JP2019068647A

JP2019068647A - 回転電機

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Publication number: JP2019068647A
Application number: JP2017192789A
Authority: JP
Inventors: 金重　慶一; Keiichi Kanashige; 慶一金重; 尚人越野; Naohito Etsuno
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-10-02
Filing date: 2017-10-02
Publication date: 2019-04-25
Anticipated expiration: 2037-10-02
Also published as: JP6848796B2

Abstract

【課題】端子金具を接続端子に対して容易に位置決めできるとともに、より小型化できる回転電機を提供する。【解決手段】回転電機本体と、回転電機本体を収容するケースと、ケースに取り付けられ、１以上の接続端子３０を有する端子台１６と、回転電機本体から延びる１以上のリード線４２それぞれの端部に一つずつ取り付けられる１以上の端子金具４４と、端子金具４４に取り付けられる位置決固定部材５２と、を備え、端子金具４４は、リード線４２の軸方向と平行な第一方向に延びるとともにリード線４２に結合される結合部４８と、第一方向に対して略直交する第二方向に延びるとともに接続端子３０に機械的かつ電気的に接続される本体部４６と、を有した略Ｌ字状であり、位置決固定部材５２は、結合部４８に取り付けられており、端子台１６または固定治具の一部と係合することで、本体部４６の接続端子３０に対する位置を規定する。【選択図】図２

Description

本明細書は、回転電機本体と、前記回転電機本体を収容するケースと、前記ケースに取り付けられる端子台と、前記回転電機本体から延びる１以上のリード線それぞれの端部に一つずつ取り付けられる１以上の端子金具と、を備えた回転電機を開示する。

従来から、回転電機本体を、ケース内に収容した回転電機が知られている。かかる回転電機には、回転電機本体から延びるリード線と、ケース外部に設けられた電気機器との、電気的接続を中継する端子台が設けられている。各リード線の端部には、端子金具が設けられており、端子台には、各端子金具に対応する接続端子が設けられている。そして、各端子金具は、例えば、ボルト締結等の方法により、対応する接続端子に機械的かつ電気的に接続される。

ここで、端子金具を接続端子に接続する際には、端子金具が、接続端子に対して、適切に位置決めされている必要がある。この端子金具の位置決めを容易にするための技術が、従来から、いくつか提案されている。

例えば、特許文献１には、リード線に接続されたコイル端子（端子金具）にボルト貫通孔を、端子台の接続端子にネジ孔を形成し、コイル端子と接続端子を締結ボルトで螺合締結する技術が開示されている。この特許文献１では、コイル端子の位置決めを容易に行うために、コイル端子に、さらに、位置決めのための治具が挿し込まれる治具挿通孔を形成している。そして、ジグ挿通孔に専用の治具を挿し込んで、コイル端子の位置決めを図った状態で、締結孔を介して、コイル端子を接続端子に螺合接続することが開示されている。

特開２０１３−１４３８５４号公報

しかしながら、特許文献１に示すように、端子金具のうち、接続端子との接続部（ボルト貫通孔）の形成面と同じ面内に、位置決め用の孔や突起を設けた場合、端子金具が、当該孔や突起の分だけ、長くなり、大型化する。そして、結果として、回転電機自体も大型化する。

そこで、本明細書では、端子金具を接続端子に対して容易に位置決めできるとともに、より小型化できる回転電機を開示する。

本明細書で開示する回転電機は、回転電機本体と、前記回転電機本体を収容するケースと、前記ケースに取り付けられ、１以上の接続端子を有する端子台と、前記回転電機本体から延びる１以上のリード線それぞれの端部に一つずつ取り付けられる１以上の端子金具と、前記端子金具に取り付けられる位置決固定部材と、を備え、前記端子金具は、前記リード線の軸方向と平行な第一方向に延びるとともに前記リード線に結合される結合部と、前記第一方向に対して略直交する第二方向に延びるとともに前記接続端子に機械的かつ電気的に接続される本体部と、を有した略Ｌ字状であり、前記位置決固定部材は、前記結合部に取り付けられており、前記端子台または固定治具の一部と係合することで、前記本体部の前記接続端子に対する位置を規定する、ことを特徴とする。

かかる構成とすれば、位置決固定部材を端子台または固定治具の一部と係合させることで端子金具を接続端子に対して容易に位置決めできる。また、位置決めのための位置決固定部材は、本体部と略直交する方向に延びる結合部に取り付けられている。そのため、本体部の寸法増加が抑えられるため、回転電機をより小型化できる。

前記端子台または前記固定治具は、１以上の係合凹部を有しており、前記位置決固定部材は、前記係合凹部に挿し込まれることで、前記本体部の前記接続端子に対する位置を規定する係合凸部を含んでもよい。

また、前記位置決固定部材は、前記本体部の幅内に納まる大きさであってもよい。かかる構成とすることで、端子台周辺における幅方向の寸法を低減でき、回転電機をより小型化できる。

また、前記接続端子および前記端子金具は、それぞれ、複数設けられており、前記位置決固定部材は、複数の前記端子金具を連結するべく、複数の前記結合部に共通して設けられており、前記位置決固定部材は、前記固定治具または端子台の一部が挿し込まれる係合凹部が形成されていてもよい。

かかる構成とすることで、複数の端子金具を一括で位置決めできるため、端子の締結作業をより簡易化できる。

本明細書で開示する回転電機によれば、位置決固定部材を端子台または固定治具の一部と係合させることで端子金具を接続端子に対して容易に位置決めできる。また、位置決めのための位置決固定部材は、本体部と略直交する方向に延びる結合部に取り付けられている。そのため、本体部の寸法増加が抑えられるため、回転電機をより小型化できる。

回転電機の平面図である。端子台周辺の分解斜視図である。他の実施形態における端子台周辺の分解斜視図である。位置決固定部材を有さない従来の端子金具の一例を示す図である。

以下、回転電機１０の構成について図面を参照して説明する。図１は、回転電機１０の平面図である。また、図２は、端子台１６周辺の分解斜視図である。なお、見易くするために、必要に応じて、一部、部品の図示を省略している。例えば、図１では、ケースカバーおよび締結ボルトの図示を省略している。また、以下の説明では、特に限定しない限り、「軸方向」、「周方向」、「径方向」とは、回転電機１０の軸方向、周方向、径方向のことである。

この回転電機１０は、電動機として機能してもよいし、発電機として機能してもよい。また、回転電機１０が搭載される機器は、特に限定されない。したがって、本明細書で開示する回転電機１０は、例えば、電動車両に搭載され、車両の走行用動力を生成する電動機、または、エンジンの余剰動力や回生動力により発電する発電機として用いられてもよい。

回転電機１０は、回転電機本体１２と、当該回転電機本体１２を収容するケースと、ケースに取り付けられる端子台１６と、を有している。回転電機本体１２は、ロータ１８と、回転軸２２と、ステータ２０と、を有している。ロータ１８は、例えば、ロータコアと、当該ロータコアの内部に埋め込まれた複数の永久磁石（磁極、図示せず）と、を有しており、ロータコアの中央には、回転軸２２が固着されている。回転軸２２は、軸受（図示せず）を介して軸支されており、ロータ１８とともに回転自在となっている。

ロータ１８の外周囲には、略環状のステータ２０が、ロータ１８と同心配置されている。ステータ２０は、ステータコア２６と、当該ステータコア２６に巻回されたステータコイル２４と、を備えている。ステータコア２６は、複数の鋼板、例えば、電磁鋼板を軸方向に積層して構成される。また、ステータコア２６は、環状のヨーク部と、当該ヨーク部の内周縁から径方向内側に突出する複数のティースと、を有している。

この複数のティースには、ステータコイル２４が巻回されている。ステータコイル２４は、三相、すなわち、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルを有しており、これら三相のコイルに交流電流が印加されることで、回転磁界が形成され、ロータ１８が回転する。この三相のコイルは、例えば、分布巻で巻回され、スター結線される。ステータコア２６の軸方向両端からは、このステータコイル２４の一部が突出して、コイルエンドを形成する。

コイルエンドからは、複数のリード線４２が引き出されている。リード線４２は、ステータコイル２４と、端子台１６に設けられた接続端子３０と、を中継する配線であり、例えば、三相コイルに電力を送受する電力線や、中性点を形成するために互いに結線される中性線等が含まれる。図１では、リード線４２として、３相分の電力線のみを図示している。

各リード線４２の先端には、端子金具４４が取り付けられている。端子金具４４は、導電性金属（例えば、鉄系材料、銅系材料）から形成される。この端子金具４４は、図２に示す通り、略Ｌ字状に屈曲した板金部材であり、略９０度の角度を成して接続された本体部４６および結合部４８を有する。結合部４８は、リード線４２の軸方向と略平行な方向（以下「第一方向」と呼ぶ）に延びており、当該結合部４８においてリード線４２が端子金具４４に機械的かつ電気的に結合される。本例では、リード線４２の先端を挟み込むように、結合部４８の一部を幅方向に二つに折りに曲げてリード線４２を押圧することで、リード線４２を結合部４８にカシメ結合している。ただし、リード線４２と結合部４８の結合方法は、カシメに限らず、他の方法、例えば、溶接等でもよい。

本体部４６は、リード線４２の軸方向と略直交する方向（以下「第二方向」と呼ぶ）に延びている。この本体部４６の先端には、締結ボルト４０が挿通するための締結孔５０が形成されている。なお、図２から明らかな通り、本体部４６には、締結孔５０以外の孔や突起等は、設けられていない。

結合部４８の端部には、位置決固定部材５２が取り付けられている。位置決固定部材５２は、結合部４８に固着された樹脂モールド部材である。位置決固定部材５２は、第一方向に突出した略直方形状であり、その末端部は、末端に近づくにつれて断面積が小さくなるテーパー形状となっている。また、第一方向および第二方向に直交する方向を第三方向とした場合、位置決固定部材５２の第三方向は、本体部４６の第三方向の幅内に完全に納まる位置およびサイズに設定されている。また、位置決固定部材５２の第二方向範囲は、本体部４６の第二方向範囲と一部重複している。こうした位置決固定部材５２全体は、後述する端子台１６の一部と係合することで、本体部４６の位置を規定する係合凸部５４として機能するが、これについては、後に詳説する。

モータケースは、上端が開口したロアケース１４と、当該ロアケース１４の上端開口を覆うケースカバー（図示せず）と、を有している。ロアケース１４は、ロータ１８およびステータ２０を収容するもので、ケース底面と、当該ケース底面から立脚するケース周壁２８と、を有している。ケース周壁２８は、図１に示す通り、ステータコア２６の外周形状に概ね沿った形状をしており、平面視略円形である。ただし、リード線４２の引出位置近傍においては、ケース周壁２８は、大きく外側に張り出した張出部２８ａとなり、この張出部２８ａには、端子台１６が固着される。

端子台１６は、ケース周壁２８の張出部２８ａを貫通して設けられており、回転電機本体１２と、外部の電気機器との電気的接続を中継する。端子台１６のうち、ロアケース１４の内部に位置する箇所には、複数の接続端子３０が設けられている。また、端子台１６のうち、ロアケース１４の外部に位置する箇所には、外部端子３２が設けられている。接続端子３０および外部端子３２は、いずれも、導電性を有した金属で形成されている。また、接続端子３０と外部端子３２は、端子台１６の内部において電気的に接続されている。

各接続端子３０には、対応する端子金具４４の本体部４６が、機械的かつ電気的に接続する。この接続端子３０と本体部４６との接続方法としては、種々考えられるが、本例では、両者を、螺合締結している。すなわち、各接続端子３０には、締結ボルト４０が螺合する雌ネジ３４が形成されている。そして、締結ボルト４０を、本体部４６に設けられた締結孔５０に挿通したうえで、接続端子３０の雌ネジ３４部に螺合して締めることで、本体部４６と接続端子３０は、機械的かつ電気的に接続される。

図１、図２に示す通り、端子台１６のうち、回転電機本体１２寄りの端部には、段差が設けられており、接続端子３０の上面よりも一段下がった段差面３６が設けられている。この段差面３６には、上述した位置決固定部材５２（係合凸部５４）が挿し込まれる係合凹部３８が形成されている。この係合凹部３８は、位置決固定部材５２に対応した略直方形状となっている。この係合凹部３８と接続端子３０（より正確には雌ネジ３４）との位置関係は、位置決固定部材５２と本体部４６（より正確には締結孔５０）との位置関係とほぼ同じとなっている。したがって、係合凹部３８に、位置決固定部材５２を挿し込むと、自動的に、本体部４６の接続端子３０に対する位置が規定され、締結孔５０の中心軸線と雌ネジ３４の中心軸線とが一致するようになっている。つまり、端子金具４４側に、係合凸部５４として機能する位置決固定部材５２を、端子台１６に、当該位置決固定部材５２が挿し込まれる係合凹部３８を設けることで、接続端子３０と本体部４６とを適切に、かつ、簡易に、位置決めすることができる。

ここで、本例では、位置決固定部材５２および係合凹部３８の横断面形状は、略矩形である。そのため、位置決固定部材５２が、係合凹部３８内で第一方向軸回りに回転することはないため、位置決固定部材５２を、係合凹部３８に挿し込んでおけば、本体部４６が位置決めされた状態を確実に維持できる。なお、位置決固定部材５２および係合凹部３８の断面形状は、非円形であれば、矩形に限らず、他の形状、例えば、楕円形や多角形等でもよい。また、本例では、位置決固定部材５２の末端部にテーパーを形成しており、位置決固定部材５２の末端の断面積を係合凹部３８の基端の断面積より小さくしている。そして、これにより、位置決固定部材５２を係合凹部３８に容易に挿し込むことができる。ただし、テーパーは、位置決固定部材５２（係合凸部５４）の末端部および係合凹部３８の基端部の少なくとも一方に設けられていればよい。したがって、位置決固定部材５２および係合凹部３８の双方にテーパー部を設けてもよいし、係合凹部３８にのみテーパー部を設けてもよい。

ところで、接続端子３０と本体部４６とを位置決めするためであれば、他の構成も当然に考えられる。例えば、一部では、図４に示すように、端子金具４４のうち本体部４６、すなわち、締結孔５０と同一平面内に、位置決め用の固定治具を挿し込むための治具挿通孔８０を形成することが提案されている。この場合、専用の位置決め用治具の一部を、端子台１６に対して位置固定しつつ、治具挿通孔８０に挿し込むことで、本体部４６の接続端子３０に対する位置決めを行う。

しかし、図４に示す構造の場合、治具挿通孔８０を、締結孔５０と同一平面に設けており、締結孔５０と治具挿通孔８０が第二方向に並んでいる。その結果、図４の構造の場合、端子金具４４の第二方向長さが大きくなりやすい。また、本体部４６に治具挿通孔８０を設けた場合、本体部４６全体の孔面積が増加するため、強度確保のために、端子金具４４の第三方向の幅も大きくなることがある。さらに、図４の構造の場合、専用の固定治具を用いて位置決めするため、締結作業の煩雑化も招いていた。

一方、図１，図２に示す本例では、端子金具４４に位置決固定部材５２を設けるとともに、端子台１６に当該位置決固定部材５２が挿し込まれる係合凹部３８を設けている。そして、位置決固定部材５２を、係合凹部３８に挿し込めば、専用の固定治具を用いなくても、容易に、締結孔５０の位置決めができる。結果として、リード線４２の締結作業を簡易化できる。

また、本例では、本体部４６に治具挿通孔８０を設ける必要がないため、本体部４６の第二方向長さを、治具挿通孔８０の分、低減できる。また、治具挿通孔８０を設けないため、強度確保のために本体部４６の第三方向の幅も広げる必要がない。結果として、本例によれば、従来技術に比べて、本体部４６の第二方向長さおよび第三方向幅を低減できる。さらに、上述した通り、位置決固定部材５２を、本体部４６の第三方向幅内に納まる幅および位置とすることで、位置決固定部材５２の追加に伴う第三方向に必要なスペース（端子金具４４および位置決固定部材５２の両者が占有するスペースの第三方向幅）の増加も避けられる。さらに、位置決固定部材５２の第二方向範囲と、本体部４６の第二方向範囲とを一部重複させることで、位置決固定部材５２の追加に伴う第二方向に必要なスペースの増加も避けられる。

ここで、上述した通り、ロアケース１４は、端子台１６を設けるために、外側に張り出した張出部２８ａを有している。端子金具４４および位置決固定部材５２の両者が占有する第二方向長さおよび第三方向幅が小さくなれば、その分、端子台１６の第二方向長さおよび第三方向幅も小さくでき、ひいては、張出部２８ａを小さくできる。結果として、回転電機１０をより小型化できる。

なお、本例では、第一方向に突出する位置決固定部材５２を設けているため、当該位置決固定部材５２の分だけ、第一方向に必要なスペースが増加すると言える。ただし、この第一方向のスペース増加は、回転電機１０の小型化には、殆ど影響を与えない。すなわち、端子台１６の第一方向（回転電機１０の軸方向と略平行）の寸法（高さ）は、回転電機本体１２の第一方向寸法よりも十分に小さい。換言すれば、端子台１６は、回転電機本体１２の軸方向範囲内に配置されていると言える。したがって、端子台１６や、当該端子台１６に接続される部材の第一方向の寸法が多少、増加したとしても、回転電機１０全体の体格には、殆ど影響しないと言える。なお、上述の説明では、端子台１６に係合凹部３８を設けているが、端子台１６に替えて、位置決め用の固定治具に係合凹部を設けてもよい。

図３は、他の回転電機１０に用いられる端子台１６周辺の分解斜視図である。なお、図３は、図２の場合と上下逆方向から見た斜視図である。この例でも、端子金具４４は、略Ｌ字状に屈曲した板金部材であり、略９０度の角度を成して接続された本体部４６および結合部４８を有する。ただし、この例では、本体部４６は、結合部４８およびリード線４２の末端よりも下流側に位置している。換言すれば、リード線４２は、本体部４６を第一方向に超えないように、結合部４８にカシメ結合されている。

位置決固定部材５２は、複数（図示例では３つ）の端子金具４４を連結するべく、複数の結合部４８に亘っている。換言すれば、一つの位置決固定部材５２に、複数の結合部が取り付けられている。結合部４８の大部分は、樹脂モールド部材である位置決固定部材５２の内部に埋め込まれている。このとき、複数の端子金具４４の本体部４６（より正確には締結孔５０）の相対位置関係が、端子台１６に設けられた複数の接続端子３０（より正確には雌ネジ３４部）の相対位置関係と一致するように、各端子金具４４の位置が調整されている。したがって、一つの端子金具４４が適切に位置決めされれば、他の端子金具４４も適切に位置決めされるようになっている。

位置決固定部材５２のうち、端子台１６の上面に向いた第一方向端面（以下「底面５６」と呼ぶ）には、係合凹部５８が形成されている。係合凹部５８は、端子金具４４を位置決めするための専用の固定治具６０と係合することで、本体部４６（より正確には締結孔５０）の接続端子３０（より正確には雌ネジ３４部）に対する位置を規定する凹部である。この係合凹部５８は、図３に示すように、断面形状が、非円形（図示例では略矩形）となっている。また、係合凹部５８の基端部には、基端（底面５６）に近づくにつれて断面積が徐々に拡大するようなテーパーが形成されている。また、係合凹部５８は、隣接する二つの端子金具４４の間に配置されている。

かかる構成において、各端子金具４４を接続端子３０に締結する際には、固定治具６０を用いて、各端子金具４４を、接続端子３０に対して位置決めする。固定治具６０は、位置決固定部材５２の係合凹部５８に挿し込まれる係合凸部６２を有している。この固定治具６０を端子台１６に対して位置決めした状態で、係合凸部６２を係合凹部５８に挿入することで、接続端子３０（雌ネジ３４）に対する本体部４６（締結孔５０）の位置が規定される。そして、これにより、複数の本体部４６を、一括で、位置決めでき、リード線４２の締結作業をより簡易化できる。

また、図３に示す構成では、端子台１６ではなく、固定治具６０に係合凸部６２を設けている。この場合、端子台１６に、係合凹部または係合凸部を設ける必要がないため、端子台１６の構成を簡易化できる。

なお、これまでの説明では、固定治具６０に係合凸部６２を、位置決固定部材５２に係合凹部５８を設けているが、これは逆でもよい。すなわち、固定治具６０に係合凹部を、位置決固定部材５２に係合凸部を設けてもよい。さらに、本例では、固定治具６０に係合凸部６２を設けているが、端子台１６に係合凸部または係合凹部を設けてもよい。かかる構成とすることで、専用の固定治具６０を用いることなく、複数の端子金具４４を一括で位置決めすることができる。

１０回転電機、１２回転電機本体、１４ロアケース、１６端子台、１８ロータ、２０ステータ、２２回転軸、２４ステータコイル、２６ステータコア、２８ケース周壁、３０接続端子、３２外部端子、３４雌ネジ、３６段差面、３８，５８係合凹部、４０締結ボルト、４２リード線、４４端子金具、４６本体部、４８結合部、５０締結孔、５２位置決固定部材、５４，６２係合凸部、５６底面、６０固定治具、８０治具挿通孔。

Claims

回転電機本体と、
前記回転電機本体を収容するケースと、
前記ケースに取り付けられ、１以上の接続端子を有する端子台と、
前記回転電機本体から延びる１以上のリード線それぞれの端部に一つずつ取り付けられる１以上の端子金具と、
前記端子金具に取り付けられる位置決固定部材と、
を備え、
前記端子金具は、前記リード線の軸方向と平行な第一方向に延びるとともに前記リード線に結合される結合部と、前記第一方向に対して略直交する第二方向に延びるとともに前記接続端子に機械的かつ電気的に接続される本体部と、を有した略Ｌ字状であり、
前記位置決固定部材は、前記結合部に取り付けられており、前記端子台または固定治具の一部と係合することで、前記本体部の前記接続端子に対する位置を規定する、
ことを特徴とする回転電機。