JP5333871B2 - 回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、回転電機に関する。

電機子巻線とケーブルとを電気的に接続するために、回路基板の一部である端子部がフレームの外部に突出して設けられた回転電機が知られている（例えば、特許文献１参照）。この回転電機においては、ケーブルより引き出された複数のリード線が、回路基板の端子部に負荷側より接続されている。リード線と端子部との接続部分は、ケーブルを回転電機に固定するための箱状のケーブルクランプにより覆われている。ケーブルクランプは、ケーブルを挿通して固定する固定部を負荷側に有している。

特開２００９−１７１７３０号公報

回転電機においては、フレームグランド線が筐体に固着されるものが知られている。フレームグランド線の固着は、圧着端子を介してネジ止めにより行うのが通常である。

ここで、上記従来技術のようにケーブルをフレームの外部に突出した端子部に接続する構造の回転電機において、フレームグランド線を筐体に固着する場合、回転電機の体格、フレームグランド線の最小曲げ半径、圧着端子の長さ寸法等の制約により、ケーブルより引き出されたフレームグランド線をケーブルクランプ内において端子部の固定部側より反固定部側に引き回し、当該反固定部側の領域においてフレームグランド線の圧着端子を筐体に固着する構造が考えられる。

しかしながら、この場合には端子部の反固定部側において端子部とケーブルクランプの壁部との間に圧着端子の固着スペースが必要となるため、端子部とケーブルクランプの壁部との隙間が大きくなり、ケーブルクランプ（詳細にはケーブルクランプの端子部より反固定部側の部分）の回転軸方向の長さが大きくなる。ここで、ケーブルクランプはその四隅が筐体に対しネジ止め固定されるが、回路基板の端子部を内部に収納配置する構造上、ケーブルクランプの端子部より固定部側の部分はフレームに、端子部より反固定部側の部分はフレームの端部に設けたブラケットにネジ止め固定される。このため、ケーブルクランプの端子部より反固定部側の部分の軸方向長さが大きくなると、ブラケットの厚み（軸方向長さ）を大きくする必要があり、回転電機の大型化を招くという問題があった。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、体格の大型化を招くことなくフレームグランド線を筐体に固着することができる回転電機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本願発明は、界磁と電機子のいずれか一方を回転子、他方を固定子とする回転電機であって、フレームグランド線が固着される筐体と、前記筐体の外部に突出した端子部を有し、前記端子部に接続されたリード線と電機子巻線とを接続する回路基板と、前記フレームグランド線と前記リード線を内包するケーブルを挿通して前記筐体に固定する固定部を有し、前記リード線と前記端子部との接続部及び前記フレームグランド線と前記筐体との固着部を覆う箱状のケーブルクランプと、を備え、前記ケーブルクランプは、当該ケーブルクランプ内における前記端子部の前記固定部側の領域において前記ケーブルより引き出され、前記ケーブルクランプ内における前記端子部の反固定部側の領域において折り返されて、前記固定部側の領域に戻るように引き回された前記フレームグランド線と、前記筐体との、前記固着部を覆うように、構成されている。

また好ましくは、前記端子部は、巻き付けられた前記フレームグランド線の配線経路の少なくとも１箇所にくびれ部を有している。

また好ましくは、前記端子部は、前記フレームグランド線の配線経路のうち、当該フレームグランド線が前記固定部側の領域より前記反固定部側の領域に引き回される箇所と、前記反固定部側の領域より前記固定部側の領域に引き回される箇所の２箇所に、前記くびれ部を有している。

また好ましくは、前記ケーブルクランプは、前記フレームグランド線を前記筐体に固着するための圧着端子の先端を収容可能な凹部を内側に有している。

本発明によれば、体格の大型化を招くことなくフレームグランド線を筐体に固着することができる。

一実施の形態の回転電機の全体構成を表す縦断面図である。 回路基板を筐体の反負荷側から見た平面図である。 図１中ＩＩＩ−ＩＩＩ断面に相当する断面図である。 比較例の回転電機における図１中ＩＩＩ−ＩＩＩ断面に相当する断面図である。 比較例における回転基板を筐体の反負荷側から見た平面図である。

以下、一実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態の回転電機の全体構成を表す縦断面図である。図２は、回路基板を筐体の反負荷側から見た平面図である。図３は、図１中ＩＩＩ−ＩＩＩ断面に相当する断面図である。なお、図１中では、筐体の外周側に設けられたケーブルクランプやケーブル等については、縦断面ではなく側面を図示している。また、図２中では、エンコーダやエンコーダカバー、及び、筐体の外周側に設けられたケーブルクランプやケーブル等の図示を省略している。

図１、図２、及び図３において、本実施形態の回転電機１は、径方向に対向して配置された固定子２及び回転子３を備えた電動機である。この回転電機１は、固定子２及び回転子３と、フレームグランド線２４が固着されるフレーム４、フレーム４の軸方向一方側（負荷側。図１及び図３中右側、図２中紙面奥側）に設けられた負荷側ブラケット１１、及び、フレーム４の軸方向他方側（反負荷側。図１及び図３中左側、図２中紙面手前側）に設けられた反負荷側ブラケット１３からなる筐体２０と、回路基板８と、箱状に形成され、フレームグランド線２４及び３本のリード線２５を内包するケーブル２２を筐体２０に固定し保護するケーブルクランプ２１とを備えている。

固定子２は、フレーム４の内周面に設けられており、回路基板８の本体部８ａ（後述）と共に樹脂１７によりモールドされている。この固定子２は、積層鉄心体５と、積層鉄心体５が挿通されたボビン６と、ボビン６に巻き回されたコイル線７（電機子巻線）とを有している。本実施形態では、この固定子２が特許請求の範囲に記載の電機子を構成する。ボビン６は、積層鉄心体５とコイル線７とを電気的に絶縁するために、樹脂等の絶縁性材料で構成されている。このボビン６の軸方向他方側には、回路基板８が設けられている。

回路基板８は、筐体２０内において樹脂１７によりモールドされた本体部８ａと、樹脂１７より筐体２０の外部（すなわちケーブルクランプ２１内）に突出した端子部８ｂとを一体的に有しており、筐体２０内において本体部８ａに接続されたコイル線７と、ケーブルクランプ２１内において端子部８ｂに接続された上記３本のリード線２５とを電気的に接続している。すなわち、本体部８ａに設けられた図示しない回路には、ボビン６に巻き回されたコイル線７がピン端子９を介して電気的に接続されている。なお、コイル線７の巻き終わりの端末７ａは、ピン端子９に巻き付けられて半田Ｈ１により固定されている。端子部８ｂに設けられた図示しない回路には、ケーブル２２より引き出された上記３本のリード線２５が電気的に接続されている。なお、３本のリード線２５の導線は、端子部８ｂに設けられた３つの貫通孔（図示省略）に軸方向一方側より挿通されて半田Ｈ２により固定されている。端子部８ｂは、その周囲にケーブル２２より引き出された上記フレームグランド線２４が巻き付けられるようになっており、巻き付けられたフレームグランド線２４の配線経路の２箇所にくびれ部１８を有している（詳細は後述）。

回転子３は、永久磁石で構成されており、回転軸であるシャフト１０の外周面に設けられている。本実施形態では、この回転子３が特許請求の範囲に記載の界磁を構成する。シャフト１０は、負荷側ブラケット１１に外輪が嵌合された負荷側軸受１２と、反負荷側ブラケット１３に外輪が嵌合された反負荷側軸受１４とにより回転自在に支持されている。このシャフト１０の軸方向他方側には、エンコーダ１５が設けられている。エンコーダ１５は、エンコーダカバー１６によって覆われている。

ケーブルクランプ２１は、周囲の壁部２１ａと、当該ケーブルクランプ２１の軸方向一方側に設けられ、ケーブル２２を貫通孔２１１に挿通して筐体２０に固定する固定部２１ｂと、当該ケーブルクランプ２１の内側（詳細には、後述の一方側領域Ｔａの軸方向一方側の端面）に凹設され、フレームグランド線２４を筐体２０（この例ではフレーム４）に固着するための圧着端子２６の先端を収容可能な凹部２７とを有している。このケーブルクランプ２１は、その四隅のうち、上記端子部８ｂより固定部２１ｂ側（すなわち軸方向一方側）の２つの隅部がネジ２３によりフレーム４に固定され、上記端子部８ｂより反固定部２１ｂ側（すなわち軸方向他方側）の２つの隅部がネジ２３により反負荷側ブラケット１３に固定されている。また、このケーブルクランプ２１は、端子部８ｂを内部に収納すると共に、各リード線２５と端子部８ｂとの接続部分である接続部２９、及び、フレームグランド線２４と筐体２０との固着部分である固着部３０を覆うように構成されている。

ここで、本実施形態では、各リード線２５は、ケーブルクランプ２１内における端子部８ｂの軸方向一方側の領域Ｔａ（以下適宜、「一方側領域Ｔａ」と称する）においてケーブル２２より引き出されて、軸方向一方側より端子部８ｂに設けられた貫通孔に挿通されて端子部８ｂに接続される構造となっている。

一方、フレームグランド線２４は、曲げ半径が最小曲げ半径より大きくなると共に、圧着端子２６等（保護ビニール部２４１を含む）がケーブルクランプ２１内における端子部８ｂの軸方向他方側の領域Ｔｂ（以下適宜、「他方側領域Ｔｂ」と称する）と一方側領域Ｔａの両領域に介在するように、端子部８ｂの周囲に巻き付けられてケーブルクランプ２１内を引き回される構造となっている。このとき、フレームグランド線２４が巻き付けられる端子部８ｂには、当該端子部８ｂの周囲に巻き付けられたフレームグランド線２４の配線経路のうち、当該フレームグランド線２４が一方側領域Ｔａより他方側領域Ｔｂに引き回される箇所と、当該フレームグランド線２４が他方側領域Ｔｂより一方側領域Ｔａに引き回される箇所との２箇所に、上記くびれ部１８が形成されている。

フレームグランド線２４は、一方側領域Ｔａにおいてケーブル２２より引き出されて、端子部８ｂの一方（図２中左側）のくびれ部１８に収納されつつ（くびれ部１８に通されつつ）当該一方側領域Ｔａより他方側領域Ｔｂに引き回され、当該他方側領域Ｔｂにおいて端子部８ｂの周囲に巻き付くように折り返されて、端子部８ｂの他方（図２中右側）のくびれ部１８に収納されつつ（くびれ部１８に通されつつ）当該他方側領域Ｔｂより一方側領域Ｔａに戻るように引き回され、当該一方側領域Ｔａにおいて圧着端子２６を介してフレーム４に固着される構造となっている。すなわち、上記のように引き回されたフレームグランド線２４とフレーム４との固着部分である固着部３０は、一方側領域Ｔａに位置している。また、圧着端子２６の先端は、一方側領域Ｔａの軸方向一方側の端面に凹設された凹部２７に収容されつつ、ネジ２８によりフレーム４に対し固定されている。以上のように、ケーブルクランプ２１は、一方側領域Ｔａに位置する固着部３０を覆うように構成されている。

なお、図３には、ケーブルクランプ２１の端子部８ｂより軸方向他方側の部分の軸方向の長さ（言い換えれば、軸方向他方側における端子部８ｂとケーブルクランプ２１の壁部２１ａとの隙間の軸方向の長さ）をＬで示している。

ここで、以上説明した本実施形態の効果を説明する前に、図４及び図５を用いて本実施形態の効果を説明するための比較例を説明する。図４は、比較例の回転電機における上記図１中ＩＩＩ−ＩＩＩ断面に相当する断面図である。図５は、比較例における回転基板を筐体の反負荷側から見た平面図である。なお、図４及び図５は、上記図３及び図２に対応する図であり、対比の便宜のため、比較例における各部の符号は、本実施形態と同一の符号を用いている。

図４及び図５において、比較例の回転電機１′の構成は、本実施形態の回転電機１の構成とほぼ同様であるが、回路基板８′の端子部８ｂ′が周囲にくびれ部を有していない点や、フレームグランド線２４と筐体２０′との固着部分である固着部３０′の位置等に相違がある。すなわち、比較例の回転電機１′では、ケーブルクランプ２１′は、その四隅のうち、上記端子部８ｂ′より固定部２１ｂ側（すなわち軸方向一方側）の２つの隅部がネジ２３によりフレーム４に固定され、上記端子部８ｂ′より反固定部２１ｂ側（すなわち軸方向他方側）の２つの隅部がネジ２３により反負荷側ブラケット１３′に固定されている。また、ケーブルクランプ２１′は、フレームグランド線２４と反負荷側ブラケット１３′との固着部分であり、当該ケーブルクランプ２１′における端子部８ｂ′の軸方向他方側の領域（以下適宜、「他方側領域Ｔｂ′」と称する）に位置する固着部３０′を覆うように構成されている。言い換えれば、ケーブル２２より引き出されたフレームグランド線２４は、他方側領域Ｔｂ′において反負荷側ブラケット１３′に固着される構造となっている。これは、端子部８ｂ′がくびれ部を有していない比較例の構造では、フレームグランド線２４の最小曲げ半径の制約や圧着端子２６等の長さ寸法等の制約を受け、フレームグランド線２４を一方側領域Ｔａにおいて固着できないからである。他の構成については、本実施形態の回転電機１′とほぼ同様である。

なお、図４には、ケーブルクランプ２１′の端子部８ｂ′より軸方向他方側の部分の軸方向の長さ（言い換えれば、軸方向他方側における端子部８ｂ′とケーブルクランプ２１′の壁部２１ａとの隙間の軸方向の長さ）をＬ′で示している。

上記比較例の回転電機１′では、次のような不具合が生じる場合がある。すなわち、上記比較例の回転電機１′では、固着部３０′が他方側領域Ｔｂ′に位置している、言い換えれば、フレームグランド線２４が他方側領域Ｔｂ′において反負荷側ブラケット１３′に固着されているので、当該他方側領域Ｔｂ′にフレームグランド線２４の固着スペースが必要となる。このため、軸方向他方側における端子部８ｂ′とケーブルクランプ２１′の壁部２１ａとの隙間が大きくなり、上記長さＬ′が大きくなる。また、ケーブルクランプ２１′は、その四隅が筐体２０′に対しネジ２３により固定されているが、端子部８ｂ′を内部に収納配置する構造上、上述したように、ケーブルクランプ２１′の端子部８ｂ′より軸方向一方側の部分はフレーム４に、端子部８ｂ′より軸方向他方側の部分は反負荷側ブラケット１３′にネジ２３により固定されている。このため、上記長さＬ′が大きくなることで、反負荷側ブラケット１３′の厚み（軸方向の長さ）が大きくなり、回転電機１′の体格の大型化を招くおそれがある。

これに対し、本実施形態の回転電機１では、ケーブルクランプ２１が、一方側領域Ｔａに位置する固着部３０を覆うように構成されている。言い換えれば、ケーブル２２より引き出されたフレームグランド線２４が、一方側領域Ｔａにおいてフレーム４に固着される構造となっている。このような構造とすることにより、他方側領域Ｔｂにフレームグランド線２４の固着スペースが不要となるため、上記比較例のように他方側領域Ｔｂ′においてフレームグランド線２４を固着する場合に比べ、軸方向他方側における端子部８ｂとケーブルクランプ２１の壁部２１ｂとの隙間を小さくでき、上記長さＬを小さくすることができる（長さＬは長さＬ′より小さくなっている）。

また、ケーブルクランプ２１は、その四隅が筐体２０に対しネジ止め固定されているが、端子部８ｂを内部に収納配置する構造上、前述したように、ケーブルクランプ２１の端子部８ｂより軸方向一方側の部分はフレーム４に、端子部８ｂより軸方向他方側の部分は反負荷側ブラケット１３にネジ止め固定されている。このため、上記長さＬを小さくできることで、反負荷側ブラケット１３の厚み（軸方向の長さ）を小さくすることができる（反負荷側ブラケット１３の厚みは比較例の反負荷側ブラケット１３′の厚みより小さくなっている）。したがって、体格の大型化を招くことなくフレームグランド線２４を筐体２０に固着できる回転電機１を実現することができる。

また、本実施形態では特に、次のような効果を得ることができる。すなわち、一方側領域Ｔａでは、固定部２１ａによって固定されたケーブル２２よりフレームグランド線２４及びリード線２５が引き出される。ここで、一般にフレームグランド線２４の固着は圧着端子２６を介してネジ止めにより行うが、ケーブル２２より引き出されたフレームグランド線２４を端子部８ｂの周囲を引き回すことなく直ちに一方側領域Ｔａにおいて固着する場合には、フレームグランド線２４の最小曲げ半径や先端に設けた圧着端子２６等の長さ寸法の制約を受け、ケーブルクランプ２１の端子部８ｂより軸方向一方側の部分の軸方向長さが大きくなる。

本実施形態では、ケーブル２２より引き出されたフレームグランド線２４は、一方側領域Ｔａより他方側領域Ｔｂに引き回され、当該他方側領域Ｔｂにおいて端子部８ｂの周囲に巻き付くように折り返されて、他方側領域Ｔｂより一方側領域Ｔａに戻るように引き回され、当該一方側領域Ｔａにおいてフレーム４に固着される構造となっている。これにより、フレームグランド線２４の曲げ半径が最小曲げ半径より大きくなるように引き回しつつ、圧着端子２６等を他方側領域Ｔｂと一方側領域Ｔａの両領域に介在させてその長さ寸法を吸収することが可能となるため、ケーブルクランプ２１の端子部８ｂより軸方向一方側の部分の軸方向の長さが大きくなるのを抑制できる。一方で、他方側領域Ｔｂは、フレームグランド線２４の配線スペースのみ確保すれば足りるので、ケーブルクランプ２１の端子部８ｂより軸方向他方側の部分の軸方向の長さ、すなわち上記長さＬが大きくなることはない。したがって、ケーブルクランプ２１の軸方向の長さを確実に小さくできるので、体格の大型化を招くことなくフレームグランド線２４を筐体２０に固着できる回転電機１を確実に実現することができる。

また、本実施形態では特に、端子部８ｂが、巻き付けられたフレームグランド線２４の配線経路のうち、当該フレームグランド線２４が一方側領域Ｔａより他方側領域Ｔｂに引き回される箇所と、他方側領域Ｔｂより一方側領域Ｔａに引き回される箇所との２箇所に、くびれ部１８を有している。これにより、フレームグランド線２４を２箇所においてくびれ部１８に収納することができるため、端子部８ｂに巻き付けられたフレームグランド線２４の配線スペースを小さくすることができる。したがって、ケーブルクランプ２１の大きさを小さくすることができる。

また、本実施形態では特に、ケーブルクランプ２１が、フレームグランド線２４をフレーム４に固着するための圧着端子２６の先端を収容可能な凹部２７を内側に有している。この凹部２７が圧着端子２６の先端を収容することにより、圧着端子２６の長さ寸法を吸収することができるので、ケーブルクランプ２１の外側の大きさをさらに小さくすることができる。

なお、実施の形態は、上記内容に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、回路基板８の端子部８ｂがその周囲に巻き付けられたフレームグランド線２４の配線経路の２箇所にくびれ部１８を有する場合を一例として説明したが、これに限られず、回路基板８の端子部がその周囲に巻き付けられたフレームグランド線２４の配線経路の１箇所だけにくびれ部を有する場合（例えば図２中右側のくびれ部１８のみ）にも適用することができる。

また、上記実施形態では、回路基板８が固定子２の反負荷側すなわち固定子２と反負荷側ブラケット１３との間に設けられている場合を一例として説明したが、これに限られず、回路基板８が固定子２の負荷側すなわち固定子２と負荷側ブラケット１１との間に設けられている場合にも適用することができる。

さらに、上記実施形態では、回転子３が界磁、固定子２が電機子である回転電機１を一例として説明したが、これに限られず、反対に、回転子が電機子、固定子が界磁である回転電機に対しても適用可能である。

さらに、上記実施形態では、回転電機１が電動機である場合を一例として説明したが、これに限られず、回転電機１が発電機である場合にも適用することができる。

また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。

その他、一々例示はしないが、上記実施形態や各変形例は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。

１ 回転電機
２ 固定子（電機子）
３ 回転子（界磁）
７ コイル線（電機子巻線）
８ 回路基板
８ｂ 端子部
１８ くびれ部
２０ 筐体
２１ ケーブルクランプ
２１ａ 固定部
２２ ケーブル
２４ フレームグランド線
２５ リード線
２６ 圧着端子
２７ 凹部
２９ 接続部
３０ 固着部
Ｔａ 一方側領域（ケーブルクランプ内における端子部の固定部側の領域）
Ｔｂ 他方側領域（ケーブルクランプ内における端子部の反固定部側の領域）

Claims (4)

1. 界磁と電機子のいずれか一方を回転子、他方を固定子とする回転電機であって、
   フレームグランド線が固着される筐体と、
   前記筐体の外部に突出した端子部を有し、前記端子部に接続されたリード線と電機子巻線とを接続する回路基板と、
   前記フレームグランド線と前記リード線を内包するケーブルを挿通して前記筐体に固定する固定部を有し、前記リード線と前記端子部との接続部及び前記フレームグランド線と前記筐体との固着部を覆う箱状のケーブルクランプと、を備え、
   前記ケーブルクランプは、
   当該ケーブルクランプ内における前記端子部の前記固定部側の領域において前記ケーブルより引き出され、前記ケーブルクランプ内における前記端子部の反固定部側の領域において折り返されて、前記固定部側の領域に戻るように引き回された前記フレームグランド線と、前記筐体との、前記固着部を覆うように、構成されている
   ことを特徴とする回転電機。
2. 前記端子部は、
   巻き付けられた前記フレームグランド線の配線経路の少なくとも１箇所にくびれ部を有している
   ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
3. 前記端子部は、
   前記フレームグランド線の配線経路のうち、当該フレームグランド線が前記固定部側の領域より前記反固定部側の領域に引き回される箇所と、前記反固定部側の領域より前記固定部側の領域に引き回される箇所の２箇所に、前記くびれ部を有している
   ことを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
4. 前記ケーブルクランプは、
   前記フレームグランド線を前記筐体に固着するための圧着端子の先端を収容可能な凹部を内側に有している
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回転電機。
   

Images