JP5874934B2 - 回転電機 - Google Patents

Description

開示の実施形態は、回転電機に関する。

特許文献１には、ステータコアと、ステータコアに巻装したステータコイルと、ステータコイルのリード線を接続したプリント基板とを有し、それらを樹脂でモールドしたモータが開示されている。このモータでは、プリント基板と反負荷側ブラケットとの間にピンヘッダーが設けられており、このピンヘッダーにＦＧ接続用ピンが固定される。ＦＧ接続用ピンは、一方端が反負荷側ブラケットに接続され、他方端がプリント基板に接続される。

特許第４４７４６７６号公報

上記従来技術のモータでは、モールド樹脂に凹部、反負荷側ブラケットに凸部が設けられており、これら凹部と凸部のはめ合いにより、モールド樹脂と反負荷側ブラケットとが同軸となるように位置決めされる。その一方で、ＦＧ接続用ピンは、反負荷側ブラケットに設けられたピン穴に圧入される構造となっている。したがって、反負荷側ブラケットとモールド樹脂とのはめ合い部の相対位置と、ＦＧ接続用ピンとピン穴との相対位置の、両方を位置合わせしながらモータの組立を行う必要があり、モータ組立の自動化を阻害する要因となっていた。

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、組立の自動化を容易にすることが可能な回転電機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、固定子と回転子を備えた回転電機であって、前記固定子の外周側に設けられたフレームと、リード線が接続されるコネクタを前記フレームの一端側に備えた樹脂部と、一端が前記コネクタを介して前記リード線に接続されるように構成され、他端が前記回転子の軸方向一方側に突出するように前記樹脂部に設けられた導電性のピンと、前記ピンの外径よりも所定の寸法大きな内径を有するピン穴が前記ピンに対応する位置に貫通して形成された第１ブラケットと、前記ピン穴と当該ピン穴に挿入された前記ピンとの間に設けられ、前記ピンと前記第１ブラケットとを電気的に導通する、導電性の円筒部材と、を有し、前記第１ブラケットは、軸受を内部に備え、前記樹脂部側に突出した円形状の凸部を有し、前記樹脂部は、前記第１ブラケット側に、挿入された前記凸部の外周との間に、前記フレームと前記第１ブラケットとの同軸位置合わせ用の所定の間隔が空くように構成された、円形状の凹部が形成される回転電機が適用される。

本発明によれば、回転電機の組立の自動化を容易にすることができる。

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。 回転電機の概略構造を表す分解斜視図である。 コネクタの周囲構造を表す断面図である。 反負荷側ブラケットとアース接続用ピンとの導通を得る導電性のスリーブをピン穴に挿入する前の状態、及び挿入した後の状態を表す断面図である。 外周面に突起を設けた導電性のスリーブで導通を得る場合のスリーブのピン穴に挿入する前の状態、及び挿入した後の状態を表す断面図である。 外周面にねじを設けた導電性のスリーブで導通を得る場合のスリーブのピン穴に挿入する前の状態、及び挿入した後の状態を表す断面図である。 アース接続用ピンを折り曲げて導通を得る場合を表す断面図である。

以下、一実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
＜回転電機の全体構成＞

まず、図１及び図２を用いて、本実施形態の回転電機１の全体構成について説明する。図１は、回転電機１の軸方向縦断面図、図２は、回転電機１の分解斜視図である。なお、図２では後述する樹脂部１４等の図示を適宜省略している。図１及び図２に示すように、回転電機１は、円筒状の固定子２と、固定子２の内側に半径方向に対向して設けられた円筒状の回転子３とを備え、インナーロータ型のモータとして構成されている。回転子３はシャフト８に固定されている。

また、回転電機１は、固定子２の外周側に設けられた導電性（例えばアルミ製）の筒状フレーム４と、フレーム４の軸方向一端側（図１中左側）の開口部を塞ぐ導電性（例えばアルミ製）の反負荷側ブラケット５（第１ブラケット）と、フレーム４の軸方向他端側（図１中右側）の開口部を塞ぐ導電性（例えばアルミ製）の負荷側ブラケット６（第２ブラケット）と、アースリード線７（リード線）が接続されるコネクタ２０をフレーム４の一端側（図１中左側）に備えた樹脂部１４とを有している。コネクタ２０は、ピンヘッダ２１を有している。

フレーム４は、断面略四角形の筒体からなり、中央部に軸方向に貫通した円形状の中空穴４ａを有し、四隅に凹状に切り欠いた軸方向の凹溝部４ｂを備えている。フレーム４の各凹溝部４ｂの近接位置、例えば軸方向他方側（図２中右側）から見て凹溝部４ｂの時計回り方向側の近接位置には、軸方向の貫通孔４ｃが設けられている。反負荷側ブラケット５および負荷側ブラケット６は、フレーム４と同一形状の略四角形状断面を有し、それぞれ中央部に軸方向に貫通した小円形状の中空穴５ａ，６ａを備えている。反負荷側ブラケット５および負荷側ブラケット６の四隅には、フレーム４の凹溝部４ｂと対応する軸方向の凹溝部５ｂ及び凹溝部６ｂが形成されている。また、凹溝部５ｂ及び凹溝部６ｂの近接位置には、フレーム４の貫通孔４ｃと対応する軸方向のタップ孔５ｃ及び貫通孔６ｃが設けられている。

反負荷側ブラケット５および負荷側ブラケット６は、それぞれ中空穴５ａ及び中空穴６ａの内側に取り付けた軸受１０ａ及び軸受１０ｂを備えている（図２では図示省略）。これら軸受１０ａ及び軸受１０ｂにより、上記シャフト８が回転自在に支持されている。反負荷側ブラケット５の軸受１０ａの取り付け部は、軸方向他方側（図１中右側）に突出しており、円形状の凸部５ｄを形成している。

固定子２は、中央部に軸方向に貫通した円形状の中空穴２ａを有する環状の固定子コア１１と、固定子コア１１に巻装した固定子コイル１２と、固定子コイル１２の軸方向一方側（図１中左側）に設けられ、固定子コイル１２の端末を接続したプリント基板１３と、を備える。固定子２は、フレーム４の中空穴４ａ内に挿入され、焼き嵌め、接着等によって取り付けられる。フレーム４への固定子２の取り付け後、固定子コア１１、固定子コイル１２及びプリント基板１３は、上記ピンヘッダ２１とともに一体に樹脂成形される。これにより、樹脂部１４が形成され、固定子２の全体が樹脂部１４によって封止される。また、ピンヘッダ２１の径方向一方側に開口部２４（後述の図３参照）を形成するように、樹脂部１４によってピンヘッダ２１が部分的に覆われ、上記コネクタ２０が形成される（コネクタ２０の周囲構造については後述する）。樹脂部１４の上記コネクタ形成部分は、フレーム４と反負荷側ブラケット５との間で外部に露出する。

樹脂部１４の軸方向一方側（図１中左側）には、反負荷側ブラケット５の凸部５ｄが挿入される円形状の凹部１４ａが形成されている。この樹脂部１４の凹部１４ａは、挿入された反負荷側ブラケット５の凸部５ｄの外周との間に所定の径方向の間隔ｄ（後述の図３参照）が空くように構成されている。

回転子３は、中空穴に上記シャフト８が挿入される環状の回転子コア１５を備えている。回転子３は、固定子コア１１と磁気的空隙を介して対向するように、固定子２内に配置される。

回転電機１の組み立ては、概略次のようにして行われる。まず、フレーム４の中空穴４ａに固定子２が取り付けられる。次に、固定子２及びピンヘッダ２１が一体に樹脂成形されて樹脂部１４が形成される。その後、固定子２の中空穴２ａに回転子３が配置され、シャフト８の固定子２から突出した両端部が反負荷側ブラケット５及び負荷側ブラケット６の軸受１０ａ，１０ｂで支持される。そして、４本の導電性（例えばアルミ製）のボルト１６（導電性のボルト）が負荷側ブラケット６の四隅の貫通孔６ｃ、フレーム４の四隅の貫通孔４ｃの順に挿通され、反負荷側ブラケット５の四隅のタップ孔５ｃにねじ込まれる。これにより、フレーム４と、フレーム４を両側から挟んだ反負荷側ブラケット５及び負荷側ブラケット６とが一体に組み立てられる。その後、エンコーダ１７等を収容したエンコーダ室１７Ａを蓋体１８で閉じることにより、回転電機１が構築される。

＜コネクタの周囲構造＞
図３及び図４を用いて、コネクタ２０の周囲構造について説明する。コネクタ２０は、ピンヘッダ２１の径方向一方側（図３中上側）に開口部２４を設けるように、ピンヘッダ２１を樹脂モールド（樹脂部１４）で部分的に覆うことによって形成されている。ピンヘッダ２１は、樹脂で一体成型した略Ｌ字状の導電性のアースピン２２を備える。このアースピン２２の一端２２ａは、ピンヘッダ２１から軸方向他方側（図３中右側）に延びてプリント基板１３に接続され、アースピン２２の他端２２ｂは、ピンヘッダ２１から径方向一方側に延びて、樹脂部１４の開口部２４内に突出している。開口部２４内にはアースリード線７のコネクタ７ａが挿入され、アースリード線７とアースピン２２の他端２２ｂが接続される。

樹脂部１４には、ピンヘッダ２１と一体に樹脂成形された導電性のアース接続用ピン２３（導電性のピン）が設けられている。アース接続用ピン２３は直線状の線材であり、アース接続用ピン２３の一端２３ａは、ピンヘッダ２１内でアースピン２２と接触して、アースピン２２を介してアースリード線７と接続される。一方、アース接続用ピン２３の他端２３ｂは、軸方向一方側（図４中左側）に突出するように延びて、反負荷側ブラケット５を貫通するように設けられたピン穴２５に挿入されている。

ピン穴２５は、アース接続用ピン２３の外径よりも所定寸法大きな内径を有している。このピン穴２５に対し、図４（ａ）に示すようにスリーブ２６（導通する手段、円筒部材）が挿入される。スリーブ２６は導電性材料（例えばアルミ）で構成されており、アース接続用ピン２３と反負荷側ブラケット５とを電気的に導通する。スリーブ２６は、ピン穴２５の内径と略同径の外径と、アース接続用ピン２３の外径と略同径の内径を有する。スリーブ２６の一端側（図４（ａ）中右側）には、スリーブ２６の中空部２７を構成する内周面２６ａの内径が拡大するテーパ２６ｂが形成されている。スリーブ２６は、反負荷側ブラケット５の外側より上記一端側からピン穴２５に対し圧入され、ピン穴２５に締まりばめにより固定される。なお、スリーブ２６を接着によって固定してもよい。この際、スリーブ２６の一端側の内周面２６ａにテーパ部２６ｂが形成されているので、アース接続用ピン２３の他端２３ｂをスリーブ２６の一端側より挿入し易くすることができる。

スリーブ２６をピン穴２６に挿入することにより、図４（ｂ）に示すように、スリーブ２６の外周面２６ｃがピン穴２５の内周面２５ａに圧接し、スリーブ２６の内周面２６ａがアース接続用ピン２３の外周面２３ｃに圧接し、反負荷側ブラケット５とアース接続用ピン２３とがスリーブ２６を介して電気的に導通される。なお、スリーブ２６は、反負荷側ブラケット５とフレーム４とが同軸となるように位置合わせされた後に、ピン穴２６に挿入されて固定される。

＜実施形態の効果＞
以上説明したように、本実施形態の回転電機１は、アースリード線７のコネクタ７ａが接続されるコネクタ２０を備える樹脂部１４と、当該樹脂部１４に設けられた導電性のアース接続用ピン２３とを有する。アース接続用ピン２３の一端２３ａは、コネクタ２０を介してアースリード線７に接続されるように構成される。一方、アース接続用ピン２３の他端２３ｂは、回転子３の軸方向一方側に突出し、反負荷側ブラケット５のピン穴２５に挿入される。ピン穴２５は、アース接続用ピン２３の外径よりも所定の寸法大きな内径を有しており、ピン穴２５に挿入されたアース接続用ピン２３と反負荷側ブラケット５とは、導電性のスリーブ２６により電気的に導通される。このようにして、反負荷側ブラケット５とアースの導通が確保される。

ここで、仮にピン穴２５の内径とアース接続用ピン２３の外径とをほぼ等しく構成し、アース接続用ピン２３をピン穴２５に圧入する構造とした場合、回転電機１の組立の際にアース接続用ピン２３とピン穴２５との干渉が生じる可能性があり、組立の自動化を阻害する要因となる。本実施形態では、ピン穴２５の内径がアース接続用ピン２３の外径よりも所定の寸法大きくなるように構成されるので、回転電機１の組立の際、ピン穴２５とアース接続用ピン２３との干渉がない状態で反負荷側ブラケット５をフレーム４（固定子２及び樹脂部１４が組み付けられている）に取り付けることができる。その後、ピン穴２５とアース接続用ピン２３との隙間空間を利用して、反負荷側ブラケット５とフレーム４とが同軸となるように高精度に位置合わせを行うことが可能である。したがって、回転電機１の組立の自動化を容易にすることができる。

また、本実施形態では特に、反負荷側ブラケット５が軸受１０ａを内部に備えた円形状の凸部５ｄを有しており、この凸部５ｄが樹脂部１４に形成された円形状の凹部１４ａに挿入される。このとき、仮に反負荷側ブラケット５の凸部５ｄの外径と樹脂部１４の凹部１４ａの内径とをほぼ等しく構成し、これら凹部１４ａと凸部５ｄのはめ合いによりフレーム４と反負荷側ブラケット５とが同軸となるように位置決めされる構造とした場合、凹部１４ａと凸部５ｄとのはめ合い部の相対位置と、上述したアース接続用ピン２３とピン穴２５との相対位置の、両方を位置合わせしながら回転電機１の組立を行う必要があり、組立の自動化を阻害する要因となる。

本実施形態では、樹脂部１４に形成された凹部１４ａが、挿入された凸部５ｄの外周との間に所定の間隔ｄが空くように構成される。これにより、回転電機１の組立の際、上述のピン穴２５とアース接続用ピン２３との干渉がないのに加えて、凹部１４ａと凸部５ｄとの干渉がない状態でフレーム４に反負荷側ブラケット５を取り付けることができる。したがって、回転電機１の組立の自動化を容易にすることができる。

また本実施形態によれば、次のような効果も得ることができる。つまり、上述のように、仮に反負荷側ブラケット５の凸部５ｄの外径と樹脂部１４の凹部１４ａの内径とをほぼ等しく構成し、これら凹部１４ａと凸部５ｄのはめ合いによりフレーム４と反負荷側ブラケット５とが同軸となるように位置決めする場合、凹部１４ａや凸部５ｄの寸法誤差により同軸精度の低下を招く可能性がある。これに対し、本実施形態では、反負荷側ブラケット５をフレーム４に取り付けた後、凹部１４ａと凸部５ｄとの隙間ｄの空間（上述のピン穴２５とアース接続用ピン２３との隙間空間も同様）を利用して、例えばカメラと画像処理等を用いた位置制御により、反負荷側ブラケット５とフレーム４とが同軸となるように高精度に位置合わせを行うことが可能である。したがって、凹部１４ａと凸部５ｄのはめ合いにより位置決めする場合に比べて、フレーム４と反負荷側ブラケット５との同軸精度を高めることが可能である。

また本実施形態の回転電機１では、フレーム４と反負荷側ブラケット５との間に樹脂部１４が配置されるので、フレーム４と反負荷側ブラケット５とが導通されない。そこで本実施形態では、導電性のボルト１６により、反負荷側ブラケット５と負荷側ブラケット６とを樹脂部１４及びフレーム４を間に挟んで連結する。これにより、反負荷側ブラケット５と負荷側ブラケット６とをボルト１６を介して導通させることができる。その結果、固定子２は、フレーム４、負荷側ブラケット６、ボルト１６、反負荷側ブラケット５、スリーブ２６、アース接続用ピン２３及びアースピン２２を介してアースリード線７に導通される。このようにして、固定子２とアースの導通をフレームグランドを介して確保することができる。

また、本実施形態では特に、ピン穴２５に挿入されたアース接続用ピン２３と反負荷側ブラケット５とを電気的に導通する手段として、ピン穴２５と当該ピン穴２５に挿入されたアース接続用ピン２３との間に、導電性のスリーブ２６を設ける。これにより、簡易な構造でアース接続用ピン２３と反負荷側ブラケット５との導通を確保することができる。

また、本実施形態では特に、スリーブ２６は、ピン穴２５に圧入することで締まりばめにより固定される。これにより、簡易な構造でスリーブ２６のピン穴２５からの脱落を防止できる。

また、本実施形態では特に、スリーブ２６は、内周面２６ａの内径が拡大するテーパ部２６ｂを一端側に有する。これにより、アース接続用ピン２３の他端２３ｂをスリーブ２６の一端側より挿入し易くすることができるので、スリーブ２６のピン穴２５へのはめ込み工程の自動化を容易にすることができる。

＜変形例＞
なお、本発明は、上記実施形態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。以下、そのような変形例を順を追って説明する。

（１）外周面に突起を設けたスリーブで導通を得る場合
上記実施形態では、導電性の円筒部材として外周面に凹凸のないスリーブ２６を用いたが、外周面に円筒軸方向に延びる突起を設けたスリーブを用いてもよい。本変形例の一例を図５に示す。

図５（ａ）に示すように、スリーブ２６Ａは、外周面に円筒軸方向に延びる複数（この例では６個）の突起２８を周方向に等間隔に有している。一方、反負荷側ブラケット５に設けられたピン穴２５Ａは、内周面に軸方向に延びる複数（この例では６個）の凹状の溝２９を有し、凹部２９はスリーブ２６の突起２８と対応する周方向位置に設けられている。図５（ａ）に示すように、スリーブ２６Ａが一端側（図５（ａ）中右側）からピン穴２５Ａに対し圧入されると、図５（ｂ）に示すように、スリーブ２６Ａの外周面の突起２８がピン穴２５Ａの内周面の溝２９にそれぞれはまり合う。つまり、スリーブ２６Ａはスプライン結合によりピン穴２５Ａに固定される。このとき、スリーブ２６Ａの中空部２７を構成する内周面２６ａは、中空部２７内に挿入されたアース接続用ピン２３の外周面２３ｃに圧接する。これにより、反負荷側ブラケット５とアース接続用ピン２３とがスリーブ２６Ａを介して電気的に導通される。

このように、本変形例では、スリーブ２６Ａの突起２８とピン穴２５Ａの溝２９とのはまり合いの作用により、スリーブ２６Ａがピン穴２５Ａに固定される。これにより、スリーブ２６Ａのピン穴２５Ａからの脱落防止効果を高めることができる。

（２）外周面にねじを設けたスリーブで導通を得る場合
本変形例では、導電性の円筒部材として外周面にねじを設けたスリーブを使用した。本変形例の一例を図６に示す。

図６（ａ）に示すように、スリーブ２６Ｂは、外周面に雄ねじ３０が形成されている。一方、反負荷側ブラケット５に設けられたピン穴２５Ｂは、内周面に雄ねじ３０に対応する雌ねじ３１が形成されている。図６（ａ）に示すように、スリーブ２６Ｂが一端側（図６（ａ）中右側）からピン穴２６Ｂにねじ込まれると、図６（ｂ）に示すように、スリーブ２６Ｂの中空部２７内にアース接続用ピン２３が挿入された状態で、スリーブ２６Ｂがピン穴２５Ｂに締結される。これにより、反負荷側ブラケット５とアース接続用ピン２３とがスリーブ２６Ｂを介して電気的に導通される。

このように、本変形例では、スリーブ２６Ｂの外周面に雄ねじ３０が形成され、ピン穴２５Ｂの内周面に雌ねじ３１が形成されており、スリーブ２６Ｂをピン穴２５Ｂにねじ込むことにより、スリーブ２６Ｂがピン穴２５Ｂに固定される。これにより、スリーブ２６Ｂのピン穴２５Ｂからの脱落防止効果をさらに高めることができる。

（３）アース接続用ピンを折り曲げて導通を得る場合
本変形例では、図７に示すように、アース接続用ピン２３の他端２３ｂが反負荷側ブラケット５の外方に延出しており、この延出した他端２３ｂが反負荷側ブラケット５に接触するように略直角に折り曲げられる。この折り曲げによって形成された折り曲げ部２３ｂ′（導通する手段）により、反負荷側ブラケット５とアース接続用ピン２３とが別部材の導通手段を使用せずに直接導通される。

本変形例によれば、導通のために別途の部材を設ける必要が無いので、部品点数を低減できる。また、導通のための部材をはめ込む場合のように部材の位置合わせや押し込む工程が不要であり、アース接続用ピン２３の先端を折り曲げる工程だけで足りるので、回転電機１の組立工程をさらに単純化できる。

（４）ハンダで導通を得る場合
ピン穴２５に挿入されたアース接続用ピン２３と反負荷側ブラケット５とを電気的に導通する手段としては、ハンダを使用してもよい。これにより、導通のための部材をピン穴２５と該ピン穴２５に挿入されたアース接続用ピン２３との間にはめ込む場合に比べて、部材の位置合わせや押し込む工程が不要となるので、回転電機１の組立工程を単純化できる。

以上では、回転電機１がモータである場合を一例として説明したが、本実施形態は、回転電機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
３ 回転子
４ フレーム
５ 反負荷側ブラケット（第１ブラケット）
５ｄ 凸部
６ 負荷側ブラケット（第２ブラケット）
７ アースリード線（リード線）
１０ａ 軸受
１４ 樹脂部
１４ａ 凹部
１６ ボルト
２０ コネクタ
２３ アース接続用ピン（導電性のピン）
２３ａ 一端
２３ｂ 他端
２３ｂ′ 折り曲げ部（導通する手段）
２５ ピン穴
２６ スリーブ（導通する手段、円筒部材）
２６Ａ スリーブ（導通する手段、円筒部材）
２６Ｂ スリーブ（導通する手段、円筒部材）
２６ｂ テーパ部
２８ 突起
２９ 溝
３０ 雄ねじ
３１ 雌ねじ
ｄ 間隔

Claims (6)

1. 固定子と回転子を備えた回転電機であって、
   前記固定子の外周側に設けられたフレームと、
   リード線が接続されるコネクタを前記フレームの一端側に備えた樹脂部と、
   一端が前記コネクタを介して前記リード線に接続されるように構成され、他端が前記回転子の軸方向一方側に突出するように前記樹脂部に設けられた導電性のピンと、
   前記ピンの外径よりも所定の寸法大きな内径を有するピン穴が前記ピンに対応する位置に貫通して形成された第１ブラケットと、
   前記ピン穴と当該ピン穴に挿入された前記ピンとの間に設けられ、前記ピンと前記第１ブラケットとを電気的に導通する、導電性の円筒部材と、
   を有し、
   前記第１ブラケットは、
   軸受を内部に備え、前記樹脂部側に突出した円形状の凸部を有し、
   前記樹脂部は、
   前記第１ブラケット側に、挿入された前記凸部の外周との間に、前記フレームと前記第１ブラケットとの同軸位置合わせ用の所定の間隔が空くように構成された、円形状の凹部が形成される
   ことを特徴とする回転電機。
2. 前記フレームの他端側に設けられた第２ブラケットと、
   前記第１ブラケットと前記第２ブラケットとを前記樹脂部及び前記フレームを間に挟んで連結する導電性のボルトと、をさらに有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
3. 前記円筒部材は、
   前記ピン穴に締まりばめにより固定される
   ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
4. 前記円筒部材は、
   外周面に円筒軸方向に延びる突起が形成されており、
   前記ピン穴は、
   内周面に前記突起がはまり合う溝が形成されている
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の回転電機。
5. 前記円筒部材は、
   外周面に雄ねじが形成されており、
   前記ピン穴は、
   内周面に雌ねじが形成されている
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の回転電機。
6. 前記円筒部材は、
   内周面の内径が拡大するテーパ部を一端側に有する
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の回転電機。
   

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