JP6771537B2 - アキシャルギャップ型回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、アキシャルギャップ型回転電機に係り、特に、複数のステータコアからなるステータを有するアキシャルエアギャップ型回転電機に関する。

電動機器の省エネルギー化等のため、可変速システムや、永久磁石同期機などのインバータにより駆動される回転電機が増加している。これらの回転電機では、インバータが発生するコモンモード電圧がコイルとロータとの間で静電結合し、軸受の内外輪間に電位差（以下、「軸電圧」という。）を発生させることが問題となることがある。これは、過大な軸電圧が、軸受内の潤滑油の絶縁破壊を招き、電流による軸受電食を発生するためである（例えば、特許文献１）。

特許文献１は、コイルとロータ間を遮蔽して、軸電圧を低減する技術を開示する。具体的には、特許文献１は、ラジアルギャップ型の回転電機であって、ステータコアとコイルのロータと向き合うステータ表面全体に絶縁層を設け、その表面には、ステータコアの磁束の流れと垂直の方向に導電部と絶縁部を交互に形成する構成となっている。即ち、接地電位となっているコアに、導電部が電気的に接続されるようになっている。これにより導電部に大きな渦電流が発生せず、コイルとロータ間を遮蔽でき、静電容量を大幅に低減することが可能となる。

上述のラジアルギャップ型の回転電機は、現在主流の構造であるが、近年では、回転軸方向に所定のエアギャップを介して固定子と、回転子とが面対向するアキシャルエアギャップ型回転電機も盛んに開発されるようになっている。アキシャルエアギャップ型回転電機では、径を拡大すると、体格あたりの固定子と回転子の対向面積が径のおよそ２乗に比例して増加するため、高出力密度化や高効率化を図り易くなる。したがって、本回転電機は、薄型化、扁平化に好適な構造とされている。一方で、複数のコアが電気的に絶縁された状態で配置されていることや、コイルとロータとの対向面積が大きいことなど、軸電圧を増加し易い構造でもある。

特許文献２では、複数のコアの接地構造や、コイルと回転子、シャフト間の遮蔽構造など、アキシャルエアギャップ型特有の構造に着目した軸電圧の低減技術が開示されている。具体的には、特許文献２は、コイルが巻き回されたボビンから鉄心の端部を突出させ、突出した鉄心の外周面と、ハウジング内周面とを導電性部材を介して電気的に導通させることで鉄心を接地する構成を開示する。また、特許文献２は、円環形状からなる固定子の回転軸側中央部分とシャフトとの間に筒状の導電部材を配置してこれをハウジングと電気的に導通させることで、シャフトとコイル間の遮蔽をする構成を開示する。

特開２０１２−５３０７号公報 特開２０１４‐１７９１５号公報

しかしながら、発明者らの検討により、アキシャルエアギャップ型回転電機の軸受電食の防止には、コイル渡り線部とロータとの関係を考慮することも重要であることがわかった。アキシャルエアギャップ型回転電機の各コイルから引き出された渡り線は、ハウジングの内周を這うように配線され、ハウジングの開口部から外部に引き出される。前述のように、アキシャルエアギャップ型回転電機ではトルク出力に寄与するギャップ面積（ステータとロータの対向面の面積）がおおよそ径の２乗に比例する。このため、高出力化、高効率化のためには、ステータコアやロータの外径を可能な限り大きくすることが望ましく、コイルとハウジングは近接する場合が多い。この結果、渡り線はロータ側に突出しロータの側面に対向した位置に配置され、渡り線とロータが静電結合する。特に、渡り線の本数が多い場合や渡り線の導体径が大きい場合、渡り線とロータ間の静電容量が、コイルとロータ間の静電容量に対し無視できなくなり、軸電圧に大きな影響を及ぼす。

渡り線とロータ間の静電容量を低減するには、（１）渡り線とロータとの距離を増加することや、（２）渡り線とロータの対向面積を低減する方法がある。しかしながら、（１）はロータ外径の縮小を、（２）はコア外径の縮小を、即ちいずれもギャップ面積の低減を招来し、それに起因するモータ特性の低下、即ち出力や効率の低下を招く。したがって、出力や効率を低下することなく、渡り線とロータとの静電結合を低減する手段が必要となった。

また、渡り線による軸電圧の増加が課題となるような場合、前述のように多数の渡り線や太い渡り線が配線されていることが多く、渡り線の成形作業が複雑になり易い。このため、成形作業の簡略化が求められる。さらに、多くのアキシャルエアギャップ型回転電機では、コアや巻線をモールドで保持しているため、渡り線も含めたステータ全体をモールド型で隙間なく覆う必要がある。封止が十分でないと、成形圧の低下により樹脂の密度が低下し強度の低下、即ち信頼性の低下を招く。渡り線の形状が複雑な場合、樹脂の封止対策にも多くの工数を要する。

本発明は、アキシャルギャップ型回転電機の高出力、高効率および組立性を確保しつつ、軸電圧を低減することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、本発明のアキシャルギャップ型回転電機の一例を挙げるならば、鉄心及びその外周に巻き回されたコイルを少なくとも有する複数のコアメンバを、シャフトを中心に、磁力線が該シャフトと並行になる向きで、環状に配列してなるステータと、前記ステータと、シャフト軸方向に所定のエアギャップを介して面対向する少なくとも１つのロータと、前記ステータ及び前記ロータと径方向に内周面が対向するハウジングとを有するアキシャルギャップ型回転電機であって、複数の周方向に連続した環状のバス部と、前記バス部から軸方向に突出した前記コイルと接続するコイル接続部と、前記バス部から軸方向に突出した外部接続部からなり、前記複数のバス部を軸方向に配置した配線板を有し、前記配線板が、前記コイル接続部と前記外部接続部を除き、前記配線板全体を覆うように、絶縁部材で一体にモールドされ、前記配線板を、環状に配列された複数の前記鉄心の外周側であって、前記コイルの側面よりもロータ側に配置し、前記ロータが、外周側に導電性部材からなる導電性部分を有するものであり、前記ハウジングの内周面と、前記ロータの導電性部分とが径方向から対向する第１領域と、前記第１領域よりもステータ側で、前記ロータと対向する前記コイルの側面までの第２領域と、が形成されており、前記第２領域に配置される前記配線板のバス部の比率が、前記第１領域に配置される前記配線板のバス部の比率よりも大となるように、前記配線板を配置したものである。

本発明によれば、アキシャルギャップ型回転電機の高出力や高効率および組立性を確保しつつ、軸電圧を低減することができる。また、軸受電食に対する信頼性を高めることができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の記載から明らかとなる。

図１Ａは、本発明の実施例１のモータの斜視図である。 図１Ｂは、図１Ａの配線板を拡大した斜視図である。 図１Ｃは、コイル番号を併記したステータの軸方向端面図およびコイルの結線図である。 図２は、本発明の実施例２の渡り線とロータ間の静電容量の関係を示したモータの部分断面図である。 図３は、本発明の実施例３のモータの斜視図である。 図４は、本発明の実施例４のモータの部分断面図である。 図５は、本発明の実施例５の配線板の部分断面図である。 図６（ａ）は、本発明の実施例６の配線板の斜視図であり、絶縁部材であるモールド層を透明化して示したものである。図６（ｂ）は、モールド層を不透明にして示したものである。 図７は、本発明の実施例７のモータの部分断面図である。 図８は、本発明の実施例８の配線板およびボビン、巻線の部分断面図である。 図９は、本発明の実施例９のステータモールド時の断面図である。 図１０は、本発明の実施例１０のステータモールド時の断面図である。 図１１Ａは、本発明の実施例１１のモータの斜視図である。 図１１Ｂは、実施例１１の配線板を拡大した斜視図である。 図１２は、本発明の実施例１２の外部接続部およびバス部の部分断面図である。 図１３（ａ）は、一般的な圧着端子を示す図である。図１３（ｂ）は、本発明の実施例１３の外部接続部およびバス部の部分断面図である。 図１４は、本発明の実施例１４のステータモールド時の配線板周辺を拡大した部分断面図である。 図１５は、本発明の実施例１５の配線板およびボビン、巻線の部分断面図である。 図１６は、本発明の実施例１６の配線板の部分斜視図である。 図１７は、本発明を適用した実施例１７のモータの側断面図である。 図１８は、本発明を適用した実施例１８のインバータ一体型モータの側断面図である。

以下、本発明の実施例を、図面を用いて説明する。なお、実施例を説明するための各図において、同一の構成要素には同一の名称、符号を付して、その繰り返しの説明を省略する。

図１Ａに、本発明の実施例１のアキシャルギャップ型モータの構成を表わす斜視図を示す。また、図１Ｂに、図１Ａの配線板を拡大した斜視図を示す。図１Ｃに、コイル番号を併記したステータの軸方向端面図および各コイルの結線図を示す。

モータ１０００は、概略円環状のドーナツ形状を有するステータ１００を、ディスク形状の２つのロータ２００がシャフト方向から挟むように面対向して配置された所謂ダブルロータ型の回転電機である。モータの仕様は、３相、１０極１２スロットである。巻線は、デルタ結線、２直２並列、２本もちで構成されている。
ここで、図１Ａに示すように、ステータ１００は、複数のコアメンバがシャフトを中心として環状に配列して構成される（本例では１２組のコアメンバを有するものとする。）。コアメンバは、両端部の側面が概略台形若しくは扇形を有する柱体の鉄心（コア）１１０と、鉄心の外径と概略一致する内径の筒部を有するボビンと、ボビンの外筒部に巻き回されたコイル（巻線）１２０とから構成される。環状に配列されたコアメンバの夫々と、ハウジング４００の内周面とが図示しない樹脂によって一体的にモールドされてステータ１００が支持されるようになっている。

ステータ１００から回転軸方向の端面には、コイル１２０のロータ２００側であって、鉄心１１０よりも外径側に導体で構成された配線板３００が配置されている。図１Ｂに示すように、配線板３００は、３個の環状のバス部３１０と、バス部にそれぞれ４個設けられたコイル接続部３２０、および、１個ずつ設けられた外部接続部３３０からなる。コイル接続部３２０には、各コイルの電線の端部が引き出された引出線１２１がかしめや溶接、はんだ付けなどにより接続されている。２直２並列の結線において、直列部は連続巻されており、引出線１２１は各コイルから２本ずつの計２４本となっている。図１Ｃに示すコイル番号の符号はコイルに流れる電流の向き（時計周り、反時計周り）を示している。本実施例では、巻線の製作を簡便にするため、隣接する同相コイルは巻き方向を反転し、連続巻している。巻き方向の組合わせは１種類のみとし、これを周方向に６組配置し、結線段階で隣接する位相間、例えばU1-とV1-の電流の向きが一致するようにしている。外部接続部３３０は、図示しない１次側電源に接続されている。

ロータ２００は、鉄心１１０の端部側面に対向する永久磁石２１０と、その背面に配置された図示しないバックヨークと、これらを支持してシャフトと共回りするように結合するヨーク２３０とからなる。ヨーク２３０は、金属等の導電性部材からなる。本実施例では鉄を使用するものとするがこれに限るものではなく、アルミやステンレス鋼（ＳＵＳ等）でもよい。
シャフトは、軸受を介して回転自在に図示しないエンドブラケットに結合される。エンドブラケットは、ハウジングの両端部側面に固定される。
ハウジングの外周側面には、図示しない端子箱が設けられており、同じく図示しない１次側の電線と２次側の電線即ち外部接続部が端子台を介し電気的に接続される。

このような構成を有するモータ１０００は、以下のように動作する。端子台の１次側にインバータの出力線が接続され、コイル１２０に交流電流を通電する。これにより、ステータ１００には回転磁界が形成され、永久磁石２１０によりロータ２００に形成された直流磁界と吸引反発してトルクを発生する。このときコイル１２０と、ロータ２００との間の静電容量によって、コイル１２０に生じるインバータのコモンモード電圧が、ロータ側に静電結合する。ロータ２００が電位をもつことにより、接地電位となっているハウジング４００との間に電位差が生じる。この電位差は、軸受の内外輪間にかかり、軸電圧となる。

コモンモード電圧Vcomに起因する軸電圧Vbは、次の〔数式１〕で表される。

ここで、Cwrは、コイルとロータ間の静電容量を示し、Crfは、コイルとフレーム即ちハウジングやエンドブラケットの間の静電容量を示し、Cbは、軸受内外輪間の静電容量を示す。

Cwrは、コイルとロータ円盤間、コイルとシャフト間、渡り線として機能する配線板とロータ側面間に形成する合成容量である。配線板とロータ側面間の静電容量は、主に周方向に配置されたバス部の径方向断面積に依存する。コイルからの２４本の引出線をロータ外周に直接這い回す構造に比較すると、配線板のバス部は大幅にコンパクト化されており、ロータ側面との静電容量を抑制する効果がある。また、配線の作業性も大幅に改善している。

本配線板構造では、バス部３１０を、環状に配列された複数の鉄心１１０の外周側であって、コイル１２０よりもロータ２００側に配置しているため、鉄心１１０の外径やコイル１２０の外径を最大限に大きくすることが可能である。これにより、モータの出力や効率を低下させることなく、軸電圧の抑制が可能となる。

配線板３００は、銅やアルミなどの導電体で構成されている。導電体には、必要に応じ表面処理を施してもよい。

なお、本実施例では、ダブルロータ型のモータを例として説明したが、他構造のアキシャルエアギャップ型モータに適用することもできる。本実施例のバス部は、断面が略正方形としているが、長方形や円、楕円等であっても良い。各相で１つのバス部としているが複数に分割されていても良い。各相のバス部は軸方向に配置するに限らず、径方向に配置してもよい。軸電圧を低減する観点では、バス部の断面形状や各相のバス部の配置は、ロータから軸方向にみたバス部の投影面積が小さくなるようにすることが望ましい。また、相数やスロットコンビネーション、結線構造、持ち数も本例に限定されるものではない。引出線の位置や本数およびバス部への接続位置はスロットコンビネーションや結線方法により異なる。永久磁石を備えない、シンクロナスリラクタンスモータやスイッチトリラクタンスモータ又は誘導モータであってもよい。更には、モータではなく発電機であってもよい。

図２に、本発明の実施例２のモータの拡大断面を模式的に示す。本図では、バックヨーク、樹脂、ボビンなどの一部部品の図示を省略している。本実施例において、配線板３００の一部又は全部は、コイル１２０よりもロータ２００側であって、鉄心１１０および／またはロータ２００の回転軸径方向のハウジング４００側に位置する領域（空間）に配置される。

ここで、ハウジング４００の内周面とロータ２００の導電性部分とが径方向から対向する領域を第１領域、第１領域よりもステータ側で、ロータ２００と対向するコイル１２０の側面までの領域を第２領域とする。ここで、ロータの導電性部分とは、ヨーク２３０が鉄等の導電性材料で構成されている場合はこの部分、および、永久磁石２１０が鉄系等の導電性磁性材料で構成されている場合はこの部分が該当する。なお、永久磁石２１０がフェライト等の非導電性磁性材料の場合は、該当しない。図２では、永久磁石２１０がフェライト磁石で形成されているため、永久磁石２１０の外周面は第２領域となる。本実施例では、配線板３００、特にそのバス部３１０は、第２領域に配置される比率が、第１領域に配置される比率よりも高くなるように、配線板３００を配置する。

図２には、バス部３１０の配置状態と、静電容量Cwrとの模式的な関係を併記する。本図のCwrは、バス部をコイルの端面から回転軸方向（ここではZ方向と定義）に積み上げたときのバス部の端面位置との関係である。ここで、バス部の高さがコイル以下の場合、バス部と、ロータの導電性を有する部材との距離が大きくなるため、Cwrは十分小さい。同様に、バス部の高さが、ヨークの位置よりも低い領域では、Cwrの増加勾配が小さい。他方、ヨークよりも高くなると、バス部と、ヨークとが近接して対向するため、Cwrが急激に増加することになる。

図２に示すように、実施例２では、第２領域に大半のバス部を配置しているため、バス部による軸電圧の増加を抑制することができる。軸電圧を抑制するという観点からは、バス部の全体を第２領域に配置するのが、より好ましい。これにより、軸受内の潤滑油への放電が抑制されると共に、軸受電食が抑制される。
また、バス部３１０を、コイル１２０よりもロータ２００側に配置しているため、その分、鉄心の外径やコイルの外径を最大限に大きくすることが可能である。これにより、モータの出力や効率を低下させることなく、軸電圧の抑制が可能となる。

特に、非導電性のフェライト磁石等を永久磁石に用いているため、永久磁石の外周側面に第２領域が形成される。本構造によると、磁石径の拡大と、渡り線とロータ間の静電容量の低減を両立することが可能となり、モータの高出力化や高効率化と軸電圧の低減を同時に実現することができる。

なお、本実施例では、ダブルロータ型のモータを例として説明したが、１つのロータと１つのステータとが面対向したシングルロータ構造のアキシャルエアギャップ型電動機に適用することもできる。また、永久磁石を備えない、シンクロナスリラクタンスモータやスイッチトリラクタンスモータ又は誘導モータであってもよい。更には、モータではなく発電機であってもよい。

本発明の実施例３は、オープンスロット型の鉄心を有するモータに、ロータと対向するシャフト方向コイル端面及びシャフトとの遮蔽をすることを特徴とする。
図３に、本発明の実施例３のモータの斜視図を示す。モータは、断面が常に概略台形状となるオープンスロットの鉄心を有する。鉄心はボビンによりコイルと絶縁されている。コイルの端面には、ボビンの鍔部が配置されている。鍔部のロータ側には、第１の導電部材１５０が内周側を除く全周にわたって配置されている。また、シャフトと対向する樹脂の内周面にも第２の導電部材１６０が配置されている。これらの導電部材は、ハウジング４００と電気的に接続されている。

通常、オープンスロットの鉄心は、コイルとロータとの対向面積が大きくなるため、鍔部をもつ鉄心形状と比較して、Cwrが大きくなり易い。これに対し、本構造は、オープンスロットの鉄心形状でも、コイルとロータ間の静電容量を抑制することが可能である。本構造と上述の各実施例に示した配線板３００の配置を併用することで、オープンスロットの鉄心形状に対し、十分に軸電圧を抑制することが可能となる。

本発明の実施例４は、コアメンバと配線板およびハウジングを一体でモールドしたことを特徴とする。

図４に、本発明の実施例４のモータの部分断面を示す。本実施例では、外部接続部を除く配線板３００と、鉄心１１０とコイル１２０を含むコアメンバと、ハウジング４００とが樹脂１４０で一体にモールドされている。

本実施例により、配線板が樹脂で絶縁されるため電気的な信頼性が向上する。また、特別な固定手段を設けることなく配線板を強固に固定することができ、モータの信頼性を向上することができる。

本発明の実施例５は、配線板に絶縁部材を設け、絶縁部材でバス部を保持したことを特徴とする。

図５に、本発明の実施例５の配線板周辺の断面図を示す。ここでは、断面がＵ字型の溝を有する環状の絶縁部材３４０を設け、溝にバス部３１０を格納している。巻線接続部３２０および外部接続部３３０は絶縁部材３４０の外径側に突出している。

本実施例により、バス部が位置決めされるため、相間の絶縁が保持される。配線板とコアメンバ、ハウジングを絶縁部材で一体にモールドする場合においても、バス部同士の接触を防止することができる。また、以下の組立性を向上する効果もある。組立時には絶縁部材に格納した各相の配線板を重ねて配置すればよく作業性が良い。配置する際に、一相ごとに引出線とコイル接続部との接続処理を行うことも可能であり、接続スペースを確保し易い。特に、配線板の径方向厚みが制約される場合、コイル接続部の径方向寸法の確保が困難である外径側からの接続作業が難しい。本構造であれば、コイル接続部を同相のバス部よりも軸方向に突出させて設けることで、軸方向から接続作業を行うことが可能である。

絶縁部材には、絶縁部材同士の位置決め機構を設けてもよい。これにより、各相の配線板を積層する際の組立性が向上する。

本発明の実施例６は、配線板をモータに組込む前に絶縁部材で一体にモールドしたことを特徴とする。

図６に、本発明の実施例６の配線板３００の斜視図を示す。モールド層を透明化して示した図６（ａ）に示すように、配線板は、バス部３１０の各相が離間した状態で絶縁部材３４０で一体にモールドされている。なお、モールド層を不透明にして示した図６（ｂ）に示すように、巻線接続部３２０および外部接続部３３０はモールドされていない。

本実施例により、配線板の相間の絶縁が確保されるとともに、ステータの部品点数が削減され組立性が向上する。また、コアメンバ、ハウジングとの一体モールドにおける配線板の変形、これによる絶縁不良を抑制できる。

本発明の実施例７は、配線板の絶縁部材内に接地接続部を形成したことを特徴とする。

図７に、本発明の実施例７のモータの部分断面図を示す。図７に示すように、配線板３００は事前のモールドにより形成された絶縁部材３４０を有し、絶縁部材３４０のなかにはバス部の外径側に接地接続部３５０が軸方向に絶縁部材３４０を貫通するように設けられている。本図の接地接続部３５０は周方向に１ヶ所ないしは複数個所設けられているものであり、周方向に連続した環状のものではない。接地接続部３５０の一端は、コアおよびステータに設けられた第１の導電部材１５０および第２の導電部材１６０と接続されている。接地接続部３５０の他端は、接地されたハウジング４００と接地線３５１で接続されている。

本実施例により、コアおよび遮蔽材を確実に接地することができる。また、接地を確保するための特別な部品や構造がないため、組立性が向上する。

本発明の実施例８は、配線板の絶縁部材とボビンに相互の位置決め機構を設けたことを特徴とする。

図８に、本発明の実施例８の配線板３００およびボビン１３０、巻線１２０の部分断面図を示す。図８に示すように、ボビン１３０の鍔部には凸部１３１からなる位置決め機構が設けられている。配線板３００の絶縁部材３４０には凹部３４１からなる位置決め機構が設けられている。両位置決め機構が勘合するようにボビン１３０の鍔上に配線板３００が配置されている。

本実施例により、配線板の位置決めが容易になるとともに、コイル接続部を接続するときの配線板の移動を抑制できる。

本発明の実施例９は、配線板の円環状の絶縁部材の外周の一端に軸方向の切欠きを設けて周方向の位置決めをすることを特徴とする。

図９に、本発明の実施例９のステータモールド時の断面図を示す。図９に示すように、モールド型３０００は、ステータ内周を形成するセンターポスト３１００、ステータの下面を形成する下型３３００、ステータの上面を形成する上型（図示なし）からなる。配線板３００の絶縁部材３４０の外周には、軸方向に連続した凹部３４１が設けられている。また、ハウジング４００の内周には、絶縁部材の凹部３４１に対応した突部４２０が軸方向に設けられている。
本実施例により、配線板とハウジングとが凹部および凸部で周方向に位置決めされる。これにより、モールド時に配線板が移動し、コイル接続部の電気的接続が損傷することを抑制できる。ハウジングの凸部は、モータとして運転する際に発生するトルク反力に対するステータの回り止めとしても機能し、モータの信頼性を向上する。

絶縁部材の凹部、ハウジングの凸部は周方向に複数設けてもよい。また、絶縁部材に凸部、ハウジングに凹部を設けてもよい。

本発明の実施例１０は、配線板の絶縁樹脂部およびモールド型に互いの位置決め機構を設けたことを特徴とする。

図１０に、本発明の実施例１０のステータモールド時の断面図を示す。配線板の絶縁樹脂部には凹部３４１が設けられている。モールド型３０００の下型３３００には配線板３００を配置するための段部３３１０が形成されている。段部の底面に凸部３３２０が設けられている。

本実施例により、絶縁樹脂部の凹部とモールド型の下型の凸部とが勘合することで両者が位置決めされる。これにより、モールド時に配線板が移動し、コイル接続部の電気的接続が損傷することを抑制できる。

絶縁部材の凹部、下型の凸部は周方向に複数設けてもよい。また、絶縁部材に凸部、下型に凹部を設けてもよい。

本発明の実施例１１は、配線板のバス部を開放構造で形成したことを特徴とする。

図１１Ａに、本発明の実施例１１のモータの斜視図を示す。また、図１１Ｂに配線板の拡大斜視図を示す。バス部３１０は周方向に１か所の開放部３８０を有する。

本実施例により、バス部の導体使用量を低減できる。バス部を板材から打ち抜きで製作する際の歩留まりを向上できる。さらには、バス部を１本の導体を折り曲げ加工して製作することも可能である。

本発明の実施例１２は、バス部と別体の端子を接続し外部接続部を形成したことを特徴とする。

図１２に、本発明の実施例１２の外部接続部とバス部の断面図を示す。外部接続部３３０は一端にネジ部３３３が設けられた端子３３１からなり、ネジ部３３３でバス部３１０に設けられたネジ穴に接続されている。端子３３１とバス部３１０は、接触面３３２で接触している。

本実施例により、外部接続部の形状がバス部形状に依存しないため、外部接続部の形状を任意に変更することができる。１次側の構造が変更されても、コネクタ等を設けることなく、外部接続部を接続することができる。

なお、本構造ではネジ機構により外部接続部とバス部を接続しているが、溶接やはんだ付け、摩擦撹拌接合など他の接続手段であってもよい。

本発明の実施例１３は、バス部と絶縁電線が接続された端子を接続し外部接続部を形成したことを特徴とする。

図１３（ａ）に、汎用の丸型圧着端子３３４を示す。図１３（ｂ）に、本発明の実施例１３の外部接続部およびバス部３１０の断面図を示す。外部接続部は絶縁電線３７０がかしめられた汎用の丸型端子３３４からなる。丸型端子３３４は、絶縁電線３７０を軸方向に引き出すため折り曲げられている。外部接続部は、ボルト３３５によりバス部３１０のネジ穴に接続されている。

本実施例により、外部接続部に形状的柔軟性を付与することができるため、１次側の接続位置や形状に依存しない接続が可能である。例えば、ハウジングの外側に配置された端子台に容易に接続することができる。

なお、本実施例ではネジ機構により外部接続部とバス部を接続しているが、溶接やはんだ付け、摩擦撹拌接合など他の接続手段であってもよい。

本発明の実施例１４は、配線板をコアメンバおよびハウジングと一体でモールドする際に、外部接続部に封止駒を設けたことを特徴とする。

図１４に、本発明の実施例１４のステータモールド時の配線板周辺の断面図を示す。配線板３００は、外部接続部３３０と図示しないコイル接続部以外が絶縁部材３４０で覆われており、絶縁部材３４０から突出した外部接続部３３０の根元に、絶縁部材側から出力端子の先端に向かい断面が徐減するようなテーパ部３６１を外周に有する封止駒３６０を設けている。また、下型３３００には外部接続部３３０を格納する開口部３３３０が設けられている。開口部３３３０の入り口には封止駒３６０の形状に対応したテーパ部３３３１が設けられている。

本実施例により、一体モールド時に外部接続部から樹脂が漏洩することを抑制できる。これにより、出力端子に付着した樹脂を除去する必要がなくなる。樹脂の漏洩による成型圧の低下を抑制できるため、樹脂の充填密度を高く維持することができコアメンバの保持度を安定して確保することができる。

封止部材は、樹脂、ゴムなどで構成することが望ましい。また、封止部材と下型のテーパ部との間に型締め圧がかかるような寸法関係で構成すると、封止部材と下型、さらには、封止部材と絶縁部材および外部接続部を密着させることができるため樹脂の封止効果を高められる。

本発明の実施例１５は、バス部と別体の端子を接続しコイル接続部を形成したことを特徴とする。

図１５に、本発明の実施例１５のコイル接続部３２０とバス部３１０およびコイル１２０、ボビン１３０の部分断面図を示す。コイル接続部３２０は丸型端子３３４を折り曲げたもので、バス部３１０に溶接されている。丸型端子３３４には、コイル１２０からの引出線１２１がかしめられている。

本実施例により、コイル接続部の形状がバス部形状に依存しないため、コイル接続部の形状を任意に変更することができる。コイル接続部の端子形状を変更することで、引出線の仕様や１次側の構造の仕様変更に対応できる。

なお、本実施例では丸型端子を溶接した例を示したが、別の形状の端子やコネクタであってもよい。コイル接続部と引出線との接続は、かしめに限らず、溶接やはんだ付け、摩擦撹拌接合などであってもよい。また、コイル接続部とバス部との接続は、はんだ付けや摩擦撹拌接合、ネジやボルトなど別の締結手段を用いてもよい。

本発明の実施例１６は、コイル接続部の引出線との接触面に凹凸を設け、引出線の表面絶縁被膜を除去せずに圧着したことを特徴とする。

図１６に、本発明の実施例１６のコイル接続部とバス部の拡大斜視図を示す。バス部３１０およびコイル接続部３２０は板材を打ち抜き加工したのち、コイル接続部を折り曲げ加工して形成された同一の部材から構成されている。ここで、コイル接続部３２０の引出線１２１との接触面には、コイル表面に施された絶縁被膜の厚みより十分深い多数の突起３２３が設けられている。引出線１２１は絶縁被膜を除去することなくコイル接続部３２０にかしめられている。引出線との接触面の突起３２３は、絶縁被膜を破壊しコイルの導体部まで深く侵入している。

本実施例により、引出線の絶縁被膜の除去工程を施すことなく引出線とコイル接続部のかしめ作業を行うことができる。これにより、組立性が向上する。さらに、アルミ電線のコイルを用いた場合には、絶縁被膜除去により高抵抗な酸化被膜が形成し、接触抵抗が増加することを抑制できる。さらに、コイル接続部をコアメンバ、ハウジングと一体でモールドすることで、アルミ電線と銅製のコイル接続部との接続部を樹脂で覆う防水処理を施すことができる。接続部に水分が侵入することを抑制することで、異種金属間の腐食（ガルバニ腐食）を抑制できる。これにより、特別な工程を設けることなくアルミ電線を採用し、モータの軽量化やコスト低減を図ることができる。

なお、バス部とコイル接続部が同一の部材で形成された例を示したが、別体の端子を接続したものであってもよい。アルミ線用の圧着端子を用いても良い。また、コイル接続部の突起は、コイル接続部と一体であるに限らず、凹凸や網目が入ったスリーブをコイル接続部と引出線の間に入れてもよい。

本発明の実施例１７は、本発明を産業用モータに用いたものである。

図１７に、本発明の実施例１７の産業用モータの断面図を示す。本モータ１０００は、シャフト６００の反出力側にシャフトに直結した外扇ファン９００、および、外扇ファンでおこした風をハウジング側に導くファンカバー９１０を有する。また、ハウジング４００の外側には、端子台８１０が内蔵された端子箱８００を有する。配線板３００はステータ１００の反負荷側に隣接して配置されている。コイルからの引出線がコイル接続部に接続され、外部接続部を形成する絶縁電線３７０が端子台８１０の２次側に接続されている。

本実施例により、各コイルから端子台への渡り部の導体量を最小化し、渡り部とロータ導電体とで形成される静電容量を低減することができる。これにより、モータの軸電圧が低減し軸受電食を抑制できる。産業用モータは、ファンやポンプ、圧縮機など連続運転されかつ、１０年以上の長期にわたって使用されるため、モータや部品を長寿命に構成することが重要である。軸受電食の抑制は軸受の長寿命化に大きく寄与する。また、渡り部がコンパクト化されることにより、ロータの外径を拡大することができ、高出力化、高効率化が可能になる。ハウジング側面には、コイルと端子台との接続線を配置するための開口が設けられているが、配線板により、渡り部がコンパクト化されると、開口部と渡り部を干渉しないよう配置し易くなるため、ステータモールド時の樹脂の封止も容易になる。また、産業用モータでは出力に応じハウジング寸法が概略決まっている。アキシャルギャップに従来のラジアル型モータのハウジングを流用することも容易になる。さらに、渡り部の配線作業工程、モールド時の渡り部漏洩防止対策が大幅に簡易化されるため組立性が向上する。

なお、端子台の位置は任意であり、これに合わせて配線板も反負荷側、負荷側のいずれに配置してもよい。コイル接続部、外部接続部の構造は他の実施形態で記載したものであってもよい。

本発明の実施例１８は、本発明をインバータ一体型モータに用いたものである。

図１８に、本発明の実施例１８のインバータを一体化した産業用モータの断面図を示す。本モータは、アキシャルギャップモータの薄型特性を活かし、インバータ２０００をモータの軸方向、反負荷側に配置したものである、反負荷側のエンドブラケットはモータ側に寄せて配置し、これと、側面カバー２２００、端部カバー２３００とからインバータ格納室を形成している。反負荷側にはインバータ格納室を貫通したシャフトに直結した外扇ファン９００およびファンカバー９１０が設けられている。側面カバー２２００の外側には、端子箱８００および端子台８１０が設けられている。ステータの反負荷側には、配線板３００が設けられており、外部接続部を形成する絶縁電力線３７０が、反負荷側エンドブラケット５００の開口を介し、インバータ２０００の２次側に接続されている。また、インバータ２０００の１次側は側面カバー２２００の開口を介し端子台８１０の２次側に接続されている。

本実施例により、各コイルから端子台への渡り部の導体量を最小化し、渡り部とロータ導電体とで形成される静電容量を低減することができる。これにより、モータの軸電圧が低減し軸受電食を抑制できる。産業用モータは、ファンやポンプ、圧縮機など連続運転されかつ、１０年以上の長期にわたって使用されるため、モータや部品を長寿命に構成することが重要である。軸受電食の抑制は軸受の長寿命化に大きく寄与する。また、渡り部がコンパクト化されることにより、ロータの外径を拡大することができ、高出力化、高効率化が可能になる。ハウジング側面には、コイルと端子台との接続線を配置するための開口が設けられているが、配線板により、渡り部がコンパクト化されると、開口部と渡り部を干渉しないよう配置し易くなるため、ステータモールド時の樹脂の封止も容易になる。また、産業用モータでは出力に応じハウジング寸法が概略決まっている。アキシャルギャップに従来のラジアル型モータのハウジングを流用することも容易になる。さらに、渡り部の配線作業工程、モールド時の渡り部漏洩防止対策が大幅に簡易化されるため組立性が向上する。また、モータからインバータへの接続線の断面積を最小化できるため、反負荷側に設ける開口面積を最小化し、強度を確保しやすくなる。絶縁電線を外部接続部として用いることで、インバータ側の接続部に依存しないフレキシブルな接続が可能になる。これにより組立性も向上する。

１００・・・ステータ、 １１０・・・鉄心（コア）、 １２０・・・コイル（巻線）、 １２１・・・引出部、 １３０・・・ボビン、 １３１・・・凸部、 １３２・・・鍔部、 １４０・・・樹脂、 １５０・・・第1導電部材、 １６０・・・第２導電部材、
２００・・・ロータ、 ２１０・・・永久磁石、 ２２０・・・バックヨーク、 ２３０・・・ヨーク、
３００・・・配線板、 ３１０・・・バス部、 ３１１・・・端部、 ３２０・・・コイル接続部、 ３２１・・・端子、 ３２２・・・圧着端子、 ３２３・・・突起、 ３３０・・・外部接続部、 ３３１・・・端子、 ３３２・・・接触面、 ３３３・・・ネジ部、 ３３４・・・圧着端子、 ３３５・・・ボルト、 ３４０・・・絶縁部材、 ３４１・・・凹部、 ３５０・・・接地接続部、 ３５１・・・接地線、 ３６０・・・封止駒、 ３６１・・・テーパ部、 ３７０・・・絶縁電線、 ３８０・・・開放部、
４００・・・ハウジング、 ４１０・・・口出し部、 ４２０・・・凸部、 ４３０・・・脚、 ５００・・・エンドブラケット、 ６００・・・シャフト、 ７００・・・軸受、 ８００・・・端子箱、 ８１０・・・端子台、 ９００・・・外扇ファン、 ９１０・・・ファンカバー、
１０００・・・モータ、 ２０００・・・インバータ、 ２１００・・・出力線、 ２２００・・・側面カバー、 ２３００・・・端部カバー、
３０００・・・モールド型、 ３１００・・・センターポスト、 ３２００・・・上型、 ３３００・・・下型、 ３３１０・・・段部、 ３３２０・・・凸部、 ３３３０・・・開口部、 ３３３１・・・テーパ部。

Claims (17)

1. 鉄心及びその外周に巻き回されたコイルを少なくとも有する複数のコアメンバを、シャフトを中心に、磁力線が該シャフトと並行になる向きで、環状に配列してなるステータと、前記ステータと、シャフト軸方向に所定のエアギャップを介して面対向する少なくとも１つのロータと、前記ステータ及び前記ロータと径方向に内周面が対向するハウジングとを有するアキシャルギャップ型回転電機であって、
   複数の周方向に連続した環状のバス部と、前記バス部から軸方向に突出した前記コイルと接続するコイル接続部と、前記バス部から軸方向に突出した外部接続部からなり、前記複数のバス部を軸方向に配置した配線板を有し、
   前記配線板が、前記コイル接続部と前記外部接続部を除き、前記配線板全体を覆うように、絶縁部材で一体にモールドされ、
   前記配線板を、環状に配列された複数の前記鉄心の外周側であって、前記コイルの側面よりもロータ側に配置し、
   前記ロータが、外周側に導電性部材からなる導電性部分を有するものであり、
   前記ハウジングの内周面と、前記ロータの導電性部分とが径方向から対向する第１領域と、前記第１領域よりもステータ側で、前記ロータと対向する前記コイルの側面までの第２領域と、が形成されており、
   前記第２領域に配置される前記配線板のバス部の比率が、前記第１領域に配置される前記配線板のバス部の比率よりも大となるように、前記配線板を配置したアキシャルギャップ型回転電機。
2. 請求項１に記載のアキシャルギャップ型回転電機において、
   前記ステータは、前記鉄心の外周に前記コイルを巻回す筒部と前記筒部の端に位置し前記ロータと対向する鍔部とからなるボビンを有し、
   前記鍔部のロータ側には、前記ハウジングと電気的に接続された第１の導電部材が配置されており、
   前記ステータの前記シャフトと対向する内周側には、前記ハウジングと電気的に接続された筒状の第２の導電部材が配置されているアキシャルギャップ型回転電機。
3. 請求項１に記載のアキシャルギャップ型回転電機において、
   少なくとも前記配線板と前記ステータとが樹脂で一体にモールドされており、
   前記外部接続部の一部は前記モールドから露出しているアキシャルギャップ型回転電機。
4. 請求項１に記載のアキシャルギャップ型回転電機において、
   前記配線板に、前記バス部を格納し位置決めするための絶縁部材を有するアキシャルギャップ型回転電機。
5. 請求項２に記載のアキシャルギャップ型回転電機において、
   前記配線板に前記バス部を位置決めするための絶縁部材を有し、
   前記絶縁部材内に、前記バス部、前記コイル接続部、前記外部接続部とは電気的に絶縁され、前記鉄心と前記第１の導電部材と前記第２の導電部材と電気的に接続された接地接続部を有し、
   前記接地接続部は前記ハウジングと接続されているアキシャルギャップ型回転電機。
6. 請求項１に記載のアキシャルギャップ型回転電機において、
   前記ステータは、前記鉄心の外周に前記コイルを巻回す筒部と前記筒部の端に位置し前記ロータと対向する鍔部とからなるボビンを有し、
   前記配線板をモールドした絶縁部材と前記ボビンに相互の位置決め機構を設けたアキシャルギャップ型回転電機。
7. 請求項１に記載のアキシャルギャップ型回転電機において、
   前記配線板をモールドした絶縁部材と前記ハウジングに相互の位置決め機構を設けたアキシャルギャップ型回転電機。
8. 請求項１に記載のアキシャルギャップ型回転電機において、
   前記配線板をモールドした絶縁部材と前記ステータのモールド型に相互の位置決め機構を設けたアキシャルギャップ型回転電機。
9. 請求項１に記載のアキシャルギャップ型回転電機において、
   前記配線板のバス部が、周方向に電気的に接続されていない開放部を有するアキシャルギャップ型回転電機。
10. 請求項１に記載のアキシャルギャップ型回転電機において、
    前記バス部とは別体の端子が前記バス部に機械的かつ電気的に接続され、前記外部接続部を形成したアキシャルギャップ型回転電機。
11. 請求項１に記載のアキシャルギャップ型回転電機において、
    前記配線板の外部接続部が、前記バス部に接続された端子部と前記端子部に接続された絶縁電線とからなるアキシャルギャップ型回転電機。
12. 請求項１に記載のアキシャルギャップ型回転電機において、
    前記バス部と接続する前記外部接続部の根元に、外部接続部の出力端子の先端に向かって断面が縮小するテーパ面を有する封止駒を有するアキシャルギャップ型回転電機。
13. 請求項１に記載のアキシャルギャップ型回転電機において、
    前記バス部とは別体の端子が前記バス部に機械的かつ電気的に接続され、前記コイル接続部を形成したアキシャルギャップ型回転電機。
14. 請求項１３に記載のアキシャルギャップ型回転電機において、
    前記別体の端子が圧着端子であるアキシャルギャップ型回転電機。
15. 請求項１に記載のアキシャルギャップ型回転電機において、
    前記コイル接続部の前記コイルと接触する面に凹凸が設けられており、コイル表面に施された絶縁被膜を破壊し突部がコイルの導電層と電気的に接続されるアキシャルギャップ
    型回転電機。
16. 請求項１に記載のアキシャルギャップ型回転電機において、
    前記ハウジングには開口が設けられ、前記開口の外側に端子台が配置され、
    前記外部接続部と前記端子台とが電気的に接続されたアキシャルギャップ型回転電機。
17. 請求項１に記載のアキシャルギャップ型回転電機において、
    前記ハウジングに隣接した位置に前記回転電機を駆動するためのインバータが一体化して配置され、
    前記外部接続部と前記インバータの２次側端子とが電気的に接続されたアキシャルギャップ型回転電機。

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