特開 2019-205326 回転電機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2019-205326(P2019-205326A)

(43)【公開日】2019年11月28日

(54)【発明の名称】回転電機

(51)【国際特許分類】

   H02K 5/22 20060101AFI20191101BHJP

   H02K 16/04 20060101ALI20191101BHJP

   H02K 21/12 20060101ALI20191101BHJP

   H02K 3/04 20060101ALI20191101BHJP

【ＦＩ】

   H02K5/22

   H02K16/04

   H02K21/12 M

   H02K3/04 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2018-101029(P2018-101029)

(22)【出願日】2018年5月25日

(71)【出願人】

【識別番号】000113791

【氏名又は名称】マブチモーター株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100188592

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100114937

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 裕幸

(72)【発明者】

【氏名】日下部 渉

【テーマコード（参考）】

5H603

5H605

5H621

【Ｆターム（参考）】

5H603AA03

5H603AA09

5H603BB01

5H603BB12

5H603CA01

5H603CA05

5H603CB04

5H603CB20

5H603CC11

5H603CC17

5H603CD21

5H603FA16

5H605AA07

5H605AA08

5H605BB05

5H605CC02

5H605CC06

5H605EB10

5H605EB16

5H605EC01

5H605FF06

5H605GG10

5H621BB01

5H621BB07

5H621GA01

5H621GA04

5H621HH01

5H621JK19

(57)【要約】

【課題】接続電線がロータに接触するのを抑制した回転電機を提供する。
【解決手段】回転電機１は、軸線Ｏ周りに回転可能に支持されたロータ４１と、ロータを挟むように配置され、第１電線５４が巻回された第１ステータ５１、及び第２電線５９が巻回された第２ステータ５６と、第１ステータと第２ステータとを連結し、内部に案内路２９が形成された連結部材１２と、案内路内を通され、第１電線及び第２電線にそれぞれ電気的に接続された接続電線６２と、を備え、連結部材は、案内路とロータとを仕切る仕切り３２を有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸線周りに回転可能に支持されたロータと、
前記ロータを挟むように配置され、第１電線が巻回された第１ステータ、及び第２電線が巻回された第２ステータと、
前記第１ステータと前記第２ステータとを連結し、内部に案内路が形成された連結部材と、
前記案内路内を通され、前記第１電線及び前記第２電線にそれぞれ電気的に接続された接続電線と、
を備え、
前記連結部材は、前記案内路と前記ロータとを仕切る仕切りを有する回転電機。

【請求項2】

前記仕切りにおける前記案内路側の面に設けられた絶縁部材を備える請求項１に記載の回転電機。

【請求項3】

前記連結部材は、同一の材料で一体に形成されている請求項１又は２に記載の回転電機。

【請求項4】

前記案内路の両端部の一対の開口は、前記第１ステータ及び前記第２ステータが前記ロータを挟む方向において、前記ロータを挟んでいる請求項１から３のいずれか一項に記載の回転電機。

【請求項5】

前記ロータは、
前記軸線に沿って設けられるシャフトと、
前記シャフトに固定される底壁部と、
前記底壁部の外周縁部から前記底壁部の厚さ方向に延びる周壁部と、を有し、
前記第１ステータ及び前記第２ステータは、前記周壁部を径方向に挟むように配置されている請求項１から４のいずれか一項に記載の回転電機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転電機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、カップ状に形成されたロータを備える回転電機が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の回転電機は、前述のロータと、ステータコアと、ステータコイルと、を備えている。
ロータは、円板状のロータディスクと、ロータディスクの外周縁部からロータディスクの厚さ方向に延びるロータコアと、を備えている。

【0003】

ステータコアは、内側コア（第１ステータ）と、外側コア（第２ステータ）と、連結コアと、を備えている。内側コア及び外側コアは、ロータコアを挟むように配置されている。
ステータコイルは、内側コアに巻装される内側コイル部と、外側コアに巻装される外側コイル部と、連結コアに巻装される中間コイル部（接続電線）と、を備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第５２６３２５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、例えば中間コイル部の位置がずれて中間コイル部が回転するロータに接触すると、中間コイル部が損傷する虞がある。

【0006】

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、接続電線がロータに接触するのを抑制した回転電機を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の回転電機は、軸線周りに回転可能に支持されたロータと、前記ロータを挟むように配置され、第１電線が巻回された第１ステータ、及び第２電線が巻回された第２ステータと、前記第１ステータと前記第２ステータとを連結し、内部に案内路が形成された連結部材と、前記案内路内を通され、前記第１電線及び前記第２電線にそれぞれ電気的に接続された接続電線と、を備え、前記連結部材は、前記案内路と前記ロータとを仕切る仕切りを有することを特徴としている。

【0008】

この発明によれば、接続電線は、連結部材に形成された案内路内を通されている。連結部材は、案内路とロータとを仕切る仕切りを有するため、案内路内を通された接続電線は、仕切りによりロータに近づくのが規制される。従って、接続電線がロータに接触するのを抑制することができる。

【0009】

また、上記の回転電機において、前記仕切りにおける前記案内路側の面に設けられた絶縁部材を備えてもよい。
この発明によれば、接続電線を流れる電流が連結部材等に漏れるのを抑制することができる。

【0010】

また、上記の回転電機において、前記連結部材は、同一の材料で一体に形成されていてもよい。
この発明によれば、回転電機を構成する部品数を少なくし、回転電機の製造コストを低減させることができる。

【0011】

また、上記の回転電機において、前記案内路の両端部の一対の開口は、前記第１ステータ及び前記第２ステータが前記ロータを挟む方向において、前記ロータを挟んでいてもよい。
この発明によれば、一対の開口の近傍において、接続電線をロータからより確実に離間するように配置することができる。

【0012】

また、上記の回転電機において、前記ロータは、前記軸線に沿って設けられるシャフトと、前記シャフトに固定される底壁部と、前記底壁部の外周縁部から前記底壁部の厚さ方向に延びる周壁部と、を有し、前記第１ステータ及び前記第２ステータは、前記周壁部を径方向に挟むように配置されていてもよい。
この発明によれば、底壁部及び周壁部を有する、いわゆるカップ状に形成されたロータを用いて回転電機を構成することができる。

【発明の効果】

【0013】

本発明の回転電機によれば、接続電線がロータに接触するのを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の第１実施形態の回転電機の斜視図である。

【図2】同回転電機の縦断面図である。

【図3】図２中のＡ１部拡大図である。

【図4】本発明の第２実施形態の回転電機の縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

（第１実施形態）
以下、本発明に係る回転電機の第１実施形態を、図１から図３を参照しながら説明する。
図１及び図２に示すように、本実施形態の回転電機（モータ）１は、筐体１１と、ロータ４１と、第１ステータ５１及び第２ステータ５６と、接続電線６２と、を備えている。
なお、図２では、回転電機１の断面形状のうち、筐体１１の軸線Ｏに対する一方側の形状のみを示している。

【0016】

筐体１１は、有頂の円筒状に形成された本体（連結部材）１２と、蓋１３と、を備えている。
本体１２は、円板状に形成された頂壁部１５と、頂壁部１５の外周縁部から頂壁部１５の厚さ方向に延びる周壁部１６と、を備えている。
以下では、筐体１１から後述するシャフト４８が突出する向きを前方、その逆向きを後方と言う。前方、後方は、軸線Ｏ方向の一方側又は他方側である。筐体１１の軸線Ｏに直交する方向を径方向と言い、軸線Ｏ周りに周回する方向を周方向と言う。

【0017】

図２に示すように、頂壁部１５における軸線Ｏ上には、頂壁部１５を軸線Ｏ方向に貫通する貫通孔１８が形成されている。頂壁部１５のうち貫通孔１８の前端部における開口周縁部には、貫通孔１８の他の部分よりも内径の大きい段部１８ａが形成されている。
頂壁部１５の後面には、円筒状に形成された第１延長部材１９及び第２延長部材２０が固定されている。第１延長部材１９及び第２延長部材２０は、軸線Ｏと同軸に配置されている。第１延長部材１９は、頂壁部１５の後面に接合されている。第１延長部材１９の内周面は、貫通孔１８の内周面と面一である。第１延長部材１９の外径は、段部１８ａの内径と同等である。
第２延長部材２０は、第１延長部材１９の後面に接合されている。第２延長部材２０の内周面の後方の部分には、第２延長部材２０の他の部分よりも内径が大きい段部２０ａが形成されている。段部２０ａの内径は、貫通孔１８の段部１８ａの内径と同程度である。
第２延長部材２０の外径は、第１延長部材１９の外径よりも大きい。

【0018】

図１及び図２に示すように、頂壁部１５には、頂壁部１５の前面から後方に向かって凹んだ第１環状溝２３が形成されている。第１環状溝２３は、貫通孔１８を径方向外側から囲うように、貫通孔１８と同軸に形成されている。第１環状溝２３は、頂壁部１５の後面に達していなく、頂壁部１５の後面近傍まで延びている。
第１環状溝２３の底面には、後方に向かって延びる連通孔２４が形成されている。なお、第１環状溝２３及び連通孔２４により、第１部分路２５を構成する。第１部分路２５は後述する溝部２７の軸線Ｏ側の端部から第１ステータ５１に向かって延びている（図２参照）。
連通孔２４の径は、第１環状溝２３の幅よりも小さい。連通孔２４は、頂壁部１５の後面に達している。本実施形態では、連通孔２４は、軸線Ｏ周りに複数（本実施形態では３つ。一部の連通孔２４は不図示）形成されている。複数の連通孔２４は、軸線Ｏ周りに等角度ごとに形成されている。

【0019】

頂壁部１５には、頂壁部１５の前面から後方に向かって凹んだ溝部（連結路）２７が形成されている。溝部２７が後方に向かって凹む長さは、第１環状溝２３が後方に向かって凹む長さよりも短い。溝部２７は、第１環状溝２３から径方向外側に向かって直線状に延びている。溝部２７における軸線Ｏとは反対側の端部は、頂壁部１５の径方向外側の端に達していなく、頂壁部１５の径方向外側の端近傍まで延びている。
溝部２７は、周方向において、連通孔２４に対応する向きに形成されている。すなわち、溝部２７は連通孔２４に対応して複数（本実施形態では３つ）形成されている（図１参照）。
図２中の拡大図に示すように、頂壁部１５のうち、第１部分路２５と溝部２７との接続部分の内側の面１５ａは、四分円状の丸みを帯びた形状に形成されている。

【0020】

図１及び図２に示すように、頂壁部１５には、溝部２７における軸線Ｏとは反対側の端部から後方に向かって延びる外側連通孔（第２部分路）２８が形成されている。なお、第１部分路２５、溝部２７、及び外側連通孔２８で、案内路２９を構成する。案内路２９は、頂壁部１５の内部に形成されている。
外側連通孔２８は、頂壁部１５の後面に達している。図２に示すように、外側連通孔２８の後端は、第１環状溝２３の底面よりも後方に位置し、連通孔２４の後端よりも前方に位置している。外側連通孔２８は、溝部２７の軸線Ｏとは反対側の端部から第２ステータ５６に向かって延びている。連通孔２４の後端部の開口２４ａ、及び外側連通孔２８の後端部の開口２８ａは、案内路２９の両端部の開口である。
図３に示すように、頂壁部１５のうち、外側連通孔２８と溝部２７との接続部分の内側の面１５ｂは、四分円状の丸みを帯びた形状に形成されている。

【0021】

図２に示すように、頂壁部１５には、頂壁部１５の後面から前方に向かって凹んだ第２環状溝３０が形成されている。第２環状溝３０は、第１環状溝２３と外側連通孔２８との間に、第１環状溝２３と同軸に形成されている。第２環状溝３０は、頂壁部１５の前面及び溝部２７に達していなく、溝部２７近傍まで延びている。

【0022】

頂壁部１５のうち、第１環状溝２３と外側連通孔２８との間の部分であって、溝部２７よりも後方の部分が、仕切り３２を構成する。仕切り３２は、図２に示す断面において、後方に向かって開口するＵ字状に形成されている。仕切り３２は、案内路２９とロータ４１とを仕切る。

【0023】

図３に示すように、仕切り３２における案内路２９側の面には、絶縁部材３３，３４が設けられている。なお、説明の便宜のため絶縁部材３３，３４を厚く示している。
より具体的には、絶縁部材３３は、頂壁部１５の内側の面１５ａに設けられている。絶縁部材３４は、頂壁部１５の内側の面１５ｂに設けられている。
絶縁部材３３，３４には、コーティング等により形成された電気的な絶縁性を有する絶縁膜が用いられる。絶縁部材３３，３４をこのように形成すると、回転電機１を構成する部品点数が増加せず、回転電機１の製造コストを低減させることができる。
なお、絶縁部材として、樹脂等の電気的な絶縁性を有する材料で形成された部材を用いてもよい。この場合、例えば、絶縁部材は内側の面１５ａ，１５ｂに接着剤等で固定して用いられる。

【0024】

図１及び図２に示すように、周壁部１６は、円筒状に形成され、頂壁部１５から後方に向かって延びている。周壁部１６の後端部には、窓孔１６ａが形成されている。
本体１２を構成する頂壁部１５、周壁部１６、及び第１延長部材１９は、例えばアルミニウムを用いて、同一の材料で一体に形成されている。材料として樹脂（例えばナイロン）のような絶縁材料を用いる場合、本体１２及び絶縁部材３３，３４を一体に形成されてもよい。
蓋１３は、円板状に形成されている。蓋１３は、周壁部１６の後端部の開口を塞いでいる。蓋１３と周壁部１６とは、図示しないボルト等により固定されている。

【0025】

図２に示すように、本体１２には、第１軸受け３７及び第２軸受け３８がそれぞれ固定されている。
軸受け３７，３８には、それぞれボールベアリングが用いられている。軸受け３７，３８の内径は、本体１２の頂壁部１５の貫通孔１８の内径よりも小さい。
第１軸受け３７は、貫通孔１８の段部１８ａ内に軸線Ｏと同軸に配置されている。第１軸受け３７の外輪は、貫通孔１８の段部１８ａに固定されている。第１軸受け３７の前面は、本体１２の頂壁部１５の前面と面一である。
第２軸受け３８の外輪は、第２延長部材２０の段部２０ａに固定されている。

【0026】

ロータ４１は、底壁部４２と、周壁部４３と、を備えている。
底壁部４２は、円板状に形成されている。底壁部４２は、軸線Ｏと同軸に配置されている。周壁部４３は、円筒状に形成されている。周壁部４３は、底壁部４２の外周縁部から前方（底壁部４２の厚さ方向）に延びている。周壁部４３の前端部は、第２環状溝３０に対向している。周壁部４３は、径方向において、第２環状溝３０の範囲内に配置されている。軸線Ｏ方向において、周壁部４３の前端は、外側連通孔２８の後端と同程度の位置に配置されている。
周壁部４３には、マグネット４５が固定されている。マグネット４５の径方向内側及び径方向外側は、それぞれ外部に露出している。

【0027】

底壁部４２及び周壁部４３を備えるロータ４１は、いわゆるカップ状に形成されている。
なお、ロータ４１の質量を低減させる等の目的のために、ロータ４１に肉盗み用の孔や切欠き等を形成してもよい。

【0028】

ロータ４１の底壁部４２には、シャフト４８の後端部が固定されている。シャフト４８は、軸線Ｏに沿って延びる棒状に形成されている。シャフト４８は、本体１２の頂壁部１５の貫通孔１８、及び軸受け３７，３８内にそれぞれ挿入されている。
シャフト４８と貫通孔１８との間には、隙間が形成されている。
シャフト４８の軸線Ｏ方向における中間部は、第１軸受け３７の内輪に固定されている。シャフト４８の後端部は、第２軸受け３８の内輪に固定されている。軸受け３７，３８は、シャフト４８及びロータ４１を軸線Ｏ周りに回転可能に支持している。

【0029】

図２に示すように、第１ステータ５１は、マグネット４５の径方向内側において、マグネット４５に対向するように配置されている。第１ステータ５１は、第１延長部材１９の外周面に固定されている。第１ステータ５１には、第１巻線５２が巻回されている。第１ステータ５１に巻回された第１巻線５２は、第１コイル５３を構成している。第１巻線５２は、第１電線５４と、第１電線５４の外面を覆う第１絶縁被覆（符号省略）と、を備えている。
第２ステータ５６は、マグネット４５の径方向外側において、マグネット４５に対向するように配置されている。第２ステータ５６は、本体１２の周壁部１６の内周面に固定されている。ステータ５１，５６は、ロータ４１の周壁部４３を径方向（ラジアル）に挟むように配置されている。
連通孔２４の開口２４ａ及び外側連通孔２８の開口２８ａは、径方向において、ロータ４１の周壁部４３を挟んでいる。すなわち、径方向において開口２４ａ，２８ａは周壁部４３に重ならない。開口２４ａは周壁部４３よりも径方向内側に配置され、開口２８ａは周壁部４３よりも径方向外側に配置されている。

【0030】

本体１２は、第１ステータ５１と第２ステータ５６とをロータ４１の周壁部４３の外側から連結している。
第２ステータ５６には、第２巻線５７が巻回されている。第２ステータ５６に巻回された第２巻線５７は、第２コイル５８を構成している。第２巻線５７は、第２電線５９と、第２電線５９の外面を覆う第２絶縁被覆（符号省略）と、を備えている。

【0031】

第１巻線５２の第１電線５４と、第２巻線５７の第２電線５９とは、接続線６１の前述の接続電線６２によりそれぞれ電気的に接続されている。接続線６１は、接続電線６２と、接続電線６２の外面を覆う絶縁被覆（符号省略）と、を備えている。接続電線６２、及び前述の第１電線５４、第２電線５９は、銅等の導電性を有する金属等で形成されている。絶縁被覆、及び前述の第１絶縁被覆、第２絶縁被覆は、電気的な絶縁性を有する樹脂等で形成されている。
接続線６１は、本体１２の案内路２９内を通して引き回されている。接続線６１は、案内路２９内でたるまないように、接続線６１の長さが調節されていることが好ましい。

【0032】

接続線６１は、絶縁部材３３，３４及び溝部２７の底面に接触している。絶縁部材３３，３４は、案内路２９の中でも接続線６１が擦れやすい部分に設けられている。
なお、接続線６１は、例えば、第１コイル５３から引き出して第１部分路２５内を通した第１巻線５２と、第２コイル５８から引き出して外側連通孔２８内を通した第２巻線５７とをはんだ付け等により接合することにより構成される。このため、接続線６１の組付けは容易である。

【0033】

例えば、第２巻線５７は、配線６４を介して、図示しない交流の電力源に接続される。電力源から供給される交流電力によりステータ５１，５６の極性が周期的に切り替わることにより、ロータ４１に軸線Ｏ周りの回転力が付与される。この回転力は、シャフト４８を介して回転電機１の外部に出力される。
ロータ４１が軸線Ｏ周りに回転すると、周壁部４３も軸線Ｏ周りに回転する。本体１２は、案内路２９と周壁部４３とを仕切る仕切り３２を備えるため、案内路２９内を通された接続線６１が周壁部４３に接触しにくい。

【0034】

以上説明したように、本実施形態の回転電機１によれば、接続線６１は、本体１２の頂壁部１５に形成された案内路２９内を通されている。本体１２は、案内路２９とロータ４１の周壁部４３とを仕切る仕切り３２を備えるため、案内路２９内を通された接続線６１は、仕切り３２により周壁部４３に近づくのが規制される。従って、接続線６１がロータ４１に接触するのを抑制することができる。

【0035】

仕切り３２には、絶縁部材３３，３４が設けられている。このため、接続線６１の接続電線６２を流れる電流が本体１２等に漏れるのを抑制することができる。
本体１２は、同一の材料で一体に形成されている。これにより、回転電機１を構成する部品数を少なくし、回転電機１の製造コストを低減させることができる。

【0036】

径方向において、案内路２９の開口２４ａ，２８ａがロータ４１の周壁部４３を挟んでいる。従って、開口２４ａ，２８ａの近傍において、接続線６１をロータ４１の周壁部４３からより確実に離間するように配置することができる。
ロータ４１が、底壁部４２と周壁部４３とを備えている。これにより、底壁部４２及び周壁部４３を有する、いわゆるカップ状に形成されたロータ４１を用いて回転電機１を構成することができる。

【0037】

なお、本体１２は、互い異なる材料を接合する等して構成してもよい。
案内路２９の開口２４ａ，２８ａは、径方向において周壁部４３に重なる位置に配置されてもよい。
回転電機１は、筐体１１、絶縁部材３３，３４、及びシャフト４８を備えなくてもよい。回転電機１は、軸受け３７，３８の一方を備えなくてもよい。

【0038】

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図４を参照しながら説明するが、前記実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
図４に示すように、本実施形態の回転電機２は、筐体（連結部材）７１と、ロータ７６と、第１ステータ５１及び第２ステータ５６と、接続電線６２と、を備えている。

【0039】

ロータ７６は、円板状に形成され、軸線Ｏと同軸に配置されている。ロータ７６の外周縁部には、マグネット４５が固定されている。ロータ７６には、シャフト４８の後端部が固定されている。
第１ステータ５１は、マグネット４５の前方において、マグネット４５に対向するように配置されている。第２ステータ５６は、マグネット４５の後方において、マグネット４５に対向するように配置されている。ステータ５１，５６は、ロータ７６を軸線Ｏ方向（アキシャル）に挟むように配置されている。
筐体７１は、第１ステータ５１と第２ステータ５６とを径方向外側（ロータの外側）から連結している。筐体７１の内部には、案内路７２が形成されている。筐体７１は、案内路７２とロータ７６とを仕切る仕切り７３を備えている。接続電線６２を備える接続線６１は、案内路７２内を通されている。

【0040】

このように構成された回転電機２によっても、接続線６１の接続電線６２がロータ７６に接触するのを抑制することができる。

【0041】

以上、本発明の第１実施形態及び第２実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更、組み合わせ、削除等も含まれる。さらに、各実施形態で示した構成のそれぞれを適宜組み合わせて利用できることは、言うまでもない。
例えば、前記第１実施形態及び第２実施形態では、第１巻線５２が、第１絶縁被覆を備えなくてもよい。同様に、第２巻線５７が第２絶縁被覆を備えなく、接続線６１が絶縁被覆を備えなくてもよい。

【符号の説明】

【0042】

１，２ 回転電機
１２ 本体（連結部材）
２４ａ，２８ａ 開口
２９，７２ 案内路
３２，７３ 仕切り
３３，３４ 絶縁部材
４１，７６ ロータ
４２ 底壁部
４３ 周壁部
５１ 第１ステータ
５４ 第１電線
５６ 第２ステータ
５９ 第２電線
６２ 接続電線
７１ 筐体（連結部材）
Ｏ 軸線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】