(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0008】
(第1実施形態)
以下、
図1から
図14を参照して、本願発明の第1実施形態を説明する。
【0009】
図1には、保持ブレーキ付き回転電動機1の斜視図を示している。
図1に示すように、保持ブレーキ付き回転電動機1は、回転電動機2と保持ブレーキ3、エンコーダ4により構成されている。
【0010】
回転電動機2は、外部コネクタ5を介して供給された三相交流によって回転駆動する三相同期電動機である。回転電動機2は、三相誘導電動機であってもよく、単相交流によって回転駆動するものであってもよい。
【0011】
図2は、回転電動機2の斜視図を示している。
図2に示すように、回転電動機2は、ステータ10とロータ11により構成されている。以下、本明細書において、回転電動機2の径方向を単に径方向と称する。同様に、回転電動機2の軸方向を単に軸方向と称する。
【0012】
図2及び
図3に示すように、ステータ10は、コネクタ付きステータサブアセンブリ12(収容対象物)と、コネクタ付きステータサブアセンブリ12を収容する筒状のフレーム13(固定子枠体)と、を含む。
【0013】
図4から
図8は、フレーム13を示している。
図4から
図6に示すように、フレーム13は有底筒状に形成されている。即ち、フレーム13は、筒状の周壁14と底部15を有する。フレーム13は、例えばアルミニウムなどの金属製である。しかし、これに代えて、フレーム13は、樹脂製としてもよい。
【0014】
周壁14は、軸方向で筒状に延びている。周壁14は、軸方向で底部15から離れる方向に開口する開口16を有する。周壁14は、軸方向における開口16を有する。周壁14は、断面円周状の内周面17と断面矩形状の外周面18(外面)を有する。
【0015】
図4と
図7、
図8に示すように、外周面18には、平面状のシール面19が形成されている。シール面19は、切れ目のない環状に形成されている。
図4に示すように、シール面19には、外部コネクタ5をフレーム13に取り付けるための複数の雌ねじ20が形成されている。
【0016】
図6及び
図7に示すように、周壁14の内周面17には、溝部25が形成されている。
図7に示すように、溝部25は、内周面17からシール面19に向かって窪むように形成されている。
図6及び
図8に示すように、溝部25は、フレーム13の開口16から底部15に向かって軸方向に延びるように形成されている。溝部25は、フレーム13の開口16から、周壁14の軸方向における中央に至るまで延びている。
図7に示すように、溝部25は、シール面19と平行な内面である天井面26と、天井面26に対して直交な内面である2つの内側面27と、を有する。即ち、溝部25は、天井面26と2つの内側面27によって区画されている。天井面26は、内周面17から径方向に離れている。即ち、天井面26は、
図7の側面視で円周状に見える内周面17よりも径方向外方に位置している。溝部25は、内周面17に開口している。溝部25は、径方向内方に開口している。
図6に示すように、溝部25は、フレーム13の軸方向端面13Aに開口している。
【0017】
図4、
図5、
図8に示すように、フレーム13の周壁14には、窓部30が形成されている。窓部30は、平面視で矩形に形成されている。窓部30は、
図7に示すシール面19と溝部25の天井面26に開口している。窓部30は、周壁14を径方向に貫通する貫通孔である。窓部30は、周壁14を軸方向と直交する方向に貫通する貫通孔である。
図4に示すように、窓部30は、軸方向において開口16から離れて形成されている。従って、
図8に示すように、シール面19は、平面視において、窓部30を切れ目なく囲っている。また、
図8に示す平面視において、周壁14は、窓部30と開口16の間において梁部31を有すると言及することができる。梁部31の存在により、切れ目ない環状のシール面19が実現されている。窓部30は、切れ目のない内周面30Aを有している。
【0018】
図4に示すように、底部15には、保持ブレーキ付き回転電動機1の負荷側を図示しない支持フレームに取り付けるための複数の、例えば4つの、フランジ35が形成されている。また、
図5に示すように、底部15には、
図2に示すロータ11の出力軸11Aが貫通する貫通孔36が形成されている。なお、ロータ11の出力軸11Aは図示しない軸受により支持されるが、軸受に関する説明や図示は省略する。
【0019】
次に、
図9から
図12を参照して、コネクタ付きステータサブアセンブリ12を説明する。
【0020】
図9には、樹脂封止前のコネクタ付きステータサブアセンブリ12を示している。
図12には、樹脂封止後のコネクタ付きステータサブアセンブリ12を示している。
【0021】
図9に示すように、コネクタ付きステータサブアセンブリ12は、ステータサブアセンブリ50(中間組立体)とコネクタ51を有する。コネクタ51は、径方向においてステータサブアセンブリ50と対向するようにステータサブアセンブリ50に取り付けられている。コネクタ51は、ステータサブアセンブリ50の外周に配置されている。コネクタ51は、ステータサブアセンブリ50の径方向外方に配置されている。
【0022】
ステータサブアセンブリ50は、ステータコア52と、インシュレータ53と、複数のコイル54と、配線基板55と、を含む。
【0023】
ステータコア52は、積層された電磁鋼板により構成されている。ステータコア52は、環状のコア本体56と、コア本体56から径方向内方に突出する複数の歯部57と、を有する。
【0024】
インシュレータ53は、複数の歯部57を覆うように配置されている。
【0025】
複数のコイル54は、複数の歯部57にインシュレータ53を介してそれぞれ配置されている。
【0026】
配線基板55は、ステータコア52に対して軸方向で対向するように配置されている。配線基板55の板厚方向は、軸方向に対して平行とされている。配線基板55は、環状の配線基板本体58と、配線基板本体58から径方向外方に突出するコネクタ搭載部59と、を有する。配線基板本体58には回路パターンが形成されており、この回路パターンに各コイル54のコイル巻線が電気的に接続されている。
図9及び
図10に示すように、コネクタ搭載部59は、軸方向を向く上面59A及び下面59Bを有する。上面59Aは、下面59Bと反対側の面である。上面59Aは、ステータコア52から離れる方向を向いている。下面59Bは、ステータコア52に近づく方向を向いている。コネクタ搭載部59の上面59Aには、複数の電極ランド60が形成されている。コネクタ搭載部59には、複数の位置決め孔61が形成されている。本実施形態では、一例として、コネクタ搭載部59には、6つの電極ランド60と、2つの位置決め孔61が形成されている。
【0027】
図11に示すように、コネクタ51は、複数のコンタクト70と、複数のコンタクト70を整列保持する絶縁樹脂製のハウジング71と、を含む。
【0028】
各コンタクト70は、平板状に形成されている。各コンタクト70は、
図10に示す配線基板55のコネクタ搭載部59の上面59Aに配置した各電極ランド60にはんだ付けされる基板接続部72と、外部コネクタ5のコンタクト(相手側コンタクト)と接触する接触部73と、ハウジング71に埋設されて保持される保持部74と、を有する。
【0029】
各基板接続部72は、ピン形状であって、軸方向に延びている。
【0030】
各接触部73は、平板状に形成されている。複数のコンタクト70の接触部73は、軸方向と直交する方向に並べて配置されている。複数の接触部73の板厚方向は、複数の接触部73の並列方向と等しい。
【0031】
なお、本実施形態においてコネクタ51は、一例として、6つのコンタクト70を備えている。このうち3つのコンタクト70は、回転電動機2の複数のコイル54に接続される。他の1つのコンタクト70は、回転電動機2の中性点に接続される。残りの2つのコンタクト70は、例えば、保持ブレーキ3に接続されてもよいし、エンコーダ4に接続されてもよい。
【0032】
ハウジング71は、複数のコンタクト70の保持部74が埋設される埋設部80と、複数のコンタクト70の接触部73を受ける受け部81と、2つの位置決めピン82(ピン)と、を有する。埋設部80と受け部81は、複数のコンタクト70の並列方向に沿って見たときにL字を構成している。2つの位置決めピン82は、埋設部80から軸方向に突出している。なお、ハウジング71は、1つのみの位置決めピン82を有してもよく、3つ以上の位置決めピン82を有してもよい。位置決めピン82は、コネクタ51を配線基板55に固定するに用いられてもよい。
【0033】
そして、
図10に示すように、コネクタ51は配線基板55のコネクタ搭載部59の下面59Bに搭載される。具体的には、コネクタ51のハウジング71の各位置決めピン82を配線基板55のコネクタ搭載部59の各位置決め孔61に挿入すると共に、コネクタ51の各コンタクト70の基板接続部72を配線基板55のコネクタ搭載部59の各電極ランド60にはんだ付けする。コネクタ51のハウジング71は、配線基板55のコネクタ搭載部59の下面59Bに対して軸方向で対向する。なお、
図10には、説明の便宜上、各基板接続部72を各電極ランド60にはんだ付けする前の状態を示している。
【0034】
そして、
図12に示すように、ステータサブアセンブリ50は樹脂封止される。これにより、コネクタ付きステータサブアセンブリ12が完成する。なお、コネクタ51の各コンタクト70の基板接続部72は、ステータサブアセンブリ50の樹脂封止の際に同時に樹脂封止される。一方で、コネクタ51の各コンタクト70の接触部73は樹脂封止されずに露出する。
【0035】
図3には、フレーム13にコネクタ付きステータサブアセンブリ12を挿入する直前の様子を示している。
図13には、フレーム13にコネクタ付きステータサブアセンブリ12を挿入した後であって、フレーム13がコネクタ付きステータサブアセンブリ12を収容している様子を示している。
【0036】
図3及び
図13に示すように、コネクタ付きステータサブアセンブリ12はフレーム13に挿入される。このとき、コネクタ付きステータサブアセンブリ12のコネクタ51は、フレーム13の溝部25に挿入され、溝部25に沿って溝部25の内部で軸方向に移動し、溝部25に収容される。コネクタ付きステータサブアセンブリ12をフレーム13に挿入するに際しては、フレーム13を予熱して径方向に拡張しておくことによりコネクタ付きステータサブアセンブリ12をフレーム13に焼き嵌めしてもよい。これに代えて、コネクタ付きステータサブアセンブリ12をフレーム13に隙間嵌めし、隙間を接着剤等で充填してもよい。
【0037】
図14には、コネクタ付きステータサブアセンブリ12をフレーム13に挿入した後のステータ10の平面図を示している。
図14の平面視において、コネクタ付きステータサブアセンブリ12をフレーム13に挿入した状態では、コネクタ51を構成する各コンタクト70の接触部73は、窓部30を通じて視認可能となっている。即ち、各コンタクト70の接触部73は、
図14の平面視において、窓部30の切れ目のない内周面30Aの内側に位置している。
図13に示すように、コネクタ51は、シール面19よりも径方向内方に位置している。溝部25に収容されたコネクタ51が窓部30を介して外部からアクセス可能である。即ち、コネクタ51に窓部30を介して外部コネクタ5を嵌合可能となっている。
【0038】
ただし、溝部25に収容されたコネクタ51が窓部30を介して外部からアクセス可能となっていれば、コネクタ付きステータサブアセンブリ12をフレーム13に挿入した状態でコネクタ51を構成する各コンタクト70の接触部73が窓部30を通じて視認不能であってもよい。
【0039】
次に、回転電動機2のステータ10の製造方法を説明する。
【0040】
S1:取付工程
先ず、
図10に示すように、コネクタ51をステータサブアセンブリ50の配線基板55のコネクタ搭載部59の下面59Bに取り付ける。
【0041】
S2:封止工程
次に、
図12に示すように、ステータサブアセンブリ50を樹脂封止する。なお、封止工程は省略してもよい。
【0042】
S3:収容工程
そして、
図3及び
図13に示すように、コネクタ付きステータサブアセンブリ12をフレーム13に挿入して収容する。
【0043】
本実施形態において、回転電動機2の径方向とフレーム13の径方向は同じであり、回転電動機2の軸方向とフレーム13の軸方向は同じである。
【0044】
以上に、本開示の好適な実施形態を説明したが、上記実施形態は以下の特徴を有する。
【0045】
図1から
図14に示すように、回転電動機2は、コネクタ付きステータサブアセンブリ12(収容対象物)と、コネクタ付きステータサブアセンブリ12を収容する筒状のフレーム13(固定子枠体)と、を備える。コネクタ付きステータサブアセンブリ12は、ステータサブアセンブリ50(中間組立体)と、径方向(フレーム13の径方向)においてステータサブアセンブリ50と対向するようにステータサブアセンブリ50に取り付けられたコネクタ51と、を含む。フレーム13の内周面17には、フレーム13の軸方向における開口16から軸方向に延びてコネクタ51を収容する溝部25が形成されている。フレーム13には、溝部25に収容されたコネクタ51に外部コネクタ5(相手側コネクタ)が嵌合するための窓部30が形成されている。窓部30は、フレーム13の外周面18のシール面19(外面)と溝部25の天井面26(内面)に開口すると共に、切れ目のない内周面30Aを有する。以上の構成によれば、回転電動機2のダウンサイジング技術が実現される。また、以上の構成によれば、筒状のフレーム13の径方向においてステータサブアセンブリ50と対向するようにステータサブアセンブリ50にコネクタ51を取り付けた後でもステータサブアセンブリ50をフレーム13に収容可能とする技術が実現される。
【0046】
即ち、ステータサブアセンブリ50をフレーム13に挿入してからステータサブアセンブリ50にコネクタ51を取り付けるのは、取付作業空間を確保できない理由から取付工程の自動化が困難である。これに対し、本実施形態では、ステータサブアセンブリ50をフレーム13に挿入する前にステータサブアセンブリ50にコネクタ51を取り付けられるので、取付工程の自動化が実現される。
【0047】
また、
図9に示すように、コネクタ51は、配線基板55に支持されている。しかしながら、これに代えて、コネクタ51は、ステータコア52やインシュレータ53に支持されていてもよい。
【0048】
また、
図9に示すように、コネクタ51は、配線基板55にハンダ付けされている。しかしながら、これに代えて、コネクタ51は配線基板55に接着剤によって取り付けられてもよい。
【0049】
また、
図11に示すように、コネクタ51は、複数のコンタクト70と、複数のコンタクト70を整列保持するハウジング71と、を含む。各コンタクト70は、外部コネクタ5の相手側コンタクトと接触する接触部73を有する。各接触部73は、平板状に形成されている。以上の構成によれば、各接触部73をピン形状とした場合と比較して、各接触部73の表面積を確保しつつコネクタ51の低背化に寄与する。換言すれば、以上の構成によれば、各接触部73をピン形状とした場合と比較して、各接触部73の相手側コンタクトとの接触面積を確保しつつコネクタ51の低背化に寄与する。また、コネクタ51の低背化が実現されることにより、回転電動機2の径方向における寸法も小さくすることができる。
【0050】
また、
図14に示すように、フレーム13の外周面18のシール面19は窓部30を切れ目ない平面で囲っている。即ち、シール面19は環状で切れ目のない平面である。以上の構成によれば、外部コネクタ5をフレーム13のシール面19に取り付けた際に、外部コネクタ5とフレーム13との合わせ面となるシール面19のシール性を高いレベルで実現できるので、窓部30の高い気密性が実現される。
【0051】
また、
図12に示すように、ステータサブアセンブリ50は、樹脂封止されている。しかし、これに代えて、ステータサブアセンブリ50は樹脂封止されていなくてもよい。
【0052】
また、回転電動機2のステータ10の製造方法は、取付工程(S1)と収容工程(S3)をこの記載順に含む。取付工程(S1)では、ステータサブアセンブリ50にコネクタ51を取り付ける。収容工程(S3)では、ステータサブアセンブリ50を筒状のフレーム13に収容する。そして、収容工程(S3)では、コネクタ51を溝部25に沿って移動させる。以上の方法によれば、ステータサブアセンブリ50にコネクタ51を取り付けた後にステータサブアセンブリ50をフレーム13に収容する製造方法が実現される。
【0053】
また、取付工程(S1)の後であって収容工程(S3)の前に、ステータサブアセンブリ50を樹脂封止する封止工程(S2)を更に含む。以上の方法によれば、ステータサブアセンブリ50を安価な設備で樹脂封止できるようになる。
【0054】
以上の実施形態は、例えば、以下のように変更することができる。
【0055】
上記実施形態では、
図9に示すように、コネクタ51は、ステータコア52と径方向で対向していない。しかしながら、コネクタ51全体がステータコア52と径方向で対向してもよいし、コネクタ51の少なくとも一部がステータコア52と径方向で対向してもよい。
【0056】
また、上記実施形態では、
図9に示すように、コネクタ51全体が、ステータコア52よりも径方向外方に位置している。しかし、これに代えて、コネクタ51の少なくとも一部がステータコア52よりも径方向外方に位置し、残りの部分がステータコア52と軸方向で対向していてもよい。
【0057】
また、シール面19には、相手側コネクタを取りつけたときに合わせ面をシールするためのシール部材又はシール機構を更に設けてもよい。
【0058】
また、
図4に示すように、窓部30を取り囲むシール面19は、周壁14の外周面18よりも径方向外方に位置している。即ち、窓部30の近傍において、周壁14は径方向外方に突出して形成されている。フレーム13の周壁14は、径方向外方に向かって隆起する隆起部14Aを有する。窓部30は、隆起部14Aを径方向で貫通するように隆起部14Aに形成されている。以上の構成によれば、窓部30の近傍において周壁14が径方向外方に突出していない場合と比較して、溝部25を径方向外方に配置できるため、コネクタ51も同様に径方向外方に配置することが可能となり、もって、ステータサブアセンブリ50の直径を大きく確保することが可能となる。窓部30を取り囲むシール面19は、隆起部14Aに形成されている。
【0059】
また、
図1及び
図2に示すように、コネクタ51は、保持ブレーキ3寄りに配置してもよく、出力軸11A寄りに配置してもよい。
【0060】
(第2実施形態)
以下、
図15を参照して、第2実施形態を説明する。以下、本実施形態が上記第1実施形態と相違する点を中心に説明し、重複する説明は省略する。
【0061】
上記第1実施形態では、
図4に示すように、窓部30を取り囲むシール面19は、周壁14の外周面18よりも径方向外方に位置している。即ち、窓部30の近傍において、周壁14は径方向外方に突出して形成されている。フレーム13の周壁14は、径方向外方に向かって隆起する隆起部14Aを有する。窓部30は、隆起部14Aを径方向で貫通するように隆起部14Aに形成されている。
【0062】
これに対し、本実施形態では、
図15に示すように、窓部30を取り囲むシール面19は、周壁14の外周面18と同一平面内に位置している。換言すれば、窓部30を取り囲むシール面19は、周壁14の外周面18と面一である。隆起部14Aは省略されている。以上の構成によれば、フレーム13を径方向において小型化することができる。
【0063】
(第3実施形態)
以下、
図16を参照して、第3実施形態を説明する。以下、本実施形態が上記第1実施形態と相違する点を中心に説明し、重複する説明は省略する。
【0064】
図16には、一般電気機器90を示している。一般電気機器90は、機器91(収容対象物)と、機器91を収容する筒状の収容枠体94と、を備える。
【0065】
機器91は、中間組立体92と、収容枠体94の径方向において中間組立体92と対向するように中間組立体92に取り付けられたコネクタ93と、を含む。
【0066】
収容枠体94の内周面94Aには、収容枠体94の軸方向における開口94Bから軸方向に延びてコネクタ93を収容する溝部95が形成されている。
【0067】
収容枠体94には、溝部95に収容されたコネクタ93に相手側コネクタが嵌合するための窓部96が形成されている。
【0068】
窓部96は、収容枠体94の外面と溝部25の内面に開口すると共に、切れ目のない内周面96Aを有する。
【0069】
中間組立体92は、例えば、機構部品又はプリント基板、可動部品を含み得る。プリント基板には、電子部品等が搭載され得る。
【0070】
以上の構成によれば、一般電気機器90のダウンサイジング技術が実現される。また、以上の構成によれば、筒状の収容枠体94の径方向において中間組立体92と対向するように中間組立体92にコネクタ93を取り付けた後でも中間組立体92を収容枠体94に収容可能とする技術が実現される。
【0071】
以上に、第1から第3実施形態を説明したが、上記各実施形態は、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において適宜組み合わせて実施することができる。
【解決手段】回転電動機2は、コネクタ付きステータサブアセンブリ12と、コネクタ付きステータサブアセンブリ12を収容する筒状のフレーム13と、を備える。コネクタ付きステータサブアセンブリ12は、ステータサブアセンブリ50と、径方向においてステータサブアセンブリ50と対向するようにステータサブアセンブリ50に取り付けられたコネクタ51と、を含む。フレーム13の内周面17には、フレーム13の軸方向における開口16から軸方向に延びてコネクタ51を収容する溝部25が形成されている。フレーム13には、溝部25に収容されたコネクタ51に外部コネクタ5が嵌合するための窓部30が形成されている。窓部30は、フレーム13の外周面18のシール面19と溝部25の天井面26に開口すると共に、切れ目のない内周面30Aを有する。