JP4422162B2 - Rotor for rotating electrical machine and method for manufacturing the same - Google Patents
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Description
この発明は、交流発電機あるいは電動機等の回転電機の回転子に関するものであり、特に回転子に取付けられるスリップリングアセンブリの構造に関するものである。 The present invention relates to a rotor of a rotating electrical machine such as an AC generator or an electric motor, and more particularly to a structure of a slip ring assembly attached to the rotor.
従来より回転電機の回転子におけるスリップリングアセンブリ構造として、複数のスリップリングと、各スリップリングと界磁コイルを接続するためのターミナルとを絶縁樹脂によって一体的に成型するものがあった。 Conventionally, as a slip ring assembly structure in a rotor of a rotating electrical machine, there has been one in which a plurality of slip rings and a terminal for connecting each slip ring and a field coil are integrally molded with an insulating resin.
そしてこのようなスリップリングアセンブリ構造においては、スリップリングにターミナルの一端が溶接等により接続され、ターミナルは回転子の回転軸方向に延びる軸方向延在部、及び径方向に延びる径方向延在部を有し、更にターミナルは界磁コイルと接続されるように構成されるものである。 In such a slip ring assembly structure, one end of the terminal is connected to the slip ring by welding or the like, and the terminal extends in the axial direction extending in the rotation axis direction of the rotor, and the radial extension portion extending in the radial direction. And the terminal is configured to be connected to the field coil.
また、スリップリングを構成するようになっている部分の内側面に溶接されている円筒体部分の中間部分の断面が、少なくとも全長のかなりの部分に亘ってU字形状に構成されているようなものもあった(特許文献1,2,3参照)。
Moreover, the cross section of the intermediate part of the cylindrical part welded to the inner surface of the part which comprises a slip ring is comprised by the U shape over the considerable part of the full length at least. There was also a thing (refer
上記のような構造のスリップリングアセンブリを製造する場合における成形型の構成として、スリップリングアセンブリの径方向で型割を構成する場合(即ち図1の例でいうと、シャフト13に対して垂直な方向であって、ポールコア体3と4との境目の線の延長線上において2つの型の合わせ面を載置する)と、軸方向で型割を構成する場合(図1の例でいうと、シャフト13の中心線上において2つの型の合わせ面を載置する)がある。
In the case of manufacturing the slip ring assembly having the above-described structure, as a configuration of the mold, in the case of forming a mold split in the radial direction of the slip ring assembly (that is, in the example of FIG. Direction, where the two mold mating surfaces are placed on the extended line of the boundary line between the
径方向に型割を構成すると、スリップリングアセンブリは径方向の寸法が軸方向の寸法よりも小さいので、スリップリングアセンブリ1個あたりの型に占める占有面積が小さくて済み、1つの型で成型できるスリップリングアセンブリの数が多くなるため生産性が高くなる。 If the mold is divided in the radial direction, the slip ring assembly has a smaller radial dimension than the axial dimension, so that the area occupied by the mold per slip ring assembly can be reduced, and one mold can be molded. Productivity increases due to the increased number of slip ring assemblies.
しかし径方向に型割を構成すると、軸方向に長いターミナルの付いたスリップリングを型に挿入することになり、またターミナルの軸方向延在部を固定することができないため、成型時の樹脂圧で軸方向延在部が移動し、スリップリングが軸方向に複数設置されている場合、ターミナルが接続すべきでないスリップリングと接触したり、あるいは樹脂の表面から露出したりすることが問題となっていた。 However, if the mold is divided in the radial direction, a slip ring with a long terminal in the axial direction will be inserted into the mold, and the axial extension of the terminal cannot be fixed. When the axial extension part moves and a plurality of slip rings are installed in the axial direction, the terminal may come into contact with the slip ring that should not be connected or exposed from the surface of the resin. It was.
また、上記特許文献1〜3には、ターミナルの軸方向延在部の断面形状をU字形状にする構造が開示されているが、このように軸方向延在部の断面形状をU字形状にすると、軸方向延在部の径方向寸法が大きくなってしまう。 Moreover, although the structure which makes the cross-sectional shape of the axial direction extension part of a terminal U shape is disclosed by the said patent documents 1-3, the cross-sectional shape of an axial direction extension part is U-shaped in this way. If it does, the radial direction dimension of an axial direction extension part will become large.
一般的にシャフトにベアリングなどを挿入する場合、このようなベアリング部分をスリップリングアセンブリが避けるために、シャフトには逃がし溝を設ける必要があるが、上記のように軸方向延在部の断面形状をU字形状にすると、スリップリングアセンブリをシャフトに嵌合する場合に、シャフトに構成するスリップリングアセンブリの軸方向延在部の逃がし溝の深さをU字形状の分だけ深くしなければならないという問題点があった。 Generally, when inserting a bearing or the like into the shaft, it is necessary to provide a relief groove in the shaft in order to avoid such a bearing portion by the slip ring assembly. However, as described above, the cross-sectional shape of the axial extension portion When the slip ring assembly is fitted to the shaft, the relief groove depth of the axially extending portion of the slip ring assembly constituting the shaft must be increased by the U shape. There was a problem.
また、軸方向延在部の断面形状をU字形状にすると、軸方向延在部から径方向延在部へ曲げる部分においてU字のままでは曲げられないため、その部分だけターミナルの長さを長くしたり、あるいはU字部分の長さを短くする必要がある。 Also, if the cross-sectional shape of the axially extending portion is U-shaped, the portion that is bent from the axially extending portion to the radially extending portion cannot be bent as it is U-shaped. It is necessary to lengthen or shorten the length of the U-shaped part.
この発明は上記のような課題を解消するためになされたものであり、スリップリングアセンブリを構成するターミナルの軸方向延在部にリブを設けることにより、軸方向延在部に力が加わっても曲げにくくさせて、スリップリングアセンブリ生産時における歩留まりを高くし、更にスリップリングアセンブリを回転子へ組付ける際にターミナルが地絡することを防止することにより、回転電機の回転子の工作性を向上させることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and even if a force is applied to the axially extending portion by providing a rib in the axially extending portion of the terminal constituting the slip ring assembly. Improves the workability of the rotor of the rotating electrical machine by making it difficult to bend, increasing the yield during production of the slip ring assembly, and preventing the terminal from grounding when the slip ring assembly is assembled to the rotor. The purpose is to let you.
この発明に係る回転電機の回転子は、磁束を発生させるための界磁コイルと、界磁コイルに回転子外部からブラシを介して界磁電流を供給する複数のスリップリングと、スリップリングと界磁コイルとを接続するためのターミナルとを有するものであって、ターミナルは回転軸方向に延びた軸方向延在部と径方向に延びた径方向延在部からなり、軸方向延在部にはその曲げ剛性を高めるため中央部が半円状に突き出た形をしているリブが形成されるとともに、リブの周囲には平坦部を設け、更にリブの高さがターミナルの厚さよりも小さくなるように構成するとともに、平坦部における横方向の幅がターミナルの厚さよりも大きくなるよう構成したものである。 A rotor of a rotating electrical machine according to the present invention includes a field coil for generating a magnetic flux, a plurality of slip rings that supply field current to the field coil from outside the rotor via a brush, and the slip ring and the field. A terminal for connecting a magnetic coil, the terminal comprising an axially extending portion extending in the rotational axis direction and a radially extending portion extending in the radial direction. In order to increase its bending rigidity, a rib with a semi-circular center shape is formed, a flat part is provided around the rib, and the height of the rib is smaller than the thickness of the terminal. And the width in the horizontal direction of the flat portion is configured to be larger than the thickness of the terminal.
また、この発明に係る回転電機の回転子の製造方法は、型に設けられたピンを位置決め穴に貫通させて位置決めするとともに、位置決め穴の周囲を型により押さえつけることによりターミナルを固定してスリップリングアセンブリを製造するものである。 Further, the method of manufacturing a rotor of a rotating electrical machine according to the present invention includes positioning a pin provided in a mold by penetrating a positioning hole and fixing the terminal by pressing the periphery of the positioning hole with the mold. The assembly is manufactured.
この発明に係る回転電機の回転子によれば、磁束を発生させるための界磁コイルと、界磁コイルに回転子外部からブラシを介して界磁電流を供給する複数のスリップリングと、スリップリングと界磁コイルとを接続するためのターミナルとを有するものであって、ターミナルは回転軸方向に延びた軸方向延在部と径方向に延びた径方向延在部からなり、軸方向延在部にはその曲げ剛性を高めるため中央部が半円状に突き出た形をしているリブが形成されるとともに、リブの周囲には平坦部を設け、更にリブの高さがターミナルの厚さよりも小さくなるように構成するとともに、平坦部における横方向の幅がターミナルの厚さよりも大きくなるよう構成したので、樹脂成型時のターミナルの変形、移動を防止することが出来る。 According to the rotor of the rotating electrical machine according to the present invention, a field coil for generating magnetic flux, a plurality of slip rings for supplying a field current to the field coil from the outside of the rotor via a brush, and a slip ring And a terminal for connecting the field coil, the terminal comprising an axially extending portion extending in the rotational axis direction and a radially extending portion extending in the radial direction, the axially extending portion In order to increase the bending rigidity of the part, a rib is formed with a central part protruding in a semicircular shape, a flat part is provided around the rib, and the height of the rib is higher than the thickness of the terminal Since the width in the horizontal direction in the flat portion is larger than the thickness of the terminal, deformation and movement of the terminal during resin molding can be prevented.
また、この発明に係る回転電機の回転子の製造方法は、型に設けられたピンを位置決め穴に貫通させて位置決めするとともに、位置決め穴の周囲を型により押さえつけることによりターミナルを固定してスリップリングアセンブリを製造するようにしたので、スリップリングアセンブリの成型時における位置決め、及び固定を確実に行うことができ、ターミナルの変形、移動を防止することが出来るようになるので、不良品の発生を抑制することが出来る。 Further, the method of manufacturing a rotor of a rotating electrical machine according to the present invention includes positioning a pin provided in a mold by penetrating a positioning hole and fixing the terminal by pressing the periphery of the positioning hole with the mold. Since the assembly is manufactured, the slip ring assembly can be reliably positioned and fixed during molding, and the terminal can be prevented from being deformed or moved. I can do it.
実施の形態1.
図1は従来からある回転電機の回転子構造を示す断面図である。回転電機の回転子1は磁束を発生させる界磁コイル2と、この界磁コイル2を覆って設けられるとともに、交互に噛み合うように設定された爪状磁極を有する第1のポールコア体3及び第2のポールコア体4からなるポールコアを有しており、界磁コイル2は絶縁ボビン5の周囲に巻回されている。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a conventional rotor structure of a rotating electrical machine. A
界磁コイル2から引き出される口出し線6は、絶縁ボビン5のフランジ部に設けられた口出し線係止部から引き出され、第2のポールコア体4の外形に沿って延び、スリップリングアセンブリ7を構成するターミナル8,9に口出し線接続部10を介して接続されている。また、回転子1には冷却ファン11,12が設置され、更には回転子1を回転させるためのシャフト13が設けられている。
A
次に、図2はこの発明の実施の形態1による回転電機の回転子構造を示す斜視図、図3はスリップリングアセンブリ部を示す断面図、図4は図3のA−A線断面図である。スリップリングアセンブリ7は、軸方向に並んで配置されるとともに、界磁コイル2に回転子外部からブラシを介して界磁電流を供給するためのスリップリング14a,14b,14c,14dと、これらスリップリング14a,14b,14c,14dと口出し線6とを接続するためのターミナル8,9から構成されており、これらを樹脂で一体的に成型することにより、スリップリングアセンブリ7が形成されている。
2 is a perspective view showing the rotor structure of the rotating electric machine according to
ターミナル8,9は回転子1の軸方向に延びる軸方向延在部8a,9aと、径方向に延びる径方向延在部8b,9bからなっている。本実施形態においては、図4に示すように、この軸方向延在部8a、9aであって、ターミナル8,9の幅方向中央部にリブ15が回転軸と平行になるように突出して構成されており、このリブ15により、軸方向延在部8a、9aの曲げ剛性が高められているものである。
The
リブ15の形状は、軸方向延在部8a,9aから中央部が半円状に突き出た形をしている。このような形状とすることで、リブ15は軸方向延在部8a,9aをプレス加工を施すことにより容易に構成することができ、また、別の部分の加工と同時に加工することが出来るので、ほとんどコストがかからなくなる。
The shape of the
ここで軸方向延在部8a,9aから押し上げられるリブ15の高さをh、軸方向延在部8a,9aの板厚をtとした場合、h≦tとなるようにリブ15を構成する。このように構成することにより、リブ15をプレス加工で形成する際に、ターミナル8,9に無理な力をかけることがなく、安定してスリップリングアセンブリ7を製作することができるようになる。
Here, when the height of the
これに対してh>tとなるように構成すると、リブ15の周辺部におけるターミナル8,9の変形が大きくなってしまい、リブ15の周辺部が破断してしまうおそれがある。
On the other hand, if it is configured so that h> t, the deformation of the
また、リブ15の周囲にある平坦部における横方向の幅をwとすると、w≧tとなるように構成する。このように構成することにより、リブ15を形成する際の軸方向延在部8a,9aの固定幅を十分確保することができ、安定して製作することができる。
In addition, if the width in the horizontal direction of the flat portion around the
これに対してw<tとなるように構成すると固定幅を充分とることが出来ず、プレス加工する際リブ15を押し出す力に平坦部も同時に引っ張られ、形状がいびつになり、不良品となってしまう。
On the other hand, if it is configured so that w <t, a sufficient fixing width cannot be obtained, and the flat portion is pulled simultaneously with the force for pushing out the
リブ15を形成する際にはw≧tとなるようにして、リブ15を形成した後に軸方向延在部8a,9aの横方向における端部を切削することにより最終的にw<tとなるようにすることも考えられるが、加工工程並びに必要材料の増加を招き、コストが増大してしまうので適切ではない。
When forming the
本実施形態においては、リブ15を形成するために、ターミナル8,9を押し出す方向は回転軸に対して径方向外側に押し出すようにしてリブ15を形成する。スリップリングアセンブリ7の内周側には回転子のシャフト13を圧入するため、リブ15を径方向内側に突出するように構成すると、シャフト13を変更しなければ、リブ15の頂点とシャフト13との距離が近くなり、ターミナル8,9とシャフト13とが短絡する危険性が高くなる。
In the present embodiment, in order to form the
このため、ターミナル8,9の軸方向延在部8a,9aに形成されるリブ15を径方向外側に突出するように構成することにより、リブ15を形成しない場合と比べてもターミナル8,9とシャフト13との距離を変えずに製作することができ、スリップリングアセンブリ7を形成するための型を変える必要がなく、更にはターミナル8,9とシャフト13とが短絡することを防止することが出来る。
For this reason, by configuring the
上記のように、軸方向延在部8a,9aにリブ15を設けることにより軸方向延在部8a,9aの強度を増加させることが出来るので、スリップリング14a,14b,14c,14dを樹脂成型する時に樹脂圧が発生しても、軸方向延在部8a,9aが変形することを防止することが出来、従って樹脂成型時のターミナル8,9の変形、移動を防止することが出来るので、不良品の発生を抑制することができる。
As described above, since the strength of the axially extending
また、ターミナル8,9の軸方向延在部8a,9aに構成されたリブ15の高さhをリブ15の板厚t以下に構成するとともに、リブ15の両側の平坦部の幅wを板厚t以上になるように構成することにより、リブ15成形時にリブ15の根元で破損し、不良品が多発することを防止することが出来るとともに、リブ15を形成する時の固定力を確保して、軸方向延在部8a,9aの形状がいびつとなることを防ぐことが出来る。
Further, the height h of the
実施の形態2.
図5はこの発明の実施の形態2によるスリップリングアセンブリ部を示す断面図である。図5に示すように、スリップリングアセンブリ7の端面側に位置するスリップリング14cに接続されるターミナル8は、スリップリング14cとの接続部近傍P点において、他のスリップリング14dと電気的に絶縁するため、スリップリング14dと接触しないように内径側に曲げられ、他のスリップリング14dを通過した後、再びQ点において外径側に曲げられている。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a slip ring assembly portion according to
以上のように構成することにより、ターミナル8が図5のLで示された範囲において、図3の場合に比べると外径側に位置することとなるため、スリップリングアセンブリ7が圧入されるシャフト13とターミナル8との距離を充分に確保することができ、スリップリングアセンブリ7が地絡等することを防止することができる。
By configuring as described above, the
また、ターミナル8の軸方向延在部8aが外径側に配置されるため、シャフト13自体をより太く構成することができるようになり、シャフト13の強度を高く設定することが出来るとともに、回転子の耐久性を向上させることができるようになる。
Further, since the
また、図5に示すように、ターミナル8の軸方向延在部8aに構成されるリブ15は、ターミナル8に接続されないスリップリング14dを通過したところから構成される。スリップリング14dの内径側にはシャフト13が配置されるため、ターミナル8はスリップリング14dとシャフト13の間を通過しなければならない。
Further, as shown in FIG. 5, the
また、ターミナル8はスリップリング14dとシャフト13の両者に対して絶縁されなければならず、更には樹脂成型される。したがって、スリップリング14dの内径側において、ターミナル8の軸方向延在部8aにリブ15を設けるとリブ15の頂点とスリップリング14d、あるいはシャフト13との距離が短くなり、接触する危険性が高くなる。
Further, the
このような接触を防止するためには、スリップリングアセンブリ7の厚みを大きくしたり、あるいはスリップリング14の厚みを小さくし、かつシャフト13の外径を縮小することが考えられる。
In order to prevent such contact, it is conceivable to increase the thickness of the
しかし、スリップリングアセンブリ7の厚みを増加させると重量が増加してしまい、また、スリップリング14の厚さを縮小すると回転子の寿命が減少してしまい、更にはシャフト13の径を縮小させるとシャフト13の強度が低くなってしまうという問題が発生する。
However, when the thickness of the
以上のような欠点を生じさせないために、本実施形態においては、ターミナル8の軸方向延在部8aにおいて、接続されないスリップリング14dを通過する部分にはリブ15を構成しないようにしたものである。
In order to prevent the above drawbacks from occurring, in the present embodiment, the
実施の形態3.
図6はこの発明の実施の形態3によるターミナル部を示す斜視図である。本実施形態においては、図6に示すように、ターミナル8の軸方向延在部8aに形成されるリブ15を軸方向延在部8aから径方向延在部8bに亘って一体的に形成したものである。
6 is a perspective view showing a terminal portion according to
これにより軸方向延在部8aと径方向延在部8bのなす角度がより強固に固定されるため、成型時の樹脂圧によるターミナル8の移動を防止することができる。また、ターミナル8を型に挿入する時における位置決めもより正確に行うことができるため、スリップリングアセンブリ7の成型不良の発生を削減することができる。尚図6においては、ターミナル8について説明したが、ターミナル9についても同様に構成するものである。
Thereby, since the angle formed by the
実施の形態4.
図7はこの発明の実施の形態4によるターミナルを示す斜視図、図8はスリップリングアセンブリにおける径方向延在部を主に示した斜視図、図9はスリップリングアセンブリを型により成型する状態を示す断面図である。本実施形態においては、図7、図8に示すように、樹脂により成形する際の位置を決めるための位置決め穴21をターミナル8,9の径方向延在部8b,9bに設けたものである。
Embodiment 4 FIG.
7 is a perspective view showing a terminal according to Embodiment 4 of the present invention, FIG. 8 is a perspective view mainly showing a radially extending portion of the slip ring assembly, and FIG. 9 is a state where the slip ring assembly is molded by a mold. It is sectional drawing shown. In the present embodiment, as shown in FIGS. 7 and 8, positioning holes 21 for determining the position when molding with resin are provided in the
図9に示すように、スリップリングアセンブリ樹脂成型時において、下型22に設けられたピン22aを位置決め穴21に貫通させることにより、ターミナル8,9の位置を決めると同時に、位置決め穴21の周囲を下型22及び上型23によって両側から押さえ込み、ターミナル8,9の径方向延在部8b,9bを固定し、樹脂を流し込む。
As shown in FIG. 9, at the time of slip ring assembly resin molding, the
以上のように構成することにより、スリップリングアセンブリ7の成型時における位置決め、及び固定を確実に行うことができ、ターミナル8,9の変形、移動を防止することが出来るようになるので、不良品の発生を抑制することが出来る。
With the above configuration, the
実施の形態5.
図10はこの発明の実施の形態5による回転電機の回転子構造を示す斜視図、図11は同じく要部正面図である。本実施形態においては、界磁コイル2から引き出された口出し線6は、スリップリングアセンブリ7に構成されたフック部31によって、引き出される向きを径方向から周方向に変えられ、更に口出し線接続部10においてターミナル8,9に接続されるものである。
10 is a perspective view showing a rotor structure of a rotating electrical machine according to
このように口出し線6の引き回される方向がフック部31において周方向に変えられるので、口出し線接続部10において界磁コイル2の遠心力が口出し線6を介して直接掛からなくなるため、口出し線接続部10で口出し線6が断線することを防止することができるようになる。
Thus, since the direction in which the
2 界磁コイル、6 口出し線、7 スリップリングアセンブリ、
8,9 ターミナル、8a,9a 軸方向延在部、8b,9b 径方向延在部、
14a〜14d スリップリング、15 リブ、21 位置決め穴、22a ピン。
2 field coil, 6 lead wire, 7 slip ring assembly,
8, 9 terminal, 8a, 9a axially extending portion, 8b, 9b radially extending portion,
14a-14d Slip ring, 15 rib, 21 positioning hole, 22a pin.
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