(57)【要約】【課題】コアにボビンを容易に取り付け可能な電機子を提供する。【解決手段】コア２０は、環状のコア本体２１および複数のティース２２を有している。ボビン３０は、環状のボビン本体３１および複数の絶縁部３２を有し、コア２０を挟み込むようにしてコア２０の軸方向の一方の面２３側および他方の面２４側に設けられている。巻線５０は、ボビン３０の絶縁部３２に巻回されるようにして設けられている。絶縁部３２の第１カバー部４１は、ボビン本体３１から径方向外側に延びるよう板状に形成され、ティース２２のコア本体２１の周方向の一方側を覆う。絶縁部３２の第２カバー部４２は、板状に形成され、ティース２２のコア本体２１の周方向の他方側を覆う。絶縁部３２の変形接続部４３は、第１カバー部４１のボビン本体３１側の端部４１１近傍と第２カバー部４２のボビン本体３１側の端部４２１とを接続し変形可能に形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状のコア本体（２１）、および、当該コア本体から径方向外側へ延びる複数のティース（２２）を有するコア（２０）と、
環状のボビン本体（３１）、および、当該ボビン本体の径方向外側に設けられる複数の絶縁部（３２）を有し、前記ボビン本体が前記コア本体に対応し前記絶縁部が前記ティースに対応するよう前記コアを挟み込むようにして前記コアの軸方向の一方の面（２３）側および他方の面（２４）側に設けられるボビン（３０）と、
前記ボビンの前記絶縁部に巻回される巻線（５０）と、を備え、
前記絶縁部は、
前記ボビン本体から径方向外側に延びるよう板状に形成され、前記ティースの前記コア本体の周方向の一方側を覆う第１カバー部（４１）、
板状に形成され、前記ティースの前記コア本体の周方向の他方側を覆う第２カバー部（４２）、および、
前記第１カバー部の前記ボビン本体側の端部（４１１）近傍と前記第２カバー部の前記ボビン本体側の端部（４２１）とを接続、または、前記第１カバー部の前記ボビン本体とは反対側の端部（４１２）近傍と前記第２カバー部の前記ボビン本体とは反対側の端部（４２２）とを接続し変形可能に形成される変形接続部（４３）を有していることを特徴とする電機子（１０）。
【請求項２】
前記絶縁部は、前記第２カバー部の前記ボビン本体とは反対側の端部（４２２）または前記ボビン本体側の端部（４２１）が前記第１カバー部から離間した状態を開状態、前記第２カバー部の前記ボビン本体とは反対側の端部（４２２）または前記ボビン本体側の端部（４２１）が前記第１カバー部に当接した状態を閉状態とすると、前記巻線が巻回される前は開状態、前記巻線が巻回されるとき前記変形接続部が変形することで閉状態となることを特徴とする請求項１に記載の電機子。
【請求項３】
前記第２カバー部は、少なくとも一部の板厚が前記第１カバー部の板厚より小さく形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電機子。
【請求項４】
前記ティースは、前記コア本体の軸に平行な仮想平面による断面が矩形状となるよう矩形柱状に形成され、
前記第１カバー部は、前記ティースの角部に対応するよう形成される第１角部（８３）を有し、
前記第２カバー部は、前記ティースの角部に対応するよう形成される第２角部（９３）を有し、
前記第１角部または前記第２角部の一方は、板厚が他方より大きく形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電機子。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の電機子と、
前記コアに対し相対回転可能となるよう前記コアの外側または内側に設けられる回転体（６０）と、
を備える回転電機（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電機子、および、これを用いた回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コアのティースをボビンの絶縁部で覆うことにより、巻線とティースとの絶縁を図った電機子が知られている。特許文献１に記載された電機子では、ボビンの絶縁部は、環状のボビン本体から径方向外側へ延びるよう複数形成されている。ボビンは、複数の絶縁部それぞれが複数のティースに対応するよう、コアを挟み込むようにしてコアの軸方向の一方の面側および他方の面側に合計２つ設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３２６９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の電機子では、ボビンの絶縁部は、断面コ字状に形成されている。そして、製造時、絶縁部のコ字状の開口部をティースに嵌め込むようにしてコアにボビンを取り付けている。ここで、絶縁部のコ字状の開口部の幅は、ボビン本体側の端部からボビン本体とは反対側の端部にかけて、ティースの幅と略同じになるよう形成されている。そのため、コアにボビンを取り付けるとき、複数のティースに絶縁部の開口部を精度良く対応させながらコアとボビンとの位置合わせを厳密に行う必要がある。よって、製造時の作業効率が低下し、製造コストが増大するおそれがある。
【０００５】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、コアにボビンを容易に取り付け可能な電機子、および、これを用いた回転電機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電機子は、コアとボビンと巻線とを備える。コアは、環状のコア本体、および、当該コア本体から径方向外側へ延びる複数のティースを有している。ボビンは、環状のボビン本体、および、当該ボビン本体の径方向外側に設けられる複数の絶縁部を有している。ボビンは、ボビン本体がコア本体に対応し絶縁部がティースに対応するようコアを挟み込むようにしてコアの軸方向の一方の面側および他方の面側に設けられている。すなわち、ボビンは、合計２つ設けられている。巻線は、２つのボビンの絶縁部に巻回されるようにして設けられている。
【０００７】
本発明では、絶縁部は、第１カバー部、第２カバー部および変形接続部を有している。第１カバー部は、ボビン本体から径方向外側に延びるよう板状に形成され、ティースのコア本体の周方向の一方側を覆う。第２カバー部は、板状に形成され、ティースのコア本体の周方向の他方側を覆う。変形接続部は、第１カバー部のボビン本体側の端部近傍と第２カバー部のボビン本体側の端部とを接続、または、第１カバー部のボビン本体とは反対側の端部近傍と第２カバー部のボビン本体とは反対側の端部とを接続し変形可能に形成されている。
【０００８】
上述のように、本発明では変形接続部が変形可能に形成されているため、例えば第２カバー部のボビン本体とは反対側の端部またはボビン本体側の端部が第１カバー部から離間した状態を開状態、第２カバー部のボビン本体とは反対側の端部またはボビン本体側の端部が第１カバー部に当接した状態を閉状態とすると、巻線が巻回される前は開状態、巻線が巻回されるとき変形接続部が変形することで閉状態とすることができる。そのため、例えばコアにボビンを取り付ける前、絶縁部を開状態にしておくことにより、コアとボビンとの位置合わせを厳密に行うことなく、複数のティースに絶縁部を対応させつつコアにボビンを容易に取り付けることができる。したがって、製造時の作業効率が向上し、製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態による電機子および回転電機を示す図。
【図２】本発明の第１実施形態による電機子および回転電機を示す断面図。
【図３】本発明の第１実施形態による電機子のコアを示す図。
【図４】（Ａ）は本発明の第１実施形態による電機子のボビンを示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）を矢印Ｂ方向から見た図、（Ｃ）は（Ａ）を矢印Ｃ方向から見た図。
【図５】（Ａ）は本発明の第１実施形態による電機子のボビンをコアに取り付けた状態を示す図、（Ｂ）は閉状態の絶縁部を示す図、（Ｃ）は閉状態の絶縁部に巻線を巻回す様子を示す図、（Ｄ）は閉状態の絶縁部に巻線を巻回す様子を示す断面斜視図。
【図６】（Ａ）は本発明の第２実施形態による電機子のボビンを示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）を矢印Ｂ方向から見た図、（Ｃ）は（Ａ）を矢印Ｃ方向から見た図。
【図７】（Ａ）は本発明の第２実施形態による電機子のボビンをコアに取り付けた状態を示す図、（Ｂ）は閉状態の絶縁部を示す図、（Ｃ）は閉状態の絶縁部に巻線を巻回す様子を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の複数の実施形態による電機子、および、これを用いた回転電機を図面に基づき説明する。なお、複数の実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による回転電機を図１および２に示す。
【００１１】
回転電機１は、例えば二輪車のエンジン近傍に取り付けられ、エンジンの回転力により回転されることで発電する。すなわち、本実施形態では、回転電機１は、二輪車用の発電機として用いられる。回転電機１が発電した電力は、図示しないバッテリに蓄えられ、ヘッドライト等、二輪車に搭載される種々の機器および装置へ供給される。
【００１２】
回転電機１は、電機子１０および回転体６０等を備えている。電機子１０は、コア２０、ボビン３０および巻線５０等を備えている。
コア２０は、例えば鉄等の金属板を積層することにより環状に形成されている。コア２０は、環状のコア本体２１、および、コア本体２１から径方向外側へ延びる複数のティース２２を有している（図３参照）。本実施形態では、ティース２２は、コア本体２１の周方向に等間隔で１２個設けられている。
【００１３】
ボビン３０は、例えば樹脂により環状に形成されている。ボビン３０は、環状のボビン本体３１、および、ボビン本体３１の径方向外側に複数設けられる絶縁部３２を有している。本実施形態では、絶縁部３２は、ボビン本体３１の周方向に等間隔で１２個設けられている。
【００１４】
ボビン３０は、ボビン本体３１がコア本体２１に対応し、複数の絶縁部３２それぞれが複数のティース２２それぞれに対応するよう、コア２０を挟み込むようにしてコア２０の軸方向の一方の面２３側および他方の面２４側に設けられている。すなわち、ボビン３０は、合計２つ設けられている（図２参照）。
【００１５】
図１および４に示すように、絶縁部３２は、第１カバー部４１、第２カバー部４２および変形接続部４３を有している。第１カバー部４１は、ボビン本体３１から径方向外側に延びるよう板状に形成され、ティース２２のコア本体２１の周方向の一方側を覆う。第２カバー部４２は、板状に形成され、ティース２２のコア本体２１の周方向の他方側を覆う。変形接続部４３は、第１カバー部４１のボビン本体３１側の端部４１１近傍と第２カバー部４２のボビン本体３１側の端部４２１とを接続し変形可能に形成されている。
【００１６】
第１カバー部４１のボビン本体３１とは反対側の端部４１２、および、第２カバー部４２のボビン本体３１とは反対側の端部４２２には、ボビン本体３１の軸に平行な面方向に延びる板状のストッパ４４が形成されている。ボビン本体３１の絶縁部３２近傍には、ボビン本体３１の軸に平行な面方向に延びる板状のストッパ３３が形成されている。
【００１７】
巻線５０は、例えば銅またはアルミ等の金属により線状に形成され、２つのボビン３０の絶縁部３２に巻回されるようにして設けられている。本実施形態では、１本の巻線５０が複数の絶縁部３２に連続して巻回されている。絶縁部３２により、巻線５０とコア２０のティース２２との絶縁性が確保されている。また、本実施形態では、巻線５０を、所定の力で引っ張りながら絶縁部３２に巻回す。これにより、巻線５０を絶縁部３２に密に巻回すことができる。ここで、ボビン３０のストッパ４４およびストッパ３３により、巻線５０の巻崩れが抑制されている。
【００１８】
図２に示すように、コア２０は、コア本体２１が例えばボルト等によりエンジンカバー２の内側に固定されている。図示しないエンジンのクランクシャフト３の端部にはフライホイール４が取り付けられている。そのため、フライホイール４は、エンジン運転時、クランクシャフト３とともに回転する。回転電機１の回転体６０は、フライホイール４に取り付けられている。
【００１９】
回転体６０は、本体６１およびマグネット６２等を有している。本体６１は、筒部６１１、および、筒部６１１の一方の端部を塞ぐ板部６１２を有している。筒部６１１の内壁には、複数のマグネット６２が設けられている。本実施形態では、マグネット６２は、周方向に等間隔で、磁極が交互になるよう１２個設けられている。筒部６１１の外壁には、突部６３が形成されている。
【００２０】
回転体６０は、筒部６１１がコア２０の径方向外側に位置するよう、本体６１の板部６１２がフライホイール４に固定される。これにより、コア２０のティース２２の先端部は、マグネット６２に対向することとなる。
回転体６０は、エンジン運転時、クランクシャフト３およびフライホイール４とともに回転する。回転体６０が回転すると、マグネット６２に対向するティース２２を覆う絶縁部３２に巻回された巻線５０に誘導起電力が生じる。その結果、巻線５０に電流が生じる。巻線５０に生じた電流は、巻線５０とバッテリとを接続するワイヤーハーネス５を経由してバッテリに流れる。これにより、回転電機１で生じた電力がバッテリに蓄えられる。このように、本実施形態の回転電機１はアウタロータ型の発電機である。
【００２１】
回転体６０の筒部６１１の径方向外側には回転センサ７０が設けられている。回転センサ７０は、回転体６０が回転するとき、突部６３の回転位置に応じた信号を出力する。当該信号は、ワイヤーハーネス６を経由して、図示しない電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）に伝達される。これにより、ＥＣＵは、回転体６０の回転位置、すなわち、クランクシャフト３の回転位置を検出することができる。
【００２２】
次に、本実施形態の回転電機１の電機子１０の製造時における、ボビン３０のコア２０への取り付け、および、巻線５０の絶縁部３２への巻回しについて説明する。
（ボビン取り付け工程）
図４に示すように、ボビン３０は、コア２０に取り付ける前、絶縁部３２の第２カバー部４２のボビン本体３１とは反対側の端部４２２が、第１カバー部４１の端部４１２から離間した状態である。この状態を「開状態」とよぶ。
【００２３】
図５（Ａ）に示すように、コア２０にボビン３０を取り付けるとき、絶縁部３２が開状態のまま、複数のティース２２に絶縁部３２を対応させつつコア２０にボビン３０を取り付ける。このとき、第２カバー部４２の端部４２２と第１カバー部４１の端部４１２とは離間しているため、端部４２２および端部４１２がコア２０のティース２２に干渉するのを抑制することができる。よって、コア２０とボビン３０との位置合わせを厳密に行うことなく、複数のティース２２に絶縁部３２を対応させつつコア２０にボビン３０を容易に取り付けることができる。
なお、ボビン３０は、コア２０を挟み込むようにしてコア２０の軸方向の一方の面２３側および他方の面２４側に合計２つ取り付ける。
【００２４】
（巻線巻回し工程）
２つのボビン３０をコア２０に取り付けた後、巻線５０をボビン３０の絶縁部３２に巻回す。巻線５０を絶縁部３２に巻回すとき、図５（Ｂ）に示すように、絶縁部３２の第２カバー部４２のボビン本体３１とは反対側の端部４２２と、第１カバー部４１の端部４１２とを当接させた状態にする。この状態を「閉状態」とよぶ。本実施形態では、変形接続部４３が変形可能に形成されているため、絶縁部３２を開状態から閉状態にすることが可能である。
絶縁部３２を閉状態とし、巻線５０を絶縁部３２に巻回す（図５（Ｃ）、（Ｄ）参照）。
【００２５】
以上が、回転電機１の電機子１０の製造時における、ボビン３０のコア２０への取り付け工程、および、巻線５０の絶縁部３２への巻回し工程である。
なお、本実施形態では、図５（Ｄ）に示すように、コア２０のティース２２は、コア本体２１の軸Ａｘに平行な仮想平面による断面が矩形状となるよう矩形柱状に形成されている。よって、ティース２２には、４つの角部が形成されている。
【００２６】
絶縁部３２の第１カバー部４１は、ティース２２の軸Ａｘ方向の一方の面または他方の面に当接する平面部８１、ティース２２のコア本体２１の周方向の一方の面または他方の面に当接する側面部８２、および、ティース２２の角部に対応し平面部８１と側面部８２とを接続するよう形成される第１角部８３を有している。
また、絶縁部３２の第２カバー部４２は、ティース２２の軸Ａｘ方向の一方の面または他方の面に当接する平面部９１、ティース２２のコア本体２１の周方向の一方の面または他方の面に当接する側面部９２、および、ティース２２の角部に対応し平面部８１と側面部８２とを接続するよう形成される第２角部９３を有している。
なお、本実施形態では、第１カバー部４１と第２カバー部４２とは、板厚が略同じに形成されている。また、巻線５０は、図５（Ｄ）に示す矢印の方向に巻回される。
【００２７】
以上説明したように、本実施形態では、絶縁部３２の変形接続部４３が変形可能に形成されているため、絶縁部３２を、巻線５０が巻回される前は開状態、巻線５０が巻回されるとき変形接続部４３が変形することで閉状態とすることができる。そのため、コア２０にボビン３０を取り付ける前、絶縁部３２を開状態にしておくことにより、コア２０とボビン３０との位置合わせを厳密に行うことなく、複数のティース２２に絶縁部３２を対応させつつコア２０にボビン３０を容易に取り付けることができる。したがって、製造時の作業効率が向上し、製造コストを低減することができる。
【００２８】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による回転電機の一部を図６および７に示す。第２実施形態は、ボビンの形状が第１実施形態と異なる。
【００２９】
図６に示すように、第２実施形態では、変形接続部４３は、第１カバー部４１のボビン本体３１とは反対側の端部４１２近傍と第２カバー部４２のボビン本体３１とは反対側の端部４２２とを接続し変形可能に形成されている。
【００３０】
次に、本実施形態の回転電機の電機子１０の製造時における、ボビン３０のコア２０への取り付け、および、巻線５０の絶縁部３２への巻回しについて説明する。
（ボビン取り付け工程）
図６に示すように、ボビン３０は、コア２０に取り付ける前、絶縁部３２の第２カバー部４２のボビン本体３１側の端部４２１が、第１カバー部４１の端部４１１から離間した状態である。この状態を「開状態」とよぶ。
【００３１】
図７（Ａ）に示すように、コア２０にボビン３０を取り付けるとき、絶縁部３２が開状態のまま、複数のティース２２に絶縁部３２を対応させつつコア２０にボビン３０を取り付ける。このとき、第２カバー部４２の端部４２１と第１カバー部４１の端部４１１とは離間しているため、端部４２１および端部４１１がコア２０のティース２２に干渉するのを抑制することができる。よって、コア２０とボビン３０との位置合わせを厳密に行うことなく、複数のティース２２に絶縁部３２を対応させつつコア２０にボビン３０を容易に取り付けることができる。
なお、ボビン３０は、コア２０を挟み込むようにしてコア２０の軸方向の一方の面２３側および他方の面２４側に合計２つ取り付ける。
【００３２】
（巻線巻回し工程）
２つのボビン３０をコア２０に取り付けた後、巻線５０をボビン３０の絶縁部３２に巻回す。巻線５０を絶縁部３２に巻回すとき、図７（Ｂ）に示すように、絶縁部３２の第２カバー部４２のボビン本体３１側の端部４２１と、第１カバー部４１の端部４１１とを当接させた状態にする。この状態を「閉状態」とよぶ。本実施形態では、変形接続部４３が変形可能に形成されているため、絶縁部３２を開状態から閉状態にすることが可能である。
絶縁部３２を閉状態とし、巻線５０を絶縁部３２に巻回す（図７（Ｃ）参照）。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態では、絶縁部３２の変形接続部４３が変形可能に形成されているため、第１実施形態と同様、絶縁部３２を、巻線５０が巻回される前は開状態、巻線５０が巻回されるとき変形接続部４３が変形することで閉状態とすることができる。そのため、コア２０にボビン３０を取り付ける前、絶縁部３２を開状態にしておくことにより、コア２０とボビン３０との位置合わせを厳密に行うことなく、複数のティース２２に絶縁部３２を対応させつつコア２０にボビン３０を容易に取り付けることができる。
【００３４】
（他の実施形態）
上述の実施形態では、第１カバー部と第２カバー部との板厚が略同じに形成される例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、第２カバー部４２の平面部９１、側面部９２および第２角部９３のうち少なくとも１つが、第１カバー部４１の板厚より小さく形成されていてもよい（図５（Ｄ）参照）。この構成では、第２カバー部４２の材料コストを低減することができる。よって、ボビン本体３１と一体に形成される第１カバー部４１の強度を保ち、絶縁部３２の絶縁性を確保しつつ、ボビン３０の材料コストを低減することができる。
【００３５】
また、本発明の他の実施形態では、第１角部８３および第２角部９３のうち、巻線５０を絶縁部３２に巻回すとき応力が集中する側（第１実施形態では第１角部８３。図５（Ｄ）参照）の板厚を、応力が集中しない側（第１実施形態では第２角部９３。図５（Ｄ）参照）の板厚より大きく形成してもよい。この構成では、巻線５０を巻回すときに応力が集中する第１カバー部４１の第１角部８３の強度を向上することができる。
また、上述の実施形態では、コアのティースが、コア本体の軸に平行な仮想平面による断面が矩形状となるよう矩形柱状に形成される例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、ティースは、コア本体の軸に平行な仮想平面による断面が円形状または多角形状となるよう円柱状または多角柱状に形成されていてもよい。ここで、ティースが円柱状に形成される場合、絶縁部の第１カバー部および第２カバー部には第１角部および第２角部は形成されない。
【００３６】
本発明の回転電機は、二輪車用の発電機に限らず、４輪自動車用、その他乗り物用、あるいは、電力を必要とするあらゆる機器、装置類用の発電機として用いることができる。また、巻線に電力を供給する構成とした場合、回転電機をモータとして利用することができる。
また、本発明の他の実施形態では、コアのティースおよびボビンの絶縁部の数は、１２個に限らず、いくつであってもよい。
【００３７】
また、本発明の他の実施形態では、回転体を電機子の内側に設けることとしてもよい。この場合、回転電機を、インナロータ型の発電機またはモータとして利用することができる。
また、本発明の他の実施形態では、回転体を固定し、電機子を回転体に対し相対回転させるよう回転電機を構成してもよい。
このように、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態に適用可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１  ・・・・電機子
２０  ・・・コア
２１  ・・・コア本体
２２  ・・・ティース
２３  ・・・一方の面
２４  ・・・他方の面
３０  ・・・ボビン
３１  ・・・ボビン本体
３２  ・・・絶縁部
４１  ・・・第１カバー部
４２  ・・・第２カバー部
４１１、４１２、４２１、４２２  ・・・端部
４３  ・・・変形接続部
５０  ・・・巻線
【図１】
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【図２】
2014036506.tif 000004
【図３】
2014036506.tif 000005
【図４】
2014036506.tif 000006
【図５】
2014036506.tif 000007
【図６】
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【図７】
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