(57)【要約】【課題】回転電機のボビンに巻回するコイル線の線径が太い場合でも巻き崩れを防止する。【解決手段】回転電機１の固定子鉄心５に装着されるボビン６であって、外周にコイル線７が巻回される胴部２１と、胴部２１の開口側端部よりコイル軸方向と略平行な方向に突出し、コイル線７の端末部７ａが巻き付けられる突起部２３と、胴部２１の開口側端部に配置され、突起部２３に巻き付けられた端末部７ａを反負荷側に引き出すように構成された端末処理部２０と、を有する。【選択図】図３
2015201936.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機の固定子鉄心に装着されるボビンであって、
外周にコイル線が巻回される胴部と、
前記胴部の開口側端部よりコイル軸方向と略平行な方向に突出し、前記コイル線の端末部が巻き付けられる突起部と、
を有することを特徴とするボビン。
【請求項２】
前記胴部は、
前記コイル軸方向から見た形状が略長方形の筒状であり、
前記突起部は、
前記胴部の短辺側に設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載のボビン。
【請求項３】
前記胴部の前記開口側端部に配置され、前記突起部に巻き付けられた前記端末部を回転軸方向一方側に引き出すように構成された端末処理部をさらに有し、
前記突起部は、
前記端末処理部に設けられる
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のボビン。
【請求項４】
前記端末処理部は、
前記コイル線の前記端末部を前記胴部における巻き終わり位置から前記突起部に向けて案内する案内溝を有する
ことを特徴とする請求項３に記載のボビン。
【請求項５】
前記端末処理部は、
前記突起部の周囲に形成され、前記突起部を周回する前記端末部の少なくとも一部がはめ込まれる周回溝を有する
ことを特徴とする請求項４に記載のボビン。
【請求項６】
前記端末処理部は、
一端が前記周回溝の端部に接続されると共に他端が前記端末処理部の前記回転軸方向一方側の端部に開口し、前記回転軸方向に沿って形成された引出溝を有する
ことを特徴とする請求項５に記載のボビン。
【請求項７】
前記周回溝は、
略円柱状の前記突起部の周囲に形成された円弧状の溝であり、
前記引出溝は、
前記周回溝の端部に対し当該端部の接線方向よりも外周側に傾斜した角度で接続される
ことを特徴とする請求項６に記載のボビン。
【請求項８】
前記端末処理部は、
前記周回溝及び前記引出溝の少なくとも一方の開口部に形成されたテーパ部を有する
ことを特徴とする請求項６又は７に記載のボビン。
【請求項９】
前記周回溝及び前記引出溝の少なくとも一方は、
溝内の開口側に形成された突条部を有する
ことを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載のボビン。
【請求項１０】
固定子及び回転子を備えた回転電機であって、
前記固定子は、
固定子鉄心と、
前記固定子鉄心に装着された請求項１乃至９のいずれか１項に記載の複数のボビンと、
前記ボビンに巻回されたコイル線と、
を有することを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の実施形態は、ボビン及び回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、コイル線の巻き始め及び巻き終わりの端末を巻き付けるための２つの角棒状のピン端子が立設されたボビンが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１０５４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
容量が大きい回転電機ではコイル線径が太くなるので、ピン端子にコイル線を適正に巻き付けることができず、コイル線の巻き崩れが生じる可能性があった。
【０００５】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、コイル線径が太い場合でも巻き崩れを防止することができるボビン及び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】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、回転電機の固定子鉄心に装着されるボビンであって、外周にコイル線が巻回される胴部と、前記胴部の開口側端部よりコイル軸方向と略平行な方向に突出し、前記コイル線の端末部が巻き付けられる突起部と、を有することを特徴とするボビンが適用される。
【０００７】
また、本発明の別の観点によれば、固定子及び回転子を備えた回転電機であって、前記固定子は、固定子鉄心と、前記固定子鉄心に装着された上記複数のボビンと、前記ボビンに巻回されたコイル線と、を有する回転電機が適用される。
【０００８】
また、本発明の別の観点によれば、回転電機の固定子鉄心に装着されるボビンであって、外周にコイル線が巻回される胴部と、前記コイル線の巻き崩れを防止する手段と、を有することを特徴とするボビンが適用される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、コイル線径が太い場合でも巻き崩れを防止することができるボビン及び回転電機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態に係る回転電機の全体構成を表す縦断面図である。
【図２】フレーム、固定子、及び結線基板の構成を表す斜視図である。
【図３】コイル線が巻回された状態のボビンを表す平面図、正面図、側面図である。
【図４】コイル線が巻回されていない状態のボビンの端末処理部を表す正面図である。
【図５】コイル線が巻回されていない状態のボビンの端末処理部を表す平面図である。
【図６】引出溝の開口側に突条部を形成した変形例におけるボビンの端末処理部を表す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、一実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下では、回転電機等の構成の説明の便宜上、上下左右等の方向を適宜使用するが、回転電機等の各構成の位置関係を限定するものではない。
【００１２】
＜回転電機の構成＞
まず、図１及び図２を参照しつつ、本実施形態に係る回転電機の構成について説明する。
【００１３】
図１及び図２に示すように、回転電機１は、固定子２と、回転子３とを有する。回転電機１は、固定子２の内部に回転子３が配置された、いわゆるインナーロータ型のモータである。
【００１４】
回転電機１は、略円筒形のフレーム４と、フレーム４の内周側に設けられた上記固定子２と、固定子２の内側に設けられた上記回転子３と、回転子３に取り付けられたシャフト１０とを備える。シャフト１０は、フレーム４の回転軸方向一方側（図１中右側）を塞ぐように設けられた負荷側ブラケット１１と、フレーム４の回転軸方向他方側（図１中左側）を塞ぐように設けられた反負荷側ブラケット１３とに、それぞれ外輪が嵌合された負荷側軸受１２と反負荷側軸受１４とを介して回転自在に支持されている。なお、「回転軸方向」とは、シャフト１０の回転軸心ＡＸ１の方向である。
【００１５】
なお、本明細書において「負荷側」とは固定子２に対して結線基板１００が設置されない方向（図１中右側）を指し、「反負荷側」とは負荷側の反対方向（図１中左側）を指す。
【００１６】
回転子３は、シャフト１０の外周面に固定された略円筒形の回転子鉄心８と、回転子鉄心８に設置された永久磁石９とを有し、固定子２の内周面と径方向に磁気的空隙を介して対向配置されている。
【００１７】
固定子２は、フレーム４の内周側に略円環状に配置された複数の固定子鉄心５と、各固定子鉄心５に装着されたボビン６と、各ボビン６に巻回されたコイル線７と有する。これら各固定子鉄心５、ボビン６、及びコイル線７は固定子分割体２Ａを構成し、固定子２は、略円環状に配置された複数の固定子分割体２Ａから構成されている。複数のボビン６の反負荷側には、略円環形の結線基板１００が設けられている。結線基板１００には、ボビン６に巻回されたコイル線７の巻き始め及び巻き終わりの端末部７ａが半田Ｈにより固定されている。結線基板１００及び複数の固定子鉄心５、ボビン６及びコイル線７の全体は、圧入された樹脂による樹脂モールド部１５により一体的に覆われている。
【００１８】
＜結線基板における結線処理＞
結線基板１００は、図２に示すように、複数の略円弧状（又は略円環状でもよい）の導電部材１１０と、略円環状の絶縁部材１２０とを有する。この例では、複数の導電部材１１０は、半径方向に４重となるように、略同心円状に配置されている。絶縁部材１２０は、例えば樹脂材料によるインサート成型により形成され、複数の導電部材１１０の表面の少なくとも一部を被覆している。この絶縁部材１２０は、各導電部材１１０を回転軸方向に略直交する同一平面上となるように所定の位置に固定しつつ、各導電部材１１０間の絶縁を確保している。
【００１９】
各ボビン６に巻回されたコイル線７の巻き始め及び巻き終わりの端末部７ａは、反負荷側にそれぞれ引き出され、複数のボビン６に載置された結線基板１００の絶縁部材１２０に設けたテーパ孔（図示せず）を介して対応する導電部材１１０の貫通孔に貫通され、その状態で、結線基板１００が全ボビン６に固定される。その後、各端末部７ａが、導電部材１１０の反負荷側表面より若干突出する程度の長さとなるように、不要な部分が切断される。次いで、各端末部７ａが半田Ｈによる半田付けで各導電部材１１０に固定され、複数の端末部７ａを結線基板１００へ所定の結線パターンで結線する結線処理が終了する（これにより、図２に示すような状態となる）。
【００２０】
なお、上述の結線基板１００の構成は一例であり、これに限定されるものではない。また、コイル線７の端末部７ａの結線に必ずしも基板を用いる必要はなく、基板を用いない結線部としてもよい。
【００２１】
＜ボビンの構成＞
図３に、コイル線が巻回された状態のボビンを示す。図３（ａ）は、ボビンを固定子の外周側から見た平面図、３（ｂ）は、ボビンを固定子の反負荷側から見た正面図、図３（ｃ）は、ボビンを固定子の周方向から見た側面図である。
【００２２】
ボビン６は、外周にコイル線７が巻回される胴部２１と、胴部２１の外周側の開口側端部に設けられたつば部３１と、胴部２１の内周側の開口側端部に設けられたつば部３２とを有する。図３（ａ）に示すように、胴部２１は、コイル軸方向（コイル軸心ＡＸ２の方向）から見た形状が略長方形の筒状である。胴部２１の長方形状の開口２２には、固定子鉄心５が挿入される。コイル線７は、胴部２１の周方向両側の面と、負荷側及び反負荷側の一方側の面で整列巻きされるとともに、負荷側及び反負荷側の他方側の面、通常は反負荷側の面で巻き位置の移動が行われる。
【００２３】
ボビン６は、胴部２１の開口側端部よりコイル軸方向と略平行な方向に外周側に向かって突出し、コイル線７の端末部７ａが巻き付けられる突起部２３を備えている。突起部２３は、この例では反負荷側が平坦な略円柱状であり、胴部２１の反負荷側の短辺側に設けられている。具体的には、胴部２１の外周側の開口側端部に結線基板１００（図２参照）が載置される端末処理部２０が設けられており、突起部２３は端末処理部２０の外周側に設けられている。端末処理部２０は、突起部２３に巻き付けられたコイル線７の巻き終わりの端末部７ａ及び巻き始めの端末部７ｂを回転軸方向に沿って反負荷側に引き出すように構成されている。
【００２４】
なお、本実施形態では、端末処理部２０がコイル線７の巻き終わり及び巻き始めの両方の端末部７ａ，７ｂを引き出す構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、巻き始めの端末部７ｂについてはつば部３２より引き出し、巻き終わりの端末部７ａのみを端末処理部２０より引き出す構成としてもよい。
【００２５】
図４及び図５に、コイル線が巻回されていない状態の端末処理部２０を示す。図４及び図５に示すように、端末処理部２０は、コイル線７の端末部７ａを胴部２１における巻き終わり位置Ｅ（図３（ｂ）及び図３（ｃ）参照）から突起部２３に向けて案内する案内溝２４を有している。案内溝２４は、端末処理部２０の反負荷側の端部２０ａに負荷側方向に凹むように形成された溝であり、端末部７ａを凹部２０ｂに導く傾斜部２４ａを有している。なお、端末処理部２０の端部２０ａには、結線基板１００が載置される。
【００２６】
また、端末処理部２０は、突起部２３の周囲に形成され、突起部２３を周回する端末部７ａの少なくとも一部がはめ込まれる周回溝２５を有している。周回溝２５は、略円柱状の突起部２３の周囲に形成された略円弧状の溝である。周回溝２５の一方側の端部２５ａは、凹部２０ｂに接続されている。なお、端末処理部２０は、外周側の表面にテーパ部２０ｃ，２０ｄを有している。これにより、突起部２３の周囲の面２０ｅの高さを突起部２３より低く抑え、コイル線７の端末部７ａを突起部２３に巻き付け易いように便宜が図られている。
【００２７】
また、端末処理部２０は、一端が周回溝２５の他方側の端部２５ｂに接続されると共に他端が端末処理部２０の反負荷側の端部２０ａに開口し、回転軸方向に沿って形成された引出溝２６を有する。引出溝２６は、周回溝２５の他方側の端部２５ｂに対し当該端部２５ｂの接線ｔの方向よりも外周側（突起部２３の中心軸を中心とする円における径方向外側）に所定の角度θだけ傾斜した角度で接続される。さらに、端末処理部２０は、周回溝２５及び引出溝２６の少なくとも一方、本例では周回溝２５の一部（端部２５ｂの部分）及び引出溝２６の全部についてそれらの開口部に形成されたテーパ部２７を有する。
【００２８】
以上において、突起部２３がコイル線の巻き崩れを防止する手段の一例に相当する。
【００２９】
＜実施形態の効果＞
以上説明したように、本実施形態では、回転電機１の固定子鉄心５に装着されるボビン６は、外周にコイル線７が巻回される胴部２１と、胴部２１の開口側端部よりコイル軸方向と略平行な方向に突出し、コイル線７の端末部７ａが巻き付けられる突起部２３と、を有する。これにより、ピン端子を用いずに端末部７ａを保持できるので、コイル線径が太い場合でも巻き崩れを防止することができる。
【００３０】
また、突起部２３がコイル軸方向と略平行な方向に突出しているので、端末部７ａは引き出し方向（回転軸方向）に対し略垂直な方向に沿って螺旋状に巻き付けられる。これにより、端末部７ａの結線基板１００側への引出位置を安定的に位置決めすることができると共に、突起部２３への巻き付けの緩みを防止できる。また、例えば、突起部２３が胴部２１の開口側端部より回転軸方向に突出した構成とする場合に比べて、ボビン６の回転軸方向の寸法を短縮でき、回転電機１を回転軸方向に小型化できる。
【００３１】
また、本実施形態では特に、胴部２１は、コイル軸方向から見た形状が略長方形であり、突起部２３は、胴部２１の短辺側に設けられる。これにより、最外周層のコイル線７を胴部２１の短辺側でクロスさせて突起部２３に導き、巻き付けることができる。その結果、最外周層のコイル線７に内向きのテンションを作用させることができるので、巻き崩れを防止できる。
【００３２】
特に、図３に示すように、胴部２１におけるコイル線の最外周の巻き終わり位置Ｅが、つば部３１（端末処理部２０）から離れた位置である場合に、本実施形態の構成は有効である。つまり、例えば、ボビン６がコイル線７の端末部７ａを巻き付ける構成を長辺側に有する場合、巻き終わり位置Ｅがつば部３１（端末処理部２０）に近接する場合には巻き崩れを防止できるが、離れた位置である場合には巻き崩れが生じる可能性がある。本実施形態では、上述のように突起部２３が胴部２１の短辺側に設けられるので、コイル線７を長辺と短辺の間の角部（巻き終わり位置Ｅ）で保持しつつ、短辺側でクロスさせて突起部２３に巻き付けることができる。その結果、最外周層のコイル線７に内向きのテンションを作用させることができるので、巻き崩れを防止できる。
【００３３】
また、本実施形態では特に、ボビン６は、胴部２１の開口側端部に配置され、突起部２３に巻き付けられた端末部７ａを反負荷側に引き出すように構成された端末処理部２０をさらに有し、突起部２３は、端末処理部２０に設けられる。これにより、回転電機１においてボビン６の反負荷側に配置された結線基板１００に、コイル線７の端末部７ａを円滑に導くことができる。
【００３４】
また、本実施形態では特に、端末処理部２０は、コイル線７の巻き終わりの端末部７ａを胴部２１における巻き終わり位置Ｅから突起部２３に向けて案内する案内溝２４を有する。これにより、コイル線７の端末部７ａを突起部２３に円滑に導くことができる。また、コイル線７が案内溝２４にはめ込まれることにより、端末処理部２０の端部２０ａの表面にコイル線７による凹凸が生じるのを防止できるので、端末処理部２０の端部２０ａに結線基板１００等を載置することが可能となる。
【００３５】
また、本実施形態では特に、端末処理部２０は、突起部２３の周囲に形成され、突起部２３を周回するコイル線７の端末部７ａの少なくとも一部がはめ込まれる周回溝２５を有する。コイル線７の端末部７ａを周回溝２５にはめ込むことにより、端末部７ａを突起部２３に巻き付けた状態で保持することができる。
【００３６】
また、本実施形態では特に、端末処理部２０は、一端が周回溝２５の端部２５ｂに接続されると共に他端が端末処理部２０の反負荷側の端部２０ａに開口し、回転軸方向に沿って形成された引出溝２６を有する。コイル線７の端末部７ａを引出溝２６にはめ込むことにより、端末部７ａの回転軸方向一方側への引出位置を正確に位置決めすることができる。
【００３７】
また、本実施形態では特に、周回溝２５は、略円柱状の突起部２３の周囲に形成された円弧状の溝であり、引出溝２６は、周回溝２５の端部２５ｂに対し当該端部２５ｂの接線ｔの方向よりも外周側に傾斜した角度で接続される。これにより、コイル線７の端末部７ａの突起部２３への巻き付け量を多くし、端末部７ａの保持効果を高めることができる。また、端末部７ａの回転軸方向一方側への引出位置を微調整することができる。
【００３８】
また、本実施形態では特に、端末処理部２０は、周回溝２５及び引出溝２６の少なくとも一方の開口部に形成されたテーパ部２７を有する。これにより、コイル線の端末部７ａを周回溝２５及び引出溝２６にはめ込む作業が容易となる。
【００３９】
＜変形例＞
なお、開示の実施形態は、上記に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。
【００４０】
例えば、図６に示すように、端末処理部２０の引出溝２６の溝内の開口側に突条部２８を形成してもよい。突条部２８は、引出溝２６の長手方向全長に亘って設けてもよいし、断片的に設けてもよい。本変形例のその他の構成は上記実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００４１】
本変形例によれば、引出溝２６に突条部２８を設けたので、引出溝２６にはめ込まれたコイル線７の端末部７ａの引出溝２６からの抜け止め効果を高めることができる。なお、突条部を周回溝２５にも設け、端末部７ａの溝からの抜け止め効果をさらに高めるようにしてもよい。
【００４２】
以上では、回転電機１がインナーロータ型のモータである場合を一例として説明したが、固定子の外部に回転子が配置された、いわゆるアウターロータ型のモータであってもよい。また、本実施形態は、回転電機が発電機である場合にも適用することができる。
【００４３】
なお、以上の説明において、「垂直」「平行」「平面」等の記載がある場合には、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「垂直」「平行」「平面」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に垂直」「実質的に平行」「実質的に平面」という意味である。
【００４４】
また、以上の説明において、外観上の寸法や大きさが「同一」「等しい」「異なる」等の記載がある場合は、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「同一」「等しい」「異なる」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に同一」「実質的に等しい」「実質的に異なる」という意味である。
【００４５】
また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。
【００４６】
その他、一々例示はしないが、上記実施形態や変形例は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
【符号の説明】
【００４７】
１            回転電機
２            固定子
３            回転子
５            固定子鉄心
６            ボビン
７            コイル線
７ａ          端末部
２０          端末処理部
２１          胴部
２２          開口側端部
２３          突起部
２４          案内溝
２５          周回溝
２６          引出溝
２７          テーパ部
２８          突条部
Ｅ            巻き終わり位置
【図１】
2015201936.tif 000003
【図２】
2015201936.tif 000004
【図３】
2015201936.tif 000005
【図４】
2015201936.tif 000006
【図５】
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【図６】
2015201936.tif 000008