(57)【要約】  車載用に用いられる集中巻で構成される回転電機（１００）であって、ステータコア（２）の外径側の磁気回路幅（２ｄ）を構成する外径側と内径側の形状が円弧状で幅寸法が均一に構成され、ステータコア（２）の内径側と嵌合するボビン（３）のフランジ（３ａ）に形成されるステータ嵌合面（３ｂ）の形状が円弧状で構成されるボビン（３）において、ボビン（３）の軸方向に構成される巻線部表面（３ｄ）にボビン（３）のフランジ端面（３ｈ）から内径側を基点に外径側に向かって次第に高さが低くなるようなテーパ面（３ｅ）を設けた事を特徴とする車載用回転電機（１００）のボビン（３）及び巻線構造である。
2015093157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車載用に用いられる集中巻で構成される回転電機であって、ステータコアの外径側の磁気回路幅を構成する外径側と内径側の形状が円弧状で幅寸法が均一に構成され、ボビンとステータコアの外径側の嵌合形状が円弧状で構成されるボビンにおいて、ボビンの軸方向に構成される巻線部表面にボビンのフランジ端面から内径側を基点に外径側に向かって次第に高さが低くなるようなテーパ面を設けた事を特徴とする回転電機。
【請求項２】
請求項１に記載のボビンにおいて、フランジ部とテーパ面で構成されるフランジ部付け根部分に巻線時のコイルを位置決め可能にできる、コイルの半径以上のRを設けた事を特徴とする回転電機。
【請求項３】
請求項１に記載のボビンにおいて、テーパ面が半楕円形状となるようなRを設けた事を特徴とする回転電機。
【請求項４】
請求項１に記載のボビンにおいて、巻線部表面が∩状のR で構成される事を特徴とする
回転電機。
【請求項５】
請求項１に記載のボビンにおいて、ボビンの側面部に巻線時にコイル保持が可能な爪部を設けた事を特徴とする回転電機。
【請求項６】
請求項１に記載のボビンにおいてテーパ面を利用して巻線機のノズル軌道外の部分に巻線を行う事を特徴とする回転電機。
【請求項７】
請求項１に記載のボビンにおいて、ボビンの内径側にもテーパ面を設けている事を特徴とする回転電機。
【請求項８】
請求項７に記載のボビンにおいて、ボビンの内径側に設けたテーパ面と内径ガイドを有する壁部が交わるエッジ部にRを設けコイルを保持できる機能を持たせた事を特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機に用いる固定子にコイル巻線を集中巻するボビン構造及び、巻線構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、以下の３件の文献がある。特許文献１はボビンの軸方向端面の巻線部に１巻目のコイルを落とし込む溝を形成し、溝にコイルを巻線する事によってできたボビンの軸方向端面との段差を利用して巻線を誘導する構造が開示されている。また、特許文献２にはボビンのフランジ部両端面に設けた面取り部とボビンの軸方向端面にボビン外径側に向かって次第に高さが低くなるような傾斜部を設けて巻線を誘導する構造が開示されている。特許文献３においてはボビンの軸方向端面に段差部を設け、段差部に巻かれたコイルで巻線を誘導する構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１５１９３２号公報
【特許文献２】特開２００８−２２８４７１号公報
【特許文献３】特開２００６−７４９４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これらの特許文献１、２、３に記載のものは、コイルとボビンの接触部にRが無く、巻線テンションがボビンのフランジ部及び溝、段差などによりできたエッジ部に負荷がかかる構造となり、巻線テンションでボビンが破損する事が考えられる。また、固定子の外径側フランジ部の磁気回路幅についての記載は無く、固定子の外径側フランジ部の外径、内径が供に円弧状ではない(磁気回路幅が均一ではない)固定子構造を取っており、固定子の巻線エリアに無駄が発生する構造となっている。更に、巻線位置を固定するための構造が無いため、巻崩れやすく、整列巻が困難になる事が考えられる。また、特許文献２に記載のものは、ボビンのフランジ部端面に設けた面取り部をガイドで直接コイルを誘導しているためボビンのフランジ部に直接巻線テンションがかかり、ボビンが破損しやすい構造となっている。さらにボビンのフランジ部端面に設けた面取り部のエッジ部でコイルを誘導する際にコイル被覆を損傷してしまう事が考えられる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで、本発明では固定子の外径側フランジ部の磁気回路幅を決める外径と内径形状を円弧状で構成し磁気回路幅を均一にして、巻線エリアに無駄が発生しない固定子構造とする事で、固定子の外径側フランジ部内径側と嵌合するボビンの形状もそれに習うように円弧状で構成して巻線エリアに無駄が発生しない構造とし、磁気回路、巻線エリアを最適に有効活用できる構造とした。【０００６】
更に、巻線時のコイル軌道に合せてボビンの軸方向端面にボビンの外径側に向かって次第に高さが低くなるような傾斜部を設け、傾斜部を利用してコイルを巻線テンションで誘導し巻線エリアの最外径側に自動で寄せる構造として、巻線機のノズル軌道外の部分にも巻線可能な構造とした。コイルが誘導される傾斜部は誘導時のコイル被覆破損を防止するために、Rで構成される滑らかな傾斜構造とした。【０００７】
また、傾斜部で最外径側に誘導したコイルが当るボビンのフランジ部の付け根部分にコイルの半径以上のRを設けてコイルを保持すると供に、巻線テンションがボビンフランジ部に与える負荷を軽減できる構造とした。また、巻崩れしない整列巻線を実現するために、ボビンに巻線位置を固定するための突起を設ける構造とした。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、固定子の外径側フランジ部の外径と内径を円弧状で構成し磁気回路幅を均一にする事でモータ特性の悪化を防止する事ができると供に、巻線エリアを最大限有効に活用する事ができる。それに伴い固定子の外径側フランジ部内径側と嵌合するボビンの形状もそれに習うように円弧状で構成する事で巻線エリアに無駄が発生しない効果が得られる。【０００９】
更に、ボビンにおいて、巻線時のコイル軌道がボビン側面から入った際の最外径側よりもコイル１〜２個分内径側の部分から、外径側に向かってボビンの軸方向端面に次第に高さが低くなる傾斜部を設ける事で、傾斜部を利用しコイルを巻線テンションで誘導し巻線エリアの最外径側に自動で寄せられる効果を得る事ができ、巻線の高占積率化、モータ性能を向上させることができる。【００１０】
更に、コイルが誘導されるボビンの傾斜部は半楕円状のR面で滑らかに構成する事で、コイル誘導時のコイル被覆破損を防止する効果を得る事ができる。【００１１】
また、ボビンの傾斜部で最外径側に誘導したコイルが当る、ボビンのフランジ部の付け根部分にコイルの半径以上のRを設ける事で、１巻目のコイルを保持する効果及び巻線テンションでボビンのフランジ部分に与える負荷を軽減できる効果を得る事ができる。【００１２】
更に、ボビンの側面に巻線位置を固定するための突起を設ける事で、巻崩れしない整列巻線が可能になる効果を得る事ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ＥＰＳモータの構成を説明する断面図
【図２】実施例１の回転子及び固定子の斜視図
【図３】実施例１の（ａ）固定子の正面図、（ｂ）従来例を示す固定子の正面図
【図４】実施例１の（ａ）ボビンの背面図、（ｂ）ボビンの正面図、（ｃ）ボビンの断面図
【図５】実施例１の（ａ）固定子とボビンの斜視図、（ａ）固定子とボビンの正面図
【図６】実施例１の丸線コイル巻線斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明にかかる実施例は、車載用回転電機のコイルの巻線を行うためのステータコア構造及びボビン構造、コイルの巻線構造において、ステータコアの外径側の磁気回路幅を構成する外径側と内径側の形状を円弧状に構成する事で、幅寸法が均一で巻線エリアに無駄なスペースを発生させない磁気回路幅を得られる効果が期待できる。
【００１５】
更に、ボビンのステータ嵌合面も円弧状に構成する事で、巻線エリア２ｅを最大限有効活用する事ができ、巻線の高占積率化とモータ性能の向上による低コスト化を実現可能な効果が得られる。
【００１６】
また、ボビンの巻線部表面にフランジ端面からコイルの直径１〜２個分内径側に位置する部分を基点として、ボビンのフランジに向かい次第に高さが低くなるテーパ面を設ける事で巻線機のノズル軌道外の部分にコイルを巻線テンションを利用して、自動で巻線をする事が可能になり、巻線の高占積率化を実現できる。
【００１７】
更に、ボビンの巻線部表面を∩（弧）状のRで構成すると供に、テーパー面に半楕円状のRを設ける事で、コイルの被覆破損を軽減させた滑らかなコイル誘導及び巻線を可能にし、フランジの付け根部分には凹曲面が形成できるように、コイルの半径以上のRを設け、巻線テンションによるフランジ部の負荷を軽減させながら１巻目のコイル保持が可能な構造を設けている。
【００１８】
更にボビンの側面に爪部を設ける事で、巻崩れの無い、高占積率、整列巻線を行う事を可能としている。
【００１９】
本発明の実施例について図１〜図６を用いて詳細に説明する。
【００２０】
本発明の一実施例である、電動パワーステアリング用モータを用いてボビン構造及びコイル巻線の製造方法について説明していく。図１は電動パワーステアリングモータである車載用電動機１００の軸方向断面図を示したものである。先ず、全体の構成について説明する。ハウジング１の内周側には分割されたステータコア２が、溶接または溶接レスでリング形状を保持し圧入または焼嵌めされている。このステータコア２にはボビン３が取り付けられ、その外周部にコイル４が巻かれている。コイル４の口出し線はバスバーモールド１４に設けられたバスバーターミナル１５に接続され、バスバーターミナル１５の端面は、別のバスバーモールド１６に設けられたバスバーターミナル１７の端面と溶接により接続される。ステータコア２の内周側には、シャフト５、磁石７、磁石カバー８から構成される回転子（ロータコア６）が設けられており、回転子はFベアリング９及びRベアリング１０により支持され、Fベアリング９はハウジング１に、Rベアリング１０はカバーモータ１３にそれぞれ固定される。カバーモータ１３は貫通穴が設けられバスバーターミナル１５が通っており、ねじ１８によりバスバーモールド１６と接続される。更に、バスバーターミナル１７は各相の接続を3相出力できるように配線され、UVWの３相出力となっている。この3相出力端子１９にインバータから電力を給電することでモータは回転する。
【００２１】
モータの回転を支える軸受け構造の設定は、シャフト５のギア側にＦベアリング９内輪を圧入し、外輪をハウジング1とトメワ１２で軸方向に固定している。シャフト５のインバータ側にはＲベアリング１０内輪を圧入し、カバーモータ１３の端面を利用した反力で、予圧ばね１１の予圧がＲベアリング１０の外輪を押し出し、インバータ側に常に予圧が掛かっている構造としている。モータ組付け後には、シャフト５の先端からインバータ側に向かって常時予圧が発生しており、Ｆベアリング９とＲベアリング１０の内外輪の隙間を最小限にする事ができる。そのため、ベアリング回転時の異音を極力抑える構造している。
【００２２】
次に、図２を用いてハウジング１内部の構成について説明する。最外周にはステータコア２が配置されている。ステータコア２はT型の分割コアで構成されており、2つのティースに1つのコイル４が集中的に巻かれる2連続巻線構造となっている。各ステータコア２はコアバック外周部で溶接または、溶接レスでハウジング１の内径に嵌合される事で円環状に連結される。コイル口出し線４aは、先の図１で述べた通り、バスバーモールド１４に設けられたバスバーターミナル１５に加締められた後、コイル口出し線４ａとバスバーターミナル１５を溶接する事により、電気的接続を行う。
【００２３】
図３（ａ）を用いて固定子の構成及び磁気回路の構成について説明する。ステータコア２の外径側の磁気回路幅２ｄは外周側と内周側を円弧状で構成する事で均一な磁気回路幅２ｄを得る事が可能となり、磁気回路入口２ａから磁気回路出口２ｂに向かってスムーズな磁気回路流れ２ｃを可能にしてモータ特性の悪化を防止すると供に、最適な磁気回路幅を得る事が可能となる。更に、巻線エリア２ｅにおいては磁気回路幅２ｄを最適化した事からステータコア２の形状に無駄な部分を発生する事が無くなるため、巻線エリア２ｅを広く取る事ができ、巻線の高占積率化及びモータ特性の向上と磁気回路の積厚を少なくする事ができ、結果モータのコストダウンを得る事が可能となる。
【００２４】
図３（ｂ）を用いて従来の固定子の構成及び磁気回路の構成について説明する。ステータコア２の外径側の磁気回路幅２ｄは外周側は円弧状で構成され、内周側は直線で構成されている事で、均一な磁気回路幅２ｄを得られていないため、磁気回路出口２ｂ付近の磁気回路幅２ｄは狭く、ステータコア２の中心付近の磁気回路幅２ｄは広くなるため、磁気回路入口２ａから磁気回路出口２ｂに向かってスムーズな磁気回路流れ２ｃを得る事ができなくなり、モータ特性の悪化と供に、巻線エリア２ｅにおいても、ステータコア２の形状に無駄な部分が発生し、巻線エリア２ｅが狭くなるため、巻線の占積率を低下させてしまい、モータ特性が低下するため、コストアップする要因となる。
【００２５】
図４（ａ）を用いてボビン３の構成について説明する。先に述べたステータコア２の磁気回路幅２ｄを決定させるための内径側の形状を円弧状に設定した事により、ボビン３のフランジ３ａに形成されるステータ嵌合面３ｂもそれに合わせて円弧状で構成する事により、高占積率を可能とした構造を得る事が可能となる。
【００２６】
図４（ｂ）にボビン３の正面図、図４（ｃ）にボビン３の断面図を示す。ボビン３の巻線部表面３ｄの外径側には、フランジ３ａがあり、その両端部にフランジ端面３ｈが構成されている。フランジ端面３ｈはコイル４を巻線する巻線機の最外径側ノズル軌道３ｇの位置となり、巻線機のノズルが平行に移動しながらコイル４が巻線されるため、最外径側ノズル軌道３ｇからコイル４の幅１〜２個分ボビン３の内径側に位置する所からフランジ３ａ側に向かってR面で構成されたテーパ面３ｅを設ける事で、コイル被覆を損傷させる事無く、巻線テンションを利用して自動でコイル４がボビン３のテーパ面を滑り、巻線機のノズル軌道外の部分に巻線を行う事が可能となる。結果コイル４の占積率を向上させる事が可能となり、更に、ボビン３のフランジ３ａの付け根部分とテーパ面３ｅが接続される部分にコイル４の半径以上の凹曲面３ｆを設ける事で、１巻目のコイル４を保持する効果及び巻線テンションでボビン３のフランジ３ａに与える負荷を軽減できる効果を得る事ができる。更に、ボビン３の側面に巻線位置を固定するための爪部３ｃを設ける事で、巻崩れしない整列巻線が可能になる効果を得る事ができると供に、ボビン３の巻線部表面３ｄをRで形成し∩（弧）状のRとすることで、コイル４とボビン３の接触面が増加し、巻線の際にコイル４に発生する応力が減少して、コイル４の被覆破損を防止する。更に、ボビン３端面の∩（弧）状のRを形成したことにより、コイル巻線時のテンションを大きくすること無く、ボビン３とコイル４の密着性を保った巻線ができる効果を得る事ができる。
【００２７】
図５（ａ）と図５（ｂ）にステータコア２とボビン３を組付けた状態を示す。組立てはステータコア２の軸方向からボビン３が２個反転されるように挿入され、ボビン３の巻線部表面３ｄと凹曲面３ｆ、爪部３ｃにコイル４を引っ掛けながら集中巻きされる巻線構成となっている。
【００２８】
図６に巻線後の状態を示す。先に述べたように、ボビン３のテーパ面３ｅにコイル４を滑らせて巻線機のノズル軌道外の部分から巻線を行いボビン３の爪部３ｃにコイル４を引っ掛けながら巻線を行う事により、巻崩れの無い、高占積率巻線を得る事が可能となる。
【００２９】
以上述べたように、ステータコア２の磁気回路幅２ｄを円弧状で構成する事により、磁気回路幅２ｄの無駄なスペースを無くし、ステータコア２とボビン３の嵌合面３ｂも円弧状で構成する事で、巻線スペース２ｅを最大限有効に活用する事が可能となる。更に、ボビン３にテーパ面３ｅ、凹曲面３ｆ、Rで構成された巻線部表面３ｄ、爪部３ｃを設ける事で、コイル４の被覆の損傷を抑制しながら、ボビン３のフランジ３ａへの負荷を軽減し、巻線機のノズル軌道外の部分から巻崩れの無い、高占積率、整列巻線を行う事が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、電動パワーステアリングモータに用いられるブラシレスモータや各種発電機等の車載用回転電機の磁気回路構造及びボビン構造、コイル巻線の構造として利用することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１00…車載用電動機、１…ハウジング、２…ステータコア、３…ボビン、４…コイル、…、５…シャフト、６…ロータコア、７…磁石、８…磁石カバー、９…Fベアリング、１０…Rベアリング、１１…予圧ばね、１２…トメワ、１３…カバーモータ、１４…バスバーモールド、１５…バスバーターミナル、１６…バスバーモールド、１７…バスバーターミナル、１８…ねじ、１９…３相出力端子、４ａ…コイル口出し線、２ａ…磁気回路入り口、２ｂ…磁気回路出口、２ｃ…磁気回路流れ、２ｄ…磁気回路幅、２ｅ…巻線エリア、３ａ…フランジ、３ｂ…ステータ嵌合面、３ｃ…爪部、３ｄ…巻線部表面、３ｅ…テーパ面、３ｆ…凹曲面、３ｇ…最外径側ノズル軌道、３ｈ…フランジ端面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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