(57)【要約】【課題】アウターコアの内部へのボビンの組付作業性を向上させるとともに、前記ボビンに巻回されたコイルと、隣接するボビンに巻回された前記コイルとの接触を防止する。【解決手段】回転電機１０は、アウターコア１２の内部に装着される複数のボビン１８と、コイル２０が巻回されるコイル巻回部２４と、前記コイル巻回部２４の外周側に直交して形成される周壁２６と、前記周壁２６の内壁面３８に形成される係合溝３６ａ、３６ｂと、前記コイル巻回部２４の外周側に第１および第２係合部２８、３０と、前記第１および第２係合部２８、３０から離間する方向に延在し、その折曲作用下にコイル２０を囲繞するカバー部材３２ａ、３２ｂとを備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータとロータとを含む回転電機において、
前記ステータは、インナーコアに設けられる複数の磁極体に絶縁材料からなるボビンを介してコイルが巻回され、前記ボビンが装着された前記インナーコアが環状のアウターコアに嵌合され、
前記ボビンは、外部に前記コイルが巻回されるとともに、内部に前記磁極体が挿入される筒状部と、
隣接する他のボビンに対向するように前記筒状部に形成され、前記ボビンと隣接する他のボビンとを互いに係合する係合部と、
を備え、
前記係合部と隣接する他のボビンの係合部との係合作用下に前記ボビンの半径方向への変位が規制されることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
請求項１記載の回転電機において、
前記ボビンは、前記筒状部に接続されるとともに、該筒状部より離間する方向に延在するカバー部材と、
前記筒状部を挟んで前記カバー部材と対向する位置に形成され、前記カバー部材の端部が係合される係合溝と、
を備え、
前記筒状部に前記コイルを巻回した後、前記カバー部材を前記筒状部との接続部位を支点として前記筒状部側へと折曲し、前記カバー部材の端部を前記係合溝に係合することを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、電動モータや発電機等の回転電機に関し、一層詳細には、ステータを構成するコイルが巻回された複数のボビンが内部に環状に配設される回転電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ステータを有する回転電機において、装置の小型化やモータ特性の高効率化等の要請により、ボビンに巻回されるコイルのコイル占積率を増大させる傾向にある。そこで、コイル占積率を増大させるために、内コアに設けられた磁極片にボビンを介してコイルを集中巻きする方式が採用されている。
【０００３】
そして、前記コイルを集中巻きする方式では、絶縁材料からなるボビンにコイルを巻回し、コイルが巻回された前記ボビンを内コアの磁極片に装着した後、前記内コアを外コアの内部に嵌合することにより、コイルの占積率を増大させることができるとともに、コイルの巻回作業を簡便に行うことができる。
【０００４】
また、作業者がコイルをボビンに巻回した後、巻回されたコイルが緩まないようにテープや接着剤等を用いてコイルの端部を固定している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来技術に係るステータを有する回転電機においては、ボビンに巻回されるコイルのコイル占積率を増大させるにしたがって、前記ボビンに巻回されるコイル量が増大するため前記コイルが膨らんで、ボビンが半径外方向に変位する。そのため、複数のボビンを外コアの内部へと嵌合する際の組付作業性が低下するという不具合がある。
【０００６】
また、前記コイルのコイル占積率を増大させるほどコイル量が増大するため、前記ボビンに巻回されたコイルと、隣接するボビンに巻回されたコイルとの離間距離が小さくなる。その結果、接近したコイル同士が互いに接触する可能性がある。そして、コイル同士が接触した場合、振動等の影響によってコイル同士が擦れ、前記コイルの表面の絶縁被膜が剥離する懸念がある。
【０００７】
さらに、コイルをボビンに巻回した後にテープや接着剤等を用いてコイルを固定するという作業が煩雑であるという問題がある。
【０００８】
本発明は、前記の種々の不具合等を考慮してなされたものであり、コイルが巻回された場合においてもボビンが半径外方向に変位することがなく、且つ隣接するボビンのコイルとの接触を防止して前記ボビンの組付作業性を向上させることが可能なステータを有する回転電機を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、ステータとロータとを含む回転電機において、
前記ステータは、インナーコアに設けられる複数の磁極体に絶縁材料からなるボビンを介してコイルが巻回され、前記ボビンが装着された前記インナーコアが環状のアウターコアに嵌合され、
前記ボビンは、外部に前記コイルが巻回されるとともに、内部に前記磁極体が挿入される筒状部と、
隣接する他のボビンに対向するように前記筒状部に形成され、前記ボビンと隣接する他のボビンとを互いに係合する係合部と、
を備え、
前記係合部と隣接する他のボビンの係合部との係合作用下に前記ボビンの半径方向への変位が規制されることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、前記筒状部から隣接する他のボビンの方向に向かって対向するように係合部を形成し、前記ボビンと隣接する他のボビンとの係合部同士を係合させる。従って、コイルを筒状部に対して集中巻きした場合においても、巻回されたコイルによってボビン同士が半径外方向に変位することがないため、前記ボビンのアウターコア内部への組付作業性を向上させることができる。
【００１１】
また、前記ボビンに、前記筒状部に接続されるとともに、該筒状部より離間する方向に延在するカバー部材と、前記筒状部を挟んで前記カバー部材と対向する位置に形成され、前記カバー部材の端部が係合される係合溝とを備え、前記筒状部に前記コイルを巻回した後、前記カバー部材を前記筒状部との接続部位を支点として前記筒状部側へと折曲し、前記カバー部材の端部を前記係合溝に係合している。
【００１２】
そのため、前記筒状部に巻回されたコイルがカバー部材によって囲繞され、外部に接することがないため、隣接するボビンに巻回されたコイルとの接触が阻止され、前記コイルを好適に保護することができる。また、コイルをボビンに巻回した際、カバー部材によってコイルが囲繞されることによりコイルが緩むことが防止される。そのため、ボビンに巻回されたコイルをテープや接着剤等を用いて固定するという煩雑な作業が不要となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に係る回転電機について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１４】
図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係る回転電機を示す。
【００１５】
回転電機１０はステータ１１を有し、前記ステータ１１は、環状のアウターコア１２と、前記アウターコア１２の内部に装着され、磁極となる半径外方向に突出した複数の歯部（磁極体）１４を有するインナーコア１６と、前記アウターコア１２の内周側に圧入され、前記歯部１４に装着される複数のボビン１８と、前記ボビン１８に巻回されるコイル２０とからなる。なお、前記アウターコア１２とインナーコア１６とには、複数枚の鋼板を積層して形成される歯部１４が加締部２２ａ、２２ｂによってそれぞれ一体的に加締められている。
【００１６】
樹脂製材料からなるボビン１８は、図２および図３に示されるように、略中央部に設けられてコイル２０（図４および図５参照）が巻回されるコイル巻回部（筒状部）２４と、ステータ１１（図１参照）における外周側に前記コイル巻回部２４に対して垂直に設けられる周壁２６と、前記ステータ１１における内周側で隣接するボビン１８ａ、１８ｂ（図５参照）と係合する第１および第２係合部２８、３０と、前記第１および第２係合部２８、３０より離間する方向に向かって延在するカバー部材３２ａ、３２ｂとからなる。
【００１７】
図５に示されるように、コイル巻回部２４の内部は中空状に形成され、その内部には磁極となるインナーコア１６の歯部１４が挿入されている。なお、ボビン１８は樹脂製材料により形成されているため、コイル巻回部２４の内部に配設される前記歯部１４とコイル巻回部２４に巻回されるコイル２０とは絶縁されている状態にある。
【００１８】
また、コイル巻回部２４に巻回されるコイル２０は、その外周面に絶縁被膜を有する素線３４からなる。
【００１９】
図３〜図５に示されるように、周壁２６はコイル巻回部２４より所定幅だけ突出するように形成され、その先端部の近傍には、前記カバー部材３２ａ、３２ｂと対向する内壁面３８側に所定深さだけ窪んだ係合溝３６ａ、３６ｂがそれぞれ形成されている。前記カバー部材３２ａ、３２ｂはそれぞれ第１および第２係合部２８、３０との連結部位（接続部位）４０を支点としてコイル巻回部２４の方向に向かって所定角度だけ折曲されることにより、前記係合溝３６ａ、３６ｂに該カバー部材３２ａ、３２ｂの先端部が係合される。なお、前記係合溝３６ａ、３６ｂの幅方向の寸法は、カバー部材３２ａ、３２ｂの厚さ寸法と略同等もしくは若干大きく形成されている。
【００２０】
周壁２６の両端部には、コイル巻回部２４の方向に向かって所定角度傾斜したテーパ部４１が形成される。
【００２１】
第１係合部２８が、コイル巻回部２４の右側に突出して形成されるとともに、第２係合部３０が、前記コイル巻回部２４の左側に突出するように形成される。
【００２２】
前記第１および第２係合部２８、３０には、それぞれ周壁２６側に形成される内壁面４２がコイル巻回部２４に対して垂直に設けられるとともに、ステータ１１における内周側がその内周側に向かって拡径するテーパ状に形成されている。すなわち、コイル巻回部２４は、外周側に周壁２６が設けられるとともに、内周側に第１および第２係合部２８、３０の内壁面４２が設けられているため、コイル巻回部２４に対して垂直な２平面によって３方向を囲まれている。
【００２３】
また、第１係合部２８には、外周側に向かって突出する第１係合爪４４が形成されるとともに、前記第２係合部３０には、内周側に向かって突出する第２係合爪４６が形成される。
【００２４】
そして、前記第１係合爪４４が隣接するボビン１８の第２係合爪４６と係合する形状に形成されるとともに、第２係合爪４６が反対側に隣接するボビン１８の第１係合爪４４と係合する形状に形成されている。すなわち、第１係合爪４４と第２係合爪４６とは、一対となるような形状に形成されている。
【００２５】
第１および第２係合部２８、３０の内壁面４２の端部には、コイル巻回部２４から離間する方向に向かってそれぞれプレート状のカバー部材３２ａ、３２ｂが延在するように連結されている。
【００２６】
カバー部材３２ａ、３２ｂは絶縁材料から形成され、第１および第２係合部２８、３０側における所定距離がさらに薄肉状に形成された薄肉部４８となっている。前記薄肉部４８は、第１および第２係合部２８、３０の内壁面４２と略同一平面に設けられ、前記内壁面４２を基準としてステータ１１における内周面側がカバー部材３２ａ、３２ｂより所定厚さだけ薄く形成されている。
【００２７】
また、カバー部材３２ａ、３２ｂは、前記薄肉部４８と第１および第２係合部２８、３０との連結部位４０を支点として、ステータ１１における外周側またはコイル巻回部２４に向かって折曲可能に設けられている。
【００２８】
すなわち、カバー部材３２ａ、３２ｂの他の部位より薄く形成された薄肉部４８を、該カバー部材３２ａ、３２ｂの第１および第２係合部２８、３０の近傍に設けることにより、前記カバー部材３２ａ、３２ｂの強度を部分的に小さくすることができるため、前記カバー部材３２ａ、３２ｂをコイル巻回部２４の方向に向かって簡便に折曲させることができる（図５参照）。
【００２９】
さらに、第１および第２係合部２８、３０と薄肉部４８との連結部位４０を支点として、カバー部材３２ａ、３２ｂをコイル巻回部２４の方向へと折曲させると、前記カバー部材３２ａ、３２ｂの先端部が周壁２６の係合溝３６ａ、３６ｂに係合される。
【００３０】
第１および第２係合部２８、３０のカバー部材３２ａ、３２ｂが連結される側面には、それぞれステータ１１の内周側に向かって所定角度傾斜したテーパ部５０が形成されている。
【００３１】
本発明の実施の形態に係る回転電機１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、ボビン１８のコイル巻回部２４に対してコイル２０を巻回して、そのボビン１８をアウターコア１２の内部に装着する方法について説明する。
【００３２】
まず、図４に示されるように、ボビン１８のコイル巻回部２４に素線３４を巻回する。その際、コイル巻回部２４は周壁２６および第１および第２係合部２８、３０によって３方向を囲まれているため、コイル巻回部２４に巻回された素線３４がステータ１１における外周側および内周側にはみ出ることがない。
【００３３】
次に、図５に示されるように、カバー部材３２ａ、３２ｂを連結部位４０を支点として、それぞれコイル巻回部２４側へと所定角度だけ折曲させる。そして、折曲されたカバー部材３２ａ、３２ｂの先端部を周壁２６の内壁面３８の係合溝３６ａ、３６ｂにそれぞれ係合させる。そのため、コイル巻回部２４に巻回されたコイル２０が、周壁２６、第１および第２係合部２８、３０の内壁面４２、カバー部材３２ａ、３２ｂによって囲繞された状態となる。
【００３４】
その結果、カバー部材３２ａ、３２ｂによってボビン１８に巻回されるコイル２０の端部がほつれることがなく、前記ボビン１８をインナーコア１６の歯部１４に装着する際の組付作業性が向上する。
【００３５】
換言すると、コイル２０をボビン１８に巻回した際、作業者がコイル２０の端部の把持状態を解除しても囲繞されたカバー部材３２ａ、３２ｂによってコイル２０が緩むことが防止される。そのため、ボビン１８に巻回されたコイル２０をテープや接着剤等を用いて固定する煩雑な作業が不要となる。
【００３６】
次に、コイル２０が囲繞された状態のボビン１８をインナーコア１６の歯部１４に装着する。そして、コイル２０が巻回された隣接するボビン１８ａ、１８ｂをインナーコア１６の隣接する歯部１４に装着する。その際、ボビン１８の第１係合爪４４と隣接するボビン１８ｂの第２係合爪４６とを係合させるとともに、第１係合爪４４の反対側に形成される第２係合爪４６を反対側に隣接するボビン１８ａの第１係合爪４４と係合させる。
【００３７】
これにより、コイル２０が巻回されたボビン１８を複数の隣接するボビン１８ａ、１８ｂと連結した際に半径外方向に変位することが防止される。
【００３８】
そして、図１に示されるように、９個のボビン１８、１８ａ、１８ｂが装着されたインナーコア１６をアウターコア１２の内部に圧入し、コイル２０が巻回された９個のボビン１８、１８ａ、１８ｂがアウターコア１２の内部に環状に配設される。その際、ボビン１８、１８ａ、１８ｂのテーパ部４１、５０によりアウターコア１２に対して簡便に圧入することができる。
【００３９】
以上のように、本実施の形態では、ボビン１８のステータ１１における内周側に隣接するボビン１８ａ、１８ｂと係合させる第１および第２係合部２８、３０を設け、アウターコア１２の内部にボビン１８を圧入する際に、隣接するボビン１８の第１および第２係合部２８、３０とそれぞれ係合させるように装着することにより、アウターコア１２の内部におけるボビン１８、１８ａ、１８ｂの半径外方向へのずれを防止することができる。その結果、コイル２０をボビン１８に対して集中巻きした場合においても、ボビン１８、１８ａ、１８ｂが半径外方向に変位することがないため、ボビン１８におけるコイル２０の占積率を高くすることができる。また、アウターコア１２の内部へボビン１８を簡便に圧入することができるため、ボビン１８の組付作業性を向上させることができる。
【００４０】
また、ボビン１８のコイル巻回部２４に巻回されたコイル２０を絶縁材料からなるカバー部材３２ａ、３２ｂを折曲させて囲繞することにより、隣接するボビン１８ａ、１８ｂに巻回されたコイル２０との接触を防止することができる。その結果、隣接するコイル２０との接触を考慮することなく、コイル２０をコイル巻回部２４へ集中巻きすることができるため、ボビン１８におけるコイル２０の占積率をより一層向上させることができる。
【００４１】
さらに、コイル２０同士の接触作用下に素線３４の表面に被覆された絶縁材料が剥離してコイル２０の絶縁性能が低下することが阻止される。
【００４２】
次に、変形例に係るボビン１００について説明する。
【００４３】
図６に示されるように、ボビン１００の周壁２６の両端部には、隣接するボビン１００ａ、１００ｂと係合する第１および第２係合部１０２、１０４が形成されるとともに、ステータ１１（図１参照）の内周側において隣接するボビン１００ａ、１００ｂと接合する接合部１０６が形成される。
【００４４】
前記第１係合部１０２には、外周側に向かって突出する第１係合爪１０８が形成され、第２係合部１０４には、内周側に向かって突出する第２係合爪１１０が形成されている。
【００４５】
そして、第１係合爪１０８と隣接するボビン１００の第２係合爪１１０とを係合させるとともに、第１係合爪１０８の反対側に形成される第２係合爪１１０を反対側に隣接するボビン１００ａの第１係合爪１０８と係合させる。
【００４６】
また、コイル２０が巻回されるコイル巻回部２４は、隣接するボビン１００ａ、１００ｂと連結された際に同一空間となるように形成されている。すなわち、ボビン１００単体では、コイル巻回部２４が外部に臨むように形成されている。
【００４７】
このような構造とすることにより、ボビン１００のステータ１１（図１参照）における外周側に隣接するボビン１００ａ、１００ｂと係合させる第１および第２係合部１０２、１０４を設け、アウターコア１２（図１参照）の内部にボビン１００を圧入する際、隣接するボビン１００ａ、１００ｂの第１および第２係合部１０２、１０４とそれぞれ係合させるように装着することにより、前記アウターコア１２の内部におけるボビン１００、１００ａ、１００ｂの半径外方向へのずれを防止することができる。なお、その際、ボビン１００の接合部１０６と隣接するボビン１００ａ、１００ｂの接合部１０６とが、その接合面同士で当接する。
【００４８】
その結果、コイル２０をボビン１００に対して集中巻きした場合においても、前記ボビン１００が半径外方向に変位することがないため、ボビン１００におけるコイル２０の占積率を高くすることができる。また、前記アウターコア１２の内部へボビン１００を簡便に圧入することができるため、前記ボビン１００の組付作業性を向上させることができる。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００５０】
すなわち、隣接する他のボビンに対向するように筒状部に係合部を形成し、前記ボビンと隣接する他のボビンとの係合部同士を係合させることにより、コイルを筒状部に対して集中巻きした場合においても、巻回されたコイルによってボビン同士が半径外方向に変位することがないため、前記ボビンのアウターコアへの組付作業性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る回転電機の一部断面平面図である。
【図２】回転電機のボビン単体の斜視図である。
【図３】回転電機のボビン単体の縦断面図である。
【図４】回転電機のコイルを組み付けた状態のボビンの縦断面図である。
【図５】回転電機のボビンのコイル巻回部がカバー部材によって囲繞された状態を示す一部省略縦断面図である。
【図６】変形例に係るボビンの一部省略縦断面図である。
【符号の説明】
１０…回転電機　　　　　　　　　　１２…アウターコア
１４…歯部　　　　　　　　　　　　１６…インナーコア
１８、１８ａ、１８ｂ、１００、１００ａ、１００ｂ…ボビン
２０…コイル　　　　　　　　　　　２４…コイル巻回部
２６…周壁　　　　　　　　　　　　２８、１０２…第１係合部
３０、１０４…第２係合部　　　　　３２ａ、３２ｂ…カバー部材
３６ａ、３６ｂ…係合溝　　　　　　４０…連結部位
４４、１０８…第１係合爪　　　　　４６、１１０…第２係合爪
４８…薄肉部　　　　　　　　　　　１０６…接合部
【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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