(57)【要約】【課題】回転電機における磁気的特性を向上させつつ、部品点数を増加することなく、コイルボビンの脱落を防止する。【解決手段】積層鋼板２１が複数枚積層されて成る鉄心１１と、前記鉄心１１に装着されるコイルボビン４１と、前記コイルボビン４１に巻回される導線４２とを備えた回転電機において、前記コイルボビン４１が、前記鉄心１１のティース部１１ｂを挿通可能な筒状の本体部５１と、前記本体部５１に前記ティース部１１ｂが挿通された状態で前記鉄心１１と挿通方向に引っ掛かる引っ掛かり部５５と、前記本体部５１に前記ティース部１１ｂが挿通された状態で前記鉄心１を積層方向に押圧可能な押圧部５６とを備えて成る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層鋼板が複数枚積層されて成る鉄心と、前記鉄心に装着されるコイルボビンと、前記コイルボビンに巻回される導線とを備えた回転電機において、
前記コイルボビンが、前記鉄心のティース部を挿通可能な筒状の本体部と、前記本体部に前記ティース部が挿通された状態で前記鉄心と挿通方向に引っ掛かる引っ掛かり部と、前記本体部に前記ティース部が挿通された状態で前記鉄心を積層方向に押圧可能な押圧部とを備えたものである
ことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記鉄心が、積層方向における端面に開口する穴部を有するものであり、
前記引っ掛かり部が、積層方向において前記穴部に入り込んで挿通方向に引っ掛かる突起部である
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記突起部は、挿通方向に対して傾斜する傾斜面と、挿通方向に対して直交する直交面とを有する楔形から成るものである
ことを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記押圧部は、前記本体部に前記ティース部が挿通された状態で前記鉄心の積層方向における端面と対向する前記本体部の内周面に形成される突出部であり、
前記突出部は、前記鉄心の積層方向における高さが前記ティース部の径方向先端側へ向かって漸増するように形成されるものである
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の回転電機。
【請求項５】
前記突出部が、積層方向に対向して複数設けられると共に、周方向に複数設けられるものである
ことを特徴とする請求項４に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルボビンを備えた回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機は、磁気作用を利用することにより、固定子に対して回転子を回転するものである。例えば、エレベータ用の巻き上げ機には、固定子の径方向外側に回転子を回転自在に設けたアウターロータ型の回転電機（モータ）が備えられており、この回転電機には、筒状の固定子鉄心の径方向外側に固定子巻線を巻装した固定子と、固定子の径方向外側に永久磁石を周方向に配置した回転子とが設けられている。
【０００３】
ここで、固定子巻線を固定子鉄心に巻装する際に、絶縁材から成るコイルボビンを用いることがある。コイルボビンを備えた回転電機においては、筒状のコイルボビンの外周側に導線を巻回してコイルセグメントを製作した後、このコイルセグメントを固定子鉄心のティース部に挿し込み、コイルセグメント間を電気的に接続することによって、固定子巻線の固定子鉄心への巻装がなされている。
【０００４】
このようにコイルボビンを用いて固定子巻線を固定子鉄心に巻装することにより、鉄心と導線とを確実に絶縁すると共に、鉄心に対して導線を容易に巻回することができる。しかし、筒状のコイルボビンをティース部に挿し込んだだけでは、固定子鉄心からコイルボビンが脱落する虞がある。そこで、コイルボビンを備えた回転電機においては、当該コイルボビンの脱落を防止するための種々の対応がなされている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５７０３０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１には、電動機の耐久性や特性に影響を与えずにコイルボビンの固定を行う技術に関し、導線が巻き回された絶縁材（コイルボビン）の先端に周方向に突出するＴ字状の突起物を設けると共に、この突起物とＴ字状の噛み合う勘合部を構成した部材を設け、これら突起物と勘合部との組み合わせによって絶縁材が固定子より脱落することを防止することが開示されている。
【０００７】
この技術によれば、コイルボビンの脱落を防止することはできるが、そのために新たな部材（突起物と噛み合う勘合部を構成した部材）を追加しており、部品点数の増加を招いてしまっている。
【０００８】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、回転電機における磁気的特性を向上させつつ、部品点数を増加することなく、コイルボビンの脱落を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する第一の発明に係る回転電機は、積層鋼板が複数枚積層されて成る鉄心と、前記鉄心に装着されるコイルボビンと、前記コイルボビンに巻回される導線とを備えた回転電機において、前記コイルボビンが、前記鉄心のティース部を挿通可能な筒状の本体部と、前記本体部に前記ティース部が挿通された状態で前記鉄心と挿通方向に引っ掛かる引っ掛かり部と、前記本体部に前記ティース部が挿通された状態で前記鉄心を積層方向に押圧可能な押圧部とを備えたものであることを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決する第二の発明に係る回転電機は、第一の発明に係る回転電機において、前記鉄心が、積層方向における端面に開口する穴部を有するものであり、前記引っ掛かり部が、積層方向において前記穴部に入り込んで挿通方向に引っ掛かる突起部であることを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決する第三の発明に係る回転電機は、第二の発明に係る回転電機において、前記突起部は、挿通方向に対して傾斜する傾斜面と、挿通方向に対して直交する直交面とを有する楔形から成るものであることを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決する第四の発明に係る回転電機は、第一から第三のいずれか一つの発明に係る回転電機において、前記押圧部は、前記本体部に前記ティース部が挿通された状態で前記鉄心の積層方向における端面と対向する前記本体部の内周面に形成される突出部であり、前記突出部は、前記鉄心の積層方向における高さが前記ティース部の径方向先端側へ向かって漸増するように形成されるものであることを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決する第五の発明に係る回転電機は、第四の発明に係る回転電機において、前記突出部が、積層方向に対向して複数設けられると共に、周方向に複数設けられるものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
第一の発明に係る回転電機によれば、コイルボビンに鉄心と挿通方向に引っ掛かる引っ掛かり部が設けられているので、部品点数の増加を招くことなく、コイルボビンの脱落を防止することができる。また、コイルボビンに設けられた押圧部によって鉄心を積層方向に押圧することにより、積層方向の端部における積層鋼板の振動を抑えることができ、振動による発生音を低減することができる。また、鉄心を積層方向に押圧することにより、積層鋼板間の隙間を無くし、積層鋼板を密接した配列とすることができるので、磁気的特性の乱れを改善することができる。
【００１５】
第二の発明に係る回転電機によれば、引っ掛かり部を簡易な構成とすることができる。
【００１６】
第三の発明に係る回転電機によれば、傾斜面によってコイルボビンにティース部を容易に挿通（装着）することができると共に、直交面によってティース部（鉄心）からのコイルボビンの脱落を確実に防止することができる。
【００１７】
第四の発明に係る回転電機によれば、押圧部を簡易な構成とすることができる。また、ティース部の径方向先端側へ向かって高さが漸増するように形成されているので、コイルボビンをティース部に対して容易に挿し込むことができる。
【００１８】
第五の発明に係る回転電機によれば、ティース部の広い範囲で積層鋼板の振動を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施例１に係る回転電機に備えられる固定子の構造を示す説明図（概略斜視図）である。
【図２】実施例１に係る回転電機に備えられる固定子の構造を示す説明図（図１におけるII−II矢視断面図）である。
【図３】実施例１に係る回転電機に備えられる固定子の構造を示す説明図（図１におけるIII矢視図）である。
【図４】実施例１に係る回転電機に備えられる固定子の構造を示す説明図（図３におけるIV−IV矢視断面図）である。
【図５】実施例１に係る回転電機に備えられる固定子における突出部を示す説明図（図２における部分拡大図）である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明に係る回転電機の実施例について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例は、本発明に係る回転電機を、エレベータ用の巻き上げ機に設けられるアウターロータ型のモータ（回転電機）に採用したものである。もちろん、本発明は以下の実施例に限定されず、他の分野における種々の回転電機に採用しても良く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各種変更が可能であることは言うまでもない。
【実施例１】
【００２１】
本発明の実施例１に係る回転電機は、略円筒形状から成る固定子１（図１参照）と、この固定子１の径方向外側に回転自在に保持される図示しない回転子とから成る。図示しない給電部から所定の電流を固定子１に供給することによって回転磁界が作られ、この回転磁界によって図示しない回転子が回転駆動される。
【００２２】
本実施例に係る回転電機に備えられる固定子（ステータ）１の構造について、図１から図５を参照して説明する。
【００２３】
図１に示すように、固定子１は、図示しないフレーム等に固定される固定子鉄心（ステータコア）１１と、この固定子鉄心１１に巻装される固定子巻線（ステータコイル）１２  とから概略構成されている。
【００２４】
固定子鉄心１１は、略円盤形状の積層鋼板２１が図示しない回転子（ロータ）の回転軸に沿う方向（軸方向であって、図１においては上下方向）に複数枚（本実施例においては、ｎ枚）積層されて成る。固定子鉄心１１には、円筒形状のヨーク部１１ａと、このヨーク部１１ａから径方向外側に向けて突出する複数のティース部１１ｂとが設けられている。
【００２５】
固定子巻線１２は、複数のコイルセグメント３１が電気的に接続されて成る。コイルセグメント３１は、絶縁材から成る筒状のコイルボビン４１と、このコイルボビン４１に巻回される導線４２とから概略構成されており、固定子鉄心１１のティース部１１ｂに着脱可能に装着されている。
【００２６】
つまり、固定子１においては、導線４２がコイルボビン４１を介して固定子鉄心１１のティース部１１ｂに集中巻きにて巻回されており、この導線４２（固定子巻線１２）に図示しない給電部から電気が供給されることにより、回転磁界が作られるようになっている。
【００２７】
図１から図３に示すように、コイルボビン４１には、ティース部１１ｂを挿通可能な挿通孔５１ａを有する略四角筒形状のボビン本体部５１と、このボビン本体部５１から外周側に突出する板状の内側ガイド部５２および外側ガイド部５３とが設けられている。導線４２は、ボビン本体部５１の外周側であって、内側ガイド部５２と外側ガイド部５３との間の空間に巻回されている。
【００２８】
つまり、図２および図３に示すように、コイルセグメント３１（コイルボビン４１）が固定子鉄心１１に装着された状態においては、内側ガイド部５２は導線４２よりも径方向内側（図２においては左方側、図３においては下方側）に位置し、外側ガイド部５３は導線４２よりも径方向外側（図２においては右方側、図３においては上方側）に位置するようになっている。よって、導線４２は、内側ガイド部５２および外側ガイド部５３によって、抜け（ずれ）防止がなされると共に、固定子鉄心１１との沿面距離の確保がなされるようになっている。
【００２９】
なお、図３に示すように、内側ガイド部５２の径方向内側の面は、ヨーク部１１ａの径方向外側の面に対応した形状（円弧形状）に形成されている。よって、コイルセグメント３１（コイルボビン４１）が固定子鉄心１１（ティース部１１ｂ）に装着された状態においては、内側ガイド部５２とヨーク部１１ａとが密接し、固定子鉄心１１に対するコイルボビン４１の装着状態が安定するようになっている。
【００３０】
また、図２および図３に示すように、コイルボビン４１には、ボビン本体部５１から径方向内側（コイルボビン４１と固定子鉄心１１との着脱方向（挿通方向）における一方側であって、固定子鉄心１１に対するコイルボビン４１の装着方向の側）に延設される延設部５４が設けられており、この延設部５４の先端（径方向内側の端部）には、爪部５５が設けられている。延設部５４は、固定子鉄心１１を軸方向（積層方向であって、図２においては上下方向、図３においては紙面前後方向）から挟み込むように対向して複数（本実施例においては、二つ）配置されており、爪部５５は、延設部５４の対向する側（固定子鉄心１１の軸方向内側）に向かって突出するように形成されている。
【００３１】
一方、ヨーク部１１ａには、軸方向（コイルボビン４１と固定子鉄心１１との着脱方向（挿通方向）と直交する方向であって、積層方向）に貫通する貫通孔１１ｃが設けられている。貫通孔１１ｃは、ヨーク部１１ａにおいて周方向に所定間隔を空けて（ティース部１１ｂと同位相で）設けられており、コイルボビン４１を固定子鉄心１１に装着した際に爪部５５が貫通孔１１ｃに入り込むようになっている。
【００３２】
もちろん、本発明における穴部は、本実施例のように固定子鉄心１１を軸方向に貫通する貫通穴１１ｃに限定されない。本発明における穴部は、引っ掛かり部が離脱方向に引っ掛かり得るものであれば良く、例えば、鉄心の軸方向における端面に臨んで開口する溝（有底の穴部）であっても良い。
【００３３】
なお、爪部５５は、装着方向に対して傾斜する傾斜面５５ａと、装着方向に対して直交する直交面５５ｂとから成る楔形である。ここで、傾斜面５５ａは、径方向内側（装着方向の側）に配置されており、直交面５５ｂは、径方向外側（コイルボビン４１と固定子鉄心１１との着脱方向（挿通方向）における他方側であって、固定子鉄心１１に対するコイルボビン４１の離脱方向の側）に配置されている。
【００３４】
よって、固定子鉄心１１に対してコイルボビン４１を装着する際（コイルボビン４１に装着方向の力が作用した際）には、爪部５５は、傾斜面５５ａにおいて固定子鉄心１１（ティース部１１ｂにおける先端部、すなわち、径方向外側の端部）と接触し、この接触によって延設部５４が軸方向外側へ押し広げられるようにして僅かに変形するようになっている。この変形によって、爪部５５がティース部１１ｂに引っ掛かることなく、挿通孔５１ａにティース部１１ｂを挿通させる、すなわち、固定子鉄心１１にコイルボビン４１を容易に装着することができる。
【００３５】
一方、コイルボビン４１に離脱方向の力が作用した際には、爪部５５は、直角面において固定子鉄心１１（ヨーク部１１ａにおける貫通孔１１ｃの縁部）と接触し、この接触によって延設部５４が軸方向外側へ押し広げられるようにして変形することはない。よって、爪部５５がヨーク部１１ａ（貫通孔１１ｃ）に引っ掛かり、固定子鉄心１１からコイルボビン４１が脱落するのが防止されるようになっている。
【００３６】
なお、作業者が固定子鉄心１１に対してコイルボビン４１を取り外す（離脱する）際には、延設部５４を開く（軸方向外側へ押し広げるようにして僅かに変形させる）ことにより、爪部５５とヨーク部１１ａ（貫通孔１１ｃ）との引っ掛かりが解除され、容易に取り外すことができる。
【００３７】
また、図４および図５に示すように、ボビン本体部５１の挿通孔（内周面）５１ａには、積層鋼板２１の積層方向（軸方向）において対向して突出する突出部５６が設けられている。突出部５６は、三角形（楔形）の断面形状を有し、その高さ（突出高さであって、図５においては上下方向高さ）が離脱方向に漸増（装着方向に漸減）、すなわち、径方向内側から径方向外側（図５においては、右方側）へ向かって漸増するように形成されている。
【００３８】
ボビン本体部５１の挿通孔５１ａは、固定子鉄心１１のティース部１１ｂを容易に挿入することができる寸法Ｌ、すなわち、積層鋼板２１の厚みｔと積層枚数ｎとの積（ｔ×ｎ）に、積層鋼板２１の反りや組み付け作業性等を考慮した組み付け寸法αを足した高さ寸法（ｔ×ｎ＋α）で形成されている（Ｌ＝ｔ×ｎ＋α）。一方、突出部５６は、その最大高さ（軸方向における最大高さ）ｄが組み付け寸法αを略相殺することができる寸法で形成されている（ｄ≒α／２）。
【００３９】
つまり、挿通孔５１ａは、径方向内側の開口（挿し込み口）が広く形成されており、固定子鉄心１１に対してコイルセグメント３１（コイルボビン４１）を装着する際には、容易にティース部１１ｂを挿通孔５１ａに挿し込むことができるようになっている。そして、挿通孔５１ａは、突出部５６によって径方向外側の開口が狭く形成されており、ティース部１１ｂに対してコイルセグメント３１（コイルボビン４１）を径方向内側に向かって押し込む（挿し込み量を増やす）に従って積層鋼板２１が突出部５６によって積層方向（軸方向）に押え付けられるようになっている。
【００４０】
もちろん、本発明におけるコイルボビンは、本実施例のように、ボビン本体部５１の挿通孔５１ａの寸法Ｌとして、積層鋼板２１の厚みｔと積層枚数ｎとの積（ｔ×ｎ）を基準としたものに限定されず、固定子鉄心１１の軸寸法（軸方向長さ）を基準としたものであっても良い。
【００４１】
また、固定子鉄心１１の製作誤差等を考慮し、突出部５６の最大高さｄを組み付け寸法αを略相殺することができる寸法よりも大きく設定しても良い（ｄ＞α／２）。このように突出部５６の最大高さｄを大きく設定することにより、製作誤差等によって固定子鉄心１１の軸寸法が小さい場合であっても、大きい突出部５６によって積層鋼板２１を積層方向に確実に押え付けることができる。
【００４２】
なお、固定子鉄心の軸寸法が小さくない（設計寸法または大きい）場合であっても、突出部５６（コイルボビン４１）を絶縁材である樹脂で製作することにより、ティース部１１ｂを挿通孔５１ａに挿し込む際に突出部５６が削れるので、コイルボビン４１（コイルセグメント３１）をティース部１１ｂ（固定子鉄心１１）に装着することができる。
【００４３】
本実施例に係る回転電機に備えられる固定子１の製作手順について、図１および図５を参照して説明する。
【００４４】
まず、コイルボビン４１に導線４２を巻回することによって、コイルセグメント３１を製作する（図１参照）。このとき、例えば、内側ガイド部５２または外側ガイド部５３の少なくとも一方に切り欠き部（不図示）を設けることにより、当該切り欠き部に導線４２の端部を挿通して径方向内側または径方向外側に配置し、コイルセグメント３１間の渡りまたは給電装置との接続を容易にすることができる。
【００４５】
次に、積層鋼板２１を複数枚（本実施例においては、ｎ枚）積層して形成した固定子鉄心１１に対し、コイルセグメント３１を装着する。つまり、固定子鉄心１１における各ティース部１１ｂにそれぞれコイルセグメント３１を挿入する。
【００４６】
このとき、爪部５５が径方向内側に傾斜面５５ａを有する楔形に形成されているので、当該爪部５５がティース部１１ｂ（積層鋼板２１）に引っ掛かることなく、容易にコイルセグメント３１をティース部１１ｂに挿し込むことができる（図２参照）。また、挿通孔５１ａの径方向内側の開口が組み付け寸法αを加えた寸法Ｌ（＝ｔ×ｎ＋α）で形成されているので、積層鋼板２１に反り等が生じていたとしても、ティース部１１ｂを容易に挿通孔５１ａに挿し込むことができる（図４参照）。
【００４７】
そして、ティース部１１ｂに対してコイルセグメント３１を押し込んで所定量（内側ガイド部５２の内周面５２ａがヨーク部１１ａの外周面１１ｄと当接するまで）挿通させると、爪部５５が貫通孔１１ｃに嵌り込み、固定子鉄心１１へのコイルセグメント３１の装着が完了する（図２および図３参照）。
【００４８】
このとき、爪部５５が径方向外側に直交面５５ｂを有する楔形に形成されているので、当該爪部５５（直角面５５ｂ）が貫通孔１１ｃの縁部に引っ掛かり、固定子鉄心１１からコイルセグメント３１（コイルボビン４１）が脱落することはない。
【００４９】
また、コイルセグメント３１（コイルボビン４１）を固定子鉄心１１（ティース部１１ｂ）に装着する際には、ティース部１１ｂにコイルボビン４１を押し込むに従って、ティース部１１ｂが突出部５６によって積層方向（軸方向）に押え付けられるので、積層鋼板２１（特に軸方向における端部の積層鋼板２１）の振動が抑えられる（図５参照）。よって、振動による発生音が低減されると共に、磁気的特性の乱れも改善される。
【００５０】
また、積層鋼板２１が積層方向（軸方向）に押え付けられることによって、積層鋼板２１の反り等によって生じ得る積層鋼板２１間の隙間が無くなるので、積層鋼板２１がきれいに配列（密接）された状態となり、磁気的特性の乱れがより改善される。
【００５１】
以上のようにして、固定子鉄心１１における全てのティース部１１ｂにコイルセグメント３１を装着し、コイルセグメント３１間およびコイルセグメント３１と図示しない給電部とを電気的に接続することにより、固定子１が製作される。
【００５２】
以上に説明したように、本実施例に係る回転電機によれば、部品点数を増加することなく、コイルセグメント（コイルボビン）の装着を容易にすることができると共に、固定子における磁気的特性の乱れを改善することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１      固定子
１１    固定子鉄心（鉄心）
１１ａ  固定子鉄心のヨーク部
１１ｂ  固定子鉄心のティース部
１１ｃ  貫通孔（穴部）
１１ｄ  固定子鉄心（ヨーク部）の外周面
１２    固定子巻線
２１    積層鋼板
３１    コイルセグメント
４１    コイルボビン
４２    導線
５１    ボビン本体部（本体部）
５２    内側ガイド部
５２ａ  内側ガイド部の内周面
５３    外側ガイド部
５４    延設部
５５    爪部（引っ掛かり部、突起部）
５５ａ  爪部の傾斜面
５５ｂ  爪部の直交面
５６    突出部（押圧部）
【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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