(57)【要約】【課題】この発明は、簡易な構成で、回転子コイルの巻き乱れや巻き太りの発生を抑制できるボビンを備えた回転電機の回転子を得る。【解決手段】ボビン１６は、第１フランジ部１８の第２フランジ部１９と相対する内壁面に、第１フランジ部１８の外径端部から巻胴部１７に至るように設けられた、コイル線の巻回方向の前方に進むにつれ、内径側に変位する直線状の引き込み溝２２と、巻胴部１７の第１フランジ部１８側に径方向に突出して設けられ、引き込み溝２２の下端部のコイル線の巻回方向の前方位置から後方位置まで延びるコイル線ガイド壁２４ａと、を有し、引き込み溝２２の溝深さがコイル線の直径以上であり、引き込み溝２２を通って巻胴部１７に引き込まれたコイル線が、第１フランジ部１８の内壁面との間に隙間を確保して、かつコイル線ガイド壁２４ａに接して１巻き目を巻かれている。【選択図】図３
2017216800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子鉄心と、
前記回転子鉄心に装着されたボビンと、
前記ボビンに複数列、かつ複数段に巻回されたコイル線により構成された回転子コイルと、を備え、
前記ボビンは、前記コイル線が巻回される円筒状の巻胴部と、前記巻胴部の軸方向の両端部にそれぞれ設けられた、径方向外方に突出して周方向に延びるリング状の第１フランジ部および第２フランジ部と、前記第１フランジ部の外径端部に立設され、前記コイル線が巻き付けられる第１係止部と、前記第１フランジ部の前記第２フランジ部と相対する内壁面に、前記第１フランジ部の外径端部から前記巻胴部に至るように、かつ前記第１係止部に巻き付けられた前記コイル線を引き込み可能に設けられた、前記コイル線の巻回方向の前方に進むにつれ、内径側に変位する直線状の引き込み溝と、前記巻胴部の第１フランジ部側に径方向に突出して設けられ、前記引き込み溝の下端部の前記コイル線の巻回方向の前方位置から後方位置まで延びるコイル線ガイド壁と、を有し、
前記引き込み溝の溝深さが前記コイル線の直径以上であり、
前記引き込み溝を通って前記巻胴部に引き込まれた前記コイル線が、前記第１フランジ部の前記内壁面との間に隙間を確保して、かつ前記コイル線ガイド壁に接して１巻き目を巻かれている回転電機の回転子。
【請求項２】
前記隙間は、前記コイル線の直径をＤとしたときに、Ｄ／４以上、Ｄ／２以下である請求項１記載の回転電機の回転子。
【請求項３】
前記隙間は、前記コイル線の直径をＤとしたときに、（ｎ＋１／４）Ｄ以上、（ｎ＋１／２）Ｄ以下（但しｎは自然数）であり、
前記コイル線ガイド壁は、前記巻胴部の軸方向に関して前記巻胴部からの突出高さが一定であり、
２段目の前記第１フランジ部側から（ｎ＋１）番目の列の前記コイル線が、２段目の前記第１フランジ部側から（ｎ＋２）番目の列の前記コイル線、１段目の１巻き目の前記コイル線、および前記コイル線ガイド壁に接している請求項１記載の回転電機の回転子。
【請求項４】
前記コイル線は、前記コイル線ガイド壁の両端間の周方向領域内でレーンチェンジされている請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
【請求項５】
前記第１フランジ部の外径端部に立設された第２係止部を備え、
前記コイル線は、偶数段に巻回されており、
偶数段の前記第１フランジ部に最も近い列の前記コイル線が、前記第１フランジ部の前記内壁面に接しており、
最終段の前記第１フランジ部に最も近い列の前記コイル線の巻き終わりが、前記第２係止部に巻き付けられている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
【請求項６】
前記巻胴部の前記コイル線ガイド壁と前記第２フランジ部との間の領域に、それぞれ溝方向を周方向として、軸方向に前記コイル線の直径のピッチで形成された複数のコイル線ガイド溝を備えた請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、乗用車、トラック、電車などの車両に搭載される回転電機の回転子に関し、特に、回転子コイルが巻回されるボビン構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載された従来のボビンは、巻線が巻回される巻胴部と、第１および第２鍔部と、からなる。巻胴部には、巻線の巻回方向に延びる巻線ガイド凸部が、軸方向に巻線の直径と同等の間隔で複数設けられていた。また、第１鍔部には、第１鍔部を厚み方向に貫通して、第１鍔部の最外径部から径方向内方に延びる引込切込部と、この引込切込部の内径側端部と繋がって巻胴部の周方向に延びる引込空間と、が設けられている。
【０００３】
このように構成された従来のボビンでは、巻線は、外部から引込切込部に引き入れられて引込空間に導かれ、引込空間内を通って巻胴部に導かれ、巻胴部に複数列、複数段に巻回される。このとき、巻線は、当該引込空間内を巻線の巻回方向に進みながら巻胴部側に徐々にシフトされ、引込空間から巻胴部にレーンチェンジされる。これにより、巻線が太く、高剛性であっても、大きく屈曲させることなく、巻胴部に引き込まれるので、第１鍔部近傍の１段目における巻線の巻き乱れの発生が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１５７３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のボビンでは、巻胴部の周方向に延びる引込空間を第１鍔部の内壁面の内径側端部に形成し、当該引込空間を用いて、第１鍔部近傍の１段目における巻き乱れの発生を抑制していた。しかしながら、巻胴部の周方向に延びる引込空間が第１鍔部の内壁面の内径側端部に形成されている従来のボビンを型成形することは、極めて困難であり、生産性が低下するとともに、低コスト化が図れないという課題があった。
【０００６】
この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、簡易な構成で、回転子コイルの巻き乱れや巻き太りの発生を抑制できる安価なボビンを備えた回転電機の回転子を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明による回転電機の回転子は、回転子鉄心と、前記回転子鉄心に装着されたボビンと、前記ボビンに複数列、かつ複数段に巻回されたコイル線により構成された回転子コイルと、を備えている。前記ボビンは、前記コイル線が巻回される円筒状の巻胴部と、前記巻胴部の軸方向の両端部にそれぞれ設けられた、径方向外方に突出して周方向に延びるリング状の第１フランジ部および第２フランジ部と、前記第１フランジ部の外径端部に立設され、前記コイル線が巻き付けられる第１係止部と、前記第１フランジ部の前記第２フランジ部と相対する内壁面に、前記第１フランジ部の外径端部から前記巻胴部に至るように、かつ前記第１係止部に巻き付けられた前記コイル線を引き込み可能に設けられた、前記コイル線の巻回方向の前方に進むにつれ、内径側に変位する直線状の引き込み溝と、前記巻胴部の第１フランジ部側に径方向に突出して設けられ、前記引き込み溝の下端部の前記コイル線の巻回方向の前方位置から後方位置まで延びるコイル線ガイド壁と、を有し、前記引き込み溝の溝深さが前記コイル線の直径以上であり、前記引き込み溝を通って前記巻胴部に引き込まれた前記コイル線が、前記第１フランジ部の前記内壁面との間に隙間を確保して、かつ前記コイル線ガイド壁に接して１巻き目を巻かれている。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、引き込み溝が、第１フランジ部の第２フランジ部と相対する内壁面に、第１フランジ部の外径端部から巻胴部に至るように設けられ、コイル線の巻回方向の前方に進むにつれ、内径側に変位する直線状に形成されている。そこで、引き込み溝に引き込まれたコイル線を、引き込み溝内をコイル線の巻回方向の前方に進みながら、巻胴部側に漸次シフトさせることで、コイル線をスムーズに引き込み溝から巻胴部にレーンチェンジさせることができる。また、引き込み溝から巻胴部のコイル線ガイド壁の両端部間に引き込まれたコイル線が、第１フランジ部との間に隙間を確保して、かつコイル線ガイド壁に接して１巻き目が巻かれているので、巻胴部に引き出されたコイル線を、第２フランジ部側への膨らみの発生を抑えて、コイル線ガイド壁に接するように巻くことができる。
これにより、１段目の巻き乱れの発生が抑制され、２段目以降の巻き乱れの発生が抑制されるとともに、３段目以降の巻き太りや巻き乱れの発生が抑制される。また、特許文献１のような巻胴部の周方向に延びる引込空間をボビンの第１フランジ部に設ける必要がないので、ボビンを簡易に型成形でき、生産性が高められ、低コスト化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る回転電機の回転子を示す要部断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る回転電機の回転子に適応されるボビンを示す斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る回転電機の回転子に適応されるボビンのコイル線引き込み部周りを示す要部斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る回転電機の回転子に適応されるボビンにコイル線を巻回する方法を説明する斜視図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る回転電機の回転子に適応されるボビンにコイル線を巻回した状態を示す断面図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る回転電機の回転子に適応されるボビンにコイル線が巻回された１段目の状態を示す上面図である。
【図７】比較例のボビンにコイル線を巻回した状態を示す断面図である。
【図８】比較例のボビンに軟らかいコイル線が巻回された１段目の状態を示す上面図である。
【図９】比較例のボビンに硬いコイル線が巻回された１段目の状態を示す上面図である。
【図１０】この発明の実施の形態２に係る回転電機の回転子に適応されるボビンにコイル線を巻回した状態を示す断面図である。
【図１１】この発明の実施の形態３に係る回転電機の回転子に適応されるボビンにコイル線を巻回した状態を示す断面図である。
【図１２】この発明の実施の形態４に係る回転電機の回転子に適応されるボビンにコイル線を巻回した状態を示す断面図である。
【図１３】この発明の実施の形態５に係る回転電機の回転子に適応されるボビンにコイル線を巻回した状態を示す断面図である。
【図１４】この発明の実施の形態５に係る回転電機の回転子に適応されるボビンにコイル線が巻回された１段目の状態を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る回転電機の回転子を示す要部断面図、図２はこの発明の実施の形態１に係る回転電機の回転子に適応されるボビンを示す斜視図、図３はこの発明の実施の形態１に係る回転電機の回転子に適応されるボビンのコイル線引き込み部周りを示す要部斜視図、図４はこの発明の実施の形態１に係る回転電機の回転子に適応されるボビンにコイル線を巻回する方法を説明する斜視図、図５はこの発明の実施の形態１に係る回転電機の回転子に適応されるボビンにコイル線を巻回した状態を示す断面図、図６この発明の実施の形態１に係る回転電機の回転子に適応されるボビンにコイル線が巻回された１段目の状態を示す上面図である。
【００１１】
図１において、回転電機の回転子１０は、励磁電流が流されて磁束を発生する回転子コイル１１と、それぞれ例えばＳ１０Ｃなどの低炭素鋼で作製され、回転子コイル１１を覆うように設けられ、その磁束によって磁極が形成される、回転子鉄心としての一対のポールコア１２と、を備えている。
【００１２】
回転子コイル１１は、ポリイミド樹脂などの絶縁被膜が被覆された断面円形の銅などのコイル線１５をボビン１６に巻回して作製される。
各ポールコア１２は、外周面を円筒形状とし、回転軸挿通穴（図示せず）が軸心位置を貫通して形成された基部１４と、それぞれ、周方向幅が先端側に向かって徐々に狭くなり、かつ、径方向厚みが先端側に向かって徐々に薄くなる先細り形状に形成され、基部１４の外周縁部に周方向に等角ピッチで設けられた複数の爪状磁極１３と、を備える。そして、一対のポールコア１２が、爪状磁極１３をかみ合わせるように対向させて、基部１４の端面同士を突き合わせ、基部１４の回転軸挿入穴に挿入されたシャフト（図示せず）に固着されている。
【００１３】
ボビン１６は、絶縁性樹脂からなる樹脂成型体であり、図２および図３に示されるように、円筒状の巻胴部１７と、巻胴部１７の軸方向両端から径方向外方に突出して周方向の全周に渡って形成されたリング状の第１および第２フランジ部１８，１９と、それぞれ、第１および第２フランジ部１８，１９の外径端部から径方向外方に突出して周方向に等角ピッチで設けられた複数の舌片１８ａ，１９ａと、第１フランジ部１８の外径端部に周方向に離間して立設された第１および第２係止部２１ａ，２１ｂと、第１フランジ部１８の第２フランジ部１９と相対する面である内壁面に形成された、コイル線１５を巻胴部１７に引き込むための引き込み溝２２と、巻胴部１７の外周面に第１フランジ部１８に近接して径方向外方に突出して周方向に延びるように形成されて、引き込み溝２２を通って巻胴部１７に引き込まれたコイル線１５の１巻き目をガイドするコイル線ガイド壁２４ａと、を備える。
【００１４】
ここで、舌片１８ａ，１９ａは、第１および第２フランジ部１８，１９に周方向に交互に配設され、根元部から内向きに折り曲げられて、巻胴部１７に巻回されたコイル線１５を覆うようになっている。第１および第２係止部２１ａ，２１ｂは、周方向に１８０°離間して配設されている。そして、コイル線１５の引き込み側が第１係止部２１ａに巻かれて係止され、引き出し側が第２係止部２１ｂに巻かれて係止される。引き込み溝２２は、第１フランジ部１８の内壁面に第１係止部２１ａの根元位置からコイル線１５の巻回方向の前方に進みながら、漸次内径側に変位して巻胴部１７に至るように形成された直線状の溝である。引き込み溝２２は、引き込み溝２２に挿入されたコイル線１５が第１フランジ部１８の内壁面と面一となる溝深さに形成されている。
【００１５】
コイル線ガイド壁２４ａは、引き込み溝２２の内径側端部（以下、下端部とする）の位置のコイル線１５の巻回方向の前方位置から、引き込み溝２２の下端部の位置のコイル線１５の巻回方向の後方位置に至るように、巻胴部１７の外周面に形成されている。コイル線ガイド壁２４ａの両端間の周方向領域が、レーンチェンジ領域２５となる。引き込み溝２２を通って巻胴部１７のレーンチェンジ領域２５に引き込まれたコイル線１５が、コイル線ガイド壁２４ａの第２フランジ部１９側の面に接して巻胴部１７に巻回される。Ｈは、巻胴部１７の外周面からのコイル線ガイド壁２４ａの上面まで高さであり、ここでは、ＨはＤ／２に設定されている。なお、Ｄはコイル線１５の直径である。Ｓは、コイル線ガイド壁２４ａに接して巻回された１巻き目のコイル線１５と第１フランジ部１８との間の隙間である。ここでは、Ｓはコイル線ガイド壁２４ａの上面の幅に一致し、Ｄ／２に設定されている。
【００１６】
ここで、コイル線１５の巻回方法について説明する。
【００１７】
コイル線１５は、ノズル２３から繰り出され、その先端をスピンドル（図示せず）に装着されたボビン１６の第１係止部２１ａに巻き付け、引き込み溝２２を通って巻胴部１７に導かれる。このとき、コイル線１５は、引き込み溝２２内をその下端部の近傍まで導かれた後、引き込み溝２２内をコイル線１５の巻回方向の前方に進みながら、巻胴部１７側に漸次シフトする。そして、コイル線１５が引き込み溝２２の下端部の径方向位置に到達したときには、コイル線１５は引き込み溝２２から巻胴部１７上に乗り移っている。
【００１８】
ついで、図４に示されるように、ノズル２３からコイル線１５を繰り出しつつ、ボビン１６を回転させて、コイル線１５を巻胴部１７に巻き付ける。そして、ノズル２３をボビン１６の軸方向に第２フランジ部１９側に移動させ、コイル線１５の１段目が巻胴部１７に巻回される。このとき、引き込み溝２２から巻胴部１７のレーンチェンジ領域２５に引き込まれたコイル線１５は、図６に示されるように、コイル線ガイド壁２４ａに接して１巻き目が巻かれる。そして、コイル線１５は、コイル線ガイド壁２４ａの巻き終わり端を過ぎると、第２フランジ部１９側にシフトして、１巻き目のコイル線１５に接して２巻き目が巻かれる。このようにして、コイル線１５は、レーンチェンジ領域２５の周方向領域内でレーンチェンジして、５巻き目まで巻かれ、１段目が巻き終わる。このとき、５巻き目のコイル線１５は第２フランジ部１９に接している。
【００１９】
ついで、ノズル２３をボビン１６の軸方向に第１フランジ部１８側に移動させ、コイル線１５の２段目が巻胴部１７に巻回される。まず、コイル線１５は、１段目の５巻き目と４巻き目のコイル線１５に接するように１巻き目が巻かれる。そして、コイル線１５は、１巻き目が巻き終わると、第１フランジ部１８側にシフトして、１段目の４巻き目と３巻き目のコイル線１５に接するように２巻き目が巻かれる。このようにして、コイル線１５は、レーンチェンジ領域２５の周方向領域内でレーンチェンジして、５巻き目まで巻かれ、２段目が巻き終わる。このとき、５巻き目のコイル線１５は第１フランジ部１８に接している。
【００２０】
このようにして、図５に示されるように、コイル線１５をボビン１６に５列４段に巻回して回転子コイル１１が作製される。なお、図示していないが、４段目の５巻き目を巻き終わったコイル線１５が、第２係止部２１ｂに巻き付けられる。また、各段のコイル線１５は、いずれも、レーンチェンジ領域２５の周方向領域内でレーンチェンジが行われている。
【００２１】
このように作製された回転子コイル１１は、舌片１８ａ，１９ａを根元部から内向きに折り曲げて、外周面が覆われた状態とされる。そして、一対のポールコア１２が、爪状磁極１３をかみ合わせるように対向させて、基部１４をボビン１６の巻胴部１７に挿入し、基部１４の端面同士を突き合わせる。一対のポールコア１２は、基部１４の回転軸挿入穴に挿入されたシャフトに固着されて一体化され、回転子１０が組み立てられる。なお、回転子コイル１１は、軸方向両側から爪状磁極１３の根元部１３ａに挟持されて、一対のポールコア１２の爪状磁極１３と基部１４とから構成される空間内に収納される。また、回転子コイル１１の外周面は、舌片１８ａ，１９ａに覆われて、爪状磁極１３との直接的な接触が防止されている。
【００２２】
つぎに、実施の形態１によるボビン１６の効果を説明するために、コイル線ガイド壁２４ａを省略した比較例のボビン１６０にコイル線１５を巻回した場合について説明する。図７は比較例のボビンにコイル線を巻回した状態を示す断面図、図８は比較例のボビンに軟らかいコイル線が巻回された１段目の状態を示す上面図、図９は比較例のボビンに硬いコイル線が巻回された１段目の状態を示す上面図である。
【００２３】
比較例のボビン１６０においても、図７に示されるように、コイル線１５が５列４段に巻回されている。
コイル線１５が軟らかい場合には、図８に示されるように、引き込み溝２２から巻胴部１７に引き込まれたコイル線１５は、第１フランジ部１８の内壁面に接して１巻き目が巻かれる。しかし、コイル線１５が硬い場合には、図９に示されるように、引き込み溝２２から巻胴部１７に引き込まれたコイル線１５は、第２フランジ部１９側に膨らんだ後、第１フランジ部１８側に戻って、第１フランジ部１８の内壁面に接して１巻き目が巻かれる。このように、コイル線１５の１巻き目の巻き始め側が第１フランジ部１８の内壁面に接しない状態となり、２巻き目以降に巻き乱れが発生する。この１段目の巻き乱れは、２段目以降の巻き乱れを増大させてしまう。
【００２４】
実施の形態１によれば、引き込み溝２２が、第１フランジ部１８の内壁面にコイル線１５の巻回方向の前方に進みながら、内径側に漸次変位して巻胴部１７に至る直線状の溝に形成されている。この引き込み溝２２は、径方向に対して傾斜しているので、径方向外方から見たときに、巻胴部１７の周方向に延びる溝形状となっている。そこで、引き込み溝２２は、引き込み溝２２から巻胴部１７にレーンチェンジするに十分な周方向長さを有する。これにより、コイル線１５は、引き込み溝２２から巻胴部１７にスムーズにレーンチェンジされる。
さらに、引き込み溝２２から巻胴部１７のレーンチェンジ領域２５に引き込まれたコイル線１５が、コイル線ガイド壁２４ａに案内されて、第１フランジ部１８の内壁面からＤ／２だけ離れて１巻き目が巻かれている。そこで、レーンチェンジ領域２５に引き出されたコイル線１５を、第２フランジ部１９側への膨らみの発生を抑えて、コイル線ガイド壁２４ａに接するように巻くことができる。
【００２５】
これにより、コイル線１５の１段目の巻き乱れの発生が抑制され、２段目以降の巻き乱れの発生が抑制されるとともに、３段目以降の巻き太りや巻き乱れの発生が抑制される。
また、径方向に対して傾斜する直線状の引き込み溝２２を第１フランジ部１８の内壁面に形成して、特許文献１で必要であった周方向に延びる引込空間を省略しているので、ボビン１６を簡易に型成形できるようになり、ボビン１６の生産性が高められるとともに、低コスト化が図られる。
【００２６】
また、２段目の５巻き目のコイル線１５は、２段目の１巻き目から４巻き目のコイル線１５と同じ高さ位置で第１フランジ部１８の内壁面に接して巻回されるので、３段目のコイル線１５を巻き乱れなく巻回できる。このように、コイル線１５を安定した状態でボビン１６に巻回でき、巻回工程での巻き乱れの発生を抑制できるの、コイル線１５を整列状態に巻回できる。これにより、外径が軸方向に揃った、崩れの発生しにくい回転子コイル１１を簡易に作製できる。さらに、コイル線１５の巻回数を多くできので、回転子コイル１１で発生する起磁力を大きくすることができる。
【００２７】
奇数段のコイル線１５が第１フランジ部１８の内壁面からＤ／２だけ離れて巻回され、偶数段のコイル線１５が第１フランジ部１８の内壁面に接して巻回されている。そして、コイル線１５が５列４段に巻胴部１７に巻かれている。そこで、コイル線１５の巻き始めと巻き終わりが、第１フランジ部１８側となる。これにより、コイル線１５が第１フランジ部１８の内壁面に接した状態で、その巻き終わり端部を第２係止部２１ｂに巻き付けることができ、コイル線１５の弛みによる断線を防止することができる。また、回転子コイル１１の両端部がボビン１６の第１フランジ部１８側から引き出されているので、回転子コイル１１への給電構造が簡易となる。
【００２８】
また、コイル線１５が引き込み溝２２内を内径側に進みながら巻胴部１７側に漸次シフトしているので、コイル線１５が引き込み溝２２内を内径側に進むにつれ、引き込み溝２２からのコイル線１５の巻胴部１７側への突出量が多くなる。この引き込み溝２２からのコイル線１５の巻胴部１７側への突出部は、１段目のコイル線１５には何ら影響しないが、２段目以降のコイル線１５の第１フランジ部１８に最も接近する巻回部と干渉する恐れがある。この実施の形態１では、引き込み溝２２の下端部が巻胴部１７のレーンチェンジ領域２５の周方向範囲内に位置している。そこで、引き込み溝２２からのコイル線１５の巻胴部１７側への突出部と２段目以降のコイル線１５の第１フランジ部１８に最も接近する巻回部との干渉を回避でき、２段目以降の巻き乱れや巻き太りの発生を抑制できる。
【００２９】
つぎに、コイル線ガイド壁２４ａに接して巻回された１巻き目のコイル線１５と第１フランジ部１８との間の隙間Ｓについて検討する。
【００３０】
ＳがＤ／２より大きい場合には、２段目の５巻き目のコイル線１５の巻胴部１７からの高さは、２段目の１巻き目から４巻き目までのコイル線１５に対して低くなり、２段目の４巻き目のコイル線１５から離れる。そして、段数が多くなるほど、同一段内で高さが低くなるコイル線１５の数が多くなる。その結果、コイル線１５の巻回工程の途中で巻き乱れが発生し、ボビン１６の軸方向に関して、回転子コイル１１の外径の不揃いが激しくなるとともに、コイル線１５にかかる荷重のバランスが悪化する。
【００３１】
ＳがＤ／４より小さい場合には、２段目の５巻き目のコイル線１５の巻胴部１７からの高さは、２段目の１巻き目から４巻き目までのコイル線１５に対して高くなる。そこで、３段目のコイル線１５が接する２段目のコイル線１５の位置が当該コイル線１５の頂部近傍に接することになる。すなわち、段数が多くなるほど、コイル線１５が接する下段のコイル線１５の位置がコイル線１５の頂部に近づくことになる。これにより、回転子コイル１１の段数が少なくなり、コイル線１５の巻回数が減り、回転子コイル１１で発生する起磁力が小さくなってしまう。さらに、コイル線１５が小さな力で下段のコイル線１５を乗り越えられるようになり、コイル線１５の巻回工程での巻き乱れが発生しやすくなるとともに、回転子コイル１１の崩れが発生しやすくなる。
【００３２】
これらのことから、コイル線ガイド壁２４ａに接して巻回された１巻き目のコイル線１５と第１フランジ部１８との間の隙間Ｓは、Ｄ／４以上、かつＤ／２以下に設定することが望ましい。また、隙間ＳがＤ／４以上であれば、太い、あるいは硬いコイル線１５であっても、第２フランジ部１９側に膨らむことなく、コイル線ガイド壁２４ａに接して１巻き目を巻回することができる。
【００３３】
なお、前記実施の形態１では、コイル線ガイド壁２４ａの巻胴部１７からの突出高さＨをＤ／２としているが、Ｈは、１段目の１巻き目のコイル線１５と第１フランジ部１８との間の隙間Ｓが、Ｄ／４以上、かつＤ／２以下に維持できればよく、Ｄ／２に限定されない。
【００３４】
また、上記実施の形態１では、引き込み溝２２の溝深さをコイル線１５の直径Ｄとしたが、引き込み溝２２の溝深さはＤより深くてもよい。そして、引き込み溝２２の溝深さが深くなるほど、引き込み溝２２から巻胴部１７へのコイル線１５のレーンチェンジによる、コイル線１５の第１フランジ部１８の内壁面からの突出開始位置が巻胴部１７に近づく。
また、上記実施の形態１では、引き込み溝２２の全長がレーンチェンジ領域２５の周方向領域内に位置しているが、引き込み溝２２の全長がレーンチェンジ領域２５の周方向領域内に位置している必要はなく、引き込み溝２２の下端側がレーンチェンジ領域２５の周方向領域内に位置していればよい。
【００３５】
実施の形態２．
図１０はこの発明の実施の形態２に係る回転電機の回転子に適応されるボビンにコイル線を巻回した状態を示す断面図である。
【００３６】
図１０において、ボビン１６Ａは、それぞれ、溝方向を円周方向として、巻胴部１７の外周面のコイル線ガイド壁２４ａと第２フランジ部１９との間の部位に軸方向にＤのピッチで形成された５つのコイル線ガイド溝２４ｃを備える。巻胴部１７の外周面の、レーンチェンジ領域２５の周方向幅で、第１フランジ部１８から第２フランジ部１９に至る領域は、巻胴部１７の軸心を中心とする、コイル線ガイド溝２４ｃに接する円筒面の一部で構成されている。
なお、実施の形態２では、ボビン１６Ａを用いている点を除いて実施の形態１と同様に構成されている。
【００３７】
実施の形態２によるボビン１６Ａにおいても、引き込み溝２２が、第１フランジ部１８の内壁面にコイル線１５の巻回方向の前方に進みながら、内径側に漸次変位して巻胴部１７に至る直線状の溝に形成されている。そして、引き込み溝２２の下端部が、巻胴部１７のレーンチェンジ領域２５と面一となっている。そして、引き込み溝２２から巻胴部１７のレーンチェンジ領域２５に引き込まれたコイル線１５は、コイル線ガイド溝２４ｃに導かれ、コイル線ガイド壁２４ａに接して、かつ第１フランジ部１８の内壁面からＤ／２だけ離れて１巻き目が巻かれる。そして、コイル線１５は、コイル線ガイド壁２４ａの巻き終わり端を過ぎると、第２フランジ部１９側にシフトして、隣のコイル線ガイド溝２４ｃに導かれて１巻き目のコイル線１５に接して２巻き目が巻かれる。このようにして、コイル線１５は、レーンチェンジ領域２５の周方向領域内でレーンチェンジして、５巻き目まで巻かれ、１段目が巻き終わる。このとき、５巻き目のコイル線１５は第２フランジ部１９に接している。
【００３８】
ついで、コイル線１５は、１段目の５巻き目と４巻き目のコイル線１５に接するように、２段目の１巻き目が巻かれる。そして、コイル線１５は、２段目の１巻き目が巻き終わると、第１フランジ部１８側にシフトして、１段目の４巻き目と３巻き目のコイル線１５に接するように２巻き目が巻かれる。このようにして、コイル線１５は、レーンチェンジ領域２５の周方向領域内でレーンチェンジして、５巻き目まで巻かれ、２段目が巻き終わる。このとき、５巻き目のコイル線１５は第１フランジ部１８に接している。
【００３９】
このようにして、図１０に示されるように、コイル線１５がボビン１６Ａに５列４段に巻回される。
【００４０】
この実施の形態２においても、引き込み溝２２が、第１フランジ部１８の内壁面にコイル線１５の巻回方向の前方に進みながら、内径側に漸次変位して巻胴部１７に至る直線状の溝に形成され、コイル線１５が、引き込み溝２２から巻胴部１７のレーンチェンジ領域２５に引き込まれ、コイル線ガイド壁２４ａに案内されて、第１フランジ部１８の内壁面からＤ／２だけ離れて１巻き目が巻かれているので、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
また、実施の形態２によれば、列数分のコイル線ガイド溝２４ｃが巻胴部１７のコイル線ガイド壁２４ａの第２フランジ部１９側にＤのピッチで形成されているので、コイル線１５の１段目の巻回が容易となる。
【００４１】
実施の形態３．
図１１はこの発明の実施の形態３に係る回転電機の回転子に適応されるボビンにコイル線を巻回した状態を示す断面図である。
【００４２】
図１１において、ボビン１６Ｂは、第１フランジ部１８と第２フランジ部１９との間の寸法が、ボビン１６における第１フランジ部１８と第２フランジ部１９との間の寸法よりＤ／２だけ広く形成されている。そして、コイル線１５がボビン１６Ｂに、奇数段が５列となり、偶数段が６列となって、４段に巻回される。奇数段の１巻き目と５巻き目のコイル線１５が、それぞれ、第１フランジ部１８と第２フランジ部１９との間に隙間Ｄ／２が形成されている。偶数段の１巻き目と６巻き目のコイル線１５が、それぞれ、第１フランジ部１８と第２フランジ部１９とに接している。
なお、実施の形態３では、ボビン１６Ｂを用いている点を除いて実施の形態１と同様に構成されている。
【００４３】
実施の形態３によるボビン１６Ｂにおいても、引き込み溝２２が、第１フランジ部１８の内壁面にコイル線１５の巻回方向の前方に進みながら、内径側に漸次変位して巻胴部１７に至る直線状の溝に形成されている。そして、引き込み溝２２の下端部が、巻胴部１７のレーンチェンジ領域２５と面一となっている。そして、引き込み溝２２から巻胴部１７のレーンチェンジ領域２５に引き込まれたコイル線１５が、コイル線ガイド壁２４ａに案内されて、第１フランジ部１８の内壁面からＤ／２だけ離れて１巻き目が巻かれている。
したがって、実施の形態３においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００４４】
実施の形態４．
図１２はこの発明の実施の形態４に係る回転電機の回転子に適応されるボビンにコイル線を巻回した状態を示す断面図である。
【００４５】
図１０において、ボビン１６Ｃは、それぞれ、溝方向を円周方向として、巻胴部１７の外周面のコイル線ガイド壁２４ａと第２フランジ部１９との間の部位に軸方向にＤのピッチで形成された５つのコイル線ガイド溝２４ｃを備える。巻胴部１７の外周面の、レーンチェンジ領域２５の周方向幅で、第１フランジ部１８から第２フランジ部１９に至る領域は、巻胴部１７の軸心を中心とする、コイル線ガイド溝２４ｃに接する円筒面の一部で構成されている。引き込み溝２２の下端が、巻胴部１７のレーンチェンジ領域２５と面一となっている。
なお、実施の形態４では、ボビン１６Ｃを用いている点を除いて実施の形態３と同様に構成されている。
【００４６】
実施の形態４では、引き込み溝２２から巻胴部１７のレーンチェンジ領域２５に引き込まれたコイル線１５は、コイル線ガイド溝２４ｃに導かれてコイル線ガイド壁２４ａに接して１巻き目が巻かれる。そして、コイル線１５は、コイル線ガイド壁２４ａの巻き終わり端を過ぎると、第２フランジ部１９側にシフトして、隣のコイル線ガイド溝２４ｃに導かれて１巻き目のコイル線１５に接して２巻き目が巻かれる。このようにして、コイル線１５は、レーンチェンジ領域２５の周方向領域内でレーンチェンジして、５巻き目まで巻かれ、１段目が巻き終わる。このとき、５巻き目のコイル線１５は第２フランジ部１９との間に隙間Ｄ／２だけ離間している。
【００４７】
ついで、コイル線１５は、第２フランジ部１９と１段目の５巻き目のコイル線１５に接するように、２段目の１巻き目が巻かれる。そして、コイル線１５は、２段目の１巻き目が巻き終わると、第１フランジ部１８側にシフトして、１段目の５巻き目と４巻き目のコイル線１５に接するように２巻き目が巻かれる。このようにして、コイル線１５は、レーンチェンジ領域２５の周方向領域内でレーンチェンジして、６巻き目まで巻かれ、２段目が巻き終わる。このとき、６巻き目のコイル線１５は第１フランジ部１８に接している。
【００４８】
このようにして、図１２に示されるように、コイル線１５がボビン１６Ｃに、奇数段が５列となり、偶数段が６列となって４段に巻回される。
【００４９】
実施の形態４によるボビン１６Ｃにおいても、引き込み溝２２が、第１フランジ部１８の内壁面にコイル線１５の巻回方向の前方に進みながら、内径側に漸次変位して巻胴部１７に至る直線状の溝に形成されている。そして、引き込み溝２２の下端部が、巻胴部１７のレーンチェンジ領域２５と面一となっている。そして、引き込み溝２２から巻胴部１７のレーンチェンジ領域２５に引き込まれたコイル線１５が、コイル線ガイド壁２４ａに案内されて、第１フランジ部１８の内壁面からＤ／２だけ離れて１巻き目が巻かれている。
したがって、実施の形態４においても、上記実施の形態３と同様の効果が得られる。
また、実施の形態４によれば、列数分のコイル線ガイド溝２４ｃが巻胴部１７のコイル線ガイド壁２４ａの第２フランジ部１９側にＤのピッチで形成されているので、コイル線１５の１段目の巻回が容易となる。
【００５０】
実施の形態５．
図１３はこの発明の実施の形態５に係る回転電機の回転子に適応されるボビンにコイル線を巻回した状態を示す断面図、図１４この発明の実施の形態５に係る回転電機の回転子に適応されるボビンにコイル線が巻回された１段目の状態を示す上面図である。
【００５１】
図１３において、幅を（Ｓ＋Ｄ）とし、巻胴部１７からの突出高さをＨとするコイル線ガイド壁２４ｂが、ボビン１６Ｄの巻胴部１７の外周面に形成されている。なお、Ｓ＝Ｄ／２である。コイル線ガイド壁２４ｂの巻胴部１７からの突出高さＨは、１段目の１巻き目のコイル線１５と２段目の３巻き目のコイル線１５とに接している状態の２段目の４巻き目のコイル線１５と接する高さである。
【００５２】
そして、引き込み溝２２から巻胴部１７のレーンチェンジ領域２５に引き込まれたコイル線１５は、コイル線ガイド壁２４ｂに接して１巻き目が巻かれる。そして、コイル線１５は、コイル線ガイド壁２４ａの巻き終わり端を過ぎると、第２フランジ部１９側にシフトして、１巻き目のコイル線１５に接して２巻き目が巻かれる。このようにして、コイル線１５は、レーンチェンジ領域２５の周方向領域内でレーンチェンジして、４巻き目まで巻かれ、１段目が巻き終わる。このとき、１巻き目のコイル線１５と第１フランジ部１８との間に隙間(Ｓ＋Ｄ）が形成され、４巻き目のコイル線１５が第２フランジ部１９に接している。
【００５３】
そして、２段目の１巻き目のコイル線１５が１段目の４巻き目と３巻き目のコイル線１５に接するように１巻き目が巻かれる。そして、コイル線１５は、１巻き目が巻き終わると、第１フランジ部１８側にシフトして、１段目の４巻き目と３巻き目のコイル線１５に接するように２巻き目が巻かれる。このようにして、コイル線１５は、レーンチェンジ領域２５の周方向領域内でレーンチェンジして、５巻き目まで巻かれ、２段目が巻き終わる。このとき、４巻き目のコイル線１５は、３巻き目のコイル線１５と１段目の１巻き目のコイル線１５とコイル線ガイド壁２４ｂの上面とに接し、５巻き目のコイル線１５は、４巻き目のコイル線１５とコイル線ガイド壁２４ｂの上面と第１フランジ部１８とに接している。
このようにして、コイル線１５が、ボビン１６Ｄに４段に巻回される。
【００５４】
実施の形態５によるボビン１６Ｄにおいても、引き込み溝２２が、第１フランジ部１８の内壁面にコイル線１５の巻回方向の前方に進みながら、内径側に漸次変位して巻胴部１７に至る直線状の溝に形成されている。そして、引き込み溝２２の下端部が、巻胴部１７のレーンチェンジ領域２５と面一となっている。そして、引き込み溝２２から巻胴部１７のレーンチェンジ領域２５に引き込まれたコイル線１５が、コイル線ガイド壁２４ａに案内されて、第１フランジ部１８の内壁面から（３Ｄ／２）だけ離れて１巻き目が巻かれている。
したがって、実施の形態５においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００５５】
また、コイル線ガイド壁２４ｂの幅が（Ｓ＋Ｄ）であるので、１段目のコイル線１５の巻回数が３となり、回転子コイル１１の巻回数を１ターン少なくすることができる。つまり、コイル線ガイド壁２４ｂの幅を（Ｓ＋ｎＤ）とすることにより、回転子コイル１１の巻回数を簡易に調整することができる。但しｎは自然数である。このとき、コイル線ガイド壁２４ｂの巻胴部１７からの突出高さＨは、軸方向に関して一定であり、２段目の第１フランジ部１８側から（ｎ＋２）番目の列のコイル線１５と１段目の１巻き目のコイル線１５とに接している状態の２段目の第１フランジ部１８側から（ｎ＋１）番目の列のコイル線１５と接する高さに設定される。２段目の第１フランジ部１８側から（ｎ＋１）番目の列までのコイル線１５の沈み込みが抑えられ、コイル線１５の巻き乱れの発生を防止することができる。
【００５６】
なお、この発明による回転子は、例えば自動車、トラック、電車などの車両に搭載される交流発電機、交流電動機、交流発電電動機などの回転電機に適用できる。
【符号の説明】
【００５７】
１０  回転子、１１  回転子コイル、１２  ポールコア（回転子鉄心）、１５  コイル線、１６，１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ  ボビン、１７  巻胴部、１８  第１フランジ部、１９  第２フランジ部、２１ａ  第１係止部、２１ｂ  第２係止部、２２  引き込み溝、２４ａ，２４ｂ  コイル線ガイド壁、２４ｃ  コイル線ガイド溝、２５  レーンチェンジ領域。
【図１】
2017216800.tif 000003
【図２】
2017216800.tif 000004
【図３】
2017216800.tif 000005
【図４】
2017216800.tif 000006
【図５】
2017216800.tif 000007
【図６】
2017216800.tif 000008
【図７】
2017216800.tif 000009
【図８】
2017216800.tif 000010
【図９】
2017216800.tif 000011
【図１０】
2017216800.tif 000012
【図１１】
2017216800.tif 000013
【図１２】
2017216800.tif 000014
【図１３】
2017216800.tif 000015
【図１４】
2017216800.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成29年5月29日(2017.5.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
この発明による回転電機の回転子は、回転子鉄心と、前記回転子鉄心に装着されたボビンと、前記ボビンに複数列、かつ複数段に巻回されたコイル線により構成された回転子コイルと、を備えている。前記ボビンは、前記コイル線が巻回される円筒状の巻胴部と、前記巻胴部の軸方向の両端部にそれぞれ設けられた、径方向外方に突出して周方向に延びるリング状の第１フランジ部および第２フランジ部と、前記第１フランジ部の外径端部に立設され、前記コイル線が巻き付けられる第１係止部と、前記第１フランジ部の前記第２フランジ部と相対する内壁面に、前記第１フランジ部の外径端部から前記巻胴部に至るように、かつ前記第１係止部に巻き付けられた前記コイル線を引き込み可能に設けられた、前記コイル線の巻回方向の前方に進むにつれ、内径側に変位する直線状の引き込み溝と、前記巻胴部の第１フランジ部側に径方向に突出して設けられ、前記引き込み溝の下端部の前記コイル線の巻回方向の前方位置から後方位置まで一定の幅および高さで延びるコイル線ガイド壁と、を有し、前記引き込み溝の溝深さが前記コイル線の直径以上であり、前記引き込み溝を通って前記巻胴部に引き込まれた前記コイル線が、前記第１フランジ部の前記内壁面との間に隙間を確保して、かつ前記コイル線ガイド壁に接して１巻き目を巻かれている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子鉄心と、
前記回転子鉄心に装着されたボビンと、
前記ボビンに複数列、かつ複数段に巻回されたコイル線により構成された回転子コイルと、を備え、
前記ボビンは、前記コイル線が巻回される円筒状の巻胴部と、前記巻胴部の軸方向の両端部にそれぞれ設けられた、径方向外方に突出して周方向に延びるリング状の第１フランジ部および第２フランジ部と、前記第１フランジ部の外径端部に立設され、前記コイル線が巻き付けられる第１係止部と、前記第１フランジ部の前記第２フランジ部と相対する内壁面に、前記第１フランジ部の外径端部から前記巻胴部に至るように、かつ前記第１係止部に巻き付けられた前記コイル線を引き込み可能に設けられた、前記コイル線の巻回方向の前方に進むにつれ、内径側に変位する直線状の引き込み溝と、前記巻胴部の第１フランジ部側に径方向に突出して設けられ、前記引き込み溝の下端部の前記コイル線の巻回方向の前方位置から後方位置まで一定の幅および高さで延びるコイル線ガイド壁と、を有し、
前記引き込み溝の溝深さが前記コイル線の直径以上であり、
前記引き込み溝を通って前記巻胴部に引き込まれた前記コイル線が、前記第１フランジ部の前記内壁面との間に隙間を確保して、かつ前記コイル線ガイド壁に接して１巻き目を巻かれている回転電機の回転子。
【請求項２】
前記隙間は、前記コイル線の直径をＤとしたときに、Ｄ／４以上、Ｄ／２以下である請求項１記載の回転電機の回転子。
【請求項３】
前記隙間は、前記コイル線の直径をＤとしたときに、（ｎ＋１／４）Ｄ以上、（ｎ＋１／２）Ｄ以下（但しｎは自然数）であり、
前記コイル線ガイド壁は、前記巻胴部の軸方向に関して前記巻胴部からの突出高さが一定であり、
２段目の前記第１フランジ部側から（ｎ＋１）番目の列の前記コイル線が、２段目の前記第１フランジ部側から（ｎ＋２）番目の列の前記コイル線、１段目の１巻き目の前記コイル線、および前記コイル線ガイド壁に接している請求項１記載の回転電機の回転子。
【請求項４】
前記コイル線は、前記コイル線ガイド壁の両端間の周方向領域内でレーンチェンジされている請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
【請求項５】
前記第１フランジ部の外径端部に立設された第２係止部を備え、
前記コイル線は、偶数段に巻回されており、
偶数段の前記第１フランジ部に最も近い列の前記コイル線が、前記第１フランジ部の前記内壁面に接しており、
最終段の前記第１フランジ部に最も近い列の前記コイル線の巻き終わりが、前記第２係止部に巻き付けられている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
【請求項６】
前記巻胴部の前記コイル線ガイド壁と前記第２フランジ部との間の領域に、それぞれ溝方向を周方向として、軸方向に前記コイル線の直径のピッチで形成された複数のコイル線ガイド溝を備えた請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。