(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ円柱状の基部およびこの基部の外周縁部に突設された複数の爪状磁極を有し、該基部の端面同士を密接させ、かつ、該爪状磁極を互いに噛み合うように対向して回転軸に固着された一対の界磁鉄心と、円筒部、この円筒部の両端に相対して突設された一対の環状のフランジ部、一方のフランジ部の内壁面に径方向に対して傾斜して凹設された凹溝および一方のフランジ部の外周部の該凹溝の外周端近傍に設けられた係止部を有し、上記一対の界磁鉄心の基部に挿着された円筒状のボビンと、上記ボビンの円筒部に多段に所定回数巻き重ねられた界磁巻線とを備えた車両用交流発電機の回転子において、
上記界磁巻線は、平角形状を有し、その巻き始め側が上記係止部に巻き付けられて上記凹溝内に収容され、そして上記凹溝の内周端から上記ボビンの円筒部の外周面上に引き出され、さらに上記ボビンの円筒部の外周面上を上記一方のフランジ部側から他方のフランジ部まで渡され、その後上記ボビンの円筒部の外周面上に軸心と直交する面に対して角度をもって巻き付けられていることを特徴とする車両用交流発電機の回転子。
【請求項２】
上記界磁巻線は、上記凹溝の内周端から上記ボビンの円筒部の外周面上に引き出された後、１周以内に上記ボビンの円筒部の外周面上を上記一方のフランジ部側から他方のフランジ部まで渡されていることを特徴とする請求項１記載の車両用交流発電機の回転子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両のエンジンに取り付けられるランドル型の回転子を有する車両用交流発電機の回転子に関し、特にランドル型界磁鉄心に巻装される巻線の巻き付け構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２は従来の車両用交流発電機の回転子を示す断面図、図３は図２に示される回転子の要部を示す断面図である。
図２および図３において、回転子１は、図示しないブラケットに軸支される回転軸１１、この回転軸１１に固定された一対のランドル型界磁鉄心１２ａ、１２ｂ、界磁鉄心１２ａ、１２ｂの軸方向の両端に固定された一対のファン１３ａ、１３ｂ、回転軸１１の一端に固定されたスリップリング１４、界磁鉄心１２ａ、１２ｂに巻装された界磁巻線１５を備えている。
界磁鉄心１２ａ、１２ｂは、鉄製で、回転軸１１に挿入されて固定される円柱状の基部１２１ａ、１２１ｂと、基部１２１ａ、１２１ｂの外周縁部に爪状に複数突設された爪状磁極１２２ａ、１２２ｂとからなり、基部１２１ａ、１２１ｂの端面同士が密着し、かつ、爪状磁極１２２ａ、１２２ｂが交互に噛み合うように対向して回転軸１１に固定される。界磁巻線１５は、矩形断面を有する平角形状の銅線であり、基部１２１ａ、１２１ｂの外周に挿入されたボビン１６に所定回巻回されている。この界磁巻線１５は、スリップリング１４を介して電流が供給されて磁束を発生し、この磁束によって界磁鉄心１２ａ、１２ｂに磁極が形成される。
そして、巻線保護用の内周テープ１７ａがボビン１６の円筒部１６ａに巻装されている。また、巻線保護用の外周テープ１７ｃがボビン１６に巻回された界磁巻線１５の外周に巻装されている。さらに、側面テープ１７ｂが界磁巻線１５の引出部と多段層部との間に配設されている。
【０００３】
ここで、界磁巻線１５の巻回構造について図４を参照しつつ説明する。
ボビン１６は、樹脂製であり、円筒部１６ａと、この円筒部１６ａの両端に相対して突設された一対の環状のフランジ部１６ｂとを備えている。そして、一方のフランジ部１６ｂの内面には、巻き始めの口出し線１５ａを収納する凹溝１６１が外周側から円筒部１６ａに至るように径方向に対して傾斜して設けられている。また、係止部１６ｃが一方のフランジ部１６ｂの外周部で凹溝１６１の上端近傍に設けられている。
まず、内周テープ１７ａがボビン１６の円筒部１６ａに巻き付けられる。そして、界磁巻線１５の巻き始め側が係止部１６ｃに巻き付けられ、凹溝１６１内に収められ、凹溝１６１の下端（内周端）から円筒部１６ａに引き出される。ここで、側面テープ１７ｂが凹溝１６１内に収められた界磁巻線１５の巻き始めの口出し線１５ａを覆うようにフランジ部１６ｂの内面に貼り付けられる。そして、円筒部１６ａに引き出された界磁巻線１５は、ボビン１６の軸心と直交する面に対して角度をもって、整列されながら円筒部１６ａに巻き付けられる。そして、１段目の巻線が終了すると、２段目が軸心と直交する面に対して角度をもって、整列されながら円筒部１６ａに巻き付けられる。このようにして、界磁巻線１５が円筒部１６ａの底部から順に１段、２段と巻き重ねられ、所定の段数が巻き重ねられた後、外周テープ１７ｃがその最外周部に巻き付けられる。さらに、ワニスが界磁巻線１５の多段層部に浸透される。
【０００４】
ここで、界磁巻線１５の巻き始め部について説明する。
平角形状の口出し線１５ａの幅広面は凹溝１６１の底部に密接するように凹溝１６１内に収められている。つまり、口出し線１５ａの幅広面がボビン１６の軸心と直交している。一方、ボビン１６の円筒部１６ａの外周面はボビン１６の軸心と平行となっている。
そこで、幅広面がボビン１６の軸心と直交している界磁巻線１５は、凹溝１６１の内周端で円筒部１６ａ側に直角に折り曲げられ、円筒部１６ａの外周面上に延出される。さらに、円筒部１６ａの外周面上に延出された界磁巻線１５は、その長手方向がボビン１６の軸心と直交する面に対して角度をもつように、円筒部１６ａの外周面上でほぼ９０度ねじられ、１段目の巻き付けが行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように構成された従来の車両用交流発電機の回転子では、界磁巻線１５の巻き始め部において、界磁巻線１５が凹溝１６１の内周端で円筒部１６ａ側に直角に折り曲げられて円筒部１６ａの外周面上に延出され、さらにその長手方向がボビン１６の軸心と直交する面に対して角度をもつように、円筒部１６ａの外周面上でほぼ９０度ねじられている。そして、界磁巻線１５が平角形状を有しているので、曲げおよびねじれによる盛り上がりを吸収しきれず、界磁巻線１５の巻き始め部に盛り上がりが生じてしまう。
そこで、２段目以降の界磁巻線１５がその盛り上がり部上に巻き重ねられ、界磁巻線１５の巻き始め部に損傷を発生させてしまうという課題があった。また、界磁巻線１５の巻き始め部は多段層部の最下層に位置しており、巻線の損傷を検知しにくく、品質問題にもつがなっていた。
また、凹溝１６１の内周端での界磁巻線１５の曲げおよびねじりの角度が大きいので、加工性が低下するとともに、巻線の断線を発生させてしまうという課題もあった。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、平角形状の界磁巻線の巻き始め部における曲げおよびねじりの角度を小さくし、盛り上がりを低減し、界磁巻線の巻き重ねによる巻線の損傷の発生を抑え、かつ、断線の発生を抑えて品質の安定性を向上できるとともに、加工性を向上できる車両用交流発電機の回転子を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る車両用交流発電機の回転子は、それぞれ円柱状の基部およびこの基部の外周縁部に突設された複数の爪状磁極を有し、該基部の端面同士を密接させ、かつ、該爪状磁極を互いに噛み合うように対向して回転軸に固着された一対の界磁鉄心と、円筒部、この円筒部の両端に相対して突設された一対の環状のフランジ部、一方のフランジ部の内壁面に径方向に対して傾斜して凹設された凹溝および一方のフランジ部の外周部の該凹溝の外周端近傍に設けられた係止部を有し、上記一対の界磁鉄心の基部に挿着された円筒状のボビンと、上記ボビンの円筒部に多段に所定回数巻き重ねられた界磁巻線とを備えた車両用交流発電機の回転子において、上記界磁巻線は、平角形状を有し、その巻き始め側が上記係止部に巻き付けられて上記凹溝内に収容され、そして上記凹溝の内周端から上記ボビンの円筒部の外周面上に引き出され、さらに上記ボビンの円筒部の外周面上を上記一方のフランジ部側から他方のフランジ部まで渡され、その後上記ボビンの円筒部の外周面上に軸心と直交する面に対して角度をもって巻き付けられているものである。
【０００８】
また、上記界磁巻線は、上記凹溝の内周端から上記ボビンの円筒部の外周面上に引き出された後、１周以内に上記ボビンの円筒部の外周面上を上記一方のフランジ部側から他方のフランジ部まで渡されているものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図について説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の回転子における界磁巻線の巻回構造を説明する斜視図である。
図１において、界磁巻線１５は、矩形断面を有する平角形状の銅線である。また、ボビン１６は、樹脂製であり、円筒部１６ａと、この円筒部１６ａの両端に相対して突設された一対の環状のフランジ部１６ｂとを備えている。そして、一方のフランジ部１６ｂの内面には、巻き始めの口出し線１５ａを収納する凹溝１６１が外周側から円筒部１６ａに至るように径方向に対して傾斜して設けられている。また、係止部１６ｃが一方のフランジ部１６ｂの外周部で凹溝１６１の外周端近傍に設けられている。
【００１０】
この実施の形態１による界磁巻線１５の巻回構造について説明する。
まず、内周テープ１７ａがボビン１６の円筒部１６ａに巻き付けられる。そして、界磁巻線１５の巻き始め側が係止部１６ｃに巻き付けられ、凹溝１６１内に収められ、凹溝１６１の内周端から円筒部１６ａに引き出される。ここで、側面テープ１７ｂが凹溝１６１内に収められた界磁巻線１５の巻き始めの口出し線１５ａを覆うようにフランジ部１６ｂの内面に貼り付けられる。円筒部１６ａに引き出された界磁巻線１５は、円筒部１６ａの軸心と直交する面に対して所定の角度で、一方のフランジ部１６ｂから他方のフランジ部１６ｂまで円筒部１６ａの外周面上を渡される。そして、他方のフランジ部１６ｂの根元部まで渡された界磁巻線１５は、ボビン１６の軸心と直交する面に対して角度をもって、整列されながら円筒部１６ａに巻き付けられる。１段目の巻線が終了すると、２段目が軸心と直交する面に対して角度をもって、整列されながら円筒部１６ａに巻き付けられる。このようにして、界磁巻線１５が円筒部１６ａの底部から順に１段、２段と巻き重ねられ、所定の段数が巻き重ねられた後、外周テープ１７ｃがその最外周部に巻き付けられる。さらに、ワニスが界磁巻線１５の多段層部に浸透される。
【００１１】
ここで、この実施の形態１による界磁巻線１５の巻き始め部について説明する。
平角形状の口出し線１５ａの幅広面は凹溝１６１の底部に密接するように凹溝１６１内に収められている。つまり、口出し線１５ａの幅広面がボビン１６の軸心と直交している。一方、ボビン１６の円筒部１６ａの外周面はボビン１６の軸心と平行となっている。
そこで、幅広面がボビン１６の軸心と直交している界磁巻線１５は、凹溝１６１の内周端で円筒部１６ａ側に直角に折り曲げられ、円筒部１６ａの外周面上に延出される。さらに、円筒部１６ａの外周面上に延出された界磁巻線１５は、円筒部１６ａの外周面上でねじられ、一方のフランジ部１６ｂから他方のフランジ部１６ｂまで円筒部１６ａの外周面上を渡される。そして、他方のフランジ部１６ｂの根元部まで渡された界磁巻線１５は、その長手方向がボビン１６の軸心と直交する面に対して角度をもつように、円筒部１６ａの外周面上でねじられ、１段目の巻き付けが行われる。
なお、他の構成は、図２および図３に示される従来の回転子と同様に構成されている。
【００１２】
このように構成された回転子では、界磁巻線１５の渡り終了部が凹溝１６１の内周端に対して巻き付け方向の前方に位置している。また、凹溝１６１の内周端から円筒部１６ａへの延出部および渡り終了部における界磁巻線１５のねじり方向が同じ方向となっている。
そこで、界磁巻線１５の巻き始め部における巻線の曲げおよびねじりが、凹溝１６１の内周端から円筒部１６ａへの延出部および界磁巻線１５の渡り終了部の２個所に分散され、各所での巻線の曲げおよびねじれの角度を小さくできる。
その結果、曲げおよびねじれに起因する巻線の盛り上がりが従来技術に比べて著しく低減されるので、２段目以降の界磁巻線１５がその盛り上がり部上に巻き重ねられても、界磁巻線１５の巻き始め部に損傷を発生させてしまうことがなく、安定した品質の回転子が得られる。
また、曲げおよびねじれに起因して巻線の曲げおよびねじれ部に発生する応力が小さくなり、巻線の断線の発生が低減される。
さらに、曲げおよびねじれ加工が簡易にでき、コイルの巻回作業性を向上させることができる。
【００１３】
また、平角形状の界磁巻線１５を用いているので、径方向の界磁巻線１５相互間距離がほぼゼロとなり、多段層部の剛性が大きくなり、耐振動性が向上し、巻線くずれの発生を抑えることができる。同様に、界磁巻線１５間の熱伝達率が向上し、放熱性があがり、結果的に高出力が得られる。さらに、界磁巻線１５の厚さが薄くなり、界磁巻線１５を高密度に巻くことができ、小型化および高出力が達成される。
【００１４】
ここで、界磁巻線１５は、凹溝１６１の内周端から円筒部１６ａの外周面上に延出され、一方のフランジ部１６ｂから他方のフランジ部１６ｂまで円筒部１６ａの外周面上を渡された後、１段目の巻き付けが行われる。この時、界磁巻線１５は界磁巻線１５の渡り部上を巻き重ねられるので、多段層部の外径に凹凸を生じてしまう。そして、凹溝１６１の内周端から円筒部１６ａの外周面上に延出された後、一方のフランジ部１６ｂから他方のフランジ部１６ｂまで円筒部１６ａの外周面上を渡されるまでに一周以上要した場合には、界磁巻線１５が周方向で２個所以上で界磁巻線１５の渡り部上を巻き重ねられることになり、多段層部の外径に生じる凹凸が多くなってしまう。つまり、界磁巻線１５の多段層部の外径が軸方向でより不均一となり、多段層部を偏心させることにつながる。そして、多段層部の偏心が大きくなると、高速回転時に回転子の振動を誘発する恐れがある。このこのことから、一周以内に一方のフランジ部１６ｂから他方のフランジ部１６ｂまで円筒部１６ａの外周面上を渡されることが望ましい。
【００１５】
【発明の効果】
この発明は、以上のように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００１６】
この発明によれば、それぞれ円柱状の基部およびこの基部の外周縁部に突設された複数の爪状磁極を有し、該基部の端面同士を密接させ、かつ、該爪状磁極を互いに噛み合うように対向して回転軸に固着された一対の界磁鉄心と、円筒部、この円筒部の両端に相対して突設された一対の環状のフランジ部、一方のフランジ部の内壁面に径方向に対して傾斜して凹設された凹溝および一方のフランジ部の外周部の該凹溝の外周端近傍に設けられた係止部を有し、上記一対の界磁鉄心の基部に挿着された円筒状のボビンと、上記ボビンの円筒部に多段に所定回数巻き重ねられた界磁巻線とを備えた車両用交流発電機の回転子において、上記界磁巻線は、平角形状を有し、その巻き始め側が上記係止部に巻き付けられて上記凹溝内に収容され、そして上記凹溝の内周端から上記ボビンの円筒部の外周面上に引き出され、さらに上記ボビンの円筒部の外周面上を上記一方のフランジ部側から他方のフランジ部まで渡され、その後上記ボビンの円筒部の外周面上に軸心と直交する面に対して角度をもって巻き付けられているので、界磁巻線の巻き始め部における曲げおよびねじりの角度が小さくなり、盛り上がりが低減され、界磁巻線の巻き重ねによる巻線の損傷の発生が抑えられ、かつ、断線の発生が抑えられて品質の安定性を向上できるとともに、加工性を向上できる車両用交流発電機の回転子が得られる。
【００１７】
また、上記界磁巻線は、上記凹溝の内周端から上記ボビンの円筒部の外周面上に引き出された後、１周以内に上記ボビンの円筒部の外周面上を上記一方のフランジ部側から他方のフランジ部まで渡されているので、界磁巻線の多段層部を均一な外径に形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の回転子における界磁巻線の巻回構造を説明する斜視図である。
【図２】  従来の車両用交流発電機の回転子を示す断面図である。
【図３】  従来の車両用交流発電機の回転子を示す要部断面図である。
【図４】  従来の車両用交流発電機の回転子における界磁巻線の巻回構造を説明する断面図である。
【符号の説明】
１１  回転軸、１２ａ、１２ｂ  界磁鉄心、１５界磁巻線、１６  ボビン、１６ａ  円筒部、１６ｂ  フランジ部、１６ｃ  係止部、１２１ａ、１２１ｂ  基部、１２２ａ、１２２ｂ  爪状磁極、１６１  凹溝。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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