JP2006129623A

JP2006129623A - 回転電機

Info

Publication number: JP2006129623A
Application number: JP2004315021A
Authority: JP
Inventors: Hiromi Nozawa; 洋美野沢
Original assignee: Showa Corp
Current assignee: Showa Corp
Priority date: 2004-10-29
Filing date: 2004-10-29
Publication date: 2006-05-18

Abstract

【課題】ステータのコイルボビンに積層された最外層のコイルを一定の許容巻線外径範囲内に納めながら、コイルボビンに対するコイル巻回数を増して巻線密度の高密度化を図ること。
【解決手段】回転電機において、コイルボビン１２におけるコイル巻回部１３の各側面１５Ａ、１５Ｂの基端部１３Ａと先端部１３Ｂの間に、当該側面１５Ａ、１５Ｂに添って巻回されるコイル１６が係合するコイル係合溝２１を設け、最外層のコイル１６を下層の相隣るコイル１６がなす谷部２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄに添って巻回すに際し、当該最外層及び下層のコイル１６に対応する１層目の相隣るコイル１６のそれぞれが係合するコイル係合溝２１の溝ピッチＰｂ、Ｐｃ、Ｐｄを、他の溝ピッチＰａより大きくし、最外層のコイル１６の巻線外径を調整可能にするもの。
【選択図】図４

Description

本発明は回転電機に関する。

回転電機として、特許文献１に記載の如く、ステータを構成するコアにコイルボビンを取付け、コイルボビンのコイル巻回部の上下面及び両側面の周囲にコイルを巻回して積層するものがある。この従来技術では、コイル巻線の１層目から２層目に移るときのクロスポイントを、コイルボビンにおけるコイル巻回部の上下面側に配置させている。
特開2002-354738

回転電機において、アウタヨークの内径に嵌め込まれて相隣るコア間で、それらのコイルボビンに重巻きされた最外層のコイルが互いに干渉しないように形成する必要から、最外層のコイルを一定の許容巻線外径範囲内に納める必要がある。従って、各ステータのコイル巻回数を増すことに困難があり、巻線密度の高密度化に困難がある。

本発明の課題は、ステータコアのコイルボビンに積層された最外層のコイルを一定の許容巻線外径範囲内に納めながら、コイルボビンに対するコイル巻回数を増して巻線密度の高密度化を図ることにある。

請求項１の発明は、ステータを構成するコアにコイルボビンを取付け、コイルボビンのコイル巻回部の上下面及び両側面の周囲にコイルを巻回して積層する回転電機において、コイルボビンにおけるコイル巻回部の各側面の基端部と先端部の間に、当該側面に添って巻回されるコイルが係合するコイル係合溝を設け、最外層のコイルを下層の相隣るコイルがなす谷部に添って巻回すに際し、当該最外層及び下層のコイルに対応する１層目の相隣るコイルのそれぞれが係合するコイル係合溝の溝ピッチを、他の溝ピッチより大きくし、最外層のコイルの巻線外径を調整可能にするようにしたものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において更に、最外層たる２層目のコイルを1層目の相隣るコイルがなす谷部に添って巻回すに際し、当該１層目の相隣るコイルのそれぞれが係合するコイル係合溝の溝ピッチを、他の溝ピッチより大きくし、２層目のコイルの巻線外径を調整可能にするようにしたものである。

(a)コイルボビンにおけるコイル巻回部の側面にコイル係合溝を設けたから、コイルはコイル係合溝に嵌まり込む如くに係合して巻回され、コイルの巻線外径をその溝の分だけ小径化できる。

(b)２層目等の外層側のコイルを、１層目等の下層側で相隣るコイルがなす谷部に嵌め込む如くに添わせて巻回するとき、任意の外層側のコイルに対応する１層目の相隣るコイルのそれぞれが係合する上述(a)のコイル係合溝の溝ピッチを、他の溝ピッチより大きくすることにより、当該１層目の相隣るコイルがなす谷部を他の谷部よりも深くし、当該任意の外層側のコイルの巻線外径をその谷部の深さ分だけ小径化できる。

(c)上述(a)により、コイルボビンにおけるコイル巻回部に巻回されるコイルの巻線外径を全体的に小径化できるし、上述(b)により、２層目等の外層側にある任意のコイルの巻線外径も小径化できる。従って、コイルボビンの各所における最外層のコイルの巻線外径を適宜小径化するように調整することができ、結果として最外層のコイルを一定の許容巻線外径範囲内に納めながら、コイルボビンの基端部〜先端部の全長さ域におけるコイル巻回数を増して巻線密度の高密度化を図ることができる。

図１は回転電機の１個のステータを示す正面図、図２は図１の平面図、図３は巻線構造であって、図１のＡ−Ａ線に沿うコイルボビンの上面側断面図、図４は巻線構造であって、図１のＢ−Ｂ線に沿うコイルボビンの下面側断面図（上面視図）である。

図１、図２は、本発明の回転電機において、アウタヨークの内径に嵌め込まれる複数個（例えば12個）のステータ１０のうちの１個を取出して示すものである。

ステータ１０は、積層鉄心からなるコア１１に絶縁樹脂性のコイルボビン１２を取付け、コイルボビン１２の矩形断面状のコイル巻回部１３の、基端壁１３Ａと先端つば１３Ｂの間の上下面１４Ａ、１４Ｂ及び両側面１５Ａ、１５Ｂにコイル１６を巻回して構成される。

ステータ１０は、コイルボビン１２に設けたコイル挿入溝１７にコイル１６の巻き始め（後述する端末線１６Ａ）を挿入し、コイル巻回部１３の上面１４Ａから、もう１つのコイル挿入溝１８側に対応するコイル巻回部１３の側面１５Ａに添わせて巻き始める。コイル１６の巻き終わりは、コイル挿入溝１７側に対応するコイル巻回部１３の側面１５Ｂに添って巻かれてきたコイル１６を、コイル巻回部１３の上面１４Ａからコイル挿入溝１８に挿入して巻き終わりとする。

以下、コイルボビン１２におけるコイル巻回部１３へのコイル１６の巻線構造について説明する。

図３はコイルボビン１２のコイル巻回部１３の上面１４Ａでの巻き状態、図４はコイルボビン１２のコイル巻回部１３の下面１４Ｂでの巻き状態を示す。図３、図４において、コイルボビン１２のコイル巻回部１３に巻回してあるコイル１６の丸断面内に付した数字は、コイル１６が巻き始めの１巻き目から巻き終わりの16巻き目までに至る１層目〜３層目にわたって累計した全巻き回数を示すものである。図３の１６Ａはコイル１６の端末線（導入線）を示す。

即ち、コイル１６の端末線１６Ａに連なる巻き始めの１巻き目のコイル１６をコイル巻回部１３の一方の側面１５Ａを基端壁１３Ａに添って巻き下げることにて巻き始め、側面１５Ａを先端つば１３Ｂに添って巻き下がる８巻き目のコイル１６により１層目の巻回を完了する。そして、側面１５Ｂを先端つば１３Ｂに添って巻き上がる８巻き目のコイル１６を２層目の１巻き目のコイル１６とし、側面１５Ｂを基端壁１３Ａに添って巻き上がる14巻き目のコイル１６により２層目の巻回を完了し、15巻き目〜16巻き目のコイル１６により３層目の巻回をなし、16巻き目のコイル１６にて巻き終わりとする。

コイル１６の巻線構造は以下の如くである。
(1)コイルボビン１２におけるコイル巻回部１３の各側面１５Ａ、１５Ｂの基端壁１３Ａと先端つば１３Ｂの間に、当該側面１５Ａ、１５Ｂに添って巻回されるコイル１６が係合するコイル係合溝２１を設ける。コイル係合溝２１は、コイル１６の円弧の一部を嵌合可能にする円弧溝をなす。これにより、コイル巻回部１３に巻回される１層目のコイル１６の位置決め整列を容易にする。同時に、それらコイル１６の巻線外径をその溝２１の分だけ小径化するように調整する。尚、側面１５Ａ、１５Ｂ上で１層目のコイル１６の上に巻回される２層目のコイル１６は、１層目の相隣るコイル１６、１６がなす谷部２２Ａに添って（嵌まり込んで）巻き回されるものとなる。

(2)２層目の１巻き目となるコイル１６を１層目の相隣るコイル１６、１６がなす谷部に添って（嵌め込んで）巻回するに際し、当該１層目の相隣るコイル１６、１６のそれぞれが係合するコイル係合溝２１、２１の溝ピッチを、他のコイル係合溝２１、２１の溝ピッチＰａより大きくする。詳細には下記(2-1)、(2-2)である。

(2-1)２層目の１巻き目の前半、換言すればコイル巻回部１３の側面１５Ｂ側を巻き上がる８巻き目のコイル１６を１層目の相隣る６巻き目と７巻き目のコイル１６、１６がなす谷部２２Ｂに添って巻き回すに際し、当該１層目の相隣るコイル１６、１６のそれぞれが係合するコイル係合溝２１、２１の溝ピッチＰｂを、他のコイル係合溝２１、２１の溝ピッチＰａより大きくする。２層目の１巻き目の前半のコイル１６に、１層目の相隣るコイル１６、１６の谷部２２Ｂが付与する引っかかりを強くし、２層目の１巻き目のコイル１６の位置決め整列を容易にする。同時に、２層目の１巻き目の前半のコイル１６の巻線外径をその谷部２２Ｂの深さ増分だけより小径化するように調整する。

特に、この２層目の１巻き目の前半のコイル１６（８巻き目のコイル１６）は、コイル巻回部１３の下面１４Ｂ側で１層目のコイル１６（７巻き目のコイル１６）の上を斜めに交差する渡りを容易にされる。

(2-2)２層目の１巻き目の後半、換言すればコイル巻回部１３の側面１５Ａ側を巻き下がる９巻き目のコイル１６を１層目の相隣る６巻き目と７巻き目のコイル１６、１６がなす谷部２２Ｃに添って巻き回すに際し、当該１層目の相隣るコイル１６、１６のそれぞれが係合するコイル係合溝２１、２１の溝ピッチＰｃを、他のコイル係合溝２１、２１の溝ピッチＰａより大きくする。２層目の１巻き目の後半のコイル１６に、１層目の相隣るコイル１６、１６の谷部２２Ｃが付与する引っかかりを強くし、２層目の１巻き目の後半のコイル１６の位置決め整列を容易にする。同時に、２層目の１巻き目の後半のコイル１６の巻線外径をその谷部２２Ｃの深さ増分だけより小径化するように調整する。

(3)２層目の２巻き目となるコイル１６、換言すればコイル巻回部１３の側面１５Ｂを巻き上がる９巻き目のコイル１６を１層目の相隣る５巻き目と６巻き目のコイル１６、１６がなす谷部２２Ｄに添って巻回すに際し、当該１層目の相隣るコイル１６、１６のそれぞれが係合するコイル係合溝２１、２１の溝ピッチＰｄを、他のコイル係合溝２１、２１の溝ピッチＰａより大きくする。２層目の２巻き目のコイル１６の巻線外径をその谷部２２Ｄの深さ増分だけより小径化する。

(4)１層目の１巻き目となるコイル１６を、コイルボビン１２におけるコイル巻回部１３の一方の側面１５Ａの基端壁１３Ａ沿いの１つ目のコイル係合溝２１に係合し、その後、他方の側面１５Ｂの基端壁１３Ａから２つ目のコイル係合溝２１に係合して巻き始める。そして、２層目の最終巻き目、換言すれば14巻き目となるコイル１６をコイルボビン１２におけるコイル巻回部１３の他方の側面１５Ｂの基端壁１３Ａ沿いの１つ目のコイル係合溝２１に係合する。この２層目の最終巻き目となるコイル１６（14巻き目のコイル１６）が、コイル巻回部１３の下面１４Ｂ側で１層目のコイル１６（１巻き目のコイル１６）の上を斜めに交差する際の渡りを容易にする。

本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)コイルボビン１２におけるコイル巻回部１３の側面１５Ａ、１５Ｂにコイル係合溝２１を設けたから、コイル１６はコイル係合溝２１に嵌まり込む如くに係合して巻回され、コイル１６の巻線外径をその溝２１の分だけ小径化できる。

(b)２層目等の外層側のコイル１６を、１層目等の下層側で相隣るコイル１６がなす谷部２２Ａに嵌め込む如くに添わせて巻回するとき、任意の外層側のコイル１６に対応する１層目の相隣るコイル１６のそれぞれが係合する上述(a)のコイル係合溝２１の溝ピッチＰｂ、Ｐｃ、Ｐｄを、他の溝ピッチＰａより部分的に大きくすることにより、当該１層目の相隣るコイル１６がなす谷部２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄを他の谷部２２Ａよりも深くし、当該任意の外層側のコイル１６の巻線外径をその谷部２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄの深さ増分だけ部分的に小径化でき、所定スペース内に合わせた効率的な巻線配置が可能になる。

本実施例では、２層目の１巻き目（８巻き目）と２巻き目（９巻き目）のコイル１６に対応する、１層目の相隣る６巻き目と７巻き目のコイル１６、１６がなす谷部２２Ｂ、２２Ｃ、１層目の相隣る５巻き目と６巻き目のコイル１６、１６がなす谷部２２Ｄを他の谷部２２Ａよりも深くし、２層目の当該８巻き目と９巻き目のコイル１６の巻線配置外径をその谷部２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄの深さ分だけより小径化した。これにより、コイル巻回部１３の基端壁１３Ａから先端つば１３Ｂ間に巻回された巻線外径の、特に先端つば１３Ｂ側の巻線配置外径を小さく押さえることができ、分割コアの環状配置のレイアウト性に優れる。

(c)上述(a)により、コイルボビン１２におけるコイル巻回部１３に巻回されるコイル１６の巻線外径を全体的に小径化できるし、上述(b)により、２層目等の外層側にある任意のコイル１６の巻線外径も小径化できる。従って、コイルボビン１２の各所における最外層のコイル１６の巻線外径を適宜小径化するように調整することができ、結果として最外層のコイル１６を一定の許容巻線外径範囲内に納めながら、コイルボビン１２の基端壁１３Ａ〜先端つば１３Ｂの全長さ域におけるコイル巻回数を増して巻線密度の高密度化を図ることができる。

尚、本実施例では以下の作用効果も奏する。
(d)コイルボビン１２におけるコイル巻回部１３の周囲で、２層目の１巻き目となるコイル１６（側面１５Ｂ側を巻き上がる８巻き目のコイル１６と、側面１５Ａ側を巻き下がる９巻き目のコイル１６）を１層目の相隣るコイル１６（６巻き目と７巻き目のコイル１６、１６）がなす谷部２２Ｂ、２２Ｃに添って巻回すに際し、当該１層目の相隣るコイル１６のそれぞれが係合するコイル係合溝２１の溝ピッチＰｂ、Ｐｃを、他の溝ピッチＰａより大きくした。従って、２層目の１巻き目となるコイル１６が巻回されることとなる１層目の相隣るコイル１６がなす谷部２２Ｂが深くなり、当該谷部２２Ｂが２層目の１巻き目のコイル１６に及ぼす引っかかりが強く（コイルの巻回し方向の係合が増える）、２層目の１巻き目のコイル１６の位置決めと整列性を簡易に向上できる。不良率を低く、生産性を高くできる。

(e)コイルボビン１２におけるコイル巻回部１３の側面にコイル係合溝２１を設け、このコイル係合溝２１の溝ピッチＰａ、Ｐｂ、Ｐｃを上述(d)の如くに調整することにより、２層目の１巻き目となるコイル１６が巻回されることとなる１層目の相隣るコイル１６がなす谷部２２Ｂ、２２Ｃの深さを簡易に調整でき、その係合力を部分的に確保できる。

(f)２層目の１巻き目となるコイル１６（８巻き目のコイル１６）が、コイルボビン１２におけるコイル巻回部１３の下面側で、１層目のコイル１６（７巻き目のコイル１６）の上を斜めに交差して２層目に移行するとき、当該２層目の１巻き目のコイル１６は１層目のコイル１６の上を乗り上げて斜めに横切るために一層不安定になり易いものの、コイル巻回部１３の側面側で１層目の相隣るコイル１６がなす谷部２２Ｂが当該２層目の１巻き目のコイル１６に上述(d)、(e)による強い引っかかりを付与し、当該２層目の１巻き目のコイル１６の強固な位置決め保持によりコイルの巻回しずれが防止できて整列の安定を図ることができる。

(g)コイルボビン１２におけるコイル巻回部１３の周囲で、１層目の１巻き目となるコイル１６をコイルボビン１２の一方の側面１５Ａの基端壁１３Ａから１つ目の係合溝に係合し、その後、他方の側面１５Ｂの基端壁１３Ａから２つ目の係合溝に係合して巻き始め、２層目の最終巻き目（14巻き目）となるコイル１６をコイルボビン１２の他方の側面１５Ｂの基端壁１３Ａから１つ目の係合溝に係合して巻回するようにした。従って、２層目の最終巻き目となるコイル１６が、コイルボビン１２におけるコイル巻回部１３の下面側で、１層目のコイル１６の上に斜めに交差するときにも、コイル巻回部１３の他方の側面１５Ｂの基端壁１３Ａから１つ目の係合溝が当該２層目の最終巻き目のコイル１６に引っかかりを付与し、当該２層目の最終巻き目のコイル１６の係合位置決めにより更に整列の安定を図ることができる。

以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。例えば、コイルボビンにおけるコイル巻回部の上下面に、該上下面に添って巻回されるコイルが係合するコイル係合溝を設けても良い。

図１は回転電機の１個のステータを示す正面図である。図２は図１の平面図である。図３は巻線構造であって、図１のＡ−Ａ線に沿うコイルボビンの上面側断面図である。図４は巻線構造であって、図１のＢ−Ｂ線に沿うコイルボビンの下面側断面図である。

符号の説明

１０ステータ
１１コア
１２コイルボビン
１３コイル巻回部
１３Ａ基端壁（基端部）
１３Ｂ先端つば（先端部）
１４Ａ、１４Ｂ上下面
１５Ａ、１５Ｂ側面
１６コイル
２１コイル係合溝
２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ谷部
Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ溝ピッチ

Claims

ステータを構成するコアにコイルボビンを取付け、コイルボビンのコイル巻回部の上下面及び両側面の周囲にコイルを巻回して積層する回転電機において、
コイルボビンにおけるコイル巻回部の各側面の基端部と先端部の間に、当該側面に添って巻回されるコイルが係合するコイル係合溝を設け、
最外層のコイルを下層の相隣るコイルがなす谷部に添って巻回すに際し、当該最外層及び下層のコイルに対応する１層目の相隣るコイルのそれぞれが係合するコイル係合溝の溝ピッチを、他の溝ピッチより大きくし、最外層のコイルの巻線外径を調整可能にすることを特徴とする回転電機。
最外層たる２層目のコイルを1層目の相隣るコイルがなす谷部に添って巻回すに際し、当該１層目の相隣るコイルのそれぞれが係合するコイル係合溝の溝ピッチを、他の溝ピッチより大きくし、２層目のコイルの巻線外径を調整可能にする請求項１に記載の回転電機。