JP2007151353A - カセットコイルおよびカセットコイルを備える回転電機 - Google Patents

カセットコイルおよびカセットコイルを備える回転電機 Download PDF

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Abstract

【課題】本発明は、高電圧が印加された場合であっても巻線の巻き始め部分とコイル外周部分において十分に絶縁性を確保することのでき、作業負担の軽減を図ってカセットコイルの生産性を向上させることができ、軽量化を図ることができるカセットコイルと、それを用いた回転電機を提案すること目的とする。
【解決手段】本発明は、絶縁皮膜が施される巻線13を巻装してコイルを形成する筒体14と、筒体14の両端に設けられ鍔部15と鍔部16とからなる一対の平板状の鍔部(15、16)のうち鍔部15の側面には肉を欠いた肉欠き部12を備えるインシュレータボビン10を有するカセットコイルにおいて、コイルの一端部分である巻線13の巻き始め部分13aと、コイルの巻装部分の外周部分であって鍔部15側に位置する巻線13のコイル外周部分13bとの間に絶縁壁11を配置することを特徴とする。
【選択図】図2

Description

本発明は、回転電機のステータに装着されるカセットコイルと、それを用いた回転電機に関し、特に、カセットコイルを構成するインシュレータボビンに巻装されるコイルの巻線において、コイルの巻き始めに位置する部分とコイルの外周に位置する部分とを絶縁する絶縁部材を有するカセットコイル、およびそれを用いた回転電機に関するものである。
第1従来技術として、図12に特許文献1に開示されているコイルボビン101の斜視図を示す。コイルボビン101は、巻線を巻装してコイルを形成する筒体114と、この筒体114の両端に設けられている鍔部115で構成されている。そして、このインシュレータボビン101にコイルが集中巻きにより形成され、ステータ(不図示)に装着される。
また、第2従来技術として、図13、図14に示すようなカセットコイル201も存在する。図13はカセットコイル201の正面図を、図14は後述する鍔部216を省略して鍔部215の背面方向から見た図である。図13および図14に示すように、このカセットコイル201は、コイルを形成するためのインシュレータボビン210を備えている。このインシュレータボビン210は、巻線213を巻装してコイルを形成する筒体214と、筒体214の両端に設けられた一対の平板状の鍔部(215、216)を有している。そして、筒体214の一端側に位置する鍔部215には、肉欠き部212が形成されている。そこで、図13および図14は、このようなインシュレータボビン201に巻線213を巻装してコイルを形成したときの状態を示している。
特開平11−122855号公報(第0017段落、第2図)
しかしながら、第2従来技術のカセットコイル201では、以下の課題が存在する。ここで、まずインシュレータボビン210に巻線213を巻装してコイルを形成する方法について説明する。まず、巻線213を肉欠き部212の開口側から挿入する。そして、巻線213を鍔部215側から鍔部216にかけて徐々にシフトさせながら筒体214に一層分の巻線213を巻装する。なお、巻線213は2本で一体としながら巻装する。次に、巻線213を鍔部216側から鍔部215にかけて逆方向にシフトさせながら筒体214に2層目の巻線213を巻装する。次に、再び巻線213を鍔部215側から鍔部216にかけてシフトさせながら筒体214に3層目の巻線213を巻装する。このように、筒体214に巻線213の層を重ねて所定の数の層をなすコイルを形成し、コイルの外周部分にあたる一番上に配置される層においては巻線213を鍔部216側から鍔部215にかけてシフトさせ、巻線213をコイルの巻装部分からインシュレータボビン210の巻線留め部218に案内して差し込んで留める。以上のようにして、巻線213が筒体214に巻装されてコイルが形成される。
ここで、図13および図14に示すように、インシュレータボビン210の筒体214に巻線213を巻装してコイルを形成する際に、巻線213においてコイルの巻き始めに位置する部分を、巻き始め部分213aとする。また、巻線213においてコイルの外周に位置する部分を、コイル外周部分213bとする。さらに、巻線213において、コイル外周部分213bから伸び巻線留め部218に差し込まれコイルの巻き終わりに位置する部分を、巻き終わり部分213cとする。
そして、第2従来技術のカセットコイル201では、図13および図14に示すように、巻線213の巻き始め部分213aとコイル外周部分213bとが隣接しており、接触するおそれがある。また、第1従来技術の特許文献1には具体的に開示されてはいないが、特許文献1に開示されているコイルボビン101についても、巻線を巻装してコイルを形成する際に、同様に巻線を巻き始める部分とコイルの外周に位置する部分とが隣接し、接触することになると考えられる。
ここで、一般的なコイルの略図を図9に示す。第2従来技術のカセットコイル201において定義した巻線の巻き始め部分213a、コイル外周部分213b、巻き終わり部分213cは、一般的なコイルに当てはめてみると図9に示すような位置関係になる。一般的なコイルにおいては、コイルに電流を流した場合にコイル上の任意の接点間の電位差は、接点間の距離が大きいほど大きくなる。図9では、コイルの両端部のA点とB点の間の電位差が最も大きくなる。
特に、第2従来技術のカセットコイル201においては、巻線の巻き始め部分213aとコイル外周部分213bとの間の距離も大きくなることから、コイルに高電流を流し高電圧を印加させた場合には、当該部分間の電位差も大きくなる。巻線213にはエナメル等の絶縁皮膜が施されているが、その厚みは30μm程度である。近年、自動車用のモータは小型化が要求される一方で、その出力を向上させるために高電圧(例えば、650V程度)が印加される傾向にある。そのため、巻線の巻き始め部分213aとコイル外周部分213bとの間の絶縁性を確保することが重要である。従って、巻線の巻き始め部分213aとコイル外周部分213bとが接触すると、絶縁性の確保が不十分になってしまい、絶縁破壊につながってしまう。
そこで本発明は、高電圧が印加された場合であっても巻線の巻き始め部分とコイル外周部分において十分に絶縁性を確保することのできるカセットコイルと、それを用いた回転電機を提案することを目的とする。
前記目的を達成するために、本発明は以下のような特徴を有する。
(1)本発明は、絶縁皮膜が施される巻線を巻装してコイルを形成する筒体と、筒体の両端に設けられ第1鍔部と第2鍔部とからなる一対の平板状の鍔部のうち第1鍔部の側面には肉を欠いた肉欠き部を備えるインシュレータボビンを有するカセットコイルにおいて、コイルの一端部分である巻線の巻き始め部分と、コイルの巻装部分の外周部分であって第1鍔部側に位置する巻線のコイル外周部分との間に絶縁部材を配置することを特徴とする。
(2)本発明は、(1)に記載するカセットコイルにおいて、絶縁部材は、第1鍔部の一部から延設される絶縁壁であることを特徴とする。
(3)本発明は、(1)に記載するカセットコイルにおいて、絶縁部材は、巻線の巻き始め部分を覆う絶縁チューブであることを特徴とする。
(4)本発明は、絶縁皮膜が施される巻線を巻装してコイルを形成する筒体と、筒体の両端に設けられ第1鍔部と第2鍔部とからなる一対の平板状の鍔部のうち第1鍔部の側面には肉を欠いた肉欠き部を備えるインシュレータボビンを備えるカセットコイルを有する回転電機において、(1)乃至(3)に記載するいずれか一つのカセットコイルを有することを特徴とする。
このような特徴を有する本発明は、以下のような作用および効果が得られる。
(1)本発明は、絶縁皮膜が施される巻線を巻装してコイルを形成する筒体と、筒体の両端に設けられ第1鍔部と第2鍔部とからなる一対の平板状の鍔部のうち第1鍔部の側面には肉を欠いた肉欠き部を備えるインシュレータボビンを有するカセットコイルにおいて、コイルの一端部分である巻線の巻き始め部分と、コイルの巻装部分の外周部分であって第1鍔部側に位置する巻線のコイル外周部分との間に絶縁部材を配置するので、巻線が備える絶縁皮膜による絶縁性に加えて絶縁部材を配置することにより絶縁性を確保することからコイルに電流を流した際に電位差の大きくなる巻線の巻き始め部分とコイル外周部分における絶縁性が確実に確保されて絶縁破壊が防止される。
(2)本発明は、(1)に記載するカセットコイルにおいて、絶縁部材は、第1鍔部の一部から延設される絶縁壁であるので、(1)に記載する効果に加えて、予めインシュレータボビンに絶縁壁が備えられており巻線を巻装してコイルを形成するだけで巻線の巻き始め部分とコイル外周部分における絶縁性を確保することから作業負担の軽減を図ってカセットコイルの生産性が向上する。また、ボビンの形状変更のみでよいので、重量増加を抑えることができる。
(3)本発明は、(1)に記載するカセットコイルにおいて、絶縁部材は、巻線の巻き始め部分を覆う絶縁チューブであるので、(1)に記載する効果に加えて、巻線の巻き始め部分に軽量な絶縁チューブを覆うのみで絶縁性を確保できることからカセットコイルの重量増加を抑えることができる。
(4)本発明は、絶縁皮膜が施される巻線を巻装してコイルを形成する筒体と、筒体の両端に設けられ第1鍔部と第2鍔部とからなる一対の平板状の鍔部のうち第1鍔部の側面には肉を欠いた肉欠き部を備えるインシュレータボビンを備えるカセットコイルを有する回転電機において、(1)乃至(3)に記載するいずれか一つのカセットコイルを有するので、絶縁皮膜による絶縁性に加えて絶縁部材を配置してより絶縁性を確保することから電流を流した際に電位差の高くなる巻線の巻き始め部分とコイル外周部分における絶縁性が確実に確保されて絶縁破壊が防止することができる。
さらに、予めインシュレータボビンに絶縁壁が備えられており巻線を巻装してコイルを形成するだけで巻線の巻き始め部分とコイル外周部分における絶縁性を確保することから作業負担の軽減を図ってカセットコイルの生産性が向上する。また、ボビンの形状変更のみでよいので、重量増加を抑えることができる。
さらに、巻線の巻き始め部分に軽量な絶縁チューブを覆うのみで絶縁性を確保できることからカセットコイルの重量増加を抑えることができる。
以下、本発明の実施例について説明する。
実施例1について説明する。図1は、実施例1のカセットコイル1の外観斜視図である。図2は、実施例1のカセットコイル1の正面図である。図3は、後述する鍔部16を省略して鍔部15の背面方向から見た図である。図1から図3に示されるように、カセットコイル1はインシュレータボビン10に巻線13を複数層巻装してコイルを形成したものである。そして、このカセットコイル1を複数、ステータに配置することによりモータを構成する。
図4はインシュレータボビン10の正面図を、図5はインシュレータボビン10の上面図を、図6はインシュレータボビン10の側面図を示している。図4から図6に示すように、インシュレータボビン10は、矩形断面の空洞部分となっている空洞部19を有する筒形状からなる筒体14と、筒体14の両端部に形成される一対の平板状の鍔部15、鍔部16などから構成される。そして、インシュレータボビン10は、例えばPPS(ポリフェニレンサルファイド)などの樹脂製であって絶縁性を有するものである。ほぼ長方形の形状からなる鍔部16に対して、鍔部15は特徴的な形状を有しており、絶縁壁11、肉欠き部12、巻線留め部18、空洞部19、隙間20などから構成される。
図4に示すように、肉欠き部12は、鍔部15の肉をコの字型に切り欠いた部分である。そして、例えばPPS(ポリフェニレンサルファイド)などの樹脂製であって絶縁性を有する鍔部15の一部から肉欠き部12内へ絶縁壁11が延設され、絶縁壁11と肉欠き部12の下面との間には隙間20が設けられている。
図7に図2のA−A断面図を示す。図7に示すように、絶縁壁11の厚みは絶縁性を確保できる範囲で出来る限り小さくしており、インシュレータボビン10の厚みよりも小さくしている。そして、インシュレータボビン10の内側(鍔部16側)に寄せた状態で延設されている。そのため、巻線13の巻き始め部分13aを絶縁壁11側に寄せて配置することにより、巻線13の巻き始め部分13aがインシュレータボビン10の厚み方向にハミ出る量δを極力抑えることができる。そのため、カセットコイル1がコンパクトになり、カセットコイル1をステータコア(不図示)に挿入する際に挿入しやすくなる。
また、インシュレータボビン10の肉欠き部12の開口側において、絶縁壁11が延設される部分の対面部分には、肉欠き部12外へ伸びるようにコの字型に切り欠かれた巻線留め部18が形成されている。
次に、絶縁壁11が設けられているインシュレータボビン10に巻線13を巻装してコイルを形成する方法について説明する。まず、巻線13を肉欠き部12の開口側から挿入し、図8に示すように絶縁壁11と肉欠き部12の下面との隙間20部分に差し込むように挿入する。このように、インシュレータボビン10において、絶縁壁11と肉欠き部12の下面とに隙間20部分を設けてあることから、巻線13を挿入する際に巻線13の配線が案内されるので、巻線13の巻装の作業負担が軽減する。
そして、2本で一体とする巻線13を鍔部15の側面に寄せて筒体14に1周分を巻装する。そして、巻線13を鍔部16側にシフトさせて、すでに巻装した巻線13に接するように寄せて筒体14に1周分を巻装する。このように、巻線13を鍔部15側から鍔部16側へ徐々にシフトさせながら巻線13を巻装させていき、筒体14に1層目の巻線13を巻装する。次に、巻線13を鍔部16側から鍔部15にかけて逆方向にシフトさせながら筒体14に2層目の巻線13を巻装する。次に、再び巻線13を鍔部15側から鍔部16にかけてシフトさせながら筒体14に3層目の巻線13を巻装する。このように、筒体14に巻線13の層を重ねて所定の数の層をなすコイルを形成する。そして、一番上に配置される層においては巻線13を鍔部16側から鍔部15にかけてシフトさせながら巻装し、インシュレータボビン10の巻線留め部18に案内して差し込んで留める。以上のようにして、巻線13が筒体14に巻装されてコイルが形成される。
本実施例の特徴として、図2と図3に示すように、樹脂製の絶縁壁11が巻線13の巻き始め部分13aが配置される位置に設けられている。前記の図9に示すように、コイルに電流を流した場合にコイル上の任意の接点間の電位差は、接点間の距離が大きいほど大きくなり、コイルの両端部のA点とB点の間の電位差が最も大きくなる。そして、巻線の巻き始め部分13aとコイル外周部分13bとの間の距離も大きくなることから、コイルに高電流を流し高電圧を印加させたときには巻線13の巻き始め部分13aとコイル外周部分13bとの間の電位差は大きくなる。
しかし、巻線13に備える絶縁皮膜に加えて、樹脂製の絶縁壁11が設けられていることにより、巻線13の巻き始め部分13aとコイル外周部分13bとの間の絶縁性が確保される。なお、隙間20の部分に位置する巻線13の巻き始め部分13aとコイル外周部分13bの内周側にある部分のコイルとの間は、コイルに電流を流した場合であっても、それほど電位差が大きくはならず、絶縁壁11と肉欠き部12の下面との間に隙間20を設けても巻線13に備える絶縁皮膜により絶縁性が確保されるので問題はない。
近年、自動車用のモータは小型化を図りたいとする要求がある一方で、その出力を向上させるために高電圧(例えば、650V程度)が印加させたいとする要求がある。そこで、このように巻線13に備える絶縁皮膜(厚みが30μm程度)に加えて、樹脂製の絶縁壁11(厚みが1mm程度)が設けられていることにより、コンパクトに絶縁部材が配置されるとともに、巻線13の巻き始め部分13aとコイル外周部分13bとの間の絶縁性が確実に確保されてモータの出力を維持することから、これらの要求に応えることができる。
また、このように絶縁部材として絶縁壁11はインシュレータボビン10の鍔部15から延設されるものである。そのため、例えば、本発明のカセットコイル1を有するモータを搭載した自動車の加速時の重力加速度や走行時の振動などによって、絶縁部材が外れてしまうおそれはなく、確実に巻線13の巻き始め部分13aとコイル外周部分13bとの間の絶縁性が維持される。
また、図2および図3に示すように、絶縁壁11は巻線13の巻き始め部分13a周辺の必要最小限の範囲にのみ形成されるので、インシュレータボビン10の軽量化によりカセットコイル1の軽量化を図ることができる。
以上のような実施例1により、以下の効果が得られる。
(1)本実施例は、絶縁皮膜が施される巻線13を巻装してコイルを形成する筒体14と、筒体14の両端に設けられ鍔部15と鍔部16とからなる一対の平板状の鍔部(15、16)のうち鍔部15の側面には肉を欠いた肉欠き部12を備えるインシュレータボビン10を有するカセットコイルにおいて、コイルの一端部分である巻線13の巻き始め部分13aと、コイルの巻装部分の外周部分であって鍔部15側に位置する巻線13のコイル外周部分13bとの間に絶縁壁11を配置するので、巻線13が備える絶縁皮膜による絶縁性に加えて絶縁壁11を配置してより絶縁性を確保することからコイルに電流を流した際に電位差の大きくなる巻線13の巻き始め部分13aとコイル外周部分13bにおける絶縁性が確実に確保されて絶縁破壊が防止される。
(2)本実施例は、(1)に記載するカセットコイルにおいて、絶縁部材は、鍔部15の一部から延設される絶縁壁11であるので、(1)に記載する効果に加えて、予めインシュレータボビン10に絶縁壁11が備えられており巻線13を巻装してコイルを形成するだけで巻線13の巻き始め部分13aとコイル外周部分13bにおける絶縁性を確保することから作業負担の軽減を図ってカセットコイルの生産性が向上する。
(3)本実施例は、絶縁皮膜が施される巻線13を巻装してコイルを形成する筒体14と、筒体14の両端に設けられ鍔部15と鍔部16とからなる一対の平板状の鍔部(15、16)のうち鍔部15の側面には肉を欠いた肉欠き部12を備えるインシュレータボビン10を備えるカセットコイルを有する回転電機において、(1)または(2)に記載するカセットコイルを有するので、巻線13が備える絶縁皮膜による絶縁性に加えて絶縁壁11を配置してより絶縁性を確保することからコイルに電流を流した際に電位差の大きくなる巻線13の巻き始め部分13aとコイル外周部分13bにおける絶縁性が確実に確保されて絶縁破壊が防止され、予めインシュレータボビン10に絶縁壁11が備えられており巻線13を巻装してコイルを形成するだけで巻線13の巻き始め部分とコイル外周部分における絶縁性を確保することから作業負担の軽減を図ってカセットコイルの生産性が向上する。
次に、実施例2について説明する。図10は、実施例2のカセットコイル2の正面図である。図10に示すように、実施例2では絶縁部材として、巻線13の巻き始め部分13aを覆う絶縁チューブ17を使用している。その他の構成は、実施例1と共通するので以下の説明は省略する。
このような構成を有する実施例2のカセットコイル2では、図11に示すように巻線13の巻き始め方向から絶縁チューブ17を取り付けて、巻線13の巻き始め部分13aを絶縁チューブ17で覆う。このように、薄くて軽量な絶縁チューブ17を使用することにより、カセットコイルの軽量化を図りつつ、巻線13の巻き始め部分13aとコイル外周部分13bにおける絶縁性を十分に確保できる。なお、絶縁チューブ17としては、熱収縮チューブを使用することで取付が容易となり、カセットコイル2の生産性を向上させることができる。
以上のような実施例2により、以下の効果が得られる。
(1)本実施例は、絶縁皮膜が施される巻線13を巻装してコイルを形成する筒体14と、筒体14の両端に設けられ鍔部15と鍔部16とからなる一対の平板状の鍔部(15、16)のうち鍔部15の側面には肉を欠いた肉欠き部12を備えるインシュレータボビン10を有するカセットコイルにおいて、コイルの一端部分である巻線13の巻き始め部分13aと、コイルの巻装部分の外周部分であって鍔部15側に位置する巻線13のコイル外周部分13bとの間に絶縁チューブ17を配置するので、巻線13が備える絶縁皮膜による絶縁性に加えて絶縁壁11を配置してより絶縁性を確保することからコイルに電流を流した際に電位差の大きくなる巻線13の巻き始め部分13aとコイル外周部分13bにおける絶縁性が確実に確保されて絶縁破壊が防止される。
(2)本実施例は、(1)に記載するカセットコイルにおいて、絶縁部材は、巻線13の巻き始め部分を覆う絶縁チューブ17であるので、(1)に記載する効果に加えて、巻線13の巻き始め部分13aに軽量な絶縁チューブ17を覆うのみで絶縁性を確保できることからカセットコイルの軽量化を図ることができる。
(3)本実施例は、絶縁皮膜が施される巻線13を巻装してコイルを形成する筒体14と、筒体14の両端に設けられた一対の平板状の鍔部のうち筒体14の一端側に設けられた鍔部(15、16)の側面には肉を欠いた肉欠き部12を備えるインシュレータボビン10を備えるカセットコイルを有する回転電機において、(1)または(2)に記載するカセットコイルを有するので、巻線13が備える絶縁皮膜による絶縁性に加えて絶縁壁11を配置してより絶縁性を確保することからコイルに電流を流した際に電位差の大きくなる巻線13の巻き始め部分13aとコイル外周部分13bにおける絶縁性が確実に確保されて絶縁破壊が防止され、巻線13の巻き始め部分13aに軽量な絶縁チューブ17を覆うのみで絶縁性を確保できることからカセットコイルの軽量化を図ることができる。
尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様
々な変更が可能である。
本発明のカセットコイルの外観斜視図である。 本発明のカセットコイルの正面図である。 図2に対して鍔部の背面方向から見た図である。 インシュレータボビンの正面図である。 インシュレータボビンの上面図である。 インシュレータボビンの側面図である。 図2のA−A断面図である。 絶縁壁が設けられているインシュレータボビンに巻線を巻装する方法について示す図である。 一般的なコイルの略図である。 実施例2のカセットコイルの正面図である。 絶縁チューブの取り付け方法について示す図である。 特許文献1に開示されているインシュレータボビンの斜視図である。 従来のカセットコイルの正面図である。 従来のカセットコイルの背面斜視図である。
符号の説明
1 カセットコイル
2 カセットコイル
10 インシュレータボビン
11 絶縁壁
12 肉欠き部
13 巻線
13a巻き始め部分
13bコイル外周部分
14 筒体
15 鍔部
16 鍔部
17 絶縁チューブ
18 巻線留め部
19 空洞部
20 隙間

Claims (4)

  1. 絶縁皮膜が施される巻線を巻装してコイルを形成する筒体と、前記筒体の両端に設けられ第1鍔部と第2鍔部とからなる一対の平板状の鍔部のうち前記第1鍔部の側面には肉を欠いた肉欠き部を備えるインシュレータボビンを有するカセットコイルにおいて、
    前記コイルの一端部分である前記巻線の巻き始め部分と、前記コイルの巻装部分の外周部分であって前記第1鍔部側に位置する前記巻線のコイル外周部分と、の間に絶縁部材を配置すること、
    を特徴とするカセットコイル。
  2. 請求項1に記載するカセットコイルにおいて、
    前記絶縁部材は、前記第1鍔部の一部から延設される絶縁壁であること、
    を特徴とするカセットコイル。
  3. 請求項1に記載するカセットコイルにおいて、
    前記絶縁部材は、前記巻線の巻き始め部分を覆う絶縁チューブであること、
    を特徴とするカセットコイル。
  4. 絶縁皮膜が施される巻線を巻装してコイルを形成する筒体と、前記筒体の両端に設けられ第1鍔部と第2鍔部とからなる一対の平板状の鍔部のうち前記第1鍔部の側面には肉を欠いた肉欠き部を備えるインシュレータボビンを備えるカセットコイルを有する回転電機において、
    請求項1乃至請求項3に記載するいずれか一つのカセットコイルを有すること、
    を特徴とする回転電機。
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