JP2008167590A - 回転電機用電機子 - Google Patents

Abstract

【課題】 最初に巻回される磁極歯へのワイヤ供給方向と、渡り線からのワイヤ供給方向を揃えることができ、全ての磁極歯に対して同一の巻線数で根元から確実にワイヤを巻回でき、巻線の際に巻線プログラムの変更を要しない回転電機用電機子を提供する。
【解決手段】 環状の本体部３と、当該本体部３から放射状に突出する複数の磁極歯４からなる金属板を積層して形成されるコアと、前記磁極歯４の周囲を覆うボビンと、当該ボビンを介して前記磁極歯４に巻回されたワイヤからなるコイル１０とを備えた回転電機用電機子１８であって、前記磁極歯４から、当該磁極歯に隣接する磁極歯以外の磁極歯に前記ワイヤが渡されて渡り線１１が形成され、前記渡り線１１が渡された磁極歯Ａ４，Ｂ４，Ｃ４が突出する位置の、前記本体部３の上縁部に前記渡り線１１を引っ掛けるための突起８が備わる。
【選択図】 図４

Description

この発明は、発電機や電動モータ等の回転電機のステータとなる回転電機用電機子に関するものである。

内燃機関（エンジン）では、内燃機関のクランクシャフトにフライホイール兼用のロータを固定し、このロータに固定された永久磁石が電機子（ステータ）に対向した位置で回転することで車両に必要な交流電力を作る永久磁石式交流発電機が広く用いられている。

一般に交流発電機の電機子は、金属板を積層した放射状に突出する磁極歯を有するコア（ステータヨーク）と、このコアの各磁極歯を覆う絶縁材料からなるボビンと、このボビン上に巻回されたワイヤからなるコイルで構成される。前述したロータの回転によりコイルに起電力が生じる。

例えば３相の磁石式発電機の場合、ｎ個の磁極歯を３つのグループに分け、各グループにおいて、隣接する複数個の磁極歯を連続してワイヤを巻回し、その後対向する位置にある同じ数だけの磁極歯に対して連続してワイヤを巻回し、コイルを形成する。

ワイヤを対向する磁極歯に渡す際には、コアの円周方向に沿ってワイヤが渡される。このようにして形成される渡り線は、例えばコアを形成する環状の本体部の外周面、又は、本体部上部に突設された略筒状のフェンスに沿って渡される。

渡り線を有する電機子の巻線構造が特許文献１に記載されている。この巻線構造は、電機子に並列巻線を行う際に、コアの回転方向を一方向のみにし、一方の半周分に対する巻線終了後にフライヤを逆転させて、他方の半周分に対するコアティース（磁極歯）に対するコイル素線の巻回方向を一方の半周分に対して逆にするものである。

特開２００２−１９９６３８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の電機子の巻線構造は、渡り線から巻回される磁極歯では、渡り線が磁極歯に対して横方向から供給されるため、渡り線が磁極歯の根元に入り込んでしまう。このまま磁極歯にワイヤを巻回すると、磁極歯の根元において渡り線とコイルの巻線が干渉してしまう。さらに、この渡り線があるために、磁極歯の根元からワイヤを巻回することができない。したがって、コイルの巻数が減少する。また、フライヤから最初に巻回されるときは、磁極歯の上方向からワイヤが供給されるのに対し、渡り線から供給されるワイヤは横方向からとなるため、磁極歯によって巻線数や、巻き方が異なることになり、そのたびごとに巻線のためのプログラムを変更する必要がある。したがって、渡り線を形成し、ここから磁極歯にワイヤを巻回するたびごとに、巻線プログラムを立ち上げなければならず、製造に時間がかかっていた。

この発明は、上記従来技術を考慮したものであって、最初に巻回される磁極歯へのワイヤ供給方向と、渡り線からのワイヤ供給方向を揃えることができ、全ての磁極歯に対して同一の巻線数で根元から確実にワイヤを巻回でき、巻線の際に巻線プログラムの変更を要しない回転電機用電機子を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、請求項１の発明では、環状の本体部と、当該本体部から放射状に突出する複数の磁極歯からなる金属板を積層して形成されるコアと、前記磁極歯の周囲を覆うボビンと、当該ボビンを介して前記磁極歯に巻回されたワイヤからなるコイルとを備えた回転電機用電機子であって、前記磁極歯から、当該磁極歯に隣接する磁極歯以外の磁極歯に前記ワイヤが渡されて渡り線が形成され、前記渡り線が渡された磁極歯が突出する位置の、前記本体部の上縁部に前記渡り線を引っ掛けるための突起が備わることを特徴とする回転電機用電機子を提供する。

請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記本体部の上面であって、前記突起よりも内側に、当該本体部の外周に沿って前記渡り線をガイドするためのフェンスが突設することを特徴としている。

請求項３の発明では、請求項１又は２の発明において、前記コイルを備えた前記コアは、自動二輪車のエンジンのクランクシャフト端部に備わるロータに対向して配設されることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、渡り線が渡された磁極歯が突出する位置の本体部の上縁部に渡り線を引っ掛けるための突起が備わるため、当該磁極歯に対して、ワイヤが上方向から供給される。このため、巻線装置から最初に巻回される磁極歯へのワイヤ供給方向と、渡り線からのワイヤ供給方向を揃えることができる。また、渡り線が磁極歯の根元に対して横方向から入り込むことがないので、コイルを形成する巻線と干渉することはない。したがって、ワイヤの巻線数の減少と巻き乱れが発生することなく、全ての磁極歯に対して同一の巻線数で根元から確実にワイヤを巻回でき、磁極歯ごとの巻線プログラムの変更を要しない。

請求項２の発明によれば、本体部の上面であって、突起よりも内側に、当該本体部の外周に沿って渡り線をガイドするためのフェンスが突設するため、本体部の外周側の上縁部及びコイルの一部に樹脂を塗布する際に、フェンスが堰となり、コア内側に樹脂が付着することを防止できる。この樹脂は、コイルとコア間の絶縁確保と、コイルの巻線ワイヤが、コアの外径より飛び出すことの防止と、ロータへの電機子取付面へのコイル入り込み防止のために塗布される。

請求項３の発明によれば、コイルを備えたコアは、自動二輪車のエンジンのクランクシャフト端部に備わるロータに対向して配設されるため、小型化及び軽量化が要求される自動二輪車のマグネット発電機に用いる電機子として好適に適用できる。

この発明は、磁極歯に隣接する磁極歯以外の磁極歯に渡されて当該磁極歯を巻回するために渡り線が形成され、渡り線が渡された磁極歯が突出する位置の本体部の上縁部に突起が備わるため、製造工程における最初に磁極歯に供給されるワイヤの巻線方向と、渡り線から磁極歯に供給されるワイヤの巻線方向を揃えることができる回転電機用電機子である。

図１は、この発明に係る回転電機用電機子であって、コイルを形成する前の状態を示す平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。

コア１は、環状の本体部３から放射状に突設された磁極歯４を有し、金属製の薄板１ａを積層して形成される。各磁極歯４は、略矩形断面のコイル巻回部４ａと、その外側端に接続される鍔部４ｂからなる。これらの隣接する磁極歯４の間には、スロット７が形成される。このようなコア１を、所定部分をマスキングした状態で射出成型用の金型の中に配置し、金型内に絶縁性樹脂材料からなるボビン２を射出することにより、ボビン２はコア１と一体成形される。このとき、ボビン２は、少なくとも磁極歯４の周辺を覆うように成形される。

本体部３の上面には、略円周方向に沿ってフェンス５が立設される。本体部３の上面は、このフェンス５により内環部６ａと外環部６ｂに仕切られる。フェンス５は、ボビン２と同様絶縁性樹脂材料からなり、ボビン２と一体成形してもよいし、別体で設けてもよい。

所定の磁極歯４が突設する位置の本体部３の上縁部には、突起８が形成される。図１では、３つの磁極歯のそれぞれに対応して、３つの突起８が形成されている。この突起８については後述する。なお、この突起８も、ボビン２と同様絶縁性樹脂材料からなり、ボビン２及びフェンス５と一体成形してもよいし、別体で設けてもよい。

図３は各磁極歯にワイヤを巻回するときの巻回し順を概略的に示す図である。なお、図では、各磁極歯４にそれぞれ、Ａ１〜Ａ６、Ｂ１〜Ｂ６、Ｃ１〜Ｃ６の符号を付している。

図示したように、１８個の磁極歯４を３つのグループ（図ではＡ〜Ｃのグループ）に分け、各グループにおいては、隣接する３つの磁極歯４を連続してワイヤ９を巻回す。例えば、最初の磁極歯Ａ１に、左回りでワイヤ９を巻回したら、次の磁極歯Ａ２ではその逆、すなわち右回りでワイヤ９を巻回する。その次の磁極歯Ａ３では左回りとなる。このようにして、３つの磁極歯４（Ａ１〜Ａ３）を連続して巻回した後、対向する３つの磁極歯Ａ４〜Ａ６に対して、同様に連続してワイヤ９を巻回す。この場合において、磁極歯Ａ３からＡ４に渡る際のワイヤが渡り線１１である。この巻線動作を各グループにそれぞれ行うことで、全ての磁極歯４にコイル１０（図４参照）が形成される。Ａ〜ＣのそれぞれのグループがＵ相、Ｖ相、Ｗ相となり、３相の電機子として用いられる。なお、図では配線を分かりやすくするために磁極歯４の外側に渡り線１１を示しているが、実際にはフェンス５の外周に沿って渡っている。

図４はこの発明に係る回転電機用電機子の平面図であり、図５はその裏面図、図６は図４のＢ−Ｂ断面図である。

ワイヤ９（図３参照）が巻回されて、磁極歯４にはコイル１０が形成される。この発明に係る回転電機用電機子１８は、上述したコア１と、ボビン２と、コイル１０で構成される。渡り線１１から巻線が行われる磁極歯Ａ４，Ｂ４，Ｃ４では、渡り線１１が突起８に引っ掛けられて供給されるため、磁極歯Ａ４，Ｂ４，Ｃ４に対して、ワイヤが上方向から供給される。このため、巻線装置（フライヤ）から最初に巻回される磁極歯Ａ１，Ｂ１，Ｃ１へのワイヤ供給方向と、渡り線からのワイヤ供給方向を共に上方向として揃えることができる。したがって、これらの磁極歯ごとに、巻線プログラムの変更を要しない。すなわち、例えばＡ１〜Ａ３とＡ４〜Ａ６の巻線には同一の巻線プログラムを用いることができるので、別個の巻線プログラムを立ち上げる必要がなくなり、そのための時間を短縮することができる。突起８は、渡り線１１を引っ掛けることができればどのような形状でもよく、柱状やフック状でもよい。

また、渡り線１１を突起８に引っ掛けることにより、渡り線１１が磁極歯Ａ４，Ｂ４，Ｃ４の根元に対して横方向から入り込むことがないので、渡り線１１とコイル１０を形成する巻線とが干渉することはない。このような構成により、全ての磁極歯４に対して、根元から確実にワイヤを巻回できるとともに、巻線数が同一に揃うため、電気的にも安定させることができる。

コア1の裏面に備わるターミナル２０にてワイヤを結線後、本体部３の外周側の上縁部及びコイル１０の一部に樹脂を塗布する。この塗布は、液状の樹脂を該当部分に滴下し、通電加熱にて硬化させる。このとき、フェンス５が堰となり、コア１内側の内環部６ａに樹脂が付着することを防止できる。この樹脂は、コイル１０とコア１間の絶縁確保と、コイル１０の巻線ワイヤ９が、コア１の外径より飛び出すことの防止と、後述する電機子（ステータ）１８の取付面へのコイル１０入り込み防止のために塗布される。

図７はこの発明に係る回転電機用電機子をロータ内に配設したときの状態を示す断面図である。

ロータ１２は、クランクシャフト（図示省略）に嵌合するボス部１３と、カップ状のロータ部１５で構成される。ロータ部１５は、ボス部１３の軸方向一端に設けられたフランジ部１４と、リベット１６を介して一体化される。リベット１６の他に、ネジ等を用いてもよい。ロータ部１５は、その内壁面に周方向に隔置された複数の永久磁石１７を備える。電機子（ステータ）１８は、ロータ１２の内部に配設され、ロータ１２の回転によって交流電力を生じる。この電力は、コア１に取り付けられるワイヤ取り出し金具１９内のワイヤ９から取り出される。２１は電機子取付面である。

ロータ１２の外側には、パルサコイル２２が固定される。このパルサコイル２２は、磁石１７がコイル１０の近傍を通過するときに発生する微弱な電流の信号の変化により、点火時期の進角、遅角を調整するものである。

図８はこの発明に係る別の回転電機用電機子の平面図であり、図９は図８の裏面図、図１０は上ボビンの磁極歯部分の断面図である。

この例に示す電機子２３は、１２個の磁極歯４を有するものであり、単相の電機子として用いられる。コア１に対し、上下のボビン２４，２５を嵌め合わせて形成されるものである。なお、２６は上ボビン２４を下ボビン２５に嵌め込むための嵌合突部である。このような分割ボビン式の電機子２３の場合、上述した電機子１８に備わるフェンス５が形成されないため、渡り線１１は上ボビン２４の内側立壁部２４ａに沿って渡される。渡り線１１が渡された磁極歯４（図ではＤ４とＥ４の磁極歯）の内側立壁部２４ａには、連続して突起８が形成される。この突起８に渡り線１１を引っ掛けてワイヤを磁極歯４に巻回し、コイル１０が形成される。その他の作用、効果は上述した電機子１８と同様である。

この発明に係る回転電機用電機子であって、コイルを形成する前の状態を示す平面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 各磁極歯にワイヤを巻回するときの巻回し順を概略的に示す図である。 この発明に係る回転電機用電機子の平面図である。 この発明に係る回転電機用電機子の裏面図である。 図４のＢ−Ｂ断面図である。 この発明に係る回転電機用電機子をロータ内に配設したときの状態を示す断面図である。 この発明に係る別の回転電機用電機子の平面図である。 図８の裏面図である。 上ボビンの磁極歯部分の断面図である。

符号の説明

１：コア、１ａ：薄板、２：ボビン、３：本体部、４：磁極歯、５：フェンス、６ａ：内環部、６ｂ：外環部、７：スロット、８：突起、９：ワイヤ、１０：コイル、１１：渡り線、１２：ロータ、１３：ボス部、１４：フランジ部、１５：ロータ部、１６：リベット、１７：永久磁石、１８：回転電機用電機子、１９：ワイヤ取り出し金具、２０：ターミナル、２１：電機子取付面、２２：パルサコイル、２３：回転電機用電機子、２４：上ボビン、２４ａ：内側立壁部、２５：下ボビン、２６：嵌合突部

Claims (3)

1. 環状の本体部と、当該本体部から放射状に突出する複数の磁極歯からなる金属板を積層して形成されるコアと、
   前記磁極歯の周囲を覆うボビンと、
   当該ボビンを介して前記磁極歯に巻回されたワイヤからなるコイルとを備えた回転電機用電機子であって、
   前記磁極歯から、当該磁極歯に隣接する磁極歯以外の磁極歯に前記ワイヤが渡されて渡り線が形成され、
   前記渡り線が渡された磁極歯が突出する位置の、前記本体部の上縁部に前記渡り線を引っ掛けるための突起が備わることを特徴とする回転電機用電機子。
2. 前記本体部の上面であって、前記突起よりも内側に、当該本体部の外周に沿って前記渡り線をガイドするためのフェンスが突設することを特徴とする請求項１に記載の回転電機用電機子。
3. 前記コイルを備えた前記コアは、自動二輪車のエンジンのクランクシャフト端部に備わるロータに対向して配設されることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転電機用電機子。

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