JP2009239986A - Coil bobbin and rotating machine using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はコイルボビン及びそれを用いた回転機に関し、特に回転機に備えられるステータコアのティースの破損防止のために好適なコイルボビン及びそれを用いた回転機に関する。 The present invention relates to a coil bobbin and a rotating machine using the same, and more particularly to a coil bobbin suitable for preventing damage to teeth of a stator core provided in the rotating machine and a rotating machine using the same.
モータやジェネレータなどの回転機では複数のティースを有するステータコアが用いられ、各ティースにはコイルを巻回したコイルボビンが装着される。 In a rotating machine such as a motor or a generator, a stator core having a plurality of teeth is used, and a coil bobbin around which a coil is wound is attached to each tooth.
なお、特許文献1,2にはティースの例が開示されている。特許文献1の「突極」、特許文献2の「歯部」が上記ティースに相当する。
ところで、近年、モーターや発電機の鉄芯の材料として軟磁性金属材料の圧粉が注目され始めている。圧粉を用いるとその構造から渦電流による損失低減が期待出来る、生産性・リサイクル性が良好になる、3次元構造が容易に製造出来る等の理由からであるが、圧粉でできたティースの強度はそれほど強くなく、回転に伴う振動や取付けられる機器によって加わる衝撃によってティースが破損して(折れて)しまうことがある。 By the way, in recent years, powder of a soft magnetic metal material has begun to attract attention as a material for iron cores of motors and generators. This is because the use of compacted powder can be expected to reduce loss due to eddy currents, the productivity and recyclability will be good, and the three-dimensional structure can be easily manufactured. The strength is not so strong, and the teeth may be broken (broken) by vibration caused by rotation or an impact applied by the equipment to be attached.
したがって、本発明の課題は、圧粉でできたティースの振動や衝撃による破損を防止することのできるコイルボビン及びそれを用いた回転機を提供することにある。 Therefore, the subject of this invention is providing the coil bobbin which can prevent the damage | damage by the vibration and the impact of the teeth which were made from the compact, and a rotary machine using the same.
本発明によるコイルボビンは、隣接するティースに装着された他のコイルボビンと接触する継手部を有し、該継手部により該他のコイルボビンと一体化することを特徴とする回転機用のコイルボビンである。また、本発明による回転機は、このコイルボビンを備えることを特徴とする。 The coil bobbin according to the present invention is a coil bobbin for a rotating machine that has a joint portion that comes into contact with another coil bobbin mounted on an adjacent tooth and is integrated with the other coil bobbin by the joint portion. The rotating machine according to the present invention includes the coil bobbin.
本発明によれば、一体化したコイルボビンによってティースの振動が抑えられるので、圧粉でできたティースの振動や衝撃による破損を防止することが可能になる。 According to the present invention, the vibration of the teeth can be suppressed by the integrated coil bobbin, so that it is possible to prevent the teeth made of compacted powder from being damaged by vibration or impact.
また、上記コイルボビンにおいて、前記継手部は嵌凸部又は嵌凹部を有し、該嵌凸部又は該嵌凹部がそれぞれ前記他のコイルボビンに設けられた嵌凹部又は嵌凸部と嵌合することが好ましい。これによれば、圧粉でできたティースの振動や衝撃による破損をより確実に防止することが可能になる。 In the coil bobbin, the joint portion may have a fitting convex portion or a fitting concave portion, and the fitting convex portion or the fitting concave portion may be fitted with a fitting concave portion or a fitting convex portion provided in the other coil bobbin, respectively. preferable. According to this, it becomes possible to prevent more reliably damage by the vibration and impact of the teeth made of compacted powder.
また、上記各コイルボビンにおいて、前記継手部は、少なくとも当該コイルボビンのロータ側縁部に設けられることが好ましい。これによっても、圧粉でできたティースの振動や衝撃による破損をより確実に防止することが可能になる。 In each of the coil bobbins, it is preferable that the joint portion is provided at least on the rotor side edge of the coil bobbin. This also makes it possible to more reliably prevent damage caused by vibration and impact of the teeth made of compacted powder.
このように、本発明によれば、圧粉でできたティースの振動や衝撃による破損を防止できる。 Thus, according to the present invention, it is possible to prevent damage caused by vibration or impact of the teeth made of compacted powder.
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の好ましい実施形態による回転機100の外形及び構造を示す略分解斜視片側断面図である。同図に示すように回転機100は所謂アキシャル型の回転機であり、同図に示したX方向に回転自在なシャフト110及びロータ120と、図示しない支持部材に固定されて回転しないステータコア130と、ステータコア130に嵌合するコイルボビン群140とを備えている。この回転機100の用途としては、例えば小型のポータブル発電機なとが考えられる。
FIG. 1 is a schematic exploded perspective half sectional view showing an outer shape and structure of a
ロータ120はX方向(回転方向)に垂直な主面を有する円盤形状の部材であり、主面中央部にはシャフト110と嵌合する貫通部121を有する。シャフト110が貫通部121と嵌合しているとき、ロータ120はシャフト110とともに回転する。
The
ロータ120の主面は、微小な間隙を介してステータコア130に対向している。また、ロータ120の主面には、径方向側面部が円弧弓型の永久磁石122a,122b(図1には断面図及び透視図で示している。)が複数配置されている。永久磁石122a,122bはそれぞれステータコア130側の面がN極,S極となるよう設置されるとともに、ロータ120の主面の周方向に交互に配置されている。これにより、ロータ120の主面の周方向には交互にN極とS極とが現れる。
The main surface of the
ステータコア130は、比較的薄い円盤形状の支持部材131のロータ120対向面上に、軟磁性金属材料の圧粉で作られたドーナツ形状のコア132を有している。コア132は、ロータ120側に向けて突出している複数(ここでは12個。)のティース133を有している。各ティース133は互いに同形であり、コア132のロータ120対向面の周方向に等間隔で配置されている。
The
コイルボビン群140はティース133ごとに1つのコイルボビン141からなり、各コイルボビン141は、対応するティース133に装着される。
The
図2は各ティース133に装着された状態のコイルボビン群140を示す図である。各コイルボビン141は各ティース133に装着される前の段階では個別に分解可能であり、分解された状態では自動巻きによるコイル150の巻回が可能である。そこで、各コイルボビン141にはティース133への装着前に自動巻きによってコイル150が巻回され、各コイルボビン141はその後、図2に示すように、対応するティース133に装着される。
FIG. 2 is a view showing the
各コイルボビン141はティース133と嵌合する形状の貫通部142(図1参照)を有しており、ティース133に装着される際には、この貫通部142によりティース133と嵌合する。また、各コイルボビン141の高さは各ティース133の高さと同一となっており、ティース133に装着された状態では、図2に示すようにティース133の上面とコイルボビン141の上面とが面一となる。
Each
各コイルボビン141は、隣接するティース133に装着された他のコイルボビン141と接触する継手部143〜146を有しており、ティース133に装着されたとき、この継手部143,144により該他のコイルボビン141と一体化する。なお、継手部143,144はコイルボビン141のロータ120側縁部に設けられる継手部であり、継手部145,146はその反対側の縁部に設けられる継手部である。
Each
この継手部143〜146による一体化により、コイルボビン群140を構成する各コイルボビン141が互いに固結する。そしてこれにより、コイルボビン群140と嵌合しているティース133の振動や衝撃が抑えられ、圧粉でできたティース133の振動や衝撃による破損を防止することが可能になる。以下、継手部143〜146の詳細について説明する。
As a result of integration by the
図3(a)はコイルボビン群140をロータ120側から見た平面図であり、図3(b)はコイルボビン群140を反対側から見た平面図である。
3A is a plan view of the
図3(a)(b)に示すように、継手部143,145はそれぞれ嵌凸部143a,145aを有し、継手部144,146はそれぞれ嵌凹部144a,146aを有している。嵌凸部143aと嵌凹部144a、嵌凸部145aと嵌凹部146aはそれぞれ互いに嵌合する形状となっており、各コイルボビン141がティース133に装着されると、隣接するコイルボビン141間で嵌凸部及び嵌凹部が互いに嵌合することにより、隣接するコイルボビン141同士が一体化する。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the
なお、各嵌凸部及び各嵌凹部の形状は図1〜図3に示した形状に限られるものではなく、隣接するコイルボビン141同士を一体化できる形状であればどのような形状でもよい。
In addition, the shape of each fitting convex part and each fitting recessed part is not restricted to the shape shown in FIGS. 1-3, What kind of shape may be sufficient if it is the shape which can integrate
図4(a)〜(d)は、嵌凸部及び嵌凹部の形状の様々な例を示す図である。なお、図4(a)〜(d)には継手部143,144のみを示しているが、継手部145,146についても同様である。
4A to 4D are diagrams showing various examples of the shape of the fitting convex part and the fitting concave part. 4 (a) to 4 (d) show only the
図4(a)は図1〜図3に示したものと同じものである。この例では、嵌凸部143aは略台形状となっており、継手部143側に上底が位置している。
FIG. 4A is the same as that shown in FIGS. In this example, the
図4(b)の例では、継手部143,144はそれぞれ嵌凹部143b,嵌凸部144bを有しており、これらは略長方形状となっている。
In the example of FIG. 4B, the
図4(c)の例では、継手部143は嵌凹部143c及び嵌凸部143dを、継手部144は嵌凸部144c及び嵌凹部144dをそれぞれ有しており、嵌凹部143cと嵌凸部144c、嵌凸部143dと嵌凹部144dがそれぞれ嵌合する。各嵌凸部及び各嵌凹部は一部を切り欠いた略円形状となっている。
In the example of FIG. 4C, the
図4(d)の例では、継手部143は嵌凸部143e,143g及び嵌凹部143f,143hを、継手部144は嵌凹部144e,144g及び嵌凸部144f,144hをそれぞれ有しており、嵌凸部143eと嵌凹部144e、嵌凹部143fと嵌凸部144f、嵌凸部143gと嵌凹部144g、嵌凹部143hと嵌凸部144hがそれぞれ嵌合する。各嵌凸部及び各嵌凹部はいずれも略長方形状である。嵌凸部143gは、嵌凸部143eの先端から嵌凹部143hを介して径方向に突出した形状となっている。
In the example of FIG. 4D, the
このように、嵌凸部及び嵌凹部の形状には多様な選択肢があるが、隣接コイルボビン141同士を一体化できる形状であればどのようなものでもよい。なお、一体化にあたっては、嵌凸部及び嵌凹部を設けて隣接コイルボビン141同士を嵌合させ、径方向へのずれが生じないようにすることが好適である。図4(a)〜(d)に示したいずれの継手部143,144についても、嵌凸部及び嵌凹部によって径・周方向のずれ(円の中心,外側に向かうずれ及び円の同心円状へ向かうずれ)の発生が妨げられている。このように周・径方向へのずれを防止することにより、ティース133の振動や衝撃による破損を効果的に防止することが可能になる。
As described above, there are various options for the shape of the fitting convex portion and the fitting concave portion, but any shape may be used as long as the
最後に、回転機100の動作について説明しておく。まず、各コイル150に方向を適宜切り替えながら電流を流した場合、ステータコア130に回転磁界が生じ、その回転磁界に追従するようにしてロータ120及びシャフト110が回転する。これにより、回転機100はモータとして機能する。
Finally, the operation of the
一方、シャフト110を外力によって回転させると、電磁誘導作用によって各コイル150に電流が流れる。これにより、回転機100はジェネレータとしても機能する。
On the other hand, when the
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明が、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施され得ることは勿論である。 As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to such embodiment at all, and this invention can be implemented in various aspects in the range which does not deviate from the summary. Of course.
例えば、上記実施の形態ではコイルボビンのロータ側縁部とその反対側縁部の両方に継手部を設けたが、一方のみに継手部を設けることとしてもよい。その場合、ロータ側縁部に設けるようにすることが好ましい。 For example, in the above embodiment, the joint portion is provided on both the rotor side edge portion and the opposite side edge portion of the coil bobbin, but the joint portion may be provided on only one side. In that case, it is preferable to provide it at the rotor side edge.
また、上記実施の形態ではアキシャル型の回転機に本発明を適用した例について説明したが、ラジアル型回転機(回転方向表面に交互にN極とS極とが現れるマグネット体を有するロータと、コイルが巻回された複数のティースを有し、各ティースは上記マグネット体の回転方向表面に対向して設けられるステータコアとを備える回転機)においてコイルボビンを用いる場合にも本発明を適用することが可能である。 In the above embodiment, an example in which the present invention is applied to an axial type rotating machine has been described. However, a radial type rotating machine (a rotor having a magnet body in which N poles and S poles alternately appear on the surface in the rotation direction; The present invention can also be applied to a case where a coil bobbin is used in a rotating machine having a plurality of teeth around which a coil is wound and each tooth having a stator core provided facing the surface in the rotation direction of the magnet body. Is possible.
100 回転機
110 シャフト
120 ロータ
121 貫通部
122a,122b 永久磁石
130 ステータコア
131 支持部材
132 コア
133 ティース
140 コイルボビン群
141 コイルボビン
142 貫通部
143,144,145,146 継手部
143a,143d,143e,143g,144b,144c,144f,144h,145a 嵌凸部
143b,143c,143f,143h,144a,144d,144e,144g,146a 嵌凹部
150 コイル
DESCRIPTION OF
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