JP2017511678A - ロータコイル絶縁装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、歯と歯間の空間とを含む極ホイールに対して絶縁体を位置決めするための装置を含む、ロータ巻線の絶縁装置であって、極ホイールの表面と係合する絶縁体の表面（１０１）上に少なくとも２つの脚（１０２）を備え、脚のそれぞれが、以下の接触部、すなわち、１つの歯の側面上の接触部、隣り合う歯の側面上の接触部、１つの歯と隣り合う歯との間の間隙面上の接触部のうちから少なくとも２つの別個の接触部を有する、ロータコイル絶縁装置（１０）に関する。

Description

本発明は、ロータコイル絶縁装置、及び、この種の装置を備える車両に関する。本発明は、特に、自動車の分野で適用され、より特別には、モータ、オルタネータ、及び、オルタネータスタータなどの回転電気機械に適用される。特に、本発明は、両極間永久マグネットを備える電気機械のロータのためのマグネットホイールのアセンブリに関する。

歯付きホイール機構を使用するモータ又はオルタネータの組み立て中又は包装中、絶縁体の周囲に巻き付けられるコイルは、ロータを形成する２つの永久マグネットホイール間に挿入される。コイル、絶縁体、及び、歯付きホイールは同軸装置である。絶縁体は、マグネットホイールのコアに対して心出しされ、また、マグネットホイールに対する絶縁体の回転が阻止されなければならない。コイルは、絶縁体の軸の周りでの回転も阻止されなければならない。

従来技術では、これらの機能が丸ひだ（ｇｏｄｒｏｏｎ）によって行われた。しかしながら、丸ひだを備える部品の製造は、制御が困難である。また、丸ひだを備える装置は、２つのマグネットホイールが丸ひだによって案内されるため、組み立てが困難である。また、丸ひだは小さいサイズを有し、それらの側面がマグネットホイールに対する絶縁体の回転を防止する。したがって、側面が高い剪断応力に晒される。加えて、丸ひだの使用は、包装中に一方のマグネットホイールの他方のマグネットホイールに対する自由を妨げる。

本発明の目的は、これらの不都合の一部又は全部を排除することである。

この目的のため、第１の態様によれば、本発明は、歯と歯間の隙間とを備えるマグネットホイールに対して絶縁体を位置決めするための装置を備えるロータコイル絶縁装置に関し、この装置は、マグネットホイールの面と接触するコイルの面上に少なくとも２つの脚を備え、脚のそれぞれは、以下の接触部、すなわち、
− １つの歯の側面上の接触部、
− 隣り合う歯の側面上の接触部、
− １つの歯と隣り合う歯との間の間隙面上の接触部、
のうちから少なくとも２つの別個の接触部を有する。

絶縁体の脚とマグネットホイールの歯又は隙間との間の接触は、心出し、及び、マグネットホイールの歯に対する絶縁体の回転防止の機能を与える。

加えて、幾つかの実施形態において、接触面を大きくすることができ、それにより、剪断力を分配することができる。また、ロータで行われる検査中に、回転防止を可能にする表面が大きければ、結果が改善される。

また、ロータを構成するとともに絶縁体の両側に配置される２つのマグネットホイールは互いから独立している。絶縁体がマグネットホイールのうちの一方に対して位置決めされている状態では、他方のマグネットホイールを自由に位置決めできる。

幾つかの実施形態において、装置は、脚を備える面と平行なコイル絶縁体の平らな面上に、絶縁体が所定の位置に置かれるときに変形されることによりコイルを所定の位置に保持する少なくとも１つの突起を備える。

これらの実施形態の利点は、絶縁体の変形によって絶縁体に対するコイルの固定化を可能にすることである。加えて、突起は、振動を制限できるようにする。絶縁体とマグネットホイールとの間の遊び、及び、絶縁体とコイルとの間の遊びが、絶縁体の変形中、排除される。

幾つかの実施形態において、装置は、コイル絶縁体の少なくとも１つの平らな面に少なくとも１つの貫通開口を備える。

コイルの振動に対する抵抗のためにワニスが使用される。これらの実施形態は、ワニスによるコイルの上層の含浸を向上させるためにワニスの浸透を向上させることができるという利点を有する。

加えて、穴にワニスが充填されるときに、これらの穴が機械的な接続をもたらし、また、乾燥したワニスは、コイルの上層、絶縁体、及び、ロータのマグネットホイールのうちの１つを覆う。乾燥したワニスは、マグネットホイール及び絶縁体の振動に対する抵抗を高める。

幾つかの実施形態において、本発明の主題である装置は、絶縁体のコアの内面上に少なくとも１つの突起を備える。

これらの実施形態は、マグネットホイールのコアの周囲での絶縁体のコアの緊密な調整を可能にするという利点を有する。

幾つかの実施形態において、装置の歯の外面は、マグネットホイールに対して相補的なマグネットホイールの歯と接触する。

これらの実施形態は、第２のマグネットホイールを所定の位置に保持するようにして、残留隙間を減らすという利点を有する。

幾つかの実施形態では、脚が一定の間隔で配設される。

脚の一定間隔での配設は、より規則正しい位置の保持を可能にする。

幾つかの実施形態では、突起が一定の間隔で配設される。

これらの実施形態の利点は、絶縁体の塑性変形を規則正しく分配させ、それにより、コイルの釣り合いのとれた固定化を可能にすることである。

幾つかの実施形態において、本発明の主題である装置は４つの脚を備える。

これらの実施形態は、多数の接触を可能にし、それにより、位置の保持を確保するという利点を有する。加えて、幾つかの実施形態において、脚は、歯の側面及び間隙面と接触することができ、また、隣り合う脚は、他の隣り合う間隙面及び同じ歯の他の側面と接触することができる。位置の保持が良好に確保される。しかしながら、位置の保持のための力は、１つの歯に集中される。２つの他の歯を用いると、同じ原理により、力が分配される。

幾つかの実施形態において、本発明の主題である装置は、歯の同じ面との少なくとも２つの接触部を備える。

接触面がより大きいため、位置の保持のための力がより良く分配される。加えて、側面上に２つの平行な接触部が存在する場合には、心出しがより正確である。

幾つかの実施形態では、絶縁体がプラスチック材料から形成される。

これらの実施形態の利点は、変形が可能で且つ絶縁性があるということである。

幾つかの実施形態において、脚の基部の断面の少なくとも１つの特徴的寸法は、脚の上端の断面の少なくとも１つの対応する特徴的寸法よりも大きい。

これらの実施形態は、所定の位置に更に容易に置くことができるようにするという利点を有する。すなわち、脚の上端における更に小さい寸法は、爪間の絶縁体の更に容易な挿入を可能にする。

幾つかの実施形態において、脚の基部における断面の「低幅」として知られる寸法、及び、脚の上端における断面の「高幅」として知られる寸法は、特徴的寸法であり、絶縁体の半径と平行である。

これらの実施形態の利点は、第２のマグネットホイールの取り付けを案内する面取りを例えば脚の外面の上端に形成することである。

幾つかの実施形態において、脚の基部における断面の「高長」として知られる寸法、及び、脚の上端における断面の「低長」として知られる寸法は、特徴的寸法であり、絶縁体の半径と直交する。

これらの実施形態は、脚の上端のサイズを制限して、歯間の絶縁体のより容易な挿入を可能にするという利点を有する。

幾つかの実施形態では、マグネットホイールが鍛造によって得られる。

これらの実施形態は、簡単な製造方法を有するという利点を有する。また、実施が簡単なこの製造方法は、当業者に良く知られる用語を借りて言えば、より低レベルの廃材を得ることも可能にする。

幾つかの実施形態において、マグネットホイールの鍛造のための方法は、熱間鍛造のステップと冷間鍛造のステップとを備える。

これらの実施形態の利点は、製造の継続期間を減らすこと、及び、製造方法を簡略化することである。加えて、コイル絶縁体の形状が殆ど制約されないため、マグネットホイールの形成のために鍛造方法を使用することができる。

第２の態様によれば、本発明は、本発明の主題である装置を備えるロータを備える車両に関する。

したがって、車両がより迅速に組み立てられる。

本発明の他の利点、目的、及び、特徴は、添付図面に関連する、ロータコイル絶縁装置の特定の実施形態及びこの種の装置を備える車両の特定の実施形態の以下の非限定的な説明から明らかになる。
本発明の主題である装置の特定の実施形態の上から見た図を概略的に平面図で表す。 本発明の主題である装置の特定の実施形態の下から見た図を概略的に平面図で表す。 本発明の主題である装置の特定の実施形態を概略的に断面で表す。 本発明の主題である装置の特定の実施形態を概略的に断面で表す。 本発明の主題である装置の特定の実施形態を概略的に断面で表す。 本発明の主題である装置の特定の実施形態を概略的に断面で表す。 本発明の主題である車両の特定の実施形態を概略的に側面図で表す。

この時点で、図が原寸に比例していないことに留意すべきである。

図１は、歯と歯間の隙間とを備えるマグネットホイールに対して絶縁体を所定の位置に置くための装置を備えるロータコイル絶縁装置１０の一実施形態の上から見た図を示し、該装置は、マグネットホイールの面と接触する絶縁体の面１０１上に少なくとも２つの脚１０２を備える。好ましくは、装置１０はプラスチック材料から形成される。装置１０は、ロータの歯の内面とそれぞれが接触するように折り曲げられる複数のペタル１０３ａ，１０３ｂを更に備える。ペタル１０３ａは、マグネットホイールのうちの一方に沿って配置され、また、ペタル１０３ｂは、他方のマグネットホイールに沿って配置される。幾つかの実施形態において、脚１０２は、単一のマグネットホイールに沿って配置される２つの隣接するペタル１０３ａ間に位置される。

歯は、絶縁体の面１０１に対して突出できる。幾つかの実施形態では、面１０１が円形であり、また、脚１０２の基部は、面１０１の外円に対して突出する。脚１０２の数は４つであってもよい。好ましくは、脚１０２が一定の間隔で配設される。

幾つかの実施形態では、２つの脚１０２が面１０１上にある。幾つかの実施形態において、脚１０２の数は、マグネットホイールの歯間の隙間の数に等しい。幾つかの実施形態では、脚１０２が対称的に配設される。

図２は、絶縁体１０の一実施形態の下から見た図を示す。面１０１と平行であることが好ましい面２０１は、突起２０２，２０３，２０４を備える。面２０１は円形であることが好ましい。

突起２０２は、面２０１に対して突出する円弧であることが好ましい。突起２０２は、例えば面２０１に設けられる開口の周囲に位置され得る。

突起２０３は、面２０１に対して突出する円形起伏であることが好ましい。複数の突起２０３を径方向で一直線に合わせることができる。

突起２０４は、面２０１に対して突出する直線状の起伏であることが好ましい。突起２０１は、面２０１の半径と同一直線上にあるように方向付けられる。

突起２０２，２０３，２０４は、
− 面取りを備えることができ、
− 一定の間隔で配設され得る、
− 包装中に絶縁体を変形させ、それにより、コイルを所定位置に保持するように構成され得る。

突起２０２，２０３，２０４の中から単一のタイプの突起を絶縁体１０上に配置することができる。逆に、突起２０２，２０３，２０４の中から異なるタイプの複数の突起を同時に配置することができる。

幾つかの実施形態では、突起２０２，２０３，２０４が絶縁体１０のコアの内面上に位置される。

幾つかの実施形態において、突起は、正方形、円形、円錐、三角形、又は、任意の他の形状である形状を有することができ、その表面は、突起が位置される面の表面を越えて延びない。

面２０１は、少なくとも１つの貫通開口２０５を備えることができる。貫通開口２０５は、好ましくは円形であり、３ｍｍ〜６ｍｍの直径を有する。幾つかの実施形態において、開口は、正方形、円形、円錐、三角形、又は、任意の他の形状である形状を有することができ、その表面は、突起が位置される面の表面を越えて延びない。

好ましくは、開口２０５は一定の間隔で配設される。開口は、ワニスが流れることができるようにするべく構成され得る。開口の表面積は、ワニスの粘性によって決まり得る。好ましくは、開口の表面積は１ｍｍ^２よりも大きい。

面１０１が開口２０５を備えることができる。面１０１内の開口２０５は、面２０１内の開口２０５に対応し得る。

図３は、本発明の主題である装置１０の脚１０２の特定の実施形態３０の断面を示す。

脚１０２は、マグネットホイール３０１の隣り合う歯同士の間の隙間内に挿入され得る。脚１０２は、マグネットホイールの２つの隣り合う歯とこれらの歯間の隙間とを特徴付ける３つの面、すなわち、
− １つの歯の側面上の面３０２、
− マグネットホイールの基底に近い歯間の間隙面３０４、及び、
− 隣り合う歯の側面上の面３０６、
と接触することができる。

面３０２，３０４，３０６は、単一の曲面の一部を形成し得る。

包装中、第２のマグネットホイールの３０８の歯の内面３０９が脚１０２の外面と接触できる。

脚１０２は、
− マグネットホイール３０１の面３０２との接触部３０３、
− マグネットホイール３０１の面３０４との接触部３０５、
− マグネットホイール３０１の面３０６との接触部３０７、及び
− マグネットホイール３０８の面３０９との接触部３１０、
を有することができる。

接触部３０３，３０５，３０７，３１０は、断続的、直線状、平坦であってもよい。接触部３０３，３０７，３１０は平坦であることが好ましい。接触部３０５は直線状であることが好ましい。

脚１０２の外面の形状は、歯３０８の外形に対して相補的な外形を有することが好ましい。

実施形態３０の脚１０２の外形は、いわゆる、１つの接触ポイントを伴う「Ｔ」の形状を成す外形となり得る。好ましくは、脚１０２が心出しを確保する。

図４は、本発明の主題である装置１０の脚１０２の特定の実施形態４０の断面を示す。

脚１０２は、マグネットホイール３０１の隣り合う歯同士の間の隙間内に挿入され得る。脚１０２は、マグネットホイールの２つの隣り合う歯とこれらの歯間の隙間とを特徴付ける３つの面、すなわち、
− １つの歯の側面上の面３０２、
− マグネットホイールの基底に近い歯間の間隙面３０４、及び、
− 隣り合う歯の側面上の面３０６、
と接触することができる。

面３０２，３０４，３０６は、単一の曲面の一部を形成し得る。

包装中、第２のマグネットホイールの３０８の歯の内面３０９が脚１０２の外面と接触できる。

脚１０２は、
− マグネットホイール３０１の面３０２との２つの接触部４０２，４０３、
− マグネットホイール３０１の面３０４との２つの接触部４０４，４０５、
− マグネットホイール３０１の面３０６との２つの接触部４０６，４０７、及び
− マグネットホイール３０８の面３０９との接触部４１０、
を有することができる。

接触部４０２，４０３，４０４，４０５，４０６，４０７，４１０は、断続的、直線状、平坦であってもよい。接触部４０２，４０３，４０４，４０５，４０６，４０７，４１０は直線状であることが好ましい。

脚１０２の外面の形状は、歯３０８の外形に対して相補的な外形を有することが好ましい。

実施形態４０の脚１０２の外形は、いわゆる、２つの接触ポイントを伴う「Ｔ」の形状を成す外形となり得る。好ましくは、脚１０２は、心出しを確保するとともに、マグネットホイールに対する絶縁体の回転防止を確保する。

図５は、本発明の主題である装置１０の脚１０２の特定の実施形態５０の断面を示す。

脚１０２は、マグネットホイール３０１の隣り合う歯同士の間の隙間内に挿入され得る。

脚１０２は、マグネットホイールの２つの隣り合う歯とこれらの歯間の隙間とを特徴付ける３つの面、すなわち、
− １つの歯の側面上の面３０２、
− マグネットホイールの基底に近い歯間の間隙面３０４、及び、
− 隣り合う歯の側面上の面３０６、
と接触することができる。

面３０２，３０４，３０６は、単一の曲面の一部を形成し得る。

包装中、第２のマグネットホイールの３０８の歯の内面３０９は脚１０２と接触しないことが好ましい。

脚１０２は、
− マグネットホイール３０１の面３０２との接触部５０３、
− マグネットホイール３０１の面３０４との接触部５０５、及び
− マグネットホイール３０１の面３０６との接触部５０７、
を有することができる。

接触部５０３，５０５，５０７は、断続的、直線状、平坦であってもよい。接触部５０３，５０５，５０７は直線状であることが好ましい。

脚１０２の外面の形状は、マグネットホイール３０８の面３０９と接触しないように凹状の外形を有することが好ましい。

実施形態５０の脚１０２の外形は、いわゆる、「Ｖ」の形状を成す外形となり得る。好ましくは、脚１０２は、心出しを確保するとともに、マグネットホイールに対する絶縁体の回転防止を確保する。

図６は、本発明の主題である装置１０の脚１０２の特定の実施形態６０の断面を示す。

脚１０２は、マグネットホイール３０１の隣り合う歯同士の間の隙間内に挿入され得る。

脚１０２は、マグネットホイールの２つの隣り合う歯とこれらの歯間の隙間とを特徴付ける３つの面、すなわち、
− １つの歯の側面上の面３０２、
− マグネットホイールの基底に近い歯間の間隙面３０４、及び、
− 隣り合う歯の側面上の面３０６、
と接触することができる。

面３０２，３０４，３０６は、単一の曲面の一部を形成し得る。

包装中、第２のマグネットホイールの３０８の歯の内面３０９は脚１０２と接触しないことが好ましい。

脚１０２は、
− マグネットホイール３０１の面３０２との接触部６０３、及び
− マグネットホイール３０１の面３０６との接触部６０７、
を有することができる。

接触部６０３，６０７は、断続的、直線状、平坦であってもよい。接触部６０３，６０７は平坦であることが好ましい。

実施形態６０の脚１０２の外形は、いわゆる「平らな外形」となり得る。好ましくは、脚１０２は、マグネットホイールに対する絶縁体の回転防止を確保する。

幾つかの実施形態では、絶縁体の脚１０２の全てが同じである。他の実施形態では、実施形態３０，４０，５０，６０のうちからの複数の異なる実施形態が使用される。

幾つかの実施形態では、脚１０２が「Ｌ」の形状を成す。言い換えると、脚は、マグネットホイール３０１の面３０５と接触するとともに、マグネットホイール３０１の面３０３又は３０７のうちの一方と接触する。

幾つかの実施形態において、脚の基部の断面は、脚の上端の断面の少なくとも１つの対応する特徴的寸法よりも大きい。特徴的寸法は、
− 幅、すなわち、絶縁体の半径と平行な寸法、
− 長さ、すなわち、絶縁体の半径と垂直な寸法、
であってもよい。

実施形態３０における脚１０２に関して、幅は、接触部３０５のポイントに対して垂直なラインに基づく、接触部３０５のポイントと脚の外面上のポイントとの間の距離となり得る。長さは、脚の外面と接触面３０３との間の交わりの稜部と、脚の外面と接触面３０７との間の交わりの稜部との間の距離となり得る。

実施形態４０における脚１０２に関して、幅は、接触稜部４０４，４０５間の線分の中央と、規定された線分に対して垂直なラインに基づく脚の外面上のポイントとの間の距離となり得る。長さは、脚の外面と接触面４０２との間の交わりの稜部と、脚の外面と接触面４０６との間の交わりの稜部との間の距離となり得る。

実施形態５０における脚１０２に関して、幅は、接触部５０５のポイントに対して垂直なラインに基づく、接触部５０５のポイントと脚の外面上のポイントとの間の差となり得る。長さは、脚１０２の接触稜部５０３と脚１０２−３の接触稜部５０７との間の距離となり得る。

実施形態６０における脚１０２に関して、幅は、外面に対して垂直なラインにしたがう、脚の内面と脚の外面との間の最も長い距離となり得る。長さは、脚の外面と接触面６０３との間の交わりの稜部と、脚の外面と接触面６０７との間の交わりの稜部との間の距離となり得る。

前述の脚１０２の実施形態は、脚の基部上にクランプされるように調整されることが好ましい。

幾つかの実施形態では、マグネットホイール３０１，３０８が鍛造によって得られる。鍛造方法は、熱間鍛造のステップと冷間鍛造のステップとを備える。好ましくは、これらのステップは前述した順序で行われる。

冷間鍛造のステップは、マグネットホイール上の２つのスタンピング工程に対応するスタンピングの２つのステップを備えることができる。第２のスタンピング工程は、部品をより精密にする。スタンピングステップの後に、スタンピング工程によって推し進められるアップセット材料の切断のステップが続くことが好ましい。

図７は、本発明の主題である車両２０の特定の実施形態を示す。

車両２０は、爪ロータ（ｃｌａｗ ｒｏｔｏｒ）を備える、モータ、オルタネータ、又は、オルタネータ−スタータなどの回転電気機械を備えることができ、この回転電気機械のコイルは、本発明の主題である装置１０によって絶縁される。

Claims (16)

1. 歯と歯間の隙間とを備えるマグネットホイール（３０１）に対して絶縁体を位置決めするための装置を備えるロータコイル絶縁装置（１０）であって、
   前記マグネットホイールの面と接触する前記絶縁体の面（１０１）上に少なくとも２つの脚（１０２）を備え、前記脚のそれぞれは、以下の接触部、すなわち、
   １つの歯の側面（３０２）上の接触部、
   隣り合う歯の側面（３０６）上の接触部、
   １つの歯と隣り合う歯との間の間隙面（３０４）上の接触部、
   のうちから少なくとも２つの別個の接触部を有することを特徴とするロータコイル絶縁装置（１０）。
2. 前記脚（１０２）を備える前記面（１０１）と平行な前記コイル絶縁体の平らな面（２０１）上に、前記絶縁体が所定の位置に置かれるときに変形されることにより前記コイルを所定の位置に保持する少なくとも１つの突起（２０２，２０３又は２０４）を備える請求項１に記載のロータコイル絶縁装置（１０）。
3. 前記コイル絶縁体の少なくとも一方の前記平らな面（１０１又は２０１）に少なくとも１つの貫通開口（２０５）を備える
   請求項１又は請求項２に記載のロータコイル絶縁装置（１０）。
4. 前記絶縁体のコアの内面上に少なくとも１つの突起（２０２，２０３又は２０４）を備える請求項２に記載のロータコイル絶縁装置（１０）。
5. その脚（１０２）の外面は、前記マグネットホイール（３０１）に対して相補的なマグネットホイール（３０８）の歯と接触する請求項１から４のいずれか一項に記載のロータコイル絶縁装置（１０）。
6. その前記脚（１０２）が一定の間隔で配設される請求項１から５のいずれか一項に記載のロータコイル絶縁装置（１０）。
7. その前記突起（２０２，２０３又は２０４）が一定の間隔で配設される請求項２から６のいずれか一項に記載のロータコイル絶縁装置（１０）。
8. ４つの脚（１０２）を備える請求項１から７のいずれか一項に記載のロータコイル絶縁装置（１０）。
9. 前記歯の同じ面との少なくとも２つの接触部を備える請求項１から８のいずれか一項に記載のロータコイル絶縁装置（１０）。
10. その前記絶縁体がプラスチック材料から形成される請求項１から９のいずれか一項に記載のロータコイル絶縁装置（１０）。
11. その前記脚（１０２）の基部の断面の少なくとも１つの特徴的寸法は、前記脚の上端の断面の少なくとも１つの対応する特徴的寸法よりも大きい請求項１から１０のいずれか一項に記載のロータコイル絶縁装置（１０）。
12. 前記脚（１０２）の基部における断面の「低幅」として知られる寸法、及び、前記脚の上端における断面の「高幅」として知られる寸法は、特徴的寸法であり、前記絶縁体の半径と平行である請求項１１に記載のロータコイル絶縁装置（１０）。
13. 前記脚（１０２）の基部における断面の「高長」として知られる寸法、及び、前記脚の上端における断面の「低長」として知られる寸法は、特徴的寸法であり、前記絶縁体の半径と直交する請求項１１又は請求項１２に記載のロータコイル絶縁装置（１０）。
14. その少なくとも１つの前記マグネットホイール（３０１又は３０８）が鍛造によって得られる請求項１から１３のいずれか一項に記載のロータコイル絶縁装置（１０）。
15. その前記マグネットホイール（３０１又は３０８）を鍛造するための方法が熱間鍛造のステップと冷間鍛造のステップとを備える請求項１４に記載のロータコイル絶縁装置（１０）。
16. 請求項１に記載の装置（１０）を備えることを特徴とするロータを備える車両（７０）。

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