JP2022526583A - 電気ロータ巻線の端部ワイヤ用の保持システム - Google Patents

Abstract

本発明は、電気ロータ巻線の端部ワイヤ（１５、１６）用の保持システム（１１）であって、前記システムは、前記ワイヤを収容するためのハウジング（５０）を備え、前記ハウジングは、当該ハウジング（５０）の底壁（５３）によって互いに接続された２つの側壁（５２）の間で延び、前記ハウジング（５０）は、２つの保持壁（５５）の間に設けられた開口（５４）を介して外部に通じ、各保持壁（５５）は、側壁（５２）からそれぞれ突出し、前記ハウジング（５０）の前記長手方向軸（Ｘ）に垂直な平面において、前記保持壁（５５）は、互いに異なる形状を有する、保持システム（１１）に関する。

Description

本発明は、電気ロータ巻線の端部ワイヤ用の保持システムに関する。このようなロータは、例えば、１２Ｖまたは４８Ｖの電圧で給電されるオルタネータまたはスタータ・オルタネータまたは車両推進モータを形成する電気機械に属するクローロータである。電気ロータ巻線は、このロータの励磁コイルを形成し得る。

このような機械の電気ロータ巻線の端部ワイヤを、「クリップ」と呼ばれる保持システムによって保持することが知られている。各保持システムは、本体を備え、この本体の内部に端部ワイヤの１つを受容するようにハウジングが設けられる。ハウジングは、ハウジングの底壁によって互いに接続された２つの側壁の間で延びている。このハウジングは、２つの保持壁の間に設けられた開口を介して外部に通じ、各保持壁は、それぞれ側壁から突出している。ハウジングの長手方向軸に垂直な平面において、保持壁は同一の形状を有している。このようなクリップは、例えば、ＥＰ ３ ０２８ ３７３から知られている。

このようなクリップでの端部ワイヤの保持は、最適ではない。なぜならば、例えば、端部ワイヤをコレクタのフックに組み付ける際、またはこのようにして作製されたコイルの輸送の結果、巻線ラインの端部においてワイヤがハウジングから外れやすいためである。結果として、ハウジング内のワイヤを交換する追加のステップが必要となり、時間および資源の面でコストがかかる。

上述のデメリットを改善する必要が存在している。

本発明の目的は、このような必要に応えることであり、一態様において電気ロータ巻線の端部ワイヤ用の保持システムであって、前記システムは、前記ワイヤを収容するためのハウジングを備え、前記ハウジングは、当該ハウジングの底壁によって互いに接続された２つの側壁の間で延び、前記ハウジングは、２つの保持壁の間に設けられた開口を介して外部に開放し、各保持壁は、側壁からそれぞれ突出し、前記ハウジングの前記長手方向軸に垂直な平面において、前記保持壁は、互いに異なる形状を有するシステムによって達成される。

保持壁の異なる形状を理由として、端部ワイヤが保持システムのハウジング内にあり続ける能力が向上する。これにより、ロータの製造が単純化される。

ハウジングは、その長手方向軸に垂直な平面において、対称軸を有し得る。この対称軸は、ハウジングの保持壁の間に設けられた開口と交差しなくてもよい。

前記保持壁の一方は、第１側壁から、第１長さに亘って突出し得る。前記保持壁の他方は、第２側壁から、前記第１長さよりも短い第２長さに亘って突出し得る。したがって、長い方のタブは、ハウジングの長手方向軸に垂直な面において見た場合、ハウジングの中央領域の上方で延びることにより、端部ワイヤをハウジング内で保持することが促進される。

保持壁の長さは、これが直線状である場合でも、折れ線で形成される場合でも、別の形状を有する場合でも、ハウジングの軸に垂直な平面において、当該保持壁に沿って測定される長さとして規定され得る。

本発明の例示的実施形態によれば、各保持壁は、側壁を起点とする近位部と、遠位部と、を備え得る。前記遠位部の前記自由端部が、前記開口の縁部を規定し、前記近位部と前記遠位部とは、互いに整列せず、前記遠位部は、その自由端部に向かうにつれて前記ハウジングの前記底壁に近づいてもよい。したがって、遠位部は、ハウジングの長手方向軸に垂直な平面から見た場合、内方に湾曲する部分を形成し得る。

上述の例示的実施形態によれば、前記近位部の長さは、一方の保持壁と別のものとで異なり得る。したがって、一方の保持壁と他方の保持壁との間での形状の違いは、近位部同士の長さの違いのみを理由とし得る。この場合、遠位部は、一方の保持壁と他方の保持壁とで同一の長さを有し得る。

変形例において、近位部の長さの違いが、保持壁の異なる形状に寄与するが、これが唯一の要因ではない。

当該例示的実施形態のさらに別の変形例によれば、近位部の長さが一方の保持壁と他方の保持壁とで同一であり得るが、保持壁の一方の遠位部の長さが保持壁の他方の遠位部のものよりも長い。

各保持壁が、互いに整列しない近位部と遠位部とを備える場合、ハウジングの長手方向軸に垂直な同一平面において、これらの保持壁の各々は、その近位部とその遠位部とを備え得る。近位部および遠位部の各々は、直線状に延びてそれらの間に角度を規定する。

前記角度は、一方の保持壁と他方の保持壁とで一定であり得るとともに、例えば１０°～６０°の値を有する。このような角度値により、端部ワイヤがハウジング内に外部から進入しやすくなり得る。上述の角度値は、端部ワイヤを、開口を介してハウジングに導入する際の変形のない状態に相当する。

変形例において、角度値は、一方の保持壁と他方の保持壁とで異なり得る。したがって、２つの保持壁の形状の違いは、この角度値における違いだけを理由として、または理由の一部として生じ得る。

記載された例示的実施形態のさらに別の変形例によれば、保持壁の一方が、上述のような近位部および遠位部を実際に有し、これらの部分が互いに角度をなすが、他方の保持壁は、単一の部分のみを備える。この単一の部分は、側壁からのその起点と、開口の縁部を規定するその自由端部との間において直線状である。この単一部分は、ハウジングの内部に近づいていってもよく、近づいていかなくてもよい。

記載された例示的実施形態のさらに別の変形例によれば、保持壁のどちらも上述のような近位および遠位部を有さない。各保持壁は、単一の部分のみから形成され、この単一部分は、側壁からのその起点と、開口の縁部を規定するその自由端部との間において直線状である。この単一部分は、ハウジングの内部に近づいていってもよく、近づいていかなくてもよい。

上述の全てにおいて、保持システムは、一体型システムであり得るとともに、ポリマー等のプラスチックから構成され得る、または複合材料から構成され得る。

前述の全てにおいて、保持システムは、電気ロータの単一の端部ワイヤをハウジング内で受容するように構成され得る。

別の態様によれば、本発明は、
－上述のシステムと、
－電気ロータ巻線の端部ワイヤであって、前記システム開口に受容される端部ワイヤと、
を備えるアセンブリにさらに関する。

システムのハウジングは、電気ロータ巻線の単一の端部ワイヤを収容し得る。

前記開口の前記長手方向軸に垂直な平面において、前記開口の寸法と前記ワイヤの直径との比が０．５～１であり得る。これにより、保持要素を種々の直径を有するワイヤとともに使用することができるため、「標準的な」設計が提供される。

前記ワイヤの直径に対する前記第１長さ、すなわち最長の保持壁の長さの比が１よりも大きく、特に１．１～１．３であってもよく、例えば１．２に等しい。この長さの公差は１ｍｍである。このような比の値は、ワイヤを長い方の保持壁に対して配置するのに役立ち得る。

前記ワイヤの直径に対する前記第１長さを有する前記保持壁の厚さの比が、例えば０．４～０．５である。例えば、この長さの公差は１ｍｍである。

さらなる態様において、本発明は、
－シャフトと、
－前記シャフトに固定された第１ポールホイールおよび第２ポールホイールと、
－前記シャフトの周囲にコイル絶縁体の介在により装着された電気巻線であって、前記第１ポールホイールと前記第２ポールホイールとの間に軸方向に配置された電気巻線と、
－前記コイル絶縁体に支持された上述の少なくとも１つの保持システムであって、前記電気巻線の端部ワイヤ、特に当該電気巻線の単一の端部ワイヤを前記ハウジング内で保持する保持システムと、
を備える電気機械ロータに関する。

例えば、保持システムは、コイル絶縁体と一体的に形成される。変形例において、保持システムは、コイル絶縁体に取り付けられる、例えばこれに固定される、または載置される。保持システムがコイル絶縁体と一体的に形成されない場合、保持システムは、コイル絶縁体に堅固に固定され得る。

電気巻線は、例えば、ロータの励磁巻線を形成する。

ロータは、有利にはクローロータ、すなわちクロー状のポールを有するロータである。したがって、互いに対向して配置され噛み合うポールホイールの各々は、クローを有している。一方のポールホイールの各クローは、他方のポールホイールに向かって延び、対向するポールホイールの２つの連続するクローの間に嵌合される。クローロータは、磁化された部分と電気巻線とを備える。

ロータは、クローにより形成された磁極の間に配置された磁石であって、磁束がステータを通過せずに一方の磁極から他方の磁極に直接流れることを防止する役割を果たす磁石を備え得る。

ロータは、回転シャフトの周囲でポールホイールの両側において装着されて電気巻線を冷却するファンと関連付けられ得る。

ロータの電気巻線は、スリップリングに接続された２つの端部ワイヤを備えている。例えば、スリップリングにブラシが擦過して、当該電気巻線に電力が供給される。各端部ワイヤは、例えば、電気巻線の上部で屈曲されて、ポールホイールの壁とファンの凹部との間に設けられた径方向キャビティ、およびシャフトとファンの凹部との間に設けられた軸方向キャビティを通過する。

保持システムは、ポールホイールの壁とファンの凹部との間に設けられた、またはファンの壁とポールホイールの凹部との間に設けられた径方向キャビティに配置され得る。

保持システムをロータに配置する際に当該保持システムの形状を変更するように、保持システムの内部に屈曲線が設けられ得る。

本発明は、その例示的な実施形態に関する以下の説明を読み、添付の図面を検討することで、よりよく理解されるであろう。

図１は、本発明による保持システムが実装され得るロータの一例を示す図である。 図２は、本発明の例示的実施形態による保持システムを示す図である。 図３は、図２の保持システムの詳細を示す図である。 図４は、電気ロータの励磁巻線の端部ワイヤを図２および図３の保持システムのハウジングに挿入する様子を示す図である。 図５は、挿入された当該端部ワイヤがハウジング内で保持される様子を示す図である。 図６は、保持システムの変形例を概略的に示す図である。

図１は、軸Ａを有する駆動軸２１に固定されたクローロータ２０を装備した電気機械１０を概略的に示す。シャフト２１は、ベアリング１９によってステータ（図示せず）に対して自由に回転するように装着されている。

本例において検討されるロータ２０は、コイル絶縁体１７を備えている。この絶縁体は、実質的に円筒形であり、シャフト２１の中央部に装着されたコア２７に回転が固定された態様で装着されるとともに、２つのポールホイール２５、２６の間で軸方向にクランプされている。検討例において、当該コイル絶縁体は、クローロータの電気励磁巻線の支持体として機能する。これにより、当該電気巻線を絶縁することが可能になる。

既知の態様で、ポールホイール２５、２６の各々は、一連のクロー１２、１３を備えている。これらは、ポールホイール２５、２６の各々について、例えば１２個であり、ポールホイール２５、２６とシャフト２１とに共通の軸Ａを中心として規則的な態様で角度的に分散配置されている。

一方のポールホイール２５、２６のクロー１２、１３の各々は、クロー１２、１３が噛み合うように、反対側の他方のポールホイール２５、２６に向かって軸方向に延びている。

また、記載例において、２つのファン３１、３２が、シャフト２１の周囲に一体的に装着されるとともに、ポールホイール２５、２６に固定されて、ロータを備える電気機械における空気の循環が容易とされている。

電気巻線１７は、銅ワイヤ等の電気伝導性（導電性）ワイヤのターンにより構成され、導電性ワイヤの径方向に重ねられた層を形成している。導電性ワイヤは、少なくとも１つの電気絶縁材料の層で被覆されている。電気巻線１７は、２つのコレクタリング２８、２９が設けられた整流子に接続された２つの端部ワイヤ１５、１６を備えている。これらのコレクタリング２８、２９にブラシが擦過して、当該電気巻線１７に電力が供給される。端部ワイヤ１５および１６とスリップリング２８、２９との接続は、それぞれ、図１に示すように、シャフト２１の凹部に配置された導電性ブレードによって実現されている。各端部ワイヤ１５、１６は、巻線１７の上部で屈曲されて、第１ポールホイール２５とファン３１との間に設けられた径方向キャビティ３５、３６を通過し、そして前記導電性ブレードに接続されている。通路３７、３８が、シャフト２１とファン３１との間に配置されている。通路３７、３８は、ファン３１の凹部４１、４２により形成される。

図１に示す例において、径方向キャビティ３５、３６は、ファン３１の凹部３９、４０によって形成され、各凹部３９、４０は、径方向トンネルを形成している。図示しない変形例において、径方向キャビティ３５、３６は、第１ポールホイール２５の凹部によって形成され得る。

図１に示す例において、端部ワイヤ１５、１６用の２つの保持システム１１が設けられている。これらの保持システム１１については後述する。各保持システム１１は、第１ポールホイール２５とファン３１との間の径方向キャビティ３５、３６において、それぞれの端部ワイヤ１５、１６を保持することができる。各保持システム１１は、コイル絶縁体と一体であり、例えば、各保持システム１１は、コイル絶縁体に取り付けられている、またはコイル絶縁体と一部品をなしている。

各保持システム１１は、折り畳み線を備え得る。これにより、各保持システム１１は、クローロータ２０が装着される際に、第１ポールホイール２５上で折り畳まれ得る。

図１にさらに示すように、スリップリング２８、２９に対面する一方のファン３１は、第１ポールホイール２５の壁４８とファン３１との間に径方向キャビティ３５、３６を形成することが意図された２つの径方向凹部３９、４０を備えている。各径方向凹部３９、４０は、検討例において、保持システム１１に適合した、湾曲した先細り形状および深さを有している。また、ファン３１は、半円形状の２つの軸方向凹部４１、４２を有している。その半径は、端部ワイヤ１５、１６の半径よりも大きい。各軸方向凹部４１、４２は、端部ワイヤ１５、１６が通過するための軸方向キャビティ３７、３８を形成することが意図されている。

保持システム１１の例示的実施形態について、図２～図５を参照して説明する。

図２に示すように、保持システム１１は、端部ワイヤ１５、１６の一方を受容するためのハウジング５０を規定している。このハウジング５０は、当該ハウジング５０の底壁５３によって互いに接続された２つの側壁５２の間で延びている。保持システム１１は、ここでは一体型システムであり、ポリマーから、または複合材料から構成され得る。

また、このハウジングが、２つの保持壁５５の間に形成された開口５４を介して外部に通じ、各保持壁５５は、それぞれ側壁５２から突出していることも示されている。

保持システム１１は、図２に示す側壁５２に整列して配置された壁をさらに有している。

本発明によれば、図３に示すように、ハウジング５０の長手方向軸Ｘに垂直な横断平面において、保持壁５５は互いに異なる形状を有している。

具体的には、ハウジング５０は、上述の横断平面において対称軸Ｚを有し、この対称軸は、記載例において、開口５４と交差していないことが図３に示されている。

検討例において、各保持壁５５は、上述の平面において折れ線を規定している。これは、対応する側壁５２を起点とする近位部６０と、近位部６０をハウジング５０の内部の方向に延長した遠位部６１であって、自由端部を有する遠位部６１とにより形成されている。各保持壁５５について、近位部６０および遠位部６１は直線状であり、それらの間に角度αを規定していることが示されている。検討例において、この角度αは、一方の保持壁５５と他方の保持壁５５とで一定であるとともに、１０°～６０°の値を有している。

図２および図３に示すように、保持壁５５の一方は、その遠位部６１に沿って測定された長さとその近位部６０に沿って測定された長さとの和に等しい長さであって、他方の保持壁５５の対応する長さよりも大きい長さを有している。これにより、上述の平面において、保持壁５５の形状が異なることとなる。この形状の違いは、ここでは、遠位部６１は同一の長さを有する一方で、近位部６０の一方の長さが大きいことを要因としている。

図示しない変形例において、保持壁５５同士の違いは、以下に起因し得る。
－遠位部６１同士の長さが違い、近位部６０同士の長さが違うこと。
－遠位部６１同士の長さが違い、近位部６０同士の長さが同一であること。
－一方の保持壁５５における遠位部６１と近位部６０との間に形成される角度が他方の保持壁５５のものと異なり、遠位部６１の長さが一方の保持壁５５と他方の保持壁５５とで同一であり、近位部６０の長さが一方の保持壁と他方の保持壁とで同一であること。
－一方の保持壁５５は完全に直線的な設計であるのに対し、他方の保持壁５５は上述のような近位部６０と遠位部６１とを有すること。

端部ワイヤ１５、１６の直径に対する開口５４の寸法の比は、上述の平面において、０．５～１の間で選択され得る。

また、端部ワイヤの直径に対する最長の保持壁５５の長さの比は、１．２程度として選択され得る。この長さの公差は１ｍｍである。

あるいは、端部ワイヤの直径に対する最長の保持壁５５の厚さの比は、０．４～０．５の間で選択され得る。この長さの公差は１ｍｍである。

本発明は、上述の内容に限定されない。

図２と同様の図６は、保持壁５５のどちらも上述のような近位部および遠位部を有さない変形例を示す。本実施形態において、各保持壁５５は、単一の部分のみから形成され、この単一部分は、側壁５２からのその起点と、開口５４の縁部を規定するその自由端部との間において直線状である。この単一部分は、ハウジング５０の内部に近づいていってもいかなくてもよいが、端部ワイヤ１５、１６のハウジング５０への進入を容易とするとともにワイヤがハウジング５０からさらに脱出しにくくなるように、例えば、ハウジング５０の内部に向かって１０°～６０°の角度をなしている。

Claims (11)

1. 電気ロータ巻線の端部ワイヤ（１５、１６）用の保持システム（１１）であって、
   前記システムは、前記ワイヤを収容するためのハウジング（５０）を備え、
   前記ハウジングは、当該ハウジング（５０）＊の底壁（５３）によって互いに接続された２つの側壁（５２）の間で延び、
   前記ハウジング（５０）は、２つの保持壁（５５）の間に設けられた開口（５４）を介して外部に開放し、
   各保持壁（５５）は、側壁（５２）からそれぞれ突出し、
   前記ハウジング（５０）の長手方向軸（Ｘ）に垂直な平面において、前記保持壁（５５）は、互いに異なる形状を有する、
   保持システム（１１）。
2. 前記保持壁（５５）の一方は、第１側壁（５２）から、第１長さに亘って突出し、
   前記保持壁（５５）の他方は、第２側壁（５２）から、前記第１長さよりも短い第２長さに亘って突出する、
   請求項１に記載の保持システム。
3. 各保持壁（５５）は、側壁（５２）を起点とする近位部（６０）と、遠位部（６１）と、を備え、
   前記遠位部（６１）の自由端部が、前記開口（５４）の縁部を規定し、
   前記近位部（６０）と前記遠位部（６１）とは、互いに整列せず、
   前記遠位部（６１）は、その自由端部に向かうにつれて前記ハウジングの前記底壁（５３）に近づく、
   請求項１または２に記載のシステム。
4. 前記近位部（６０）の長さは、一方の保持壁（５５）と他方の保持壁（５５）とで異なる、
   請求項３に記載のシステム。
5. 各保持壁（５５）について、前記ハウジング（５０）の前記長手方向軸（Ｘ）に垂直な同一平面において、前記近位部（６０）および前記遠位部（６１）は、直線状に延びてそれらの間に角度（α）を規定する、
   請求項３または４に記載のシステム。
6. 前記角度（α）は、一方の保持壁（５５）と他方の保持壁（５５）とで一定であるとともに、１０°～６０°の値を有する、
   請求項５に記載のシステム。
7. 一体型システムであり、特にポリマーから、または複合材料から構成される、
   請求項１～６のいずれか一項に記載のシステム。
8. －請求項１～７のいずれか一項に記載のシステム（１１）と、
   －電気ロータ巻線の端部ワイヤ（１５、１６）であって、前記システムの開口（５４）に受容される端部ワイヤ（１５、１６）と、
   を備えるアセンブリ。
9. 前記開口（５４）の前記長手方向軸（Ｘ）に垂直な平面において、前記開口（５４）の寸法と前記端部ワイヤ（１５、１６）の直径との比が０．５～１である、請求項８に記載のアセンブリ、および／または、
   前記第１長さと前記端部ワイヤ（１５、１６）の直径との比が１よりも大きい、特に１．１～１．３である、請求項２に記載のシステム、および／または
   前記第１長さを有する前記保持壁（５５）の厚さと前記ワイヤの直径との比が０．４～０．５である、請求項２に記載のシステム。
10. －シャフトと、
    －前記シャフトに固定された第１ポールホイールおよび第２ポールホイールと、
    －前記シャフトの周囲にコイル絶縁体の介在により装着された電気巻線であって、前記第１ポールホイールと前記第２ポールホイールとの間に軸方向に配置された電気巻線と、
    －前記コイル絶縁体に支持された請求項１～８のいずれか一項に記載の少なくとも１つの保持システム（１１）であって、電気コイルの端部ワイヤ（１５、１６）を前記ハウジング（５０）内で保持する保持システム（１１）と、
    を備える電気機械ロータ。
11. 前記電気コイルの単一の端部ワイヤ（１５、１６）が、前記ハウジング（５０）内で保持される、
    請求項１０に記載のロータ。

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