JP3162504U - 磁石式交流発電機 - Google Patents

Abstract

【課題】固定子から外部に引き出されるワイヤーハーネスの引出し部の位置がずれて、ワイヤーハーネスが回転子と干渉する状態が生じるのを防ぐこと。【解決手段】星形環状の固定子鉄心１４の複数の突極部１４ｂにそれぞれボビン１６を介して巻回された複数の単位コイル１５ａを所定の相数の発電コイル１５を構成するように結線してなる固定子１１と磁石回転子１２とを備えて、発電コイルから引き出されたワイヤーハーネス１３が星形環状鉄心の一つの突極部に巻回された単位コイルの外周に縛りつけられた状態で外部に引き出された磁石式交流発電機において、ワイヤーハーネス１３が縛りつけられた単位コイル１５ａが巻回されたボビン１６の鍔部１６ｂの外周面に、環状星形鉄心を構成する鋼板の板面と平行な平坦面１６b2aが形成され、この平坦面にワイヤーハーネス１３が添わせた状態で外部に引き出されている。【選択図】 図２

Description

本考案は、固定子鉄心として星形環状鉄心を用いた磁石式交流発電機に関するものである。

エンジンや風車などの原動機により駆動される交流発電機として、磁石式交流発電機が用いられている。磁石式交流発電機は、特許文献１に示されているように、環状の継鉄部から多数の突極部を放射状に突出させた構造を有する星形環状鉄心からなる固定子鉄心と、この固定子鉄心の複数の突極部にそれぞれボビンを介して巻回された複数の単位コイルとを有して、該複数の単位コイルが所定の相数の発電コイルを構成するように結線された固定子と、回転子ヨークに永久磁石を固定してなる磁石回転子とにより構成される。

この種の発電機においては、特許文献１にも示されているように、発電コイルの端末部に接続された複数のリード線が絶縁チューブ内に一括して収容されることによりワイヤハーネスが構成され、このワイヤハーネスが、固定子鉄心の一つの突極部に巻回されたコイルの外周に縛りつけられることにより固定子に対して固定されて外部に引き出される。

図６は、従来の磁石式交流発電機の固定子鉄心の多数の突極部のうちの２つの突極部をそれぞれの先端側から見た端面図である。同図において１は、鋼板の積層体からなる固定子鉄心の突極部、２は突極部１に一体に成形された樹脂製のボビンである。各突極部１は、継鉄部の外周から放射状に突出したコイル巻回部１ａと、該コイル巻回部の先端に形成された磁極部１ｂとを有し、磁極部１ｂの先端には磁石回転子の磁極に対向させられる円筒面状の磁極面１b1が形成されている。

各突極部１に設けられたボビン２は、各突極部１のコイル巻回部１ａの側面を覆うように形成されたコイル巻回用胴部２ａと、コイルの巻き崩れを防止するためにコイル巻回用胴部２ａの先端（各突極部の先端側に位置するコイル巻回用胴部の端部）から外方に（各突極部の突出方向と直角な方向に）張り出した鍔部２ｂとを一体に有している。

各ボビン２の先端に設けられた鍔部２ｂは、各ボビンが設けられた突極部に隣接する両側の突極部側に張り出した一対の極間張り出し部２b1，２b1と、固定子鉄心の軸線方向の両側（各ボビンが設けられた突極部の鋼板積層方向の両側）に張り出した一対の軸方向張出し部２b2，２b2とを一体に有している。各ボビンの鍔部の極間張出し部２b1，２b1は、それぞれの外縁部が固定子鉄心の軸線方向に沿って直線状に伸びる輪郭形状を有するように形成され、一対の軸方向張出し部２b2，２b2は、それぞれの外縁部が外側に凸な円形または楕円形の弧状の輪郭形状を有するように形成されている。

図６において、３は固定子から引き出されるワイヤハーネスを示している。図示の例では、１回路の３相交流出力を外部に取り出すための３本のリード線と、２回路の単相交流出力を外部に取り出すための４本のリード線とからなる合計７本のリード線４が絶縁チューブ５で一括して被覆されることによりワイヤーハーネス３が構成されている。ワイヤハーネス３の一端寄りの部分では、絶縁チューブ５が扁平な形状を呈するように成形されていて、この絶縁チューブの扁平な部分の内側に７本のリード線が整列させられた状態で収容されている。ワイヤハーネス３は、扁平に形成されたその一端寄りの部分が、固定子鉄心の一つの突極部１にボビン２を介して巻回された単位コイルの外周に糸やバンドで縛りつけられることにより固定子に対して固定される。一つの突極部１に巻かれた単位コイルの外周に縛りつけられたワイヤハーネス３は、該単位コイルが巻かれたボビン２の先端の鍔部２ｂの一方の軸方向張出し部２b2の外周面に添わせた状態で外部に引き出される。

特開昭６３−２４９４４９号公報

従来の磁石式交流発電機では、ワイヤーハーネス３を、一つの単位コイルが巻回された突極部に取り付けられたボビンの鍔部２ｂの一方の軸方向張出し部２b2の弧状の外周面に添わせた状態で外部に引き出していたため、ワイヤハーネスを単位コイルの外周に縛りつけて固定する作業を行う際に、ワイヤハーネス３が軸方向張出し部２b2の外周面上で滑って、図７に示すようにワイヤハーネス３の引出し部の位置がずれることがあった。このようにワイヤハーネス３の引出し部の位置がずれると、固定子を回転子と組み合わせて磁石式交流発電機を組み立てた際に、ワイヤハーネスが回転子と干渉することがあり、ワイヤハーネス３の引出し部の位置がずれたままで回転子を回転させると、ワイヤハーネスが回転子により擦られて損傷したり断線したりする虞がある。

このような問題が生じるのを防ぐため、ワイヤハーネス３を固定する単位コイルの外周に台座となる部品を配置して、ワイヤハーネスをこの台座の上に載せた状態で単位コイルに縛りつけることが考えられるが、台座を設けると部品点数が増大するため、コストの上昇を招き、好ましくない。またコイルの巻き上がりの状態によっては、単位コイルの外周に台座をうまく配置することができないことがある。

また固定子鉄心の多数の突極部のうちの一つを、単位コイルを巻回しない空き突極部として、この空き突極部の先端にワイヤハーネスを固定するのに適した台座部を形成することも行われているが、このように空き突極部を設けると、固定子に設ける単位コイルの数が減少するため、発電機の出力が制限されるという問題が生じる。特に発電コイルを三相コイルとする場合には、一部の突極部を空き突極部とすると、三相の巻線バランスが崩れるため好ましくない。

本考案の目的は、固定子鉄心の一つの突極部のボビンに巻回されたコイルの外周にワイヤハーネスを縛りつけて固定する際に、ボビンの先端の鍔部の外周面にワイヤハーネスを安定に保持させることができるようにした磁石式交流発電機を提供することにある。

本考案は、多数枚の鋼板の積層体からなっていて環状の継鉄部の外周から多数の突極部を放射状に突出させた構造を有する固定子鉄心と該鉄心の複数の突極部にそれぞれボビンを介して巻回された複数の単位コイルとを有して、該複数の単位コイルが所定の相数の発電コイルを構成するように結線された固定子と、回転子ヨークの内周に永久磁石を取り付けてなる磁石回転子と、固定子の発電コイルの端末部に接続された複数のリード線を絶縁チューブで被覆してなるワイヤーハーネスとを備えた磁石式交流発電機を対象とする。

本考案が対象とする磁石式交流発電機においては、各単位コイルを巻回するボビンが、固定子鉄心の各突極部の先端側に位置する端部に鍔部を有し、ワイヤーハーネスは、固定子の一つの単位コイルの外周に縛りつけられることにより固定子に対して固定されて、一つの単位コイルが巻回されたボビンの先端の鍔部の外周面に添わせた状態で外部に引き出される。

本考案においては、ワイヤーハーネスが縛りつけられる一つの単位コイルが巻回されるボビンの鍔部の外周面のワイヤーハーネスが添わせて配置される部分に、固定子鉄心を構成する鋼板の板面と平行な平坦面が形成されている。

上記のように、ボビンの鍔部の外周面のワイヤーハーネスが添わせて配置される部分に平坦面を形成しておくと、ワイヤハーネスを単位コイルに縛りつける際に、ワイヤハーネスをボビンの鍔部の外周面に安定に保持することができ、ワイヤハーネスがボビンの鍔部の外周面に沿って滑るのを防ぐことができるため、ワイヤハーネスの引出し位置がずれるのを防ぐことができる。従って、固定子と回転子とを組み合わせた際にワイヤハーネスが回転子と接触するおそれがある不良品が製造されるのを防ぐことができる。

固定子鉄心の各突極部に設けられた各ボビンの鍔部は、隣接する両側の突極部側に張り出した一対の極間張出し部と、固定子鉄心の軸線方向の両側に張り出した軸方向張出し部とを一体に有する形状に形成するのが好ましい。この場合、各単位コイルの巻き崩れを防ぐため、固定子鉄心の複数の突極部にそれぞれ設けられるボビンの鍔部の一対の軸方向張出し部のうち、ワイヤハーネスが添わせて配置される軸方向張出し部以外の他のすべての軸方向張出し部の外周面には、外側に凸な弧状の輪郭形状を持たせておくのが好ましい。

以上のように、本考案によれば、ボビンの鍔部の外周面のワイヤーハーネスが添わせて配置される部分に平坦面を形成したので、ワイヤハーネスを単位コイルに縛りつける際に、ワイヤハーネスをボビンの鍔部の外周面に安定に保持することができ、ワイヤハーネスを一つの単位コイルの外周に縛りつける作業を行う際に、ワイヤハーネスがボビンの鍔部の外周面に沿って滑って、ワイヤハーネスの引出し位置がずれるのを防ぐことができる。従って、固定子と回転子とを組み合わせた際にワイヤハーネスが回転子と接触するおそれがある不良品が製造されるのを防ぐことができ、製品の歩留まりを向上させることができる。また固定子と回転子とを組み合わせた際にワイヤハーネスが回転子と接触するおそれをなくすことができるため、信頼性を高めることができる。

本考案の一実施形態の構成を示した正面図である。 図１のII−II線断面図である。 本実施形態で用いる固定子鉄心の正面図である。 図３のIV−IV線断面図である。 本実施形態において、ワイヤハーネスが縛りつけられる単位コイルが巻かれる突極部とその両側の突極部とを先端側から見て示した拡大端面図である。 従来の磁石式交流発電機において、ワイヤハーネスが縛りつけられる単位コイルが巻かれる突極部と隣接する突極部とを先端側から見て示した拡大端面図である。 従来の磁石式交流発電機においてワイヤハーネスの引出し部の位置がずれた状態を示した突極部の拡大端面図である。

以下、図１ないし図５を参照して、本考案の一実施形態の構成を詳細に説明する。図１及び図２に示されているように、本実施形態に係わる磁石式交流発電機１０は、固定子１１と、磁石回転子１２と、固定子から引き出されたワイヤハーネス１３とにより構成されている。

固定子１１は、固定子鉄心１４と、固定子鉄心１４に巻回された発電コイル１５とからなっている。固定子鉄心１４は、多数枚の鋼板の積層体からなっていて、図３及び図４に示されているように、環状の継鉄部１４ａの外周から多数の(図示の例では１８個の）突極部１４b，１４ｂ，…を放射状に突出させた構造を有している。各突極部１４ｂは、継鉄部１４ａの外周から放射状に突出したコイル巻回部１４b1と、該コイル巻回部の先端に形成された磁極部１４b2とを一体に有し、磁極部１４b2の先端には磁石回転子の磁極に対向させられる円筒面状の磁極面が形成されている。

固定子鉄心１４には、各突極部１４ｂを覆うように形成された絶縁樹脂製のボビン１６と、発電コイルの端末部とワイヤハーネス１３を構成するリード線の一端とが接続される複数の端子金具１７を保持した絶縁樹脂製の端子保持部１８とが一体化された状態で取り付けられている。

各ボビン１６は、各突極部１４ｂのコイル巻回部１４b1の側面を覆うように形成されたコイル巻回用胴部１６ａと、コイルの巻崩れを防ぐためにコイル巻回用胴部１６ａの先端部及び後端部にそれぞれ形成された鍔部１６ｂ及び１６ｃとを一体に有している。図５に示されているように、各ボビンの先端側の鍔部（各突極部の先端側に位置する鍔部）１６ｂは、隣接する両側の突極部側に張り出した一対の極間張出し部１６b1，１６b1と、固定子鉄心の軸線方向の両側に張り出した軸方向張出し部１６b2，１６b2とを一体に有しており、各ボビン１６の先端側の鍔部１６ｂの極間張出し部２b1，２b1は、それぞれの外縁部が固定子鉄心の軸線方向に沿って直線状に伸びる輪郭形状を有するように形成されている。

端子保持部１８は、固定子鉄心１４の継鉄部１４ａの軸線方向の一端側の端面及び他端側の端面のそれぞれの一部を覆うように形成されてボビン１６と一体化されている。端子保持部１８により保持される複数（本実施形態では７個）の端子金具１７は、発電コイルの複数の端末部とワイヤハーネス１３を構成する複数のリード線との間を接続するために設けられている。各端子金具１７は、固定子鉄心１４の継鉄部１４ａを鋼板積層方向に貫通して設けられた孔内を通して、継鉄部１４ａの軸線方向（鋼板の積層方向）の一端側と他端側との間を延びるように設けられて、各端子金具１７の一端及び他端がそれぞれ継鉄部１４ａの軸線方向の一端側の端面及び他端側の端面を覆うように設けられた端子保持部１８を貫通して外部に導出されている。各端子金具１７を貫通させるために継鉄部１４ａに設けられた各貫通孔内には絶縁樹脂が充填されて、この絶縁樹脂により、端子金具１７が固定子鉄心１４に対して絶縁されている。また図示の例では、発電コイルの各端末部とワイヤハーネス１３の各リード線との間を接続する端子金具１７の他に、発電コイルの結線が変更される場合に備えて４個の予備の端子金具１７′が設けられ、これらの予備の端子金具が端子保持部１８に保持されている。

固定子鉄心１４の各突極部１４ｂに取り付けられたボビン１６には、単位コイル１５ａが巻回され、１８個の突極部１４ｂにそれぞれ巻回された単位コイル１５ａが渡り線を通して結線されることにより、一つの三相発電コイルと、２つの単相発電コイルとが形成されている。三相発電コイルの三相の出力端子を構成する３つの端末部は、固定子鉄心１４の軸線方向の一端側（図２において固定子鉄心１４の左端側）で、７個設けられた端子金具１７の内の３つの端子金具の一端に半田付けされている。また２つの単相発電コイルの出力端子を構成する４つの端末部が、他の４つの端子金具の一端に半田付けされている。

ワイヤハーネス１３は、１回路の３相交流出力を外部に取り出すための３本のリード線と、２回路の単相交流出力を外部に取り出すための４本のリード線とからなる合計７本のリード線２０（図５参照）を絶縁チューブ２１内に収容することにより構成されている。ワイヤハーネス１３の一端寄りの部分では、絶縁チューブ２１が扁平な形状を呈するように成形されていて、この絶縁チューブの扁平な部分の内側に７本のリード線２０が整列させられた状態で収容されている。ワイヤハーネス１３は、扁平に形成されたその一端寄りの部分が、固定子鉄心１４の一つの突極部１４ｂにボビン１６を介して巻回された単位コイル１５ａの外周に糸やバンドからなる緊締手段２２で縛りつけられることにより固定子に対して固定される。

一つの突極部１４ｂに巻かれた単位コイル１５ａの外周に縛りつけられたワイヤハーネス１３は、該単位コイル１５ａが巻かれたボビン１６の先端の鍔部１６ｂの一方の軸方向張出し部１６b2の外周面に添わせた状態で外部に引き出される。本実施形態では、図５に示されているように、一つの単位コイル１５ａが巻回されたボビン１６の鍔部の一方の軸方向張出し部１６b2の外周面の、ワイヤハーネス１３が沿わせて配置される部分が、固定子鉄心１４を構成する鋼板の板面と平行な平坦面１６b2aとなっている。ワイヤハーネス１３が縛り付けられる単位コイルが巻回されたボビンの鍔部１６ｂの他方の軸方向張出し部１６b2の外周面及び他のすべてのボビン１６の鍔部の一対の軸方向張出し部１６b2のそれぞれの外周面はすべて外側に凸な弧状の輪郭形状を呈するように形成されている。

ワイヤハーネス１３の固定子１１と反対側の端末部にはコネクタ２５が接続され、このコネクタ２５が負荷につながる他のコネクタに接続される。

固定子１１は、その中心軸線（固定子鉄心１４の中心軸線）をエンジンなどの原動機の回転軸の中心軸線に一致させ、かつワイヤハーネス１３を原動機側に位置させた状態で配置されて、固定子鉄心１４の継鉄部１４ａを鋼板積層方向に貫通した状態で設けられた取り付け孔１４ｃに挿入されたボルトを原動機のケーシング等に設けられたネジ孔にねじ込むことにより原動機に固定される。

磁石回転子１２は、鉄等の強磁性体によりカップ状に形成された回転子ヨーク３１と、回転子ヨーク３１の周壁部３１ａの内周に固定された永久磁石３２とにより構成される。永久磁石３２は、所定の極数の回転子磁極を構成するように着磁されている。回転子ヨーク３１の底壁部３１ｂの中央部にはボス部３１ｃが形成され、固定子鉄心１４の継鉄部１４ａの内側に配置された原動機の回転軸がボス部３１ｃに嵌着されることにより、磁石回転子１２が原動機に取り付けられる。このように磁石回転子が原動機に取り付けられた状態で、永久磁石３２により形成された回転子磁極が、固定子鉄心１４の突極部１４ｂの先端の磁極部１４b2に所定のギャップを介して対向させられる。図２に示されているように、ワイヤハーネス１３は、磁石回転子１２のヨーク３１の周壁部の開口端との間に所定の隙間を形成した状態で固定子１１から外部に引出される。

本実施形態のように、ボビン１６の鍔部１６ｂの外周面のワイヤーハーネス１３が添わせて配置される部分に平坦面１６b2aを形成しておくと、ワイヤハーネス１３を単位コイルに縛りつける際に、ワイヤハーネス１３をボビン１６の鍔部の外周面に安定に保持することができるため、ワイヤハーネス１３がボビンの鍔部の外周面に沿って滑るのを防ぐことができる。従って、ワイヤハーネス１３の引出し位置がずれるのを防ぐことができ、固定子と回転子とを組み合わせた際にワイヤハーネス１３が回転子と接触するおそれがある不良品が製造されるのを防ぐことができる。

上記の実施形態では、固定子鉄心の軸線方向の一端側で発電コイルの端末部と端子金具との接続を行い、固定子鉄心の軸線方向の他端側でワイヤハーネスのリード線と端子金具との接続を行うとしたが、本考案は上記のように構成する場合に限定されるものではなく、固定子鉄心の軸線方向の同じ側で、発電コイルの端末部と端子金具との接続及びワイヤハーネスのリード線と端子金具との接続を行うようにすることもできる。

上記の実施形態では、ワイヤハーネスが７本のリード線を有しているが、ワイヤハーネスを構成するリード線の数は発電コイルの相数や回路数により適宜に設定されるものである。

１１ 固定子
１２ 磁石回転子
１３ ワイヤハーネス
１４ 固定子鉄心
１４ａ 継鉄部
１４ｂ 突極部
１６ ボビン
１６ａ コイル巻回用胴部
１６ｂ 鍔部
１６b1 鍔部の極間張出し部
１６b2 鍔部の軸方向張出し部
１６b2a 平坦面
１７ 端子金具
１８ 端子保持部
２２ 紐やバンド等からなる緊締手段
２０ ワイヤハーネスを構成するリード線
２１ 絶縁チューブ
３１ 回転子ヨーク
３２ 永久磁石

Claims (2)

1. 多数枚の鋼板の積層体からなっていて環状の継鉄部の外周から多数の突極部を放射状に突出させた構造を有する固定子鉄心と該鉄心の複数の突極部にそれぞれボビンを介して巻回された複数の単位コイルとを有して、該複数の単位コイルが所定の相数の発電コイルを構成するように結線された固定子と、回転子ヨークの内周に永久磁石を取り付けてなる磁石回転子と、前記固定子の発電コイルの端末部に接続された複数のリード線を絶縁チューブで被覆してなるワイヤーハーネスとを備え、前記各単位コイルが巻回された各ボビンは前記固定子鉄心の各突極部の先端側に位置する端部に鍔部を有し、前記ワイヤーハーネスは、前記固定子の一つの単位コイルの外周に縛りつけられることにより前記固定子に対して固定されて、該ワイヤハーネスが前記一つの単位コイルが巻回されたボビンの先端の鍔部の外周面に添わせた状態で外部に引き出されている磁石式交流発電機において、
   前記ワイヤーハーネスが縛りつけられる一つの単位コイルが巻回されるボビンの鍔部の外周面の前記ワイヤーハーネスが添わせて配置される部分に、前記固定子鉄心を構成する鋼板の板面と平行な平坦面が形成されていること、
   を特徴とする磁石式交流発電機。
2. 前記固定子鉄心の各突極部に設けられた各ボビンの鍔部は、隣接する両側の突極部側に張り出した一対の極間張出し部と、前記固定子鉄心の軸線方向の両側に張り出した軸方向張出し部とを一体に有し、
   前記ワイヤハーネスが添わせて配置されるボビンの鍔部の外周面は、前記ワイヤハーネスが縛りつけられた単位コイルが巻回されたボビンの一対の軸方向張出し部のうちの一方の外周面であり、
   前記ワイヤハーネスが添わせて配置されるボビンの鍔部の他方の軸方向張出し部の外周面及び他のすべてのボビンの鍔部の一対の軸方向張出し部のそれぞれの外周面は、外側に凸な弧状の輪郭形状を有するように形成されていること、
   を特徴とする請求項１に記載の磁石式交流発電機。

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