JP3355024B2 - 交流発電機用コイル装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関等に取り付
けられる交流発電機の交流発電機用コイル装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】二輪車、雪上車、船外機等に備えられた
エンジン（内燃機関）には、交流発電機が取り付けら
れ、この交流発電機によってバッテリの充電や、点火装
置への高圧電力の供給がなされている。

【０００３】図３および図４は例えば二輪車のエンジン
に取り付けられた、このような交流発電機用コイル装置
を示している。図において、１はプレスによる打ち抜き
加工によって形成された環状の磁性板材を多数積層して
形成されたコアである。このコア１の外周部には、例え
ば８個の突起部１ａが形成されるとともに、中央の開口
部１ｂ周りに複数の取付孔１ｃが形成されている。２は
コア１の突起部１ａの周りに、例えばＰＥＴのようなエ
ンジニアリングプラスチックの樹脂成形によって形成さ
れたボビンである。このボビン２の内面は凹状になった
コイル巻回面２ａを有している。３はターミナルであ
る。

【０００４】４はボビン２に巻回される、端部がターミ
ナル３に取り付けられたコイルである。コイル４は、例
えば第１ボビン２Ａから第６ボビン２Ｆまで、順次直列
状態で巻回されている巻数の少ない低圧コイル４ａと、
第７ボビン２Ｇと第８ボビン２Ｈとに巻回されている巻
数の多い高圧コイル４ｂから構成されている。

【０００５】図５はこの交流発電機用コイル装置のボビ
ン２周りの断面を示している。図において、５はボビン
２に巻回されたコイル４間、およびコイル４とボビン２
のコイル巻回面２ａとの間にしみ込まされた接着剤であ
る。この接着剤５はボビン２とコイル４とを一体化する
とともに、コイル４の絶縁性の向上とコイル４からの放
熱性の向上等を図るためのものである。この接着剤５
は、コイル４が巻回されたボビン２を接着剤５中に浸漬
することにより、コイル４の内部に浸透させるが、ボビ
ン２に巻回されたコイル４上に滴下するようにしてもよ
い。

【０００６】なお、交流発電機用コイル装置の外方には
複数の磁石から構成される回転可能な界磁部材が配置さ
れている。

【０００７】つぎに、この交流発電機用コイル装置の動
作について説明する。エンジンが作動して、界磁部材が
回転すると、この回転によって交流発電機用コイル装置
の周りの磁束が変化する。このため、ボビン２に巻回さ
れたコイル４に起電力が発生する。この場合、第１ボビ
ン２Ａから第６ボビン２Ｆに巻回された低圧コイル４ａ
に発生された電力は、バッテリーに供給され、このバッ
テリーを充電するとともに、第７ボビン２Ｇと第８ボビ
ン２Ｈとに巻回された高圧コイル４ｂに発生された電力
は、エンジンの点火装置側に供給される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の交流発電機用コイル装置では、ボビン２とコイル４
とを接着する接着剤５の接着強度が弱く、またコイル装
置製造時にコイル巻回面２ａに油脂が付着し、さらに接
着強度が低下する。このため、エンジンのように激しい
振動を生じる装置に交流発電機を備えた場合、ボビン２
から接着剤５が剥離してしまい、ボビン２とコイル４と
に相対的振動が生じる結果、コイル４に断線が生じてし
まうという課題があった。また、この場合、接着剤５の
剥離によって生じたボビン２とコイル４との隙間に、水
や油等が侵入して、絶縁不良を生じてしまうという課題
があった。

【０００９】この発明は、上記のような課題を解消する
ためになされたもので、コイルとボビンとが充分に接合
される交流発電機用コイル装置を提供することを目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１の交
流発電機用コイル装置は、コアに取り付けられた樹脂製
のボビンと、このボビンに巻回されたコイルとが接着剤
によって一体的に接合されている交流発電機用コイル装
置において、ボビンのコイル巻回面に、紫外線照射によ
る表面処理を施して、前記ボビンと前記接着剤との接着
強度を高めるようになっているものである。

【００１１】この発明の請求項２の交流発電機用コイル
装置は、請求項１の交流発電機用コイル装置において、
ボビンと、コアおよびコイルとの熱膨張係数をほぼ等し
くするために、このボビン製作用の樹脂材中に無機質充
填材を混入しているものである。

【００１２】この発明の請求項３の交流発電機用コイル
装置は、請求項１の交流発電機用コイル装置において、
ボビンに弾力性を与えるために、このボビン製作用の樹
脂材中にゴム弾性体を混入しているものである。

【００１３】この発明の請求項４の交流発電機用コイル
装置は、請求項１、２または３の交流発電機用コイル装
置において、接着剤を、硬化後に硬度の低い柔軟性を有
したものから構成したことである。

【００１４】

【作用】この発明の請求項１の交流発電機用コイル装置
では、ボビンのコイル巻回面に紫外線を照射することに
より、コイル巻回面に付着した油脂の除去、コイル巻回
面の改質による接着剤の接着性の向上、およびコイル巻
回面のぬれ性の向上による接着剤の浸透性の向上を図る
ことができる。

【００１５】この発明の請求項２の交流発電機用コイル
装置では、ボビン製作用の樹脂材中に無機質充填材を混
入して、ボビンと、コアやコイルとの熱膨張係数をほぼ
等しくしているため、コイル装置にヒートショックが加
わっても、ボビンやコイルに熱応力は生じない。

【００１６】この発明の請求項３の交流発電機用コイル
装置では、ボビン製作用の樹脂材中にゴム弾性体を混入
して、ボビンに伸縮力を与えている。このため、ボビン
とコイルとに熱膨張差が生じても、この熱膨張差はボビ
ンの伸縮によって吸収される。したがって、ボビンやコ
イルには大きな熱応力は生じない。

【００１７】この発明の請求項４の交流発電機用コイル
装置では、硬化後柔軟性を有した接着剤を使用している
ので、ボビンとコイルとに熱膨張差が生じても、この熱
膨張差が接着材により吸収される。したがって、ボビン
やコイルには大きな熱応力は生じない。

【００１８】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の実施例を図について説明す
る。図１はこの発明の一実施例に係る交流発電機用コイ
ル装置の製作方法の説明図である。なお、図３ないし図
５で示したものと同一または相当部分には同一符号を付
し、その説明を省略する。

【００１９】図において、１０はコイル４巻回前のコイ
ル装置を挟むように配置された紫外線照射ランプであ
る。この紫外線照射ランプ１０は、例えば波長１８５ｎ
ｍ〜２５４ｎｍの紫外線を、ボビン２のコイル巻回面２
ａに、６０秒から１２０秒間照射して、このコイル巻回
面２ａを紫外線によって表面処理するためのものであ
る。

【００２０】つぎに、ボビン２のコイル巻回面２ａに対
する紫外線照射による作用効果について以下説明する。

【００２１】まず紫外線照射によって、ボビン２に付着
した油脂が除去される。コア１の打ち抜き加工時に、板
材の表面にオイルが塗布されるが、このオイルがボビン
２のコイル巻回面２ａに付着する。このため、このコイ
ル巻回面２ａに付着したオイルによって、ボビン２に対
する接着剤５の接着性能が低下し、接着剤５がボビン２
から剥離しやすくなる。この場合、ボビン２のコイル巻
回面２ａに紫外線を照射することにより、このコイル巻
回面２ａからオイル（油脂）を分解、除去ができる。す
なわち、紫外線照射によって、油脂に起因した接着剤５
のボビン２からの剥離が防止される。

【００２２】また、紫外線照射によって、ボビン２の表
面の改質がなされ、接着剤５がボビン２に強固に付着す
るようになる。現象としては充分に解析されていない
が、ボビン２のコイル巻回面２ａに紫外線を照射するこ
とにより、このコイル巻回面２ａの表面が改質され（例
えば炭素分子が減少し、酸素分子が増加する等）て、ボ
ビン２と接着剤５との接着性が向上すると考えられる。
このことは、下記に示される実験例からも明らかであ
る。すなわち、ボビン２への紫外線の照射時間をある程
度増加していけば、ボビン２と接着剤５との接着強度は
増加する。

【００２３】実験例 紫外線照射時間（秒） 接着剤の接着強度（Ｋｇ） ０ ２６ １０ ６６ ２０ １２９ ３０ １３７ ４０ １３４ ６０ １５９ ９０ １６１ １２０ １４７

【００２４】さらに、紫外線照射によって、ボビン２の
表面のぬれ性が向上して、ボビン２表面に接着剤５が充
分に浸透するようになる。接着剤５は、ボビン２に巻回
されたコイル４を接着剤５中に浸漬したり、ボビン２に
巻回されたコイル４上に接着剤５を滴下することによ
り、コイル４間やコイル４とボビン２間に浸透するが、
一般に完全浸透は困難である。この場合、ボビン２のコ
イル巻回面２ａに紫外線を照射することにより、コイル
巻回面２ａのぬれ性が向上し、接着剤５はコイル４とボ
ビン２との間に充分にぬれ広がり、これ等の間に隙間を
生じることなく充分に浸透する。

【００２５】なお、樹脂材への紫外線照射による作用は
「９０年接着学会 Ｐ−１３−６Ｐ１１５〜Ｐ１１６」
や「工学材料９１年７月別冊 接着テクノガイド ポリ
オレフィンの表面改質」にも示されている。

【００２６】以上のように、この交流発電機用コイル装
置では、コイル４を巻回するボビン２のコイル巻回面２
ａに紫外線を照射しているため、ボビン２のコイル巻回
面２ａに付着した油脂が除去され、接着剤５によってコ
イル４とボビン２とが充分に接合される。したがって、
このコイル装置を有する交流発電機を振動等の多い内燃
機関に取り付けても、接着剤５が剥離して、コイル４と
ボビン２とが分離し、コイル４に断線が生じたり、コイ
ル４とボビン２間に水や油が侵入し、絶縁不良を生じさ
せてしまうという問題は生じにくくなる。

【００２７】また、ボビン２のコイル巻回面２ａへの紫
外線の照射により、コイル巻回面２ａが改質されて、ボ
ビン２に対する接着剤５の接着性が向上するため、この
ことによっても、コイル４とボビン２とは充分に一体化
され、上記と同様な効果を得ることができる。

【００２８】さらに、ボビン２のコイル巻回面２ａへの
紫外線の照射により、コイル巻回面２ａのぬれ性が向上
し、接着剤５はコイル４とボビン２との間に充分に浸透
するため、この点でも、ボビン２とコイル４とが接着剤
５によって充分に一体化され、上記と同様な効果を得る
ことができる。

【００２９】また、コイル４とボビン２間に隙間があれ
ば、接着剤５によってボビン２と一体化したコイル４
と、一体化されないコイル４とが生じることとなるた
め、振動やヒートショックにより、上記２種類のコイル
４の境界で応力集中が生じて、コイル４に断線が生じ易
い。しかし、ボビン２のコイル巻回面２ａのぬれ性が向
上すれば、上記のような事態は生じにくくなり、このこ
とに起因してコイル４に断線が生じることもなくなる。

【００３０】実施例２．さて、例えば、鉄製のコア１の
線膨張係数は１．１×１０^-5／℃程度であり、銅製のコ
イル４の線膨張係数は１．６５×１０^-5／℃程度であっ
て、両者間に大きな差はないが、樹脂製のボビン２の線
膨張係数は５〜８×１０^-5／℃程度であり、コア１やコ
イル４のそれより、かなり大きくなっている。したがっ
て、ボビン２に紫外線を照射して、コイル４とボビン２
とを接着剤５によって強固に一体化した場合、ヒートシ
ョックが加わることにより、コア１やコイル４とボビン
２との間の熱膨張差に起因して、コイル４に熱応力が発
生し、コイル４に断線が生じる可能性もある。また、強
度の小さいボビン２に熱応力によって、亀裂が発生した
場合、このボビン２に接着剤５を介して強固に接合した
コイル４にも、大きな応力集中が生じて、このコイル４
に断線が生じる可能性も生じる。

【００３１】このため、ボビン２を形成するための樹脂
材（例えばＰＥＴ）中に、例えばシリカ、寒水石、アル
ミナ、ガラス繊維、ガラスビーズ、溶融石英、炭酸カル
シウムといった無機質充填材を混入し、このボビン２の
線膨張係数を１〜２×１０^-5／℃程度に抑えて、コイル
４に熱応力が加わらないようにしている。

【００３２】実施例３．また、ボビン２を形成するため
の樹脂材（例えばＰＥＴ）中にエラストマー（ゴム弾性
体）を混入し、ボビン２に弾性力を与えてボビン２を伸
び縮み可能とし、ボビン２に熱応力による亀裂が生じな
いようにして、コイル４の断線を防止するようにしても
よい。例えば、通常の樹脂材から構成されるボビン２で
は、温度差２２０℃のヒートショックを１０サイクル程
度加えれば、亀裂を生じるが、エラストマーを所定量混
入した樹脂材から構成されるボビン２では、温度差２２
０℃のヒートショックを１００サイクル程度加えても、
亀裂は生じない。なお、エラストマーは、塩ビ系、スチ
レン系、オレフィン系、ウレタン系、ポリエステル系、
シリコン等のいずれのものから構成されるものであって
もよい。

【００３３】実施例４．さらに、硬化後の接着剤５の硬
度を低くして、この接着剤５に柔軟性を持たせ、たとえ
ボビン２に熱応力によって亀裂が生じても、接着剤５に
ある程度伸縮性を持たせて、コイル４に応力集中が生じ
ないようにしてもよい。例えば、接着剤５の硬化後の硬
度がショアＤ硬度で４０程度なら、コイル４は、ボビン
２に生じた亀裂に起因して、断線する確率はほぼゼロで
あるのに対し、接着剤５の硬化後の硬度がショアＤ硬度
で８０程度あると、コイル４は、ボビン２に生じた亀裂
に起因して、断線する確率が高くなる。ここで、接着剤
５は一般に主剤と硬化剤とを混合して作られるが、接着
剤５の硬化後の硬度を下げるには、硬化剤に柔軟性硬化
剤を使用すればよい。

【００３４】実施例５．なお、ボビン２を形成するため
の樹脂材に無機質充填材を混入するとともに、接着剤５
に柔軟性を有したものを使用すれば、互いの効果によ
り、コイル４の断線はますます生じにくくなる。また、
ボビン２を形成する樹脂材にラストマーを混入した場合
についても、同様である。

【００３５】実施例６．また、交流発電機用コイル装置
は、上記のように８ポールタイプのもの以外に、例え
ば、図２で示されるように、一つの細長いボビン２に、
接着剤５を介してコイル４を巻回した２ポールタイプの
ものであってもよいのは勿論である。

【００３６】実施例７．さらに、ボビン２への紫外線の
照射は、紫外線照射ランプ１０に対してボビン２（コイ
ル４巻回前のコイル装置）を回転したり、紫外線照射ラ
ンプ１０による紫外線中にボビン２を移動させるように
してもよい。

【００３７】

【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００３８】この発明の請求項１の発明によれば、コア
に取り付けられた樹脂製のボビンと、このボビンに巻回
されたコイルとが接着剤によって一体的に接合されてい
る交流発電機用コイル装置において、ボビンのコイル巻
回面に、紫外線照射による表面処理を施したので、ボビ
ンと接着剤との接着強度が著しく向上し、その結果コイ
ルとボビンとが充分に接合され、コイルの断線および絶
縁不良が防止される。

【００３９】この発明の請求項２の発明によれば、請求
項１の発明の場合において、ボビンと、コアおよびコイ
ルとの熱膨張係数を等しくするために、このボビン製作
用の樹脂材中に無機質充填材を混入しているので、ボビ
ンとコイルとに熱膨張差が生じず、コイルの断線の発生
を防止できる。

【００４０】この発明の請求項３の発明によれば、請求
項１の発明の場合において、ボビンに弾力性を与えるた
めに、このボビン製作用の樹脂材中にゴム弾性体を混入
しているので、ボビンとコイルとが充分に接合された場
合でも、ボビンとコイルとの熱膨張差に起因したコイル
の断線の発生を防止できる。

【００４１】この発明の請求項４の発明によれば、請求
項１、２または３の発明の場合において、接着剤を、硬
化後に硬度の低い柔軟性を有したものから構成したの
で、ボビンとコイルとが充分に接合された場合でも、ボ
ビンとコイルとの熱膨張差に起因したコイルの断線の発
生を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施例に係る交流発電機用コイ
ル装置の製作方法の説明図である。

【図２】 この発明の他の実施例に係る交流発電機用コ
イル装置の断面図である。

【図３】 従来の交流発電機用コイル装置の一例を示す
正面図である。

【図４】 図３の交流発電機用コイル装置の断面図であ
る。

【図５】 図３の交流発電機用コイル装置のボビン周り
の断面図である。

【符号の説明】

１ コア、２ ボビン、２ａ コイル巻回面、４ コイ
ル、５ 接着剤、１０紫外線ランプ。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コアに取り付けられた樹脂製のボビン
   と、このボビンに巻回されたコイルとが接着剤によって
   一体的に接合されている交流発電機用コイル装置におい
   て、前記ボビンのコイル巻回面に、紫外線照射による表
   面処理を施して、前記ボビンと前記接着剤との接着強度
   を高めるようになっていることを特徴とする交流発電機
   用コイル装置。
2. 【請求項２】 ボビンと、コアおよびコイルとの熱膨張
   係数をほぼ等しくするために、このボビン製作用の樹脂
   材中に無機質充填材を混入していることを特徴とする請
   求項１記載の交流発電機用コイル装置。
3. 【請求項３】 ボビンに弾力性を与えるために、このボ
   ビン製作用の樹脂材中にゴム弾性体を混入していること
   を特徴とする請求項１記載の交流発電機用コイル装置。
4. 【請求項４】 接着剤を、硬化後に硬度の低い柔軟性を
   有したものから構成したことを特徴とする請求項１、請
   求項２または請求項３記載の交流発電機用コイル装置。