JP3725469B2

JP3725469B2 - コイルの電気絶縁構造

Info

Publication number: JP3725469B2
Application number: JP2001393976A
Authority: JP
Inventors: 操倉田; 将志北村
Original assignee: Takano Co Ltd
Current assignee: Takano Co Ltd
Priority date: 2001-12-26
Filing date: 2001-12-26
Publication date: 2005-12-14
Anticipated expiration: 2021-12-26
Also published as: JP2003199277A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロータリソレノイドや電動モータ等の回転電機に用いて好適なコイルの電気絶縁構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コイルを巻回したコイルボビンの中心にマグネットロータを配するとともに、コイルボビンの外側に磁性体により形成したヨークを配してなるロータリソレノイドや電動モータ等の回転電機は知られており、既に、本出願人も、このような構成を有するロータリソレノイド装置を、特開２００１−２５８２３３号公報により提案した。
【０００３】
ところで、同公報におけるロータリソレノイド装置をはじめ、この種の回転電機は、コイルボビンに巻回したコイルの外側が、ケーシングを兼ねた導電性（磁性）を有する金属製のヨークにより覆われるため、通常、コイルの表面に絶縁テープを巻いたり絶縁シートを貼付けることにより、コイルとヨーク間の電気絶縁性能を確保している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の電気絶縁構造は、次のような問題点があった。
【０００５】
第一に、製造面において難があり、例えば、手作業による場合には、製造工数の増大や品質のバラツキを招くとともに、他方、自動化する場合には、製造装置の複雑化によるコストの増大を招く。
【０００６】
第二に、製造中にコイルのマグネットワイヤがほつれたりコイルを傷付ける虞れがあるなど、コイルに対する十分な保護を図れない。
【０００７】
第三に、この種の回転電機には、小型化と高性能化の両立が要求される傾向があるため、コイルとヨーク間の絶縁距離が短くなり、この結果、従来の電気絶縁構造によっては十分な電気絶縁性能を確保できない。
【０００８】
本発明は、このような従来の技術に存在する課題を解決したものであり、製造時の自動化を容易にしてコストダウン，生産性向上及び品質向上を図ることができるとともに、コイルに対する保護強化、さらには、十分かつ確実な電気絶縁性能の確保を図ることができるコイルの電気絶縁構造の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び実施の形態】
本発明に係るコイルの電気絶縁構造１は、コイルＣを巻回したコイルボビン２の中心にマグネットロータ３を配するとともに、コイルボビン２の外側に磁性体により形成したヨーク４を配した回転電機Ｍにおいて、コイルボビン２に係合して位置決めされ、かつ当該コイルボビン２と組合わさることによりコイルＣの表面全体を覆う絶縁成形体５を装着するとともに、絶縁成形体５は、ドーナツ状に形成した端面部１１…とこの端面部１１…から直角に突出した一又は二以上の側面部１２ｉ，１２ｊ…を、合成樹脂等の絶縁材により一体成形した一対の絶縁パーツ５ｐ，５ｑにより構成してなることを特徴とする。
【００１０】
この場合、好適な実施の形態により、回転電機Ｍには、ロータリソレノイドＭｒを適用できる。
【００１１】
【実施例】
次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
【００１２】
まず、本実施例に係る電気絶縁構造１を備えるロータリソレノイドＭｒ（回転電機Ｍ）の構成部品について、図１〜図４を参照して説明する。
【００１３】
２は、コイルボビンであり、軸方向に二分割した一対のボビン半体２ｐ，２ｑからなる。一方のボビン半体２ｐは、内筒半部２１ｐと、この内筒半部２１ｐの１８０〔°〕対向した位置から径方向外方に突出したコイル巻付半部２２ｐａ，２２ｐｂと、各コイル巻付半部２２ｐａ，２２ｐｂの先端から周方向へ半円状に延設したバリヤ半部２３ｐａ，２３ｐｂを、合成樹脂等の絶縁材により一体成形する。この場合、バリヤ半部２３ｐａと２３ｐｂ間には、所定の隙間Ｓｐｉ，Ｓｐｊを設ける。また、図３に示すように、内筒半部２１ｐの内面には、中心方向へ突出させることにより、リード線Ｌａ，Ｌｂを保持し、かつガイドするチャンネル状のガイド部２４ａ，２４ｂを一体に設けるとともに、バリヤ半部２３ｐａ，２３ｐｂには、リード線Ｌａ，Ｌｂを外部に導出する断面Ｕ形の導出口部２５ａ，２５ｂを一体に設ける。なお、他方のボビン半体２ｑも、基本的な構成は一方のボビン半体２ｐと同じとなるが、ガイド部２４ａ，２４ｂ及び導出口部２５ａ，２５ｂを設けない点が一方のボビン半体２ｐとは異なる。
【００１４】
これにより、一対のボビン半体２ｐと２ｑを、図１に示すように衝合わせれば、コイルボビン２を構成することができる。即ち、各内筒半部２１ｐ…同士が組合わさることにより内筒部２１が構成されるとともに、各コイル巻付半部２２ｐａ…同士及び２２ｐｂ…同士が組合わさることによりコイル巻付部２２ａ，２２ｂが構成され、さらに、各バリヤ半部２３ｐａ…同士及び２３ｐｂ…同士が組合わさることによりバリヤ部２３ａ，２３ｂが構成される。この場合、コイル巻付部２２ａ，２２ｂの内側には、断面が矩形となり、かつ内端と外端が開口したコア収容空間が形成される。
【００１５】
また、３はマグネットロータであり、磁性体により形成したシャフト３１と、このシャフト３１の外周面に固定した一対のマグネット３２ａ，３２ｂを有する。この場合、マグネットロータ３は、図３に示すように、シャフト３１の径方向に形成した孔部に規制ピン３３を挿入し、この規制ピン３３の両端により、シャフト３１の外周面に配した半円状をなす一対のマグネット３２ａ，３２ｂを位置規制するとともに、マグネット３２ａ，３２ｂは合成樹脂等の絶縁材を用いたモールド部３４によりシャフト３１上に固定する。なお、各マグネット３２ａ，３２ｂは、内側面と外側面に異極が現れるとともに、一方のマグネット３２ａの内側面はＳ極、他方のマグネット３２ｂの内側面はＮ極となる。
【００１６】
さらに、４は磁性体により形成したヨークであり、円筒形のヨーク本体部３６と、このヨーク本体部３６の両端開口を閉塞する端板部３７ｐ，３７ｑを備える。なお、ヨーク４はロータリソレノイドＭｒのケーシングを兼ねている。各端板部３７ｐ，３７ｑは、中心に、シャフト３１が挿通する開孔部３８ｐ，３８ｑを有するとともに、内側面には軸方向に突出した筒形の支持部３９ｐ，３９ｑをそれぞれ一体に有する。各支持部３９ｐ，３９ｑの外周面は、内筒部２１の内周面に嵌合するとともに、各支持部３９ｐ，３９ｑの内周面により、ベアリング４１ｐ，４１ｑをそれぞれ保持する。
【００１７】
一方、本発明に従って一対の絶縁パーツ５ｐ，５ｑを用意する。この場合、絶縁パーツ５ｐ…は、同一のものを二つ用意すれば足りる。この絶縁パーツ５ｐと５ｑにより絶縁成形体５が構成される。絶縁パーツ５ｐは、図１に示すように、全体をドーナツ状に形成し、かつ１８０〔゜〕対向位置に一対の段差面１１ｉ，１１ｊを設けた端面部１１と、段差面１１ｉ，１１ｊから直角に突出した一対の側面部１２ｉ，１２ｊを備え、合成樹脂等の絶縁材により一体成形する。この絶縁パーツ５ｐの基本的形状には、コイルボビン２に係合して位置決めされ、かつ当該コイルボビン２と組合わさることによりコイルＣの表面全体を覆う形状を選定する。
【００１８】
次に、本実施例に係るロータリソレノイドＭｒの組立方法（製造方法）について、各図を参照して説明する。
【００１９】
まず、図１に示すように、一対のボビン半体２ｐと２ｑを衝合わせることにより、コイルボビン２を組立てる。この場合、組立てる際は、図３及び図４に示すように、一対の内筒半部２１ｐ…間，２１ｑ…間に、それぞれコア２７ａ，２７ｂを介在させる。これにより、各コイル巻付部２２ｐ，２２ｑの内側に、コア２７ａ，２７ｂがそれぞれ収容される。
【００２０】
そして、コイル巻付部２２ｐ，２２ｑに、マグネットワイヤを順次巻付けることにより、コイル巻付部２２ｐ，２２ｑにコイルＣを巻回する。また、コイルＣの巻始端，巻終端には、それぞれリード線Ｌａ，Ｌｂを半田付等により接続し、各リード線Ｌａ，Ｌｂは、それぞれガイド部２４ａ，２４ｂに収容し、さらに、導出口部２５ａ，２５ｂに収容することにより、図２に示すように、外部に導出する。
【００２１】
また、コイルボビン２には、図１に示すように、一対の絶縁パーツ５ｐ，５ｑを装着する。この場合、一方の絶縁パーツ５ｐは、図１に示すように、ボビン半体２ｐに対して矢印Ｈ方向から装着し、絶縁パーツ５ｐの端面部１１を、ボビン半体２ｐの内筒半部２１ｐとバリヤ半部２３ｐａ，２３ｐｂ間に嵌合（係合）させるとともに、一対の側面部１２ｉ，１２ｊを、隙間Ｓｐｉ，Ｓｐｊに収容してバリヤ半部２３ｐａ，２３ｐｂの相互間に嵌合（係合）させる。これにより、絶縁パーツ５ｐは、ボビン半体２ｐ（コイルボビン２）に位置決めされ、かつ仮固定される。なお、他方の絶縁パーツ５ｑも、ボビン半体２ｑに対して同様に装着する。
【００２２】
以上の工程により、図２に示すアッセンブリユニットＵを得ることができる。このアッセンブリユニットＵは、一対の絶縁パーツ５ｐ，５ｑとコイルボビン２が組合わさることにより、コイルＣの表面全体が覆われる。したがって、このアッセンブリユニットＵでは、コイルＣの露出部分がほとんど無くなるため、例えば、製造中にコイルＣのマグネットワイヤがほつれたり、コイルＣを傷付ける虞れが解消され、コイルＣに対する十分かつ確実な保護を図ることができる。
【００２３】
一方、アッセンブリユニットＵは、ヨーク本体部３６に収容するとともに、コイルボビン２における内筒部２１の内側に、マグネットロータ３を収容する。そして、この状態で、マグネットロータ３の一端側から、ベアリング４１ｐ及び端板部３７ｐを装着するとともに、マグネットロータ３の他端側から、ベアリング４１ｑ及び端板部３７ｑを装着する。この場合、ヨーク本体部３６の両端には、断差係合部を形成してあるため、各端板部３７ｐ，３７ｑを当該断差係合部に係合させるとともに、ヨーク本体部３６の両端縁をカーリング（カシメ）することにより、各端板部３７ｐ，３７ｑとヨーク本体部３６を固定する。なお、ヨーク本体部３６には、導出口部２５ａ，２５ｂを外部に露出させるための不図示の切欠部が形成されている。これにより、図３及び図４に示すロータリソレノイドＭｒを得ることができる。
【００２４】
このロータリソレノイドＭｒは、リード線Ｌａ，Ｌｂに給電し、コイルＣを励磁すれば、一対のコア２７ａ，２７ｂの先端磁極面に、それぞれ異極を発生させることができる。したがって、シャフト３に不図示のストッパ機構を付設し、コア２７ａ，２７ｂの先端磁極面の磁極の発生状態を制御すれば、シャフト３をストッパ機構により規制される所定角度範囲において反復的に回動変位させることができる。なお、この際、リターンスプリングを使用して単安定ロータリソレノイドとしてもよいし、リターンスプリングを使用することなく、双安定ロータリソレノイドとしてもよい。また、デッドポイントをずらした単安定ロータリソレノイドとすることもできる。
【００２５】
よって、このような本実施例に係るロータリソレノイドＭｒによれば、図３に示すように、コイルＣと各端板部３７ｐ，３７ｑ間、さらには、コイルＣとヨーク本体部３６間に、絶縁パーツ５ｐ，５ｑが介在する電気絶縁構造１を構成することができる。したがって、ロータリソレノイドＭｒ（回転電機Ｍ）に対して、小型化と高性能化の両立が要求され、磁性体、特に、導電性を有する金属により形成されるヨーク４とコイルＣ間の絶縁距離が短くなった場合であっても、絶縁パーツ５ｐ，５ｑ（絶縁成形体５）の存在により、十分かつ確実な電気絶縁性能を確保できる。しかも、製造時の自動化が容易となり、この側面からコストダウン，生産性向上及び品質向上を図ることができる。また、絶縁成形体５は、一対の絶縁パーツ５ｐ，５ｑを備えるとともに、絶縁パーツ５ｐは、ドーナツ状に形成した端面部１１とこの端面部１１から直角に突出した一又は二以上の側面部１２ｉ，１２ｊを、合成樹脂等の絶縁材により一体成形できるため、容易に実施可能であり、さらなる低コスト性に貢献できる。
【００２６】
以上、実施例について詳細に説明したが、本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、細部の構成，形状，材料，数量等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変更，追加，削除することができる。例えば、回転電機ＭとしてロータリソレノイドＭｒを例示したが、電動モータ等の任意の回転電機Ｍに適用することができる。また、ロータリソレノイドＭｒの極数として２極の場合を例示したが極数は任意である。
【００２７】
【発明の効果】
このように、本発明に係るコイルの電気絶縁構造は、コイルを巻回したコイルボビンの中心に、マグネットロータを配するとともに、コイルボビンの外側に、磁性体により形成したヨークを配した回転電機において、コイルボビンに係合して位置決めされ、かつ当該コイルボビンと組合わさることにより、コイルの表面全体を覆う絶縁成形体を装着するとともに、絶縁成形体は、ドーナツ状に形成した端面部とこの端面部から直角に突出した一又は二以上の側面部を、合成樹脂等の絶縁材により一体成形した一対の絶縁パーツにより構成してなるため、次のような顕著な効果を奏する。
【００２８】
（１）回転電機に対して、小型化と高性能化の両立が要求され、コイルとヨーク間の絶縁距離が短くなった場合であっても、絶縁成形体の存在により、十分かつ確実な電気絶縁性能を確保できる。
【００２９】
（２）製造時の自動化が容易となり、この側面からコストダウン，生産性向上及び品質向上を図ることができる。
【００３０】
（３）コイルボビンを有するアッセンブリユニットでは、コイルの露出部分がほとんど無くなるため、製造中にコイルのマグネットワイヤがほつれたり、コイルを傷付ける虞れが解消され、コイルに対する十分かつ確実な保護を図ることができる。
【００３１】
（４）絶縁成形体を、一対の絶縁パーツを備えて構成するとともに、絶縁パーツを、ドーナツ状に形成した端面部とこの端面部から直角に突出した一又は二以上の側面部を、合成樹脂等の絶縁材により一体成形してなるため、容易に実施可能であり、さらなる低コスト性に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施例に係るロータリソレノイド（回転電機）に備えるコイルボビン及び絶縁成形体（絶縁パーツ）の斜視図、
【図２】同ロータリソレノイドに備えるコイルボビンに絶縁成形体（絶縁パーツ）を装着したアッセンブリユニットの斜視図、
【図３】同ロータリソレノイドの縦断面図、
【図４】同ロータリソレノイドの横断面図、
【符号の説明】
１電気絶縁構造
２コイルボビン
３マグネットロータ
４ヨーク
５絶縁成形体
５ｐ絶縁パーツ
５ｑ絶縁パーツ
１１端面部
１２ｉ側面部
１２ｊ側面部
Ｃコイル
Ｍ回転電機
Ｍｒロータリソレノイド

Claims

コイルを巻回したコイルボビンの中心に、マグネットロータを配するとともに、前記コイルボビンの外側に、磁性体により形成したヨークを配した回転電機におけるコイルの電気絶縁構造において、前記コイルボビンに係合して位置決めされ、かつ当該コイルボビンと組合わさることにより、前記コイルの表面全体を覆う絶縁成形体を装着するとともに、前記絶縁成形体は、ドーナツ状に形成した端面部とこの端面部から直角に突出した一又は二以上の側面部を、合成樹脂等の絶縁材により一体成形した一対の絶縁パーツにより構成してなることを特徴とするコイルの電気絶縁構造。
前記回転電機は、ロータリソレノイドであることを特徴とする請求項１記載のコイルの電気絶縁構造。