JP4287215B2

JP4287215B2 - 回転電機の電機子のボビン

Info

Publication number: JP4287215B2
Application number: JP2003273377A
Authority: JP
Inventors: 尊司山田
Original assignee: Yamaha Motor Electronics Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Electronics Co Ltd
Priority date: 2003-07-11
Filing date: 2003-07-11
Publication date: 2009-07-01
Anticipated expiration: 2023-07-11
Also published as: US6992417B1; US20060006758A1; JP2005033970A

Description

本発明は、モータや発電機等の回転電機の電機子のボビンに関する。

回転電機の電機子（ステータ又はロータ）は、複数の磁極歯を円環状に形成して各磁極歯にコイルが巻回され、磁極歯に対向してマグネットが配設される。鉄等の磁性体からなる磁極歯は絶縁性のボビン（インシュレータ）で覆われ、このボビン上にコイルが巻かれる。このボビンは、磁極歯が形成された円環状のヨークの上下両側から嵌め込まれてヨーク全体を覆う（例えば特許文献１参照）。

このような電機子のボビン（インシュレータ）として本願出願人は、特許文献２において、組立時の取扱い性を向上させたボビンを提案している。

図７は、本願出願人が既に提案している電機子の分解斜視図であり、図８はそのボビンの斜視図、図９はボビンの上面図である。

この電機子１は、３相の電動機用電機子として用いられ、ステータ２と、ステータ２の軸方向一端（図では上端側）に装着されるコイル同士結線用の配線基板３とにより構成されている。配線基板３には、３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の取出し端子１３が備わる。

図７に示すように、ステータ２は、薄板の積層体からなるステータヨーク４と、上下のボビン（インシュレータ）５と、ボビン５を介してステータヨーク４に巻回されたコイル（図示せず）とにより構成される。ステータヨーク４はロータ（図示せず）の外周を囲むようにリング状に形成され、その円周方向に沿って複数の磁極歯６が半径方向内方に向かって一体に突出形成されている。各磁極歯６間にスロット７が形成され、各スロット７に、リング状ボビン５の下面側（差込み方向側）にスロット数に応じて一体成形された差込み部（挿入片）８が上下方向から挿入され、両ボビン５がステータヨーク４に対し固定保持される。これら上下のボビン５によりステータヨーク４の各磁極歯６が覆われ、その外側にコイル（図示せず）が各磁極歯６の両側のスロット７を通して上下に巻き回されて複数のコイルが円環状に形成される。

図８及び図９に示すように、ボビン５は、円環状の樹脂材料からなる一体成型体であり、ステータヨーク４の上面を覆う円環状ベース部１３と、このベース部１３から内側に形成された各磁極歯６（図７）を覆うコイル巻回部１２と、このコイル巻回部１２に連続して各磁極歯６の先端部（内側端部）を覆うフランジ部１０とにより構成される。フランジ部１０は、コイル巻回部１２の上面より上側部分の肉厚部１０ａとその両側の側片部１０ｂとにより構成される。コイル巻回部１２の根元側のベース部１３上面に突壁１１が設けられる。突壁１１は、コイル巻回後の巻線を別のコイルに連続させる渡り線を引っ掛けて保持するため、及び各コイルのコイルエンド（各磁極歯のコイルがコイル巻回部１２の上面をわたる部分）の端部を受けて先端部側のフランジ部１０とともにコイルエンドの崩れを防止するためのストッパとして設けられる。この例では、突壁１１に、コイルの巻線端部を外に引き出すためのスリット１１ａが形成されている。

図１０は、ステータ２にコイルを巻回した状態を示す。各磁極歯６を覆うボビン５のコイル巻回部１２（図８）にコイル１４が巻き回されて形成される。各コイル１４の巻き終わり線１５は、各磁極歯の先端側（内側端部側）から根元側に戻されて別のコイルの巻き始め線になり、あるいは外部に引き出されて配線基板３に接続される。

図１１は、ボビン５の磁極歯部分の詳細図である。コイル巻回部１２の周囲にコイル１４が形成される。コイル１４の巻き終わり線１５が磁極歯の先端側のフランジ部１０の背面の位置から根元側に引き戻される。

このとき、図の点線で示すように、巻き終わり線１５がコイル１４上を滑ってコイル中央部までずれてしまう場合があった。

このように巻き終わり線１５がずれてコイル中央部に突出すると、隣のコイルを巻回するときにコイルを供給するノズル（不図示）がスロット７内に進入した際に、ノズルが巻き終わり線１５（点線）に当たって被覆を損傷させ絶縁不良等の弊害を起こす。

特開２００３−８８０２９号公報特願２００３−１６４４６３

本発明は、上記背景技術を考慮したものであって、コイル巻線が磁極歯の先端側から根元部側にずれて後続の巻線作業による傷付きを防止した回転電機の電機子のボビンの提供を目的とする。

前記目的を達成するため、請求項１に係る発明では、回転電機の電機子の複数の磁極歯を覆うボビンであって、該ボビンは円環状ベースの内側から半径方向に突出したコイル巻回部の先端側にコイルエンドのストッパ用フランジ部を有し、該フランジ部は、その背面の前記コイル巻回部の上面端縁から当該フランジ部の上端に向けて伸びた肉厚部と該肉厚部の両側の側片部とからなる回転電機の電機子のボビンにおいて、前記肉厚部に、前記コイル巻回部の側面より内側に凹む切欠きを設け、当該切欠きが形成される場所は、当該コイル巻回部の根元側からコイルを前記フランジ部背面側まで巻き回して、前記フランジ部背面側から前記根元側に引き戻す部分であることを特徴とする回転電機の電機子のボビンを提供する。

また、請求項２に係る発明では、前記切欠きは、前記コイル巻回部側面の上縁から上方に向かって磁極歯の幅方向の内側に凹むように傾斜した形状であることを特徴としている。

また、請求項３に係る発明では、前記切欠きは、前記肉厚部の高さ方向の途中から水平に磁極歯の幅方向略中央まで切り欠かれたことを特徴としている。

また、請求項４に係る発明では、前記切欠きは、前記コイル巻回部の両側の側面の上側の肉厚部に形成されたことを特徴としている。

また、請求項５に係る発明では、前記切欠きは、前記肉厚部の下端から水平に磁極歯の幅方向略中央まで切り欠かれたことを特徴としている。

請求項１に係る発明によれば、磁極歯を覆うボビンの磁極歯先端側のフランジ部背面の肉厚部に切欠きが形成されるため、この切欠きにコイル巻き終わり線が引っ掛かり根元部側に引っ張られてもこのコイル巻き終わり線がずれることはなく巻回されたコイルは、崩れることなく安定して形状が維持される。したがって、隣接するコイルの巻回作業が円滑に行われ、ずれた巻線とノズルの干渉による巻線の被服損傷等の弊害が防止できる。

請求項２に係る発明によれば、傾斜した切欠きを設けることにより、コイル巻回部の上面から高くなるほど切欠きが横に深くなるため、コイルを複数層に巻回した場合、１層目のコイルの巻き終わり線を切欠き内に深く引っ込ませることなく各巻線ターンを揃えて安定した形状の１層目のコイルを形成でき、且つ最終層の巻き終わり線を切欠き内に引っ掛けてずれを防止することができる。

請求項３に係る発明によれば、肉厚部が、コイル巻回部の上面から高さ方向の途中で横に水平にコイル巻回部の幅の略中央まで切欠かれるため、この切欠きにコイル巻き終わり線が引っ掛かり根元部側に引っ張られてもこのコイル巻き終わり線がずれることはなく巻回されたコイルは、崩れることなく安定して形状が維持される。したがって、隣接するコイルの巻回作業が円滑に行われ、ずれた巻線とノズルの干渉による巻線の被服損傷等の弊害が防止できる。

請求項４に係る発明によれば、磁極歯の両側（フランジ部背面の両側）に切欠きが形成されるため、コイルの巻方向が右巻き及び左巻のいずれであっても、巻き終り線を引っ掛けて係止することができ、適用範囲が広がる。

なお、コイルの巻き終わり線の位置は、磁極歯の寸法、巻線の径、ターン数、コイル結線形式による巻方向等に基づいて変わるため、必ずしも磁極歯の先端側とは限らない。

請求項５に係る発明によれば、肉厚部が、コイル巻回部の上面（肉厚部の下端）で横に水平にコイル巻回部の幅の略中央まで切欠かれるため、この切欠きにコイル巻き終わり線が引っ掛かり根元部側に引っ張られてもこのコイル巻き終わり線がずれることはなく巻回されたコイルは、崩れることなく安定して形状が維持される。したがって、隣接するコイルの巻回作業が円滑に行われ、ずれた巻線とノズルの干渉による巻線の被服損傷等の弊害が防止できる。

図１は、本発明に係る電機子の分解斜視図であり、図２はそのボビンの斜視図、図３はボビンの上面図である。

図１に示すように、ステータ２は、薄板の積層体からなるステータヨーク４と、上下のボビン（インシュレータ）５と、ボビン５を介してステータヨーク４に巻回されたコイル（図示せず）とにより構成される。ステータヨーク４はロータ（図示せず）の外周を囲むようにリング状に形成され、その円周方向に沿って複数の磁極歯６が半径方向内方に向かって一体に突出形成されている。各磁極歯６間にスロット７が形成され、各スロット７に、リング状ボビン５の下面側（差込み方向側）にスロット数に応じて一体成形された差込み部（挿入片）８が上下方向から挿入され、両ボビン５がステータヨーク４に対し固定保持される。これら上下のボビン５によりステータヨーク４の各磁極歯６が覆われ、その外側にコイル（図示せず）が各磁極歯６の両側のスロット７を通して上下に巻き回されて複数のコイルが円環状に形成される。

図２及び図３に示すように、ボビン５は、円環状の樹脂材料からなる一体成型体であり、ステータヨーク４の上面を覆う円環状ベース部１３と、このベース部１３から内側に形成された各磁極歯６（図１）を覆うコイル巻回部１２と、このコイル巻回部１２に連続して各磁極歯６の先端部（内側端部）を覆うコイルエンドストッパ用のフランジ部１０とにより構成される。フランジ部１０は、コイル巻回部１２の上面より上側部分の肉厚部１０ａとその両側の薄肉の側片部１０ｂとにより構成される。コイル巻回部１２の根元側のベース部１３上面に突壁１１が設けられる。突壁１１は、コイル巻回後の巻線を別のコイルに連続させる渡り線を引っ掛けて保持するため、及び各コイルのコイルエンド（各磁極歯のコイルがコイル巻回部１２の上面をわたる部分）の根元側端部を受けて先端部側のフランジ部１０とともにコイルエンドの崩れを防止するためのストッパとして設けられる。この例では、突壁１１に、コイルの巻線端部を外に引き出すためのスリット１１ａが形成されている。

本実施形態では、フランジ部１０背面の厚肉部１０ａに傾斜した切欠き１６が形成されている。この切欠き１６は、コイル巻線部１２の側面の上縁から上方に向かって磁極歯の幅方向の内側に凹むように傾斜した形状である。

図４は、本発明の切欠きの形状例を示す図である。（Ａ）はボビン５の各磁極歯を覆う部分の平面図であり、（Ｂ）〜（Ｅ）は、（Ａ）のＸ−Ｘ部分のそれぞれ別の例の断面図である。なお、突壁１１の形状は図１及び図２の例と異なっている。

（Ｂ）の例は、図１及び図２の例と同じ傾斜した切欠き１６を示す。図示したように、この切欠き１６は、コイル巻線部１２の側面１２ａの上縁から上方に向かって磁極歯の幅方向の内側（図では左側）に凹むように傾斜した形状である。

（Ｃ）の例は、（Ｂ）の傾斜した切欠き１６を肉厚部１０ａの両側に形成した例を示す。

（Ｄ）の例は、肉厚部１０ａの高さ方向の途中から水平に磁極歯の幅方向略中央まで切り欠かれた切欠き１６を示す。

（Ｅ）の例は、（Ｄ）の切欠き１６を肉厚部１０ａの両側に形成した例を示す。

（Ｆ）の例は、肉厚部１０ａの下端（コイル巻回部１２の上面）から水平に磁極歯の幅方向略中央まで切り欠かれた切欠き１６を示す。

図５は、本発明が適用される図１の３相モータのステータのコイル結線例を示す。この例は、１８コイルＤＣモータの３コイル直列２並列接続のΔ結線の例である。各コイル１４同士の接続は、配線基板３（図１）内に設けた３層のパターンプレート（不図示）で行う。

図６は、図５のステータを組込んだ３相ブラシレスＤＣモータの構成図である。モータケース１７内にステータ２が組込まれ、その内側にロータ１９が装着される。ロータ１９の外周面には複数のマグネット１８が取付けられている。出力軸となるロータ軸２１は、ベアリング２０を介してモータケース側に装着される。２２は、３個のホール素子２３を備えたロータの回転位置検知回路基板である。

本発明が適用される電機子の分解斜視図。図１の電機子のボビンの斜視図。図２のボビンの上面図。本発明の切欠きの形状例の説明図。本発明が適用される電機子のコイル結線例の図。本発明が適用されるモータの構成図。本発明の改良前の本出願人提案の電機子の分解斜視図。図７の電機子のボビンの斜視図。図８のボビンの上面図。図８の電機子にコイルを形成した状態の図。図７の電機子におけるコイル巻線のずれ発生の説明図。

符号の説明

１：電機子、２：ステータ、３：配線基板、４：ステータヨーク、
５：ボビン、６：磁極歯、７：スロット、８：差込み部、
１０：フランジ部、１０ａ：肉厚部、１０ｂ：側片部、１１：突壁、
１１ａ：スリット、１２：コイル巻回部、１２ａ：側面、
１３：ベース部、１４：コイル、１５：巻き終わり線、１６：切欠き。

Claims

回転電機の電機子の複数の磁極歯を覆うボビンであって、該ボビンは円環状ベースの内側から半径方向に突出したコイル巻回部の先端側にコイルエンドのストッパ用フランジ部を有し、該フランジ部は、その背面の前記コイル巻回部の上面端縁から当該フランジ部の上端に向けて伸びた肉厚部と該肉厚部の両側の側片部とからなる回転電機の電機子のボビンにおいて、
前記肉厚部に、前記コイル巻回部の側面より内側に凹む切欠きを設け、
当該切欠きが形成される場所は、当該コイル巻回部の根元側からコイルを前記フランジ部背面側まで巻き回して、前記フランジ部背面側から前記根元側に引き戻す部分であることを特徴とする回転電機の電機子のボビン。
前記切欠きは、前記コイル巻回部側面の上縁から上方に向かって磁極歯の幅方向の内側に凹むように傾斜した形状であることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の電機子のボビン。
前記切欠きは、前記肉厚部の高さ方向の途中から水平に磁極歯の幅方向略中央まで切り欠かれたことを特徴とする請求項１に記載の回転電機の電機子のボビン。
前記切欠きは、前記コイル巻回部の両側の側面の上側の肉厚部に形成されたことを特徴とする請求項２又は３に記載の回転電機の電機子のボビン。
前記切欠きは、前記肉厚部の下端から水平に磁極歯の幅方向略中央まで切り欠かれたことを特徴とする請求項１に記載の回転電機の電機子のボビン。