JP4718820B2 - 回転電機 - Google Patents

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Description

本発明は回転電機に関する。
回転電機として、特許文献1に記載の如く、ステータを構成するコアにコイルボビンを取付け、コイルボビンのコイル巻回部の上下面及び両側面の周囲にコイルを巻回して積層するものがある。この従来技術では、コイル巻線の1層目から2層目に移るときのクロスポイントを、コイルボビンにおけるコイル巻回部の上下面側に配置させている。
特開2002-354738
コイルボビンにおけるコイル巻回部の周囲にコイルを巻回していくとき、2層目の1巻き目となるコイルが1層目の相隣るコイルがなす谷部に添って巻回されるものとなるが、当該谷部が浅いために、当該谷部が2層目の1巻き目となるコイルに及ぼす引っかかりが弱い。2層目の1巻き目となるコイルは、片側を外界に臨ませていて両側のコイルに挟まれる環境にないから、2層目の1巻き目となるコイルの整列性は悪く、不良率が高い。
2層目のコイルの整列性を向上するためには、高度な巻線技能を必要とし、工数も多くなり、生産性が低い。
本発明の課題は、回転電機において、コイルボビンのコイル巻回部で2層目の1巻き目となるコイルが、1層目の相隣るコイルがなす谷部により与えられる引っかかり(係合)を強くし、2層目のコイルの整列性を簡易に向上することにある。
請求項1の発明は、ステータを構成するコアにコイルボビンを取付け、コイルボビンのコイル巻回部の上下面及び両側面の周囲にコイルを巻回して積層する回転電機において、コイルボビンにおけるコイル巻回部の各側面の基端部と先端部の間に、当該側面に添って巻回されるコイルが係合するコイル係合溝を設け、2層目の1巻き目となるコイルを1層目の相隣るコイルがなす谷部に添って嵌め込んで巻回すに際し、当該1層目の相隣るコイルのそれぞれが係合するコイル係合溝の溝ピッチを、他の溝ピッチより大きくするとともに、1層目の1巻き目となるコイルをコイルボビンの一方の側面の基端部から1つ目の係合溝に係合し、その後、他方の側面の基端部から2つ目の係合溝に係合して巻き始め、2層目の最終巻き目となるコイルをコイルボビンの他方の側面の基端部から1つ目の係合溝に係合して巻回すようにしたものである。
(請求項1)
(a)コイルボビンにおけるコイル巻回部の周囲で、2層目の1巻き目となるコイルを1層目の相隣るコイルがなす谷部に添って巻回すに際し、当該1層目の相隣るコイルのそれぞれが係合するコイル係合溝の溝ピッチを、他の溝ピッチより大きくした。従って、2層目の1巻き目となるコイルが係合して巻回されることとなる1層目の相隣るコイルがなす谷部が深くなり、当該谷部が2層目の1巻き目のコイルに及ぼす引っかかりが強く、2層目の1巻き目のコイルの整列性を簡易に向上できる。不良率を低く、生産性を高くできる。
(b)コイルボビンにおけるコイル巻回部の側面にコイル係合溝を設け、このコイル係合溝の溝ピッチを上述(a)の如くに調整することにより、2層目の1巻き目となるコイルが巻回されることとなる1層目の相隣るコイルがなす谷部の深さを常に安定的に容易に深くできる。
(c)2層目の1巻き目となるコイルが、コイルボビンにおけるコイル巻回部の下面側で、1層目のコイルの上を斜めに交差して2層目に移行するとき、当該2層目の1巻き目のコイルは1層目のコイルの上を乗り上げて斜めに横切るために一層不安定になり易いものの、コイル巻回部の側面側で1層目の相隣るコイルがなす谷部が当該2層目の1巻き目のコイルに上述(a)、(b)による強い引っかかりを付与し、当該2層目の1巻き目のコイルの強固な位置決め保持によりコイルの巻回しずれが防止できて整列の安定を図ることができる。
(d)コイルボビンにおけるコイル巻回部の周囲で、1層目の1巻き目となるコイルをコイルボビンの一方の側面の基端部から1つ目の係合溝に係合し、その後、他方の側面の基端部から2つ目の係合溝に係合して巻き始め、2層目の最終巻き目となるコイルをコイルボビンの他方の側面の基端部から1つ目の係合溝に係合して巻回するようにした。従って、2層目の最終巻き目となるコイルが、コイルボビンにおけるコイル巻回部の上下面側で、1層目のコイルの上に斜めに交差するときにも、コイル巻回部の他方の側面の基端部から1つ目の係合溝が当該2層目の最終巻き目のコイルに引っかかりを付与し、当該2層目の最終巻き目のコイルの整列の安定を図ることができる。
図1は回転電機の1個のステータを示す正面図、図2は図1の平面図、図3は実施例1の巻線構造であって、図1のA−A線に沿うコイルボビンの上面側断面図、図4は実施例1の巻線構造であって、図1のB−B線に沿うコイルボビンの下面側断面図(上面視図)、図5は実施例2の巻線構造の変形例であって、図1のA−A線に沿うコイルボビンの上面側断面図、図6は実施例2の巻線構造の変形例であって、図1のB−B線に沿うコイルボビンの下面側断面図(上面視図)である。
図1、図2は、本発明の回転電機において、アウタヨークの内径に嵌め込まれる複数個(例えば12個)のステータ10のうちの1個を取出して示すものである。
ステータ10は、積層鉄心からなるコア11に絶縁樹脂性のコイルボビン12を取付け、コイルボビン12の矩形断面状のコイル巻回部13の、基端壁13Aと先端つば13Bの間の上下面14A、14B及び両側面15A、15Bにコイル16を巻回して構成される。
ステータ10は、コイルボビン12に設けたコイル挿入溝17にコイル16の巻き始め(後述する端末線16A)を挿入し、コイル巻回部13の上面14Aから、もう1つのコイル挿入溝18側に対応するコイル巻回部13の側面15Aに添わせて巻き始める。コイル16の巻き終わりは、コイル挿入溝17側に対応するコイル巻回部13の側面15Bに添って巻かれてきたコイル16を、コイル巻回部13の上面14Aからコイル挿入溝18に挿入して巻き終わりとする。
以下、コイルボビン12におけるコイル巻回部13へのコイル16の巻線構造を2つの実施例について説明する。
(実施例1)(図3、図4)
実施例1を示す図3、図4において、図3はコイルボビン12のコイル巻回部13の上面14Aでの巻き状態、図4はコイルボビン12のコイル巻回部13の下面14Bでの巻き状態を示す。図3、図4において、コイルボビン12のコイル巻回部13に巻回してあるコイル16の丸断面内に付した数字は、コイル16が巻き始めの1巻き目から巻き終わりの15巻き目までに至る1層目〜3層目に渡って累計した全巻き回数を示すものである。図3の16Aはコイル16の端末線(導入線)を示す。
即ち、実施例1では、コイル16の端末線16Aに連なる巻き始めの1巻き目のコイル16をコイル巻回部13の一方の側面15Aを基端壁13Aに添って巻き下げることにて巻き始め、側面15Aを先端つば13Bに添って巻き下がる8巻き目のコイル16により1層目の巻回を完了する。そして、側面15Bを先端つば13Bに添って巻き上がる8巻き目のコイル16を2層目の1巻き目のコイル16とし、側面15Bを基端壁13Aに添って巻き上がる13巻き目のコイル16により2層目の巻回を完了し、14巻き目〜15巻き目のコイル16により3層目の巻回をなし、15巻き目のコイル16にて巻き終わりとする。
このとき、実施例1では、1層目の巻回を完了するように側面15Aを先端つば13Bに添って巻き下がる8巻き目のコイル16を、側面15B側において先端つば13Bから7巻き目のコイル16を介して離隔せしめられている6巻き目と5巻き目のコイル16、16がなす後述の谷部22Bに添わせて2層目を巻回開始するものであり、コイル巻回部13の下面14Bに添う1層目から2層目への巻線の渡りを急勾配にする。
実施例1におけるコイル16の巻線構造は以下の如くである。
(1)コイルボビン12におけるコイル巻回部13の各側面15A、15Bの基端壁13Aと先端つば13Bの間に、当該側面15A、15Bに添って巻回されるコイル16が係合するコイル係合溝21を設ける。コイル係合溝21は、コイル16の円弧の一部を嵌合可能にする円弧溝をなす。これにより、コイル巻回部13に巻回される1層目のコイル16の整列を容易にする。尚、側面15A、15B上で1層目のコイル16の上に巻回される2層目のコイル16は、1層目の相隣るコイル16、16がなす谷部22Aに添って(嵌まり込んで)巻き回されるものとなる。
(2)2層目の1巻き目となるコイル16を1層目の相隣るコイル16、16がなす谷部22Bに添って(嵌め込んで)巻回するに際し、当該1層目の相隣るコイル16、16のそれぞれが係合するコイル係合溝21、21の溝ピッチを、他のコイル係合溝21、21の溝ピッチPaより大きくする。詳細には下記(2-1)、(2-2)である。
(2-1)2層目の1巻き目の前半、換言すればコイル巻回部13の側面15B側を巻き上がる8巻き目のコイル16を1層目の相隣る5巻き目と6巻き目のコイル16、16がなす谷部22Bに添って巻き回すに際し、当該1層目の相隣るコイル16、16のそれぞれが係合するコイル係合溝21、21の溝ピッチPbを、他のコイル係合溝21、21の溝ピッチPaより大きくする。2層目の1巻き目の前半のコイル16に、1層目の相隣るコイル16、16の谷部22Bが付与する引張り方向の引っかかりを強く(大きく)し、2層目の1巻き目のコイル16の整列を容易にする。
特に、この2層目の1巻き目の前半のコイル16(8巻き目のコイル16)は、コイル巻回部13の下面14B側で前述した如くの急勾配の渡りをなし、しかも1層目のコイル16(7巻き目のコイル16)の上を斜めに交差する渡りを容易にされる。
(2-2)2層目の1巻き目の後半、換言すればコイル巻回部13の側面15A側を巻き下がる9巻き目のコイル16を1層目の相隣る5巻き目と6巻き目のコイル16、16がなす谷部22Cに添って巻き回すに際し、当該1層目の相隣るコイル16、16のそれぞれが係合するコイル係合溝21、21の溝ピッチPcを、他のコイル係合溝21、21の溝ピッチPaより大きくする。2層目の1巻き目の後半のコイル16に、1層目の相隣るコイル16、16の谷部22Cが付与する引っかかりを強くし、2層目の1巻き目のコイル16の整列を容易にする。
(3)1層目の1巻き目となるコイル16を、コイルボビン12におけるコイル巻回部13の一方の側面15Aの基端壁13A沿いの1つ目のコイル係合溝21に係合し、その後、他方の側面15Bの基端壁13Aから2つ目のコイル係合溝21に係合して巻き始める。そして、2層目の最終巻き目、換言すれば13巻き目となるコイル16をコイルボビン12におけるコイル巻回部13の他方の側面15Bの基端壁13A沿いの1つ目のコイル係合溝21に係合する。この2層目の最終巻き目となるコイル16(13巻き目のコイル16)が、コイル巻回部13の下面14B側で1層目のコイル16(1巻き目のコイル16)の上を斜めに交差する際の渡りを容易にする。
本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)コイルボビン12におけるコイル巻回部13の周囲で、2層目の1巻き目となるコイル16(側面15B側を巻き上がる8巻き目のコイル16と、側面15A側を巻き下がる9巻き目のコイル16)を1層目の相隣るコイル16(5巻き目と6巻き目のコイル16、16)がなす谷部22Bに添って巻回すに際し、当該1層目の相隣るコイル16のそれぞれが係合するコイル係合溝21の溝ピッチPbを、他の溝ピッチPaより大きくした。従って、2層目の1巻き目となるコイル16が巻回されることとなる1層目の相隣るコイル16がなす谷部22Bが深くなり、当該谷部22Bに対する2層目の1巻き目のコイル16に及ぼす引っかかりが強く、2層目の1巻き目のコイル16の整列性を簡易に向上できる。不良率を低く、生産性を高くできる。
(b)コイルボビン12におけるコイル巻回部13の側面にコイル係合溝21を設け、このコイル係合溝21の溝ピッチPa、Pbを上述(a)の如くに調整することにより、2層目の1巻き目となるコイル16が巻回されることとなる1層目の相隣るコイル16がなす谷部22Bの深さを常に安定的に深くできる。
(c)2層目の1巻き目となるコイル16(8巻き目のコイル16)が、コイルボビン12におけるコイル巻回部13の下面側で、1層目のコイル16(7巻き目のコイル16)の上に斜めに交差するとき、当該2層目の1巻き目のコイル16は1層目のコイル16の上を横切って一層不安定になり易いものの、コイル巻回部13の側面側で1層目の相隣るコイル16がなす谷部22Bが当該2層目の1巻き目のコイル16に上述(a)、(b)による強い引っかかりを付与し、当該2層目の1巻き目のコイル16の整列の安定を図ることができる。
(d)コイルボビン12におけるコイル巻回部13の周囲で、1層目の1巻き目となるコイル16をコイルボビン12の一方の側面15Aの基端壁13Aから1つ目の係合溝に係合し、その後、他方の側面15Bの基端壁13Aから2つ目の係合溝に係合して巻き始め、2層目の最終巻き目(13巻き目)となるコイル16をコイルボビン12の他方の側面15Bの基端壁13Aから1つ目の係合溝に係合して巻回するようにした。従って、2層目の最終巻き目となるコイル16が、コイルボビン12におけるコイル巻回部13の下面側で、1層目のコイル16の上に斜めに交差するときにも、コイル巻回部13の他方の側面15Bの基端壁13Aから1つ目の係合溝が当該2層目の最終巻き目のコイル16に引っかかりを付与し、当該2層目の最終巻き目のコイル16の確実な位置決めにより整列の安定を図ることができる。
(実施例2)(図5、図6)
実施例2を示す図5、図6において、図5はコイルボビン12のコイル巻回部13の上面14Aでの巻き状態、図6はコイルボビン12のコイル巻回部13の下面14Bでの巻き状態を示す。図5、図6において、コイルボビン12のコイル巻回部13に巻回してあるコイル16の丸断面内に付した数字は、コイル16が巻き始めの1巻き目から巻き終わりの16巻き目までに至る1層目〜3層目にわたって累計した全巻き回数を示すものである。図5の16Aはコイル16の端末線(導入線)を示す。
即ち、実施例2では、コイル16の端末線16Aに連なる巻き始めの1巻き目のコイル16をコイル巻回部13の一方の側面15Aを基端壁13Aに添って巻き下げることにて巻き始め、側面15Aを先端つば13Bに添って巻き下がる8巻き目のコイル16により1層目の巻回を完了する。そして、側面15Bを先端つば13Bに添って巻き上がる8巻き目のコイル16を2層目の1巻き目のコイル16とし、側面15Bを基端壁13Aに添って巻き上がる14巻き目のコイル16により2層目の巻回を完了し、15巻き目〜16巻き目のコイル16により3層目の巻回をなし、16巻き目のコイル16にて巻き終わりとする。
実施例2におけるコイル16の巻線構造は以下の如くである。
(1)コイルボビン12におけるコイル巻回部13の各側面15A、15Bの基端壁13Aと先端つば13Bの間に、当該側面15A、15Bに添って巻回されるコイル16が係合するコイル係合溝21を設ける。コイル係合溝21は、コイル16の円弧の一部を嵌合可能にする円弧溝をなす。これにより、コイル巻回部13に巻回される1層目のコイル16の整列を容易にする。尚、側面15A、15B上で1層目のコイル16の上に巻回される2層目のコイル16は、1層目の相隣るコイル16、16がなす谷部22Aに添って(嵌まり込んで)巻き回されるものとなる。
(2)2層目の1巻き目となるコイル16を1層目の相隣るコイル16、16がなす谷部に添って(嵌め込んで)巻回するに際し、当該1層目の相隣るコイル16、16のそれぞれが係合するコイル係合溝21、21の溝ピッチを、他のコイル係合溝21、21の溝ピッチPaより大きくする。詳細には下記(2-1)、(2-2)である。
(2-1)2層目の1巻き目の前半、換言すればコイル巻回部13の側面15B側を巻き上がる8巻き目のコイル16を1層目の相隣る6巻き目と7巻き目のコイル16、16がなす谷部22Bに添って巻き回すに際し、当該1層目の相隣るコイル16、16のそれぞれが係合するコイル係合溝21、21の溝ピッチPbを、他のコイル係合溝21、21の溝ピッチPaより大きくする。2層目の1巻き目の前半のコイル16に、1層目の相隣るコイル16、16の谷部22Bが付与する引っかかり(引張り方向での係合)を強くし、2層目の1巻き目のコイル16の位置決めと整列を容易にする。
特に、この2層目の1巻き目の前半のコイル16(8巻き目のコイル16)は、コイル巻回部13の下面14B側で1層目のコイル16(7巻き目のコイル16)の上を斜めに交差する渡り線となるが、確実に位置ずれが防止できる。
(2-2)2層目の1巻き目の後半、換言すればコイル巻回部13の側面15A側を巻き下がる9巻き目のコイル16を1層目の相隣る6巻き目と7巻き目のコイル16、16がなす谷部22Cに添って巻き回すに際し、当該1層目の相隣るコイル16、16のそれぞれが係合するコイル係合溝21、21の溝ピッチPcを、他のコイル係合溝21、21の溝ピッチPaより大きくする。2層目の1巻き目の後半のコイル16に、1層目の相隣るコイル16、16の谷部22Cが付与する引っかかりを強くし、2層目の1巻き目のコイル16の位置決めと整列を容易にする。
(3)1層目の1巻き目となるコイル16を、コイルボビン12におけるコイル巻回部13の一方の側面15Aの基端壁13A沿いの1つ目のコイル係合溝21に係合し、その後、他方の側面15Bの基端壁13Aから2つ目のコイル係合溝21に係合して巻き始める。そして、2層目の最終巻き目、換言すれば14巻き目となるコイル16をコイルボビン12におけるコイル巻回部13の他方の側面15Bの基端壁13A沿いの1つ目のコイル係合溝21に係合する。この2層目の最終巻き目となるコイル16(14巻き目のコイル16)が、コイル巻回部13の下面14B側で1層目のコイル16(1巻き目のコイル16)の上を斜めに交差する際の渡りを容易にする。
本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)コイルボビン12におけるコイル巻回部13の周囲で、2層目の1巻き目となるコイル16(側面15B側を巻き上がる8巻き目のコイル16と、側面15A側を巻き下がる9巻き目のコイル16)を1層目の相隣るコイル16(6巻き目と7巻き目のコイル16、16)がなす谷部22Bに添って巻回すに際し、当該1層目の相隣るコイル16のそれぞれが係合するコイル係合溝21の溝ピッチPb、Pcを、他の溝ピッチPaより大きくした。従って、2層目の1巻き目となるコイル16が巻回されることとなる1層目の相隣るコイル16がなす谷部22Bが深くなり、当該谷部22Bが2層目の1巻き目のコイル16に及ぼす引っかかりが強く(コイル16の引張り方向で大きく係合)、2層目の1巻き目のコイル16の位置ずれを防止して整列性を簡易に向上できる。不良率を低く、生産性を高くできる。
(b)コイルボビン12におけるコイル巻回部13の側面にコイル係合溝21を設け、このコイル係合溝21の溝ピッチPa、Pb、Pcを上述(a)の如くに調整することにより、2層目の1巻き目となるコイル16が巻回されることとなる1層目の相隣るコイル16がなす谷部22Bの深さを常に安定的に深くできる。
(c)2層目の1巻き目となるコイル16(8巻き目のコイル16)が、コイルボビン12におけるコイル巻回部13の下面側で、1層目のコイル16(7巻き目のコイル16)の上に斜めに交差するとき、当該2層目の1巻き目のコイル16は1層目のコイル16の上を横切って一層不安定になり易いものの、コイル巻回部13の側面側で1層目の相隣るコイル16がなす谷部22Bが当該2層目の1巻き目のコイル16に上述(a)、(b)による強い引っかかりを付与し位置決めし、当該2層目の1巻き目のコイル16の整列の安定を図ることができる。
(d)コイルボビン12におけるコイル巻回部13の周囲で、1層目の1巻き目となるコイル16をコイルボビン12の一方の側面15Aの基端壁13Aから1つ目の係合溝に係合し、その後、他方の側面15Bの基端壁13Aから2つ目の係合溝に係合して巻き始め、2層目の最終巻き目(14巻き目)となるコイル16をコイルボビン12の他方の側面15Bの基端壁13Aから1つ目の係合溝に係合して巻回するようにした。従って、2層目の最終巻き目となるコイル16が、コイルボビン12におけるコイル巻回部13の上面側で、1層目のコイル16の上に斜めに交差するときにも、コイル巻回部13の他方の側面15Bの基端壁13Aから1つ目の係合溝が当該2層目の最終巻き目のコイル16に引っかかりを付与し、当該2層目の最終巻き目のコイル16の整列の安定を図ることができる。
以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。例えば、コイルボビンにおけるコイル巻回部の上下面に、該上下面に添って巻回されるコイルが係合するコイル係合溝を設けても良い。
図1は回転電機の1個のステータを示す正面図である。 図2は図1の平面図である。 図3は実施例1の巻線構造であって、図1のA−A線に沿うコイルボビンの上面側断面図である。 図4は実施例1の巻線構造であって、図1のB−B線に沿うコイルボビンの下面側断面図である。 図5は実施例2の巻線構造の変形例であって、図1のA−A線に沿うコイルボビンの上面側断面図である。 図6は実施例2の巻線構造の変形例であって、図1のB−B線に沿うコイルボビンの下面側断面図である。
符号の説明
10 ステータ
11 コア
12 コイルボビン
13 コイル巻回部
13A 基端壁(基端部)
13B 先端つば(先端部)
14A、14B 上下面
15A、15B 側面
16 コイル
21 コイル係合溝
22A、22B、22C 谷部
Pa、Pb、Pc 溝ピッチ

Claims (1)

  1. ステータを構成するコアにコイルボビンを取付け、コイルボビンのコイル巻回部の上下面及び両側面の周囲にコイルを巻回して積層する回転電機において、
    コイルボビンにおけるコイル巻回部の各側面の基端部と先端部の間に、当該側面に添って巻回されるコイルが係合するコイル係合溝を設け、
    2層目の1巻き目となるコイルを1層目の相隣るコイルがなす谷部に添って嵌め込んで巻回すに際し、当該1層目の相隣るコイルのそれぞれが係合するコイル係合溝の溝ピッチを、他の溝ピッチより大きくするとともに、
    1層目の1巻き目となるコイルをコイルボビンの一方の側面の基端部から1つ目の係合溝に係合し、その後、他方の側面の基端部から2つ目の係合溝に係合して巻き始め、
    2層目の最終巻き目となるコイルをコイルボビンの他方の側面の基端部から1つ目の係合溝に係合して巻回すことを特徴とする回転電機。
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