JP6343394B2 - アウターローター型回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、アウターローター型回転電機に関するものである。
本願は、２０１５年４月２１日に出願された、特願２０１５−０８７０５１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

従来から、自動二輪車には、バッテリーを充電するため、および電装品への電力を供給するための発電機として、マグネットを備えた磁石発電機が広く利用されている。この種の磁石発電機は、自動二輪車のエンジンのクランクシャフトに連結される回転子と、エンジンケースに固定される固定子とを備えており、固定子は回転子の内側に配置される。回転子は、内周に複数のマグネットを備えた略椀状のフライホイールを備えている。固定子は、コイルが巻装されたステータコアを備えている。ステータコアには、樹脂製のインシュレータが装着されている。インシュレータには、金属（例えば真鍮など）の中性点端子が設けられている。ステータコアには、インシュレータの上に、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルが巻装されている。Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルは中性点端子を介してスター結線されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−６３２３３号公報

中性点端子はインシュレータに圧入固定される。Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルは中性点端子とハンダによって接続される。この際、インシュレータはハンダ付けの際に生じる熱によって変形する場合がある。インシュレータが変形すると、中性点端子がインシュレータから脱落するおそれがある。

本発明の態様の目的は、ハンダ付けの際に生じる熱等によってインシュレータが変形してしまった場合であっても、中性点端子がインシュレータから脱落することを抑制し、品質の安定したアウターローター型回転電機を提供することにある。

本発明の態様によれば、中性点端子は、固定部材を介して、インシュレータとステータコアとに挟持されている。そのため、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルが中性点端子とハンダ付けされる際に生じる熱等によってインシュレータが変形しても、中性点端子がインシュレータから脱落しコイルが断線することはない。

本発明の一態様に係るアウターローター型回転電機は、固定子と、前記固定子の周囲を回転する回転子とを備えたアウターローター型回転電機において、前記固定子は、磁性材料からなるステータコアと、前記ステータコアに装着されたインシュレータと、前記インシュレータを介して前記ステータコアに巻装されたコイルと、前記コイルが接続された端子板を有する端子ユニットとを有し、前記回転子は、前記固定子の周りを回転するフライホイールと、前記フライホイールの内周面に固定された複数のマグネットとを有し、前記端子ユニットは、前記端子板が固定される絶縁性の固定部材を備え、前記インシュレータは、前記端子ユニットを収納する収納室が形成された端子ユニット保持部を備え、前記端子ユニットは、前記インシュレータの前記端子ユニット保持部に収納され、前記固定部材が前記インシュレータと前記ステータコアとによって挟持され、前記端子板は、前記固定部材に形成された突起によって前記固定部材に固定され、前記端子板は、前記固定部材を介して前記インシュレータと前記ステータコアとに挟持される。

上記のアウターローター型回転電機において、前記端子ユニットの固定部材の第１端部は、前記インシュレータの前記端子ユニット保持部の収納室の壁部に当接し、前記端子ユニットの固定部材の第２端部は、前記ステータコアの側壁部に当接してもよい。

上記のアウターローター型回転電機において、前記インシュレータの前記端子ユニット保持部の収納室の壁部には、前記端子ユニットの端子板が挿通されるスリット部が形成され、前記スリットを通って前記インシュレータから突出した前記端子板のコイル保持部に前記コイルが接続されてもよい。

上記のアウターローター型回転電機において、前記固定部材には、前記端子板が圧入固定されてもよい。

本発明の別の態様に係るアウターローター型回転電機は、固定子と、回転子と、を備え、前記固定子は、磁性材料からなるステータコアと、前記ステータコアに装着されたインシュレータと、前記ステータコアに巻装されたコイルと、前記コイルが接続された端子板を有する端子ユニットと、を有し、前記回転子は、前記固定子に対して回転するように配されるフライホイールと、前記フライホイールに固定された複数のマグネットと、を有し、前記端子ユニットは、前記端子板が取り付けられる絶縁性の固定部材を有し、前記固定部材は、前記端子板を前記固定部材に固定する突起を有し、前記インシュレータは、前記固定部材の少なくとも一部を覆うように配される壁を有し、前記端子板は、前記固定部材を介して前記インシュレータと前記ステータコアとに挟持される。

本発明の実施形態における磁石発電機の正面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図２のＢ部拡大図である。 固定部材の斜視図である。 中性点端子の斜視図である。 中性点端子ユニットの斜視図である。

一実施形態にかかる、自動二輪車用の磁石発電機（アウターローター型回転電機）１が、図１、図２に基づいて説明される。磁石発電機１は、例えば自動二輪車における磁石発電機として利用される。磁石発電機１は、エンジンケース（不図示）に固定される固定子２と、エンジンのクランクシャフト（不図示）の先端に固定される回転子３とを有している。回転子３はクランクシャフトの回転に伴って固定子２の周りを回転する。回転子３は、固定子２に対して回転するように配される。

回転子３は、略椀形状のフライホイール３１と、フライホイール３１の底面の径方向中央に固定されたボス３２とを有している。フライホイール３１の内周面の上には、複数のマグネット３３が周方向に等間隔に配置されている。

ボス３２は、円筒形状の筒部３２ａと、略円盤形状のフランジ部３２ｂとを有する。フランジ部３２ｂは、筒部３２ａと一体形成されている。フランジ部３２ｂは、複数のリベット１００によってフライホイール３１の底面に締結固定されている。ボス３２の筒部３２ａにはクランクシャフト（不図示）が固定される。

フライホイール３１の底部３１ａの内側には、樹脂製のリング形状のマグネットケース３４が設置されている。マグネットケース３４上にはマグネット３３が載置されている。マグネット３３の一端には、マグネットホルダー３５が載置されている。マグネットホルダー３５が屈曲形成されることによって、マグネット３３はフライホイール３１の内周面に圧接される。マグネット３３は、フライホイール３１の内周面に実質的に固定されている。マグネットホルダー３５は、フライホイール３１の開口周縁部３１ｂがカールカシメされることによって固定されている。

固定子２は、ステータコア２１と、ステータコア２１に装着されたインシュレータ２２とを有している。ステータコア２１には、インシュレータ２２を介してコイル２３が巻装されている。ステータコア２１は、磁性材料の板材を少なくとも軸線方向に積層して形成されている。ステータコア２１において、径方向中央に孔（ボス孔）２１ｅが形成されている。孔２１ｅには、エンジンのクランクシャフト（不図示）が貫挿される。クランクシャフトと回転子３とがボス３２の筒部３２ａを介して連結される。ステータコア２１は、円環形状の円環部２１ｂと、円環部２１ｂから放射状に径方向外側に向かって延出するティース部２１ｃとを有している。ステータコア２１の円環部２１ｂには複数のボルト孔２１ｄが形成されている。固定子２は、ボルト孔２１ｄに挿入されたボルト１０１によってエンジンケースに締結固定される。

ステータコア２１に装着されるインシュレータ２２は、端子ユニット保持部（保持部）２２ｂと、収容室２２ｃとを有する。端子ユニット保持部２２ｂにはスリット部（スリット）２２ａが形成されている。収容室２２ｃ内には、中性点端子ユニット（端子ユニット）４の一部が収容されている。一例において、中性点端子ユニット４の別の一部が、スリット部２２ａを貫通して配置されている。例えば、中性点端子ユニット４は、スリット部２２ａを介して端子ユニット保持部２２ｂに圧入固定されている。また、中性点端子ユニット４の一部が、インシュレータ２２の外面に対して突出して配されている（突出部）。端子ユニット保持部２２ｂに圧入固定された中性点端子ユニット４には、巻装された各相のコイル２３の一端が接続されている。

コイル２３は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のコイル２３から構成されており、各相のコイル２３はティース部２１ｃに巻装されている。各相のコイル２３の一端は、例えばハンダによって、中性点端子４２のコイル保持部４２ｂに固定され、スター結線が構成されている。各相のコイル２３の他端は、対応する相のリード線１０２と電気的かつ機械的に接合される。

図３から図６に基づいて、中性点端子ユニット４が説明される。中性点端子ユニット４は、絶縁性（例えば、樹脂製）の固定部材４１と導電性の中性点端子（端子、端子板）４２とを有している。インシュレータ２２は、固定部材４１の少なくとも一部を覆うように配される壁部（壁）２２ｂを有する。中性点端子ユニット４の一部（固定部材４１及び中性点端子４２の一部）は、インシュレータ２２の端子保持部２２ｂに形成された収容室２２ｃ内に収容される。壁部（壁）２２ｂは、ステータコア２１と壁部２２ｂとの間に軸方向のギャップ（収納室２２ｃ）が形成されるように設けられる。固定部材４１の少なくとも一部がギャップ（収納室２２ｃ）に配置される。一例において、中性点端子ユニット４の別の一部（中性点端子４２の一部）が、スリット部（スリット）２２ａに挿入され、スリット部２２ａを貫通して配置されている。例えば、中性点端子ユニット４は、スリット部２２ａを介してインシュレータ２２の端子ユニット保持部２２ｂに圧入固定されている。一例において、固定部材４１は、断面視Ｌ字形状であって、下端部（第２端部）４１ａと壁部４１ｂとを有している。固定部材４１の壁部４１ｂには複数の突起４１ｃが、例えば等間隔に、形成されている。

一例において、中性点端子４２は板状（例えば、略平板状）に形成されている。中性点端子４２は、平板部４２ｄとコイル保持部４２ｂとを有している。平板部４２ｄには、固定部材４１の突起４１ｃが圧入される貫通孔４２ａが形成されている。平板部４２ｄの両側面には側面部４２ｃが直線状に形成されている。平板部４２ｄの両側面に直線状の側面部４２ｃが形成されているため、プレス加工によって中性点端子４２を製造する際、１つ目の中性点端子４２の側面部４２ｃと２つ目の中性点端子４２の側面４２ｃとの間を近接させることが可能となり、歩留まりが向上する。

中性点端子４２が固定部材４１に取り付けられる（固定される）。一例において、中性点端子ユニット４は、固定部材４１の突起４１ｃが中性点端子４２の貫通孔４２ａに圧入されることによって、中性点端子４２が固定部材４１と一体化される。中性点端子ユニット４が収容室２２ｃ内に収容されると共にインシュレータ２２に圧入されると、固定部材４１の上端部（第１端部）４１ｄはインシュレータ２２の壁部（壁）２２ｂと当接する。中性点端子ユニット４が圧入されたインシュレータ２２がステータコア２１に装着されると、固定部材４１の下端部４１ａはステータコア２１の円環部２１ｂと当接する。一例において、インシュレータ２２がステータコア２１に装着された後に、ステータコア２１のティース部２１ｃには、インシュレータ２２を介してコイル２３が巻装される。固定部材４１の上端部４１ｄはインシュレータ２２と密着し、固定部材４１の下端部４１ａはステータコア２１の円環部２１ｂと密着する。中性点端子ユニット４は、インシュレータ２２（壁部２２ｂ）とステータコア２１とによって挟持される。

したがって、固定部材４１がインシュレータ２２とステータコア２１とによって挟持されることによって、中性点端子４２はインシュレータ２２の端子ユニット保持部２２ｂに保持される。固定部材４１の少なくとも一部がインシュレータ２２の壁部（壁）２２ｂに覆われている。スリット部２２ａの幅Ｗは、固定部材４１の突起４１ｃの高さＨよりも狭くなっている。ハンダ付けの際に生じる熱等によってインシュレータ２２が変形してしまった場合であっても、中性点端子ユニット４がインシュレータ２２のスリット部２２ａを介してインシュレータ２２外へと脱落することはない。

なお、前述の実施形態では、二輪車用の磁石発電機にインシュレータ２２を適用した場合について示したが、他の用途の発電機や電動機に適用することも可能である。

また、実施形態では絶縁性（例えば樹脂製）の固定部材４１に突起４１ｃと底部３１ａを形成することによって、中性点端子ユニット４を形成した場合について示した。しかしながら、中性点端子４２が間接的にインシュレータ２２に保持されればよいのであって、これに限られることはない。たとえば、中性点端子４２をインサートモールド成型することよって中性点端子ユニット４を形成しても良い。

１ 磁石発電機
２ 固定子
３ 回転子
４ 中性点端子ユニット
２１ ステータコア
２１ａ ボス孔
２１ｂ 円環部
２１ｃ ティース部
２１ｄ ボルト孔
２１ｅ ボス孔
２２ インシュレータ
２２ａ スリット部
２２ｂ 端子ユニット保持部
２２ｃ 収容室
２２ｄ 壁部
２３ コイル
３１ フライホイール
３１ａ 底部
３１ｂ 開口周縁部
３２ ボス
３３ マグネット
３３ａ 上端部
３４ マグネットケース
３５ マグネットホルダー
４１ 固定部材
４１ａ 下端部（第２端部）
４１ｂ 壁部
４１ｃ 突起
４１ｄ 上端部（第１端部）
４２ 中性点端子
４２ａ 貫通孔
４２ｂ コイル保持部
４２ｃ 側面部
１００ リベット
１０１ ボルト
１０２ リード線

Claims (9)

1. 固定子と、前記固定子の周囲を回転する回転子とを備えたアウターローター型回転電機において、
   前記固定子は、磁性材料からなるステータコアと、前記ステータコアに装着されたインシュレータと、前記インシュレータを介して前記ステータコアに巻装されたコイルと、前記コイルが接続された端子板を有する端子ユニットとを有し、
   前記回転子は、前記固定子の周りを回転するフライホイールと、前記フライホイールの内周面に固定された複数のマグネットとを有し、
   前記端子ユニットは、前記端子板が固定される絶縁性の固定部材を備え、
   前記インシュレータは、前記端子ユニットを収納する収納室が形成された端子ユニット保持部を備え、
   前記端子ユニットは、前記インシュレータの前記端子ユニット保持部に収納され、
   前記固定部材が前記インシュレータと前記ステータコアとによって挟持され、
   前記端子板は、前記固定部材に形成された突起によって前記固定部材に固定され、
   前記端子板は、前記固定部材を介して前記インシュレータと前記ステータコアとに挟持される、ことを特徴とするアウターローター型回転電機。
2. 請求項１に記載されたアウターローター型回転電機において、
   前記端子ユニットの固定部材の第１端部は、前記インシュレータの前記端子ユニット保持部の収納室の壁部に当接し、前記端子ユニットの固定部材の第２端部は、前記ステータコアの側壁部に当接している、ことを特徴とするアウターローター型回転電機。
3. 請求項２に記載されたアウターローター型回転電機において、
   前記インシュレータの前記端子ユニット保持部の収納室の壁部には、前記端子ユニットの端子板が挿通されるスリット部が形成され、前記スリットを通って前記インシュレータから突出した前記端子板のコイル保持部に前記コイルが接続されている、ことを特徴とするアウターローター型回転電機。
4. 請求項１から請求項３のうち、いずれか１項に記載されたアウターローター型回転電機において、
   前記固定部材には、前記端子板が圧入固定されている、ことを特徴とするアウターローター型回転電機。
5. 固定子と、
   回転子と、を備え、
   前記固定子は、磁性材料からなるステータコアと、前記ステータコアに装着されたインシュレータと、前記ステータコアに巻装されたコイルと、前記コイルが接続された端子板を有する端子ユニットと、を有し、
   前記回転子は、前記固定子に対して回転するように配されるフライホイールと、前記フライホイールに固定された複数のマグネットと、を有し、
   前記端子ユニットは、前記端子板が取り付けられる絶縁性の固定部材を有し、
   前記固定部材は、前記端子板を前記固定部材に固定する突起を有し、
   前記インシュレータは、前記固定部材の少なくとも一部を覆うように配される壁を有し、
   前記端子板は、前記固定部材を介して前記インシュレータと前記ステータコアとに挟持される、アウターローター型回転電機。
6. 前記壁は、前記ステータコアと前記壁との間に軸方向のギャップが形成されるように設けられ、
   前記固定部材の少なくとも一部が前記ギャップに配置される、請求項５に記載のアウターローター型回転電機。
7. 前記壁は、前記固定部材に当接するように配置される、請求項５又は６に記載のアウターローター型回転電機。
8. 前記壁は、前記端子板が挿入されるスリットを有する、請求項５から７のいずれか一項に記載のアウターローター型回転電機。
9. 前記固定部材には、前記端子板が圧入固定されている、請求項５から８のいずれか一項に記載のアウターローター型回転電機。

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