JP7309296B2 - アウターロータ発電機の電機子絶縁物 - Google Patents

Description

本発明は、アウターロータ発電機の電機子コイルを突極に対して絶縁するアウターロータ発電機の電機子絶縁物に関するものである。

アウターロータ発電機は、外周部に放射状に突出する多数の突極を有する電機子鉄心を軸心側に固定配置して、上記突極に電機子コイルを巻装し、上記電機子鉄心の外周をリング状に囲むように、マグネットロータを配設して、該マグネットロータを回転させることにより発電を行う。そして、上記電機子コイルを上記電機子鉄心に対して絶縁するように、鉄心を電機子絶縁物で覆い、その外側に電機子コイルを巻装するようにしている。

電機子コイルは、３相構成とするのが一般的で、各相のコイルはわたり線を介して互いに直列接続される。そのわたり線は、互いに交差しながら円周方向に延びるように配置されるが、交差する部分で擦れて絶縁が劣化するおそれがある。特にエンジンで駆動される発電機の場合は、振動が激しくて絶縁劣化のおそれが大きい。また、電機子鉄心の中心部を貫通して配置される駆動軸へわたり線が巻き込まれるおそれがあるため、わたり線が中心部の方向にずれ込まないように、わたり線の位置を保持する必要がある。

そこで従来、特許文献１に示されるアウターロータ発電機の電機子絶縁物では、電機子コイルを電機子鉄心の突極から絶縁するためのボビンの、突極根元部分に、円周方向に延びる突部を設け、該突部の外表面に案内溝を設けて、該案内溝内にわたり線を収納保持させるようにした。そのようにすれば、異相間のわたり線同士が確実に絶縁保持され、また、駆動軸への巻き込みを確実に防止できる。

実願昭６１－１４５４７１号（実開昭６３－５１５４４号）のマイクロフィルム

アウターロータ発電機の電機子コイルを巻く作業は、作業効率を上げる目的で自動化が進められているが、上記従来の電機子絶縁物では、わたり線を収納する案内溝の位置及び形状が各相毎に異なっているため、各相のわたり線を案内して溝内に収納するための特別な治具が必要になり、巻き線の作業性も悪くなるという問題点があった。また、上記従来の電機子絶縁物には、各相の、コイル巻き始めへと続く部分のわたり線と巻き終わりから延びる部分のわたり線とが、リブとリブの間又はリブを越える部分で交差し互いに接触するおそれがあるという問題点もあった。

本発明は、そのような問題点に鑑み、巻き線作業の自動化を容易にし、また、電機子コイルのわたり線同士の接触を完全に防止できるようにすることを目的とするものである。

前記課題を解決するため、本願の請求項１に係る発明は、外周部から放射状に突出する多数の突極を有する円環状の電機子鉄心を固定配置して、前記突極に電機子コイルを巻装し、該電機子コイルは、３相構成として、各相のコイルをわたり線を介して互いに直列接続し、前記電機子鉄心の外周を同心状に囲むようにロータを配設し、該ロータを周方向に
回転させることにより発電を行うアウターロータ発電機の、前記電機子鉄心の両側面及び前記突極の周囲を覆う電機子絶縁物であって、前記電機子絶縁物の、前記わたり線を配設する表側で、前記突極の根元部の、コイル巻回方向手前側に、表側側面から突出するガイド突起を設け、該ガイド突起により前記わたり線を、当該相の直前の前記突極に巻回された前記電機子コイルの巻き終わり部分から、当該突極の前記電機子コイルの巻き始め部分へ最短距離で配置されるようにガイドするとともに、前記電機子絶縁物の表側の前記突極の根元部の、各相コイルの巻き始め部分と巻き終わり部分の前記わたり線が通る箇所に段部を設け、巻き始め部分の前記段部より巻き終わり部分の前記段部の高さを高くし、かつ、各相の前記段部が第1相，第２相，第３相の順に高くなるように段差を設けたことを特徴とする。

また、本願の請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記第２相及び第３相の各二つの段部の間に各段部の高さより低い凹部を設けたことを特徴とする。

また、本願の請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明において、電機子絶縁物の内周縁部に、表側に突出するように遮壁を設けたことを特徴とする。

本発明は、次のような効果を奏する。
すなわち、請求項１に係る発明においては、前記電機子絶縁物の、わたり線を配設する表側で、前記突極の根元部の、コイル巻回方向手前側に、表側側面から突出するガイド突起を設け、該ガイド突起によりわたり線を、当該相の直前の突極に巻回された電機子コイルの巻き終わり部分から、当該突極の電機子コイルの巻き始め部分へ最短距離で配置されるようにガイドするとともに、前記電機子絶縁物の表側の前記突極の根元部の、各相コイルの巻き始め部分と巻き終わり部分のわたり線が通る箇所に段部を設け、巻き始め部分の段部より巻き終わり部分の段部の高さを高くし、かつ、各相の段部が第1相，第２相，第３相の順に高くなるように段差を設けた。その結果、ガイド突起を設けることで、巻き線作業の自動化を容易にし、段部の高さを、第１相，第２相，第３相の順に高くすることで、第１相のわたり線、第２相のわたり線，第３相のわたり線の順に高くなり、各相のわたり線は、互いに異なる高さ位置に配設されることになって、各相間でわたり線同士が接触しなくなる。

また、請求項２に係る発明においては、請求項１に係るアウターロータ発電機の電機子絶縁物において、前記第２相及び第３相の各二つの段部の間に各段部の高さより低い凹部を設けたので、各相の巻き始めの部分で、わたり線の逃げのスペースを設けることで、突極の底の位置に電機子コイルを導きやすくなり、各相のわたり線の巻き始め部分と巻き終わり部分を、互いに接触せずに交差させることができる。

また、請求項３に係る発明においては、請求項１又は２に係るアウターロータ発電機の電機子絶縁物において、電機子絶縁物の内周縁部に、表側に突出するように遮壁を設けたので、わたり線が弛んでも、軸側にずれ込んでいくのを防止することができる。

電機子鉄心及び本発明の一実施例に係る電機子絶縁物を示す図である。 図1のＸの部分を拡大して示す図である。 わたり線ガイド部を拡大して示す図である。 わたり線ガイド部における各相のわたり線配設経路を示す図である。 わたり線ガイド部における各相のわたり線配設状態を示す図である。 Ｕ相わたり線が配設された状態を示す図である。 Ｖ相わたり線が配設された状態を示す図である。 Ｗ相わたり線が配設された状態を示す図である。 各相コイルの巻き始め部分と巻き終わり部分の接続を示す図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、電機子鉄心及び本発明の一実施例に係る電機子絶縁物を示す図である。図１において、符号１は電機子絶縁物表側半部、２は電機子鉄心、３は電機子絶縁物裏側半部である。

なお、ここでは、電機子鉄心２の両側面の内、わたり線を配設する側を「表側」、その反対側を「裏側」とし、電機子鉄心２の表側側面から各部の先端までの長さを「高さ」ということとする。また、わたり線を配設する部分において、発電機の回転軸がある側を「内側」といい、その反対側を「外側」ということとする。

また、ここでは、本発明をエンジン溶接機の発電機に適用する場合で説明する。電機子鉄心２の表裏両側から、電機子絶縁物表側半部１と電機子絶縁物裏側半部３を当てがい、両者の嵌合部を突極２ａの間を通して嵌合させ、電機子鉄心２の表裏両側及び突極２ａの周囲を覆う。そして、電機子絶縁物表側半部１の前記突極２ａの根元部に当たる部分の周縁に、各相のわたり線を配設するためのわたり線ガイド部を設けている。

図２は、図1のＸの部分を拡大して示す図であり、図３は、わたり線ガイド部を拡大して示す図である。図２，図３において、符号１１は突極２ａを包み込むように配置され、その外周にコイルを巻回するボビン部、１１ａは補助出力コイルと溶接出力コイルとを分離するための分離壁、１１ｂは電機子絶縁物裏側半部３と嵌合一体化させるための嵌合部、１２_Ｖ～１２_Ｗ２はコイルの巻回時に、各ボビン部１１の巻き終わりから次のボビン部１１の巻き始め部へとわたり線をガイドするガイド突起で、各突極２ａの巻回方向手前側に設けられる。１３_Ｕ１～１３_Ｗ２は各突極２ａのコイルの巻き始め部分と巻き終わり部分で、わたり線が互いに接触しないように段差を設けるための段部で、各相コイルの巻き始め部分と巻き終わり部分のわたり線が通る箇所に設けられる。１４_Ｖ，１４_Ｗは、Ｖ相，Ｗ相の各突極２ａのコイルの巻き始め部分と巻き終わり部分で、段部１３_Ｖ１～１３_Ｗ２の角部分でのわたり線の屈曲を和らげるための凹部、１５はわたり線が弛んで軸側にずれ込んでいかないようにするための遮壁である。

なお、上記補助出力コイルは、エンジン溶接機から外部出力として交流電力を取り出すためのもので、各ボビン部１１の内側部分に巻回され、３相構成で、各相のコイルはわたり線を介して互いに直列接続される。また、溶接出力コイルは、エンジン溶接機の溶接用出力を得るためのもので、補助出力コイルとは分離壁１１ａにより隔てられてボビン部１１の外側部分に巻回され、各コイルは並列接続される。ここでは、上記わたり線ガイド部を使って補助出力コイルのわたり線の配設を行う。

わたり線ガイド部を構成しているガイド突起１２_Ｖ～１２_Ｗ2，段部１３_Ｕ１～１３_Ｗ２及び凹部１４_Ｖ，１４_Ｗは、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の相毎にブロック化されている。すなわち、段部１３_Ｕ１，１３_Ｕ2でＵ相のブロック、ガイド突起１２_Ｖ，段部１３_Ｖ１，１３_Ｖ2及び凹部１４_ＶでＶ相のブロック、ガイド突起１２_Ｗ１，１２_Ｗ2、段部１３_Ｗ１，１３_Ｗ2及び凹部１４_ＷでＷ相のブロックを形成している。そして、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の３ブロックを１組として、１組が発電機の中心軸を中心として角度４５°になるようになっていて、８組で全周３６０°に均等に配置される。

わたり線ガイド部中で、ガイド突起１２_Ｖ～１２_Ｗ2が最も高さが高く、例えば、１６．７ｍｍとし、Ｕ相のブロックの段部１３_Ｕ１，１３_Ｕ2の高さは、段部１３_Ｕ１の方が低く、例えば、１ｍｍ、段部１３_Ｕ2の高さは、それぞれを通って交差するコイル同士が接触しないように、段差が巻き線の太さよりやや大きくなる高さ、例えば、４ｍｍとする。また、Ｖ相のブロックの段部１３_Ｖ１の高さは、Ｕ相のブロックの段部１３_Ｕ2より高く、例えば、６ｍｍとし、段部１３_Ｖ2の高さは、段差が巻き線の太さよりやや大きくなる高さ、例えば、８．４ｍｍとする。また、Ｗ相のブロックの段部１３_Ｗ１の高さは、Ｖ相のブロックの段部１３_Ｖ2より高く、例えば、１０．５ｍｍとし、段部１３_Ｗ2の高さは、段差が巻き線の太さよりやや大きくなる高さ、例えば、１２．５ｍｍとする。

ガイド突起１２_Ｖ～１２_Ｗ２は、各突極２ａの巻回方向手前側に位置するように設けられ、Ｖ相のブロックのガイド突起１２_Ｖは、その周壁の一面がＶ相のわたり線が通る経路に沿うように面していて、Ｖ相コイルのわたり線をそれに引っ掛けるようにして、わたり線が、巻き終わり部分から巻き始め部分に向かって最短距離で配置されるようにガイドする。Ｗ相のブロックの一方のガイド突起１２_Ｗ1は、その周壁の一面がＷ相のわたり線が通る経路に沿うように面していて、Ｗ相コイルのわたり線をそれに引っ掛けるようにして、わたり線が、巻き終わり部分から巻き始め部分に向かって最短距離で配置されるようにガイドする。Ｗ相のブロックのもう一方のガイド突起１２_Ｗ2は、その角部がＵ相のわたり線が通る経路に沿うように面していて、Ｕ相コイルのわたり線をそれに引っ掛けるようにして、わたり線が、巻き終わり部分から巻き始め部分に向かって最短距離で配置されるようにガイドする。また、このガイド突起１２_Ｗ2は、その周壁の一面がＷ相のコイルの巻き終わり部分から引き出されるわたり線が通る経路に沿うように面していて、Ｗ相コイルの巻き終わり部分から引き出されるわたり線もガイドする。

また、段部１３_Ｕ１～１３_Ｗ２は、各わたり線の高さ位置を規制するだけでなく、その周壁面が、それぞれのわたり線が通る経路に沿う角度になるようにして、周壁面によっても各わたり線をガイドするようにしている。

図４は、わたり線ガイド部における各相のわたり線配設経路を示す図であり、図５は、わたり線ガイド部における各相のわたり線配設状態を示す図である。図４，図５において、実線１６_ＵはＵ相のわたり線配設経路、破線１６_ＶはＶ相のわたり線配設経路、点線１６_ＷはＷ相のわたり線配設経路、１７_Ｕ～１７_Ｗはわたり線である。なお、図５において、Ｕ相のわたり線１７_Ｕは実線で示し、Ｖ相のわたり線１７_Ｖは破線で示し、Ｗ相のわたり線１７_Ｗは点線で示しており、ボビン部１１に巻回したコイルは省略し、わたり線１７_Ｕ～１７_Ｗのみを示している。

図４，図５から明らかなように、各相の段部の高さを、前述したように設定しているため、各相のわたり線は、Ｕ相が最下部、Ｖ相が中間部、Ｗ相が最上部に位置することになる。そのため、電機子コイルの巻装作業は、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の順で行うことになる。そこでまず、Ｕ相のコイルを巻装する。

Ｕ相のわたり線は、図４に実線１６_Ｕで示すように、図４には図示されていない前段のＵ相のボビン部の巻き終わり部分から、Ｕ相の当該ボビン部１１の巻き始め部分に導かれ、Ｕ相の当該ボビン部１１に巻回された後、巻き終わり部分から段部１３_Ｕ2の上面，段部１３_Ｖ１，１３_Ｖ２，１３_Ｗ２の周壁面，ガイド突起１２_Ｗ2の角部，段部１３_Ｕ１の上面，段部１３_Ｕ2の周壁面で配設位置を規制されながら、Ｕ相の次段のボビン部１１の巻き始め部分に導かれる。その結果、Ｕ相わたり線１７_Ｕは、図６に示すように配設される。

次にＶ相のコイルであるが、Ｖ相のわたり線は、破線１６_Ｖで示すように、図４には図
示されていない前段のＶ相のボビン部の巻き終わり部分から、段部１３_Ｗ１，１３_Ｗ２，１３_Ｕ２，ガイド突起１２_Ｖの周壁面，段部１３_Ｖ１の上面，段部１３_Ｖ2の周壁面で配設位置を規制されながら、Ｖ相のボビン部１１の巻き始め部分に導かれる。そして、Ｖ相のボビン部１１に巻回された後、巻き終わり部分から段部１３_Ｖ2の上面，段部１３_Ｗ１，１３_Ｗ２，１３_Ｕ２の周壁面で配設位置を規制されながら、Ｖ相の次段のボビン部１１の巻き始め部分に導かれる。その結果、Ｖ相わたり線１７_Ｖは、図７に破線で示すように配設される。

Ｗ相のわたり線は、点線１６_Ｗで示すように、前段にあるＷ相のボビン部１１の巻き終わり部分から、段部１３_Ｗ2の上面，ガイド突起１２_Ｗ2の周壁面，段部１３_Ｕ２，１３_Ｖ２の周壁面，ガイド突起１２_Ｗ1の周壁面，段部１３_Ｗ１の上面で配設位置を規制されながら、Ｗ相の当該ボビン部１１の巻き始め部分に導かれる。そして、Ｗ相のボビン部１１に巻回された後、巻き終わり部分から段部１３_Ｗ2の上面，ガイド突起１２_Ｗ2の周壁面，段部１３_Ｕ２の周壁面で配設位置を規制されながら、Ｗ相の次段のボビン部１１の巻き始め部分に導かれる。その結果、Ｗ相わたり線１７_Ｗは、図８に点線で示すように配設される。

この電機子絶縁物は、図５に示すように、段部１３_Ｕ１～１３_Ｗ２の高さを、Ｕ相用，Ｖ相用，Ｗ相用の順に高くし、また、各相のブロック内でも二つの段部に段差を設けているため、各相のわたり線１７_Ｕ～１７_Ｗの巻き始め部分と巻き終わり部分は、互いに接触せずに交差する。また、Ｕ相のわたり線１７_Ｕ，Ｖ相のわたり線１７_Ｖ，Ｗ相のわたり線１７_Ｗの順に高くなり、各相のわたり線は、互いに異なる高さ位置に配設されることになって、各相間でもわたり線同士が接触しなくなる。

また、図６～図８に示すように、各相のわたり線は、ガイド突起１２_Ｖ～１２_Ｗ２や段部１３_Ｕ１～１３_Ｗ２等により、前段のボビン部１１の巻き終わり部分から当該ボビン部１１の巻き始め部分まで、直線状にガイドされ、最短距離で配設される。

このように、各相のわたり線は、前段の巻き終わり部分から直線状に引っ張って、表側から段部に押し当てるようにしながら、巻き始め部分の前にあるガイド突起に引っ掛けてコイルを巻き始めるだけでよく、それをＵ相，Ｖ相，Ｗ相の順に繰り返し行えば済むので、作業の自動化が容易になる。

また、Ｖ相とＷ相のブロックには凹部１４_Ｖ，１４_Ｗを設けているため、Ｖ相のわたり線１７_ＶとＷ相のわたり線１７_Ｗは、段差が大きい段部１３_Ｖ１～１３_Ｗ２の角部においても過大な屈曲を受けることなく配設できる。

なお、補助出力コイルの各相の巻き始め部分は、図９に示すように、まとめて接続具１９で接続して中性点とし、巻き終わり部分は、それぞれ個別に引き出して、それぞれＵ，Ｖ，Ｗ相の口出し線とする。

また、上記実施例では、本発明をエンジン溶接機の発電機に適用し、その補助出力コイルのわたり線を処理する場合で説明したが、本発明は、特許文献１に示されるような、発電機電機子鉄心の各突極にそれぞれ単独で巻回される電機子コイルにも適用できる。

１ 電機子絶縁物表側半部
２ 電機子鉄心
２ａ 突極
３ 電機子絶縁物裏側半部
１１ ボビン部
１１ａ 分離壁
１１ｂ 嵌合部
１２_Ｖ～１２_Ｗ２ ガイド突起
１３_Ｕ１～１３_Ｗ２ 段部
１４_Ｖ，１４_Ｗ 凹部
１５ 遮壁
１６_Ｕ～１６_Ｗ わたり線配設経路
１７_Ｕ～１７_Ｗ わたり線
１８_Ｕ～１８_Ｗ コイル
１９ 接続具

Claims (3)

1. 外周部から放射状に突出する多数の突極を有する円環状の電機子鉄心を固定配置して、前記突極に電機子コイルを巻装し、該電機子コイルは、３相構成として、各相のコイルをわたり線を介して互いに直列接続し、前記電機子鉄心の外周を同心状に囲むようにロータを配設し、該ロータを周方向に回転させることにより発電を行うアウターロータ発電機の、前記電機子鉄心の両側面及び前記突極の周囲を覆う電機子絶縁物であって、
   前記電機子絶縁物の、前記わたり線を配設する表側で、前記突極の根元部の、コイル巻回方向手前側に、表側側面から突出するガイド突起を設け、該ガイド突起により前記わたり線を、当該相の直前の前記突極に巻回された前記電機子コイルの巻き終わり部分から、当該突極の前記電機子コイルの巻き始め部分へ最短距離で配置されるようにガイドするとともに、前記電機子絶縁物の表側の前記突極の根元部の、各相コイルの巻き始め部分と巻き終わり部分の前記わたり線が通る箇所に段部を設け、巻き始め部分の前記段部より巻き終わり部分の前記段部の高さを高くし、かつ、各相の前記段部が第1相，第２相，第３相の順に高くなるように段差を設けたことを特徴とするアウターロータ発電機の電機子絶縁物。
2. 前記第２相及び第３相の各二つの段部の間に各段部の高さより低い凹部を設けたことを特徴とする請求項１に記載のアウターロータ発電機の電機子絶縁物。
3. 電機子絶縁物の内周縁部に、表側に突出するように遮壁を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載のアウターロータ発電機の電機子絶縁物。

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