JPWO2014125608A1

JPWO2014125608A1 - 回転電機の回転子

Info

Publication number: JPWO2014125608A1
Application number: JP2015500051A
Authority: JP
Inventors: 石川　亨; 石川　　亨; 義郎今澤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-02-15
Filing date: 2013-02-15
Publication date: 2017-02-02
Anticipated expiration: 2033-02-15
Also published as: JP6009647B2; WO2014125608A1; CN105009424B; US9621005B2; CN105009424A; US20160013695A1

Abstract

界磁コイルが巻装される絶縁ボビンを介して界磁コイルを囲い込むように一対の界磁コア体を配設し、上記界磁コア体にはそれぞれその外周部で軸方向に延在する爪状磁極を有する回転電機の回転子において、上記絶縁ボビンに、界磁コア体の爪状磁極の付根部から爪状磁極内面に沿って延びる複数個の鍔部を有し、上記鍔部のそれぞれの根元部に、互いに周方向に間隔を有して複数個の薄肉部を形成したものである。

Description

この発明は、例えば車両等に搭載される車両用交流発電機のような回転電機の回転子に係り、特に回転子コイルを巻回する絶縁ボビンを備えた回転子に関するものである。

従来の車両用交流発電機の円筒状絶縁ボビンにおいては、ロータコア爪部の付根から爪部先端方向に延び、且つ爪部先端外延部にリブが形成された舌片にスリットを設けて、組付け時に生じる捩れからくる局部的な応力を分散し、舌片の割れや破損等を防止し、組立作業性の向上を図るものが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

さらに、同様のボビンの一部に界磁コイルの収納部をなす側壁部からその厚みを半分程度に落とした鍔部の根元をＳ字状の屈曲部で構成し、組立性と作業効率を高めるものも提案されている（例えば、特許文献２を参照）。

特許登録第2941636号公報 KR20080021374号公報

近年は、エンジンルームの狭小化も相俟って、搭載部品の耐熱性をはじめとする耐久性向上の要求が高まっている。車両用交流発電機の円筒状絶縁ボビンにおいては、この耐熱温度の上昇要求に対応して、例えば、ポリアミド樹脂にガラスフィラーを加えた高耐熱性材を採用する場合がある。しかし、ポリアミド樹脂にガラスフィラーを加えて耐熱性を向上させた材料の場合、ポリアミド樹脂だけの場合と比べ、作業時の割れが発生しやすくなる難点があり、それは特許文献１のような舌片にスリットを設けた回転子ボビンを使用しても、舌片の割れや破損等を防止することが難しい状態であった。

また、特許文献２に示される厚みの薄い鍔では、鍔曲げ作業性が良く、割れ抑制に効果ありと思われるが、複数の鍔部付根部全体に、厚みが薄くて断面Ｓ字に屈曲する屈曲部を設けているため、成形品であるボビンの成形時の樹脂流れ性が悪化してしまう問題があった。すなわち、樹脂流れ性を考慮した厚みの側壁部まで流れてきた成形材が、鍔部付根部でＳ字状の狭路により詰まってしまうという不具合が発生していた。この狭路が、側壁部外周端に複数設けられる鍔部の根元巾と略同一巾で構成されるので、流れ性低下が激しく、製造時間の短縮ができず、生産性が改善できなかった。

本発明は、界磁コイルと、上記界磁コイルが巻装される絶縁ボビンと、上記絶縁ボビンを介して上記界磁コイルを囲い込むように設けられた一対の界磁コア体とからなり、上記界磁コア体にはそれぞれその外周部で軸方向に延在する爪状磁極を有する回転電機の回転子において、上記絶縁ボビンは、上記爪状磁極の付根部から爪状磁極内面に沿って延びる複数個の鍔部を有し、上記鍔部のそれぞれの根元部に、互いに周方向に間隔を有して複数個の薄肉部を形成したことを特徴とするものである。

本発明では、円筒状絶縁ボビンの、側壁部外周端に複数設けられる鍔部の付根部それぞれに、複数の周方向に不連続の薄肉部を構成することにより、鍔部を曲げて組付ける際の作業性を損なわずに、絶縁ボビン成形性を向上させた回転子が得られる。

この発明の実施の形態１による車両用交流発電機の回転子を示す断面図である。図１の一対の界磁コア体の一方を取り出して示した斜視図である。図１の絶縁ボビンの装着状態を示す斜視図である。図１の絶縁ボビンの組付け前の矢印Ａから見た側面図である。図４の鍔部の一部を取り出して示した一部拡大斜視図である。図４のＢ−Ｂ線断面図である。この発明の薄肉部の形成形態に関する各種実施例を示す一部拡大平面図である。図６の他の実施例を示す図４のＢ−Ｂ線断面図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による車両用交流発電機の回転子構造を示す断面図である。回転子１は、磁束を発生させる界磁コイル２と、この界磁コイル２を絶縁ボビン５を介して囲い込むように設けられた一対の界磁コア体３及び４とから構成され、上記界磁コア体３及び界磁コア体４にはそれぞれその外周部で軸方向に延在する爪状磁極３a、４aを有しており、爪状磁極３a、４aの先端部が周方向に交互に噛み合うように配設されている。上記界磁コイル２は絶縁ボビン５の周囲に巻回されている。界磁コア体３、４と同様にシャフト６に嵌着されるスリップリングASSY７は２つのスリップリングへ、図示しないブラシを介して電流を外部から供給するよう供えられる。

界磁コア体３及び４は、図２にその一方（界磁コア体３）のみを示すように、複数の爪状磁極３ａ、シャフト６との嵌合部位である円筒部３ｂ、各爪状磁極３ａと円筒部３ｂとをぐ側板部３ｃとから成る。界磁コア体４側も設置方向を反対にすれば界磁コア体３と全く同一構成である。界磁コア体３（４）の円筒部３ｂ（４ｂ）の外周囲と、側板部３ｃ（４ｃ）内側面とで、界磁コイル２が巻回された絶縁ボビン５を保持している。

絶縁ボビン５は、図３、図４に示すように、円筒部５ａ、側壁部５ｂで構成される凹部に、界磁コイル２が巻回されている。絶縁ボビン５の側壁部５ｂの外周端に、各爪状磁極３ａ（４ａ）に対応する鍔５ｃが設けられる。鍔５ｃは、界磁コア体３（４）に装着時は図３に示すように界磁コイル２の外周を覆うよう、その付根部周辺から軸内側に曲げられて、爪状磁極３ａ（４ａ）の内周に沿う構成となっている。これにより、界磁コイル２外周囲と、爪状磁極３ａ（４ａ）の内周との絶縁性を確保することが可能となっている。

絶縁ボビン５は、絶縁性を有する樹脂を成形することにより得られる。成形時は、図４のように放射状に配される複数の鍔５ｃが、その根元周辺の外折れ箇所８にて軸外側にそれぞれ曲げられた形状で成形される。これは、成形後の工程となる絶縁ボビン５の円筒部５ａに界磁コイル２を巻き回す際の、コイル線を繰り出す製造ノズル（図示せず）との緩衝を回避するためであり、大半の従来例で採用されている。巻き回し工程でのみ必要なものであり、界磁コア体３、４に組付け後には消滅していてもよい程度の外折れ状態で、この箇所で割れやひびが入ることのない形状となっている。また、この外折れ箇所８は、巻き回した界磁コイル２の最外周が巻き外れたりしないように余裕を持って、側壁部５ｂ外周端よりやや外径側に設けられる。

絶縁ボビン５の円筒部５ａに界磁コイル２を巻回した後は、界磁コア体３、４の爪状磁極３ａ、４ａの内周に沿うよう組み立てられるが、その際上述したように、鍔５ｃがその付根部周辺から軸内側に曲げられて、爪状磁極３ａ（４ａ）の内周に沿うようにされる。

前記外折れ箇所８と、側壁部５ｂ外周端との間には、図５に示すように、周方向に互いに間隔を有する複数個の薄肉部９が設けられている。薄肉部９は、図６のように、絶縁ボビン５の側壁部５bの外側の肉が薄く凹んでおり、その周囲の厚みの半分以下程度になっている。周方向に隣接する薄肉部９の相互間１０は、その周辺厚みと同一に保たれているので、薄肉部９相互間１０の距離をある程度確保することにより、成形時の樹脂流れ詰まりを回避することが可能となる。

薄肉部９のそれぞれは、図５に示すような、例えばレーストラック状の楕円形状であり、これにより成形時の樹脂流れを妨げるようなことがない。また、薄肉部９を、各鍔５cの付根部巾内で複数個不連続に、すなわち各薄肉部９自身の周方向巾はごく小さく設けられるので、薄肉化による曲げ工作性と成形樹脂流れ性の双方を適度に備えた製品が得られる。

鍔５ｃは、従来と同様、界磁コイルの巻き回し部である円筒部５ａ、側壁部５ｂより薄くされるが、厚み変位位置は、前記薄肉部９の辺りでなだらかに構成するのが好ましい。図６から分かるように、薄肉部９の外折れ箇所８の手前の、側壁部５ｂの外周面辺りで厚みが徐々に変位していることが分る。徐々に厚みを変更することで、割れの基点を排除できる効果がある。

実施の形態２．
なお、上述の薄肉部９と外折れ箇所８は、図７（ａ）のように側壁部５ｂ外周端に対応した円弧状配置であったが、これに限るものではなく、以下、薄肉部９の形成形態に関する他の実施例を説明する。
図７(ｂ)は実施の形態２に示す薄肉部９の形成形態であり、薄肉部９を弦状配置とし、外折れ箇所８を円弧状配置とした例を示す。

実施の形態３．
また、図７(ｃ)のように薄肉部９、軸外折れ箇所８共に弦状配置とすることも可能である。

実施の形態４．
さらに、必ずしも複数の薄肉部９が整列して隣接する必要はなく、径方向にランダムに配置される図７（ｄ）の例のようなものでも、鍔曲げ態様の自由度が高くなることが期待される。ただし、図７（ｄ）の配置であっても、爪状磁極３ａ、４ａの内周根元部に、薄肉部が対向する構成は必要である。

実施の形態５．
また、薄肉部分の厚みや、レーストラック状楕円の構成などは、一例であり、同等の効果を得る同様の形状で構成してもいいことは言うまでもない。薄肉部９の断面形状も、図６に示した単純な凹状だけでなく、図８に示すように薄くなる境目に斜面９aを備えた構成なども、流れ性をより向上させるものとして可能である。

本発明は、界磁コイルと、上記界磁コイルが巻装される円筒状絶縁ボビンと、上記円筒状絶縁ボビンを介して上記界磁コイルを囲い込むように設けられた一対の界磁コア体とからなり、上記界磁コア体にはそれぞれその外周部で軸方向に延在する爪状磁極を有する回転電機の回転子において、
上記円筒状絶縁ボビンは、その側壁部外周端に設けられ、上記爪状磁極の付根部から爪状磁極内面に沿って延びる複数個の鍔部を有し、上記鍔部のそれぞれの付根部に、互いに周方向に間隔を有して複数個の薄肉部を形成したことを特徴とするものである。

界磁コア体３及び４は、図２にその一方（界磁コア体３）のみを示すように、複数の爪状磁極３ａ、シャフト６との嵌合部位である円筒部３ｂ、各爪状磁極３ａと円筒部３ｂとをつなぐ側板部３ｃとから成る。界磁コア体４側も設置方向を反対にすれば界磁コア体３と全く同一構成である。界磁コア体３（４）の円筒部３ｂ（４ｂ）の外周囲と、側板部３ｃ（４ｃ）内側面とで、界磁コイル２が巻回された絶縁ボビン５を保持している。

本発明は、界磁コイルと、上記界磁コイルが巻装される円筒状絶縁ボビンと、上記円筒状絶縁ボビンを介して上記界磁コイルを囲い込むように設けられた一対の界磁コア体とからなり、上記界磁コア体にはそれぞれその外周部で軸方向に延在する爪状磁極を有する回転電機の回転子において、上記円筒状絶縁ボビンは、その側壁部外周端に設けられ、上記爪状磁極の付根部から爪状磁極内面に沿って延びる複数個の鍔部を有し、上記鍔部のそれぞれの付根部に、互いに周方向に間隔を有して複数個の薄肉部を形成するものであり、上記鍔部は側壁部より薄く、側壁部の外周端部より外径側に外折れ箇所を備えるとともに上記外折れ箇所の手前の側壁部外周面辺りで厚みが徐々に変位することを特徴とするものである。

本発明では、円筒状絶縁ボビンの、側壁部外周端に複数設けられる鍔部の付根部それぞれに、複数の周方向に不連続の薄肉部を構成するとともに、側壁部外周端よりやや外径側に外折れ箇所を備えて外折れ箇所の手前の側壁部外周面辺りで厚みが徐々に変位することにより、鍔部を曲げて組付ける際の作業性を損なわずに、絶縁ボビンの成形性を向上させた回転子が得られる。

Claims

界磁コイルと、上記界磁コイルが巻装される絶縁ボビンと、上記絶縁ボビンを介して上記界磁コイルを囲い込むように設けられた一対の界磁コア体とからなり、上記界磁コア体にはそれぞれその外周部で軸方向に延在する爪状磁極を有する回転電機の回転子において、
上記絶縁ボビンは、上記爪状磁極の付根部から爪状磁極内面に沿って延びる複数個の鍔部を有し、上記鍔部のそれぞれの根元部に、互いに周方向に間隔を有して複数個の薄肉部を形成したことを特徴とする回転電機の回転子。
前記複数個の薄肉部の周方向相互間は、側壁部と同一厚さに構成されることを特徴とする請求項１記載の回転電機の回転子。
前記複数個の薄肉部は前記絶縁ボビンの側壁部外側を薄く凹ませて形成したことを特徴とする請求項１に記載の回転電機の回転子。
前記薄肉部は、略円弧状に配されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
前記薄肉部は、略弦状に配されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
前記薄肉部は、隣接する複数の径方向位置がランダムに配されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
前記薄肉部より外周側の前記鍔部に、外折れ箇所が設けられることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。