JPWO2017077632A1 - 回転電機の回転子 - Google Patents

Abstract

回転電機として車両等に搭載され、車両のエンジンにより駆動されて発電する車両用交流発電機が備える回転子に関し、当該回転子が備えている界磁コイルが巻装されるボビン構造について、ボビンの鍔部から径方向外側に延設される係止部の頸部から鍔部周方向に延びる抜け止め部の構成を、周方向一方に延在する長さを、周方向他方に延在する長さより長く形成する。これにより、界磁コイルと爪状磁極との電気的絶縁性を確保したまま、界磁コイル巻線の引出し線の巻回作業時の、カバー部と巻線、または、カバー部と巻線巻回用治具との干渉を抑制できる。

Description

この発明は、回転電機として車両等に搭載され、車両のエンジンにより駆動されて発電する車両用交流発電機が備える回転子に関し、特に回転子が備えている界磁コイルが巻装されるボビン構造に関するものである。

従来の回転電機の回転子に用いられている界磁コイル用巻線の巻線用ボビンとして、例えば以下の特許文献１の図７に記載されている。即ち、界磁コイル用巻線が巻回される巻線部と、この巻線部を挟むように鍔部が両側に設けられ、それぞれの鍔部には界磁コイル用巻線を係止する係止部が設けられている。それぞれの鍔部の周方向には等間隔に回り止め部が形成され、これら回り止め部の間から径方向外側に向かってカバー部が延設されている。このカバー部はボビンと一体に構成され、ボビンの巻線部に巻回された界磁コイルを覆うことで、界磁コイルと爪磁極との間の電気的な絶縁を確保している。

国際公開ＷＯ２０１２／１６４６１１号公報（第１１−１２頁、図７）

従来の回転電機の回転子は、上述のように構成されており、上記特許文献１の図７に示すように、界磁コイルを構成するために、ボビンに巻回された導線を係止するための係止部は鍔部に形成された回り止め部の一つから径方向に延設されている。この係止部が設けられた回り止め部の周方向両側にそれぞれ形成されたカバー部間の周方向長さ（図７中のｂで示された長さ）を、係止部が設けられていない回り止め部の周方向両側にそれぞれ形成されたカバー部間の周方向長さ（図７中のｃで示された長さ）よりも長くしている。このような構成とすることにより、界磁コイルを構成する導線の巻回作業時の、カバー部と導線、または、カバー部と導線巻回用治具との干渉を抑制できるが、カバー部側面の縮小、つまり爪状磁極との絶縁が必要な範囲をカバー部で十分に覆うことができない等、部分的欠落となり、最悪の場合、回転電機の出力低下や故障につながる恐れがあった。このような不具合は、特に多数のカバー部が円周上に設けられることで、周方向に隣接するカバー部間の周方向長さが狭くなる構成において引き起こされやすく、多極化、小型化の際の課題となっていた。
この発明は、上記課題を解決するためになされたもので、界磁コイルと爪状磁極との電気的絶縁性を確保したまま、界磁コイル巻線の引出し線の巻回作業時の、カバー部と巻線、または、カバー部と巻線巻回用治具との干渉を抑制した回転電機の回転子を得ることを目的とする。さらに多極化、小型化の実現も図る。

この発明に係る回転電機の回転子は、爪状磁極を有し、シャフトを軸として一体に回転する界磁コアと、この界磁コアに固定され、界磁コイルを巻回するための巻線部、巻線部の軸方向両側に設けられた鍔部、鍔部から径方向外側に延設され、界磁コイルの少なくとも一方の端部が係止される係止部、を有するボビンと、を備え、
係止部は、界磁コイルが巻回される係止頸部、係止頸部から周方向に延在する抜け止め部からなり、抜け止め部の係止頸部から周方向一方に延在する長さは周方向他方に延在する長さより長いことを特徴とする。
また、この発明に係わる回転電機の回転子は、爪状磁極を有し、シャフトを軸として一体に回転する界磁コアと、界磁コアに固定され、界磁コイルを巻回するための巻線部、巻線部の軸方向両側に設けられた鍔部、鍔部から径方向外側に延設され、界磁コイルの少なくとも一方の端部が係止される係止部、鍔部上に周方向から軸線方向に突出して複数配設された回り止め部、を有するボビンと、を備え、
係止部は、界磁コイルが巻回される係止頸部、係止頸部から周方向に延在する抜け止め部からなり、係止頸部の周方向中央は、回り止め部の周方向中央よりボビン巻回し後方にずれて配置されていることを特徴とする。

これら発明によれば、抜け止めの効果を従来以上にできるため、界磁コイルの巻回し作業性を向上させることができる回転電機の回転子を得ることができる。

この発明の実施の形態１における回転電機の回転子構造を示す断面図である。 この発明の実施の形態１における、図１の回転子が備える絶縁ボビンとそれに巻回された界磁コイルを示す斜視図である。 この発明の実施の形態１における、図１の係止部周辺の拡大図である。 この発明の実施の形態１における図２の係止部に引出し線が巻回される状態を示す解説斜視図である。 この発明の実施の形態１における図４の回り止め部、係止部頸部、および係止部抜け止め部の拡大図である。

以下、本発明による回転電機の回転子の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による回転電機の回転子構造を示す断面図、図２は図１の回転子が備える絶縁ボビンとそれに巻回された界磁コイルを示す斜視図、図３は、図１の係止部周辺の拡大図である。
回転電機の回転子１は、絶縁ボビン５、絶縁ボビン５に導線が複数層にわたって巻回され、電流を流して磁束を発生する界磁コイル２、この界磁コイル２を覆って設けられた界磁コアを有する。この界磁コアは、界磁コア体３と界磁コア体４からなり、それぞれの界磁コア体３及び４は、交互に噛み合うように設定された爪状磁極（クローポール）を有する。また、界磁コア体３の端面にファン１１が固定され、界磁コア体４の端面にはファン１２が固定されている。
界磁コイル２および界磁コアはシャフト１３に固定され、シャフト１３は、フロント軸受（図示せず）とリア軸受（図示せず）により両端部がそれぞれ回転自在に支持される。シャフト１３の一端部にプーリ（図示せず）が固定され、他端に界磁コイル２に電流を供給するスリップリングアッセンブリ７を備える。スリップリングアッセンブリ７は、図示しないブラシを介して２つのスリップリングへ電流を外部から供給するように構成されている。

界磁コイル２から引き出される引出し線６は、絶縁ボビン５の鍔部５１（破線で示す）に設けられた係止部１４で係止された後、スリップリングアッセンブリ７に接続されるが、その際、界磁コア体４の隣り合う爪磁極間の谷部４１（図３参照）から外側に取り出され、界磁コア体４の外端面に沿って延び、スリップリングアッセンブリ７を構成するターミナル８及び９に引出し線接続部１０を介して接続される。特許文献１にも記載されているように、遠心力で浮き上がることを抑制するように、引出し線６は所定の張力でスリップリングアッセンブリ７に緊締される。鍔部５１の周方向には、回り止め部５２が形成され、これら回り止め部５２の間から径方向外側に向ってカバー部５１ａが延設されている。このカバー部５１ａは絶縁ボビン５と一体に構成され、絶縁ボビン５の巻線部に巻回された界磁コイル２を覆うことで、界磁コイル２と爪磁極との間の電気的な絶縁を確保している。

図４は、図２の係止部に引出し線が巻回される状態を示す解説斜視図である。
引出し線６は、界磁コイル２が絶縁ボビン５に周回された後、その終端２１が係止部１４の係止部頸部１４１に周回されてなる第一周回部６１、これに続く第二周回部６２、引出し線スリップリング接続部６３からなる。係止部頸部１４１からさらに径方向に延設され、周方向に延びる係止部抜け止め部１４２により、第一および第二の周回部６１，６２は、径方向の移動を規制される。図４および図５に示すように、係止部抜け止め部１４２は、第一周回部６１の径方向外側に第二周回部６２が重ねられる側（ボビン巻回し前方）において、第二周回部６２が重ねられない側（ボビン巻回し後方）の長さＢＷよりも、係止部頸部１４１から周方向に延出する長さＦＷが長く構成される（ＦＷ＞ＢＷ）。これにより、第一周回部６１および第二周回部６２が係止部頸部１４１から離脱することを抑制する。また、第二周回部６２が重ねられない側（ボビン巻回し後方）については、係止部頸部１４１から周方向に延出する長さＢＷを最小限長さにでき、多極化された回転子に対応可能となる。さらに、第一周回部６１の径方向外側に第二周回部６２が重ねられる側（ボビン巻回し前方）において、係止部抜け止め部１４２には、径方向内側に突出した係止部突起部１４３が形成されており、第一および第二の周回部６１、６２が係止部頸部１４１から浮いてしまわないよう規制する。

このような構造とすることにより、係止部抜け止め部１４２は、抜け止め効果を従来以上にできるとともに、周方向長さを最小とできるため、隣合うカバー部５１ａと十分な隙間をもって設けることが可能となる。さらに、係止部抜け止め部１４２よりも周方向長さが短い係止部頸部１４１に巻回される引出し線６は、巻回作業時にカバー部５１ａに干渉することはなく、またその巻回用治具とカバー部５１ａとの干渉も回避できる。

また、図４に示すように、従来と同様の回り止め部５２が、鍔部５１上の周方向に沿って軸線方向に突出して等分間隔で形成される場合、回り止め部５２の周方向中央ＭＴと、係止部頸部１４１の周方向中央ＫＴとは、ずれて設けられる。すなわち、係止部頸部１４１の周方向中央が巻回し後方にシフトされた状態なので、多極で磁極間距離が狭い回転子において、ボビン巻回し前方が二回り巻回される引出し線６の抜け止めが確保される。
上記回り止め部５２は、基本的に略Ｕ字状で設けられ、その周方向中央ＭＴは、界磁コア体３、４それぞれの隣り合う爪状磁極間の谷部中央に沿った形状で設けられるので、係止部頸部１４１の周方向中央（ＫＴ）は爪状磁極間の谷部中央に対しても巻回し後方にずれた状態となっている。

なお、上記実施の形態では、回転子の極数が１２極、直径も比較的大きなものを示したが、１６極やそれ以上、また、さらに小径構成のものでもよく、極数および直径はこれに限定されない。
また、上記実施の形態では、係止部１４を巻き終わりに施したが、類似形状で巻始めに設けてもよい。その場合は、ボビン巻回し前方か後方かに限定されず、二回り巻回される側の係止部抜け止め部周方向延出長さを長く設定すればよい。
なお、この発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ 回転子、２ 界磁コイル、３、４ 界磁コア体、５ 絶縁ボビン、６ 引出し線、７
スリップリングアッセンブリ、８、９ ターミナル、１０ 引出し線接続部、１１、１２ ファン、１３ シャフト、１４ 係止部、５１ 鍔部、５１ａ カバー部、５２ 回り止め部、１４１ 係止部頸部、１４２ 係止部抜け止め部、 １４３ 係止部突起部

Claims (10)

1. 爪状磁極を有し、シャフトを軸として一体に回転する界磁コアと、
   前記界磁コアに固定され、界磁コイルを巻回するための巻線部、前記巻線部の軸方向両側に設けられた鍔部、前記鍔部から径方向外側に延設され、前記界磁コイルの少なくとも一方の端部が係止される係止部、を有するボビンと、
   を備え、
   前記係止部は、前記界磁コイルが巻回される係止頸部、前記係止頸部から周方向に延在する抜け止め部からなり、前記抜け止め部の前記係止頸部から周方向一方に延在する長さは周方向他方に延在する長さより長いことを特徴とする回転電機の回転子。
2. 前記抜け止め部の周方向一方に、径方向内側に突出される突起部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の回転子。
3. 前記抜け止め部の周方向一方は、ボビン巻回し前方であることを特徴とする請求項１または２に記載の回転電機の回転子。
4. 前記鍔部の外周縁部から延在し、前記鍔部の周方向に、前記界磁コイルと前記界磁コアとを絶縁するカバー部が複数形成され、前記係止部は隣合う前記カバー部の間に配設されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の回転電機の回転子。
5. 前記係止頸部の周方向中央は、爪磁極間の谷部中央からボビン巻回し後方にずれて配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の回転電機の回転子。
6. 前記鍔部上に前記周方向に複数配設されている回り止め部を有し、前記係止頸部の周方向中央は、前記回り止め部の周方向中央からボビン巻回し後方にずれて配置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の回転電機の回転子。
7. 爪状磁極を有し、シャフトを軸として一体に回転する界磁コアと、
   前記界磁コアに固定され、界磁コイルを巻回するための巻線部、前記巻線部の軸方向両側に設けられた鍔部、前記鍔部から径方向外側に延設され、前記界磁コイルの少なくとも一方の端部が係止される係止部、前記鍔部上に周方向から軸線方向に突出して複数配設されている回り止め部、を有するボビンと、
   を備え、
   前記係止部は、前記界磁コイルが巻回される係止頸部、前記係止頸部から前記周方向に延在する抜け止め部からなり、前記係止頸部の周方向中央は、前記回り止め部の周方向中央よりボビン巻回し後方にずれて配置されていることを特徴とする回転電機の回転子。
8. 前記抜け止め部の周方向一方に、径方向内側に突出される突起部が形成されていることを特徴とする請求項７に記載の回転電機の回転子。
9. 前記抜け止め部の周方向一方は、ボビン巻回し前方であることを特徴とする請求項７または８に記載の回転電機の回転子。
10. 前記ボビンに、前記鍔部の外周縁部から延在し、前記鍔部の周方向に、前記界磁コイルと前記界磁コアとを絶縁するカバー部が複数形成され、前記係止部は隣合う前記カバー部の間に配設されていることを特徴とする請求項７から９のいずれか一項に記載の回転電機の回転子。

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