JP5178935B1

JP5178935B1 - 回転電機

Info

Publication number: JP5178935B1
Application number: JP2012122078A
Authority: JP
Inventors: 佳史樋野; 和久高島; 敦一期崎; 勝彦坂本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-05-29
Filing date: 2012-05-29
Publication date: 2013-04-10
Anticipated expiration: 2032-05-29
Also published as: EP2858215A1; EP2858215A4; WO2013179504A1; CN104380577B; US9601960B2; JP2013247831A; CN104380577A; US20150048711A1; EP2858215B1

Abstract

【課題】固定子鉄心に挿入後に、絶縁ボビンが固定子鉄心から振動、自重で脱落するのを防止した回転電機を得る。
【解決手段】この発明に係る電動機は、バックヨーク係合部１３では、バックヨーク部１０の内径面１０ａに対面する一対のバックヨーク側コイル保持片１４の外径面に、バックヨーク部１０の内径面１０ａに当接するバックヨーク部用凸部１９が形成されており、また、シュー係合部１７では、シュー部１２の外径面１２ａに対面する一対のシュー側コイル保持片１６の内径面に当接するシュー部用凸部２０が形成されており、バックヨーク部用凸部１９、シュー部用凸部２０により、バックヨーク側コイル保持片１４及びシュー側コイル保持片１６を固定子鉄心５側に付勢させるようになっている。
【選択図】図４

Description

この発明は、固定子鉄心に絶縁ボビンを介して導線が巻回されて構成されたコイルが装着された固定子を備えた回転電機に関する。

回転電機である電動機は、回転自在の回転子の外周に固定子が配置されており、この固定子は、固定子鉄心にコイルが絶縁ボビンを介して装着されている。
そして、この絶縁ボビンとして、固定子鉄心の両端面側からそれぞれ軸線方向に沿って挿入された、第１の絶縁ボビン部及び第２の絶縁ボビン部で構成されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−１６１３３号公報

しかしながら、第１の絶縁ボビン部及び第２の絶縁ボビン部は、固定子鉄心に挿入後、コイルを固定子鉄心に装着する工程の間で固定子鉄心から振動、自重で脱落するという問題点があった。

この発明は、かかる問題点を解決することを課題とするものであって、固定子鉄心に挿入後に、絶縁ボビンが固定子鉄心から振動、自重で脱落するのを防止した回転電機を得ることを目的とする。

この発明に係る回転電機は、シャフトを中心に回転自在の回転子と、この回転子を囲って設けられた固定子とを備え、前記固定子は、固定子鉄心と、この固定子鉄心に絶縁ボビンを介して導線が巻回されて装着されたコイルとを有し、
前記固定子鉄心は、リング状のバックヨーク部と、バックヨーク部から周方向に間隔をおいて先端部が軸心方向に突出した複数のティース部と、このティース部の先端部で周方向に突出したシュー部とを備えた回転電機であって、
前記絶縁ボビンは、前記固定子鉄心の両端面から軸線方向に沿ってそれぞれ挿入された、第１の絶縁ボビン部及び第２の絶縁ボビン部で構成され、
前記第１の絶縁ボビン部及び前記第２の絶縁ボビン部は、それぞれ前記バックヨーク部に係合する断面Ｌ字形状のバックヨーク係合部と、前記シュー部に係合するシュー係合部と、導線が巻回される断面コ字形状であって内側の開口部に前記ティース部が挿入されるコイル巻きつけ部とで構成され、
前記バックヨーク係合部では、前記バックヨーク部の内径面に対面する一対のバックヨーク側コイル保持片の外径面の少なくとも一方に、バックヨーク部の内径面に当接するバックヨーク部用凸部が形成されており、
また、前記シュー係合部では、前記シュー部の外径面に対面する一対のシュー側コイル保持片の内径面の少なくとも一方に、シュー部の外径面に当接するシュー部用凸部が形成されており、
前記バックヨーク部用凸部、前記シュー部用凸部により、前記バックヨーク側コイル保持片及び前記シュー側コイル保持片を固定子鉄心側に付勢させるようになっている。

この発明に係る回転電機によれば、第１の絶縁ボビン部及び第２の絶縁ボビン部にそれぞれ形成された、バックヨーク部用凸部及びシュー部用凸部により、バックヨーク側コイル保持片及びシュー側コイル保持片を固定子鉄心側に付勢させることで、絶縁ボビンが固定子鉄心から振動、自重で脱落するのを防止することができる。

この発明の実施の形態１の電動機を示す正断面図である。図１の側断面図である。図１の固定子鉄心の要部平面図である。図１の電動機に組み込まれる第１の絶縁ボビン部を示す斜視図である。図４の第１の絶縁ボビン部を矢印Ａに沿って視たときの図である。図４の第１の絶縁ボビン部を矢印Ｂに沿って視たときの図である。図４の第１の絶縁ボビン部を矢印Ｃに沿って視たときの図である。図４の第１の絶縁ボビン部を固定子鉄心に挿入したときの要部平面図である。図４の第１の絶縁ボビン部、及び第２の絶縁ボビン部を固定子鉄心に装着したときの要部側面図である。図９のＸ−Ｘ線に沿った矢視断面図である。図１０の部位Ｙの拡大図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１の電動機について図に基づいて説明する。
図１はこの発明の実施の形態１の電動機１を示す正断面図、図２は図１の側断面図である。
回転電機である、この電動機１は、電動パワーステアリング装置用の電動機１であって、円筒形状のフレーム４と、このフレーム４の内部にシャフト７を中心に回転自在の回転子３と、フレーム４の内壁面に固定されているとともに回転子３を囲った固定子２とを備えている。
固定子２は、円筒形状であって軸線方向に延びたスロットを有する固定子鉄心５と、固定子鉄心５のスロットに導線である銅線が絶縁ボビンを介して巻回されて構成されたコイル６とを備えている。
回転子３は、コイル６に電流を流して固定子２を励磁するに伴い回転を始める。

固定子鉄心５は、図３に示すように、リング状のバックヨーク部１０と、バックヨーク部１０から周方向に等分間隔で先端部が軸心方向に突出した複数のティース部１１と、ティース部１１の先端部で周方向に突出したシュー部１２とを有している。

絶縁ボビンは、銅線が巻回される、各ティース部１１及びシュー部１２の一部を覆っており、第１の絶縁ボビン部と第２の絶縁ボビン部に２分割して構成されている。
図４は図１の固定子鉄心５に挿入される第１の絶縁ボビン部９ａを示す斜視図、図５は図４の第１の絶縁ボビン部９ａを矢印Ａに沿って視たときの図、図６は図４の第１の絶縁ボビン部９ａを矢印Ｂに沿って視たときの図、図７は図４の第１の絶縁ボビン部９ａを矢印Ｃに沿って視たときの図である。
図４では、第１の絶縁ボビン部９ａを固定子鉄心５の軸線方向の一方の端面Ｔから矢印Ｄ方向に沿って挿入する様子を示しているが、第２の絶縁ボビン部も固定子鉄心５の軸線方向の他方の端面から矢印Ｄの反対方向に沿って挿入される。

第１の絶縁ボビン部９ａは、図４に示すように、固定子鉄心５のバックヨーク部１０に係合する断面Ｌ字形状のバックヨーク係合部１３と、固定子鉄心５のシュー部１２に係合するシュー係合部１７と、銅線が巻回される断面コ字形状のコイル巻きつけ部１５とが一体で構成されており、コイル巻きつけ部１５の内側の開口部１８にティース部１１が挿入される。

バックヨーク係合部１３では、バックヨーク部１０の内径面１０ａに対面する一対のバックヨーク側コイル保持片１４の外径面には、それぞれバックヨーク部用凸部１９が一体で形成されている。
また、シュー係合部１７では、シュー部１２の外径面１２ａに対面する一対のシュー側コイル保持片１６の内径面には、それぞれシュー部用凸部２０が一体形成されている。

バックヨーク部用凸部１９及びシュー部用凸部２０は、ティース部１１の中心線に対して左右対称位置にそれぞれ形成されている。また、バックヨーク部用凸部１９とシュー部用凸部２０とはティース部１１の中心線から周方向の距離がそれぞれ異なる位置に形成されている。
また、バックヨーク部用凸部１９及びシュー部用凸部２０は、それぞれ固定子鉄心５の端面Ｔから軸線方向に沿った距離が同じであり、しかも固定子鉄心５の端面Ｔ側に形成されている。
なお、第２の絶縁ボビン部についても、第１の絶縁ボビン部９ａと構成が同じであり、その説明は省略する。

図８は第１の絶縁ボビン部９ａが固定子鉄心５に挿入されたときの要部平面図であり、
図９は第１の絶縁ボビン部９ａを図４の矢印Ｄ方向に沿ってティース部１１及びシュー部１２に装着し、また第２の絶縁ボビン部９ａを矢印Ｄと反対方向からティース部１１及びシュー部１２に装着したときの図であって、図４の矢印Ｅに沿って視たときの図である。
また、図１０は図９のＸ−Ｘ線に沿った矢視断面図、図１１は図１０の部位Ｙの拡大図である。

この実施の形態による電動機１によれば、第１の絶縁ボビン部９ａ、第２の絶縁ボビン部９ｂにおいて、バックヨーク側コイル保持片１４にバックヨーク部用凸部１９を形成したので、バックヨーク部用凸部１９がバックヨーク部１０の内径面１０ａに当接し、バックヨーク部用凸部１９がシュー側１１の方向に向かって変位する。
また、シュー側コイル保持片１６にシュー部用凸部２０を形成したので、シュー部用凸部２０がシュー部１２の外径面１２ａに当接し、シュー部用凸部２０がバックヨーク部１０の方向に向かって変位する。
従って、第１の絶縁ボビン部９ａ及び第２の絶縁ボビン部９ｂには、バックヨーク部用凸部１９及びシュー部用凸部２０の変位により、バックヨーク側コイル保持片１４及びシュー側コイル保持片１６を固定子鉄心側に付勢させる力が作用する。

このように、第１の絶縁ボビン部９ａ、第１の絶縁ボビン部９ｂは、バックヨーク部１０の内径面１０ａに付勢する一対のバックヨーク側コイル保持片１４、及びシュー部１２の外径面１２ａに付勢する一対のシュー側コイル保持片１６により、固定子鉄心５に保持され、コイル６が装着される工程までの搬送される過程で、振動や自重で脱落するのを低減することができる。

また、バックヨーク部用凸部１９、シュー部用凸部２０は、ティース部１１の中心線に対して左右対称位置にそれぞれ形成されているので、第１の絶縁ボビン部９ａ及び第２の絶縁ボビン部９ｂは、ティース部１１を中心にして周方向の両側において均等に保持される。
これにより、各ティース部１１毎に第１の絶縁ボビン部９ａ、第２の絶縁ボビン部９ｂは正常な姿勢が確保され、絶縁ボビンは、ティース部１１に導線を巻回する時の巻線性を阻害することがない。

また、バックヨーク部用凸部１９とシュー部用凸部２０とは、ティース部１１の中心線から周方向の距離がそれぞれ異なった位置に形成されており、また固定子鉄心５の端面Ｔから軸線方向に沿った距離がそれぞれ同じであるので、第１の絶縁ボビン部９ａ、第２の絶縁ボビン部９ｂを固定子鉄心５に挿入する際、及び挿入後にバックヨーク側コイル保持片１４のバックヨーク部１０の内径面１０ａに対する付勢力のベクトル、及びシュー側コイル保持片１６のシュー部１２の外径面１２ａに対する付勢力のベクトルは、互いに同一平面上であるが対向していないため、付勢力の合力が増大することがない。
従って、絶縁ボビン部９ａ、第２の絶縁ボビン部９ｂは、それらの各挿入性が悪化することはなく、また適切に保持力が確保される。

また、バックヨーク部用凸部１９及びシュー部用凸部２０は、固定子鉄心５の端面Ｔ側に形成されているので、第１の絶縁ボビン部９ａ、第２の絶縁ボビン部９ｂの成形金型の構造を簡略化することができ、かつ第１の絶縁ボビン部９ａ、第２の絶縁ボビン部９ｂの生産効率を向上させることができる。

なお、上記実施の形態では、バックヨーク部用凸部１９、シュー部用凸部２０は、ティース部１１の中心線を挟んで左右対称位置に設けたが、必ずしも対称位置に設ける必要はなく、またそれぞれが片側だけに設けてもよい。
さらに、バックヨーク部用凸部１９に対向したバックヨーク部１０の内径面１０ａに凹部を形成し、シュー部用凸部２０に対向したシュー部１２の外径面１２ａに凹部を形成することで、絶縁ボビンをより確実に固定子鉄心に保持するようにしてもよい。
また、上記実施の形態では、回転電機として電動パワーステアリング装置用の電動機について説明したが、これは一例であり、他の電動機であってもよく、また発電機にもこの発明は適用できる。

１電動機（回転電機）、２固定子、３回転子、４フレーム、５固定子鉄心、６コイル、７シャフト、９ａ第１の絶縁ボビン部、９ｂ第２の絶縁ボビン部、１０バックヨーク部、１０ａ内径面、１１ティース部、１２シュー部、１２ａ外径面、１３バックヨーク係合部、１４バックヨーク側コイル保持片、１５コイル巻きつけ部、１６シュー側コイル保持片、１７シュー係合部、１８開口部、１９バックヨーク部用凸部、２０シュー部用凸部、Ｔ端面。

Claims

シャフトを中心に回転自在の回転子と、この回転子を囲って設けられた固定子とを備え、前記固定子は、固定子鉄心と、この固定子鉄心に絶縁ボビンを介して導線が巻回されて装着されたコイルとを有し、
前記固定子鉄心は、リング状のバックヨーク部と、バックヨーク部から周方向に間隔をおいて先端部が軸心方向に突出した複数のティース部と、このティース部の先端部で周方向に突出したシュー部とを備えた回転電機であって、
前記絶縁ボビンは、前記固定子鉄心の両端面から軸線方向に沿ってそれぞれ挿入された、第１の絶縁ボビン部及び第２の絶縁ボビン部で構成され、
前記第１の絶縁ボビン部及び前記第２の絶縁ボビン部は、それぞれ前記バックヨーク部に係合する断面Ｌ字形状のバックヨーク係合部と、前記シュー部に係合するシュー係合部と、導線が巻回される断面コ字形状であって内側の開口部に前記ティース部が挿入されるコイル巻きつけ部とで構成され、
前記バックヨーク係合部では、前記バックヨーク部の内径面に対面する一対のバックヨーク側コイル保持片の外径面の少なくとも一方に、バックヨーク部の内径面に当接するバックヨーク部用凸部が形成されており、
また、前記シュー係合部では、前記シュー部の外径面に対面する一対のシュー側コイル保持片の内径面の少なくとも一方に、シュー部の外径面に当接するシュー部用凸部が形成されており、
前記バックヨーク部用凸部、前記シュー部用凸部により、前記バックヨーク側コイル保持片及び前記シュー側コイル保持片を固定子鉄心側に付勢させることを特徴とする回転電機。
前記バックヨーク部用凸部及び前記シュー部用凸部は、前記ティース部の中心線に対して左右両側にそれぞれ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。
前記バックヨーク部用凸部と前記シュー部用凸部とは、前記ティース部の中心線からの周方向の距離がそれぞれ異なる位置に形成されてい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。
前記バックヨーク部用凸部及び前記シュー部用凸部は、それぞれ固定子鉄心の端面から軸線方向に沿った距離が同じであることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の回転電機。
前記バックヨーク部用凸部及び前記シュー部用凸部は、前記固定子鉄心の端面側に形成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の回転電機。
前記回転電機は、電動パワーステアリング装置用の電動機であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の回転電機。