JP5747672B2 - 回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、電動機や発電機として用いられる回転電機に関する。

自動車や家電製品などの様々な分野において、電力を駆動力に変換する電動機又は駆動力を電力に変換する発電機をなす回転電機が用いられている。この回転電機としては、環状に配された複数の巻線部を有する巻線ユニットと、この巻線部に対向するように配された複数の磁石体を有する磁石体ユニットとを備えたものが多く用いられている。

回転電機は、巻線ユニットと磁石体ユニットとを備えており、いずれか一方をロータ（回転）とし、他方をステータ（固定側）として、巻線ユニットと磁石体ユニットとは、相対的に回転可能に構成されている。
このような回転電機においては、巻線部と磁石体との間に隙間が形成されるため、この隙間に砂や小石等の異物が入り込み、巻線部又は磁石体が損傷したり、円滑な回転を阻害するおそれがある。そこで、特許文献１に開示されているような、巻線部及び磁石体の全面を覆うカバーを配する構造を採用することにより、異物の入り込みを防止することができる。

特許第４５７２５９１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の構造を採用しようとすると、回転電機を構成する部品点数の増加及びカバーの組付工数の増加が必要となる。そのため、回転電機のコストの増大及び生産効率の低下につながる場合がある。

本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、安価で、かつシンプルな構造によって、巻線部と磁石体との間への異物の入り込みを防止することができる回転電機を提供しようとするものである。

本発明の第１の態様は、複数の巻線部を環状に配してなる巻線ユニットと、
巻線ユニットに対して相対的に回転すると共に、上記巻線部に対向配置された磁石体を有する磁石体ユニットとを備えており、
上記巻線部は、磁性体からなるコアと、該コアの周囲に巻き付けられたコイルと、上記コアと上記コイルとの間に介在したボビンとからなり、
上記磁石体と上記巻線部の上記コアとは、対向配置されており、
上記ボビンは、上記磁石体ユニットの回転方向における上記コアの前方側及び後方側から、上記コアと上記磁石体との間における隙間に向かって突出した突出部を備えることを特徴とする回転電機にある。

また、上記回転電機において、上記ボビンは、上記コアと上記磁石体との間における隙間の開口端の少なくとも一部を覆う被覆部を備えることが好ましい。

上記回転電機の上記ボビンは、上記コアと上記磁石体との間における隙間の開口端の少なくとも一部を覆う上記被覆部を備えている。この被覆部を備えることにより、上記開口端の開口面積を小さくすることができる。そのため、上記開口端から上記コアと上記磁石体との間における隙間に異物が入り込みにくくなるようにすることができる。それゆえ、回転電機の損傷を防止することができる。また、上記被覆部は、上記ボビンの一部により構成されている。そのため、上記回転電機を構成する部品数の増加を防止すると共に、部品組付工数の増加を防止することができる。したがって、回転電機の生産効率の低下を抑制し、コストの増大を防止することができる。それゆえ、シンプルな構造でかつ、安価な上記回転電機を得ることができる。

上記第１の態様において、上記回転電機の上記ボビンは、回転方向における上記コアの前方側及び後方側から、上記コアと上記磁石体との間における隙間に向かって、突出した上記突出部を備えている。そのため、上記巻線ユニットを回転させた際に、上記開口部から上記巻線部と上記磁石体との間に入り込んだ異物を上記突出部によって掃き出すことができる。したがって、仮に上記開口部から上記コアと上記磁石体との間における隙間に異物が入り込んだとしても、その異物は上記突出部により速やかに掃き出される。それゆえ、上記巻線部及び上記磁石体の損傷を防止することができる。また、上記突出部は、上記ボビンの一部により構成されている。そのため、上記回転電機を構成する部品数の増加を防止すると共に、部品組付工数の増加を防止することができる。したがって、回転電機のコストの増大及び生産効率の低下を防止することができる。それゆえ、シンプルな構造でかつ、安価な上記回転電機を得ることができる。

本発明によれば、上記のごとく、安価で、かつシンプルな構造によって、巻線部と磁石体との間への異物の入り込みを防止することができる回転電機を提供することができる。

実施例１における、回転電機を示す説明図。 図１のＡ−Ａ線矢視断面図。 図２の要部拡大図。 実施例１における、ボビンを示す説明図。 図４における、Ｂ矢視方向の説明図。 図２のＣ−Ｃ線矢視断面図。 突出部の変形例を示す説明図。 実施例２における、回転電機を示す説明図。 図８のＤ−Ｄ線矢視断面図。 図９のＥ−Ｅ線矢視断面図。 実施例３における、回転電機を示す説明図。 図１１のＦ−Ｆ線矢視断面図。

上記回転電機において、上記被覆部は、上記開口端における開口面積の１／３以上を覆っていることが好ましい。この場合には、上記コアと上記磁石体との間における隙間への異物の入り込み防止効果をより向上することができる。

また、上記ボビンは、樹脂からなることが好ましい。この場合には、上記被覆部及び上記突出部と上記ボビンとを容易に一体成形することができる。すなわち、樹脂成形は、製品形状の自由度が高いため、複雑な形状であっても比較的容易に形成することができる。また、一般的に樹脂は、金属や磁石体に比べて軟らかい。したがって、仮に公差等のばらつきによって、上記被覆部又は上記突出部が上記磁石体ユニットに接触したとしても、上記磁石体に対してかかる入力を小さくすることができる。それゆえ、上記磁石体の損傷や脱落を防止することができる。

（実施例１）
本発明の実施例にかかる回転電機１について、図１〜図６を参照して説明する。
回転電機１は、複数の巻線部２０を環状に配してなる巻線ユニット２と、巻線部２０に対向配置された磁石体６１を有する磁石体ユニット６とを備えている。巻線部２０は、磁性体からなるコア３０と、このコア３０の周囲に巻き付けられたコイル４と、コア３０とコイル４との間に介在したボビン５とからなる。磁石体６１と巻線部２０のコア３０とは、対向配置されている。ボビン５は、コア３０と磁石体６１との間における隙間１０１の開口端１０の一部を覆う被覆部５４３を備えている。

本例の回転電機１について、さらに詳細に説明する。
本例において、回転電機１のロータ（回転側）が回転する方向を回転方向Ｒとする。
また、本例に示す回転電機１は、自動二輪車に搭載され発電機として用いられるものである。
回転電機１は、図１及び図２に示すごとく、エンジン（図示略）を駆動源として回転するロータ（回転側）である磁石体ユニット６と、自動二輪車の車体に固定されたステータ（固定側）である巻線ユニット２とからなる。

磁石体ユニット６は、図１及び図２に示すごとく、上記エンジンと連結されたケース６２と、このケース６２の内側に配された複数の磁石体６１と、巻線ユニット２によって回転可能に軸支される回転軸６２２とを備えている。
ケース６２は、図２に示すごとく、略円板状の底部６２１と、この底部６２１の外周から垂直に立設する円筒部６２３とからなる。円筒部６２３の内周面には、図１に示すごとく、複数の磁石体６１を配してある。複数の磁石体６１は、それぞれの磁極を内周側に向けると共に、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に並ぶように配してある。また、磁石体６１は、磁石体ユニット６と巻線ユニット２とを合体して回転電機１とした際に、環状に配した巻線部２０の外周側において、巻線部２０と対向する位置に配される。

また、図２に示すごとく、底部６２１において、ケース６２の内側に配される面には回転軸６２２を設けてある。回転軸６２２は、その中心とケース６２の中心とが共通で、かつ底部６２１に対して垂直に立設している。回転軸６２２は、同図に示すごとく、磁石体ユニット６と巻線ユニット２とを合体させた際に、巻線ユニット２の基部３１に配された軸受３１２に回転可能に軸支される。これにより、複数の磁石体６１を保持した磁石体ユニット６は、巻線ユニット２に対して回転することができる。

巻線ユニット２は、図１に示すごとく、環状に配された複数の巻線部２０を備えている。この巻線部２０は、磁性体からなるコア３０と、コア３０に巻き付けられたコイル４と、コア３０とコイル４との間に配されたボビン５とからなる。

コア３０は、プレス機により切り出された電磁鋼板を、磁石体ユニット６の回転軸６２２の方向に複数枚積層してなる積層コアである。コア３０は、図１及び図２に示すごとく、積層状態において略円筒状をなす基部３１の外周側面から径方向外側に向かって放射状に複数突出形成してある。図４及び図６に示すごとく、コア３０の先端部には、磁石体ユニット６の回転方向Ｒにおける前方側及び後方側に向かって延びる屈折部３０１が形成されている。また、図２に示すごとく、基部３１の内周には、軸受３１２を挿通保持してあり、この軸受３１２によって磁石体ユニット６に配された回転軸６２２を軸支することができる。また、コア３０及び基部３１の表面は、絶縁塗料により塗装が施されている。

図１及び図２に示すごとく、コア３０の突出方向に対して垂直に配された側面には、コイル４が巻き付けてある。コイル４は、送電ハーネス（図示略）と連結してあり、磁石体ユニット６を回転させることで、コイル４内に発生する電力を、送電ハーネスを介して自動二輪車の電気回路へと送電するよう構成してある。

図２〜図６に示すごとく、コア３０とコイル４との間には、絶縁性樹脂からなるボビン５を配してある。ボビン５は、図４及び図５に示すごとく、第１ボビン５１と第２ボビン５２とからなり、１つのコア３０に対してコア３０における積層方向の両側から挟み込むように配設してある。このとき、第２ボビン５２は、磁石体ユニット６に対して、ケース６２の底部６２１側に位置するように配される。

第１ボビン５１は、図５及び図６に示すごとく、コア３０の突出方向に対して垂直な平面における断面が略コの字形をなすと共にコア３０の側面を被覆する側面絶縁部５３を備えている。この側面絶縁部５３には、コア３０の先端側に配される端部から回転電機１の回転方向Ｒの前方側及び後方側に延びると共に、コア３０の屈折部３０１の内側面を被覆する屈折絶縁部５４を備えている。また、屈折絶縁部５４において、磁石体ユニット６の回転方向Ｒに対する前方側及び後方側に配された先端部には、回転電機１の外周側に向かって突出形成された突出部５４４を備えている。本例において、突出部５４４は、コア３０と磁石体６１との間における隙間１０１の径方向の幅に対して、半分以上の長さを有している。図４及び図５に示すごとく、突出部５４４は、略平板状をなしており、屈折絶縁部５４における先端部の全体に一様に形成されている。

第２ボビン５２は、図４〜図６に示すごとく、第１ボビン５１と同様に、側面絶縁部５３、屈折絶縁部５４及び、突出部５４４を備えている。第２ボビン５２は、図１〜図５に示すごとく、屈折絶縁部５４からコア３０の径方向外側に向かって突出形成された被覆部５４３を備えている。本例において被覆部５４３は、コア３０と磁石体６１との間における隙間１０１の開口端１０の全体を覆うように形成してある。また、回転電機１の円周方向において、被覆部５４３の幅は、開口端１０における幅よりも広く設定してある。また、被覆部５４３の幅と、隣り合う被覆部５４３同士の間の幅とは、８：２程度の割合とした。

次に本例の作用効果を説明する。
回転電機１のボビン５は、コア３０と磁石体６１との間における隙間１０１の開口端１０の一部を覆う被覆部５４３を備えている。この被覆部５４３を備えることにより、開口端１０の開口面積を小さくすることができる。これにより、開口端１０に異物を入り込みにくくすることができる。それゆえ、回転電機１の損傷を防止することができる。また、被覆部５４３は、ボビン５の一部により構成されている。したがって、回転電機１を構成する部品数の増加を防止すると共に、部品組付工数の増加を防止することができる。それゆえ、回転電機１のコストの増大及び生産効率の低下を防止することができる。

また、ボビン５は、コア３０と磁石体６１との間における隙間１０１に向かって、突出した突出部５４４を備えている。そのため、巻線ユニット２を回転させた際に、開口端１０から巻線部２０と磁石体６１との間に入り込んだ異物を突出部５４４によって掃き出すことができる。これにより、仮に開口端１０に異物が入り込んだとしても、速やかに排出することができる。それゆえ、巻線部２０及び磁石体６１の損傷を防止することができる。また、突出部５４４は、ボビン５の一部により構成されている。そのため、回転電機１を構成する部品数の増加を防止すると共に、部品組付工数の増加を防止することができる。これにより、回転電機１のコストの増大及び生産効率の低下を防止することができる。

また、回転電機１において、被覆部５４３は、開口端１０における開口面積の１／３以上を覆っている。そのため、被覆部５４３によって開口端１０を覆う範囲をより大きくし、開口端１０の開口面積を小さくすることができる。したがって、被覆部５４３による異物の入り込み防止効果をより向上することができる。

また、ボビン５は、樹脂からなる。そのため、被覆部５４３又は突出部５４４をボビン５に一体成形しやすい。すなわち、樹脂成形においては、製品形状の自由度が高いため、複雑な形状であっても比較的容易に形成することができる。また、樹脂は、金属や磁石体６１に比べて軟らかい場合が多い。したがって、仮に公差等のばらつきによって、被覆部５４３又は突出部５４４が磁石体ユニット６に接触したとしても、磁石体ユニット６を傷付けにくい。
また、本例の突出部５４４は平板状としたが、図７に示す櫛歯状等、種々の形状を用いることができる。この場合にも、本例と同様の作用効果を得ることができる。

以上のごとく、安価で、かつシンプルな構造によって、巻線部２０と磁石体６１との間への異物の入り込みを防止することができる回転電機１を提供することができる。

（実施例２）
本例は、実施例１に対して回転電機１の構造を変更した例である。
本例の回転電機１は、図８〜図１０に示すごとく、磁石体ユニット６をロータ（回転側）とし巻線ユニット２をステータ（固定側）として、磁石体ユニット６を巻線ユニット２の内周側に配設してある。
磁石体ユニット６は、図９に示すごとく、略円筒状の磁石体保持体６３と、この磁石体保持体６３における軸方向と垂直な方向に配された外周側面に複数の磁石体６１を配してある。複数の磁石体６１は、それぞれの磁極を外周側に向けると共に、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に並ぶように配してある。磁石体保持体６３は、エンジンの駆動力によって回転可能に構成されている。また、磁石体ユニット６と巻線ユニット２とを合体した際に、巻線部２０と磁石体６１とが対向するように配されている。

巻線ユニット２におけるコア３０は、図８〜図１０に示すごとく、円環状をなす基部３１の内周面から、基部３１の径方向内側に向かって等間隔に突出形成してなる。コア３０の先端部には磁石体ユニット６の回転方向Ｒにおける前方側及び後方側に延びる屈折部３０１を形成してある。
ボビン５の被覆部５４３は、図８及び図９に示すごとく、コア３０と磁石体６１との間における隙間１０１の開口端１０の一部を覆うように、巻線ユニット２の内周側に突出形成してある。また、図１０に示すごとく、屈折絶縁部５４において、磁石体ユニット６の回転方向Ｒにおける前方側及び後方側に配された先端部には、磁石体６１に向かって突出する略平板状の突出部５４４を形成してある。
その他の構成は実施例１と同様である。
本例においても実施例１と同様の作用効果を得ることができる。

（実施例３）
本例は、アキシャルギャップ型の回転電機１において、ボビン５に被覆部５４３及び突出部５４４を設けた例である。
本例の回転電機１は、図１１及び図１２に示すごとく、ロータ（回転側）をなす磁石体ユニット６の磁石体６１と、ステータ（固定側）をなす巻線ユニット２の巻線部２０とを回転電機１の回転軸６２２方向に並べて配設したアキシャルギャップ型の回転電機１を示している。
図１２に示すごとく、磁石体ユニット６は、回転軸６２２と、回転軸６２２の両端にそれぞれ配された磁石体６１とからなる。
磁石体６１は、円環板状に形成され、磁極を主面側に向けると共にＮ極とＳ極とが周方向に交互に複数形成されるよう着磁処理を施してある。磁石体６１は、円板状の磁石体保持体６３に接着固定され、磁石体保持体６３を介して回転軸６２２の軸線方向に対して垂直に配設してある。また、回転軸６２２の両端にそれぞれ配された磁石体６１は、互いに異なる磁極同士が対向するよう配してある。

巻線ユニット２は、図１２に示すごとく、磁石体ユニット６が有する２つの磁石体６１の間に配してある。
巻線ユニット２の巻線部２０は、図１１及び図１２に示すごとく、略台形断面からなる角柱状のコア３０と、コア３０の外周側面に巻き付けられたコイル４と、コア３０とコイル４との間に配されたボビン５とを有している。また、巻線部２０は、回転軸６２２の軸方向と、コア３０の長手方向とが平行で、かつ回転軸６２２の径方向外側の位置に環状に配されている。

ボビン５は、図１１及び図１２に示すごとく、コア３０の側面を被覆する角柱状の側面絶縁部５３と、側面絶縁部５３の両端に形成された開口部全周から外側に向かって立設した鍔部５４０とを備えている。鍔部５４０において外周側に配される端部には、巻線部２０と磁石体６１との間に形成される隙間１０１の開口端１０を覆う被覆部５４３が形成してある。また、ボビン５の鍔部５４０において、回転方向Ｒの前方に配される端部には、磁石体６１に向かって突出する平板状の突出部５４４を形成してある。

本例においても、実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
また、本例においては、対向して配された一対の磁石体６１の間に巻線部２０を配する構造としたが、一対の巻線部２０を対向して配置し、その間に磁石体６１を配して構成することもできるし、１つの巻線部２０と１つの磁石体６１により構成することもできる。

また、実施例１〜実施例３に示した回転電機１においては、ボビン５に被覆部５４３と突出部５４４の両方を設けたが、いずれか一方のみを設けてもよい。この場合には、被覆部５４３又は突出部５４４による作用効果を上述の実施例と同様に得ることができる。

１ 回転電機
１０ 開口端
１０１ 隙間
２ 巻線ユニット
２０ 巻線部
３０ コア
４ コイル
５ ボビン
５４３ 被覆部
６ 磁石体ユニット
６１ 磁石体

Claims (3)

1. 複数の巻線部を環状に配してなる巻線ユニットと、
   巻線ユニットに対して相対的に回転すると共に、上記巻線部に対向配置された磁石体を有する磁石体ユニットとを備えており、
   上記巻線部は、磁性体からなるコアと、該コアの周囲に巻き付けられたコイルと、上記コアと上記コイルとの間に介在したボビンとからなり、
   上記磁石体と上記巻線部の上記コアとは、対向配置されており、
   上記ボビンは、上記磁石体ユニットの回転方向において上記コアの前方側及び後方側から、上記コアと上記磁石体との間における隙間に向かって突出した突出部を備えることを特徴とする回転電機。
2. 上記ボビンは、上記コアと上記磁石体との間における隙間の開口端の少なくとも一部を覆う被覆部を備えることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
3. 上記被覆部は、上記開口端における開口面積の１／３以上を覆っていることを特徴とする請求項２に記載の回転電機。

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