JP5267541B2 - ボビン及び回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、コイル線が巻き回されるボビン及びこれを備えた回転電機に関する。

コイル線と積層鉄心体とを電気的に絶縁するために、樹脂等の絶縁性材料で構成されたボビンが使用される。従来、ボビンにコイル線を巻き回して固定子として用いた回転電機が知られている（例えば、特許文献１参照）。この回転電機においては、巻き終わりでコイル線の端末をピン端子に巻き付け、半田で固定している。

特開平５−３２８６５３号公報

上記従来技術では、コイル線のボビンへの巻き終わり位置とピン端子への巻き始め位置との間に、コイル線がボビンの角部と接触して屈曲される箇所が存在する。このため、コイル線をピン端子に半田付けで固定する際に、半田付けの熱によってボビンの角部近傍に熱変形が生じた場合、コイル線が当該角部に沈み込み、コイル線の張力が低下する可能性がある。このようなコイル線の張力の低下は、ボビンに巻き付けたコイル線の巻き崩れを招き、ひいてはコイル線と積層鉄心体との短絡を生じさせるおそれがあった。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、コイル線の巻き崩れを防止することができるボビン及びこれを備えた回転電機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本願発明は、鉄心体とコイル線とを電気的に絶縁するボビンであって、コイル線が巻き回される胴部と、前記コイル線の端末を巻き付けるためのピン端子が立設される端子面を有する端子台部と、を備え、前記端子面に、前記胴部への巻き終わり位置から前記ピン端子への巻き始め位置まで前記コイル線が直線で延びるような、傾斜部が形成されている。

本願発明においては、コイル線は、ボビンの胴部に所定の張力を付与されつつ巻き回された後、端末が端子台部の端子面に立設されたピン端子に巻き付けられ、半田で固定される。このとき、コイル線が胴部への巻き終わり位置からピン端子への巻き始め位置まで直線で延びるように、端子台部の端子面に傾斜部が形成されている。この傾斜部により、コイル線が端子台部の角部と接触して屈曲されるような箇所が存在しない。したがって、コイル線端末をピン端子に固定する際に、半田付けの熱により角部が熱変形を生じてコイル線が沈み込むようなことがなく、コイル線の張力が低下することはない。その結果、コイル線の巻き崩れを防止でき、コイル線が鉄心体と短絡するのを防止することができる。

好ましくは、前記傾斜部は、前記ピン端子の周囲の少なくとも一部領域に前記傾斜部以外の平坦部が残存するように、前記端子面に形成されている。

ピン端子の周囲の少なくとも一部領域に傾斜部以外の平坦部を残すことにより、当該平坦部が、コイル線の端末をピン端子に巻き付ける際に巻き付け方向を案内するガイド機能を果たし、コイル線のピン端子への巻き付け作業を容易にすることができる。

また好ましくは、前記傾斜部は、前記コイル線の端末の前記ピン端子への巻き付け開始時に、前記胴部への巻き終わり位置から前記ピン端子への巻き始め位置を経てその延長線上にある前記端末の把持位置へ至るまでの区間において、前記コイル線が直線で延びるように、前記端子面に形成されている。

これにより、コイル線の端末を直線状に引っ張った状態でピン端子への巻き付けを開始することができる。したがって、コイル線の張力を維持した状態でその端末をピン端子に巻き付けることができるので、ピン端子への巻き付け作業時にコイル線の張力が低下することを防止できる。

また好ましくは、前記傾斜部は、前記胴部への巻き終わり位置が、前記端子台部に最も近い位置である場合における当該胴部への巻き終わり位置から前記ピン端子への巻き始め位置までの区間において、前記コイル線が直線で延びるように、前記端子面に形成されている。

これにより、コイル線の胴部への巻き終わり位置が端子台部に最も近い位置となる場合であっても、半田付けの熱によってコイル線の張力が低下するのを防止できる。またこの場合、コイル線の胴部への巻き終わり位置が端子台部から離れた位置となる場合にも、コイル線を直線状に配設可能である。したがって、コイル線の胴部への巻き終わり位置の自由度を高くすることができる。

上記目的を達成するために、本願発明は、界磁と電機子のいずれか一方を回転子、他方を固定子とする回転電機において、前記固定子又は前記回転子は、鉄心体と、上記第１乃至第４発明のいずれかのボビンと、前記ボビンに巻き回されたコイル線と、を有している。

本願発明によれば、コイル線の巻き崩れを防止できるボビンを備えた回転電機を実現することができる。

本発明によれば、コイル線の巻き崩れを防止することができる。

本実施形態の回転電機の全体構成を表す縦断面図である。 図１中ＩＩ−ＩＩ断面に相当する横断面図である。 本実施形態のボビンの詳細構造を表す正面図である。 本実施形態のボビンの端子台部の構造を一部断面で示す部分側面図である。 コイル線を巻き付けた状態のボビンの部分正面図である。 コイル線を巻き付けた状態のボビンの端子台部の構造を一部断面で示す部分側面図である。 比較例におけるコイル線を巻き付けた状態のボビンの正面図である。 比較例におけるコイル線を巻き付けた状態のボビンの端子台部の構造を一部断面で示す部分側面図である。 傾斜部の変形例を示す、コイル線を巻き付けた状態のボビンの部分正面図である。 傾斜部の変形例を示す、コイル線を巻き付けた状態のボビンの端子台部の構造を一部断面で示す部分側面図である。 傾斜部の変形例の構造において、巻き終わり位置が端子台部より離れた状態のボビンの部分正面図である。 傾斜部の変形例の構造において、巻き終わり位置が端子台部より離れた状態のボビンの端子台部の構造を一部断面で示す部分側面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態の回転電機の全体構成を表す縦断面図であり、図２は、図１中ＩＩ−ＩＩ断面に相当する横断面図である。

図１及び図２において、回転電機１は、固定子２と、回転子３とを備え、回転子３を固定子２の内側に備えたインナーロータ型の電動機である。固定子２は、回転子３と径方向に対向するようにフレーム４の内周面に設けられており、積層鉄心体５と、積層鉄心体５が挿通されたボビン６と、ボビン６に巻き回されたコイル線７とを有している。ボビン６は、積層鉄心体５とコイル線７とを電気的に絶縁するために、樹脂等の絶縁性材料で構成されている。ボビン６の軸方向一方側（図１中左側）には基板８が設けられており、この基板８に設けられた回路とボビン６に巻き回されたコイル線７とが、ピン端子９を介して電気的に接続されている。なお、コイル線７の巻き終わりの端末７ａは、ピン端子９に巻き付けられて半田Ｈにより固定されている。

回転子３は、永久磁石で構成されており、シャフト１０の外周面に設けられている。シャフト１０は、負荷側ブラケット１１に外輪が嵌合された負荷側軸受１２と、反負荷側ブラケット１３に外輪が嵌合された反負荷側軸受１４とにより回転自在に支持されている。シャフト１０の軸方向一方側（図１中左側）には、エンコーダ１５が設けられている。エンコーダ１５は、エンコーダカバー１６によって覆われている。

次に、ボビン６の詳細構造について図３乃至図６を用いて説明する。図３は、本実施形態のボビンの詳細構造を表す正面図、図４は、本実施形態のボビンの端子台部の構造を一部断面で示す部分側面図である。また図５は、コイル線を巻き付けた状態のボビンの部分正面図、図６は、コイル線を巻き付けた状態のボビンの端子台部の構造を一部断面で示す部分側面図である。

図３及び図４に示すように、ボビン６は、コイル線７が巻き回される胴部１７と、この胴部１７の径方向外側（図３及び図４中上側）に設けられた端子台部１８とを有している。胴部１７には、コイル線７の巻き回し方向を案内するための複数の突条部１９が並列して設けられている。端子台部１８は、軸方向一方側（図３中紙面手前側、図４中右側）端部に、コイル線７の巻き始め及び巻き終わりの端末７ａを巻き付けるための２つの角棒状のピン端子２０が立設される端子面２１を有している。この端子面２１には、巻き始め用のピン端子２０が圧入される丸穴状の圧入穴２２と、巻き終わり用のピン端子２０が圧入される丸穴状の圧入穴２３とが穿設されている。

端子面２１の圧入穴２２近傍には、ガイド溝２４が形成されている。このガイド溝２４は、巻き始めのコイル線７をピン端子２０から胴部１７に案内すると共に、巻き始めのコイル線７を内部に収納してその後胴部１７に巻き回されるコイル線７の邪魔にならないようにするためのものである。

また端子面２１の圧入穴２３近傍には、端子面２１の表面より軸方向他方側（図３中紙面奥側、図４中左側）且つ幅方向一方側（図３中左側、図４中紙面手前側）に向けて傾斜した傾斜部２５が形成されている。なお、端子面２１の表面は、ガイド溝２４及び傾斜部２５以外の領域では平坦な面として形成されている（以下、この領域を平坦部２６と記載する）。

図５及び図６に示すように、傾斜部２５は、コイル線７が胴部１７への巻き終わり位置Ｐ１からピン端子２０への巻き始め位置Ｐ２までの区間において直線状に配設されるように、所定の傾斜角度を付けて形成されている。なお、上記区間においてコイル線７が直線状となれば、傾斜部２５とコイル線７とは接触又は非接触のいずれでも構わない。

また図５に示すように、傾斜部２５は、コイル線７の端末７ａのピン端子２０への巻き付け開始時に、胴部１７への巻き終わり位置Ｐ１からピン端子２０への巻き始め位置Ｐ２を経てその延長線上にある端末７ａの把持位置Ｐ３（図５中想像線で示す）へ至るまでの区間において、コイル線７が直線状となるように、端子面２１において圧入穴２３近傍から幅方向他方側（図３及び図５中右側）に向けて延長するように形成されている。なお、把持位置Ｐ３は、コイル線７の端末７ａをピン端子２０へ巻き付ける際に把持具（図示略）によって把持される位置である。

また図３乃至図６に示すように、傾斜部２５は、ピン端子２０（言い換えれば圧入穴２３）の周囲の少なくとも一部領域に上記平坦部２６が残存するように、端子面２１に形成されている。この例では、ピン端子２０の周囲のうち、径方向外側（図３乃至図６中上側）の領域に平坦部２６が残存し、径方向内側（図３乃至図６中下側）の領域には傾斜部２５が形成されている。このように、ピン端子２０の周囲の少なくとも一部領域に平坦部２６を残すことで、図６に示すように、コイル線７の端末７ａをピン端子２０へ巻き付ける際に当該残存する平坦部２６が端末７ａに当接して、巻き付け方向を案内するガイド機能を果たすからである。

ここで、以上説明した本実施形態の効果を説明する前に、図７及び図８を用いて本実施形態の効果を説明するための比較例を説明する。図７は、比較例におけるコイル線を巻き付けた状態のボビンの正面図、図８は、比較例におけるコイル線を巻き付けた状態のボビンの端子台部の構造を一部断面で示す部分側面図であり、図８（ａ）は、半田付けを行う前の状態、図８（ｂ）は、半田付けを行った後の状態を示している。なお、図８は上記図６に対応する図であり、対比の便宜のため、比較例における各部の符号は、本実施形態と同一の符号を用いている。

図７に示すように、比較例のボビン６′の構成は、本実施形態のボビン６の構成とほぼ同様であるが、比較例のボビン６′では、端子台部１８′の端子面２１′に傾斜部２５が形成されていない点に相違がある。すなわち、比較例における端子面２１′の表面は、ガイド溝２４以外の領域が平坦部２６となっている。他の構成については、本実施形態のボビン６と同様である。

上記比較例のボビン６′では、次のような不具合が生じる場合がある。すなわち、図８（ａ）に示すように、コイル線７の胴部１７への巻き終わり位置Ｐ１とピン端子２０への巻き始め位置Ｐ２との間に、コイル線７が端子面２１′の角部２７と接触して屈曲される箇所Ｐ４が存在する。このため、図８（ｂ）に示すように、コイル線７の端末７ａをピン端子２０に半田Ｈで固定する際に、半田付けの熱によって角部２７近傍に熱変形が生じた場合、コイル線７が当該角部２７に沈み込み、コイル線７の張力が低下する可能性がある。このようなコイル線７の張力の低下は、胴部１７に巻き付けたコイル線７の巻き崩れを招き、ひいてはコイル線７と積層鉄心体５との短絡を生じさせるおそれがある。

これに対し、本実施形態においては、コイル線７が胴部１７への巻き終わり位置Ｐ１からピン端子２０への巻き始め位置Ｐ２までの区間において直線状に配設されるように、端子台部１８の端子面２１に傾斜部２５が形成されている。この傾斜部２５によって、上記比較例のようにコイル線７が端子面２１の角部と接触して屈曲されるような箇所が存在しない。したがって、コイル線端末７ａをピン端子２０に固定する際に、半田付けの熱により角部が熱変形を生じてコイル線７が沈み込むようなことがなく、コイル線７の張力が低下することはない。その結果、コイル線７の巻き崩れを防止でき、コイル線７が積層鉄心体５と短絡するのを防止することができる。

また、本実施形態では特に、傾斜部２５は、ピン端子２０の周囲の少なくとも一部領域に傾斜部２５以外の平坦部２６が残存するように、端子面２１に形成されている。これにより、平坦部２６が、コイル線７の端末７ａをピン端子２０に巻き付ける際に巻き付け方向を案内するガイド機能を果たし、コイル線７のピン端子７ａへの巻き付け作業を容易にすることができる。

また、本実施形態では特に、コイル線７の端末７ａのピン端子２０への巻き付け開始時に、胴部１７への巻き終わり位置Ｐ１からピン端子２０への巻き始め位置Ｐ２を経てその延長線上にある端末７ａの把持位置Ｐ３へ至るまでの区間において、コイル線７が直線状となるように、端子面２１に形成されている。これにより、コイル線７の端末７ａを直線状に引っ張った状態でピン端子２０への巻き付けを開始することができる。したがって、コイル線７の張力を維持した状態でその端末７ａをピン端子２０に巻き付けることができるので、ピン端子２０への巻き付け作業時にコイル線７の張力が低下することを防止できる。

なお、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を順を追って説明する。

（１）傾斜部の傾斜角度を大きくした場合
上記実施形態では、コイル線７の胴部１７への巻き終わり位置Ｐ１が端子台部１８より離れている場合（図５及び図６に示す例では端子台部１８より３巻目）を一例として説明したが、これに限らず、巻き終わり位置Ｐ１が端子台部１８に最も近い場合に、コイル線７が直線状に配設されるように、傾斜部を形成してもよい。

以下、本変形例について、図９乃至図１２を用いて説明する。図９は、本変形例におけるコイル線を巻き付けた状態のボビンの部分正面図、図１０は、本変形例におけるコイル線を巻き付けた状態のボビンの端子台部の構造を一部断面で示す部分側面図である。また図１１は、本変形例の構造において巻き終わり位置が端子台部より離れた状態のボビンの部分正面図、図１２は、本変形例の構造において巻き終わり位置が端子台部より離れた状態のボビンの端子台部の構造を一部断面で示す部分側面図である。なお、図９及び図１１は上記実施形態の図５に、図１０及び図１２は上記実施形態の図６に対応しており、それぞれ同様の部分には同符号を付して説明を省略する。

図９及び図１０に示すように、本変形例では、コイル線７の胴部１７への巻き終わり位置Ｐ１が端子台部１８に最も近い位置（すなわち端子台部１８より１巻目）となっている。そして、傾斜部２５Ａは、上記端子台部１８に最も近い位置である巻き終わり位置Ｐ１からピン端子２０への巻き始め位置Ｐ２までの区間において、コイル線７が直線状に配設されるように、端子面２１に形成されている。すなわち、傾斜部２５Ａは、上記実施形態の傾斜部２５よりも、端子面２１の表面より軸方向他方側（図９中紙面奥側、図１０中左側）に向けての傾斜角度がさらに大きくなるように形成されている。

なお、傾斜部２５Ａが、ピン端子２０への巻き付け開始時に、巻き終わり位置Ｐ１からピン端子２０への巻き始め位置Ｐ２を経てその延長線上にある把持位置Ｐ３（図９中想像線で示す）へ至るまでの区間においてコイル線７が直線状となるように、幅方向他方側（図９中右側）に向けて延長するように形成されている点、及び、ピン端子２０の周囲の少なくとも一部領域に平坦部２６が残存するように形成されている点については、上記実施形態の傾斜部２５と同様である。

本変形例によれば、コイル線７の胴部１７への巻き終わり位置Ｐ１が端子台部１８に最も近い位置となる場合であっても、半田付けの熱によってコイル線７の張力が低下し、巻き崩れが生じるのを防止できる。また本変形例によれば、図１１及び図１２に示すように、コイル線７の胴部１７への巻き終わり位置Ｐ１が端子台部１８から離れた位置（図１１及び図１２に示す例では端子台部１８より３巻目）となる場合にも、コイル線７を直線状に配設可能である。したがって、コイル線７の胴部１７への巻き終わり位置Ｐ１の自由度を高くすることができる。

（２）その他
以上では、回転電機１が、回転子３を固定子２の内側に備えたインナーロータ型である場合を一例として説明したが、本発明は、回転子３を固定子２の外側に備えたアウターロータ型の回転電機に対しても適用可能である。また以上では、本発明のボビンを、回転電機１の固定子２に用いた場合を一例として説明したが、回転子３に用いることも可能である。

さらに以上では、回転電機１が電動機である場合を一例として説明したが、本発明は、回転電機１が発電機である場合にも適用することができる。また本発明は、鉄心体とコイル線とを電気的に絶縁するボビンを用いた機器であれば、回転電機に限らず、種々の機器に適用可能である。

また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。

その他、一々例示はしないが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。

１ 回転電機
２ 固定子
５ 積層鉄心体
６ ボビン
７ コイル線
７ａ 端末
１７ 胴部
１８ 端子台部
２０ ピン端子
２１ 端子面
２５ 傾斜部
２５Ａ 傾斜部
２６ 平坦部
Ｐ１ 巻き終わり位置
Ｐ２ 巻き始め位置
Ｐ３ 把持位置

Claims (5)

1. 鉄心体とコイル線とを電気的に絶縁するボビンであって、
   コイル線が巻き回される胴部と、
   前記コイル線の端末を巻き付けるためのピン端子が立設される端子面を有する端子台部と、を備え、
   前記端子面に、前記胴部への巻き終わり位置から前記ピン端子への巻き始め位置まで前記コイル線が直線で延びるような、傾斜部が形成されている
   ことを特徴とするボビン。
2. 前記傾斜部は、
   前記ピン端子の周囲の少なくとも一部領域に前記傾斜部以外の平坦部が残存するように、前記端子面に形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のボビン。
3. 前記傾斜部は、
   前記コイル線の端末の前記ピン端子への巻き付け開始時に、前記胴部への巻き終わり位置から前記ピン端子への巻き始め位置を経てその延長線上にある前記端末の把持位置へ至るまでの区間において、前記コイル線が直線で延びるように、前記端子面に形成されている
   ことを特徴とする請求項２に記載のボビン。
4. 前記傾斜部は、
   前記胴部への巻き終わり位置が、前記端子台部に最も近い位置である場合における当該胴部への巻き終わり位置から前記ピン端子への巻き始め位置までの区間において、前記コイル線が直線で延びるように、前記端子面に形成されている
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のボビン。
5. 界磁と電機子のいずれか一方を回転子、他方を固定子とする回転電機において、
   前記固定子又は前記回転子は、
   鉄心体と、
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載のボビンと、
   前記ボビンに巻き回されたコイル線と、を有している
   ことを特徴とする回転電機。
   

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