JP3656279B2 - 車両用コイル装置、および車両用交流発電機 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、車両に搭載される回転電機、点火コイル、電磁式アクチュエータ等のコイルを巻回するコイルボビンを備えた車両用コイル装置に関するもので、特に車両用オルタネータ等の回転子コイルを巻回するコイルボビンを備えた車両用交流発電機に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば二輪車用交流発電機においては、励磁極を構成するポールコア、およびこのポールコアの外周にコイルボビンを介して巻回され、励磁電流が流れるロータコイル等から回転子が構成されている。そして、コイルボビンは、ロータコイルを巻回する筒状部、およびこの筒状部の両端に設けられた２個の鍔状部を有している。
【０００３】
なお、２個の鍔状部のうちの少なくとも一方の鍔状部（スリップリングに近い側の鍔状部）は、ロータコイルの引出し部を保持する保持部形状をＴ字型形状にしている。そして、ロータコイルの引出し部は、そのＴ字型形状の保持部に１〜２周巻き付けて固定していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、二輪車用交流発電機においては、二輪車の振動、回転変動が大きく、保持部が共振大となることにより、ロータコイルの引出し部が断線するという問題が生じている。その対策として、ロータコイルの引出し部を保持部に巻き付けず、ロータコイルの引出し部をチューブ内に挿入し、ロータコイルの引出し部の外周にテープ状の物を巻装することにより引出し部を保持部に固定する方法もある。しかし、テープ状の物をロータコイルの引出し部の外周に巻装する作業は困難なため、作業工数の増加および作業時間の長期化により二輪車用交流発電機の製品コストを大幅に上昇させてしまうという問題が生じている。
【０００５】
請求項１ないし請求項４に記載の発明の目的は、コイルの引出し部の断線を防止し、且つコイルの引出し部の固定方法を簡略化することにより製品コストを低減することが可能な車両用コイル装置を提供することにある。また、請求項２に記載の発明の目的は、切欠部を容易に製作することが可能で、且つ振動を緩和することが可能な車両用コイル装置を提供することにある。
【０００６】
そして、請求項３に記載の発明の目的は、コイルの線径が多種多様であっても、コイルの引出し部を容易に切欠部に固定することが可能な車両用コイル装置を提供することにある。また、請求項４に記載の発明の目的は、コイルの引出し部が切欠部より抜け出すことを防止することが可能な車両用コイル装置を提供することにある。
さらに、請求項５に記載の発明の目的は、回転子コイルの引出し部の断線を防止し、且つ回転子コイルの引出し部の固定方法を簡略化することにより作業コストを低減することが可能な車両用交流発電機を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、筒方向に延長された筒状部、およびこの筒状部の筒方向の一端に形成された鍔状部を有するコイルボビンと、このコイルボビンの筒状部の外周に巻回されたコイル部、およびこのコイル部の一端より外部に引き出された引出し部を有するコイルとを備えた車両用コイル装置であって、
前記コイルの引出し部は、管状の被覆材により覆われており、
前記コイルボビンの鍔状部の外周には、前記コイルの引出し部を覆った前記被覆材を差し込むための切欠部が形成されており、
前記切欠部の開口寸法を、前記コイルの引出し部の線径よりも小さくしたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両用コイル装置に加えて、前記コイルボビンを樹脂により一体成形すると共に、前記切欠部を前記鍔状部より径方向に突出した部分に形成したことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の車両用コイル装置に加えて、前記切欠部は、内周側の開口寸法よりも外周側の開口寸法の方を大きくすることによりテーパー形状に形成したことを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし請求項３のうちのいずれかに記載の車両用コイル装置に加えて、前記切欠部に、前記コイルの引出し部を係止する係止部を設けたことを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、車両に搭載された駆動源により回転駆動される回転軸と、この回転軸と一体的に回転する回転子鉄心と、この回転子鉄心に保持され、筒方向に延長された筒状部、およびこの筒状部の筒方向の一端に形成された鍔状部を有するコイルボビンと、このコイルボビンの筒状部の外周に巻回されたコイル部、およびこのコイル部の一端より外部に引き出された引出し部を有する回転子コイルとを備えた車両用交流発電機であって、
前記回転子コイルの引出し部は、管状の被覆材により覆われており、
前記コイルボビンの鍔状部の外周には、前記回転子コイルの引出し部を覆った前記被覆材を差し込むための切欠部が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
【発明の作用および効果】
請求項１に記載の発明によれば、コイルの引出し部を覆った管状の被覆材をコイルボビンの鍔状部の外周に形成された切欠部に差し込むことにより、コイルの引出し部が切欠部に挟み込まれた状態で固定される。このように、コイルの引出し部の固定が簡略化されたことにより、コイルの引出し部に巻装するテープ状の物を廃止することができる。このため、コイルの引出し部を固定する作業の作業工数を低減でき、且つその作業時間を短縮できるので、車両用コイル装置の作業コストを大幅に低減することができる。また、コイルの引出し部をコイルボビンの鍔状部に巻き付けていないので、車両の振動が大きくても、コイルの引出し部の損傷や断線を抑えることができる。
また、切欠部に差し込まれる引出し部を管状の被覆材で覆うことにより、その引出し部の損傷や断線を防止できる。
【００１２】
また、切欠部の開口寸法をコイルの線径よりも小さくすることにより、コイルの引出し部を切欠部に強固に固定できる。
請求項２に記載の発明によれば、コイルボビンの鍔状部の外周に容易に切欠部を形成でき、且つコイルボビンに伝達される車両の振動等を緩和できる。
請求項３に記載の発明によれば、切欠部の外周側の開口寸法を内周側の開口寸法よりも大きくして切欠部の形状をテーパー形状にすることにより、コイルの線径が多種多様に変更されても、同一形状のコイルボビンの切欠部にコイルを差し込むことができるので、コイルボビンの形状を多種類用意しなくても良い。
【００１３】
請求項４に記載の発明によれば、切欠部にコイルの引出し部を係止する係止部を設けることにより、切欠部に一旦差し込んだ引出し部が抜け出すことを防止できる。
【００１４】
請求項５に記載の発明によれば、回転子コイルの引出し部を覆った管状の被覆材をコイルボビンの鍔状部の外周に形成された切欠部に差し込むことにより、回転子コイルの引出し部が切欠部に挟み込まれた状態で固定される。このように、回転子コイルの引出し部の固定が簡略化されたことにより、回転子コイルの引出し部に巻装するテープ状の物を廃止することができる。このため、回転子コイルの引出し部を固定する作業の作業工数を低減でき、且つその作業時間を短縮できるので、車両用交流発電機の作業コストを大幅に低減することができる。また、回転子コイルの引出し部をコイルボビンの鍔状部に巻き付けていないので、車両の振動や回転変動が大きくても、回転子コイルの引出し部の損傷や断線を抑えることができる。また、切欠部に差し込まれる引出し部を管状の被覆材で覆うことにより、その引出し部の損傷や断線を防止できる。
【００１５】
【実施例】
〔実施例の構成〕
次に、この発明の車両用コイル装置、車両用交流発電機を、二輪車用オルタネータに適用した実施例に基づいて説明する。図１および図２はコイルボビンとコイルを示した図で、図３はコイルボビンの主要部を示した図で、図４は二輪車用オルタネータの全体構造を示した図である。
【００１６】
二輪車用オルタネータ１は、回転界磁型の交流発電機である。この二輪車用オルタネータ１は、ハウジング２、このハウジング２の内周面に固定されたステータ（固定子）３、およびシャフト（回転軸）４と一体的に回転するロータ（回転子）５等より構成されている。
【００１７】
次に、ハウジング２を図４に基づいて説明する。このハウジング２は、ドライブフレーム１１、リヤフレーム１２およびリヤカバー１３により構成されている。ドライブフレーム１１とリヤフレーム１２は、ステータ３とロータ５とを保持固定すると同時に、エンジンへの取り付けを行うものである。
【００１８】
また、ドライブフレーム１１とリヤフレーム１２は、複数のスタッドボルト１４およびナット１５等の締付け具により直接接合されている。そして、ドライブフレーム１１とリヤフレーム１２には、冷却風の通気用の穴１６、１７が多数開口している。さらに、ドライブフレーム１１とリヤフレーム１２の内周側には、ボールベアリング１８、１９を介してシャフト４が回転自在に支持されている。なお、フロント側のボールベアリング１８よりもシャフト４の先端側には、オイルシール２０が装着されている。
【００１９】
リヤフレーム１２とリヤカバー１３との間には、２個のブラシ２１、整流装置２２および出力端子（図示せず）等が取り付けられている。そして、リヤフレーム１２とリヤカバー１３との間には、整流装置（レクティファイア）２２およびＩＣレギュレータ（出力電圧調整装置）２３等がねじ等の手段で組み付けられている。なお、２個のブラシ２１は、リヤカバー１３内で固定されたブラシホルダ２４内に収納保持されている。
【００２０】
次に、整流装置２２を図４に基づいて説明する。この整流装置２２は、複数個のダイオード等の整流素子（図示せず）を集めたもので、後記する三相のステータコイル２６より出力された交流電流を直流電流に変換（整流）するものである。この整流装置２２は、二輪車に搭載された電気負荷やバッテリ（いずれも図示せず）に電気的に接続されている。
【００２１】
次に、ＩＣレギュレータ２３を図４に基づいて説明する。このＩＣレギュレータ２３は、後記するロータコイル７とアース（図示せず）との間に入れたトランジスタ等のスイッチング素子（図示せず）をオン、オフすることによりロータコイル７を流れる励磁電流を制御して二輪車用オルタネータ１の出力電圧を一定にするものである。
【００２２】
次に、ステータ３を図４に基づいて説明する。このステータ３は、ロータ５の外周に対向して配されたステータコア（電機子鉄心）２５、およびこのステータコア２５に巻かれた三相のステータコイル（電機子巻線）２６等から構成されている。ステータコア２５は、磁性材料製の薄板を複数積層したもので、ハウジング２の内周に圧入されて一体化されている。
【００２３】
また、ステータコア２５は、ポールコア６の爪状磁極部３１、３２から出た磁束が三相のステータコイル２６と有効に交差するように作られた磁束通路を形成する。そして、ステータコア２５の内周側には、多数のスロット（図示せず）が等間隔で形成されている。三相のステータコイル２６は、Ｙ結線またはΔ結線により接続され、ロータ５の回転に伴って三相の交流出力が誘起する。
【００２４】
シャフト４の先端部は、エンジンのクランクシャフト等の回転軸（図示せず）に直結されている。また、シャフト４の他端部（後端部）の外周には、２個のスリップリング２７が取り付けられている。これらのスリップリング２７は、各々の外周が２個のブラシ２１にそれぞれ摺接することにより電気的に接続されている。
【００２５】
次に、ロータ５を図４に基づいて説明する。このロータ５は、界磁として働く部分で、ランデル型のポールコア（界磁鉄心）６、ロータコイル（界磁巻線）７および上記の２個のスリップリング２７等によって構成されている。
ポールコア６は、シャフト４の中央部の外周にスプライン嵌合等により圧入固定されている。このポールコア６の両側には、互いに噛み合うように複数の爪状磁極部３１、３２が設けられている。また、ポールコア６の両端面には、ハウジング２内に冷却風を吸い込むための２個の冷却ファン３３、３４が一体的に取り付けられている。
【００２６】
ロータコイル７は、本発明の回転子コイルであって、線径が例えば０．５mm〜２．０mmの銅線が利用され、ポールコア６の中央に配置されたコイルボビン９内に収容された状態で巻回されたコイル部３５、およびこのコイル部３５の後端側（スリップリング２７側）に引き出された２本の引出し部３６を有している。これらの引出し部３６は、大部分が円管形状のシリコンチューブ（被覆材）３７により覆われており、端末が２本のシャフトコネクションバー（スリップリング端子）３８に溶接等の手段を用いてそれぞれ接続されている。なお、２本の引出し部３６の端末と２本のシャフトコネクションバー３８とは、図４に斜線で示したように、含浸剤（エポキシ系の樹脂等）３９にて覆われて固定されている。
【００２７】
コイルボビン９は、ロータコイル７のコイル部３５が巻回される被巻回部４１、この被巻回部４１の筒方向の先端側に設けられた鍔状のフランジ部４２、および被巻回部４１の筒方向の後端側に設けられた鍔状のフランジ部４３等からなり、ナイロン樹脂等により一体成形されている。被巻回部４１は、本発明の筒状部であって、ポールコア６の中央部の外周に装着され、シャフト４の軸方向に並行する方向に延長された円筒形状の断面を有する。
【００２８】
フランジ部４２は、外周に径方向に張り出した複数の張出し部４４を有し、隣設する２つの張出し部４４間に設けられ、コイル部３５を固着する図示しないエポキシ系の樹脂よりなる含浸剤をコイルボビン９内に入れるための複数の挿入穴４５を有している。
【００２９】
フランジ部４３は、本発明の鍔状部であって、フランジ部４２と同様に、外周に複数の張出し部４６を有し、隣設する２つの張出し部４４間に含浸剤をコイルボビン９内に入れるための複数の挿入穴４７を有している。また、フランジ部４３の外周の二箇所には、他の部分よりも肉厚が大きい肉厚部４８が形成されている。この肉厚部４８には、ロータコイル７の引出し部３６を覆ったシリコンチューブ３７を差し込むためのＵ字溝４９が形成されている。
【００３０】
このＵ字溝４９は、本発明の切欠部であって、図２に示したように、フランジ部４３のシャフト４の軸方向に対して略直交する径方向（縦方向）に突出した部分に形成されている。そして、Ｕ字溝４９は、図３に示したように、並行な壁面を有する外周側溝部５０、およびこの外周側溝部５０よりも内周側に設けられ、略円形状の壁面を有する内周側溝部（係止部）５１を備えている。外周側溝部５０の開口寸法は、ロータコイル７の引出し部３６の線径よりも小さく、内周側溝部５１の開口寸法は、ロータコイル７の引出し部３６の線径よりも大きく、シリコンチューブ３７の外径と略同寸法である。なお、Ｕ字溝４９の壁面を、内周側の開口寸法よりも外周側の開口寸法の方が大きいテーパー形状に形成しても良い。
【００３１】
そして、フランジ部４３には、一方の肉厚部４８から被巻回部４１に向かって所定の傾斜角度だけ傾斜し、略半円弧形状の断面を有する位置決め溝５２が形成されている。この位置決め溝５２は、ロータコイル７のコイル部３５の巻き始め部分が嵌め込まれて位置決めされる。
【００３２】
〔実施例の固定方法〕
次に、ロータコイル７の引出し部３６の固定方法を図１ないし図４に基づいて簡単に説明する。
【００３３】
ロータコイル７をコイルボビン９に巻回する場合には、先ず巻き始め側の引出し部３６をシリコンチューブ３７内に挿入した後に、シリコンチューブ３７毎フランジ部４３のＵ字溝４９内に差し込む。すると、引出し部３６が自身の線径よりも狭い外周側溝部５０を通って自身の線径よりも広い内周側溝部５１内に差し込まれる。これにより、引出し部３６が内周側溝部５１にて強固に固定されることにより外周側溝部５０側へ抜け出すことはない。
【００３４】
次に、コイル部３５の巻き始め部分を位置決め溝５２に嵌め込んで、巻き始め部分の位置決めを行った後に、被巻回部４１の外周にロータコイル７を所定の巻回数および所定の巻層数だけ巻回してコイル部３５を形成する。次に、巻き終わり側の引出し部３６をシリコンチューブ３７内に挿入した後に、シリコンチューブ３７毎フランジ部４３のＵ字溝４９内に差し込む。すると、巻き始め側の引出し部３６と同様に内周側溝部５１に強固に固定される。これにより、ロータコイル７の引出し部３６の固定およびコイルボビン９へのロータコイル７の巻回が終了する。
【００３５】
〔実施例の作用〕
次に、この実施例の二輪車用オルタネータ１の作用を図１ないし図４に基づいて簡単に説明する。二輪車に搭載されたエンジンが運転されると、シャフト４が回転することによりロータ５が回転する。すなわち、ポールコア６、ロータコイル７および２個のスリップリング２７が回転する。
【００３６】
そして、ロータコイル７にバッテリより電圧が印加されてロータコイル７に励磁電流が流れることによりポールコア６の両側の爪状磁極部３１、３２が励磁される。すなわち、例えば一方側の爪状磁極部３１が全てＮ極になり、例えば他方側の爪状磁極部３２がＳ極になる。そして、ロータ５と相対回転運動するステータ３のステータコア２５に回転磁界が発生し、三相のステータコイル２６に交流電流が誘起する。この三相の交流電流は、整流装置２２により直流電流に変換され、バッテリを充電すると共に、二輪車の電気負荷に電力を供給する。
【００３７】
〔実施例の効果〕
以上のように、二輪車用オルタネータ１は、ロータコイル７の引出し部３６をコイルボビン９のＵ字溝４９内に差し込むことにより、ロータコイル７の引出し部３６がＵ字溝４９の内周側溝部５１の周囲の壁面にて強固固定される。このように、ロータコイル７の引出し部３６の固定を簡単な作業で行うことにより、ロータコイル７の引出し部３６に巻装するテープ状の物を廃止することができる。この結果、ロータコイル７の引出し部３６を固定する作業の作業工数を低減でき、且つその作業時間を短縮できるため、ロータコイル７の引出し部３６の固定作業の作業コストを低減できるので、ロータコイル７およびコイルボビン９を備えたロータ５の価格を抑えることができる。
【００３８】
これにより、安価なロータ５を備えた二輪車用オルタネータ１の製品コストを大幅に低減することができる。また、ロータコイル７の引出し部３６をコイルボビン９のフランジ部４３に巻き付けていないので、二輪車の振動やシャフト４およびロータ５の回転変動が非常に大きくても、ロータコイル７の引出し部３６の損傷や断線を抑えることができる。
【００３９】
〔変形例〕
この実施例では、本発明を二輪車用オルタネータ１に適用したが、本発明をその他の車両用交流発電機、車両用スタータのマグネットスイッチ、点火コイル、電磁式アクチュエータ等のコイルを巻回するコイルボビンを備えた車両用コイル装置に適用しても良い。
【００４０】
この実施例では、シャフト４をエンジンの出力軸に直結したが、シャフト４にプーリを設けて、エンジン等の駆動源の動力をベルト等の伝達手段を介してシャフト４に伝達するようにしても良い。また、駆動源としては、電動モータや油圧モータ等のエンジン以外の動力を用いても良い。
【００４１】
この実施例では、切欠部としてシャフト４の軸方向に対して略直交する径方向（縦方向）に切り欠かれたＵ字溝４９を用いたが、切欠部としてシャフト４の軸方向に対して略直交する径方向（縦方向）に切り欠かれたＶ字溝、コの字溝または多角形溝を用いても良い。また、切欠部としてシャフト４の径方向に対して略直交する横方向に切り欠かれたＵ字溝、Ｖ字溝、コの字溝または多角形溝等を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】コイルボビンとコイルを示した正面図である（実施例）。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である（実施例）。
【図３】図１のコイルボビンの主要部を示した正面図である（実施例）。
【図４】二輪車用オルタネータの全体構造を示した断面図である（実施例）。
【符号の説明】
１ 二輪車用オルタネータ（車両用コイル装置）
４ シャフト（回転軸）
５ ロータ（回転子）
６ ポールコア（回転子鉄心）
７ ロータコイル（回転子コイル、回転子捲線）
９ コイルボビン
３５ コイル部
３６ 引出し部
３７ シリコンコンチューブ（被覆材）
４１ 被巻回部
４３ フランジ部（鍔状部）
４９ Ｕ字溝（切欠部）
５１ 内周側溝部（係止部）

Claims (5)

1. 筒方向に延長された筒状部、およびこの筒状部の筒方向の一端に形成された鍔状部を有するコイルボビンと、このコイルボビンの筒状部の外周に巻回されたコイル部、およびこのコイル部の一端より外部に引き出された引出し部を有するコイルとを備えた車両用コイル装置であって、
   前記コイルの引出し部は、管状の被覆材により覆われており、
   前記コイルボビンの鍔状部の外周には、前記コイルの引出し部を覆った前記被覆材を差し込むための切欠部が形成されており、
   前記切欠部の開口寸法を、前記コイルの引出し部の線径よりも小さくしたことを特徴とする車両用コイル装置。
2. 請求項１に記載の車両用コイル装置において、
   前記コイルボビンは、樹脂により一体成形されており、
   前記切欠部は、前記鍔状部より径方向に突出した部分に形成されていることを特徴とする車両用コイル装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の車両用コイル装置において、
   前記切欠部は、内周側の開口寸法よりも外周側の開口寸法の方が大きいテーパー形状に形成されていることを特徴とする車両用コイル装置。
4. 請求項１ないし請求項３のうちのいずれかに記載の車両用コイル装置において、
   前記切欠部は、前記コイルの引出し部を係止する係止部を有することを特徴とする車両用コイル装置。
5. 車両に搭載された駆動源により回転駆動される回転軸と、この回転軸と一体的に回転する回転子鉄心と、この回転子鉄心に保持され、筒方向に延長された筒状部、およびこの筒状部の筒方向の一端に形成された鍔状部を有するコイルボビンと、このコイルボビンの筒状部の外周に巻回されたコイル部、およびこのコイル部の一端より外部に引き出された引出し部を有する回転子コイルとを備えた車両用交流発電機であって、
   前記回転子コイルの引出し部は、管状の被覆材により覆われており、
   前記コイルボビンの鍔状部の外周には、前記回転子コイルの引出し部を覆った前記被覆材を差し込むための切欠部が形成されていることを特徴とする車両用交流発電機。

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