電気機器用ボビン及びその製造方法
【課題】電線の線積率が高く、且つ部材の接合強度が良好な電気機器用ボビン及びその製造方法を提供する。
【解決手段】電気機器用ボビン２１は、胴部２２と第一鍔部２３と第二鍔部２４とを備えている。胴部２２は、筒状をなし、厚さ０．０５〜０．５ｍｍの絶縁材料から形成され、軸方向の端部に係合孔２２ｅが形成されている。第一鍔部２３および第二鍔部２４は、合成樹脂製であり、胴部２２の軸方向の端部に設けられ、係合孔２２ｅに係合している。
【解決手段】電気機器用ボビン２１は、胴部２２と第一鍔部２３と第二鍔部２４とを備えている。胴部２２は、筒状をなし、厚さ０．０５〜０．５ｍｍの絶縁材料から形成され、軸方向の端部に係合孔２２ｅが形成されている。第一鍔部２３および第二鍔部２４は、合成樹脂製であり、胴部２２の軸方向の端部に設けられ、係合孔２２ｅに係合している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気モータ、発電機、変圧器及びインバータ等の電気機器に用いられる電気機器用ボビン及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電気モータ、発電機、変圧器及びインバータ等に用いられる電気機器用ボビンは、丸型または角型の筒状をなす胴部と、胴部の軸方向両端部のそれぞれに設けられた鍔部とを備えている。胴部および鍔部は、通常合成樹脂製であり、例えば、特許文献１に示すように射出成形によって一体に成形されている。このように胴部および鍔部を射出成形により一体に成形された電気機器用ボビンは、胴部の厚さが通常２〜３ｍｍと厚いため、電線の線積率を高めることが困難であるという問題がある。
胴部を薄くした構成としては、例えば特許文献２に開示されているものがある。特許文献２に開示されている電気機器用ボビンの胴部は、合成樹脂製の第１の保持部材と、非磁性体である薄膜体の第２保持部材とから構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１６７５９８号公報
【特許文献２】特開２００９−２１３３１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、胴部を第１の保持部材と第２の保持部材との２つの部材から構成する場合、２つの部材の接合強度が不十分であると、胴部に電線を巻く際や当該電気機器用ボビンを固定子鉄心に装着する際などに、第１保持部材が第２保持部材から外れるという問題を招くことがある。また、厚い第１の保持部材が胴部の一部を形成しているため、線積率の向上や熱伝導性の向上といった観点からも、不十分なものであった。
そこで、本発明の目的は、電線の線積率が高く、熱伝導性に優れ、且つ部材の接合強度が良好な電気機器用ボビン及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記した目的を達成するために、本発明の電気機器用ボビンは、筒状をなし、厚さ０．０５〜０．５ｍｍの絶縁材料から形成され、軸方向の端部に係合孔が形成された胴部と、前記胴部の軸方向の端部に設けられ、前記係合孔に係合している合成樹脂製の鍔部と、を備えたことを特徴としている。
【０００６】
また、本発明の電気機器用ボビンの製造方法は、筒状をなし、厚さ０．０５〜０．５ｍｍの絶縁材料から形成され、軸方向の端部に係合孔が形成された胴部と、前記胴部の軸方向の端部に設けられ、前記係合孔に係合している合成樹脂製の鍔部と、を備えた電気機器用ボビンの製造方法であって、前記胴部を構成する前記絶縁材料を所定形状に整形し、前記絶縁材料の所定の位置に前記係合孔を形成する胴部整形工程と、整形された前記胴部に前記鍔部を成形する鍔部成形工程と、を行うことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の電気機器用ボビンによれば、胴部が厚さ０．０５〜０．５ｍｍの絶縁材料から形成されているので、電線の線積率を高めることができるとともに、電線で発生した熱を本発明の電気機器用ボビンを装着する固定子鉄心等を通じて、速やかに拡散させることができる。さらに、本発明の電気機器用ボビンによれば、胴部の軸方向の端部に係合孔が形成され、胴部の軸方向の端部に鍔部が設けられ、この鍔部が係合孔に係合しているので、胴部の部材と鍔部の部材との接合強度は良好となり、鍔部が胴部から外れにくくなる。
また、本発明の電気機器用ボビンの製造方法によれば、電線の線積率が高く、熱伝導性に優れ、且つ接合強度に優れる電気機器用ボビンを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態の電気機器用ボビンが固定子鉄心に嵌められた後の状態を示す横断平面図
【図２】電気機器用ボビンが固定子鉄心に嵌められた後の状態を固定子鉄心の中心側から見た図
【図３】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図
【図４】図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図
【図５】図１に示す第一鍔部と胴部の接合部分とを拡大して示す横断平面図
【図６】電気機器用ボビンが固定子鉄心に嵌められる前の状態を示す横断平面図
【図７】電気機器用ボビンの斜視図
【図８】右側面図
【図９】平面図
【図１０】図８のＣ−Ｃ線に沿う断面図
【図１１】図８のＤ−Ｄ線に沿う断面図
【図１２】電気機器用ボビンの製造工程を概略的に示す図
【図１３】低温プラズマ処理機を概略的に示す図
【図１４】電線の線積率を示す図で、（ａ）は本実施形態の電気機器用ボビンを用いた場合の電線の線積率を説明するための縦断側面図、（ｂ）は従来構成の電気機器用ボビンを用いた場合の電線の線積率を説明するための縦断側面図
【図１５】本発明の第２実施形態を示す図５相当図
【図１６】本発明の第３実施形態の電気機器用ボビンを示す縦断側面図
【図１７】図１６のＥ−Ｅ線に沿う断面図
【図１８】本発明の第４実施形態の電気機器用ボビンを示す図１６相当図
【図１９】図１８のＦ−Ｆ線に沿う断面図
【図２０】本発明の第５実施形態の製造工程を概略的に示す図
【図２１】本発明の第６実施形態を示す胴部を展開した絶縁フォルムの平面図
【図２２】本発明の第７実施形態を示す図２１相当図
【図２３】本発明の第８実施形態を示す図２１相当図
【図２４】本発明の第９実施形態を示す図５相当図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の複数の実施形態を、ハイブリッド自動車や電気自動車等に使用される電機モータ、発電機などの回転電機に適用した場合について、図面を参照して説明する。なお、本発明は、変圧器やインバータ等の他の電気機器にも適用することができる。
図面には、適宜、前後、左右及び上下の各方向を矢印で示し、便宜上、回転電機の軸方向を上下方向として説明する。また、各実施形態では、同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明については省略する。
【００１０】
（第１実施形態）
まず、第１実施形態について、図１〜図１４を参照して説明する。
図１〜図４に、インナーロータ型の回転電機１１の一部を拡大して示す。回転電機１１は、図１に示すように、固定子１２と、固定子１２の内周側に隙間を介して設けられる回転子１３とを有している。
回転子１３は、回転子鉄心１４と、回転子鉄心１４に埋め込まれた図示しない永久磁石とを有している。回転子鉄心１４は、円筒形状をなしている。回転子鉄心１４の内周部には、図示しないシャフトが設けられている。
【００１１】
固定子１２は、固定子鉄心１５と、コイル１６とを有している。固定子鉄心１５は、円筒状のヨーク部１７と、ヨーク部１７の内周面から当該ヨーク部１７の内周側、すなわち中心軸側に突出する複数のティース部１８とを有している。ここで、図１などには、１つのティース部１８のみ図示する。ヨーク部１７は、外周が完全な円形でなく、楕円形や多角形などのさまざまな形状を採用することが可能である。ティース部１８は、図２〜図４に示すように、略直方体に形成されている。また、ティース部１８が固定子鉄心１５の周方向に等間隔に配置されることにより、図１、図５、図６に示すように、固定子鉄心１５の周方向に隣り合うティース部１８，１８間にスロット１５ａが形成される。
【００１２】
コイル１６は、銅線などの電線が後述する電気機器用ボビン２１の胴部２２の外周に巻かれることによって構成されている。第１実施形態では、図６に示すように、コイル１６が設けられた電気機器用ボビン２１を固定子鉄心１５の内周側からティース部１８に嵌めることにより、コイル１６が電気機器用ボビン２１の胴部２２を介してティース部１８に集中巻きに設けられる。図６中の矢印Ｘ方向は、電気機器用ボビン２１を嵌め込む方向である。
【００１３】
電気機器用ボビン２１は、図１〜図１１に示すように、胴部２２と、第一鍔部２３と、第二鍔部２４と、被係合部２５とを有している。
胴部２２は、筒状、例えば角筒状をなし、例えば図７〜図１１に示すように上側壁２２ａ、下側壁２２ｂ、右側壁２２ｃおよび左側壁２２ｄから構成されている。上側壁２２ａ、下側壁２２ｂ、右側壁２２ｃおよび左側壁２２ｄで囲われて内周に形成される空間２１ａは、ティース部１８の形状とほぼ一致している。上側壁２２ａおよび下側壁２２ｂは、図２〜図４に示すように、ティース部１８に電気機器用ボビン２１が嵌められたときに、固定子鉄心１５の軸方向の端部の外側にそれぞれ位置する部分である。また、右側壁２２ｃおよび左側壁２２ｄは、ティース部１８に電気機器用ボビン２１が嵌められたときに、固定子鉄心１５内、すなわち固定子鉄心１５のスロット１５ａ内に位置する部分である。
【００１４】
ここで、上側壁２２ａ、下側壁２２ｂ、右側壁２２ｃおよび左側壁２２ｄは、絶縁材料、例えば絶縁フィルムから形成されている。この絶縁フィルムには、絶縁性を有するフィルム、例えば汎用絶縁材からなるフィルムや積層絶縁材からなるフィルムが使用できる。例示すると、米国デュポン（Ｄｕ Ｐｏｎｔ）社製のノーメックス（登録商標）などのアラミド紙や、ポリフェニレンサルファイドフィルム、ポリイミドフィルム、ポリエーテルエーテルケトンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルムなどのプラスチックフィルムが挙げられる。特に、アラミド紙とプラスチックフィルムを積層した積層フィルムは耐熱性、絶縁性、機械的特性等に優れているため好適に使用でき、特にアラミド紙とポリフェニレンサルファイドフィルムの積層フィルム、もしくはアラミド紙とポリイミドフィルムの積層フィルムが好ましい。また、図１４（ａ）のＴ1で示す絶縁フィルムの厚さは、０．０５〜０．５ｍｍ、好ましくは０．１〜０．４ｍｍ、より好ましくは０．２〜０．３ｍｍである。絶縁フィルムの厚さが０．０５ｍｍ未満であると、強度が不足して、例えば本発明の電気機器用ボビン２１に電線を巻いた際に変形する等の不具合が生じやすくなり、０．５ｍｍ超では、線積率の向上や熱伝導性向上の効果が得難くなる。この胴部２２は、後述する射出成形のインサート成形によって第一鍔部２３および第二鍔部２４に一体化されている。
【００１５】
胴部２２の軸方向の両側の端部には、複数の係合孔２２ｅが形成されている。係合孔２２ｅは、例えば図５および図７に示すように、胴部２２を構成する絶縁フィルムの厚さ方向を貫通する円筒の孔である。
【００１６】
胴部２２を構成する絶縁フィルムの表面には、例えばプラズマ処理、コロナ処理、化学処理等の表面処理を施すことができる。このような表面処理を施すことにより、絶縁フィルムの表面は親水性等が改質されて濡れ性が良好になり、当該絶縁フィルムの接着性が向上し、第一鍔部２３および第二鍔部２４との接合をより強固にすることができる。表面処理としては、処理の簡便さや濡れ性向上等の効果の強さから、プラズマ処理を施すことが特に好ましい。本明細書では、プラズマ処理について後述する。
【００１７】
第一鍔部２３および第二鍔部２４は、胴部２２に設けられたコイル１６が固定子鉄心１５の径方向にずれるのを防止する規制部として機能するものである。
第一鍔部２３は、枠状をなし、内周側の縁部に胴部２２が位置し、胴部２２の軸方向の一方の端部、具体的には、ティース部１８に電気機器用ボビン２１を嵌めたときに固定子鉄心１５のヨーク部１７側に位置する端部に設けられている。この第一鍔部２３の内周部には、複数の被係合部２５が設けられている。被係合部２５の形状は、係合孔２２ｅに係合する柱状、この場合、円柱である。
【００１８】
第二鍔部２４は、枠状をなし、内周側の縁部に胴部２２が位置し、胴部２２の軸方向の他方の端部、具体的にはティース部１８に電気機器用ボビン２１を嵌めたときに固定子鉄心１５の中心側に位置する端部に設けられている。この第二鍔部２４は、第一鍔部２３よりも固定子鉄心１５の中心側に位置している分、固定子鉄心１５の周方向に隣り合う第二鍔部２４が当らないように、固定子鉄心１５の周方向の長さが第一鍔部２３の周方向の長さよりも短く形成されていることが好ましい。さらに、第二鍔部２４の面のうちの回転子１３側の面は、平面方向から見て胴部２２側に膨らむ湾曲状に形成されていてもよい。また、第一鍔部２３の面のうちの固定子鉄心１５側の面は、固定子鉄心１５のヨーク部１７の内周面に当たるように湾曲していてもよい。第一鍔部２３がヨーク部１７の内周面に当たることにより、電気機器用ボビン２１の位置決めが容易になる。この第二鍔部２４の内周部にも、第一鍔部２３と同形状の複数の被係合部２５が形成されている。
【００１９】
第一鍔部２３、第二鍔部２４および被係合部２５は、合成樹脂製、例えばＰＰＳ樹脂（ポリフェニレンサルファイド樹脂）、アクリルニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリアセタール系樹脂などで成形されていることが好ましい。この第一鍔部２３、第二鍔部２４および被係合部２５は、上述したインサート成形により成形され、胴部２２と一体に設けられている。インサート成形で成形される第一鍔部２３および第二鍔部２４の厚さは、任意であるが、例えば２〜３ｍｍである。この第一鍔部２３および第二鍔部２４の厚さを、図１４にＴ2で示す。なお、第一鍔部２３および第二鍔部２４の厚さＴ2をインサート成形が可能な範囲で小さくして、その分、電気機器用ボビン２１の胴部２２の幅方向を長くし、胴部２２に巻く電線の量を多くし、電線の線積率を高めてもよい。
【００２０】
また、被係合部２５は、インサート成形による上述の樹脂が胴部２２の係合孔２２ｅに充填されることにより、第一鍔部２３および第二鍔部２４にそれぞれ一体に成形されている。これにより、第一鍔部２３および第二鍔部２４は、被係合部２５が係合孔２２ｅに係合し、胴部２２に強固に係合した状態となる。
【００２１】
胴部２２の内周側の面、第一鍔部２３の内周側の面および第二鍔部２４の内周側の面には、図５に示すように、熱伝導性に優れる充填部材２６を設けても良い。充填部材２６は、熱を加えるほど流動性が増すもの、例えば熱可塑性樹脂、グリースなどである。
【００２２】
次に、上記インサート成形に用いるインサート成形金型を図１２を参照して説明する。
図１２（ｆ）に示すインサート成形金型３１は、土台部３２と、土台部３２上に設けられた下型３３と、下型３３上に設けられた上型３４とから構成されている。
土台部３２は、下型３３および上型３４を保持するものである。また、土台部３２には、電気機器用ボビン２１の胴部２２の位置決め用の四角柱のブロック部３５が設けられている。ブロック部３５は、固定子鉄心１５のティース部１８とほぼ同じ形状である。また、土台部３２は、上方に突出する複数本の突出ピン３６を有している。突出ピン３６は、後述する下型３３内においてインサート成形で成形された電気機器用ボビン２１を下型３３から外すためのものである。
【００２３】
下型３３は、一対のブロック状の可動下型３７，３７から構成されている。一対の可動下型３７，３７は、土台部３２上にあって土台部３２の上面をスライドし、型開き可能な構成である。図１２（ｃ）に型開き方向を矢印Ｙ方向で示す。各可動下型３７には、図１２（ｄ）に示すように電気機器用ボビン２１の略半分の形状の切り欠き３８´、３８´が形成されている。また、可動下型３７，３７同士を合わせることにより、図１２（ｆ）に示すように電気機器用ボビン２１を収納するキャビティ３８が形成される。
【００２４】
可動下型３７の上部には、当該可動下型３７の上面からキャビティ３８まで連通するノズル３９が形成されている。ノズル３９は、第一鍔部２３および第二鍔部２４を成形するための図示しない溶融した樹脂、例えば溶融したＰＰＳ樹脂などを、上型３４からキャビティ３８に供給するための通路である。
【００２５】
上型３４は、上述したように下型３３のノズル３９に溶融した樹脂を供給するためのものであり、全体がブロック状をなし、上型３４の上下方向を貫通するスプールランナー４０が形成されている。また、スプールランナー４０の上端部である上型３４の上面には、貯留部４１が形成されている。貯留部４１は、外部から供給される溶融した樹脂を貯留するためのものである。上型３４は、下型３３の上面に取付けられる構成である。そして、上型３４と下型３３とを合わせることにより、スプールランナー４０の下端部はノズル３９と連通する。
【００２６】
次に、上記プラズマ処理について図１３を参照して説明する。
プラズマ処理とは、電極間に直流または交流の高電圧を印加することによって開始持続する放電、例えば大気圧下でのコロナ放電あるいは真空でのグロー放電などに処理基材を曝すことによって成される処理をいう。このとき、特に限定されないが、処理ガスの選択が広い真空での処理が好ましい。処理ガスとしては、特に限定されないが、ヘリウム、ネオン、アルゴン、窒素、酸素、炭酸ガス、空気、水蒸気等が単独あるいは混合した状態で使用される。なかでもアルゴン、炭酸ガスが放電開始効率の点から好ましい。処理圧力は特に限定されないが、０．１Ｐａ〜１３３０Ｐａの圧力範囲であり、さらに好ましくは、１Ｐａ〜２６６Ｐａの範囲である。
【００２７】
図１３に示すプラズマ処理機５１は、密閉可能な処理室５２を有している。処理室５２内には、処理用ローラ５３が設けられ、処理用ローラ５３の周囲に僅かな隙間を空けて囲むような電極５４が設けられている。図示はしないが、処理用ローラ５３は、アース接続されている。電極５４には、高周波電源５５が接続されている。そして、処理室５２内は、図示しない真空ポンプに接続されたバルブ５６の開放によって減圧されるとともに、ガス供給源に接続されたバルブ５７の開放によって、放電する処理部分に処理用のガス、例えばアルゴンや窒素が供給されるようになっている。処理室５２には、当該処理室５２内の圧力を計測する圧力計５８も設けられている。
【００２８】
そして、ロール状に巻回された絶縁フィルム４２は、供給部５９から引出され、処理室５２内の複数個の案内ローラ６０により案内されながら処理用ローラ５３に一周近く巻付けられるようにして、電極５４との間の処理部分を通され、ここでプラズマ処理が行われた後、案内ローラ６０により案内されながら巻取部６１において再び巻取られるようになっている。
この実施形態において、絶縁フィルム４２にプラズマ処理が施される場合、絶縁フィルム４２の片面もしくは両面に施される。絶縁フィルム４２の片面にプラズマ処理が施されている場合、プラズマ処理が施されている面側が胴部２２の外周側になるように配置されることが好ましい。
【００２９】
次に、電気機器用ボビン２１の製造手順について図１２を参照して説明する。
まず、胴部２２を構成する絶縁フィルム４２の表面に、必要に応じて、上述のプラズマ処理等の表面処理工程を行う。
図１２（ａ）に示すように、フィルム状の絶縁フィルム４２を胴部２２の展開した長方形に裁断する。具体的には、裁断後の絶縁フィルム４２の一方の辺の長さＰ、すなわち長辺の長さは、上側壁２２ａの左右方向の長さ、左側壁２２ｄの上下方向の長さ、下側壁２２ｂの左右方向の長さ、右側壁２２ｃの上下方向の長さの合計に、必要に応じて糊代の長さを加えた長さである。また、裁断後の他方の辺の長さＱ、すなわち短辺の長さは、胴部２２の前後方向、例えば上側壁２２ａの前後方向の長さである。絶縁フィルム４２の厚さは、例えば０．０５〜０．５ｍｍである。
【００３０】
この絶縁フィルム４２の両長辺付近には、長辺の延びている方向に沿って係合孔２２ｅが並んで形成されている。
本発明において、係合孔２２ｅの形成は、絶縁フィルム４２を所定の形状に裁断後に行っても良く、予め係合孔２２ｅを形成した後に、絶縁フィルム４２の裁断を行っても差し支えない。また、金型を用いた打ち抜きプレス等により、絶縁フィルム４２の裁断と係合孔２２ｅの形成を同時に行うこともできる。
【００３１】
次に、図１２（ｂ）に示すように、裁断した絶縁フィルム４２を、折り曲げて胴部形状に整形する。第１実施形態では、裁断工程で得られた絶縁フィルム４２を角筒状に折り曲げている。絶縁フィルム４２の寸法に糊代の長さが含まれている場合、絶縁フィルム４２を角筒状に折り曲げるときに、糊代の部分が上側壁２２ａまたは下側壁２２ｂに位置することが好ましい。また、胴部整形工程では、糊代に接着剤などを塗布し、インサート成形前に絶縁フィルム４２を角筒状に仮止めし、インサート成形時に絶縁フィルム４２が型崩れしてしまうことを防止するようにしてもよい。
この明細書では、絶縁フィルム４２の裁断、係合孔２２ｅの形成および胴部形状の成形を行う工程を胴部整形工程と称する。なお、上記のように、絶縁フィルム４２の裁断と係合孔２２ｅ形成の順序は、いずれが先でも、同時でも差し支えない。
【００３２】
次に、図１２（ｃ）および図１２（ｄ）に示すように、下型３３が型開きしている状態、すなわち可動下型３７，３７が離れている状態で、角筒状に折り曲げた絶縁フィルム４２からなる胴部２２を、インサート成形金型３１の所定の位置、すなわち土台部３２のブロック部３５に嵌める胴部配置工程を行う。絶縁フィルム４２をブロック部３５に嵌める際、絶縁フィルム４２を土台部３２から少し離れていることが好ましい。これにより、インサート成形後において、胴部２２の軸方向の外側に、インサート成形で成形された樹脂が設けられ、胴部２２の軸方向の端部が補強される。
【００３３】
次に、図１２（ｅ）に示すように、可動下型３７，３７同士を合わせて、下型３３内に電気機器用ボビン２１のキャビティ３８を形成する下型固定工程を行う。
次に、図１２（ｆ）に示すように、下型３３の上面に上型３４を取付ける。そして、上型３４の貯留部４１に溶融した樹脂を注入する。貯留部４１に注入された樹脂は、スプールライナー４０およびノズル３９を通って、キャビティ３８に供給され、これにより、インサート成形が行われ、胴部２２と一体になった第一鍔部２３、第二鍔部２４および被係合部２５が成形される鍔部成形工程が行われる。ここで、被係合部２５は、インサート成形によって胴部２２の係合孔２２ｅ内に形成され、被係合部２５が係合孔２２ｅに係合した状態となる。
【００３４】
プラズマ処理等の表面処理を絶縁フィルムに施した場合、胴部２２の表面は、表面処理によって濡れ性および接着性が向上されているので、溶融した鍔部である第一鍔部２３および第二鍔部２４を形成する樹脂は絶縁フィルム４２上を流動しやすく胴部２２に十分な範囲で接着し、胴部２２と鍔部とが十分に接合し、成形後の鍔部において割れ等の発生が抑制される。
【００３５】
上記インサート成形後、上型３４を下型３３から取外し、下型３３の可動下型３７，３７を型開きし、土台部３２の突出ピン３６を土台部３２の上面から突出させることにより、土台部３２からの電気機器用ボビン２１の取外しが行われる。
なお、上述では、胴部整形工程を行う前にプラズマ処理等の表面処理を施すとして説明したが、胴部整形工程を行った後且つ鍔部成形工程を行う前、例えば、絶縁フィルム４２を所定の大きさに裁断した後に当該絶縁フィルム４２に表面処理を施してもよい。また、必要に応じて胴部整形工程を行う前に、および胴部整形工程を行った後且つ鍔部成形工程を行う前の両方に表面処理を施してもよい。
【００３６】
次に、コイル１６を固定子鉄心１５のティース部１８に取付ける手順について図１〜図４、図６、図１１を参照して説明する。
まず、図１１に示す電気機器用ボビン２１の胴部２２の外周に電線を巻いて、図６に示すように胴部２２の外周にコイル１６を設ける。次に、胴部２２の内周側の面に、必要に応じて充填部材２６を設ける。そして、図６中の矢印Ｘ方向に示すように、コイル１６が設けられた電気機器用ボビン２１を固定子鉄心１５のティース部１８に固定子鉄心１５の内周側から嵌める。これにより、ティース部１８に集中巻きされたコイル１６が電気機器用ボビン２１を介して設けられる。このとき、図１〜図４に示すように、胴部２２のうち少なくとも固定子鉄心１５内に絶縁フィルムから構成された右側壁２２ｃおよび左側壁２２ｄが位置し、固定子鉄心１５の軸方向外側に上側壁２２ａおよび下側壁２２ｂが位置する。また、胴部２２とティース部１８との間は、充填部材２６によって埋められている。
固定子鉄心１５の他のティース部１８にも、上記と同様に、コイル１６が設けられた電気機器用ボビン２１が固定子鉄心１５のティース部１８に嵌められる。これにより、固定子鉄心１５のすべてのティース部１８にコイル１６が設けられた構成となる。
【００３７】
次に、上記構成の効果を説明する。
第１実施形態によれば、固定子鉄心１５のティース部１８に嵌められる電気機器用ボビン２１の胴部２２のうち少なくとも固定子鉄心１５内に位置する部分である右側壁２２ｃおよび左側壁２２ｄは、厚さが０．０５〜０．５ｍｍの絶縁フィルムから構成される。したがって、胴部２２における固定子鉄心１５内に位置する部分である右側壁２２ｃおよび左側壁２２ｄを、インサート成形から構成される従来構成よりも薄くすることができ、多くの電線を電気機器用ボビン２１の胴部２２に巻くことができる。これにより、第１実施形態の構成では、従来構成よりも電線の線積率を高めることができる。また、胴部２２を薄くすることで、電線で発生した熱を固定子鉄心１５を通じて、速やかに拡散させることができる。その結果、高出力化・高効率化が図られた回転電機１１を得ることができる。
【００３８】
上記電線の線積率について、図１４を参照して説明する。図１４（ａ）は、本実施形態の電気機器用ボビン２１を模式的に示した断面図であり、図１４（ｂ）は、従来構成の電気機器用ボビン１０１を模式的に示した断面図である。電気機器用ボビン１０１はインサート成形で胴部１０２と第一鍔部１０３と第二鍔部１０４とが一体に成形されたものである。この場合、胴部１０２がインサート成形で成形されるので、胴部１０２における固定子鉄心内に位置する部分の厚さＴ0は、少なくともインサート成形後に割れが生じない寸法、例えばＴ0＝１〜３ｍｍである。
【００３９】
一方、この実施形態では、胴部２２のうち少なくとも固定子鉄心１５内に位置する部分である右側壁２２ｃおよび左側壁２２ｄが絶縁フィルムから構成されているので、この実施形態の電線の線積率を、従来構成における電線の線積率よりも、（Ｔ0−Ｔ1）に相当する分、高くすることができる。
【００４０】
また、一般に、円形のコイル導体に電流Ｉ（Ａ）が流れる場合、コイルの軸中心Ｏの磁束密度Ｂは、「Ｂ＝μ0Ｎｌ／２ｒ ただし、μ0は真空の透磁率、Ｎは１ｍ当たりの巻き数、ｌはコイルの長さ、ｒはコイルの半径」で表される。第１実施形態の胴部２２のうち固定子鉄心１５内に位置する部分は、上記従来構成の胴部１０２の固定子鉄心１５内に位置する部分よりも薄いので、胴部２２の外周に設けられるコイル１６の半径ｒ1を従来のコイルの半径ｒ0よりも（Ｔ0−Ｔ1）に相当する分、小さくすることができ、この実施形態では、従来構成よりもコイル１６の磁束密度を高くすることができる。したがって、磁束密度の観点から、回転電機１１の回転効率を向上させることができる。
【００４１】
電気機器用ボビン２１は、胴部２２の軸方向の端部に係合孔２２ｅが形成され、胴部２２の軸方向の端部に第一鍔部２３および第二鍔部２４が設けられ、この第一鍔部２３の被係合部２５および第二鍔部２４の被係合部２５が係合孔２２ｅのそれぞれに係合しているので、胴部２２と第一鍔部２３との接合強度、および胴部２２と第二鍔部２４との接合強度は良好となる。これにより、第一鍔部２３および第二鍔部２４とも胴部２２から外れにくくなる。
【００４２】
第一鍔部２３および第二鍔部２４は、インサート成形で成形されているので、製造が容易であり、厚みを十分に確保できて強度を高めることができる。また、第一鍔部２３および第二鍔部２４が胴部と一体に設けられているので、電気機器用ボビン２１を固定子鉄心１５などの部品へ取付けることが容易となる。
【００４３】
胴部２２の内周側の面に、必要に応じて充填部材２６が設けられ、充填部材２６によって胴部２２とティース部１８との隙間が埋められているので、コイル１６をなす電線で発生した熱は胴部２２および充填部材２６を介して固定子鉄心１５に伝わりやすくなる。これにより、コイル１６は高温となりにくく、コイル１６の温度上昇を抑制することができる。特に、充填部材２６が熱伝導性に優れるほど、コイル１６の温度上昇をより抑制することができる。
胴部整形工程を行う前に、または胴部整形工程を行った後且つ鍔部成形工程を行う前に、絶縁材料の表面に濡れ性を良好にする表面処理を施すことにより、インサート成形時において溶融した樹脂は流動しやすくなる。これにより、樹脂が胴部２２に十分に接着し、胴部２２と鍔部である第一鍔部２３および第二鍔部２４とが十分に接合し、鍔部成形後に割れ等の発生を抑制することができる。
【００４４】
この実施形態の製造方法により、筒状をなし、厚さ０．０５〜０．５ｍｍの絶縁材料から形成され、軸方向の端部に係合孔２２ｅが形成された胴部２２と、胴部２２の軸方向の端部に設けられ、係合孔２２ｅに係合している合成樹脂製の第一鍔部２３および第二鍔部２４と、を備えた電気機器用ボビン２１を得ることができる。
【００４５】
（第２実施形態）
第２実施形態について、図１５を参照して説明する。なお、第一鍔部２３および第二鍔部２４は、前後方向においてほぼ対称な構成であるため、第一鍔部２３側の構造を説明し、第二鍔部２４側の構成については説明を省略する。
【００４６】
第一鍔部２３は、図１５に示すように、一対の挟み片２３ａ，２３ａを有している。一対の挟み片２３ａ，２３ａは、胴部２２の厚さ方向において胴部２２を挟むようにして設けられ、インサート成形により成形されている。一対の挟み片２３ａ，２３ａのうち一方の挟み片２３ａは、第一鍔部２３の内周側の面から胴部２２の軸方向の外側を回り込み胴部２２の内周側の面に沿って延びている。また、他方の挟み片２３ａは、第一鍔部２３の部位のうち胴部２２の外周側の面に接する部位である。
【００４７】
この実施形態では、係合孔２２ｅが一対の挟み片２３ａ，２３ａの間に配置されている。また、被係合部２５は、インサート成形によって一対の挟み片２３ａ，２３ａ間に成形されている。さらに、充填部材２６は、胴部２２の内周側の面および第一鍔部２３の内周面に、ティース部１８との隙間を埋めるようにして設けられている。
【００４８】
上記構成によれば、胴部２２は、一対の挟み片２３，２３および被係合部２５からなる環状構造で第一鍔部２３に固定されるので、胴部２２と第一鍔部２３とがより一層強固に接合した状態となる。
なお、上述したように、第二鍔部２４も上述と同様の一対の挟み片を有することにより、胴部２２と第二鍔部２４とがより一層強固に接合した状態となる。
その他、第２実施形態は、第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００４９】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図１６および図１７を参照して説明する。
図１６および図１７に示す第３実施形態の電気機器用ボビン７１は、第１実施形態の胴部２２、第一鍔部２３および第二鍔部２４に加え、補強用のつなぎ部７２を備えている。
つなぎ部７２は、第一鍔部２３と第二鍔部２４とをつなぐ側壁であり、第一鍔部２３および第二鍔部２４に一体に設けられている。つなぎ部７２は、上側壁２２ａの外周側である上側および下側壁２２ｂの外周側である下側にそれぞれ設けられている。
電気機器用ボビン７１は、第１実施形態と同様にインサート成形で成形され、つなぎ部７２は、このインサート成形の際に、第一鍔部２３および第二鍔部２４に一体に成形される。つなぎ部７２の厚さは、インサート成形で成形可能な範囲であれば任意であり、例えば、１〜３ｍｍである。
【００５０】
第３実施形態によれば、第一鍔部２３と第二鍔部２４との間に、胴部２２の厚さよりも大きいつなぎ部７２を設けたので、胴部２２の強度、特に胴部２２の軸方向からの圧縮に対する強度が増し、胴部２２の変形を防止することができる。これにより、第３実施形態は、第１実施形態よりも強度を有する電気機器用ボビン７１を得ることができる。
また、つなぎ部７２が上側壁２２ａの外周側および下側壁２２ｂの外周側にそれぞれ設けられ、かつ、右側壁２２ｃおよび左側壁２２ｄが絶縁フィルムからなるため、胴部２２のうち固定子鉄心１５内に位置する部分は薄い。したがって、第３実施形態の電気機器用ボビン７１は、図１４（ｂ）に示す従来構成の電気機器用ボビン１０１よりも、電線の線積率を高くすることができる。
その他、第３実施形態は、第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００５１】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について図１８および図１９を参照して説明する。
図１８および図１９に示す第４実施形態の電気機器用ボビン８１は、第１実施形態の胴部２２、第一鍔部２３および第二鍔部２４に加え、補強用のつなぎ部８２を備えている。
つなぎ部８２は、第一鍔部２３と第二鍔部２４とをつなぐ側壁であり、第一鍔部２３および第二鍔部２４に一体に設けられている。つなぎ部８２は、上側壁２２ａの内周側である下側および下側壁２２ｂの内周側である上側にそれぞれ設けられている。
電気機器用ボビン８１は、第１実施形態と同様にインサート成形で成形され、つなぎ部８２は、このインサート成形の際に第一鍔部２３および第二鍔部２４に一体に成形される。つなぎ部６２の厚さは、インサート成形で成形可能な範囲であれば任意であり、例えば、１〜３ｍｍである。
この第４実施形態は、第３実施形態と同様の効果を奏する。
【００５２】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について図２０を参照して説明する。
図２０（ｆ）は、第５実施形態の電気機器用ボビン９１の底面図である。この電気機器用ボビン９１は、第１〜第４実施形態のインサート成形の代わりに、プレス成形を行って成形されている。
第５実施形態では、図２０（ｂ），（ｅ）に示すように、胴部２２の軸方向の両端部がそれぞれ外周方向に折り曲げられ、胴部２２の軸方向両側にフランジ部２２ｆが形成されている。そして、フランジ部２２ｆに係合孔２２ｅが配置されている。また、第５実施形態では、第一鍔部２３および第二鍔部２４がそれぞれ２層構造で構成されている。
【００５３】
第一鍔部２３は、図２０（ｃ），（ｅ）に示すような当該第一鍔部２３の厚さ方向を二等分する２枚の第一鍔部片２３ｂ，２３ｂと、図２０（ｄ），（ｅ）に示すような第一鍔部片２３ｂと胴部２２とを接着するための接着部材９２とを有している。接着部材９２は、図２０（ｄ）に示すように、例えば第一鍔部２３と同形状の枠状に形成された両面に接着性を有する接着シートである。そして、第一鍔部２３は、軸方向の外側から順に第一鍔部片２３ｂ、接着部材９２、胴部２２のフランジ部２２ｆ、接着部材９２、第一鍔部片２３ｂが積層して、胴部２２に一体に設けられている。このとき、胴部２２の係合孔２２ｅは、一対の第一鍔部片２３ｂ，２３ｂの間に配置された構成となる。
【００５４】
第二鍔部２４も、図２０（ｅ）に示すように、当該第二鍔部２４の厚さ方向を二等分する２枚の第二鍔部片２４ｂ，２４ｂと、第二鍔部片２４ｂと胴部２２とを接着するための上述の接着部材９２とを有している。そして、第二鍔部２４は、軸方向の外側から順に第二鍔部片２４ｂ、接着部材９２、胴部２２のフランジ部２２ｆ、接着部材９２、第二鍔部片２４ｂが積層して、胴部２２に一体に設けられている。このとき、胴部２２は、係合孔２２ｅが一対の第二鍔部片２４ｂ，２４ｂの間に配置して設けられた構成となる。
第５実施形態では、一対の第一鍔部片２３ｂ，２３ｂが一対の挟み片２３ａ，２３ａとなり、一対の第二鍔部片２４ｂ，２４ｂが一対の挟み片２４ａ，２４ａとなる。
【００５５】
次に、電気機器用ボビン９１の製造手順について説明する。
まず、胴部２２を構成する絶縁フィルム４２の表面に、必要に応じてプラズマ処理等の表面処理を施す表面処理工程を行う。
次に、図２０（ａ）に示すように、フィルム状の絶縁フィルム４２を胴部２２の展開した長方形に裁断する。ここで、絶縁フィルム４２には、図２０（ｂ）に示すように折り曲げが容易になるように、絶縁フィルム４２の長辺において、必要に応じて切込み部４２ａが形成されている。
次に、図２０（ｂ）に示すように、裁断した絶縁フィルム４２を、角筒状に折り曲げて胴部形状に整形し、胴部２２の軸方向の両端を外周側に折り曲げてフランジ部２２ｆを形成する胴部整形工程を行う。
【００５６】
次に、図２０（ｃ）に示す第一鍔部片２３ｂ、第二鍔部片２４ｂ、および図２０（ｄ）に示す接着部材９２を、図２０（ｅ）および図２０（ｆ）に示すように、各鍔部片、接着部材９２、胴部２２のフランジ部２２ｆを積層し、プレス成形して鍔部を成形する鍔部成形工程を行う。具体的には、第一鍔部２３側では、胴部２２の軸方向外側から順に第一鍔部片２３ｂ、接着部材９２、胴部２２のフランジ部２２ｆ、接着部材９２、第一鍔部片２３ｂの順に積層してプレス成形により各部材を接着部材９２によって接着させる。また、第二鍔部２４側では、胴部２２の軸方向外側から順に第二鍔部片２４ｂ、接着部材９２、胴部２２のフランジ部２２ｆ、接着部材９２、第二鍔部片２４ｂの順に積層してプレス成形により各部材を接着部材９２によって接着させる。
【００５７】
ここで、２枚の接着部材９２に挟まれた胴部２２のフランジ部２２ｆにおいて、接着部材９２の一部は、フランジ部２２ｆに形成されている係合孔２２ｅ内に入り込み、係合孔２２ｅ内で接着部材９２同士がくっつく。これにより、接着部材９２同士が強固に結合した状態となり、胴部２２のフランジ部２２ｆも接着部材９２に強固に結合した状態となる。この場合、接着部材９２のうち係合孔２２ｅ内に位置する部分が被係合部となる。
【００５８】
なお、上述では、胴部整形工程を行う前に表面処理を施すとして説明したが、胴部整形工程を行った後且つ鍔部成形工程を行う前、例えば、絶縁フィルム４２を所定の大きさに裁断した後に当該絶縁フィルム４２に表面処理を施してもよい。また、必要に応じて胴部整形工程を行う前に、および胴部整形工程を行った後且つ鍔部成形工程を行う前の両方に表面処理を施してもよい。
【００５９】
得られた電気機器用ボビン９１は、第一実施形態の電気機器用ボビン２１と同様にして、図１に示す固定子鉄心１５のティース部１８に嵌められる。これにより、固定子鉄心１５のティース部１８に嵌められる電気機器用ボビン９１の胴部２２のうち少なくとも固定子鉄心１５内に位置する部分には胴部２２の絶縁フィルムが位置する。
【００６０】
次に、上記構成の効果を説明する。
第５実施形態によれば、第１実施形態と同様に、胴部２２における固定子鉄心１５内に位置する部分を従来構成よりも薄くすることができ、多くの電線を電気機器用ボビン９１に巻くことができ、図示しない回転電機の高出力化・高効率化を図ることができる。
第５実施形態によれば、インサート成形を行わずに、プレス成形によって鍔部である第一鍔部２３および第二鍔部２４を胴部２２に一体に設けることができる。
【００６１】
（第６〜第９実施形態）
第１〜第５実施形態では係合孔２２ｅは円筒状として説明したが、この係合孔２２ｅの代わりに、第６実施形態として図２１に示すような角筒状の係合孔２２ｇ、または第７実施形態として図２２に示すような三角形の筒状の係合孔２２ｈを形成させてもよい。第６実施形態および第７実施形態とも、第１実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００６２】
さらに、第８実施形態として図２３に示すように孔の一部が開放した形状、すなわち切欠き状の係合孔２２ｉとしてもよい。係合孔２２ｉとした場合には、絶縁フィルム４２の平面方向から見てクサビ状であることが好ましい。係合孔２２ｉの形状がクサビ状であることにより、係合孔２２ｉの断面積が増して接着部材９２同士の接着面積が増えるとともに、絶縁フィルム４２が幅方向にずれてしまうこともより一層防止することができる。
【００６３】
第９実施形態は、図２４に示すように、第１実施形態とほぼ同一の構成であるが、電気機器用ボビン２１の胴部２２の内周側の面、第一鍔部２３の内周側の面および第二鍔部２４の内周側の面に充填部材を設けない構成である。コイル１６で発生する熱が少ない場合、充填部材を省略させても良い。
【００６４】
尚、本発明は上記し且つ図面に示す実施形態に限定されず、次のような変形、拡張が可能である。
胴部２２の上側壁２２ａ、下側壁２２ｂ、右側壁２２ｃ、左側壁２２ｄが絶縁フィルムで構成されているとして説明したが、少なくとも固定子鉄心１５内に位置する部分である右側壁２２ｃ、左側壁２２ｄが絶縁フィルムで構成されていればよい。この場合、上側壁２２ａ、下側壁２２ｂは、第一鍔部２３および第二鍔部２４と同じ材料からなり、第一鍔部２３および第二鍔部２４に一体に設けてもよい。
【００６５】
第３実施形態および第４実施形態では、つなぎ部７２，８２の形状を側壁として説明したが、つなぎ部７２，８２の形状は任意であり、例えば複数の柱状であってもよい。
第５実施形態の接着部材９２は、一例として接着シートとして説明したが、流動性を有する接着剤でもよい。
表面処理として、プラズマ処理を行うとして説明したが、プラズマ処理の代わりに、コロナ処理や化学処理を行ってもよい。
【００６６】
上記した実施形態は一例に過ぎず、絶縁フィルムの材質や厚みは、各電気機器用ボビンの使用により適宜決定され、その他、材料、形状、つなぎ部の位置などについても、適宜変更することができる。また、本発明は、変圧器、インバータ等の電気機器の他、アウターロータ形の回転電機にも適用することができる。
【符号の説明】
【００６７】
図面中、２１，７１，８１，９１は電気機器用ボビン、２２は胴部、２２ｅは係合孔、２３は第一鍔部（鍔部）、２３ｂ，２４ｂは挟み片、２４は第二鍔部（鍔部）、２６は充填部材を示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気モータ、発電機、変圧器及びインバータ等の電気機器に用いられる電気機器用ボビン及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電気モータ、発電機、変圧器及びインバータ等に用いられる電気機器用ボビンは、丸型または角型の筒状をなす胴部と、胴部の軸方向両端部のそれぞれに設けられた鍔部とを備えている。胴部および鍔部は、通常合成樹脂製であり、例えば、特許文献１に示すように射出成形によって一体に成形されている。このように胴部および鍔部を射出成形により一体に成形された電気機器用ボビンは、胴部の厚さが通常２〜３ｍｍと厚いため、電線の線積率を高めることが困難であるという問題がある。
胴部を薄くした構成としては、例えば特許文献２に開示されているものがある。特許文献２に開示されている電気機器用ボビンの胴部は、合成樹脂製の第１の保持部材と、非磁性体である薄膜体の第２保持部材とから構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１６７５９８号公報
【特許文献２】特開２００９−２１３３１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、胴部を第１の保持部材と第２の保持部材との２つの部材から構成する場合、２つの部材の接合強度が不十分であると、胴部に電線を巻く際や当該電気機器用ボビンを固定子鉄心に装着する際などに、第１保持部材が第２保持部材から外れるという問題を招くことがある。また、厚い第１の保持部材が胴部の一部を形成しているため、線積率の向上や熱伝導性の向上といった観点からも、不十分なものであった。
そこで、本発明の目的は、電線の線積率が高く、熱伝導性に優れ、且つ部材の接合強度が良好な電気機器用ボビン及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記した目的を達成するために、本発明の電気機器用ボビンは、筒状をなし、厚さ０．０５〜０．５ｍｍの絶縁材料から形成され、軸方向の端部に係合孔が形成された胴部と、前記胴部の軸方向の端部に設けられ、前記係合孔に係合している合成樹脂製の鍔部と、を備えたことを特徴としている。
【０００６】
また、本発明の電気機器用ボビンの製造方法は、筒状をなし、厚さ０．０５〜０．５ｍｍの絶縁材料から形成され、軸方向の端部に係合孔が形成された胴部と、前記胴部の軸方向の端部に設けられ、前記係合孔に係合している合成樹脂製の鍔部と、を備えた電気機器用ボビンの製造方法であって、前記胴部を構成する前記絶縁材料を所定形状に整形し、前記絶縁材料の所定の位置に前記係合孔を形成する胴部整形工程と、整形された前記胴部に前記鍔部を成形する鍔部成形工程と、を行うことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の電気機器用ボビンによれば、胴部が厚さ０．０５〜０．５ｍｍの絶縁材料から形成されているので、電線の線積率を高めることができるとともに、電線で発生した熱を本発明の電気機器用ボビンを装着する固定子鉄心等を通じて、速やかに拡散させることができる。さらに、本発明の電気機器用ボビンによれば、胴部の軸方向の端部に係合孔が形成され、胴部の軸方向の端部に鍔部が設けられ、この鍔部が係合孔に係合しているので、胴部の部材と鍔部の部材との接合強度は良好となり、鍔部が胴部から外れにくくなる。
また、本発明の電気機器用ボビンの製造方法によれば、電線の線積率が高く、熱伝導性に優れ、且つ接合強度に優れる電気機器用ボビンを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態の電気機器用ボビンが固定子鉄心に嵌められた後の状態を示す横断平面図
【図２】電気機器用ボビンが固定子鉄心に嵌められた後の状態を固定子鉄心の中心側から見た図
【図３】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図
【図４】図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図
【図５】図１に示す第一鍔部と胴部の接合部分とを拡大して示す横断平面図
【図６】電気機器用ボビンが固定子鉄心に嵌められる前の状態を示す横断平面図
【図７】電気機器用ボビンの斜視図
【図８】右側面図
【図９】平面図
【図１０】図８のＣ−Ｃ線に沿う断面図
【図１１】図８のＤ−Ｄ線に沿う断面図
【図１２】電気機器用ボビンの製造工程を概略的に示す図
【図１３】低温プラズマ処理機を概略的に示す図
【図１４】電線の線積率を示す図で、（ａ）は本実施形態の電気機器用ボビンを用いた場合の電線の線積率を説明するための縦断側面図、（ｂ）は従来構成の電気機器用ボビンを用いた場合の電線の線積率を説明するための縦断側面図
【図１５】本発明の第２実施形態を示す図５相当図
【図１６】本発明の第３実施形態の電気機器用ボビンを示す縦断側面図
【図１７】図１６のＥ−Ｅ線に沿う断面図
【図１８】本発明の第４実施形態の電気機器用ボビンを示す図１６相当図
【図１９】図１８のＦ−Ｆ線に沿う断面図
【図２０】本発明の第５実施形態の製造工程を概略的に示す図
【図２１】本発明の第６実施形態を示す胴部を展開した絶縁フォルムの平面図
【図２２】本発明の第７実施形態を示す図２１相当図
【図２３】本発明の第８実施形態を示す図２１相当図
【図２４】本発明の第９実施形態を示す図５相当図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の複数の実施形態を、ハイブリッド自動車や電気自動車等に使用される電機モータ、発電機などの回転電機に適用した場合について、図面を参照して説明する。なお、本発明は、変圧器やインバータ等の他の電気機器にも適用することができる。
図面には、適宜、前後、左右及び上下の各方向を矢印で示し、便宜上、回転電機の軸方向を上下方向として説明する。また、各実施形態では、同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明については省略する。
【００１０】
（第１実施形態）
まず、第１実施形態について、図１〜図１４を参照して説明する。
図１〜図４に、インナーロータ型の回転電機１１の一部を拡大して示す。回転電機１１は、図１に示すように、固定子１２と、固定子１２の内周側に隙間を介して設けられる回転子１３とを有している。
回転子１３は、回転子鉄心１４と、回転子鉄心１４に埋め込まれた図示しない永久磁石とを有している。回転子鉄心１４は、円筒形状をなしている。回転子鉄心１４の内周部には、図示しないシャフトが設けられている。
【００１１】
固定子１２は、固定子鉄心１５と、コイル１６とを有している。固定子鉄心１５は、円筒状のヨーク部１７と、ヨーク部１７の内周面から当該ヨーク部１７の内周側、すなわち中心軸側に突出する複数のティース部１８とを有している。ここで、図１などには、１つのティース部１８のみ図示する。ヨーク部１７は、外周が完全な円形でなく、楕円形や多角形などのさまざまな形状を採用することが可能である。ティース部１８は、図２〜図４に示すように、略直方体に形成されている。また、ティース部１８が固定子鉄心１５の周方向に等間隔に配置されることにより、図１、図５、図６に示すように、固定子鉄心１５の周方向に隣り合うティース部１８，１８間にスロット１５ａが形成される。
【００１２】
コイル１６は、銅線などの電線が後述する電気機器用ボビン２１の胴部２２の外周に巻かれることによって構成されている。第１実施形態では、図６に示すように、コイル１６が設けられた電気機器用ボビン２１を固定子鉄心１５の内周側からティース部１８に嵌めることにより、コイル１６が電気機器用ボビン２１の胴部２２を介してティース部１８に集中巻きに設けられる。図６中の矢印Ｘ方向は、電気機器用ボビン２１を嵌め込む方向である。
【００１３】
電気機器用ボビン２１は、図１〜図１１に示すように、胴部２２と、第一鍔部２３と、第二鍔部２４と、被係合部２５とを有している。
胴部２２は、筒状、例えば角筒状をなし、例えば図７〜図１１に示すように上側壁２２ａ、下側壁２２ｂ、右側壁２２ｃおよび左側壁２２ｄから構成されている。上側壁２２ａ、下側壁２２ｂ、右側壁２２ｃおよび左側壁２２ｄで囲われて内周に形成される空間２１ａは、ティース部１８の形状とほぼ一致している。上側壁２２ａおよび下側壁２２ｂは、図２〜図４に示すように、ティース部１８に電気機器用ボビン２１が嵌められたときに、固定子鉄心１５の軸方向の端部の外側にそれぞれ位置する部分である。また、右側壁２２ｃおよび左側壁２２ｄは、ティース部１８に電気機器用ボビン２１が嵌められたときに、固定子鉄心１５内、すなわち固定子鉄心１５のスロット１５ａ内に位置する部分である。
【００１４】
ここで、上側壁２２ａ、下側壁２２ｂ、右側壁２２ｃおよび左側壁２２ｄは、絶縁材料、例えば絶縁フィルムから形成されている。この絶縁フィルムには、絶縁性を有するフィルム、例えば汎用絶縁材からなるフィルムや積層絶縁材からなるフィルムが使用できる。例示すると、米国デュポン（Ｄｕ Ｐｏｎｔ）社製のノーメックス（登録商標）などのアラミド紙や、ポリフェニレンサルファイドフィルム、ポリイミドフィルム、ポリエーテルエーテルケトンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルムなどのプラスチックフィルムが挙げられる。特に、アラミド紙とプラスチックフィルムを積層した積層フィルムは耐熱性、絶縁性、機械的特性等に優れているため好適に使用でき、特にアラミド紙とポリフェニレンサルファイドフィルムの積層フィルム、もしくはアラミド紙とポリイミドフィルムの積層フィルムが好ましい。また、図１４（ａ）のＴ1で示す絶縁フィルムの厚さは、０．０５〜０．５ｍｍ、好ましくは０．１〜０．４ｍｍ、より好ましくは０．２〜０．３ｍｍである。絶縁フィルムの厚さが０．０５ｍｍ未満であると、強度が不足して、例えば本発明の電気機器用ボビン２１に電線を巻いた際に変形する等の不具合が生じやすくなり、０．５ｍｍ超では、線積率の向上や熱伝導性向上の効果が得難くなる。この胴部２２は、後述する射出成形のインサート成形によって第一鍔部２３および第二鍔部２４に一体化されている。
【００１５】
胴部２２の軸方向の両側の端部には、複数の係合孔２２ｅが形成されている。係合孔２２ｅは、例えば図５および図７に示すように、胴部２２を構成する絶縁フィルムの厚さ方向を貫通する円筒の孔である。
【００１６】
胴部２２を構成する絶縁フィルムの表面には、例えばプラズマ処理、コロナ処理、化学処理等の表面処理を施すことができる。このような表面処理を施すことにより、絶縁フィルムの表面は親水性等が改質されて濡れ性が良好になり、当該絶縁フィルムの接着性が向上し、第一鍔部２３および第二鍔部２４との接合をより強固にすることができる。表面処理としては、処理の簡便さや濡れ性向上等の効果の強さから、プラズマ処理を施すことが特に好ましい。本明細書では、プラズマ処理について後述する。
【００１７】
第一鍔部２３および第二鍔部２４は、胴部２２に設けられたコイル１６が固定子鉄心１５の径方向にずれるのを防止する規制部として機能するものである。
第一鍔部２３は、枠状をなし、内周側の縁部に胴部２２が位置し、胴部２２の軸方向の一方の端部、具体的には、ティース部１８に電気機器用ボビン２１を嵌めたときに固定子鉄心１５のヨーク部１７側に位置する端部に設けられている。この第一鍔部２３の内周部には、複数の被係合部２５が設けられている。被係合部２５の形状は、係合孔２２ｅに係合する柱状、この場合、円柱である。
【００１８】
第二鍔部２４は、枠状をなし、内周側の縁部に胴部２２が位置し、胴部２２の軸方向の他方の端部、具体的にはティース部１８に電気機器用ボビン２１を嵌めたときに固定子鉄心１５の中心側に位置する端部に設けられている。この第二鍔部２４は、第一鍔部２３よりも固定子鉄心１５の中心側に位置している分、固定子鉄心１５の周方向に隣り合う第二鍔部２４が当らないように、固定子鉄心１５の周方向の長さが第一鍔部２３の周方向の長さよりも短く形成されていることが好ましい。さらに、第二鍔部２４の面のうちの回転子１３側の面は、平面方向から見て胴部２２側に膨らむ湾曲状に形成されていてもよい。また、第一鍔部２３の面のうちの固定子鉄心１５側の面は、固定子鉄心１５のヨーク部１７の内周面に当たるように湾曲していてもよい。第一鍔部２３がヨーク部１７の内周面に当たることにより、電気機器用ボビン２１の位置決めが容易になる。この第二鍔部２４の内周部にも、第一鍔部２３と同形状の複数の被係合部２５が形成されている。
【００１９】
第一鍔部２３、第二鍔部２４および被係合部２５は、合成樹脂製、例えばＰＰＳ樹脂（ポリフェニレンサルファイド樹脂）、アクリルニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリアセタール系樹脂などで成形されていることが好ましい。この第一鍔部２３、第二鍔部２４および被係合部２５は、上述したインサート成形により成形され、胴部２２と一体に設けられている。インサート成形で成形される第一鍔部２３および第二鍔部２４の厚さは、任意であるが、例えば２〜３ｍｍである。この第一鍔部２３および第二鍔部２４の厚さを、図１４にＴ2で示す。なお、第一鍔部２３および第二鍔部２４の厚さＴ2をインサート成形が可能な範囲で小さくして、その分、電気機器用ボビン２１の胴部２２の幅方向を長くし、胴部２２に巻く電線の量を多くし、電線の線積率を高めてもよい。
【００２０】
また、被係合部２５は、インサート成形による上述の樹脂が胴部２２の係合孔２２ｅに充填されることにより、第一鍔部２３および第二鍔部２４にそれぞれ一体に成形されている。これにより、第一鍔部２３および第二鍔部２４は、被係合部２５が係合孔２２ｅに係合し、胴部２２に強固に係合した状態となる。
【００２１】
胴部２２の内周側の面、第一鍔部２３の内周側の面および第二鍔部２４の内周側の面には、図５に示すように、熱伝導性に優れる充填部材２６を設けても良い。充填部材２６は、熱を加えるほど流動性が増すもの、例えば熱可塑性樹脂、グリースなどである。
【００２２】
次に、上記インサート成形に用いるインサート成形金型を図１２を参照して説明する。
図１２（ｆ）に示すインサート成形金型３１は、土台部３２と、土台部３２上に設けられた下型３３と、下型３３上に設けられた上型３４とから構成されている。
土台部３２は、下型３３および上型３４を保持するものである。また、土台部３２には、電気機器用ボビン２１の胴部２２の位置決め用の四角柱のブロック部３５が設けられている。ブロック部３５は、固定子鉄心１５のティース部１８とほぼ同じ形状である。また、土台部３２は、上方に突出する複数本の突出ピン３６を有している。突出ピン３６は、後述する下型３３内においてインサート成形で成形された電気機器用ボビン２１を下型３３から外すためのものである。
【００２３】
下型３３は、一対のブロック状の可動下型３７，３７から構成されている。一対の可動下型３７，３７は、土台部３２上にあって土台部３２の上面をスライドし、型開き可能な構成である。図１２（ｃ）に型開き方向を矢印Ｙ方向で示す。各可動下型３７には、図１２（ｄ）に示すように電気機器用ボビン２１の略半分の形状の切り欠き３８´、３８´が形成されている。また、可動下型３７，３７同士を合わせることにより、図１２（ｆ）に示すように電気機器用ボビン２１を収納するキャビティ３８が形成される。
【００２４】
可動下型３７の上部には、当該可動下型３７の上面からキャビティ３８まで連通するノズル３９が形成されている。ノズル３９は、第一鍔部２３および第二鍔部２４を成形するための図示しない溶融した樹脂、例えば溶融したＰＰＳ樹脂などを、上型３４からキャビティ３８に供給するための通路である。
【００２５】
上型３４は、上述したように下型３３のノズル３９に溶融した樹脂を供給するためのものであり、全体がブロック状をなし、上型３４の上下方向を貫通するスプールランナー４０が形成されている。また、スプールランナー４０の上端部である上型３４の上面には、貯留部４１が形成されている。貯留部４１は、外部から供給される溶融した樹脂を貯留するためのものである。上型３４は、下型３３の上面に取付けられる構成である。そして、上型３４と下型３３とを合わせることにより、スプールランナー４０の下端部はノズル３９と連通する。
【００２６】
次に、上記プラズマ処理について図１３を参照して説明する。
プラズマ処理とは、電極間に直流または交流の高電圧を印加することによって開始持続する放電、例えば大気圧下でのコロナ放電あるいは真空でのグロー放電などに処理基材を曝すことによって成される処理をいう。このとき、特に限定されないが、処理ガスの選択が広い真空での処理が好ましい。処理ガスとしては、特に限定されないが、ヘリウム、ネオン、アルゴン、窒素、酸素、炭酸ガス、空気、水蒸気等が単独あるいは混合した状態で使用される。なかでもアルゴン、炭酸ガスが放電開始効率の点から好ましい。処理圧力は特に限定されないが、０．１Ｐａ〜１３３０Ｐａの圧力範囲であり、さらに好ましくは、１Ｐａ〜２６６Ｐａの範囲である。
【００２７】
図１３に示すプラズマ処理機５１は、密閉可能な処理室５２を有している。処理室５２内には、処理用ローラ５３が設けられ、処理用ローラ５３の周囲に僅かな隙間を空けて囲むような電極５４が設けられている。図示はしないが、処理用ローラ５３は、アース接続されている。電極５４には、高周波電源５５が接続されている。そして、処理室５２内は、図示しない真空ポンプに接続されたバルブ５６の開放によって減圧されるとともに、ガス供給源に接続されたバルブ５７の開放によって、放電する処理部分に処理用のガス、例えばアルゴンや窒素が供給されるようになっている。処理室５２には、当該処理室５２内の圧力を計測する圧力計５８も設けられている。
【００２８】
そして、ロール状に巻回された絶縁フィルム４２は、供給部５９から引出され、処理室５２内の複数個の案内ローラ６０により案内されながら処理用ローラ５３に一周近く巻付けられるようにして、電極５４との間の処理部分を通され、ここでプラズマ処理が行われた後、案内ローラ６０により案内されながら巻取部６１において再び巻取られるようになっている。
この実施形態において、絶縁フィルム４２にプラズマ処理が施される場合、絶縁フィルム４２の片面もしくは両面に施される。絶縁フィルム４２の片面にプラズマ処理が施されている場合、プラズマ処理が施されている面側が胴部２２の外周側になるように配置されることが好ましい。
【００２９】
次に、電気機器用ボビン２１の製造手順について図１２を参照して説明する。
まず、胴部２２を構成する絶縁フィルム４２の表面に、必要に応じて、上述のプラズマ処理等の表面処理工程を行う。
図１２（ａ）に示すように、フィルム状の絶縁フィルム４２を胴部２２の展開した長方形に裁断する。具体的には、裁断後の絶縁フィルム４２の一方の辺の長さＰ、すなわち長辺の長さは、上側壁２２ａの左右方向の長さ、左側壁２２ｄの上下方向の長さ、下側壁２２ｂの左右方向の長さ、右側壁２２ｃの上下方向の長さの合計に、必要に応じて糊代の長さを加えた長さである。また、裁断後の他方の辺の長さＱ、すなわち短辺の長さは、胴部２２の前後方向、例えば上側壁２２ａの前後方向の長さである。絶縁フィルム４２の厚さは、例えば０．０５〜０．５ｍｍである。
【００３０】
この絶縁フィルム４２の両長辺付近には、長辺の延びている方向に沿って係合孔２２ｅが並んで形成されている。
本発明において、係合孔２２ｅの形成は、絶縁フィルム４２を所定の形状に裁断後に行っても良く、予め係合孔２２ｅを形成した後に、絶縁フィルム４２の裁断を行っても差し支えない。また、金型を用いた打ち抜きプレス等により、絶縁フィルム４２の裁断と係合孔２２ｅの形成を同時に行うこともできる。
【００３１】
次に、図１２（ｂ）に示すように、裁断した絶縁フィルム４２を、折り曲げて胴部形状に整形する。第１実施形態では、裁断工程で得られた絶縁フィルム４２を角筒状に折り曲げている。絶縁フィルム４２の寸法に糊代の長さが含まれている場合、絶縁フィルム４２を角筒状に折り曲げるときに、糊代の部分が上側壁２２ａまたは下側壁２２ｂに位置することが好ましい。また、胴部整形工程では、糊代に接着剤などを塗布し、インサート成形前に絶縁フィルム４２を角筒状に仮止めし、インサート成形時に絶縁フィルム４２が型崩れしてしまうことを防止するようにしてもよい。
この明細書では、絶縁フィルム４２の裁断、係合孔２２ｅの形成および胴部形状の成形を行う工程を胴部整形工程と称する。なお、上記のように、絶縁フィルム４２の裁断と係合孔２２ｅ形成の順序は、いずれが先でも、同時でも差し支えない。
【００３２】
次に、図１２（ｃ）および図１２（ｄ）に示すように、下型３３が型開きしている状態、すなわち可動下型３７，３７が離れている状態で、角筒状に折り曲げた絶縁フィルム４２からなる胴部２２を、インサート成形金型３１の所定の位置、すなわち土台部３２のブロック部３５に嵌める胴部配置工程を行う。絶縁フィルム４２をブロック部３５に嵌める際、絶縁フィルム４２を土台部３２から少し離れていることが好ましい。これにより、インサート成形後において、胴部２２の軸方向の外側に、インサート成形で成形された樹脂が設けられ、胴部２２の軸方向の端部が補強される。
【００３３】
次に、図１２（ｅ）に示すように、可動下型３７，３７同士を合わせて、下型３３内に電気機器用ボビン２１のキャビティ３８を形成する下型固定工程を行う。
次に、図１２（ｆ）に示すように、下型３３の上面に上型３４を取付ける。そして、上型３４の貯留部４１に溶融した樹脂を注入する。貯留部４１に注入された樹脂は、スプールライナー４０およびノズル３９を通って、キャビティ３８に供給され、これにより、インサート成形が行われ、胴部２２と一体になった第一鍔部２３、第二鍔部２４および被係合部２５が成形される鍔部成形工程が行われる。ここで、被係合部２５は、インサート成形によって胴部２２の係合孔２２ｅ内に形成され、被係合部２５が係合孔２２ｅに係合した状態となる。
【００３４】
プラズマ処理等の表面処理を絶縁フィルムに施した場合、胴部２２の表面は、表面処理によって濡れ性および接着性が向上されているので、溶融した鍔部である第一鍔部２３および第二鍔部２４を形成する樹脂は絶縁フィルム４２上を流動しやすく胴部２２に十分な範囲で接着し、胴部２２と鍔部とが十分に接合し、成形後の鍔部において割れ等の発生が抑制される。
【００３５】
上記インサート成形後、上型３４を下型３３から取外し、下型３３の可動下型３７，３７を型開きし、土台部３２の突出ピン３６を土台部３２の上面から突出させることにより、土台部３２からの電気機器用ボビン２１の取外しが行われる。
なお、上述では、胴部整形工程を行う前にプラズマ処理等の表面処理を施すとして説明したが、胴部整形工程を行った後且つ鍔部成形工程を行う前、例えば、絶縁フィルム４２を所定の大きさに裁断した後に当該絶縁フィルム４２に表面処理を施してもよい。また、必要に応じて胴部整形工程を行う前に、および胴部整形工程を行った後且つ鍔部成形工程を行う前の両方に表面処理を施してもよい。
【００３６】
次に、コイル１６を固定子鉄心１５のティース部１８に取付ける手順について図１〜図４、図６、図１１を参照して説明する。
まず、図１１に示す電気機器用ボビン２１の胴部２２の外周に電線を巻いて、図６に示すように胴部２２の外周にコイル１６を設ける。次に、胴部２２の内周側の面に、必要に応じて充填部材２６を設ける。そして、図６中の矢印Ｘ方向に示すように、コイル１６が設けられた電気機器用ボビン２１を固定子鉄心１５のティース部１８に固定子鉄心１５の内周側から嵌める。これにより、ティース部１８に集中巻きされたコイル１６が電気機器用ボビン２１を介して設けられる。このとき、図１〜図４に示すように、胴部２２のうち少なくとも固定子鉄心１５内に絶縁フィルムから構成された右側壁２２ｃおよび左側壁２２ｄが位置し、固定子鉄心１５の軸方向外側に上側壁２２ａおよび下側壁２２ｂが位置する。また、胴部２２とティース部１８との間は、充填部材２６によって埋められている。
固定子鉄心１５の他のティース部１８にも、上記と同様に、コイル１６が設けられた電気機器用ボビン２１が固定子鉄心１５のティース部１８に嵌められる。これにより、固定子鉄心１５のすべてのティース部１８にコイル１６が設けられた構成となる。
【００３７】
次に、上記構成の効果を説明する。
第１実施形態によれば、固定子鉄心１５のティース部１８に嵌められる電気機器用ボビン２１の胴部２２のうち少なくとも固定子鉄心１５内に位置する部分である右側壁２２ｃおよび左側壁２２ｄは、厚さが０．０５〜０．５ｍｍの絶縁フィルムから構成される。したがって、胴部２２における固定子鉄心１５内に位置する部分である右側壁２２ｃおよび左側壁２２ｄを、インサート成形から構成される従来構成よりも薄くすることができ、多くの電線を電気機器用ボビン２１の胴部２２に巻くことができる。これにより、第１実施形態の構成では、従来構成よりも電線の線積率を高めることができる。また、胴部２２を薄くすることで、電線で発生した熱を固定子鉄心１５を通じて、速やかに拡散させることができる。その結果、高出力化・高効率化が図られた回転電機１１を得ることができる。
【００３８】
上記電線の線積率について、図１４を参照して説明する。図１４（ａ）は、本実施形態の電気機器用ボビン２１を模式的に示した断面図であり、図１４（ｂ）は、従来構成の電気機器用ボビン１０１を模式的に示した断面図である。電気機器用ボビン１０１はインサート成形で胴部１０２と第一鍔部１０３と第二鍔部１０４とが一体に成形されたものである。この場合、胴部１０２がインサート成形で成形されるので、胴部１０２における固定子鉄心内に位置する部分の厚さＴ0は、少なくともインサート成形後に割れが生じない寸法、例えばＴ0＝１〜３ｍｍである。
【００３９】
一方、この実施形態では、胴部２２のうち少なくとも固定子鉄心１５内に位置する部分である右側壁２２ｃおよび左側壁２２ｄが絶縁フィルムから構成されているので、この実施形態の電線の線積率を、従来構成における電線の線積率よりも、（Ｔ0−Ｔ1）に相当する分、高くすることができる。
【００４０】
また、一般に、円形のコイル導体に電流Ｉ（Ａ）が流れる場合、コイルの軸中心Ｏの磁束密度Ｂは、「Ｂ＝μ0Ｎｌ／２ｒ ただし、μ0は真空の透磁率、Ｎは１ｍ当たりの巻き数、ｌはコイルの長さ、ｒはコイルの半径」で表される。第１実施形態の胴部２２のうち固定子鉄心１５内に位置する部分は、上記従来構成の胴部１０２の固定子鉄心１５内に位置する部分よりも薄いので、胴部２２の外周に設けられるコイル１６の半径ｒ1を従来のコイルの半径ｒ0よりも（Ｔ0−Ｔ1）に相当する分、小さくすることができ、この実施形態では、従来構成よりもコイル１６の磁束密度を高くすることができる。したがって、磁束密度の観点から、回転電機１１の回転効率を向上させることができる。
【００４１】
電気機器用ボビン２１は、胴部２２の軸方向の端部に係合孔２２ｅが形成され、胴部２２の軸方向の端部に第一鍔部２３および第二鍔部２４が設けられ、この第一鍔部２３の被係合部２５および第二鍔部２４の被係合部２５が係合孔２２ｅのそれぞれに係合しているので、胴部２２と第一鍔部２３との接合強度、および胴部２２と第二鍔部２４との接合強度は良好となる。これにより、第一鍔部２３および第二鍔部２４とも胴部２２から外れにくくなる。
【００４２】
第一鍔部２３および第二鍔部２４は、インサート成形で成形されているので、製造が容易であり、厚みを十分に確保できて強度を高めることができる。また、第一鍔部２３および第二鍔部２４が胴部と一体に設けられているので、電気機器用ボビン２１を固定子鉄心１５などの部品へ取付けることが容易となる。
【００４３】
胴部２２の内周側の面に、必要に応じて充填部材２６が設けられ、充填部材２６によって胴部２２とティース部１８との隙間が埋められているので、コイル１６をなす電線で発生した熱は胴部２２および充填部材２６を介して固定子鉄心１５に伝わりやすくなる。これにより、コイル１６は高温となりにくく、コイル１６の温度上昇を抑制することができる。特に、充填部材２６が熱伝導性に優れるほど、コイル１６の温度上昇をより抑制することができる。
胴部整形工程を行う前に、または胴部整形工程を行った後且つ鍔部成形工程を行う前に、絶縁材料の表面に濡れ性を良好にする表面処理を施すことにより、インサート成形時において溶融した樹脂は流動しやすくなる。これにより、樹脂が胴部２２に十分に接着し、胴部２２と鍔部である第一鍔部２３および第二鍔部２４とが十分に接合し、鍔部成形後に割れ等の発生を抑制することができる。
【００４４】
この実施形態の製造方法により、筒状をなし、厚さ０．０５〜０．５ｍｍの絶縁材料から形成され、軸方向の端部に係合孔２２ｅが形成された胴部２２と、胴部２２の軸方向の端部に設けられ、係合孔２２ｅに係合している合成樹脂製の第一鍔部２３および第二鍔部２４と、を備えた電気機器用ボビン２１を得ることができる。
【００４５】
（第２実施形態）
第２実施形態について、図１５を参照して説明する。なお、第一鍔部２３および第二鍔部２４は、前後方向においてほぼ対称な構成であるため、第一鍔部２３側の構造を説明し、第二鍔部２４側の構成については説明を省略する。
【００４６】
第一鍔部２３は、図１５に示すように、一対の挟み片２３ａ，２３ａを有している。一対の挟み片２３ａ，２３ａは、胴部２２の厚さ方向において胴部２２を挟むようにして設けられ、インサート成形により成形されている。一対の挟み片２３ａ，２３ａのうち一方の挟み片２３ａは、第一鍔部２３の内周側の面から胴部２２の軸方向の外側を回り込み胴部２２の内周側の面に沿って延びている。また、他方の挟み片２３ａは、第一鍔部２３の部位のうち胴部２２の外周側の面に接する部位である。
【００４７】
この実施形態では、係合孔２２ｅが一対の挟み片２３ａ，２３ａの間に配置されている。また、被係合部２５は、インサート成形によって一対の挟み片２３ａ，２３ａ間に成形されている。さらに、充填部材２６は、胴部２２の内周側の面および第一鍔部２３の内周面に、ティース部１８との隙間を埋めるようにして設けられている。
【００４８】
上記構成によれば、胴部２２は、一対の挟み片２３，２３および被係合部２５からなる環状構造で第一鍔部２３に固定されるので、胴部２２と第一鍔部２３とがより一層強固に接合した状態となる。
なお、上述したように、第二鍔部２４も上述と同様の一対の挟み片を有することにより、胴部２２と第二鍔部２４とがより一層強固に接合した状態となる。
その他、第２実施形態は、第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００４９】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図１６および図１７を参照して説明する。
図１６および図１７に示す第３実施形態の電気機器用ボビン７１は、第１実施形態の胴部２２、第一鍔部２３および第二鍔部２４に加え、補強用のつなぎ部７２を備えている。
つなぎ部７２は、第一鍔部２３と第二鍔部２４とをつなぐ側壁であり、第一鍔部２３および第二鍔部２４に一体に設けられている。つなぎ部７２は、上側壁２２ａの外周側である上側および下側壁２２ｂの外周側である下側にそれぞれ設けられている。
電気機器用ボビン７１は、第１実施形態と同様にインサート成形で成形され、つなぎ部７２は、このインサート成形の際に、第一鍔部２３および第二鍔部２４に一体に成形される。つなぎ部７２の厚さは、インサート成形で成形可能な範囲であれば任意であり、例えば、１〜３ｍｍである。
【００５０】
第３実施形態によれば、第一鍔部２３と第二鍔部２４との間に、胴部２２の厚さよりも大きいつなぎ部７２を設けたので、胴部２２の強度、特に胴部２２の軸方向からの圧縮に対する強度が増し、胴部２２の変形を防止することができる。これにより、第３実施形態は、第１実施形態よりも強度を有する電気機器用ボビン７１を得ることができる。
また、つなぎ部７２が上側壁２２ａの外周側および下側壁２２ｂの外周側にそれぞれ設けられ、かつ、右側壁２２ｃおよび左側壁２２ｄが絶縁フィルムからなるため、胴部２２のうち固定子鉄心１５内に位置する部分は薄い。したがって、第３実施形態の電気機器用ボビン７１は、図１４（ｂ）に示す従来構成の電気機器用ボビン１０１よりも、電線の線積率を高くすることができる。
その他、第３実施形態は、第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００５１】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について図１８および図１９を参照して説明する。
図１８および図１９に示す第４実施形態の電気機器用ボビン８１は、第１実施形態の胴部２２、第一鍔部２３および第二鍔部２４に加え、補強用のつなぎ部８２を備えている。
つなぎ部８２は、第一鍔部２３と第二鍔部２４とをつなぐ側壁であり、第一鍔部２３および第二鍔部２４に一体に設けられている。つなぎ部８２は、上側壁２２ａの内周側である下側および下側壁２２ｂの内周側である上側にそれぞれ設けられている。
電気機器用ボビン８１は、第１実施形態と同様にインサート成形で成形され、つなぎ部８２は、このインサート成形の際に第一鍔部２３および第二鍔部２４に一体に成形される。つなぎ部６２の厚さは、インサート成形で成形可能な範囲であれば任意であり、例えば、１〜３ｍｍである。
この第４実施形態は、第３実施形態と同様の効果を奏する。
【００５２】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について図２０を参照して説明する。
図２０（ｆ）は、第５実施形態の電気機器用ボビン９１の底面図である。この電気機器用ボビン９１は、第１〜第４実施形態のインサート成形の代わりに、プレス成形を行って成形されている。
第５実施形態では、図２０（ｂ），（ｅ）に示すように、胴部２２の軸方向の両端部がそれぞれ外周方向に折り曲げられ、胴部２２の軸方向両側にフランジ部２２ｆが形成されている。そして、フランジ部２２ｆに係合孔２２ｅが配置されている。また、第５実施形態では、第一鍔部２３および第二鍔部２４がそれぞれ２層構造で構成されている。
【００５３】
第一鍔部２３は、図２０（ｃ），（ｅ）に示すような当該第一鍔部２３の厚さ方向を二等分する２枚の第一鍔部片２３ｂ，２３ｂと、図２０（ｄ），（ｅ）に示すような第一鍔部片２３ｂと胴部２２とを接着するための接着部材９２とを有している。接着部材９２は、図２０（ｄ）に示すように、例えば第一鍔部２３と同形状の枠状に形成された両面に接着性を有する接着シートである。そして、第一鍔部２３は、軸方向の外側から順に第一鍔部片２３ｂ、接着部材９２、胴部２２のフランジ部２２ｆ、接着部材９２、第一鍔部片２３ｂが積層して、胴部２２に一体に設けられている。このとき、胴部２２の係合孔２２ｅは、一対の第一鍔部片２３ｂ，２３ｂの間に配置された構成となる。
【００５４】
第二鍔部２４も、図２０（ｅ）に示すように、当該第二鍔部２４の厚さ方向を二等分する２枚の第二鍔部片２４ｂ，２４ｂと、第二鍔部片２４ｂと胴部２２とを接着するための上述の接着部材９２とを有している。そして、第二鍔部２４は、軸方向の外側から順に第二鍔部片２４ｂ、接着部材９２、胴部２２のフランジ部２２ｆ、接着部材９２、第二鍔部片２４ｂが積層して、胴部２２に一体に設けられている。このとき、胴部２２は、係合孔２２ｅが一対の第二鍔部片２４ｂ，２４ｂの間に配置して設けられた構成となる。
第５実施形態では、一対の第一鍔部片２３ｂ，２３ｂが一対の挟み片２３ａ，２３ａとなり、一対の第二鍔部片２４ｂ，２４ｂが一対の挟み片２４ａ，２４ａとなる。
【００５５】
次に、電気機器用ボビン９１の製造手順について説明する。
まず、胴部２２を構成する絶縁フィルム４２の表面に、必要に応じてプラズマ処理等の表面処理を施す表面処理工程を行う。
次に、図２０（ａ）に示すように、フィルム状の絶縁フィルム４２を胴部２２の展開した長方形に裁断する。ここで、絶縁フィルム４２には、図２０（ｂ）に示すように折り曲げが容易になるように、絶縁フィルム４２の長辺において、必要に応じて切込み部４２ａが形成されている。
次に、図２０（ｂ）に示すように、裁断した絶縁フィルム４２を、角筒状に折り曲げて胴部形状に整形し、胴部２２の軸方向の両端を外周側に折り曲げてフランジ部２２ｆを形成する胴部整形工程を行う。
【００５６】
次に、図２０（ｃ）に示す第一鍔部片２３ｂ、第二鍔部片２４ｂ、および図２０（ｄ）に示す接着部材９２を、図２０（ｅ）および図２０（ｆ）に示すように、各鍔部片、接着部材９２、胴部２２のフランジ部２２ｆを積層し、プレス成形して鍔部を成形する鍔部成形工程を行う。具体的には、第一鍔部２３側では、胴部２２の軸方向外側から順に第一鍔部片２３ｂ、接着部材９２、胴部２２のフランジ部２２ｆ、接着部材９２、第一鍔部片２３ｂの順に積層してプレス成形により各部材を接着部材９２によって接着させる。また、第二鍔部２４側では、胴部２２の軸方向外側から順に第二鍔部片２４ｂ、接着部材９２、胴部２２のフランジ部２２ｆ、接着部材９２、第二鍔部片２４ｂの順に積層してプレス成形により各部材を接着部材９２によって接着させる。
【００５７】
ここで、２枚の接着部材９２に挟まれた胴部２２のフランジ部２２ｆにおいて、接着部材９２の一部は、フランジ部２２ｆに形成されている係合孔２２ｅ内に入り込み、係合孔２２ｅ内で接着部材９２同士がくっつく。これにより、接着部材９２同士が強固に結合した状態となり、胴部２２のフランジ部２２ｆも接着部材９２に強固に結合した状態となる。この場合、接着部材９２のうち係合孔２２ｅ内に位置する部分が被係合部となる。
【００５８】
なお、上述では、胴部整形工程を行う前に表面処理を施すとして説明したが、胴部整形工程を行った後且つ鍔部成形工程を行う前、例えば、絶縁フィルム４２を所定の大きさに裁断した後に当該絶縁フィルム４２に表面処理を施してもよい。また、必要に応じて胴部整形工程を行う前に、および胴部整形工程を行った後且つ鍔部成形工程を行う前の両方に表面処理を施してもよい。
【００５９】
得られた電気機器用ボビン９１は、第一実施形態の電気機器用ボビン２１と同様にして、図１に示す固定子鉄心１５のティース部１８に嵌められる。これにより、固定子鉄心１５のティース部１８に嵌められる電気機器用ボビン９１の胴部２２のうち少なくとも固定子鉄心１５内に位置する部分には胴部２２の絶縁フィルムが位置する。
【００６０】
次に、上記構成の効果を説明する。
第５実施形態によれば、第１実施形態と同様に、胴部２２における固定子鉄心１５内に位置する部分を従来構成よりも薄くすることができ、多くの電線を電気機器用ボビン９１に巻くことができ、図示しない回転電機の高出力化・高効率化を図ることができる。
第５実施形態によれば、インサート成形を行わずに、プレス成形によって鍔部である第一鍔部２３および第二鍔部２４を胴部２２に一体に設けることができる。
【００６１】
（第６〜第９実施形態）
第１〜第５実施形態では係合孔２２ｅは円筒状として説明したが、この係合孔２２ｅの代わりに、第６実施形態として図２１に示すような角筒状の係合孔２２ｇ、または第７実施形態として図２２に示すような三角形の筒状の係合孔２２ｈを形成させてもよい。第６実施形態および第７実施形態とも、第１実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００６２】
さらに、第８実施形態として図２３に示すように孔の一部が開放した形状、すなわち切欠き状の係合孔２２ｉとしてもよい。係合孔２２ｉとした場合には、絶縁フィルム４２の平面方向から見てクサビ状であることが好ましい。係合孔２２ｉの形状がクサビ状であることにより、係合孔２２ｉの断面積が増して接着部材９２同士の接着面積が増えるとともに、絶縁フィルム４２が幅方向にずれてしまうこともより一層防止することができる。
【００６３】
第９実施形態は、図２４に示すように、第１実施形態とほぼ同一の構成であるが、電気機器用ボビン２１の胴部２２の内周側の面、第一鍔部２３の内周側の面および第二鍔部２４の内周側の面に充填部材を設けない構成である。コイル１６で発生する熱が少ない場合、充填部材を省略させても良い。
【００６４】
尚、本発明は上記し且つ図面に示す実施形態に限定されず、次のような変形、拡張が可能である。
胴部２２の上側壁２２ａ、下側壁２２ｂ、右側壁２２ｃ、左側壁２２ｄが絶縁フィルムで構成されているとして説明したが、少なくとも固定子鉄心１５内に位置する部分である右側壁２２ｃ、左側壁２２ｄが絶縁フィルムで構成されていればよい。この場合、上側壁２２ａ、下側壁２２ｂは、第一鍔部２３および第二鍔部２４と同じ材料からなり、第一鍔部２３および第二鍔部２４に一体に設けてもよい。
【００６５】
第３実施形態および第４実施形態では、つなぎ部７２，８２の形状を側壁として説明したが、つなぎ部７２，８２の形状は任意であり、例えば複数の柱状であってもよい。
第５実施形態の接着部材９２は、一例として接着シートとして説明したが、流動性を有する接着剤でもよい。
表面処理として、プラズマ処理を行うとして説明したが、プラズマ処理の代わりに、コロナ処理や化学処理を行ってもよい。
【００６６】
上記した実施形態は一例に過ぎず、絶縁フィルムの材質や厚みは、各電気機器用ボビンの使用により適宜決定され、その他、材料、形状、つなぎ部の位置などについても、適宜変更することができる。また、本発明は、変圧器、インバータ等の電気機器の他、アウターロータ形の回転電機にも適用することができる。
【符号の説明】
【００６７】
図面中、２１，７１，８１，９１は電気機器用ボビン、２２は胴部、２２ｅは係合孔、２３は第一鍔部（鍔部）、２３ｂ，２４ｂは挟み片、２４は第二鍔部（鍔部）、２６は充填部材を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状をなし、厚さ０．０５〜０．５ｍｍの絶縁材料から形成され、軸方向の端部に係合孔が形成された胴部と、
前記胴部の軸方向の端部に設けられ、前記係合孔に係合している合成樹脂製の鍔部と、
を備えたことを特徴とする電気機器用ボビン。
【請求項２】
前記鍔部は、射出成形により成形され、前記胴部と一体に設けられていることを特徴とする請求項１記載の電気機器用ボビン。
【請求項３】
前記鍔部は、前記胴部の厚さ方向において前記胴部を挟む一対の挟み片を有し、
前記胴部は、前記係合孔が前記一対の挟み片の間に配置して設けられていることを特徴とする請求項１記載の電気機器用ボビン。
【請求項４】
前記胴部の内周側の面に、充填部材が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の電気機器用ボビン。
【請求項５】
筒状をなし、厚さ０．０５〜０．５ｍｍの絶縁材料から形成され、軸方向の端部に係合孔が形成された胴部と、
前記胴部の軸方向の端部に設けられ、前記係合孔に係合している合成樹脂製の鍔部と、
を備えた電気機器用ボビンの製造方法において、
前記胴部を構成する前記絶縁材料を所定形状に整形し、前記絶縁材料の所定の位置に前記係合孔を形成する胴部整形工程と、
整形された前記胴部に前記鍔部を成形する鍔部成形工程と、を行うことを特徴とする電気機器用ボビンの製造方法。
【請求項６】
前記胴部整形工程を行う前に、または前記胴部整形工程を行った後且つ前記鍔部成形工程を行う前に、前記絶縁材料の表面に表面処理を施す表面処理工程を行うことを特徴とする請求項５記載の電気機器用ボビンの製造方法。
【請求項１】
筒状をなし、厚さ０．０５〜０．５ｍｍの絶縁材料から形成され、軸方向の端部に係合孔が形成された胴部と、
前記胴部の軸方向の端部に設けられ、前記係合孔に係合している合成樹脂製の鍔部と、
を備えたことを特徴とする電気機器用ボビン。
【請求項２】
前記鍔部は、射出成形により成形され、前記胴部と一体に設けられていることを特徴とする請求項１記載の電気機器用ボビン。
【請求項３】
前記鍔部は、前記胴部の厚さ方向において前記胴部を挟む一対の挟み片を有し、
前記胴部は、前記係合孔が前記一対の挟み片の間に配置して設けられていることを特徴とする請求項１記載の電気機器用ボビン。
【請求項４】
前記胴部の内周側の面に、充填部材が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の電気機器用ボビン。
【請求項５】
筒状をなし、厚さ０．０５〜０．５ｍｍの絶縁材料から形成され、軸方向の端部に係合孔が形成された胴部と、
前記胴部の軸方向の端部に設けられ、前記係合孔に係合している合成樹脂製の鍔部と、
を備えた電気機器用ボビンの製造方法において、
前記胴部を構成する前記絶縁材料を所定形状に整形し、前記絶縁材料の所定の位置に前記係合孔を形成する胴部整形工程と、
整形された前記胴部に前記鍔部を成形する鍔部成形工程と、を行うことを特徴とする電気機器用ボビンの製造方法。
【請求項６】
前記胴部整形工程を行う前に、または前記胴部整形工程を行った後且つ前記鍔部成形工程を行う前に、前記絶縁材料の表面に表面処理を施す表面処理工程を行うことを特徴とする請求項５記載の電気機器用ボビンの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２０１２−４４７８０（Ｐ２０１２−４４７８０Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８３９３３（Ｐ２０１０−１８３９３３）
【出願日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【出願人】（５９２１６６１３７）河村産業株式会社 (31)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【出願人】（５９２１６６１３７）河村産業株式会社 (31)
【Ｆターム（参考）】
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