JP2008160974A - ステータ及び発電機 - Google Patents

Abstract

【課題】容易、且つ確実に電機子コイルと発電出力用リード線との接続部を固定し、接続部の固定作業の効率を向上させることができる発電機のステータ及び発電機を提供する。また、接続部の固定スペースを最小限に限定することができ、小型化を図ることができる発電機のステータ及び発電機を提供する。
【解決手段】円環状のステータコア７と、ステータコア７から径方向に突設された複数のティース１０と、ティース１０に巻装される電機子コイル１１とを備えたステータ４において、電機子コイル１１の端末部１１ａと発電出力用リード線１３の端末部１３ａとの接続部１４を固定するためのクランパ１６をステータコア７に対して着脱自在に設け、クランパ１６とステータコア７とで接続部１４を挟持する。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば、自動二輪車のエンジンに連携して用いられるステータ及び発電機に関するものである。

一般に、自動二輪車に搭載される発電機として、磁石式発電機が多く用いられている。この磁石式発電機は、自動二輪車のエンジンのクランク軸に連係されるロータと、エンジンのケース、又はカバーに固定されるステータとを備えている。ステータは、円環状のステータコアと、このステータコアから径方向に突設された複数のティースと、このティースに巻装された電機子コイルとを備えている。そして、永久磁石を備えたロータが回転することによりティースに流れる磁束が変化し、これが起電力となって電機子コイルに電流が流れるようになっている。電機子コイルに流れる電流は、電機子コイルに接続された発電出力用リード線を介してバッテリや、付属電機機器に供給される。

電機子コイルと発電出力用リード線との接続は、それぞれの端末部を重ね合わせ、その重ね合わせた部分を圧着スリーブ等を用いて加締めることで行われている。
ところで、振動の大きい自動二輪車の発電機にあっては、電機子コイルと発電出力用リード線との接続部が断線しないように、接続部の十分な固定が要求されている。そこで、接続部をステータ上に配置し、合成樹脂によってステータ、及び接続部をモールドすることで、接続部を確実に固定する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１６４０９６号公報

しかしながら、上述の従来技術にあっては、接続部を合成樹脂によってモールドするため、接続部の固定作業に手間がかかるという課題がある。また、接続部の固定位置にばらつきが生じるため、そのばらつきを考慮して接続部周辺にスペースを確保しなければならず、発電機が大型化するおそれがあるという課題がある。

そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、容易、且つ確実に電機子コイルと発電出力用リード線との接続部を固定し、接続部の固定作業の効率を向上させることができる発電機のステータ及び発電機を提供するものである。
また、接続部の固定スペースを最小限に限定することができ、小型化を図ることができる発電機のステータ及び発電機を提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、円環状のステータコアと、前記ステータコアから径方向に突設された複数のティースと、前記ティースに巻装される電機子コイルとを備えたステータにおいて、前記電機子コイルの端末部と発電出力用リード線の端末部との接続部を固定するためのクランパを前記ステータコアに対して着脱自在に設け、前記クランパと前記ステータコアとで前記接続部を挟持することを特徴とする。
この場合、請求項２に記載した発明のように、前記クランパは、前記ステータコアに締結固定されていてもよい。
このように構成することで、クランパをステータコアに取り付けるだけで接続部を固定することができる。また、クランパとステータコアとで接続部を挟持するため、クランパの取り付けスペースを接続部の固定スペースとして限定することができる。

請求項３に記載した発明は、前記クランパは金属製の板材で形成され、前記接続部を挟持するためのクランパ本体と、前記クランパ本体の一側から屈曲して延出され前記接続部の前記クランパからの抜けを防止する押さえ板とを備えていることを特徴とする。
このように構成することで、確実にクランパ内に接続部を収納させることができる。また、クランパを金属製とすることで、ステータの放熱体積を増大させることができる。

請求項４に記載した発明は、前記クランパに絶縁材が被覆されていることを特徴とする。
このように構成することで、クランパと接続部との絶縁を確実なものとすることができる。

請求項５に記載した発明は、前記クランパと前記ステータコアとの間を前記接続部を挟持した状態で合成樹脂、又は接着剤で充填することを特徴とする。
このように構成することで、振動等によって接続部がクランパから抜け出るのを防止することができる。

請求項６に記載した発明は、請求項１〜請求項５の何れかに記載のステータを有することを特徴とする発電機。
このように構成することで、電機子コイルと発電出力用リード線との接続部の断線を防止することができる、信頼性の高い発電機を提供することができる。

請求項１、又は請求項２に記載の発明によれば、クランパをステータコアに取り付けるだけで接続部を固定することができるため、容易、且つ確実に電機子コイルと発電出力用リード線との接続部を固定し、接続部の固定作業の効率を向上させることができる。
また、クランパとステータコアとで接続部を挟持するため、クランパの取り付けスペースを接続部の固定スペースとして限定することができる。このため、接続部の固定スペースを最小限に限定することができ、発電機の小型化を図ることが可能になる。

請求項３に記載した発明によれば、確実にクランパ内に接続部を収納させることができるため、接続部の固定をより確実なものとすることができると共に、接続部を保護することができる。また、確実にクランパ内に接続部を収納させることで接続部の固定スペースをより正確に限定することができる。よって、確実に発電機の小型化を図ることが可能になる。
また、クランパを金属製とすることで、ステータの放熱体積を増大させることができるため、クランパがヒートシンクの役割をしてステータの発熱温度を低減させることが可能になる。

請求項４に記載した発明によれば、クランパと接続部との絶縁を確実なものとすることができるため、信頼性の高い発電機のステータを提供することが可能になる。

請求項５に記載した発明によれば、振動等によって接続部がクランパから抜け出るのを防止することができるため、振動の大きい自動二輪車の発電機であっても、接続部を確実に固定することができる。

次に、この発明の実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。
図１、図２に示すように、磁石式の発電機１は、例えば、自動二輪車等のエンジン（何れも図示略）に連携して使用されるインナーロータ型のものであって、エンジンのクランク軸２と連動して回転するロータ３と、エンジンケース等に固定されるステータ４とを備え、エンジンの運転に伴い発電し得るよう構成されている。

ロータ３は、エンジンのクランク軸２と一体に回転するロータコア５と、このロータコア５の周囲にその周方向に並んで取り付けられる複数のマグネット６とを備えている。ロータコア５は、鉄等の強磁性材料から成るものであって、クランク軸２の軸線を共有する略円筒状に形成されている。

ステータ４は、ロータコア５の外側に配置される略円環状のステータコア７を有している。ステータコア７は、磁性材料の板材を軸線方向に積層して形成したものである。ステータコア７の外周側には、凸部８が周方向に等間隔で４箇所形成され、ここにネジ孔９が形成されている。このネジ孔９は、ステータ４をエンジンのケース、又はカバーに締結固定するためのものである。

ステータコア７の内周側には、径方向内側に向かって突出する複数のティース１０が周方向に等間隔に設けられている。各ティース１０は、軸方向からの平面視で略Ｔ字状に形成されている。これらティース１０には、それぞれインシュレータ（不図示）が装着され、このインシュレータを介して電機子コイル１１が巻装されている。

電機子コイル１１は、所定の本数のコイル１２がそれぞれティース１０に巻装されて成るもので、その端末部１１ａは、ハーネスの発電出力用リード線１３の引き出し位置付近Ｃ（図１（ａ）、図２（ａ）におけるステータコア７の下側）まで導き出されている。そして、電機子コイル１１の各端末部１１ａと発電出力用リード線１３の各端末部１３ａとがそれぞれ重ね合わされ、この重ね合わせた部分を半田付けすることで接続部１４を形成している。接続部１４には、絶縁テープ１５が被覆されている。

図１に示すように、ステータコア７には、接続部１４に対応する部位にクランパ１６がボルト１７によって締結固定され、接続部１４を覆っている。
図３、図４に示すように、クランパ１６は、金属製の板材をプレス加工等によって折り曲げて形成されており、断面略ハット状のクランパ本体１８を有している。

クランパ本体１８は、長手方向（図３（ａ）、図３（ｂ）における左右方向）中央に形成されている凸部２２と凸部２２の両端から長手方向外側に向かって延出するフランジ部１９とが一体成形されたものである。
フランジ部１９は、内側（図３（ａ）における上側）に向かって入り込むように円弧状になっており、ここにボルト１７を螺入するためのボルト孔２０が形成されている。尚、ステータコア７のボルト孔２０に対応する部位には、雌ネジ部２１が刻設されている（図２（ａ）参照）。

クランパ本体１８の凸部２２の高さＨ１は、凸部２２とステータコア７の上面７ａとで接続部１４を挟持可能な高さに設定されている（図４参照）。
クランパ本体１８の凸部２２には、上壁２２ａの外側から下方（図３（ｂ）における下方）に向かって屈曲して延出する押さえ板２３が設けられている。

押さえ板２３は、接続部１４のクランパ１６からの抜けを防止するためのものである。押さえ板２３の長手方向の長さＬ１は、凸部２２の上壁２２ａの長手方向の長さと略同等に設定されていると共に、押さえ板の短手方向（図３（ｂ）における上下方向）の幅Ｌ２は、凸部２２の高さＨ１よりも長くなるように設定されている。これにより、押さえ板２３は、クランパ本体１８の凸部２２とステータコア７との間隙の外側を閉塞することができるようになっている。ここで、クランパ本体１８の凸部２２とステータコア７との間隙の内側にあっては、ステータ４のティース１０に巻装されている電機子コイル１１が存在しているため、接続部１４がクランパ１６から内側に抜け難くなっている。

また、図３（ａ）、図４に示すように、クランパ本体１８の凸部２２の短手方向（図３（ａ）における上下方向）の幅Ｌ３は、ステータコア７の外周面７ｂと押さえ板２３とで発電出力用リード線１３を挟持可能な長さに設定されている。
すなわち、クランパ１６をステータコア７に締結固定することによって、接続部１４がクランパ本体１８の凸部２２とステータコア７の上面７ａとで挟持される一方、接続部１４近傍の発電出力用リード線１３が押さえ板２３とステータコア７の外周面７ｂとで挟持されるようになっている。これにより、接続部１４は、外部からの振動等に影響されることなく、クランパ１６によって確実に固定及び保護されている。

さらに、クランパ本体１８の凸部２２の内側には、凸部２２とステータコア７の上面７ａとで接続部１４を挟持した状態で接着剤２４が充填されている。尚、凸部２２の内側には、接着剤２４に代わって合成樹脂を充填してもよい。
また、クランパ１６の凸部２２及び押さえ板２３を絶縁材である熱収縮チューブ２５等で被覆することが望ましい（図３（ｂ）参照）。このようにすることで、クランパ１６と接続部１４との絶縁をより確実なものとすることができ、より信頼性の高い発電機１を提供することが可能になる。

次に、電機子コイル１１とハーネスの発電出力用リード線１３との接続から固定までの作業手順について説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、電機子コイル１１の各端末部１１ａをハーネスの発電出力用リード線１３の引き出し位置付近Ｃまで導き出す。そして、電機子コイル１１の各端末部１１ａと発電出力用リード線１３の各端末部１３ａと重ね合わせ、この重ね合わせた部分を半田付けする。次に、半田付けしたことにより形成された接続部１４に絶縁テープ１５を巻装する。

その後、クランパ１６をステータコア７にボルト１７を用いて締結固定する（図１（ａ）参照）。このようにすることで、接続部１４は、クランパ本体１８の凸部２２とステータコア７の上面とで挟持され、固定された状態になる。そして、接続部１４が挟持された状態でクランパ本体１８の凸部２２の内側に接着剤２４を充填する（図４参照）。これで、電機子コイル１１とハーネスの発電出力用リード線１３との接続から固定までの作業が終了する。

このようにして、電機子コイル１１とハーネスの発電出力用リード線１３とが接続されたステータ４を有する発電機１においては、クランク軸２と共にロータ３が回転すると、マグネット６の移動により電機子コイル１１に誘導起電力が発生し、発電出力用リード線１３を介して不図示のバッテリが蓄電されたり、付属電気機器に電力が供給されたりする。

したがって、上述の実施形態によれば、クランパ１６をステータコア７にボルト１７によって締結固定するだけで電機子コイル１１と発電出力用リード線１３との接続部１４を固定することができる。このため、接続部１４の固定作業の効率を向上させることができる。
また、クランパ本体１８の凸部２２とステータコア７の上面７ａとで接続部１４を挟持し、且つ押さえ板２３とステータコア７の外周面７ｂとで接続部１４近傍の発電出力用リード線１３を挟持しているため、例えば、振動の大きい自動二輪車に用いる場合であっても接続部１４がバタつくことなく、確実に接続部１４を固定し、且つ保護することができる。

さらに、クランパ１６の凸部２２と押さえ板２３とによって、接続部１４を覆っているので接続部１４の固定スペースを限定することができる。つまり、クランパ１６の凸部２２の高さＨ１と、凸部２２の短手方向の幅Ｌ３を接続部１４の固定スペースとして考慮しておけばよく、接続部１４の固定スペースとして余計なスペースを確保する必要がなくなるため、発電機１の小型化を図ることが可能になる。

そして、クランパ本体１８の凸部２２の内側には、凸部２２とステータコア７の上面７ａとで接続部１４を挟持した状態で接着剤２４が充填されているため、より確実に接続部１４のクランパ１６からの抜けを防止することができる。
また、金属製のクランパ１６をステータコア７に締結固定することによって、結果的にステータ４の放熱体積を増大させることができる。このため、クランパ１６がヒートシンクの役割をしてステータ４の発熱温度を低減させることが可能になる。

尚、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
また、上述の実施形態では、クランパ１６がステータ４のステータコア７にボルト１７によって締結固定されている場合について説明したが、これに限られるものではなく、クランパ１６がステータコア７に対して着脱自在に設けられていればよい。
さらに、上述の実施形態では、ステータコア７は、磁性材料の板材を軸線方向に積層して形成したものである場合について説明したが、これに限られるものではなく、磁性金属粉体を加圧成形（圧粉磁心）したものであってもよい。

本発明の実施形態における発電機の構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 本発明の実施形態におけるステータを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 本発明の実施形態におけるクランパを示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ矢視図である。 本発明の実施形態における接続部の固定状態を示す説明図である。

符号の説明

１ 発電機
４ ステータ
７ ステータコア
１０ ティース
１１ 電機子コイル
１１ａ，１３ａ 端末部
１３ 発電出力用リード線
１４ 接続線
１６ クランパ
１８ クランパ本体
２３ 押さえ板
２４ 接着剤
２５ 熱収縮チューブ（絶縁材）

Claims (6)

1. 円環状のステータコアと、前記ステータコアから径方向に突設された複数のティースと、前記ティースに巻装される電機子コイルとを備えたステータにおいて、
   前記電機子コイルの端末部と発電出力用リード線の端末部との接続部を固定するためのクランパを前記ステータコアに対して着脱自在に設け、
   前記クランパと前記ステータコアとで前記接続部を挟持することを特徴とするステータ。
2. 前記クランパは、前記ステータコアに締結固定されていることを特徴とする請求項１に記載のステータ。
3. 前記クランパは金属製の板材で形成され、前記接続部を挟持するためのクランパ本体と、前記クランパ本体の一側から屈曲して延出され前記接続部の前記クランパからの抜けを防止する押さえ板とを備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のステータ。
4. 前記クランパに絶縁材が被覆されていることを特徴とする請求項３に記載のステータ。
5. 前記クランパと前記ステータコアとの間を前記接続部を挟持した状態で合成樹脂、又は接着剤で充填することを特徴とする請求項１〜請求項４の何れかに記載のステータ。
6. 請求項１〜請求項５の何れかに記載のステータを有することを特徴とする発電機。
   
   
   

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