JP4468393B2 - 回転電機の電機子、電機子の巻線方法、及び回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、回転電機の電機子、電機子の巻線方法、及び回転電機に関するものである。

従来、ブラシ付き直流モータの電機子には、例えば特許文献１に開示されているように、ロングα結線方式と言われる方式により巻線が巻回されている。図１２（ａ）に示すように、まず、セグメント１（詳細には結線爪）に結線した後、セグメント１と回転軸を中心として対向する位置を中心として配設された複数のティース１３ａを跨ぐようにスロット８−１１間にて巻線を巻回してコイル部１２１を形成する。そして、巻線をセグメント１と隣接するセグメント２に接続する。このように、コイル部１２１を形成する角度範囲以外に設けられた隣接する２つのセグメント１，２にコイル部１２１の巻線端を接続する。コイル部１２１とセグメント１，２間の巻線を渡り線とよぶ。

図１２（ｂ）には、巻線により、回転軸９を中心として対向する位置に配置されたセグメント１，９を接続する短絡線１２２を形成した電機子が示されている。短絡線１２２は、均圧線、又は分配線として設けられている。均圧線は、複数の給電ブラシ（ブラシ）間の整流タイミングの乱れで発生する誘起電圧歪みによる磁界アンバランス（騒音、振動）、電位差による火花増大を軽減するために、同電位である複数のセグメント間を短絡し、整流タイミングのズレをキャンセルするものである。分配線は、同電位である複数のセグメント間を短絡することで、給電ブラシの本数を減少させるために設けられるものである。尚、図１３（ａ）には図１２（ａ）の電機子の展開図が示されており、図１３（ｂ）には、図１２（ｂ）の電機子の展開図が示されている。
特開２００５−３４１６５４号公報（第１５図）

しかしながら、従来用いられている巻線の巻回方法は、回転軸９を一周するように渡り線が巻回されているため、コイル部１２１の収まりを妨げ、占積率の低下や、コイルエンドが長くなる。このため、占積率の低下を抑えようとすると、モータが大型化するという問題があった。また、短絡線１２２を接続する場合は、ティースが形成された電機子コア（ロータコア）とセグメントが形成された整流子との間の巻線の本数が多くなって巻線の収まりが更に悪化し、電機子コアと整流子とを近づけることができなくなり、モータが軸方向に長くなってしまうという問題があった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、電機子コアと整流子との間の巻線を減少することができる回転電機の電機子、電機子の巻線方法、及び回転電機を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、複数のティースを有する電機子コアと、陽極側給電ブラシ及び陰極側給電ブラシが摺接される複数のセグメントを有する整流子と、所定の２個の前記セグメントにそれぞれ接続された渡り線と前記渡り線を両端として複数の前記ティースに所定回数巻回された巻線部とを有する主巻線部と、前記電機子コア及び前記整流子が装着された回転軸と、を備えた回転電機の電機子であって、前記整流子には、前記回転軸を中心として１８０度対向する両セグメントが同電位となるように前記陽極側給電ブラシと前記陰極側給電ブラシとが接触され、前記主巻線部は、該主巻線部において巻線の巻き始め側が第１のセグメントに接続されるとともに該主巻線部において巻線の巻き終わり側が第２のセグメントに接続され、該主巻線部の巻線部は前記回転軸の軸方向における一端側から見て前記回転軸の周方向において該第１のセグメントと該第２のセグメントの中央に位置する前記複数のティースに巻線が巻回されて形成されることで、該主巻線部の該第１のセグメントに接続される第１の渡り線と該第２のセグメントに接続される第２の渡り線とが同じ長さとなるよう構成され、該第１の渡り線と第２の渡り線とは前記回転軸の軸方向における一端側から見て互いに交差するよう構成されており、前記主巻線部のうち前記回転軸を中心として１８０度対向する両主巻線部は、それぞれの巻線部が前記回転軸を中心として１８０度対向するよう構成され、前記回転軸の軸方向における一端側から見て該両主巻線部それぞれの第１のセグメント及び第２のセグメントの中央同士を通る直線により前記整流子を２つに分けた場合に同じ側にある該両主巻線部それぞれの一方のセグメント同士は互いに隣り合うよう構成されるとともに該両主巻線部において互いに隣り合わないセグメント同士は前記回転軸を中心として１８０度対向するよう構成されてなることを要旨とする。

この構成によれば、第１のセグメントと、その第１のセグメントに対して１８０度対向したセグメントに隣接する第２のセグメントとの間に主巻線部を形成することで、主巻線部の渡り線を短くし、電機子コアと整流子との間の巻線を減少することができる。

また、２つのセグメント（第１のセグメント、第２のセグメント）に対して渡り線（第１の渡り線、第２の渡り線）がほぼ同じ傾きを持って引っ張られるため、巻き始め及び巻き終りにおいて渡り線がセグメントから外れることを防ぐことができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の回転電機の電機子において、前記主巻線は、１８０度対向したダブルフライヤ方式にて巻回される、ことを要旨とする。この構成によれば、巻回巻線機における巻線ダイヤグラムは動作プログラムを変更するだけで対応することができ、二本のフライヤをもって巻回を行なうため、巻線巻回機における巻回の効率上げることができる。そして、作業効率を上げて製造時間を短縮することで製造コストの低減を図ることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２記載の回転電機の電機子において、１８０度対向する２つの前記セグメントは短絡線により互いに接続されてなる、ことを要旨とする。この構成によれば、短絡線を整流改善となる均圧線として追加すればモータの低騒音、低振動、及び長寿命化を図ることができる。また、短絡線を分配線として追加すれば給電ブラシの本数及び利用する巻線量を低減し、製造コストの削減に繋がる。

請求項４に記載の発明は、請求項３記載の回転電機の電機子において、前記短絡線は、前記主巻線部と交互に巻回されてなる、ことを要旨とする。この構成によれば、主巻線部を各渡り線の外周部に巻回するに当たり、回転軸周りに渡り線が形成され渡り線の弛み防止、並びにふくらみを適度に締めることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のうちの何れか一項に記載の電機子と、前記電機子を収容するモータハウジングと、前記モータハウジングの内周面に固着され、周方向に等角度間隔に配置された複数のマグネットと、前記整流子のセグメントに摺接される陽極側給電ブラシ及び陰極側給電ブラシと、を備えたことを要旨とする。

この構成によれば、１つのセグメントと、そのセグメントに対して１８０度対向したセグメントに隣接するセグメントとの間に主巻線部を形成することで、主巻線部の渡り線を短くし、電機子コアと整流子との間の巻線を減少することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項５記載の回転電機において、前記陽極側給電ブラシは２つ設けられるとともに前記電機子の回転軸を中心として１８０度対向して配置され、前記陰極側給電ブラシは２つ設けられるとともに前記陽極側給電ブラシと９０度の角度を成すように配置された、ことを要旨とする。この構成によれば、回転軸を中心として対向して配置されたセグメントに同じ電圧を供給することができる。

請求項７に記載の発明は、複数のティースを有する電機子コアと、陽極側給電ブラシ及び陰極側給電ブラシが摺接される複数のセグメントを有する整流子と、所定の２個の前記セグメントにそれぞれ接続された渡り線と前記渡り線を両端として複数の前記ティースに所定回数巻回された巻線部とを有する主巻線部と、前記電機子コア及び前記整流子が装着された回転軸と、を備えた回転電機の電機子であって、前記整流子には、前記回転軸を中心として１８０度対向する両セグメントが同電位となるように前記陽極側給電ブラシと前記陰極側給電ブラシとが接触され、前記主巻線部は、該主巻線部において巻線の巻き始め側が第１のセグメントに接続されるとともに該主巻線部において巻線の巻き終わり側が第２のセグメントに接続され、該主巻線部の巻線部は前記回転軸の軸方向における一端側から見て前記回転軸の周方向において該第１のセグメントと該第２のセグメントの中央に位置する前記複数のティースに巻線が巻回されて形成されることで、該主巻線部の該第１のセグメントに接続される第１の渡り線と該第２のセグメントに接続される第２の渡り線とが同じ長さとなるよう構成され、該第１の渡り線と第２の渡り線とは前記回転軸の軸方向における一端側から見て互いに交差するよう構成されており、前記主巻線部のうち前記回転軸を中心として１８０度対向する両主巻線部は、それぞれの巻線部が前記回転軸を中心として１８０度対向するよう構成され、前記回転軸の軸方向における一端側から見て該両主巻線部それぞれの第１のセグメント及び第２のセグメントの中央同士を通る直線により前記整流子を２つに分けた場合に同じ側にある該両主巻線部それぞれの一方のセグメント同士は互いに隣り合うよう構成されるとともに該両主巻線部において互いに隣り合わないセグメント同士は前記回転軸を中心として１８０度対向するよう構成されてなる電機子の巻線方法であって、前記主巻線部において前記第１のセグメントを該主巻線部の巻き始めとし、該第１のセグメントに対して所定角度をなす位置を中心として前記複数のティースに巻線を巻回して前記巻線部を形成し、前記巻き始めの第１のセグメントに対して前記回転軸を中心として１８０度対向するセグメントと隣接する前記第２のセグメントに該主巻線部の巻き終りを接続した、ことを要旨とする。

この構成によれば、第１のセグメントと、その第１のセグメントに対して１８０度対向したセグメントに隣接する第２のセグメントとの間に主巻線部を形成することで、主巻線部の渡り線を短くし、電機子コアと整流子との間の巻線を減少することができる。

また、２つのセグメント（第１のセグメント、第２のセグメント）に対して渡り線（第１の渡り線、第２の渡り線）がほぼ同じ傾きを持って引っ張られるため、巻き始め及び巻き終りにおいて渡り線がセグメントから外れることを防ぐことができる。

請求項８に記載の発明は、請求項７記載の電機子の巻線方法において、前記主巻線は、１８０度対向したダブルフライヤ方式にて巻回される、ことを要旨とする。この構成によれば、巻回巻線機における巻線ダイヤグラムは動作プログラムを変更するだけで対応することができ、二本のフライヤをもって巻回を行なうため、巻線巻回機における巻回の効率上げることができる。そして、作業効率を上げて製造時間を短縮することで製造コストの低減を図ることができる。

請求項９に記載の発明は、請求項７又は８記載の電機子の巻線方法において、１８０度対向する２つの前記セグメントを短絡線により互いに接続した、ことを要旨とする。この構成によれば、短絡線を整流改善となる均圧線として追加すればモータの低騒音、低振動、及び長寿命化を図ることができる。また、短絡線を分配線として追加すれば給電ブラシの本数及び利用する巻線量を低減し、製造コストの削減に繋がる。

請求項１０に記載の発明は、請求項９記載の電機子の巻線方法において、前記短絡線と前記主巻線部とを交互に巻回した、ことを要旨とする。この構成によれば、主巻線部を各渡り線の外周部に巻回するに当たり、回転軸周りに渡り線が形成され渡り線の弛み防止、並びにふくらみを適度に締めることができる。

従って、上記記載の発明によれば、電機子コアと整流子との間の巻線を減少することができる回転電機の電機子、電機子の巻線方法、及び回転電機を提供することができる。

（第１の実施の形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施の形態を図１〜図５に従って説明する。
図１に示すように、モータ１は、モータハウジング２と、そのモータハウジング２の内側に配置される電機子３とから構成されている。モータハウジング２のヨークハウジング２ａは有底円筒状に形成され、そのヨークハウジング２ａの内周面には、周方向に沿って等角度間隔に複数（本実施の形態では４個）のマグネット４が固着されている。図２に示すように、本実施の形態のモータ１は断面略円弧状を成す４つのマグネット４を有し、それらマグネット４は隣接する磁極が異極となるようにモータハウジング２の周方向において等間隔に配置されている。つまり、マグネット４の極数は「４」となっている。

また、ヨークハウジング２ａの閉塞部中央（図１において上部中央）には、軸受５が設けられるとともに、同ヨークハウジング２ａの開口部は、略円板状のエンドフレーム２ｂにて閉塞されている。そして、エンドフレーム２ｂの中央には、前記軸受５と対をなす軸受６が設けられるとともに、該エンドフレーム２ｂの内側面（ヨークハウジング２ａ側の面）上には、４つのブラシホルダ７が設けられている。尚、図１には１つのブラシホルダ７を示している。各ブラシホルダ７は、径方向に沿って延びる四角筒状をなすとともに、周方向に互いに９０°間隔を空けて配置されている。そして、各ブラシホルダ７内には、図２に示すように、四角柱状の給電ブラシ８ａ〜８ｄがそれぞれ収容されている。

前記電機子３の回転軸９は、一対の軸受５，６によって軸支されており、その回転軸９の先端はヨークハウジング２ａから突出されている。回転軸９の略中央には電機子コア１０が固定されており、その電機子コア１０には電機子巻線１１が巻装されている。また、回転軸９の基端側には整流子１２が固定されている。

図３に示すように、電機子コア１０は、回転軸９を中心として放射状に延びる複数（本実施の形態では１６個）のティース１３をこれらティース１３の基端部で連結した略円環状に形成されている。また、電機子コア１０には、軸方向の両側から同電機子コア１０の内周面及び外周面（即ちティースの先端面）以外の部位を覆う絶縁性のインシュレータ（図示略）が装着されている。尚、周方向に隣り合うティース１３間で形成される空間はスロット１４を構成し、該スロット１４に巻線が配置される。

電機子コア１０のティース１３には少なくとも１つ以上のティース１３を跨ぐように巻線が巻回されて電機子巻線１１を構成する巻線部１５が形成されている。巻線部１５は、複数（図３において３つ）のティース１３（スロット１４）を跨いで巻回されている、つまり、巻線部１５は、分布巻きにて巻回されている。

上記整流子１２は円筒状に形成され、その外周面には回転軸９の軸方向に沿って延びる複数（図２では１６個）のセグメント（整流子片）１６が設けられており、それらセグメント１６は、図２に示すように整流子１２の周方向において等間隔に配置されている。図１に示すように、各セグメント１６はそれぞれ結線爪１７を有し、該結線爪１７には巻線部１５の巻き始め又は巻き終りが結線されている。従って、巻線部１５は、電機子コア１０に巻回されたコイル状の部分と、その部分をセグメント１６に接続する部分とを有し、このセグメント１６に接続する部分を渡り線と呼ぶ。

図２に示すように、整流子１２には、互いに所定角度を有して配置される複数（図において４個）の給電ブラシ８ａ〜８ｄがそれぞれ摺接される。相対向する（互いに１８０°間隔を有して配置される）第１給電ブラシ８ａと第３給電ブラシ８ｃは電気的に接続され、相対向する第２給電ブラシ８ｂと第４給電ブラシ８ｄは電気的に接続されている。第１給電ブラシ８ａ及び第３給電ブラシ８ｃは例えば図示しない電源のプラス端子に接続され陽極側給電ブラシとなり、第２給電ブラシ８ｂ及び第４給電ブラシ８ｄは例えば図示しない電源のマイナス端子に接続され陰極側給電ブラシとなる。従って、整流子１２において、回転軸９を中心として対向する２つのセグメント１６には、同じ電圧を供給する給電ブラシ８ａ，８ｃ（８ｂ，８ｄ）が同時に接触される。そして、各給電ブラシ８ａ〜８ｄから整流子１２を介して電機子巻線１１に電源が供給されると、その電機子巻線１１を構成する複数の巻線部１５に対して電流が流れ、その電流によって磁極が形成される。この形成された磁極とマグネット４との間に発生する吸引力・反発力によって電機子３が回転する。そして、この回転に伴って、整流子１２に対する各給電ブラシ８ａ〜８ｄの接触する位置が順次移動することで電機子巻線１１による磁極が各マグネット４に対して略同位置に発生するため、該モータ１の回転が継続するようになっている。

次に、電機子コア１０に対する巻線部１５について図３，図４を用いて説明する。
図３は、２つの巻線部１５を示し、図４は、電機子の一部展開図である。尚、図３及び図４に示す電機子コア１０は、１６個のセグメント１６及び１６個のティース１３を有するものである、１６個のティース１３によって同じく１６個のスロット１４が形成されている。各スロット１４に対して、所定位置（図３において下部左側）から時計回りに「１」〜「１６」のスロット番号（スロットＮｏ）を付すとともに、各セグメント１６に対して、同様に、「１」〜「１６」のセグメント番号（セグメントＮｏ）を付す。そして、ことにする。更に、各ティース１３に巻回スロット番号（スロットＮｏ）を時計回り方向に「１」〜「１６」と付すことにする。

図３に示すように、１つの巻線部１５（便宜上、第１巻線部１５ａという）は、番号「１」のセグメント１６と番号「１０」のセグメント１６との間に接続されており、もう１つの巻線部１５（便宜上、第２巻線部１５ｂという）は、番号「９」のセグメント１６と番号「２」のセグメント１６との間に接続されている。巻線に付した矢印は、巻線部１５を形成する方向（巻回方向）を示している。つまり、第１巻線部１５ａは、番号「１」のセグメント１６（結線爪１７）に巻線を係止した後、３つのティース１３ａに対して巻線を複数回巻回し、番号「１０」のセグメント１６に巻線を係止することにより形成されている。この第１巻線部１５ａにおいて、巻線を最初に係止するセグメント１６を第１セグメントとよび、最後に巻線を係止するセグメント１６を第２セグメントと呼ぶ。この第１巻線部１５ａは、３つのティース１３ａに跨って所定回数巻回されたコイル部２１ａと、コイル部２１ａと第１セグメント１６を接続する第１渡り線２２ａと、コイル部２１ａと第２セグメント１６を接続する第２渡り線２３ａとを有している。尚、コイル部２１ａは、図３では単に３つのティース１３ａに掛けられた線として示してあるが、実際には所定回数（例えば１０回）ティース１３ａに巻回されている。

コイル部２１ａは、３つのティース１３ａに巻回された巻線により形成されている。この３つのティース１３ａは、回転軸９を中心として、巻き始めが接続される第１セグメント１６に対して略９０度をなすティース１３ａを中心とするように設定されている。更に詳しくは、コイル部２１ａは、回転軸９を中心として第１セグメント１６と第２セグメント１６とが成す範囲の中心のティース１３ａと、そのティース１３ａの周方向において両側のティース１３ａに巻線を巻回しての形成されている。従って、コイル部２１ａと第１セグメント１６を接続する第１渡り線２２ａの長さは、コイル部２１ａと第２セグメント１６を接続する渡り線２３ａの長さと等しくなる。

また、図３において、コイル部２１ａは、番号「１２」のスロット１４と番号「１５」のスロット１４とに挿入され、それらスロット１４間のティース１３ａに巻回されている。従って、第１渡り線２２ａは、番号「１」のセグメント１６と番号「１２」のスロット１４との間に渡され、第２渡り線２３ａは、番号「１５」のスロット１４と番号「１０」のセグメント１６との間に渡される。番号「１」のセグメント１６と番号「１２」のスロット１４とは回転軸９を中心として９０度以上の角度をなし、番号「１５」のスロット１４と番号「１０」のセグメント１６とは回転軸９を中心として９０度以上の角度を成す。従って、扁平型の直流モータにこの巻線を適用した場合、巻き始めの第１渡り線２２ａ及び巻き終りの第２渡り線２３ａがそれぞれ接続されるセグメント１６の結線爪１７の突出方向に対して９０度以上の傾きを持って引っ張られるため、その渡り線２２ａ，２３ａが結線爪１７から外れることを防ぐことができる。

第２巻線部１５ｂは、第１巻線部１５ａと同様に、番号「９」のセグメント１６（結線爪１７）に巻線を係止した後、３つのティース１３ｂに対して巻線を複数回巻回し、番号「２」のセグメント１６に巻線を係止することにより形成されている。この第２巻線部１５ｂにおいて、巻線を最初に係止するセグメント１６を第１セグメントとよび、最後に巻線を係止するセグメント１６を第２セグメントと呼ぶ。この第２巻線部１５ｂは、３つのティース１３ｂに跨って所定回数巻回されたコイル部２１ｂと、コイル部２１ｂと第１セグメント１６を接続する第１渡り線２２ｂと、コイル部２１ｂと第２セグメント１６を接続する第２渡り線２３ｂとを有している。

第２巻線部１５ｂについても、第１巻線部１５ａと同様に構成及び接続されている。従って、コイル部２１ｂの両端となる第１渡り線２２ｂ及び第２渡り線２３ｂは同じ長さとなる。また、コイル部２１ｂに対して、巻き始めの第１渡り線２２ｂ及び巻き終りの第２渡り線２３ｂがそれぞれ接続されるセグメント１６の結線爪１７の突出方向に対して９０度以上の傾きを持って引っ張られるため、その渡り線２２ｂ，２３ｂが結線爪１７から外れることを防ぐことができる。

第１巻線部１５ａが接続された第１セグメント１６は番号「１」のセグメント１６であり、第２巻線部１５ｂが接続された第１セグメント１６は番号「９」のセグメント１６である。整流子１２には１６個のセグメント１６が設けられているため、番号「１」のセグメント１６と番号「９」のセグメント１６は、回転軸９を中心として対称位置にある、つまり回転軸９を中心として１８０度対向位置にある。そして、番号「９」のセグメント１６に隣接する番号「１０」のセグメント１６と番号「１」のセグメント１６との間に第１巻線部１５ａが形成され、番号「１」のセグメント１６に隣接する番号「２」のセグメント１６と番号「９」のセグメント１６との間に第２巻線部１５ｂが形成されている。従って、第１巻線部１５ａと第２巻線部１５ｂは、回転軸９を中心として対称位置にある、つまり回転軸９を中心として１８０度対向位置にある。更に、番号「１」のセグメント１６と番号「９」のセグメント１６には、同じ電圧を供給するブラシが同時に接触する。従って、第１巻線部１５ａと第２巻線部１５ｂは同時に通電される。即ち、同じ１８０度対向する位置に同じ極性の磁極が形成される。

上述した巻線部１５は、次の巻線巻回装置を用いて巻回される。
図５に電機子コアに巻線を巻回する巻線巻回装置の一例を示す。巻線巻回装置の図示しない回動機構は、回転軸９を支持し回動駆動する。回転軸９に固定された電機子コア１０にはフライヤ８２ａ，８２ｂを介して巻線１５が供給されている。巻線１５はフライヤ８２ａ，８２ｂが回転されることによって電機子コア１０の所定ティース１３を囲むスロット１４間に巻回される。尚、この図５は、巻線巻回装置を模式的に示すものであり、図示された電機子コア１０は、ティース１３（スロット１４）の数、及び巻線１５を巻回するスロット１４の位置が、上記の説明（例えば図３）とは異なっている。

巻線巻回装置は、センタフォーマ８４，８５及びサイドフォーマ８６を備えている。各フォーマ８４〜８６はコア８１の周囲に配設されており、それぞれがコア８１の所定箇所を被覆している。コア８１は各フォーマ８４〜８６にて所定箇所が被覆されているため、巻線１５ａ，１５ｂは所定のスロット１４、具体的には、センタフォーマ８４，８５とサイドフォーマ８６との間に形成された隙間と連通する巻回スロット部（ティース１３ａ，１３ｂを囲む）に誘導される。巻線巻回装置はこのようにして巻線１５ａ，１５ｂを所定のスロット１４に巻回している。

巻線巻回装置は巻線１５をコア８１の所定スロット１４間に所定回数（例えば１０回）巻回すると、回転軸９を中心に電機子コア１０を回転させ、異なるスロット１４間に巻線１５ａ，１５ｂを巻回する。

本実施の形態においては、１８０度の角度を成すティース１３ａ，１３ｂを中心とし、複数のティース１３ａ，１３ｂに跨って巻回されている。このようにして、１８０度対向する巻線部１５ａ，１５ｂを同時に形成することができる。

尚、第１渡り線２２及び第２渡り線２３と回転軸９とが成す角度は、結線爪１７の巻付け性に影響する。図１に示すように、電機子コア１０と整流子１２とが軸線方向において離間し、その距離がある程度ある場合には、セグメント１６との間隔が短いスロット１４に対して巻き始めても、セグメント１６の結線爪１７に巻付けた巻線部１５がその結線爪１７から外れることがない。しかし、軸線方向の外形寸法が短い扁平形状の直流モータでは、電機子コア１０と整流子１２との軸線方向の距離が短いため、結線爪１７の突出方向に巻き始め又は巻き終りのスロット１４があると、巻線部１５が結線爪１７から外れてしまう。これに対し、本実施の形態による巻線部１５は、セグメント１６と巻き始めるスロット１４とが９０度以上の間隔を有している。従って、扁平型の直流モータにこの巻線を適用した場合、巻き始め及び巻き終りの巻線部１５が結線爪１７の突出方向に対して９０度以上の傾きを持って引っ張られるため、その巻線部１５が結線爪１７から外れることを防ぐことができる。

本実施の形態の第１巻線部２１ａと第２巻線部２１ｂは、第１渡り線２２ａ，２２ｂの長さと第２渡り線２３ａ，２３ｂの長さとがほぼ等しくなるようにティース１３ａ，１３ｂに巻回されている。つまり、第１渡り線２２が接続されたセグメント１６と第１コイル部２１ａの巻き始めが配置されたスロット１４の間隔と、第２渡り線２３が接続されたセグメント１６と第２コイル部２１ｂの巻き終りが配置されたスロット１４との間隔がほぼ同じである。従って、第１渡り線２２と第２渡り線２３が結線爪１７に対してほぼ同じ傾きを持って引っ張られるため、巻き始め及び巻き終りにおいて巻線部１５が結線爪１７から外れることを防ぐことができる。

次に、第１の実施の形態の特徴的な作用効果を記載する。
（１）整流子１２には、回転軸９を中心として１８０度対向する第１のセグメントと第２のセグメントとが同電位となるように給電ブラシ８ａ〜８ｄが接触される。巻線部１５は第１のセグメントに接続されるとともに第２のセグメントと隣接するセグメントに接続されてなる。従って、１つのセグメントと、そのセグメントに対して１８０度対向したセグメントに隣接するセグメントとの間に主巻線部を形成することで、主巻線部の渡り線を短くし、電機子コアと整流子との間の巻線を減少することができる。

（２）巻線部１５は、回転軸９を中心として第１セグメント（例えば番号「１」のセグメント１６）及び第２セグメント（例えば番号「１」に対しては番号「１０」のセグメント１６）の形成する角度が小さくなる位置にある前記ティースに巻回される。これにより、渡り線の短い主巻線部を形成することができる。

（３）巻線部１５は第１のセグメントに接続される渡り線２２と第２のセグメントに接続される渡り線２３とが同じ長さとなるようにティース１３に巻回されてなる。従って、２つのセグメント１６に対して渡り線２２，２３がほぼ同じ傾きを持って引っ張られるため、巻き始め及び巻き終りにおいて渡り線２２，２３がセグメント１６から外れることを防ぐことができる。

（４）主巻線部は１８０度対向したダブルフライヤ方式で巻回される。巻回巻線機における巻線ダイヤグラムは動作プログラムを変更するだけで対応することができ、二本のフライヤをもって巻回を行なうため、巻線巻回機における巻回の効率上げることができる。そして、作業効率を上げて製造時間を短縮することで製造コストの低減を図ることができる。

（第２の実施の形態）
以下、本発明を具体化した第２の実施の形態を図６，図７に従って説明する。
尚、本実施の形態は、電機子コアに対する巻線が第１の実施の形態と異なるため、第１の実施の形態と同じ構成部材については説明及び図面を省略する。

図６は、回転軸の軸方向から見た電機子を示し、図７は、電機子の展開図である。
図６に示すように、電機子コア１０には、第１の実施の形態と同様に形成された第１巻線部２１ａが巻装されている。更に、番号「１０」のセグメント１６と番号「２」のセグメント１６との間には短絡線２５ａが接続されている。この短絡線２５ａは、第１巻線部２１ａに続いて形成される。

この短絡線２５ａが接続するセグメント１６は、回転軸９を中心として１８０度対向した位置にあり、同じ電圧を供給する２つのブラシが接触する。つまり、短絡線２５ａは、同じ電圧を供給する複数のブラシが同時に接触する複数のセグメントを互いに接続する。尚、短絡線２５ａは、他の対向した位置の２つのセグメント間にも同様に設けられている。つまり、図６において、図示しないが、番号「１」のセグメント１６と番号「９」のセグメント１６が短絡線２５ａにより互いに接続されている。

従って、図６に示す第１巻線部２１ａが接続された第１セグメントと、図３に示す第２巻線部２１ｂが接続された第１セグメントとが、図６に示す短絡線２５ａにより互いに接続される。このため、両セグメントにそれぞれ接触される給電ブラシ（例えば、図２に示す第２給電ブラシ８ｂと第２給電ブラシ８ｄ）の何れか一方の接触が不良となった場合であれ、第１巻線部２１ａと第２巻線部２１ｂとに駆動電流が流れる。そして、第１巻線部２１ａと第２巻線部２１ｂは、回転軸９を中心として１８０度対向する位置に形成されている。その結果、第１巻線部２１ａと第２巻線部２１ｂに同時の電磁力が発生し、両電磁力は同じ大きさで互いに逆方向に向いている。従って、本実施の形態の電機子では、電磁力のバランスがよく、電機子を径方向に移動させるような力が発生しないため、ブラシの接触不良や接触タイミングのずれによる回転の振動や騒音は発生しない。

次に、第１の実施の形態の作用効果に対して付加される第２の実施の形態の特徴的な作用効果を記載する。
（１）渡り線２２，２３の外周部に巻回される所定の２個のセグメント１６間を同電位とする短絡線２５と、電機子コア１０及び整流子１２が装着された回転軸９と、を備えた回転電機の電機子であって、巻線部１５は、回転軸９を中心として１８０度対向して通電される２つのセグメント１６にそれぞれ結線される。そして、その始端の第１セグメント（例えば番号「１」のセグメント１６）及び終端の第２セグメント（例えば番号「１」に対して「１０」のセグメント１６）とは互いに異なる電極特性を持つ。前記第２セグメントは、第１セグメントに対し回転軸９を中心として１８０度対向したセグメント１６に隣接するセグメント１６であり、短絡線２５は、巻線部１５と交互に巻回されている。このため、短絡線２５を整流改善となる均圧線として追加すればモータの低騒音、低振動、及び長寿命化を図ることができる。また、短絡線２５を分配線として追加すれば給電ブラシの本数及び利用する巻線量を低減し、製造コストの削減に繋がる。

（２）巻線部１５と連続して短絡線２５を形成するようにした。従って、短絡線を巻線の連続線で構成するため、渡り線２２，２３を抑えるように短絡線を追加することで渡り線２２，２３の収まりを良く回転電機をコンパクトにまとめることできる。

（３）巻線部１５は、１８０度対向して同時に通電される第１のセグメントに対し、１８０度対向したセグメントに隣接する第２のセグメントにそれぞれ結線されているとともに、セグメント１６の結線部から電機子コア１０のスロット１４までの渡り線２２，２３が略同一の長さに設定されている。渡り線２２，２３が略同一の長さに設定されていることにより、磁気に対応する間隔でコイル部２１ａ，２１ｂによる磁気が同時に発生し、給電ブラシ８ａ〜８ｄの接触が不安定になった場合においても磁気バランスのズレを抑制することができる。

尚、上記各実施の形態は、以下の態様で実施してもよい。
・上記第２の実施の形態において、巻線部２１ａに続いて短絡線２５ａを形成したが、図８，図９に示すように、短絡線２５ｂに続いて巻線部２１ｂを形成するようにしてもよい。

・各上記実施の形態において、巻線部は、前記回転軸９を中心として第１セグメント及び第２セグメントの形成する角度が小さくなる位置にある前記ティースに巻回されるが、逆の位置にあるティースに巻回しても良い。第１の実施の形態の場合、図３において、番号「１」のセグメント１６と、そのセグメントと対向位置にある番号「９」のセグメント１６に隣接する番号「８」のセグメント１６との間に巻線部１５を形成するようにしてもよい。第２の実施の形態の場合、図１０（ａ）及び図１１（ａ）に示すように、番号「１」のセグメント１６と番号「９」のセグメント１６とを接続する短絡線２５を形成した後、巻線部１５を形成してその巻き終わりを番号「１６」のセグメント１６に接続してもよい。また、図１０（ｂ）及び図１１（ｂ）に示すように、番号「１」のセグメント１６に接続された巻線部１５を形成し、その巻線部１５の巻き終りを番号「９」のセグメント１６に接続し、続いて番号「９」のセグメント１６と番号「１６」のセグメント１６を接続する短絡線２５を形成する。を接続する短絡線２５を形成した後、巻線部２１を形成してその巻き終わりを番号「１６」のセグメント１６に接続してもよい。これにより、巻線部１５同士で押さえ合うため、渡り線２２，２３の収まりを良くコンパクトにまとめることできる。

・上記各実施の形態において、巻線巻回装置は２つのフライヤを使用して巻線を巻回する場合について説明したが、このフライヤの数は生産性の向上のために複数用意しても、巻線巻回装置のコンパクト化のために１つのフライヤであってもよい。

・上記各実施の形態において、コイル部２１ａ，２１ｂの両端を２つのセグメント１６にそれぞれ接続する渡り線２２ａ，２３ａ，２２ｂ，２３ｂを略同一の長さに形成したが、コイル部２１ａ，２１ｂを巻回するティース１３の中心位置を変更してもよい。

第１の実施の形態の回転電機の概略断面図。 第１の実施の形態の回転電機の要部平面説明図。 第１の実施の形態の巻線を示す説明図。 第１の実施の形態における電機子の展開図。 巻線巻回装置の概略構成図。 第２の実施の形態の巻線及び短絡線を示す説明図。 第２の実施の形態における電機子の展開図。 別の巻線及び短絡線を示す説明図。 図８の巻線及び短絡線が巻装された電機子の展開図。 （ａ）（ｂ）は別の巻線及び短絡線を示す説明図。 （ａ）（ｂ）は図１０の巻線及び短絡線が巻装された電機子の展開図。 （ａ）（ｂ）は従来の実施の形態の巻線を示す説明図。 （ａ）（ｂ）は図１２の巻線が巻装された電機子の展開図。

符号の説明

２…モータハウジング、３…電機子、４…マグネット、８ａ〜８ｄ…ブラシ、９…回転軸、１０…電機子コア、１１…電機子巻線、１２…整流子、１３，１３ａ，１３ｂ…ティース、１４…スロット、１５…巻線部、１６…セグメント、２１ａ，２１ｂ…コイル部、２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ…渡り線、２５，２５ａ，２５ｂ…短絡線。

Claims (10)

1. 複数のティースを有する電機子コアと、
   陽極側給電ブラシ及び陰極側給電ブラシが摺接される複数のセグメントを有する整流子と、
   所定の２個の前記セグメントにそれぞれ接続された渡り線と前記渡り線を両端として複数の前記ティースに所定回数巻回された巻線部とを有する主巻線部と、
   前記電機子コア及び前記整流子が装着された回転軸と、
   を備えた回転電機の電機子であって、
   前記整流子には、前記回転軸を中心として１８０度対向する両セグメントが同電位となるように前記陽極側給電ブラシと前記陰極側給電ブラシとが接触され、
   前記主巻線部は、該主巻線部において巻線の巻き始め側が第１のセグメントに接続されるとともに該主巻線部において巻線の巻き終わり側が第２のセグメントに接続され、該主巻線部の巻線部は前記回転軸の軸方向における一端側から見て前記回転軸の周方向において該第１のセグメントと該第２のセグメントの中央に位置する前記複数のティースに巻線が巻回されて形成されることで、該主巻線部の該第１のセグメントに接続される第１の渡り線と該第２のセグメントに接続される第２の渡り線とが同じ長さとなるよう構成され、該第１の渡り線と第２の渡り線とは前記回転軸の軸方向における一端側から見て互いに交差するよう構成されており、
   前記主巻線部のうち前記回転軸を中心として１８０度対向する両主巻線部は、それぞれの巻線部が前記回転軸を中心として１８０度対向するよう構成され、前記回転軸の軸方向における一端側から見て該両主巻線部それぞれの第１のセグメント及び第２のセグメントの中央同士を通る直線により前記整流子を２つに分けた場合に同じ側にある該両主巻線部それぞれの一方のセグメント同士は互いに隣り合うよう構成されるとともに該両主巻線部において互いに隣り合わないセグメント同士は前記回転軸を中心として１８０度対向するよう構成されてなる
   ことを特徴とする回転電機の電機子。
2. 前記主巻線は、１８０度対向したダブルフライヤ方式にて巻回される、ことを特徴とする請求項１記載の回転電機の電機子。
3. １８０度対向する２つの前記セグメントは短絡線により互いに接続されてなる、ことを特徴とする請求項１又は２記載の回転電機の電機子。
4. 前記短絡線は、前記主巻線部と交互に巻回されてなる、ことを特徴とする請求項３記載の回転電機の電機子。
5. 請求項１〜４のうちの何れか一項に記載の電機子と、
   前記電機子を収容するモータハウジングと、
   前記モータハウジングの内周面に固着され、周方向に等角度間隔に配置された複数のマグネットと、
   前記整流子のセグメントに摺接される陽極側給電ブラシ及び陰極側給電ブラシと、
   を備えたことを特徴とする回転電機。
6. 前記陽極側給電ブラシは２つ設けられるとともに前記電機子の回転軸を中心として１８０度対向して配置され、
   前記陰極側給電ブラシは２つ設けられるとともに前記陽極側給電ブラシと９０度の角度を成すように配置された、
   ことを特徴とする請求項５記載の回転電機。
7. 複数のティースを有する電機子コアと、
   陽極側給電ブラシ及び陰極側給電ブラシが摺接される複数のセグメントを有する整流子と、
   所定の２個の前記セグメントにそれぞれ接続された渡り線と前記渡り線を両端として複数の前記ティースに所定回数巻回された巻線部とを有する主巻線部と、
   前記電機子コア及び前記整流子が装着された回転軸と、
   を備えた回転電機の電機子であって、
   前記整流子には、前記回転軸を中心として１８０度対向する両セグメントが同電位となるように前記陽極側給電ブラシと前記陰極側給電ブラシとが接触され、
   前記主巻線部は、該主巻線部において巻線の巻き始め側が第１のセグメントに接続されるとともに該主巻線部において巻線の巻き終わり側が第２のセグメントに接続され、該主巻線部の巻線部は前記回転軸の軸方向における一端側から見て前記回転軸の周方向において該第１のセグメントと該第２のセグメントの中央に位置する前記複数のティースに巻線が巻回されて形成されることで、該主巻線部の該第１のセグメントに接続される第１の渡り線と該第２のセグメントに接続される第２の渡り線とが同じ長さとなるよう構成され、該第１の渡り線と第２の渡り線とは前記回転軸の軸方向における一端側から見て互いに交差するよう構成されており、
   前記主巻線部のうち前記回転軸を中心として１８０度対向する両主巻線部は、それぞれの巻線部が前記回転軸を中心として１８０度対向するよう構成され、前記回転軸の軸方向における一端側から見て該両主巻線部それぞれの第１のセグメント及び第２のセグメントの中央同士を通る直線により前記整流子を２つに分けた場合に同じ側にある該両主巻線部それぞれの一方のセグメント同士は互いに隣り合うよう構成されるとともに該両主巻線部において互いに隣り合わないセグメント同士は前記回転軸を中心として１８０度対向するよう構成されてなる電機子の巻線方法であって、
   前記主巻線部において前記第１のセグメントを該主巻線部の巻き始めとし、該第１のセグメントに対して所定角度をなす位置を中心として前記複数のティースに巻線を巻回して前記巻線部を形成し、前記巻き始めの第１のセグメントに対して前記回転軸を中心として１８０度対向するセグメントと隣接する前記第２のセグメントに該主巻線部の巻き終りを接続した、
   ことを特徴とする電機子の巻線方法。
8. 前記主巻線は、１８０度対向したダブルフライヤ方式にて巻回される、ことを特徴とする請求項７記載の電機子の巻線方法。
9. １８０度対向する２つの前記セグメントを短絡線により互いに接続した、ことを特徴とする請求項７又は８記載の電機子の巻線方法。
10. 前記短絡線と前記主巻線部とを交互に巻回した、ことを特徴とする請求項９記載の電機子の巻線方法。

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