JPH10117455A - 回転電機の回転子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品点数の増加によるコストアップを招くこ
となく、耐遠心強度の向上を図ること。 【解決手段】 電機子コイルは、電機子コア３に設けら
れた貫通孔４の数と同数の一方のコイル分割体５と他方
のコイル分割体６とから成る。一方のコイル分割体５と
他方のコイル分割体６は、それぞれ貫通孔４内の径方向
外周側に挿入される上側コイル片５ａ、６ａと貫通孔４
内の径方向内周側に挿入される下側コイル片５ｄ、６ｄ
とを有する。一方のコイル分割体５の上側コイル片５ａ
と下側コイル片５ｄは、電機子コア３の軸方向一端側か
らそれぞれ所定の貫通孔４内へ挿入され、他方のコイル
分割体６の上側コイル片６ａと下側コイル片６ｄは、電
機子コア３の軸方向他端側からそれぞれ所定の貫通孔４
内へ挿入されて、それぞれの上側コイル片５ａ、６ａ及
び下側コイル片５ｄ、６ｄの端面同士が貫通孔４内で接
合されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転電機の回転子
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術として、例えば特開昭６０−２
２６７５５号公報に開示された回転子の製造方法があ
る。この製造方法は、電機子鉄心のスロットに第１の直
線部と第２の直接部とを有する導線を軸方向側から挿入
した後、異なるスロットから引き出された第１の直線部
と第２の直線部とを整流子の各セグメント上に接続する
ものである。ところが、第１の直線部と第２の直線部と
を整流子の各セグメント上に接続するには、第１の直線
部と第２の直線部のスロットから突出した部分を電機子
鉄心の軸方向端面側に曲げつつ、且つ電機子鉄心の周方
向にも所定角度傾斜させる「線ひねり工程」を必要とす
る。このため、導線のねじれ等の不要な変形が発生する
という問題があった。

【０００３】そこで、本出願人は、特願平７−３２６９
８３号において、所謂「線ひねり工程」を必要としない
回転子の製造方法を提案した。この先願は、上側コイル
辺の両端に、その上側コイル辺に対して略直角に接続さ
れて、且つ上側コイル辺を中心として周方向にそれぞれ
所定角度傾斜した一対の上側コイル端部を有する上側コ
イルと、下側コイル辺の両端に、その下側コイル辺に対
して略直角に接続されて、且つ下側コイル辺を中心とし
て周方向にそれぞれ所定角度傾斜した一対の下側コイル
端部を有する下側コイルとを備え、この両コイルを電機
子鉄心のスロット内に径方向外側から順次挿入した後、
上側コイル端部の接続部と下側コイル端部の接続部とを
接合するものである。この製造方法によれば、上側コイ
ルと下側コイルがそれぞれ導体を屈曲させた一体部品で
形成されており、組み立ての過程で自然と両接続部が互
いに重なるため、上記の「線ひねり工程」が不要であ
る。これにより、コイルのねじれ等の不要な変形が発生
せず、電機子への組み込みを正確、且つ容易に行うこと
ができるため、精度の高い頑丈な電機子コイルを安価に
提供することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、先願の製造
方法で得られる回転子は、上側コイル端部の接続部と下
側コイル端部の接続部とを電機子鉄心の軸方向両端部で
接続する構造で、接続部自体が電機子鉄心の外側に露出
しているため耐遠心強度に問題があった。これに対し、
接続部にカバーを取り付けて遠心強度を確保する方法も
示されているが、この場合、部品点数の増加によるコス
トアップを招くという問題が生じる。本発明は、上記事
情に基づいて成されたもので、その目的は、部品点数の
増加によるコストアップを招くことなく、耐遠心強度の
向上を図った回転電機の回転子の製造方法を提供するこ
とにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１及び２の手段に
よれば、電機子コアの貫通孔内の径方向外周側に挿入さ
れる一方の上側コイル片と他方の上側コイル片との端面
同士、及び貫通孔内の径方向内周側に挿入される一方の
下側コイル片と他方の下側コイル片との端面同士がそれ
ぞれ貫通孔内で電気的に接合されている。これにより、
回転子が回転して電機子コイルに遠心力が加わっても、
各コイル片の端面同士の接合部が貫通孔内にあるため、
遠心力に対して接合部を十分な保持力で支えることがで
き、耐遠心強度に優れた回転子を提供できる。

【０００６】請求項３及び４の手段によれば、電機子コ
アのスロット内の径方向外周側に挿入される一方の上側
コイル片と他方の上側コイル片との端面同士、及びスロ
ット内の径方向内周側に挿入される一方の下側コイル片
と他方の下側コイル片との端面同士がそれぞれスロット
内で電気的に接合され、その接合部がスロットの開口端
部に設けられた爪によって外周側から押圧されている。
これにより、回転子が回転して電機子コイルに遠心力が
加わっても、遠心力に対して接合部を十分な保持力で支
えることができ、耐遠心強度に優れた回転子を提供でき
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】次に、本発明の回転電機の回転子
製造方法を図面に基づいて説明する。 （第１実施例）図１（ａ）は回転子の反整流子側正面
図、（ｂ）は回転子の断面図、（ｃ）は回転子の整流子
側正面図である。本実施例の回転子１は、例えばエンジ
ンを始動するスタータのアーマチャとして用いられるも
のであり、図１に示す様に、シャフト２、電機子コア３
（図２参照）、及び電機子コイル（後述する）等より構
成され、電機子コイルの一部を整流子（符号なし）とし
て利用している。

【０００８】電機子コア３は、プレスマシンで円板状に
打ち抜き加工された薄い鋼板を複数枚積層して、図２
（ｂ）に示す様に、シャフト２の外周に形成されたセレ
ーション（縦溝）２ａに嵌合して固定されている。この
電機子コア３には、電機子コア３を軸方向に貫通する貫
通孔４（図２参照）が設けられている。その貫通孔４
は、電機子コア３の径方向外周寄りの位置で周方向に一
定の間隔を置いて所定数設けられている。

【０００９】電機子コイルは、貫通孔４の数と同数の一
方のコイル分割体５と他方のコイル分割体６とから成
り、それぞれ伝導性に優れた材質（例えば銅）により形
成されている。一方のコイル分割体５は、図３に示す様
に、電機子コア３の貫通孔４内に挿入される上側コイル
片５ａ、この上側コイル片５ａの一方の端部から電機子
コア３の端面に沿って軸心側へ延設された上側コイル端
部５ｂ、この上側コイル端部５ｂの軸心側端部から電機
子コア３の端面に沿って外周側へ延設された下側コイル
端部５ｃ、及び下側コイル端部５ｃの外周側端部から電
機子コア３の貫通孔４内に挿入される下側コイル片５ｄ
から成る。

【００１０】上側コイル片５ａは、貫通孔４内の径方向
外周側に挿入されて、先端が貫通孔４内の軸方向中央ま
で達する長さに設けられている（図１（ｂ）参照）。上
側コイル端部５ｂは、図１（ａ）に示す様に、電機子コ
ア３の法線（半径）に対して外周側端部と軸心側端部と
の位置が周方向にずれており、外周側端部から軸心側端
部へ若干湾曲した形状に設けられている。下側コイル端
部５ｃは、図１（ａ）に示す様に、電機子コア３の法線
（半径）に対して軸心側端部と外周側端部との位置が周
方向にずれており、軸心側端部から外周側端部へ若干湾
曲した形状（但し、上側コイル端部５ｂと反対側へ湾曲
している）に設けられている。下側コイル片５ｄは、貫
通孔４（但し、上側コイル片５ａが挿入される貫通孔４
とは別の貫通孔４）内の径方向内周側に挿入されて、先
端が貫通孔４内の軸方向中央まで達する長さに設けられ
ている（図１（ｂ）参照）。

【００１１】他方のコイル分割体６は、図３に示す様
に、電機子コア３の貫通孔４内に挿入される上側コイル
片６ａ、この上側コイル片６ａの他方の端部から電機子
コア３の端面に沿って軸心側へ延設された上側コイル端
部６ｂ、この上側コイル端部６ｂの軸心側端部から電機
子コア３の端面に沿って外周側へ延設された下側コイル
端部６ｃ、及び下側コイル端部６ｃの外周側端部から電
機子コア３の貫通孔４内に挿入される下側コイル片６ｄ
から成る。

【００１２】上側コイル片６ａは、貫通孔４内の径方向
外周側に挿入されて、先端が貫通孔４内の軸方向中央ま
で達する長さに設けられている（図１（ｂ）参照）。上
側コイル端部６ｂは、図１（ｃ）に示す様に、電機子コ
ア３の法線（半径）に対して外周側端部と軸心側端部と
の位置が周方向にずれており、外周側端部から軸心側端
部へ若干湾曲した形状に設けられている。この上側コイ
ル端部６ｂは、整流子を構成する一枚の整流子片として
使用される。下側コイル端部６ｃは、図１（ｃ）に示す
様に、電機子コア３の法線（半径）に対して軸心側端部
と外周側端部との位置が周方向にずれており、軸心側端
部から外周側端部へ若干湾曲した形状（但し、上側コイ
ル端部６ｂと反対側へ湾曲している）に設けられてい
る。下側コイル片６ｄは、貫通孔４（但し、上側コイル
片６ａが挿入される貫通孔４とは別の貫通孔４）内の径
方向内側に挿入されて、先端が貫通孔４内の軸方向中央
まで達する長さに設けられている（図１（ｂ）参照）。

【００１３】次に、電機子コイルの組付け方法について
説明する。まず、一方のコイル分割体５と他方のコイル
分割体６を電機子コア３の貫通孔４の数と同数だけ用意
する。そして、一方のコイル分割体５の上側コイル片５
ａ及び下側コイル片５ｄをそれぞれ電機子コア３の軸方
向一端側から所定の貫通孔４内へ挿入し、他方のコイル
分割体６の上側コイル片６ａ及び下側コイル片６ｄをそ
れぞれ電機子コア３の軸方向他端側から所定の貫通孔４
内へ挿入する。この時、一方のコイル分割体５の各コイ
ル片５ａ、５ｄと他方のコイル分割体６の各コイル片６
ａ、６ｄの端面同士が当接する位置まで挿入する。続い
て、同一の貫通孔４内に挿入された一方のコイル分割体
５の上側コイル片５ａと他方のコイル分割体６の上側コ
イル片６ａの端面同士、及び一方のコイル分割体５の下
側コイル片５ｄと他方のコイル分割体６の下側コイル片
６ｄの端面同士を電気的に接合する。

【００１４】接合方法としては、 一方のコイル分割体５と他方のコイル分割体６とを軸
方向に押圧しながら両者に通電して各コイル片５ａ、５
ｄと６ａ、６ｄの端面同士を溶接する方法、 一方のコイル分割体５と他方のコイル分割体６とを軸
方向に押圧しながら両者に超音波を加えて接合する方
法、 ろう付けにより接合する方法、 一方のコイル片５ａ、５ｄと他方のコイル片６ａ、６
ｄの端面同士に嵌合手段を設けて機械的に結合する方法
（例えば、一方のコイル片５ａ、５ｄの端面に凸部を設
け、他方のコイル片６ａ、６ｄの端面に凹部を設けて両
者を軸方向から押圧して嵌合する）等がある。

【００１５】なお、上側コイル片５ａ、６ａ及び下側コ
イル片５ｄ、６ｄと貫通孔４の内壁面との間、上側コイ
ル片５ａ、６ａと下側コイル片５ｄ、６ｄとの間には、
それぞれ絶縁体が介在されて互いの絶縁が確保されてい
る。また、電機子コア３の軸方向端面と下側コイル端部
５ｃ、６ｃとの間、及び下側コイル端部５ｃ、６ｃと上
側コイル端部５ｂ、６ｂとの間にも、それぞれ絶縁体
７、８（図１（ｂ）参照）が介在されて互いの絶縁が確
保されていることは言うまでもない。あるいは、一方の
コイル分割体５及び他方のコイル分割体６の全周に絶縁
体（例えばテフロンやセラミック等）を塗布して電機子
コア３に組付けても良い。但し、他方のコイル分割体６
の上側コイル端部６ｂの外側端面のみ塗布された絶縁体
を削って整流子面を確保する必要がある。

【００１６】（本実施例の効果）本実施例では、同一の
貫通孔４に挿入される一方のコイル分割体５の上側コイ
ル片５ａと他方のコイル分割体６の上側コイル片６ａ、
及び一方のコイル分割体５の下側コイル片５ｄと他方の
コイル分割体６の下側コイル片６ｄが、それぞれ貫通孔
４内で端面同士が当接して接合されている。このため、
回転子１が回転して電機子コイルに遠心力が加わって
も、一方のコイル片５ａ、５ｄと他方のコイル片６ａ、
６ｄとの端面同士の接合部が貫通孔４内にあるため、従
来のようなカバーを設ける必要がなく、遠心力に対して
接合部を十分な保持力で支えることができる。その結
果、部品点数の増加によるコストアップを招くことなく
耐遠心強度に優れた回転子１を提供できる。なお、本実
施例では、一つの貫通孔４に上側コイル片５ａ、６ａと
下側コイル片５ｄ、６ｄを挿入しているが、上側コイル
片５ａ、６ａを挿入する貫通孔４と下側コイル片５ｄ、
６ｄを挿入する貫通孔４とを独立して設けても良い。

【００１７】（第２実施例）図４は電機子コア３の斜視
図である。本実施例は、図４に示す様に、電機子コア３
の外周に所定数のスロット９を有し、且つ周方向に隣接
するスロット９同士の間に断面略Ｖ字状の爪１０が設け
られている。なお、爪１０は、スロット９の軸方向の全
長に渡って設けられている。電機子コイルは、第１実施
例と同様に、一方のコイル分割体５（上側コイル片５
ａ、上側コイル端部５ｂ、下側コイル端部５ｃ、下側コ
イル片５ｄ）と他方のコイル分割体６（上側コイル片６
ａ、上側コイル端部６ｂ、下側コイル端部６ｃ、下側コ
イル片６ｄ）とから成る。

【００１８】この電機子コイルは、一方のコイル分割体
５の上側コイル片５ａと下側コイル片５ｄを電機子コア
３の軸方向一端側よりそれぞれ所定のスロット９内へ挿
入し、他方のコイル分割体６の上側コイル片６ａと下側
コイル片６ｄを電機子コア３の軸方向他端側よりそれぞ
れ所定のスロット９内へ挿入した後、同一のスロット９
内に挿入された一方のコイル分割体５の上側コイル片５
ａと他方のコイル分割体６の上側コイル片６ａの端面同
士、及び一方のコイル分割体５の下側コイル片５ｄと他
方のコイル分割体６の下側コイル片６ｄの端面同士を電
気的に接合して形成される。なお、一方のコイル分割体
５の上側コイル片５ａと下側コイル片５ｄ、及び他方の
コイル分割体６の上側コイル片６ａと下側コイル片６ｄ
をそれぞれ電機子コア３のスロット９内に挿入する場
合、電機子コア３の軸方向側からでなくても電機子コア
３の径方向外周側から挿入しても良い。

【００１９】続いて、一方のコイル分割体５の各コイル
片５ａ、５ｄと他方のコイル分割体６の各コイル片６
ａ、６ｄの端面同士を接合した後、周方向で隣接するス
ロット９同士の間に設けられた爪１０をスロット９側へ
折り曲げてスロット９の開口縁部を塞ぐ（図５参照）。
これにより、スロット９に挿入された各コイル片５ａ、
５ｄ及び６ａ、６ｄが折り曲げられた爪１０によって外
周側から押圧されるため、回転時に加わる遠心力で各コ
イル片５ａ、５ｄ及び６ａ、６ｄがスロット９内から飛
び出すのを防止できる。その結果、スロット９内で接合
されている各コイル片５ａ、５ｄ及び６ａ、６ｄの接合
部を遠心力に対して十分な保持力で支えることができる
ため、耐遠心強度に優れた回転子１を提供できる。な
お、この第２実施例では、一つのスロット９内に上側コ
イル片５ａ、６ａと下側コイル片５ｄ、６ｄを挿入して
いるが、上側コイル片５ａ、６ａを挿入するスロット９
と下側コイル片５ｄ、６ｄを挿入する貫通孔４とを独立
して設けても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】回転子の反整流子側正面図（ａ）、回転子の断
面図（ｂ）、回転子の整流子側正面図（ｃ）である。

【図２】電機子コアの軸方向半正面図（ａ）、電機子コ
アの断面図（ｂ）である。

【図３】電機子コイルを形成する一方のコイル分割体と
他方のコイル分割体の斜視図である。

【図４】電機子コアの斜視図である（第２実施例）。

【図５】電機子コアに設けられたスロット近傍の断面図
である（第２実施例）。

【符号の説明】

１ 回転子 ３ 電機子コア ４ 貫通孔 ５ 一方のコイル分割体 ５ａ 一方の上側コイル片 ５ｂ 一方の上側コイル端部（一方の接続片） ５ｃ 一方の下側コイル端部（一方の接続片） ５ｄ 一方の下側コイル片 ６ 他方のコイル分割体 ６ａ 他方の上側コイル片 ６ｂ 他方の上側コイル端部（他方の接続片） ６ｃ 他方の下側コイル端部（他方の接続片） ６ｄ 他方の下側コイル片 ９ スロット １０ 爪

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軸方向に貫通する所定数の貫通孔を有する
   電機子コアと、 この電機子コアに装着される電機子コイルとを備えた回
   転電機の回転子であって、 前記電機子コイルは、 前記電機子コアの軸方向一方側で前記貫通孔内の径方向
   外周側に挿入される一方の上側コイル片、前記電機子コ
   アの軸方向一方側で前記貫通孔内の径方向内周側に挿入
   される一方の下側コイル片、及び前記電機子コアの軸方
   向一端側でそれぞれ異なる前記貫通孔から取り出された
   前記上側コイル片の端部と前記下側コイル片の端部とを
   接続する一方の接続片から成る一方のコイル分割体と、 前記電機子コアの軸方向他方側で前記貫通孔内の径方向
   外周側に挿入される他方の上側コイル片、前記電機子コ
   アの軸方向他方側で前記貫通孔内の径方向内周側に挿入
   される他方の下側コイル片、及び前記電機子コアの軸方
   向他端側でそれぞれ異なる前記貫通孔から取り出された
   前記上側コイル片の端部と前記下側コイル片の端部とを
   接続する他方の接続片から成る他方のコイル分割体とを
   具備し、 前記一方のコイル分割体と前記他方のコイル分割体は、
   前記一方の上側コイル片と前記他方の上側コイル片の端
   面同士、及び前記一方の下側コイル片と前記他方の下側
   コイル片の端面同士がそれぞれ前記貫通孔内で電気的に
   接合されていることを特徴とする回転電機の回転子。
2. 【請求項２】請求項１記載の回転子において、 前記電機子コイルは、前記貫通孔の数と同数の前記一方
   のコイル分割体と前記他方のコイル分割体とを備え、そ
   れぞれ前記一方のコイル分割体の前記一方の上側コイル
   片と前記一方の下側コイル片とを前記電機子コアの軸方
   向一端側から前記貫通孔内に挿入し、それぞれ前記他方
   のコイル分割体の前記他方の上側コイル片と前記他方の
   下側コイル片とを前記電機子コアの軸方向他端側から前
   記貫通孔内に挿入した後、前記一方の上側コイル片と前
   記他方の上側コイル片の端面同士、及び前記一方の下側
   コイル片と前記他方の下側コイル片の端面同士をそれぞ
   れ前記貫通孔内で電気的に接合して形成されることを特
   徴とする回転子の製造方法。
3. 【請求項３】外周に所定数のスロットを有するととも
   に、そのスロットの開口端部に爪を有する電機子コア
   と、 この電機子コアに装着される電機子コイルとを備えた回
   転電機の回転子であって、 前記電機子コイルは、 前記電機子コアの軸方向一方側で前記スロット内の径方
   向外周側に挿入される一方の上側コイル片、前記電機子
   コアの軸方向一方側で前記スロット内の径方向内周側に
   挿入される一方の下側コイル片、及び前記電機子コアの
   軸方向一端側でそれぞれ異なる前記スロットから取り出
   された前記上側コイル片の端部と前記下側コイル片の端
   部とを接続する一方の接続片から成る一方のコイル分割
   体と、 前記電機子コアの軸方向他方側で前記スロット内の径方
   向外周側に挿入される他方の上側コイル片、前記電機子
   コアの軸方向他方側で前記スロット内の径方向内周側に
   挿入される他方の下側コイル片、及び前記電機子コアの
   軸方向他端側でそれぞれ異なる前記スロットから取り出
   された前記上側コイル片の端部と前記下側コイル片の端
   部とを接続する他方の接続片から成る他方のコイル分割
   体とを具備し、 前記一方のコイル分割体と前記他方のコイル分割体は、
   前記一方の上側コイル片と前記他方の上側コイル片の端
   面同士、及び前記一方の下側コイル片と前記他方の下側
   コイル片の端面同士がそれぞれ前記スロット内で電気的
   に接合されて、その接合部が前記スロットの開口端部に
   設けられた爪により前記電機子コアの径方向外周側から
   押圧されていることを特徴とする回転電機の回転子。
4. 【請求項４】請求項３記載の回転子において、 前記電機子コイルは、前記スロットの数と同数の前記一
   方のコイル分割体と前記他方のコイル分割体とを備え、
   それぞれ前記一方のコイル分割体の前記一方の上側コイ
   ル片と前記一方の下側コイル片とを前記電機子コアの軸
   方向一端側から前記スロット内に挿入し、それぞれ前記
   他方のコイル分割体の前記他方の上側コイル片と前記他
   方の下側コイル片とを前記電機子コアの軸方向他端側か
   ら前記スロット内に挿入して、前記一方の上側コイル片
   と前記他方の上側コイル片の端面同士、及び前記一方の
   下側コイル片と前記他方の下側コイル片の端面同士をそ
   れぞれ前記スロット内で電気的に接合して形成された
   後、その接合部が前記スロットの開口端部に設けられた
   爪を折り曲げて前記電機子コアの径方向外周側から押圧
   されることを特徴とする請求項３記載の回転子の製造方
   法。