JP2002199638A - 電機子の巻線構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電機子への巻線における生産性を向上する。 【解決手段】 電機子１に並列巻線を行う際に、コア２
の回転方向（インデックス方向）を一方向のみにし、一
方の半周分Ｄ１に対する巻線終了後にフライヤを逆転さ
せて、他方の半周分Ｄ２に対するコアティースに対する
コイル素線の巻回方向を一方の半周分に対して逆にす
る。 【効果】 一方の半周分の巻き始め及び他方の半周分の
巻き終わりと、両半周分の移り変わる部分の渡り線との
一方を中性点とし、他方を入出力端とすることにより、
各コアティースのコイル軸回りに対する電流の流れる方
向を同じにすることができ、かつ中性点及び入出力端と
なる各半周分の各端末線がそれぞれ近接するため、コイ
ル巻線の端末処理を容易に行うことができ、それによる
時間短縮化により生産性を向上し得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電機子の巻線構造
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電動モータを用いた自動車用スタ
ータ（ＡＣＧスタータを含む）において、始動に必要な
高トルクを優先させるためには太いコイル素線を巻いて
コイルを形成することが考えられる。しかしながら、太
いコイル素線を巻く場合には、スロット（ティース間
隔）を拡張したり、コイル巻線の巻き太りが生じたりし
て、モータが大型化し、また太いコイル素線の取り扱い
難さから生産性も悪くなる。

【０００３】上記不具合を解消するためには、細いコイ
ル素線を用いかつ各相毎にコイルを２群に分けることが
考えられる。なお、巻線装置としては、例えば図６に示
されるフライヤ式巻線装置を用いることが考えられる。
この図６ではティース１１ａにコイル素線Ｌを巻線する
場合を示すものであり、そのフライヤ式巻線装置によ
り、フライヤ１２とワイヤガイド１３とを用い、矢印Ａ
の方向に回転するフライヤ１２から繰り出されるように
なるコイル素線Ｌをワイヤガイド１３により、巻線対象
のティース１１ａに導いて巻回することができる。その
ティース１１ａに対する巻回が終わったら、三相の場合
には３つ先のティース１１ａを対象とするべく、コア
（ステータ）１１を矢印Ｂの向きに所定角度３θ回転し
て、続けて上記と同様に巻回する。

【０００４】また、各相毎にコイルを２群に分けて三相
モータに巻線する場合には、図７に示されるように、各
Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相毎に各コイル群Ｕａ・Ｕｂ、Ｖａ・Ｖ
ｂ、Ｗａ・Ｗｂを並列に結線（中性点Ｃ１・Ｃ２同士、
及び各外部入出力線Ｕ１・Ｕ２、Ｖ１・Ｖ２、Ｗ１・Ｗ
２同士を接続）して、各相毎に１本の太いコイル素線を
巻いた場合と等価の巻線を形成することが考えられる。
例えば上記巻線装置によりコア１１に対して２群に分け
た各コイル群を巻線する場合には、コア１１を２回転さ
せて各コイル群を各ティース１１ａに巻線することによ
り、１つのティース１１ａに対して各コイル群をそれぞ
れ巻くことができる。

【０００５】しかしながら、ティース１１ａに対する巻
線状態を見ると、例えば代表としてＵ相について示す図
８に示されるように、一方のコイル群Ｕａの外周に他方
のコイル群Ｕｂを重ね巻きする場合には、両コイル群Ｕ
ａ・Ｕｂの重ね巻きによりティース１１ａの根元部分で
隣り合うコイルＵｂ同士が互いに干渉し合うようにな
り、それを回避するためには各ティース１１ａの間隔を
拡張する（周方向に離す）ことになる。

【０００６】また、同様にＵ相について示す図９に示さ
れるように一方のコイル群Ｕａに続けてティース１１ａ
の延出方向に他方のコイル群Ｕｂを巻いていくことによ
り上記ティースの間隔を拡張する必要が無いが、この場
合にはティース１１ａの長さを両コイル群Ｕａ・Ｕｂを
続けて巻くことができる長さにすることになり、ティー
ス１１ａが長くなる。また、両コイル群Ｕａ・Ｕｂ間に
隙間が生じる部分があり、それによってもティース１１
ａが長くなる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記した重ね巻きする
場合や続けて巻いていく場合であっても、上記した各理
由によりモータが大型化するという問題が生じる。さら
に、各ティースには図８に示されるように２本のコイル
引き出し線があり、巻線時の障害になることからその防
止のための引き回し策を講じて巻線しなければならない
ばかりでなく、上記いずれの巻線構造にあっても、ステ
ータを２回転させなければならず、生産性が悪化すると
いう問題がある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決し
て、生産性を向上し得る電機子の巻線構造を実現するた
めに、本発明に於いては、多相のモータまたは発電機の
電機子に設けられた複数のティースにコイル素線を巻線
するための電機子の巻線構造であって、前記相毎に少な
くとも２つのコイル群に分割すると共に、前記分割数に
応じて前記複数のティースを周方向に複数の領域に分け
て、前記各コイル群を前記各領域にそれぞれ巻回したも
のとした。

【０００９】これによれば、各相毎に複数のコイル群を
並列に巻線したことになり、細いコイル素線を用いて、
１本の太いコイル素線を巻いた場合と等価の巻線を形成
することができると共に、各コイル群を各領域別に巻回
することから、１つのティースには１本のコイル素線の
みが巻回され、ティース毎の引き出し線の数を最小限と
することができる。

【００１０】また、前記各コイル群の前記各ティースに
対する巻回方向が全て同一方向であることによれば、例
えばフライヤ式巻線装置におけるフライヤの回転方向を
常に同一方向に回転させつつ巻線を行うことができ、巻
線工程を簡素化し得る。さらに、第１のコイル群を巻回
した後、前記第１のコイル群を巻き始めたティースに隣
接するティースから第２のコイル群を巻回していること
によれば、各コイル群の巻き始め同士が隣接し、コイル
の端末線の処理が容易になる。

【００１１】また、前記電機子が三相スター結線されて
いることによれば、１つのコイル群の巻き始めと別のコ
イル群の巻き終わりとをスター結線の中性点及び入出力
端のいずれか一方にすると共に、他の巻き終わりと巻き
始めとをスター結線の中性点及び入出力端のいずれか他
方にすることができ、好適である。

【００１２】あるいは、前記相毎に偶数のコイル群に分
割されていると共に、前記各コイル群の対となるもの同
士の前記各ティースに対する巻回方向が逆方向であるこ
とによれば、対となる一方の巻き始め及び他方の巻き終
わりと、両者の移り変わる部分の渡り線との一方を中性
点とし、他方を入出力端とすることにより、各ティース
のコイル軸回りに対する電流の流れる方向を同じにする
ことができ、かつ中性点及び入出力端となる各半周分の
各端末線がそれぞれ近接するため、コイル巻線の端末処
理を容易に行うことができる。

【００１３】その前記対となるコイル群の一方を巻回し
た後、他方を前記一方の巻回方向とは逆方向に巻回して
いることによれば、例えばフライヤ式巻線機により巻線
する場合に、一方の巻線後にフライヤの回転方向を逆転
させるのみで、電機子を同一の方向（インデックス方
向）にのみ回転させて巻線することができ、途中で戻す
巻線方法に対して巻線時間を短縮することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に添付の図面に示された具体
例に基づいて本発明の実施の形態について詳細に説明す
る。

【００１５】図１は、本発明が適用された電機子１の巻
線状態を示す正面図である。本電機子１は、車両用エン
ジンに取り付けられるＡＣＧスタータの固定子として適
用されるものであって良く、その環状のコア２が、例え
ば図示されないエンジンのクランクシャフトに対して同
軸をなすようにエンジン端壁にボルト止めされるように
なっている。なお、コア２の半径方向外方には、図示さ
れない例えば円筒状のロータが同軸的に回転するように
設けられる。

【００１６】コア２には、放射状に突設された１８個の
ティース２ａが周方向に等ピッチ（角度θ）に配設され
ている。本電機子１にあっても、従来例の図７で示した
ものと同様に、三相コイルにおける巻線を各ティース２
ａに対して並列巻線にて行うものであり、以下に、その
巻線方法について説明する。なお、巻線機には、図６に
示したフライヤ式巻線機を用いるものとする。

【００１７】まず、各ティース２ａを半周ずつの領域Ｄ
１・Ｄ２に分け、一方の半周分Ｄ１に対して、巻き始め
を中性点Ｃ１として、コイル素線Ｌを図３のものと同様
にＵ相に対応する各ティース２ａに巻回していく。各コ
イルＵ１１・Ｕ１２・Ｕ１３に対して続けて巻回した
後、コイルＵ１３に対する巻き終わりを入出力線部Ｕ１
としてコア外方に引き出し、そのまま続けて他方の半周
部分Ｄ２のコイルＵ２３に対応するティース２ａに巻回
していく。この一方の半周部分Ｄ１から他方の半周部分
Ｄ２に移ったら、フライヤ１２を矢印Ａとは逆方向に回
転させて、他方の半周分Ｄ２の各ティース２ａに対して
コイル素線Ｌを巻回していく。

【００１８】このようにして、図２に示されるように各
コイルＵ１１〜Ｕ１３からなる第１のコイル群Ｕａと、
各コイルＵ２１〜Ｕ２３からなる第２のコイル群Ｕｂと
が構成され、かつ連続する１本のコイル素線ＬによりＵ
相の各コイルＵ１１〜Ｕ１３・Ｕ２１〜Ｕ２３が形成さ
れる。そして、コイルＵ１３の外部入出力線Ｕ１とコイ
ルＵ２３の外部入出力線Ｕ２とが両者間の渡り線であ
り、その渡り線の中間部をコア２の図示されない外部接
続端子に結合する。なお、他の各Ｖ相・Ｗ相についても
同様であり、その説明を省略する。

【００１９】なお、フライヤ１２による巻回が、コイル
素線Ｌをティース２ａの根元（コア２の半径方向内側）
から突出端側に至るように巻いていくことから、外部入
出力線Ｕに電圧を印加した際には、コイルＵ１１〜Ｕ１
３に対してはティース２ａの突出端側から根元に向けて
電流が流れ、コイルＵ２１〜Ｕ２３に対してはティース
２ａの根元から突出端側に向けて電流が流れる。上記し
たようにコイルＵ１１〜Ｕ１３とコイルＵ２１〜Ｕ２３
とは逆向きに巻回されていることから、各ティース２ａ
の軸線（コイル軸）に対しては図の矢印φ１・φ２に示
されるように同一方向に磁束が形成されることになり、
電機子におけるコイル通電として何ら問題がない。

【００２０】このように、電機子１に対して半周分ずつ
分けてフライヤ１２を逆転させて巻回することにより、
並列巻きにおける各中性点Ｃ１・Ｃ２同士が近接すると
共に、外部入出力線Ｕ１・Ｕ２（Ｖ１・Ｖ２、Ｗ１・Ｗ
２）同士も近接しており、端末処理が容易である。ま
た、外部入出力線となる渡り線を、巻線工程において一
方の半周部分Ｄ１から他方の半周部分Ｄ２に移る際に切
断せずにコア２の軸線方向にある程度の長さまで引き出
して例えば治具により固定しておくことにより、その後
の巻線時における巻き込みを何ら問題なく防止すること
ができる。このとき、コイル素線Ｌを一旦切断して次の
半周分Ｄ２に対する巻線を行う必要がないことから、巻
線中の切断工程を減らすことができ、生産性をより一層
向上し得る。

【００２１】次に、本発明に基づく第２の例を図３に示
す。この第２の例にあっては、上記と同様に各ティース
２ａを図に示されるように電機子の半周分ずつの領域Ｄ
１・Ｄ２に分け、各コイルＵ１１・Ｖ１１・Ｗ１１の巻
き始めを中性点Ｃ１とし、その中性点Ｃ１からそれぞれ
巻き始めて一方の半周分Ｄ１に対する巻回が終了した
ら、他方の半周分Ｄ２に対する巻線を行うために、コイ
ルＷ１３で巻き終わった位置から図３の矢印Ｃに示され
る向きにコア２を略半周分戻し、フライヤ１２によりコ
イルＵ２１を巻き始めることができるようにする。

【００２２】そして、各コイルＵ２１・Ｖ２１・Ｗ２１
の巻き始めを中性点Ｃ２とし、コア２を矢印Ｃの向きに
上記と同様に所定の角度ずつ送りながら各コイルＵ２１
〜Ｕ２３・Ｖ２１〜Ｖ２３・Ｗ２１〜Ｗ２３を巻回す
る。これにより、一方の半周分Ｄ１に三相巻きのコイル
Ｕ１１〜Ｕ１３・Ｖ１１〜Ｖ１３・Ｗ１１〜Ｗ１３がそ
れぞれ巻回され、他方の半周分Ｄ２にも三相巻きのコイ
ルＵ２１〜Ｕ２３・Ｖ２１〜Ｖ２３・Ｗ２１〜Ｗ２３が
それぞれ巻回されている。

【００２３】このようにして巻線されたコイルＵ１１〜
Ｕ１３・Ｖ１１〜Ｖ１３・Ｗ１１〜Ｗ１３・Ｕ２１〜Ｕ
２３・Ｖ２１〜Ｖ２３・Ｗ２１〜Ｗ２３の配線状態を、
各相に対する巻線がそれぞれ同様であることから、Ｕ相
のみについて図４に示す。この巻線方法によっても、図
に示されるように、各半周分ずつの各中性点Ｃ１・Ｃ２
同士と、各入出力端子Ｕ１・Ｕ２（Ｖ１・Ｖ２、Ｗ１・
Ｗ２）同士とがそれぞれ近接しており、外部配線ケーブ
ルとの結線に好適である。

【００２４】また、上記巻線方法による生産性の低下を
改善するためには、コア２を途中で戻さずに巻回するよ
うにすれば良く、第３の例として図５を参照して次に示
す。なお図５は上記図３と同様の図であり、同様の部分
には同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。こ
の図示例にあっては、一方の半周分Ｄ１に対して上記と
同様にコア２のインデックス方向を図の矢印Ｂの向きと
して巻線を行い、その巻線後にもコア２を同一方向（矢
印Ｂの向き）に送りつつ、他方の半周分Ｄ２に対して巻
線を行うようにしたものである。このようにすることに
より、コア２を途中で戻さずに巻回することができ、生
産性を向上し得る。

【００２５】なお、本図示例では固定子について示した
が、回転子であっても良く、並列巻線を行うものに適用
可能である。また、フライヤ式巻線機により巻線する場
合について示したが、巻線機を限定するものではなく、
他の種々の巻線機を用いることができる。また、フライ
ヤを１つのみ用いた場合を示したが、例えば一対のフラ
イヤを設け、各フライヤを互いに相反する方向に回転さ
せつつ各半周分をそれぞれ同時に巻線するようにしても
良い。また、各相毎に二分割したコイル群を用いた例に
ついて示したが、本発明は、二分割に限られるものでは
なく、複数分割に適用可能である。

【００２６】

【発明の効果】このように本発明によれば、各相毎に細
いコイル素線を用いて複数のコイル群を並列に巻線する
ことができ、１本の太いコイル素線を巻いた場合と等価
の巻線を形成することができると共に、各コイル群を各
領域別に巻回することから、１つのティースには１本の
コイル素線のみが巻回され、ティース毎の引き出し線の
数を最小限とすることができる。また、各コイル群の各
ティースに対する巻回方向を全て同一方向にすることに
より、例えばフライヤ式巻線装置におけるフライヤの回
転方向を常に同一方向に回転させつつ巻線を行うことが
でき、巻線工程を簡素化し得る。さらに、第１のコイル
群を巻き始めたティースに隣接するティースから第２の
コイル群を巻回することにより、各コイル群の巻き始め
同士が隣接し、コイルの端末線の処理が容易になる。ま
た、電機子が三相スター結線されていることにより、１
つのコイル群の巻き始めと別のコイル群の巻き終わりと
をスター結線の中性点及び入出力端のいずれか一方にす
ると共に、他の巻き終わりと巻き始めとをスター結線の
中性点及び入出力端のいずれか他方にすることができ、
好適である。

【００２７】あるいは、偶数のコイル群に分割された各
コイル群の対となるもの同士の巻回方向を逆方向にする
ことにより、対となる一方の巻き始め及び他方の巻き終
わりと、両者の移り変わる部分の渡り線との一方を中性
点とし、他方を入出力端とすることにより、各ティース
のコイル軸回りに対する電流の流れる方向を同じにする
ことができると共に、中性点及び入出力端となる各半周
分の各端末線がそれぞれ近接するため、コイル巻線の端
末処理を容易に行うことができる。その対となるコイル
群間で逆方向に巻回していることにより、例えばフライ
ヤ式巻線機により巻線する場合に、一方の巻線後にフラ
イヤの回転方向を逆転させるのみで、電機子を同一の方
向（インデックス方向）にのみ回転させて巻線すること
ができ、途中で戻す巻線方法に対して巻線時間を短縮す
ることができ、これらにより、電機子の生産性を向上し
得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく電機子の巻線状態を示す平面
図。

【図２】各コイルの配線をＵ相について示す説明図。

【図３】第２例を示す図１に対応する図。

【図４】第２の例における図２に対応する図。

【図５】第３の例を示す図３に対応する図。

【図６】巻線機の一例を示す模式的説明図。

【図７】並列巻線を示す説明図。

【図８】２コイル群をティースに重ね巻きした例を示す
要部拡大図。

【図９】２コイル群をティースに続けて巻いた例を示す
要部拡大図。

【符号の説明】

１ 電機子 ２ コア、２ａ ティース １１ コア、１１ａ ティース １２ フライヤ １３ ワイヤガイド Ｌ コイル素線

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多相のモータまたは発電機の電機子に設
   けられた複数のティースにコイル素線を巻線するための
   電機子の巻線構造であって、 前記相毎に少なくとも２つのコイル群に分割すると共
   に、前記分割数に応じて前記複数のティースを周方向に
   複数の領域に分けて、前記各コイル群を前記各領域にそ
   れぞれ巻回したことを特徴とする電機子の巻線構造。
2. 【請求項２】 前記各コイル群の前記各ティースに対す
   る巻回方向が全て同一方向であることを特徴とする請求
   項１に記載の電機子の巻線構造。
3. 【請求項３】 第１のコイル群を巻回した後、前記第１
   のコイル群を巻き始めたティースに隣接するティースか
   ら第２のコイル群を巻回していることを特徴とする請求
   項２に記載の電機子の巻線構造。
4. 【請求項４】 前記電機子が三相スター結線されている
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記
   載の電機子の巻線構造。
5. 【請求項５】 前記相毎に偶数のコイル群に分割されて
   いると共に、前記各コイル群の対となるもの同士の前記
   各ティースに対する巻回方向が逆方向であることを特徴
   とする請求項１に記載の電機子の巻線構造。
6. 【請求項６】 前記対となるコイル群の一方を巻回した
   後、他方を前記一方の巻回方向とは逆方向に巻回してい
   ることを特徴とする請求項５に記載の電機子の巻線構
   造。