JP2003111315A - 回転電気機器の電機子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一度巻回したワイヤがスロットから飛び出す
ことがない回転電機機器の電機子を提供する。 【解決手段】 回転軸６に対し放射状に配設された複数
の磁極歯７ａからなるコア７を有し、コア７に対向して
マグネットが配設され、隣接する磁極歯７ａ間にスロッ
ト４１が形成され、マグネットとの対向面で隣接する磁
極歯７ａ間にスロットの入口４２が開口し、磁極歯７ａ
のコイルエンド面４０及び両側面を覆う樹脂の絶縁材か
らなるインシュレータ２７を介して磁極歯７ａにワイヤ
９を巻回してコイルが形成された回転電気機器の電機子
において、インシュレータ２７のスロット入口４２の開
口幅をワイヤ９の径より小さくした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はエンジンのスタータ
モータ等の直流モータや発電機等の回転電気機器の電機
子（アーマチュア）に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジン始動用のスタータモータとして
バッテリーから電源供給される直流モータがエンジンに
備わる。このスタータモータは、円筒状ヨークの内面に
円周方向に複数に分割されたマグネットを固着してステ
ータを構成し、このマグネットに対向して配設したコイ
ルによりアーマチュア（ロータ）を構成し、このアーマ
チュアの回転軸をモータの出力軸としたものである。こ
のモータ出力軸に減速ギヤ及びオーバーランニングクラ
ッチ等を介してエンジンのクランク軸が連結され、スタ
ータモータの回転力によりエンジンを始動させる。

【０００３】マグネットは通常の磁石を形成するフェラ
イト系の磁性材料を着磁したものが用いられる。コイル
は、アーマチュアのコアを構成する放射状に配設された
複数の磁極歯にワイヤ（通常φ０．９ｍｍ以下の細線）
を巻回して構成される。この場合、コアはインシュレー
タで覆われ、このインシュレータを介してワイヤが巻回
される。インシュレータは例えば一定厚の絶縁樹脂材料
の成形体からなり、各磁極歯のコイルエンド部及び側面
部を覆って放射状のコアに嵌め込まれる。

【０００４】一方、フェライト系マグネットに代えて高
エネルギーのネオジム系マグネットを用いたスタータモ
ータが開発されている。このネオジム系マグネットを用
いることによりマグネット厚を薄くすることができ出力
向上が図られる。このような高エネルギーマグネットを
用いる場合、そのエネルギーに見合う電流を流すために
径が略１ｍｍ以上の太線ワイヤを用いてコイルが形成さ
れる。

【０００５】図６は従来のインシュレータを装着したコ
アの（Ａ）は上面図、（Ｂ）はＢ−Ｂ断面図であり、図
７はスロット付近を示す詳細図である。

【０００６】図示したように、コア７１の上下にはイン
シュレータ７２が装着される。コア７１はロータ軸７５
を中心として複数の放射状の磁極歯７１ａからなり、各
磁極歯７１ａにワイヤ７３が巻回される。隣接する磁極
歯間にスロット７４が形成される。この例は２１スロッ
トのモータである。隣接する磁極歯７１ａの磁極面７６
間にはスロット入口７４ａが開口する。このスロット入
口７４ａは、ワイヤ７３の径以上の開口幅を有する。

【０００７】ワイヤ７３を巻回するとき、図７に示すよ
うに、スロット入口７４ａからワイヤ７３が入り込み、
所定のスロット７４間隔ごとに巻回されてコイルを形成
する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の回転電気機器の電機子では、特に太線ワイヤを用い
て巻回するときにワイヤの剛性の為、巻回したワイヤが
図６（Ｂ）に示すようにスロット入口から飛び出てしま
い、正常なコイルを形成することが困難であった。この
ため、従来はワイヤを巻回した後、ワイヤ飛び出し防止
のための含浸（コーティング）を施したり、コアの円周
に飛び出し防止板を取付けてスロット入口を塞いだりし
てワイヤの飛び出しを防止していた。したがってワイヤ
飛び出し防止のために生産工程が１つ増加してしまい、
作業が面倒になるとともに生産効率が悪かった。

【０００９】本発明は上記従来技術を考慮したものであ
って、一度巻回したワイヤがスロットから飛び出すこと
がない回転電機機器の電機子の提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では、回転軸に対し放射状に配設された複数
の磁極歯からなるコアを有し、該コアに対向してマグネ
ットが配設され、隣接する磁極歯間にスロットが形成さ
れ、前記マグネットとの対向面で隣接する磁極歯間に前
記スロットの入口が開口し、前記磁極歯のコイルエンド
面及び両側面を覆う樹脂の絶縁材からなるインシュレー
タを介して磁極歯にワイヤを巻回してコイルが形成され
た回転電気機器の電機子において、前記インシュレータ
のスロット入口の開口幅は、前記ワイヤの径より小さい
ことを特徴とする回転電気機器の電機子を提供する。

【００１１】この構成によれば、スロット入口を通して
ワイヤをスロット内に導入し、このワイヤを磁極歯周り
に巻き回してコイルを形成する際、樹脂の絶縁材からな
るインシュレータの弾性に抗して入口の開口幅より径の
太いワイヤをスロット内に押込んでワイヤを巻回するこ
とができ、一旦スロット内に入ってコイルを形成したワ
イヤはスロット入口幅が狭いため、積極的にインシュレ
ータの弾性力以上の大きな引出し力を作用させない限り
例えば巻回中のワイヤの弾性力や通常使用中の電機子の
回転による遠心力程度の力では抜け出すことはない。し
たがって、ワイヤは乱れることなく安定して緊密にスロ
ット内に収まり、コイルの製形性が向上し、コイルエン
ドの高さや形状も揃って製形作業が容易に又は省略する
ことができる。また、コイル形成後のワイヤの飛び出し
を防止するためのスロット入口を塞ぐ遮蔽板やワイヤを
固定保持するための含浸樹脂を省略することができる。

【００１２】好ましい構成例では、前記インシュレータ
の各磁極歯の先端部に楔状の拡大頭部が形成され、隣接
する拡大頭部間にスロット入口が形成されたことを特徴
としている。

【００１３】この構成によれば、楔状の拡大頭部によ
り、前記インシュレータのスロット入口の形状は、開口
幅がスロット内に向って徐々に狭くなるように形成され
る。したがって、ワイヤをこのスロット入口を通して押
込めば、ワイヤはインシュレータを弾性変形させながら
円滑にスロット内に押込まれるとともに、入口の拡大頭
部を通過後は、弾性変形が元に戻って拡大頭部の楔端部
のフック状の段差により入口が狭くなりワイヤの抜け出
しを効果的に防止できる。

【００１４】さらに好ましい構成例では、前記回転電気
機器はエンジンのスタータモータであり、前記ワイヤの
径が約１ｍｍ以上であることを特徴としている。

【００１５】この構成によれば、自動二輪車等のエンジ
ンのスタータモータにおいて、電機子に磁界を付与する
マグネットとしてネオジム系等の高エネルギーマグネッ
トを用いた場合、コイルのワイヤ径が太くなり、１ｍｍ
以上の太線が用いられる。このような太線ワイヤを用い
た場合に、太線ワイヤの弾性力が大きくなるため、巻き
回しの際ワイヤがスロット入口から抜け出しやすくな
る。したがって、このような太線ワイヤを用いた場合に
本発明のワイヤ抜け出し防止や製形性向上の効果が顕著
になる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態について説明する。図１は本発明に係る自動二輪
車のスタータとして用いる直流モータの全体構成図、図
２はそのＡ−Ａ部の断面図、図３はＢ−Ｂ部の断面図で
ある。このスタータモータ１は、円筒状のヨーク２とそ
の内面に接合された４枚の円弧状断面のマグネット３か
らなるステータ４と、このステータ４内に装着されたア
ーマチュア（ロータ）５とにより構成される。アーマチ
ュア５は、マグネット３に対面してロータ軸６に装着さ
れたコア７と、このコア７に隣接してロータ軸端部に装
着された整流子（コンミテータ）８とにより構成され
る。コア７は、図２に示すように、複数の放射状の磁極
歯７ａからなり、各磁極歯７ａにコイル（不図示）が巻
回される。コア７は、図２に示す放射状の形状の薄い鉄
板材を多数枚積層して形成される。隣接する磁極歯間に
スロット４１が形成される。この例は１４スロットのモ
ータである。

【００１７】鉄板材の積層体であるコア７の各磁極歯７
ａは、その磁極面（マグネット３に対向する面）４０の
側縁が、図１に示すように、ロータ軸６と平行である。
隣接する磁極歯７ａの磁極面４０間にスロット入口４２
が開口する。

【００１８】整流子８は、磁極歯７ａに対応した枚数の
接触片８ａからなり、４個のブラシ２２，２３（図３）
が整流子８の外周側から接触する。各ブラシは、コイル
バネ１０により整流子８の接触片８ａ側に押圧される。

【００１９】円筒状ヨーク２の両側には、図の左側を覆
う前側カバー１１（図１）および図の右側を覆う後側カ
バー１２が装着され、ヨーク２とともに全体でモータケ
ース１３を形成する。すなわち、モータケース１３は、
ロータ（アーマチュア５）とこれに対向するステータ
（ヨーク２及びマグネット３）に対応した部分のケース
本体（ヨーク２）と、その前後両側を覆う前側カバー１
１及び後側カバー１２とにより構成される。後側カバー
１２にブラケット５０が設けられ、このブラケット５０
を介してスタータモータ１が車体フレーム（不図示）に
固定される。

【００２０】ロータ軸６は、前側カバー１１および後側
カバー１２にそれぞれベアリング１４を介して回転可能
に保持される。後側カバー１２には、車載バッテリ（不
図示）から正極側の電源を供給する正側ターミナル１５
が設けられる。正側ターミナル１５は、正極側のブラシ
２２（図３）に接続される。負極側（アース側）のブラ
シ２３（図３）はケーブル（または負側ターミナル及び
ブラケット５０）を介してアース（バッテリ負極）に接
続される。

【００２１】前側カバー１１には、エンジン側からモー
タケース１３内へのオイルの進入を防止するためのオイ
ルシール１７およびエンジン取付け部をシールするため
のＯ−リング１８が装着される。ロータ軸６のエンジン
側端部には、不図示のフライホイルのギヤに噛合ってク
ランク軸を回転駆動するためのギヤ１９が備わる。

【００２２】ロータ軸６端部の整流子８を覆う後側カバ
ー１２内に、円板状のブラシホルダ２１が固定される。
このブラシホルダ２１上の９０°の放射状角度の４ヵ所
の位置に、それぞれ１８０°対向して２つの正極ブラシ
２２および２つの負極（接地）ブラシ２３が固定され
る。各ブラシ２２，２３はコイルバネ１０により内側の
整流子８側に付勢される。正極ブラシ２２は正側ターミ
ナル１５に接続され、負極ブラシ２３は負極（接地）タ
ーミナル２４に接続される。本発明においては、コア７
の各磁極歯７ａは後述のインシュレータで覆われる。

【００２３】図４は本発明に係るインシュレータを装着
したコアの（Ａ）は上面図、（Ｂ）はＢ−Ｂ断面図であ
り、図５はスロット付近を示す詳細図である。

【００２４】樹脂の絶縁材からなるインシュレータ２７
はコア７の上下のコイルエンド３２の両側からスロット
４１内に差込むことにより嵌め込まれる。この状態でワ
イヤ９がインシュレータ２７の外側から磁極歯７ａ周り
に巻回される。

【００２５】インシュレータ２７が形成するスロット入
口４２の開口幅Ｗはワイヤ９の径Ｄよりも小さく設定さ
れる。この例では、図４（Ａ）に示すように、放射状の
各磁極歯部分の先端に楔状の拡大頭部４３が形成され
る。この楔状の拡大頭部４３により、スロット入口幅が
内部に向かって徐々に狭まり楔部分の終端にフック部４
３ａが形成される。スロット入口の両側のフック部４３
ａ間の幅Ｗがワイヤ９の径口より小さくなるように拡大
頭部４３を形成する。

【００２６】このような構成にすることにより、特に太
線ワイヤを磁極歯７ａ周りに巻回してコイルを形成する
際、楔の傾斜面に沿ってワイヤをスロット内に円滑に押
込んでワイヤを巻回することができるとともに、一旦ス
ロット内に入ってコイルを形成したワイヤは楔のフック
部４３ａに引っ掛かってワイヤが抜け出すことはない。
したがって、図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、ワイヤ９
は拡大頭部４３の内側のスロット４１内に安定して保持
される。これにより、コイルの製形性が向上し、コイル
形成後のワイヤの飛び出しを防止するためのスロット入
口を塞ぐ遮蔽板やワイヤを固定保持するための含浸樹脂
を省略することができる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、スロ
ット入口を通してワイヤをスロット内に導入し、このワ
イヤを磁極歯周りに巻き回してコイルを形成する際、樹
脂の絶縁材からなるインシュレータの弾性に抗して入口
の開口幅より径の太いワイヤをスロット内に押込んでワ
イヤを巻回することができ、一旦スロット内に入ってコ
イルを形成したワイヤはスロット入口幅が狭いため、積
極的にインシュレータの弾性力以上の大きな引出し力を
作用させない限り例えば巻回中のワイヤの弾性力や通常
使用中の電機子の回転による遠心力程度の力では抜け出
すことはない。したがって、ワイヤは乱れることなく安
定して緊密にスロット内に収まり、コイルの製形性が向
上し、コイルエンドの高さや形状が揃って製形作業が容
易に又は省略することができる。また、コイル形成後の
ワイヤの飛び出しを防止するためのスロット入口を塞ぐ
遮蔽板やワイヤを固定保持するための含浸樹脂を省略す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る自動二輪車のスタータとして用
いる直流モータの全体構成図。

【図２】 図１のＡ−Ａ部の断面図。

【図３】 図１のＢ−Ｂ部の断面図。

【図４】 本発明に係るインシュレータを装着したコア
の（Ａ）は上面図、（Ｂ）はＢ−Ｂ断面図。

【図５】 スロット付近を示す詳細図。

【図６】 従来のインシュレータを装着したコアの
（Ａ）は上面図、（Ｂ）はＢ−Ｂ断面図。

【図７】 スロット付近を示す詳細図。

【符号の説明】

１：スタータモータ、２：ヨーク、３：マグネット、
４：ステータ、５：アーマチュア、６：ロータ軸、７：
コア、７ａ：磁極歯、８：整流子、８ａ：接触片、９：
ワイヤ、１０：コイルバネ、１１：前側カバー、１２：
後側カバー、１３：モータケース、１４：ベアリング、
１５：正側ターミナル、１７：オイルシール、１８：Ｏ
−リング、１９：ギヤ、２１：ブラシホルダ、２２：ブ
ラシ、２３：ブラシ、２４：負極ターミナル、２７：イ
ンシュレータ、３２：コイルエンド、４０：磁極面、４
１：スロット、４２：スロット入口、４３：拡大頭部、
４３ａ：フック部、５０：ブラケット、７１：コア、７
１ａ：磁極歯、７２：インシュレータ、７３：ワイヤ、
７４：スロット、７４ａ：スロット入口、７５：ロータ
軸、７６：磁極面。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転軸に対し放射状に配設された複数の磁
   極歯からなるコアを有し、該コアに対向してマグネット
   が配設され、隣接する磁極歯間にスロットが形成され、
   前記マグネットとの対向面で隣接する磁極歯間に前記ス
   ロットの入口が開口し、前記磁極歯のコイルエンド面及
   び両側面を覆う樹脂の絶縁材からなるインシュレータを
   介して磁極歯にワイヤを巻回してコイルが形成された回
   転電気機器の電機子において、 前記インシュレータのスロット入口の開口幅は、前記ワ
   イヤの径より小さいことを特徴とする回転電気機器の電
   機子。
2. 【請求項２】前記インシュレータの各磁極歯の先端部に
   楔状の拡大頭部が形成され、隣接する拡大頭部間にスロ
   ット入口が形成されたことを特徴とする請求項１に記載
   の回転電気機器の電機子。
3. 【請求項３】前記回転電気機器はエンジンのスタータモ
   ータであり、前記ワイヤの径は約１ｍｍ以上であること
   を特徴とする請求項１または２に記載の回転電気機器の
   電機子。