JP2003111364A - 回転電気機器の電機子の巻線方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 巻回したワイヤのコイルエンドの形状を整
え、ワイヤがスロットから飛び出すことのない回転電機
機器の電機子を提供する。 【解決手段】 回転軸６に対し放射状に固定された複数
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、隣接する磁極歯間にスロット４
１が形成され、マグネットとの対向面で隣接する磁極歯
間にスロット４１の入口４２が開口し、磁極歯７ａのコ
イルエンド面３２及び両側面を覆うインシュレータ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
される回転電気機器の電機子の巻線方法において、イン
シュレータ２７のコイルエンド部２７ｂに、放射状に形
成されたスロット４１の奥側端部４２ａの位置に対応し
て、ワイヤ９が当接するガイド円周面６２を設けた状態
でワイヤ９を巻回する。

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）の巻線方法に関する。

【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８は従来のコアにワイヤを巻回したとき
の（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図であ
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。インシュレータ７２は絶
縁樹脂材料の成形体からなり、中央のハブ部７２ａと、
各磁極歯７１ａのコイルエンド面７７を覆うコイルエン
ド部７２ｂと、磁極歯両側面を覆いスロット７４内に差
込まれる差込み部７２ｃとにより構成される。

【０００７】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７
４が形成される。図８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。

【０００８】ワイヤ７３を磁極歯７１ａ周りに巻回して
コイルを形成するときはスロット入口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。ワイヤ７３はコア７１の外周に
装着された図示しないノズルから供給され、自動的に巻
回される。

【０００９】この例では（Ａ）に示すように、５スロッ
ト間隔でワイヤ７３が巻き回され、コイルエンドでのワ
イヤ７３の渡り部分（図の一点鎖線）はスロットの奥側
端部より内側（ロータ軸７５側に近づく側）に寄って巻
回される。太線ワイヤの場合、その剛性の為コイルエン
ドでの渡り部分が図示したようにさらに内側に湾曲す
る。

【００１０】

【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の巻線方法では、特に太線ワ
イヤを用いて巻回するときにワイヤの剛性により、前述
のように巻回したワイヤのコイルエンドがロータ軸側に
倒れるため、その反力で図８（Ｂ）に示すようにスロッ
ト内のワイヤ７３が浮き上がって凸形状に形成される。
このため、このままワイヤの巻回を続けると、外側のワ
イヤがスロットから飛び出すおそれがあり、正常なコイ
ルを形成することが困難であった。

【００１１】また、コイルエンドのワイヤがフリー状態
で内側に寄るため、コイルエンドでのワイヤが乱れやす
くなり、整形作業の手間を要するとともに、スロット内
のワイヤも乱れやすくなって飛び出しのおそれがさらに
大きくなる。この場合、下側のコイルエンドは各コイル
のワイヤの両端（不図示）がコンミテータ７８のリング
状の縁部７８ａに固定されるため内側への倒れは軽減さ
れる。したがって、特に上側のコイルエンド部分のワイ
ヤの乱れが問題となる。

【００１２】本発明は上記従来技術を考慮したものであ
って、巻回したワイヤのコイルエンドの形状を整え、ワ
イヤがスロットから飛び出すことのない回転電機機器の
電機子の提供を目的とする。

【００１３】

【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固定された複数
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、前記インシュレータ
は、前記磁極歯に対応して放射状に形成されたコイルエ
ンド部と、各コイルエンド部の両側に一体成形したスロ
ット内壁面を覆う差込み片とからなる回転電気機器の電
機子の巻線方法であって、該電機子を巻線装置にセット
し、該巻線装置のノズルからワイヤを引出しながら該ノ
ズルをループ動作させてワイヤを磁極歯に巻回する回転
電気機器の電機子の巻線方法において、前記インシュレ
ータのコイルエンド部に、放射状に形成されたスロット
の奥側端部の位置に対応して、ワイヤが当接するガイド
円周面を設けた状態でワイヤを巻回することを特徴とす
る回転電気機器の電機子の巻線方法を提供する。

【００１４】この構成によれば、複数の磁極歯間に渡っ
てその両側のスロットを通してワイヤを巻き回してコイ
ルを形成する場合、ワイヤがスロットを出た位置のコイ
ルエンド部で円周方向に巻き回されるときに、ワイヤが
ガイド円周面に当接しこのガイド円周面がストッパとな
って、ワイヤはスロットの端部より内周側に倒れ込まな
い。したがって、ワイヤの内周側への倒れ込みの反力に
よるスロット内のワイヤの外周側への浮き上りがなくな
り、ワイヤがスロット入口からコアの外部にはみ出すこ
とが防止される。また、コイルエンド部の形状が乱れず
安定して整列配置して形成されるとともにスロット内に
緊密にワイヤを配設できるため、コイル形状が安定し占
積率を高めることができる。

【００１５】好ましい構成例では、前記ガイド円周面
は、インシュレータに対し着脱可能なカラーの外周面に
形成され、該カラーをインシュレータのコイルエンド根
元部の前記回転軸に装着した状態でワイヤを巻回するこ
とを特徴としている。

【００１６】この構成によれば、インシュレータの回転
軸挿通部にリング状のカラーを嵌め込み、このカラーの
外周面がスロット奥側端部の位置に対応するガイド円周
面を構成することにより、簡単な構成でワイヤのストッ
パ面が形成され、ワイヤの内周側への倒れ込みが防止さ
れる。

【００１７】別の好ましい構成例においては、前記ガイ
ド円周面は、前記巻線装置を構成する部材に備わり、前
記電機子をこの巻線装置にセットした状態で前記部材が
インシュレータのコイルエンド根元部の前記回転軸周り
に配設されることを特徴としている。

【００１８】この構成によれば、巻線装置側にガイド円
周面を有するガイド部材を設けるため、電機子を巻線装
置にセットすればガイド部材が電機子のコイルエンド部
に配設され、巻線作業が効率よくできる。

【００１９】別の好ましい構成例では、前記ガイド円周
面は、前記インシュレータのコイルエンド部の回転軸挿
通部に一体形成した厚肉ハブの外周面に形成されたこと
を特徴としている。

【００２０】この構成によれば、インシュレータのコイ
ルエンド部の回転軸挿通部に厚肉ハブを一体形成し、こ
のハブの外周面をワイヤのストッパ面となるガイド円周
面とすることにより、部品点数を増加させることなく、
簡単な構成でワイヤの内周側への倒れ込みを防止でき
る。

【００２１】本発明ではさらに、回転軸に対し放射状に
固定された複数の磁極歯からなるコアを有し、該コアの
外周面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、前記コイルは、コ
アの上面視で回転軸周りのコイルエンド面にリング状に
形成され、このリング状コイルエンドの内周縁は前記ス
ロットの奥側端部に対応した半径位置であり、この内周
縁と回転軸と間にリング状空間が形成され、又は絶縁部
材が介在することを特徴とする回転電気機器の電機子を
提供する。

【００２２】この構成においては、前述のように本発明
のガイド円周面を設けた状態でワイヤを巻回することに
より、コイルエンドがガイド円周面より内周側に入り込
まないため、このガイド円周面に対応したスロット奥側
端部より内周側に空間が形成され、またはインシュレー
タと一体のハブが形成され、本発明方法に基づく形状的
な特徴が得られる。

【００２３】

【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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】図４は本発明に係る回転電気機器の電機子
の巻線方法を示す概略図である。図示したように、コア
７の上下にはインシュレータ２７が装着される。インシ
ュレータ２７は絶縁樹脂材料の成形体からなり、中央の
ハブ部２７ａと、コア７のコイルエンド３２を覆うコイ
ルエンド部７２ｂと、磁極歯両側面を覆いスロット４１
内に差込まれる差込み部２７ｃとにより構成される。

【００３２】ワイヤ９を磁極歯７ａ周りに巻回してコイ
ルを形成するときはアーマチュア５を巻線装置（不図
示）にセットする。この巻線装置に備わるノズルからワ
イヤが供給され、スロット入口４２からワイヤ９が入り
込み、所定のスロット４１間隔ごとに巻回されてコイル
を形成する。

【００３３】インシュレータ２７のコイルエンド部２７
ｂ上の内側には、ハブ部２７ａに沿って円筒状のカラー
６１が嵌め込まれる。このカラー６１は着脱可能であ
り、その外周でワイヤ９が巻回されるときのガイド円周
面６２を形成する。このガイド円周面６２は、図４
（Ａ）に示すように、スロット４２の奥側端部４２ａに
沿った円とほぼ等しい直径の円周面である。これによ
り、コイルエンドでのワイヤ９のストッパ面が形成さ
れ、ワイヤ９を巻回するとき、コイルエンドでのスロッ
ト間の渡り部が（Ａ）の一点鎖線で示すように、スロッ
ト奥側端部４２ａより内側に入り込むことはなく、ワイ
ヤ９の内周側への倒れ込みが防止される。

【００３４】このため、ワイヤ９の倒れこみによる反力
がなくなってスロット内のワイヤは、同図（Ｂ）に示す
ように、外側に湾曲することなくほぼ真直ぐに巻回され
る。これにより、コイルエンドの整形性が向上してワイ
ヤが乱れず、かつスロット内で緊密にワイヤを巻回して
ワイヤの飛び出しをなくし占積率を高めることができ
る。

【００３５】図５は本発明に係る別の回転電気機器の電
機子の巻線方法を示す概略図である。この例では、図４
のカラー６１に相当する筒状のガイド部材６３が図示し
ない巻線装置に予め備わっている。この巻線装置にアー
マチュア５をセットすると、図示したように、ガイド部
材６３がインシュレータ２７のハブ部２７ａ周りに嵌め
込まれる。この場合、ガイド部材６３は、例えば軸方向
（縦方向）に２分割として、アーマチュア５がセットさ
れると、そのロータ軸６の両側からインシュレータ２７
のハブ部２７ａを囲むように構成してもよい。

【００３６】これにより、アーマチュア５を巻線装置に
セットするだけでガイド部材６３の外周面６３ａがスト
ッパとなってワイヤ９の内周側への倒れ込みを防止す
る。その他の構成及び作用効果は図４の例と同じであ
る。

【００３７】図６は本発明に係るさらに別の回転電気機
器の電機子の巻線方法を示す概略図である。この例で
は、上記実施例のインシュレータ２７のハブ部２７ａ
（図４、図５）が厚肉に成形され、図４のカラー６１及
び図５のガイド部材６３に相当して厚肉ハブ６４がイン
シュレータ２７に一体形成される。これにより、この厚
肉ハブ６４の外周面６４ａがワイヤのストッパ面（ガイ
ド円周面）となり、部品点数を増加させることなく、簡
単な構成でワイヤの内周側への倒れ込みを防止すること
ができる。その他の構成及び作用効果は上記実施例と同
じである。

【００３８】図７は図４又は図５の例におけるコイル形
成後のコアの上面図である。前述のように、カラー６１
（図４）又はガイド部材６３（図５）により、ワイヤを
巻回した時に、ワイヤ９はスロット４２の奥側端部より
内側に倒れこまない。このため、コイル形成後にこれら
を外した時カラー６１又はガイド部材６３に対応した径
のリング状の空間部６５が形成される。図６の例では、
このリング状空間部６５の位置は厚肉ハブ６４で占めら
れる。いずれの例においても、回転軸周りにスロット奥
側端部に対応する径の内側にはコイルエンドは形成され
ない。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、複数
の磁極歯間に渡ってその両側のスロットを通してワイヤ
を巻き回してコイルを形成する場合、ワイヤがスロット
を出た位置のコイルエンド部で円周方向に巻き回される
ときに、ワイヤがガイド円周面に当接しこのガイド円周
面がストッパとなって、ワイヤはスロットの端部より内
周側に倒れ込まない。したがって、ワイヤの内周側への
倒れ込みの反力によるスロット内のワイヤの外周側への
浮き上りがなくなり、ワイヤがスロット入口からコアの
外部にはみ出すことが防止される。また、コイルエンド
部の形状が乱れず安定して整列配置して形成されるとと
もにスロット内に緊密にワイヤを配設できるため、コイ
ル形状が安定し占積率を高めることができる。

【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】 本発明に係る回転電気機器の電機子の巻線方
法を示す概略図。

【図５】 本発明に係る別の回転電気機器の電機子の巻
線方法を示す概略図。

【図６】 本発明に係るさらに別の回転電気機器の電機
子の巻線方法を示す概略図。

【図７】 図４の例におけるコイル成形後のコアの上面
図。

【図８】 従来のコアにワイヤを巻回したときの（Ａ）
は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図。

【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、２７ａ：ハブ部、２７ｂ：コイルエンド
部、２７ｃ：差込み部、３２：コイルエンド、４０：磁
極面、４１：スロット、４２：スロット入口、４２ａ：
奥側端部、５０：ブラケット、６１：カラー、６２：ガ
イド円周面、６３：ガイド部材、６４：厚肉ハブ、６
５：リング状空間部、７１：コア、７１ａ：磁極歯、７
２：インシュレータ、７２ａ：ハブ部、７２ｂ：コイル
エンド部、７２ｃ：差込み部、７３：ワイヤ、７４：ス
ロット、７４ａ：スロット入口、７５：ロータ軸、７
６：磁極面、７７：コイルエンド面。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H603 AA09 BB01 BB02 BB04 BB12 CA02 CA05 CB02 CB03 CB26 CC04 CC17 CD02 CD11 CD21 CD31 CD33 CE01 5H604 AA05 AA08 BB01 BB07 BB14 CC02 CC05 CC14 DA14 DB01 PB03 5H615 AA01 BB01 BB04 BB14 PP02 PP13 PP14 QQ02 QQ19 QQ25 RR01 RR02 SS11 TT26

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転軸に対し放射状に固定された複数の磁
   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、前記インシュレータは、
   前記磁極歯に対応して放射状に形成されたコイルエンド
   部と、各コイルエンド部の両側に一体成形したスロット
   内壁面を覆う差込み片とからなる回転電気機器の電機子
   の巻線方法であって、前記電機子を巻線装置にセット
   し、該巻線装置のノズルからワイヤを引出しながら該ノ
   ズルをループ動作させてワイヤを磁極歯に巻回する回転
   電気機器の電機子の巻線方法において、 前記インシュレータのコイルエンド部に、放射状に形成
   されたスロットの奥側端部の位置に対応して、ワイヤが
   当接するガイド円周面を設けた状態でワイヤを巻回する
   ことを特徴とする回転電気機器の電機子の巻線方法。
2. 【請求項２】前記ガイド円周面は、インシュレータに対
   し着脱可能なカラーの外周面に形成され、該カラーをイ
   ンシュレータのコイルエンド根元部の前記回転軸に装着
   した状態でワイヤを巻回する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の巻線方法。
3. 【請求項３】前記ガイド円周面は、前記巻線装置を構成
   する部材に備わり、前記電機子をこの巻線装置にセット
   した状態で前記部材がインシュレータのコイルエンド根
   元部の前記回転軸周りに配設される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の巻線方法。
4. 【請求項４】前記ガイド円周面は、前記インシュレータ
   のコイルエンド部の回転軸挿通部に一体形成した厚肉ハ
   ブの外周面に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の巻線方法。
5. 【請求項５】回転軸に対し放射状に固定された複数の磁
   極歯からなるコアを有し、該コアの外周面に対向してマ
   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、前記コイルは、コアの上面視で回転軸
   周りのコイルエンド面にリング状に形成され、このリン
   グ状コイルエンドの内周縁は前記スロットの奥側端部に
   対応した半径位置であり、この内周縁と回転軸と間にリ
   ング状空間が形成され、又は絶縁部材が介在することを
   特徴とする回転電気機器の電機子。