JP2977915B2 - モータの電機子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はモータの電機子、電機子
巻線のコイル要素の製造方法および電機子の巻線方法に
係わり、特に、一重巻線が施される遊星歯車式減速機内
蔵スタータの電機子とそのコイル要素の製法方法および
巻線方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のモータの電機子には特開昭６１−
２４０８３２号公報に記載のものがある。これは多重巻
線を対象としたものであり、モータの固定子内に回転可
能に設けられかつその円周面上に複数のスロットを形成
した電機子鉄心と、この電機子鉄心の一端に設けられた
整流子と、電機子鉄心の各スロットに多層に重なり合っ
て巻装された電機子巻線とからなっている。この電機子
巻線は、丸線を所定の波形形状に成形した後、スロット
挿入部のみ押圧して断面角形形状とした多数のコイル要
素で構成したものであり、電機子巻線の断面形状は、電
機子の磁気抵抗を小さくするためスロットへの挿入部の
みをスロット形状に合わせて角形形状とし、他の部分、
すなわち、電機子鉄心の両端面より突出するエンド部お
よび整流子に接続される端子部が共に素線のままの円形
状となっている。また、その巻線方法は、波形のコイル
要素のスロット挿入部をスロットの径方向外方より押し
込み、巻き付けるように変形させながら挿入するもので
ある。

【０００３】一方、一重巻線の電機子において、電機子
巻線のスロット挿入部を断面角形形状にしたものに特開
昭５４−５０９０号公報がある。これは、電機子巻線の
スロット挿入部のうちスロット下導体としての挿入部の
みを幅狭の角形形状に成形したものであり、他の部分は
丸線または角線のままとなっている。

【０００４】さらに、電機子鉄心の各スロットと電機子
巻線との間にはスロット絶縁紙が配置されるが、従来の
スロット絶縁紙は、特公昭５８−３３７８６号公報に記
載のように両端部共スロットと同一形状になっていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】特開昭６１−２４０８
３２号公報に記載の従来技術は、電機子スロット内の導
体数が４本の多重巻線の例で、コイル要素は波形である
ため、コイル要素を電機子の回転軸方向からスロットに
挿入することはできない形状である。また、仮に一重巻
線のコイル要素に変更したとしても、電機子の磁気抵抗
を小さくするためスロットへの挿入部は角形形状として
いるが、整流子側のエンド部は素線のままの円形状であ
るので、電機子の回転軸方向からコイル要素を挿入する
巻線方法では、素線である丸線の外径をスロットの幅よ
り大きくできず、小形化、高出力化できないという問題
があった。このことは特開昭５４−５０９０号公報に記
載の従来技術においても同様である。

【０００６】また、上記従来技術は、コイル要素の断面
形状が変化する部分でエナメルの絶縁被膜が局部的に剥
がれ、絶縁性能が著しく低下し、電機子巻線が短絡する
ことから、モータ性能が低下する不具合が発生し、生産
性の歩留まりが悪いという問題があった。

【０００７】一方、特公昭５８−３３７８６号公報に記
載の従来技術は、両端部ともスロットと同一形状のスロ
ット絶縁紙を配置することから、スロット内に占める巻
線の断面積の比率、すなわち、スペースファクタを大き
くすると、回転軸方向からの巻線挿入時にスロット絶縁
紙が抜け出てしまい、スペースファクタを大きくできな
いという問題があった。

【０００８】本発明の第１の目的は、回転軸方向からス
ロットに挿入する巻線方法でコイル要素を装填した場
合、電機子の磁気抵抗と電機子巻線の内部抵抗を小さく
し、かつ小形化、高出力化を可能とするモータの電機子
およびそのコイル要素の製造方法を提供することであ
る。

【０００９】本発明の第２の目的は、電機子巻線の短絡
を防止し、生産性を向上するモータの電機子およびその
コイル要素の製造方法を提供することである。

【００１０】本発明の第３の目的は、スロット内におけ
る巻線のスペースファクタを大きくしてもスロット絶縁
紙が抜け出さないモータの電機子およびその巻線方法を
提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記第１および第２の目
的を達成するために、本発明は、モータの固定子内に回
転可能に設けられかつその円周面上に複数のスロットを
形成した電機子鉄心と、この電機子鉄心の一端に設けら
れた整流子と、前記電機子鉄心の各スロットに２個の導
体が位置するよう巻装された多数のコイル要素からなる
電機子巻線とからなり、前記コイル要素の各々は、異な
る２個のスロットに挿入される２つの挿入部と、前記整
流子の側で前記２つの挿入部より延長して前記電機子鉄
心の端面より突出し、該整流子に接続される２つの第１
のエンド部と、前記整流子の反対側で前記２つの挿入部
より延長して前記電機子鉄心の端面より突出し、当該２
つの挿入部を接続する第２のエンド部とで構成したモー
タの電機子において、前記電機子鉄心のスロットに巻装
される前の前記各コイル要素は、前記２つの挿入部及び
２つの第１のエンド部を２本の脚部とするＵ字状であ
り、前記各コイル要素の２つの挿入部および２つの第１
のエンド部の断面形状を、前記スロットに前記電機子鉄
心の回転軸方向より挿入可能となるように前記スロット
の断面形状に合わせて角形形状にすると共に、前記第２
のエンド部の断面形状を、前記２つの挿入部に連続する
所定長さ部分において該挿入部と同じ角形形状とし、途
中から円形として、両者の断面形状変化部を前記電機子
鉄心の端面から離れて位置せしめたものである。

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【００１５】好ましくは、上記モータ電機子において、
前記コイル要素の各々の表面に少なくとも２種類のエナ
メル塗料を被覆し、その上層は耐熱性の高いエナメル塗
料とし、下層は導体との密着性の高いエナメル塗料とす
る。また、上記第１および第２の目的を達成するため、
本発明は、電機子鉄心の各スロットに２個の導体が位置
するよう巻装される上記モータの電機子における電機子
巻線のコイル要素の製造方法において、外径が前記スロ
ットの幅より大きい丸線を所定長さに切断した後、Ｕ字
状に曲げ、このＵ字状に曲げた部材をＵ字状の曲げ部を
除いて前記スロットの断面形状に合わせた角形の断面形
状にプレス成形し、次いでそのプレス成形した部材の２
本の脚部が２個のスロットに挿入可能な位置関係となる
ようひねり成形したものである。

【００１６】また、上記第１〜第３の目的を達成するた
め、本発明は、モータの固定子内に回転可能に設けられ
かつその円周面上に複数のスロットを形成した電機子鉄
心と、この電機子鉄心の一端に設けられた整流子と、前
記電機子鉄心の各スロットに２個の導体が位置するよう
巻装された多数のコイル要素からなる電機子巻線と、前
記電機子鉄心の各スロットと前記電機子巻線の導体との
間に配置したスロット絶縁紙とからなるモータの電機子
の巻線方法において、前記各コイル要素として、異なる
２個のスロットに挿入される２つの挿入部と、前期２つ
の挿入部より延長する２つの第１のエンド部と、これと
反対側で前記２つの挿入部より延長し、当該２つの挿入
部を接続する第２のエンド部とを有するＵ字状のコイル
要素であって、前記２つの挿入部及び２つの第１のエン
ド部の断面形状が前記スロットに前記電機子鉄心の回転
軸方向より挿入可能となるよう前記スロットの断面形状
に合わせて角形形状にすると共に、前記第２のエンド部
の断面形状を、前記２つの挿入部に連続する所定長さ部
分において該挿入部と同じ角形形状とし、途中から円形
として、両者の断面形状変化部を前記電機子鉄心の端部
から離れて位置するように構成したものを用意し、かつ
前記スロット絶縁紙として一端に折り曲げ部を備えたも
のを用意し、このスロット絶縁紙を前記スロットの各々
に、前記折り曲げ部が前記電機子鉄心の端面に接するよ
う挿入し、次いで前記コイル要素を前記スロット絶縁紙
の空間に前記整流子の反対側から回転軸方向に挿入し、
整流子側の電機子鉄心端面から突出したコイル要素部分
を所定の整流子部分に接続したものである。

【００１７】

【００１８】なお、本明細書においてコイル要素の断面
形状について「角形形状」とは、角部がアールになった
長円形も含むものとして使用する。

【００１９】

【作用】各コイル要素の２つの挿入部の断面形状をスロ
ットの断面形状に合わせた角形形状にすることにより電
機子のティース幅を広くとれるので磁気抵抗が小さくな
ると共に、Ｕ字状のコイル要素の２つの挿入部及び第１
のエンド部の断面形状を回転軸方向よりスロットに挿入
可能なスロットの断面形状に合わせた角形形状にするこ
とにより、コイル要素の素材としての断面形状が円形
で、外径がスロットの幅より大きくても、スロット内を
軸方向から通過させることができ、電機子巻線の内部抵
抗を小さくして高出力化が図れ、また電機子抵抗が小さ
くなるので、運転時の電機子の発熱を低く押さえること
ができ、モータの小形化が可能となる。さらに、反整流
子側の第２のエンド部を途中から円形の断面形状とする
ことにより、エンド部の回転軸方向の高さを低くでき、
電機子の軸長を短縮できるので、この点からもモータの
小形化が可能となる。

【００２０】コイル要素をＵ字状かつ２つの挿入部及び
第１のエンド部の断面形状を回転軸方向よりスロットに
挿入可能なスロットの断面形状に合わせた角形形状にす
ることにより、波形形状のコイル要素を使用した場合の
ようにスロットの外周方向からコイル要素を挿入し、そ
の後にスロットの入口部を潰してコイル要素の抜け止め
をする必要がなくなるので、スロットの入口部を潰すと
きに生じるコイル要素の絶縁破壊による絶縁性能の低下
が防止され生産性が向上する。また、第２のエンド部の
断面形状を、２つの挿入部に連続する所定長さ部分で挿
入部と同じ角形形状とし、途中から円形として、両者の
断面形状変化部を電機子鉄心の端面から離れて位置せし
めることにより、コイル要素の絶縁性能の低下した部分
が鉄心の端面のエッジ部から離れた位置になるため、こ
れによっても絶縁性能の低下はなくなり、生産性が向上
する。巻線の素線として少なくとも２種類のエナメル塗
料被覆することにより、コイル要素成形時の絶縁被膜の
劣化を抑制し、かつ耐熱性を向上し、電機子の信頼性が
向上する。

【００２１】電機子鉄心の各スロットと電機子巻線の導
体との間に配置するスロット絶縁紙の反整流子側の端部
に電機子鉄心の端面に接する折り曲げ部を形成すること
により、コイル要素を回転軸方向から挿入したとき、コ
イル要素との摩擦力によりスロット絶縁紙に軸方向に抜
ける力が働いても、スロット絶縁紙の端部折曲げ部が鉄
心の端面に接し、保持されるため、スロット絶縁紙は軸
方向に抜け出さない。このため巻線のスペースファクタ
を大きくできる。また、スロット絶縁紙の断面形状をＳ
字状とてし２個の導体が直接接触しないようにしたの
で、これによっても巻線のスペースファクタを大きくで
きる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を、エンジン始動用
の遊星歯車式減速機内蔵スタータに本発明を適用した場
合につき図１〜図４により説明する。図１において、本
実施例のスタータ１はフロントブラケット２を有し、フ
ロントブラケット２の一端はエンジンブロック３に取付
固定され、他端には固定子４、リヤブラケット５および
センタブラケット６がボルト７により固定されている。
固定子４の内周には永久磁石８が保持され、リヤブラケ
ット５には電機子９の回転軸受１０が設けられている。
センタブラケット６には、リングギヤ１１に噛合い、ス
タータの動力を伝達するピニオン１２を回転摺動可能に
支持する出力軸１３の回転軸受１４が設けられ、またセ
ンタブラケット６の内部には、遊星減速機を構成するイ
ンターナルギヤ１５と遊星歯車１６が配置されている。
フロントブラケット３の上部には、また、スタータへの
通電制御を行なう接点部と、さらにピニオン１２をシフ
トレバー１７および噛込ばね１８を介してリングギヤ１
１側へ前進させる推力を発生するソレノイド部とから成
るスイッチ１９がボルト２０により固定されている。

【００２３】ここで、電機子９は、一端に遊星減速機の
太陽歯車３１を持つ回転軸３２を有し、また、回転軸３
２に固着され、固定子４内に回転可能に設けられた電機
子鉄心３３および絶縁紙３３ａと、電機子鉄心３３の一
端側で回転軸３２に固着された整流子３４とを有してい
る。鉄心３３および絶縁紙３３ａの円周面上には、回転
軸３２の軸方向に多数のスロット３５が形成され、スロ
ット３５の各々に２個の導体が位置するよう多数のＵ字
状のコイル要素３６からなる電機子巻線３７が巻装さ
れ、各スロットとコイル要素３６の導体との間にはスロ
ット絶縁紙３８が配置されている。なお、図１では、ス
ロットに配置される上下の導体が同じコイル要素３６の
脚部のように図示しているが、後述する説明から明らか
となるように、実際は１つのコイル要素３６の脚部は別
々のスロットに配置される。

【００２４】コイル要素３６は、鉄心３３に挿入される
前は図２に示すようなＵ字状をしており、各々、別々の
スロット３５に挿入される２つの挿入部４３と、整流子
３４の側で２つの挿入部４３より延長して鉄心３３の端
面より突出し、整流子３４のライザ３４ａの溝に接続さ
れる２つの第１のエンド部４２と、整流子３４の反対側
で２つの挿入部４３より延長して鉄心３３の端面より突
出し、当該２つの挿入部４３を接続する第２のエンド部
４４とで構成されている。２つの挿入部４３および２つ
の第１のエンド部４２はスロット３５の断面形状に合わ
せた、これとほぼ同一の、円周方向の幅より径方向の幅
が大きい角形断面形状をしており、第２のエンド部４４
は、２つの挿入部４３に連続する所定長さ部分において
該挿入部と同じ角形断面形状をし、途中から素線形状で
ある円形の断面形状をしている。したがって、第２のエ
ンド部４４の断面形状変化部４４ａは、図４に示すよう
に、電機子鉄心３３の端面から離れて位置する。

【００２５】スロット絶縁紙３８は図３に示すようなＵ
字状の断面形状をしており、空間３８ａにコイル要素３
６が挿入される。また、整流子３４の反対側の端部に、
図１および図４に示すように鉄心３３の端面より突出し
て当該端面に接する折り曲げ部３８ｂが形成されてい
る。

【００２６】次に、電機子９に巻線３７を形成するため
の巻線方法を説明する。まず、図３に示すスロット絶縁
紙３８を鉄心３３のスロット３５の各々に、整流子３４
の反対側から軸方向に折り曲げ部３８ｂが鉄心３３の端
面に接するまで挿入する。次に、図２に示すコイル要素
３６をスロット３５と同数分用意し、全てのコイル要素
４６をスロット絶縁紙３８の空間３８ａに整流子３４の
反対側から同時に挿入する。ここで、１つのスロットに
上下２本の異なる導体が位置するようコイル要素３６を
挿入するとき、その挿入に要する力は、２つの導体の断
面積の和がスロット絶縁紙３８の空間３８ａの断面積に
近付くにしたがい大きくなる。この力はコイル要素３６
の導体とスロット絶縁紙３８およびスロット絶縁紙３８
と鉄心２のスロット間の摩擦力であり、これによりスロ
ット絶縁紙３８には軸方向に抜け出す力が働く。しかし
ながら、本実施例では、スロット絶縁紙３８の端部に折
り曲げ部３８ｂが設けられているので、これがストッパ
ーとなり、抜け出しが防止される。これにより鉄心３３
のスロットに占める巻線の導体断面積の比率、すなわ
ち、スペースファクターを大きくすることができる。

【００２７】１本のコイル要素３６を挿入した状態をモ
デル的に図５に示す。挿入したコイル要素３６は、図５
に示すように挿入部４３と第１のエンド部４２との境を
折り曲げ、さらに第１のエンド部４２のライザ３４ａと
の接続用端子部４１を折り曲げ成形する。次に、整流子
３４を回転軸３２に圧入しながら、ライザ３４ａの溝に
端子部４１を挿入し、さらにこの端子部４１を外周から
押圧してライザ３４ａの溝に確実に密着させた後、熱溶
着または半田等により整流子３４と接続して巻線作業を
完了する。

【００２８】以上のように巻線３７を形成した電機子は
ワニス処理、要部切削加工を行って図６に示すような製
品としての電機子９を得る。

【００２９】次に、コイル要素３６の製造方法を図７お
よび図８により説明する。まず、図７（ａ）に示すよう
に、外径ｄがスロット３５の幅より大きい円形断面の素
線、すなわち、丸線５０を用意する。丸線５０には、円
形断面の表面の上層に耐熱性の高いポリアミドイミド等
の材料を被覆し、下層に導体との密着性の良いポリエス
テル等の材料を被覆したエナメル線、若しくは、上層に
機械的強度と耐熱性の高いポリアミドイミド等の材料を
被覆し、下層により耐熱性の高いポリイミド等の材料を
被覆したエナメル線を用いる。このように２種類のエナ
メル塗料を被覆することにより、丸線５０に苛酷な変形
を加えたときの絶縁被膜の剥離が最小になり、かつ耐熱
性の向上が図れる。

【００３０】次いで、この丸線５０を所定の長さに切断
し、図７（ｂ）に示すようにＵ字状に曲げ、さらに図７
（ｃ）に示すようにＵ字状の曲げ部を除いて、丸線の断
面形状をスロット３５の断面形状に合わせた角形にプレ
ス成形する。これにより、上述の２つの挿入部４３、２
つの第１のエンド部４２および断面形状変化部４４ａを
備えた第２のエンド部４４が与えられる。ここで、部分
４４ａでの断面形状の変化はできるだけ滑らかな方が良
く、その長さｌとして例えば素線径ｄ以上の長さを確保
するのが好ましい。図では、２つの挿入部の断面形状が
同一となっているが、スロットルの内径側の幅を狭く、
外径側を広くするような異なった台形の断面形状でもよ
い。

【００３１】次いで、プレス成形した部材を、部分４
２，４３を含む２本の脚部が鉄心３３の所定の２個のス
ロットに挿入可能な位置関係となるようひねり成形す
る。このひねり成形には、例えば図８に示すような同心
状に相互に回転可能に配置したリング状の２個の成形治
具５１，５２を用いる。すなわち、プレス成形した部材
の２本の脚部を成形治具５１，５２の穴５３，５４に挿
入し、成形治具５１，５２の端面から高さＨの位置に配
置した制止板５５でＵ字状の部分を押さえて、Ｕ字状部
材が穴５３，５４から飛び出すのを防止しながら、２個
の成形治具の一方５２を他方５１に対して回転させるこ
とにより、２本の脚部の一方を２個のスロット３５の位
置に合わせた所定の角度だけＰ方向に移動して広げる。
次いで、脚部の先端を面取り加工することにより、図２
に示す鉄心２へ挿入直前の形状が得られる。

【００３２】次に、本実施例の作用効果を説明する。ま
ず、本実施例においては、コイル要素３６の２つの挿入
部４３の断面形状をスロット３５の断面形状に合わせた
角形形状、特に円周方向の幅より径方向の幅が大きい角
形形状にしたので、スロット底部でのスロット間距離が
長くなり、電機子の磁気抵抗が小さくなる。また、整流
子側の２つの第１のエンド部４２の断面形状もスロット
３５の断面形状に合わせた角形形状若しくは台形形状に
したので、コイル要素３６の素材として断面形状が円形
で、外径ｄがスロットの幅より大きい丸材５０を使用し
ても、コイル要素をスロット内に軸方向から通すことが
でき、電機子巻線の内部抵抗を小さくして高出力化が図
れる。また、電機子抵抗が小さくなるので、運転時の電
機子の発熱を低く押さえることができ、モータの小形化
が可能となる。

【００３３】本実施例の効果を確認した結果を図９に示
す。図９は、電機子の鉄心の外径と、スロットの数を同
一として、コイルの導体断面積を変化させたときのモー
タの最大出力およびトルク特性を従来との比較で示すも
ので、従来のコイル要素としては、図９の上部に示すよ
うに導体断面形状が円形のものを用いた。この図から分
かるように、本実施例の方が出力、トルク共に優れてい
る。

【００３４】また、本実施例によれば、反整流子側の第
２のエンド部４４は途中から円形の断面形状であるの
で、図８（ｂ）に示すようにＵ字状の頂点部分での線材
の高さＨ方向の厚みは線径ｄとなる。これに対し、第２
のエンド部４４の断面形状を挿入部と同じ角形形状にし
た場合には、図１０に示すように、Ｕ字状の頂点部分が
ひねられる結果、その部分の線材の高さ方向の厚みは角
形形状の長辺長さとなる。したがって、エンド部４４の
回転軸方向の高さは、本実施例の高さＨが従来技術の高
さＨa より低くなり、電機子の軸長を短縮できる。この
効果を確認した結果を図１１に示す。図１１は、電機子
の鉄心の外径と、スロットの数を同一として、コイルの
導体断面積を変化させたときのエンド部４４の高さを従
来との比較で示すものである。

【００３５】このように、本実施例ではエンド部４４の
頂点部分が断面円形であることから、エンド部４４の高
さＨを低くでき、電機子の軸長を短縮できるので、巻線
抵抗が低減できる。また、モータのさらなる小形化が可
能となり、スタータのエンジンへの装着性が大幅に向上
する。なお、エンド部４４の頂点部分が断面円形であれ
ばこの効果が得られるので、エンド部４４のうち頂点部
分の外側表面（図８（ｂ）で抑制板５５に接する部分）
からその円形の直径、すなわち、素線の直径ｄ以上の長
さ部分が断面円形となるよう断面形状変化部４４ａの位
置を設定すればよい。

【００３６】ところで、図２に示す本実施例のコイル要
素は、導体の表面に絶縁層を被覆したものを、プレス加
工とねじり成形しているため、絶縁皮膜が劣化する。表
１にその劣化度を表す絶縁破壊電圧の一例を示す。

【００３７】

【表１】

【００３８】この表から分かるように、断面形状変化部
４４ａの劣化度が大きい。一方、図４は電機子９の巻線
のエンド部４４を外から見た状態を示すが、エンド部４
４の断面形状を途中から円形としているので、絶縁劣化
の大きい断面形状変化部４４ａは鉄心３３の端面から離
れた空間に位置し、かつ隣りの巻線の断面形状変化部４
４ａとも離れて位置し、後処理されるワニス等により保
護される。このため、絶縁劣化の大きい部分は空間とワ
ニスにより自動的に絶縁されるため、絶縁性能の低下は
なく、小形で耐熱性、信頼性の高い電機子が得られる。
また、歩留まりも良くなり、生産性が向上する。なお、
図４では波巻の巻線で示しているが、重巻でも同様の効
果が得られる。

【００３９】また、コイル要素３６の整流子３４側のエ
ンド部４２が角形断面形状であるため、そのエンド部で
巻線間の隙間を大きく取れ、このためエンド部４２の導
体の傾きを大きくしてエンド部４２の高さを低くするこ
とができ、電機子の軸長が短縮でき、巻線抵抗が低減で
きるという効果がある。

【００４０】また、巻線の素線として、下層に導体との
密着性の良いポリエステル等の材料を、上層に耐熱性の
高いポリアミドイミド等の材料を被覆したエナメル線を
用いるので、断面形状変化部４４ａでの絶縁被膜の劣化
自体も抑制でき、しかも耐熱性の向上が図れる。

【００４１】下層に耐熱性は高いが機械的強度の弱いポ
リイミド等の材料を、上層に機械的強度が強く耐熱性の
あるポリアミドイミド等の材料を被覆したエナメル線を
用いた場合は、断面形状を変化する加工を加えたとき、
上層のポリアミドイミドが下層のポリイミドの剥離を防
止するので、大幅な耐熱性の向上が図れる。

【００４２】また、本実施例では、スロット絶縁紙３８
の反整流子側の端部に電機子鉄心３３の端面に接する折
り曲げ部３８ｂを形成するので、前述したように、コイ
ル要素３６を回転軸方向から挿入したとき、摩擦力によ
りスロット絶縁紙３８に軸方向に抜ける力が働いても、
折曲げ部３８ｂがストッパの役割を果たし、スロット絶
縁紙の抜き出しが防止される。このため、巻線のスペー
スファクタを大きくできる。

【００４３】また、スロット３５内では上下の巻線導体
が直接に接触するため、コイル要素の挿入時に導体の絶
縁皮膜が破壊され、短絡する恐れがある。本実施例で
は、上述したようにコイル要素３６の素材には２種類の
エナメル塗料を被覆したものと用いているので、このと
きの絶縁被膜の破壊が減少する。また、さらに必要によ
り表面を潤滑性物質で処理してもよく、これにより絶縁
被膜の破壊がさらに効果的に抑制される。

【００４４】なお、上下の巻線導体が直接に接触するの
は図３に示す形状のスロット絶縁紙３８を用いたからで
ある。そこで、その対策として、図１２および図１３に
示すような断面Ｓ字状のスロット絶縁紙３８Ａ，３８Ｂ
を用いてもよい。スロット絶縁紙３８Ａは、Ｓ字状の２
つの空間３８Ａａのそれぞれに対応する端部に折り曲げ
部３８Ａｂを設けたものであり、スロット絶縁紙３８Ｂ
は、絶縁紙をＳ字状に変形する前に端部を折り曲げた結
果、下側の空間３８Ｂａに対応する端部のみに鉄心端面
に接する折り曲げ部３８Ｂｂが設けられたものである。
断面Ｓ字状のスロット絶縁紙３８Ａ，３８Ｂを使用すれ
ば、上下の巻線導体が直接接するのを防止できるため、
スペースファクタをさらに向上させることができ、モー
タの大幅な小形化、高出力化が可能となる。

【００４５】次に、本発明の他の実施例を説明する。ま
ず、コイル要素の各部分の断面形状は、以下の範囲内で
任意のものを採用できる。端子部４１はライザ３４ａの
溝に挿入する最適幅Ｗ1 を有する断面形状、例えば平
角；第１のエンド部４２は、スロットに回転軸方向より
挿入可能な形状で、ライザ３４ａと電機子鉄心端面間の
エンド部長さを最短にする断面形状、例えば平角や楕
円；挿入部４３はスロット３５に軸方向から挿入できか
つスペースファクタが最大となる断面形状、例えば平角
や台形；第２のエンド部４４はエンド部長さ（鉄心端面
からの高さＨ）を最短にする断面形状、例えば丸形や楕
円。

【００４６】

【００４７】また、コイル要素は、前述したように素線
の丸線を局部的に加圧成形した１本の導体で成り立って
いる。また、２つの端子部４１は、素線の状態で絶縁被
膜を除去した後、上記形状に成形することが好ましい。
その理由は以下のようである。小型、高出力化が進む
と、電機子巻線３７も耐熱性の高いエナメル絶縁被膜が
必要となる。その結果、従来、薬品で絶縁被膜を除去す
るのに要する時間は１分以内であったが、高耐熱の電線
では数１０分を要し、量産性が問題となって、機械的剥
離法や焼却剥離等が必要になってきた。特に、平角形状
の絶縁被膜の剥離は生産性を低下させる。これに対し、
丸線の状態で機械的剥離を行うことは、丸線を回転して
行えることから比較的容易であり、この理由で素線の丸
線の状態で絶縁被膜を除去してから、平角等に成形する
ものである。

【００４８】さらに、図１４に整流子のライザの溝に接
続される端子部４１の幾つかの最適形状を示す。端子部
４１は整流子のライザの溝に挿入可能な幅Ｗ1 を有し、
図１４（ａ）は断面を円形にした例、図１４（ｂ）はラ
イザ外径が電機子鉄心の外径より大きくならないように
先端部をＬ形に切除し、上下を組み合わせて挿入した
例、図１４（ｃ）は絶縁被膜の除去を兼ねて両側部を切
除した例である。また、部分４１〜４４において、各部
の断面積は同一でもよいが、必要によって部分４１〜４
３を部分４４より小さく選ぶこともできる。

【００４９】

【００５０】

【００５１】

【００５２】

【００５３】

【発明の効果】本発明によれば、コイル要素の素線径が
スロットの幅より大きくても、スロットに軸方向から挿
入して巻線することができるので、コイル要素の導体断
面積を大きくでき、巻線抵抗を低くすることが可能とな
り、モータの高出力化が図れる。また、巻線に丸線を採
用できるため安価なスタータが提供できる。さらに、電
機子抵抗が低減できるので、運転時の電機子の発熱を低
く抑えることができ、モータの小形化が可能となる。

【００５４】また、コイル要素の成形時に発生する絶縁
低下部を空間部に配置できるため、絶縁性に優れた、信
頼性の高い電機子が得られる。

【００５５】反整流子側の巻線エンド部は断面円形であ
ることから、頂点部分の導体高さを小さくしてエンド部
の高さを低くすることができ、整流子側の巻線エンド部
は断面を角形状にして巻線間の隙間を大きく取れるた
め、エンド部の高さを低くすることができ、その結果、
電機子の軸長が短縮でき、巻線抵抗が低減できる。また
モータのさらなる小形化が可能となる。巻線の素線とし
て少なくとも２種類のエナメル塗料被覆したので、コイ
ル要素成形時の絶縁被膜の劣化を抑制でき、かつ耐熱性
の向上が図れ、信頼性の高い電機子が得られる。

【００５６】

【００５７】巻線のスロット内のスペースファクタを大
きくしてもスロット絶縁紙が抜け出さないため、生産性
が良く、信頼性の高い電機子が得られる。また、本発明
の電機子を遊星歯車式減速機内蔵スタータに採用するこ
とにより、１０％以上の大幅な軽量化と軸長短縮が可能
となり、車の生産性が向上し、かつ省エネルギーに貢献
することができる。

【００５８】また、本発明の電機子を遊星歯車式減速機
内蔵スタータに採用することにより、１０％以上の大幅
な軽量化と軸長短縮が可能となり、車の生産性が向上
し、かつ省エネルギーに貢献することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による電機子を内蔵したスタ
ータの断面図である。

【図２】図１に示すコイル要素の斜視図である。

【図３】図１にスロット絶縁紙の斜視図である。

【図４】図１に電機子の部分拡大正面図である。

【図５】図１に示す電機子の巻線工程をモデル的に示す
図である。

【図６】図１に示す電機子の完成状態を示す図である。

【図７】図１に示すコイル要素の製造工程（ａ），
（ｂ），（ｃ）を示す図である。

【図８】図７の（ｃ）に続くコイル要素の製造工程
（ａ）および（ｂ）を示す図である。

【図９】巻線の導体断面積を変化させたときのモータの
特性を示す図である。

【図１０】従来のコイル要素の製造工程の１つを示す、
図８と同様な図である。

【図１１】巻線の導体断面積を変化させたときのモータ
軸長の変化を示す図である。

【図１２】スロット絶縁紙の他の形状を示す図である。

【図１３】スロット絶縁紙のさらに他の形状を示す図で
ある。

【図１４】本発明の他の実施例によるコイル要素の端子
部の形状を示す図である。

【符号の説明】

１ スタータ ９ 電機子 ３２ 回転軸 ３３ 鉄心 ３４ 整流子 ３５ スロット ３６ コイル要素 ３７ 巻線 ３８ スロット絶縁紙 ３８ｂ 折り曲げ部 ４１ 端子部 ４２ 第１のエンド部 ４３ 挿入部 ４４ 第２のエンド部 ４４ａ 形状変化部

フロントページの続き (72)発明者 星 喜一 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会 社 日立製作所 佐和工場内 (72)発明者 田原 和雄 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−240832（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−79759（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−50904（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−162951（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−17856（ＪＰ，Ｕ) 特公 平４−82163（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H02K 3/00 - 3/52 H02K 15/06 - 15/09

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】モータの固定子内に回転可能に設けられか
   つその円周面上に複数のスロットを形成した電機子鉄心
   と、この電機子鉄心の一端に設けられた整流子と、前記
   電機子鉄心の各スロットに２個の導体が位置するよう巻
   装された多数のコイル要素からなる電機子巻線とからな
   り、前記コイル要素の各々は、異なる２個のスロットに
   挿入される２つの挿入部と、前記整流子の側で前記２つ
   の挿入部より延長して前記電機子鉄心の端面より突出
   し、該整流子に接続される２つの第１のエンド部と、前
   記整流子の反対側で前記２つの挿入部より延長して前記
   電機子鉄心の端面より突出し、当該２つの挿入部を接続
   する第２のエンド部とで構成したモータの電機子におい
   て、前記電機子鉄心のスロットに巻装される前の前記各コイ
   ル要素は、前記２つの挿入部及び２つの第１のエンド部
   を２本の脚部とするＵ字状であり、 前記各コイル要素の２つの挿入部および２つの第１のエ
   ンド部の断面形状を、前記スロットに前記電機子鉄心の
   回転軸方向より挿入可能となるように前記スロットの断
   面形状に合わせた角形形状にすると共に、前記第２のエ
   ンド部の断面形状を、前記２つの挿入部に連続する所定
   長さ部分において該挿入部と同じ角形形状とし、途中か
   ら円形として、両者の断面形状変化部を前記電機子鉄心
   の端面から離れて位置せしめたことを特徴とするモータ
   の電機子。
2. 【請求項２】請求項１記載のモータの電機子において、
   前記コイル要素の各々の表面に少なくとも２種類のエナ
   メル塗料を被覆し、その上層は耐熱性の高いエナメル塗
   料とし、下層は導体との密着性の高いエナメル塗料とし
   たことを特徴とするモータの電機子。
3. 【請求項３】電機子鉄心の各スロットに２個の導体が位
   置するよう巻装される請求項１記載のモータの電機子に
   おける電機子巻線のコイル要素の製造方法において、外
   径が前記スロットの幅より大きい丸線を所定長さに切断
   した後、Ｕ字状に曲げ、このＵ字状に曲げた部材をＵ字
   状の曲げ部を除いて前記スロットの断面形状に合わせた
   角形の断面形状にプレス成形し、次いでそのプレス成形
   した部材の２本の脚部が２個のスロットに挿入可能な位
   置関係となるようひねり成形することを特徴とするコイ
   ル要素の製造方法。
4. 【請求項４】モータの固定子内に回転可能に設けられか
   つその円周面上に複数のスロットを形成した電機子鉄心
   と、この電機子鉄心の一端に設けられた整流子と、前記
   電機子鉄心の各スロットに２個の導体が位置するよう巻
   装された多数のコイル要素からなる電機子巻線と、前記
   電機子鉄心の各スロットと前記電機子巻線の導体との間
   に配置したスロット絶縁紙とからなるモータの電機子の
   巻線方法において、前記各コイル要素として、異なる２個のスロットに挿入
   される２つの挿入部と 、前期２つの挿入部より延長する
   ２つの第１のエンド部と、これと反対側で前記２つの挿
   入部より延長し、当該２つの挿入部を接続する第２のエ
   ンド部とを有するＵ字状のコイル要素であって、前記２
   つの挿入部及び２つの第１のエンド部の断面形状が前記
   スロットに前記電機子鉄心の回転軸方向より挿入可能と
   なるよう前記スロットの断面形状に合わせて角形形状に
   すると共に、前記第２のエンド部の断面形状を、前記２
   つの挿入部に連続する所定長さ部分において該挿入部と
   同じ角形形状とし、途中から円形として、両者の断面形
   状変化部を前記電機子鉄心の端部から離れて位置するよ
   うに構成したものを用意し、かつ前記スロット絶縁紙と
   して一端に折り曲げ部を備えたものを用意し、 このスロット絶縁紙を前記スロットの各々に、前記折り
   曲げ部が前記電機子鉄心の端面に接するよう挿入し、次
   いで前記コイル要素を前記スロット絶縁紙の空間に前記
   整流子の反対側から回転軸方向に挿入し、整流子側の電
   機子鉄心端面から突出したコイル要素部分を所定の整流
   子部分に接続することを特徴とする電機子の巻線方法。