JP3508322B2 - 回転電機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に高速回転用の
電動機としての使用が適している回転電機に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来の電動機においては、特開平２−２
４１３４６号公報（ＵＳＰ特許 No.５１３０５９６）に
示すように、電機子コアのスロット内に保持される上層
及び下層電機子コイルを、スロットから突出した部分で
電機子コア端面に沿って回転軸方向に屈曲させ、さら
に、この上層コイル延長部分の外周面を電機子コアのス
ロット内の上層コイル外周面よりも小径となるように軸
方向に屈曲させ、これら複数の導体を集合して形成した
円筒面の外周上にブラシを当接させる整流子部外側導体
を形成している。さらに、その軸端部で電機子コア側に
反転させるとともに周方向に傾斜しつつ軸方向電機子コ
ア側に延伸させた整流子部内側導体を形成し、別のスロ
ット内に保持される下層電機子コイルの電機子コア端部
に沿って軸方向に屈曲させた下層電機子コイル端部へと
接続されている。

【０００３】そして、下層及び上層電機子コイル辺の反
整流子側端部は、それぞれ略極ピッチ隔てた別のスロッ
トに収納される下層及び上層電機子コイル端部に、軸方
向に延伸しつつ、周方向にＶ字状に屈曲した渡り線によ
り電気的に接続されている。また、実開昭６３ー１４３
０４１号公報に示されるように整流子片を径方向に放射
状に配列したサーフェイス型整流子も知られている。サ
ーフェイス型整流子では、軸方向に延設する整流子片
や、これを回転軸や他の整流子片から絶縁しつつ、回転
軸に担持するための樹脂円筒部材等が不要なので、遠心
力によって破壊され易い部品がなく、高速回転において
有利である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特に高
速回転用の回転電機において、上記前者の従来技術のも
のでは、電機子コイルの延長部分である整流子部外側導
体及び内側導体部分をこれに働く遠心力に抗して保持し
なければならず、これらの導体を担持するモールド樹脂
筒部には大きな機械的負荷がかかる。即ち、モールド樹
脂筒に外側及び内側導体の両方を径方向に二段に担持せ
ねばならず、モールド樹脂筒の外周にのみ整流子片を担
持するものに比べて一層過酷となっている。

【０００５】また、上記後者の従来技術では、必要ピッ
チ隔てたスロット内に収納される少なくとも２つの電機
子コイル辺を１つの整流子片で電気的に接続するために
電機子鉄心の端面からサーフェイス型整流子片に至るま
での空間、いわゆるコイルエンド部で電機子コイル延長
部を円周方向に屈曲せねばならない。即ち、電機子コイ
ルを強固に保持できる電機子鉄心のスロット部分に対
し、ここから延長し電機子鉄心の端面から突出した部分
がどうしても長くなるので、コイルエンド部とこれに連
なる整流子片に働く遠心力で、電機子鉄心のスロット開
口部の角部を中心に径方向外側にモーメントが働き、サ
ーフェイス型整流子を破壊に至らしめることになる。

【０００６】そこで、本発明は、上記の事情に鑑みてな
されたもので、主の目的は、機械的負荷を少なくさせる
ことが可能な回転電機の提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載の手段を採用することができる。こ
の手段によると、上層および下層アーマチャコイルの下
層及び上層コイル端部を、シャフトに対して略垂直に設
けており、上層コイル端部を下層コイル端部の他端と接
続することにより、電機子コアよりも突出する少ない間
隙において、下層および上層コイル端部を収納すること
ができ、この下層及び上層コイル端部にかかる遠心力で
作用する径方向外側向きモーメントが、モーメント中心
である電機子コアのスロット開口端部からの突出量が小
さいため極力小さく抑えられ、発生する遠心力を低減で
きるので、機械的負荷を著しく少なくできる。また、下
層コイル端部は、下層コイル辺の両端から、シャフトに
対して略垂直でシャフト方向にそれぞれ延び、上層コイ
ル端部は、上層コイル辺の両端から、シャフトに対して
略垂直でシャフト方向にそれぞれ延びているので、各々
上層および下層コイル端部を電機子コアに近接すること
ができ、回転電機の軸方向の体格を大幅に小型化するこ
とができる。

【０００８】また、下層及び上層コイル端部を電機子コ
アに近接することができるために、下層および上層コイ
ル端部に発生する熱が電機子コア側に放熱しやすくな
り、熱的負荷をも少なくさせることができる。また、請
求項２の手段によると、回転電機を高速回転で回転させ
る場合に、最も機械的強度が弱い接続部を、シャフトに
近接した位置でのみで、１箇所とすることで、高速回転
時に接続部にかかる遠心力作用を可能な限り少なくし
て、コイルの切断等の不具合を防止することができる。
また、両上層、両下層コイル端部及び上層、下層コイル
辺は、電機子コアから軸方向に突出する軸方向突出範囲
が短く、上記と同様に回転電機の回転時にコイル辺とコ
イル端部にかかる遠心力作用を押さえることができる。
さらに、ブラシが配設される一方の上層コイル端部が、
コイル辺と一体に形成されることで、上層コイル端部と
上層コイル辺との間の屈曲部の機械的強度が強く、上述
の如く、遠心力に対しても強度が高く、かつこれによ
り、上層コイル端部の表面が傾斜したりすることがない
ため、ブラシとの摺動面を単一の平面に確実に維持する
ことができる。これに関連して、一方の上層コイル端部
の先端の先端と一方の下層コイル端部との接続箇所が一
箇所でもあり、この接続時に発生する下層コイル端部の
変形も押さえることができる。また、コイル辺とコイル
端部とが、一体に形成されていることで、コイル端部の
保持が強く、コイル端部の変形、移動等を防止するため
の手段を極力少なくすることができる。さらに、接続箇
所が一箇所でもあり、コイルの組み付けも非常に容易に
できる。

【０００９】また、請求項３の手段によると、カラーに
より、上層コイル端部を押さえて、上層コイル端部が電
機子コアのスロット開口端部を中心にして径方向外方へ
かかるモーメントによって、径方向への拡がることをさ
らに抑止することができる。

【００１０】また、請求項４の手段によると、上層コイ
ル端部並びに下層コイル端部の電機子コアの軸方向長
は、上層コイル端部並びに下層コイル端部の電機子コア
の周方向長より略同一以下であるので、電機子コアから
軸方向に突出する上層並びに下層コイル端部の長さが非
常に短くなり、発生する遠心力をさらに低減できるた
め、機械的負荷を著しく少なくすることができる。

【００１１】また、請求項５の手段によると、上層及び
下層コイル辺並びに、上層及び下層コイル端部はそれぞ
れ一本で構成されているので、上層及び下層コイル辺以
外の電機子コア端面から突出した部分（上層及び下層コ
イル端部）の重量を低く抑えることができるとともに、
電機子コア端面からこの部分の重心までの距離を短く設
定することができる。このことは高回転させる回転電機
において、上層及び下層コイル端部に働く遠心力を低減
することはもちろん、この遠心力によって、電機子コア
端面のスロット開口角部を中心にして、上層及び下層コ
イル端部に働く軸方向及び径方向に向かうモーメントを
非常に小さく抑えることができ、機械的強度（耐遠心力
強度）を格段に向上できる。さらに、上層及び下層コイ
ル端部に発生する熱が電機子コア側に放熱伝達し易くな
り、熱的耐力をも向上させることができる。さらに、電
機子鉄心端面から突出する少ない空間に、下層及び上層
コイル端部を効率的に収納できる。

【００１２】

【００１３】

【００１４】また、請求項６の手段によると、絶縁体に
より、下層コイル端部および電機子コア間、ならびに下
層および上層コイル端部間を絶縁すると共に、下層およ
び上層コイル端部に発生する熱が絶縁体を介して、電機
子コアに伝熱されることができる。また、請求項７の手
段によると、上層および下層コイル辺と下層および上層
コイル端部とを接合しているので、複数のスロットに上
層及び下層コイル辺を装着した電機子コアと、複数の上
層及び下層コイル端部を集合させた集合体とを別組み付
けして用意し、それぞれのコイル辺とコイル端部を接合
するという製造ができ、組み付けが非常に容易となる。

【００１５】また、請求項８の手段によると、上層およ
び下層コイル辺と下層及び上層コイル端部とを一体に形
成しているので、電機子コアのスロットへの挿入が容易
にできるとともに、上層及び下層コイル辺との接触抵抗
が低減でき回転電機の出力特性が向上できる。また、請
求項９の手段によると、下層コイル端部の軸方向突出部
と、上層コイル端部との接続面端部が軸方向端面に現れ
るので、アーク溶接等の接続工程が容易となる。

【００１６】また、請求項１０の手段によると、コイル
を板材もしくは線材により加工することで、容易に作る
ことができる。

【００１７】また、請求項１１の手段によると、上層及
び下層コイル辺を電気的に接続する上層及び下層コイル
端部の上層コイル端部に整流子機能を持たせているの
で、別に整流子部材を設けることはなく、そのための体
格増大がない。さらに、遠心力を受ける部材が余分にな
いので、更なる高回転化が可能である。また、請求項１
２の手段によると、ブラシによる軸方向の体格を大きく
することがない。

【００１８】また、請求項１３の手段によると、ブラシ
を下層もしくは上層コイル端部の内周の空間に利用して
配置することで、軸方向の体格を大きくすることはな
い。また、請求項１４の手段によると、整流子として作
用するコイル端を、径方向に広げて設けることにより、
ブラシとの接触面積が大きくなる。この結果、ブラシの
熱がコイルバーに伝わり易くなり、ブラシや上層コイル
端部の温度を低く抑えることができる。

【００１９】また、請求項１５の手段によると、上層コ
イル端部間に溝を有することにより、電機子コアの回転
により、該溝が遠心ファンとして作用することで、整流
子面及びブラシ熱による温度を低く抑えることができ
る。また、請求項１６の手段によると、溝の深さを上層
コイル端部の厚みと略一致させることで、遠心ファンと
しての効力を向上させつつ、かつ上層コイル端部の摩耗
を非常に多く許容することができる。

【００２０】また、請求項１７の手段によると、絶縁体
には、位置決め部を設けることで、上層コイル端部が径
方向へ拡がるのを防止することができる。また、請求項
１８の手段によると、絶縁体には穴部を、上層コイル端
部には突部をしており、これらは絶縁体及び上層コイル
端部の外形を形成する際にプレス打ち抜き、打ち出し等
で容易に形成することができる。

【００２１】また、請求項１９の手段によると、絶縁体
に径方向凹部を形成することで、この凹部により下層コ
イル端部の軸方向突出部と上層コイル端部の軸方向突出
部との位置決めを行うことができ、かつ下層コイル端部
の径方向外周側への拡がりを確実に防止することができ
る。また、請求項２０の手段によると、絶縁体を樹脂材
料により、下層および上層コイル端部に固着すること
で、下層および上層コイル端部間の微小な隙間が埋ま
り、熱伝導性が更に向上すると共に、微小な動きがなく
なり、整流子としての精度が向上する。さらに、それぞ
れの接合部が離れ、遠心力によるモーメントで軸方向及
び外径方向へ変形するのを抑止することができる。

【００２２】また、請求項２１の手段によると、絶縁体
をモールド成形することで、絶縁のための工数を減らす
と共に、下層および上層コイル端部間、下層コイル端部
および電機子コア間の固着も行ってしまうことができ
る。また、請求項２２の手段によると、円筒体により、
コイル辺の径方向及び軸方向側への拡がりを防止し、か
つこれによって、カラーを廃止して、上層コイル端部を
内周端まで、広い範囲において、整流子として使用する
こともできる。

【００２３】また、請求項２３の手段によると、電機子
コアの外周に設けた円筒体により、コイル辺の径方向及
び軸方向側への拡がりを確実に防止することができ、か
つ鉄心の外周の凹凸がなくなり、回転時の風損および風
きり音をも低減することができる。また、請求項２４の
手段によると、上層コイル辺もしくは上層コイル端部
は、良導体であり、少なくとも表面硬度がＨｖ硬度５５
以上で形成することで、ブラシとの摩耗を低減し、磨耗
粉による上層コイル端部間の導通による不具合を押さえ
ることができる。

【００２４】また、請求項２５の手段によると、上層コ
イル端部をプレス加工し、平面状に形成することで、硬
度を容易に出して、ブラシとの摩耗を低減することがで
きる。また、請求項２６の手段によると、プレス加工に
よるダレ側を摺接面とすることで、ブラシの摺動を確実
とし、かつダレ面の切削を行う必要がなくなる。

【００２５】また、請求項２７の手段によると、金属性
の保持板によりブラシを摺動自在に保持することで、ブ
ラシに発生した熱を保持板を介して、放熱することがで
き、また、この保持板をシュラウドとして利用すること
ができ、遠心ファンによって発生する風の回り込みを防
止して、整流子面を効率的に冷却することができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】

〔実施例１〕図１ないし図１１に基づいて、本発明回転
電機の実施例１を説明する。回転電機５００は、図１及
び図２に示すように、シャフト５１０、このシャフト５
１０に固定されて一体に回転する電機子鉄心（電機子コ
ア）５２０および電機子コイル５３０から構成されるア
ーマチャと、該アーマチャを回転させる固定磁極５５０
とから構成され、固定磁極５５０はヨーク５０１の内周
に固定される。

【００２７】〔シャフト５１０の説明〕シャフト５１０
は、図示されない保持部材に設けられたメタル軸受９１
０、およびエンドフレーム９００の内周に固着されたメ
タル軸受９２０によって回転自在に支持される。このシ
ャフト５１０の前端は、図示されない遊星歯車機構のギ
アと係合するギア５１１が形成されている。

【００２８】〔電機子鉄心５２０の説明〕電機子鉄心５
２０は、図３に示すリング状のコアプレート５２１を多
数積層して、中央に設けられた穴５２２内にシャフト５
１０を圧入固定したものである。コアプレート５２１
は、薄い鋼板をプレス加工によって打ち抜いて形成され
ている。コアプレート５２１の内径側（穴５２２の周
囲）には、コアプレート５２１の軽量化を図る打抜き穴
５２３が複数形成されている。コアプレート５２１の外
周には、電機子コイル５３０を収納する複数（例えば２
５個）のスロット５２４が形成されている。さらに、コ
アプレート５２１の外周端部の各スロット５２４間に
は、スロット５２４内に収納された電機子コイル５３０
をスロット５２４内に固定するための固定爪５２５が形
成されている。この固定爪５２５は、後述する電機子コ
イル５３０の固定手段において説明する。

【００２９】〔電機子コイル５３０の説明〕電機子コイ
ル５３０は、本実施例では複数（例えば２５本）の上層
の電機子コイルをなす上層コイルバー５３１と、この上
層コイルバー５３１と同数の下層の電機子コイルをなす
下層コイルバー５３２とを用い、それぞれの上層コイル
バー５３１と下層コイルバー５３２とを径方向に積層し
た２層巻コイルを採用する。そして、各上層コイルバー
５３１と各下層コイルバー５３２とを組み合わせ、各上
層コイルバー５３１の端部と各下層コイルバー５３２の
端部とを電気的に接続して環状のコイルを構成してい
る。

【００３０】〔上層コイルの説明〕上層コイルバー５３
１は、電導性に優れた材質（例えば銅）よりなり、固定
磁極５５０に対して平行に伸び、スロット５２４の外周
側に保持される上層コイル辺５３３と、この上層コイル
辺５３３の両端から内側に折曲され、シャフト５１０の
軸方向に対して垂直方向に伸び、かつ電機子コア５２０
の両端面５２２に対し略平行にのびる２つの上層コイル
端部５３４とを備える。なお、上層コイル辺５３３の両
端は、２つの上層コイル端部５３４の一端に形成された
凹部５３４ａに接合されている。

【００３１】上層コイル辺５３３は、図４ないし図７に
示すように、断面矩形の直線状の棒で、図７に示すよう
に、周囲が上層絶縁フィルム５４０（例えばナイロン等
の樹脂薄膜や紙）に覆われた状態で、後述する下層コイ
ル辺５３６とともに、スロット５２４内に強固に収容さ
れる。図６に示す如く、２つの上層コイル端部５３４の
うち、一方の上層コイル端部５３４は、回転方向に対し
て前進側に傾斜して設けられ、他方の上層コイル端部５
３４は、回転方向に対して後退側に傾斜して設けられて
いる。２つの上層コイル端部５３４の径方向に対する傾
斜角は、上層コイル辺５３３に対して同一の傾斜角で、
且つ２つの上層コイル端部５３４は、同一の形状に設け
られている。これによって、上層コイルバー５３１を中
心に１８０°反転させても、上層コイルバー５３１は反
転前と同一の形状となる。つまり、２つの上層コイル端
部５３４には区別がないため、上層コイルバー５３１を
電機子鉄心５２０に組付ける際の作業性に優れる。

【００３２】２つの上層コイル端部５３４のうち、エン
ドフレーム９００側に位置する上層コイル端部５３４
は、後述するブラシ９１０と直接当接して電機子コイル
５３０に通電する。そのため、少なくともブラシ９１０
が当接する上層コイル端部５３４の表面は、平滑に処理
されている。本実施例の回転電機は、電機子コイル５３
０を通電するための独立した整流子を設ける必要がな
い。つまり、独立した整流子が不要となるため、部品点
数を低減することができる。また、独立した整流子をヨ
ーク５０１内に配置する必要がなくなることにより、回
転電機の軸方向の体格を小型化できる効果も生じる。さ
らには、独立した整流子に働く遠心力も存在しないた
め、耐遠心強度上、この独立した整流子が一番遠心強度
が低く、これによって、電機子全体の遠心強度を低下さ
せるということがない。

【００３３】さらに、上層コイル端部５３４がブラシ９
１０と直接当接することにより、上層コイル端部５３４
とブラシ９１０との摺接による熱が、上層コイル端部５
３４から上層コイル辺５３３や、電機子鉄心５２０、シ
ャフト５１０等に伝わる。電機子コイル５３０、電機子
鉄心５２０、シャフト５１０等の熱容量は、従来独立し
た整流子に比較して熱容量が大変大きいため、上層コイ
ル端部５３４とブラシ９１０との摺接部分の温度を低く
保つことができる。

【００３４】上層コイル端部５３４の形状は、図８に示
すように、形状が径方向に向かって広がって設けられる
とともに、各上層コイル端部５３４の周方向の間隔が内
周から外周に亘ってほぼ一定に設けられている。このた
め、ブラシ９１０と当接する上層コイル端部５３４とブ
ラシ９１０との接触面積が大変大きくなる。この結果、
ブラシ９１０の熱がコイルバーに伝わり易くなり、ブラ
シ９１０の温度を大変低く抑えることができる。なお、
図８は、上層コイル端部５３４の形状を分かりやすくす
る説明するためのもので、上層コイル端部５３４の数
は、図３のスロット５２４の数と一致しない。

【００３５】また、ブラシ９１０と当接する各上層コイ
ル端部５３４の間隔の溝（空間溝）５３５の形状は、図
８に示すように、外径に向かうに従い回転方向に対して
後退する略渦巻状に設けられている。従って、各上層コ
イル端部５３４の間隔の溝５３５により、電機子コイル
５３０が回転すると、上層コイル端部５３４の溝５３５
による遠心風が、内径から外径に向けて生じる。そし
て、ブラシ９１０と当接する各上層コイル端部５３４の
各溝５３５の回転によって生じる遠心風は、後述するよ
うに、ブラシ９１０と上層コイル端部５３４との摺接に
よる発熱の冷却、およびブラシ粉の外部排出に利用され
る。

【００３６】２つの上層コイル端部５３４は、外周側で
互いに対抗する面に、軸方向に突出する小径の突起５３
４ｃを備える。この突起５３４ｃは、上層コイル端部５
３４と後述する下層コイル端部５３７との間に配され
て、上層コイル端部５３４と下層コイル端部５３７とを
絶縁する絶縁スペーサ（絶縁体）５６０に設けられた穴
（位置決め部）５６１に嵌め合わされる（図９参照）。

【００３７】なお、上層コイル端部５３４の電機子鉄心
５２０の軸方向長は、上層コイル端部５３４の電機子鉄
心５２０の周方向長より略同一以下である。さらに言え
ば、この軸方向長は、図２に示される紙面における左右
方向の上層コイル端部５３４の長さのことであり、周方
向長は、図８に示される紙面における周方向の上層コイ
ル端部５３４の長さ（上層コイル端部の１本分の周方向
長さ）のことである。

【００３８】〔下層コイルバー５３２の説明〕下層の電
機子コイルをなす下層コイルバー５３２は、上層コイル
バー５３１と同様、電導性に優れた材質（例えば銅）よ
りなり、固定磁極５５０に対して平行に伸び、スロット
５２４の内側に保持される下層コイル辺５３６と、この
下層コイル辺５３６の両端から内側に曲折され、シャフ
ト５１０の軸方向に対して垂直方向に伸びる２つの下層
コイル端部５３７とを備える。そして、下層コイル辺５
３６の両端が、２つの下層コイル端部５３７の一端に設
けた凹部５３７ａに挿入され、接合される。

【００３９】なお、各上層コイル端部５３４と各下層コ
イル端部５３７との絶縁は、絶縁スペーサ５６０によっ
て確保され、各下層コイル端部５３７と電機子鉄心５２
０との絶縁は、樹脂製（例えばナイロンやフェノール樹
脂）の絶縁リング５９０によって確保される。下層コイ
ル辺５３６は、図４および図７に示すように、断面矩形
の直線状の棒で、図７に示すように、上層コイル辺５３
３とともに、スロット５２４内に強固に収容される。な
お、下層コイル辺５３６は、上層絶縁フィルム５４０で
覆われた上層コイル辺５３３とともに、下層絶縁フィル
ム５４１（例えばナイロンや紙）で覆われた状態で、ス
ロット５２４内に収容される。

【００４０】２つの下層コイル端部５３７のうち、ギヤ
５１１側に位置する下層コイル端部５３７は、上層コイ
ル端部５３４の傾斜方向とは逆方向に傾斜して設けら
れ、後側の下層コイル端部５３７も上層コイル端部５３
４の傾斜方向とは逆方向に傾斜して設けられている。２
つの下層コイル端部５３７の径方向に対する傾斜角は、
下層コイル辺５３６に対して同一の傾斜角で、且つ２つ
の下層コイル端部５３７は、同一の形状に設けられてい
る。これによって、上層コイルバー５３１と同様、下層
コイルバー５３２を中心に１８０°反転させても、下層
コイルバー５３２は反転前と同一の形状となる。つま
り、２つの下層コイル端部５３７には区別がないため、
下層コイルバー５３２を電機子鉄心５２０に組付ける際
の作業性に優れる。

【００４１】２つの下層コイル端部５３７の内周端部に
は、軸方向に伸びる下層内部延長部５３９を備える。こ
の下層内部延長部５３９の外周面は、絶縁スペーサ５６
０の内周に形成された凹部５６２に嵌まり合うととも
に、上層コイル端部５３４の端部の上層内部延長部（突
出部）５３８の内周に重ね合わされ、溶接等の接合技術
で電気的、且つ機械的に接続される。なお、下層内部延
長部（突出部）５３９の内周面は、シャフト５１０に対
して離れて絶縁配置される。

【００４２】また、２つの上層コイル端部５３４の内周
端部には、軸方向に伸びる上層内部延長部５３８を備え
る。この上層内部延長部５３８の内周面は、前述した下
層コイルバー５３２の内端に設けられた下層内部延長部
５３９の外周に重ね合わされ、溶接等の接合技術で電気
的、且つ機械的に接続される。また、上層内部延長部５
３８の外周面は、シャフト５１０に圧入固定された固定
部材（カラー）５７０の外周環状部５７１の内面に、絶
縁キャップ５８０を介して当接する（図１０及び図１１
参照）。

【００４３】なお、下層コイル端部５３７の電機子鉄心
５２０の軸方向長は、下層コイル端部５３７の電機子鉄
心５２０の周方向長より略同一以下である。さらに言え
ば、この軸方向長は、図２に示される紙面における左右
方向の下層コイル端部５３７の長さのことであり、周方
向長は、図８に示される紙面における周方向の下層コイ
ル端部５３７の長さ（下層コイル端部の１本分の周方向
長さ）のことである。

【００４４】〔絶縁スペーサ５６０の説明〕絶縁スペー
サ５６０は、樹脂製（例えばエポキシ樹脂、フェノール
樹脂、ナイロン）の薄板リングで、図９に示すように、
外周側に各上層コイル端部５３４の突起５３４ｃが嵌め
合わされる複数の穴５６１が形成されている。また、絶
縁スペーサ５６０の内周には、下層コイル端部５３７の
内側の下層内部延長部５３９が嵌め合わされる凹部５６
２が形成されている。この絶縁スペーサ５６０の穴５６
１および凹部５６２は、後述するように、電機子コイル
５３０の位置決め、および固定に用いられる。絶縁スペ
ーサ５６０には、外周側に各上層コイル端部５３４の突
起５３４ｃが嵌め合わされる複数の穴５６１が予め形成
しているが、上層コイル端部５３４の外周側から、突起
５３４ｃを形成するようにピン状の打ち出し型で押圧す
ることで、突起５３４ｃの形成と共に、絶縁スペーサ５
６０にも突起５３４ｃにより穴５６１を形成するように
してもよい。これによれば、上層コイル端部５３４が塑
性変形して加工硬化することで、ブラシ９１０の摺動面
として利用した時の摩耗を低減することができる。

【００４５】〔固定部材５７０の説明〕固定部材５７０
は、鉄製の環状体で、図１０に示すように、シャフト５
１０に圧入される内周環状部５７２と、上層コイル端部
５３４および下層コイル端部５３７が軸方向に広がるの
を阻止する軸方向に垂直に伸びる規制リング５７３と、
上層コイル端部５３４の上層内部延長部５３８を内包し
て、電機子コイル５３０の内径が、遠心力によって広が
るのを防ぐ外周環状部５７１とから構成される。

【００４６】さらに、シャフト５１０の外周にはコアプ
レート５２１が圧入固定されるため、ローレット５１０
ａが設けられている。そして、内周環状部５７２はコア
プレート５２１とともに、シャフト５１０のローレット
５１０ａに圧入固定されている。従って、固定部材５７
０をシャフト５１０に圧入固定するのに、コアプレート
５２１が圧入固定されるローレット５１０ａを共用する
ため、固定部材５７０をシャフト５１０に圧入固定する
ために別にローレット加工する必要はなく、固定部材５
７０が強固にシャフト５１０に固定される。

【００４７】なお、この固定部材５７０は、上層コイル
端部５３４および下層コイル端部５３７との絶縁を確保
するために、上層コイル端部５３４および下層コイル端
部５３７と固定部材５７０との間に、図１１に示す樹脂
製（例えばナイロン）の円盤状の絶縁キャップ５８０を
介在させている。スタータの前側に配置された固定部材
５７０は、この固定部材５７０の前方に隣接するフロン
ト隔壁８００の後面に当接して、アーマチャ５４０の前
方への移動を規制するスラスト受け部としても作用す
る。一方、スタータの後側に配置された固定部材５７０
は、この固定部材５７０の後方に隣接する エンドフレ
ーム９００の前面に当接して、アーマチャ５４０の後方
への移動を規制するスラスト受け部としても作用する。

【００４８】このように、電機子コイル５３０の内側端
部を固定するそれぞれの固定部材５７０が、アーマチャ
５４０のスラスト受け部として作用するため、別途、ア
ーマチャ５４０のスラスト受け部を別途設ける必要がな
い。このため、スタータの部品点数を低減し、且つ組付
工数を低減することができる。 〔電機子コイル５３０の固定の説明〕電機子コイル５３
０の上層コイルバー５３１および下層コイルバー５３２
を、電機子鉄心５２０に位置決めおよび固定する手段と
して、電機子鉄心５２０のスロット５２４および固定爪
５２５、絶縁スペーサ５６０の穴５６１および凹部５６
２、およびシャフト５１０に圧入固定される固定部材５
７０を備える。

【００４９】電機子鉄心５２０のスロット５２４は、上
層コイル辺５３３および下層コイル辺５３６を収容し、
固定爪５２５を図７の矢印に示すように内径側に折り曲
げることにより、上層コイル辺５３３および下層コイル
辺５３６が各スロット５２４内に強固に固定され、スロ
ット５２４内から上層コイル辺５３３および下層コイル
辺５３６が遠心力を受けても外径側へ移動するのを防
ぐ。なお、上層コイル辺５３３の外周表面は、下層絶縁
フィルム５４１と上層絶縁フィルム５４０の２層で絶縁
されるため、固定爪５２５を内周側に強固に折り曲げて
も、充分な絶縁を確保できる。

【００５０】絶縁スペーサ５６０の内周の凹部５６２
は、下層コイル端部５３７の下層内部延長部５３９が嵌
め合わされて下層コイル端部５３７の位置決めを行うと
ともに、下層コイル端部５３７にかかる遠心力を受け
て、下層コイル端部５３７が外径側へ移動するのを防
ぐ。絶縁スペーサ５６０の外周側の穴５６１は、上層コ
イル端部５３４の突起５３４ａに嵌め合わされて、上層
コイル端部５３４の位置決めを行うとともに、上層コイ
ル端部５３４にかかる遠心力を受けて、上層コイル端部
５３４が外径側へ移動するのを防ぐ。

【００５１】固定部材５７０は、接合された上層内部延
長部５３８と下層内部延長部５３９を周囲から保持し、
電機子コイル５３０の内径部分が遠心力によって外径側
へ移動するのを防ぐ。また、固定部材５７０は、接合さ
れた上層内部延長部５３８と下層内部延長部５３９の軸
方向端部の移動を規制し、電機子コイル５３０の電機子
鉄心５２０のスロット５２４から軸方向へ突出した部分
全体がスロット５２４開口端部を中心に遠心力によりモ
ーメントの作用で径方向外側に回転移動して拡がり軸方
向寸法と径方向寸法が変化するのを防ぐ。なお、上層コ
イル端部５３４および下層コイル端部５３７がスタータ
の使用中に軸方向寸法が長くなると、予め変形によるス
ペースをスタータ内に確保する必要が生じるが、固定部
材５７０によって、上層コイル端部５３４および下層コ
イル端部５３７が軸方向に長くなることが防がれるた
め、本実施例のスタータは予備スペースを無くすことが
でき、この結果、スタータの軸方向寸法を短くすること
ができる。

【００５２】〔電機子の製作〕電機子の組付手順を説明
する。まず、シャフト５１０の周囲にコアプレート５２
１を積層した電機子鉄心５２０を圧入する。次に、電機
子鉄心５２０の両側に絶縁リング５９０を配置する。続
いて、各スロット５２４内に、下層コイルバー５３２の
下層コイル辺５３６を、下層絶縁フィルム５４１ととも
に収納する。

【００５３】次に、下層コイルバー５３２の下層コイル
端部５３７の両側に、絶縁スペーサ５６０を装着し、下
層内部延長部５３９を各凹部５６２内に配置する。これ
によって、下層コイルバー５３２の位置決めが完了す
る。次に、上層コイルバー５３１の上層コイル辺５３３
を、上層絶縁フィルム５４０とともに収納する。この
時、各上層コイル端部５３４の突起５３４ｃを、絶縁ス
ペーサ５６０の各穴５６１内に嵌め合わせる。これによ
って、上層コイルバー５３１の位置決めが完了する。

【００５４】続いて、上層および下層電機子コイル辺５
３３、５３６の各上層内部延長部と各下層内部延長部５
３８、５３９とを溶接などの接合技術によって接合し、
電気的且つ機械的に結合する。その後、電機子鉄心５２
０の各固定爪５２５を内周側へ曲げて、スロット５２４
内に上層コイル辺５３３および下層コイル辺５３６を固
定するとともに、シャフト５１０の両端から固定部材５
７０を圧入して電機子コイル５３０の上層内部延長部５
３８の外周面を覆うことで、上層コイル端部５３４の径
方向外周側への拡がりを防止する。

【００５５】なお、絶縁体５９０が電機子鉄心５２０と
下層コイル端部５３７との間に配設され、電機子鉄心５
２０、及び下層コイル端部５３７に密着当接し、絶縁体
５６０が下層コイル端部５３７と上層コイル端部５３４
との間に配設され、下層コイル端部５３７、及び上層コ
イル端部５３４に密着当接している。以上によって、電
機子が完成する。 （固定磁極５５０の説明）固定磁極５５０は、本実施例
では内周面にスリーブが当接され、ヨーク５０１に固定
された永久磁石を用いている。なお、固定磁極５５０と
して永久磁石の代わりに通電によって磁力を発生するフ
ィールドコイルを用いても良い。

【００５６】〔エンドフレーム〕モータ５００のヨーク
５０１の端部には、エンドフレーム９００が固定されて
おり、このエンドフレーム９００には、金属製のブラシ
ホルダ９２０が設けられている。そして、このブラシホ
ルダ９２０の内側には、ブラシ９１０が、軸方向に摺動
自在に保持されている。そして、ブラシホルダ９２０内
に設けられたスプリング９３０によって、ブラシ９１０
は電機子コイルの上層コイル端部５３４に押接されてい
る。

【００５７】〔電機子コイルの巻線図の説明〕図１２に
おいては、電機子コイルの巻線を模式的に示したもの
で、上層コイル端部５３４上に、ブラシ９１０が配設さ
れているものが示されている。 〔実施例１の効果〕本発明の回転電機においては、電機
子コイル５３１、５３２のコイル端５３４、５３７を、
電機子鉄心５２０の端面に、絶縁リング５９０及び絶縁
スペーサ５６０のみを介して、略平行に設けると共に、
このコイル端５３４上にブラシ９１０を配置するように
しているので、電機子の全長を著しく短縮することがで
きる。また、従来必要としていた独立のコンミュテータ
を無くすことができ、電機子の製造工程を省略すること
ができる。

【００５８】さらに、上層コイル端部５３４の突起部５
３４ｃが、絶縁スペーサ５６０の穴部５６１に係合する
ことにより、上層コイル端部５３４が、外周方向への動
きを規制されると、電機子鉄心５２０の端面から、軸方
向への突出量がわずかとなり、かつコイル辺５３２、５
３３は、延長部５３８、５３９が固定部材５７０によっ
て、電機子鉄心５２０側へ強固に押圧固定されているこ
とから、耐遠心力を飛躍的に高めることができる。ま
た、下層コイル端部５３７の延長部５３９が、絶縁スペ
ーサ５６０の凹部５６２に係合しているので、下層コイ
ル端部５３７が径方向外周側への拡がりを確実に防止す
ることができる。よって、従来の構造に比べて、２倍以
上の高速回転に耐えることができる。

【００５９】また、ブラシ９１０が接している上層コイ
ル端部５３４に発生した熱も、絶縁スペーサ５６０、下
層コイル端部５３７および絶縁リング５９０を介して、
電機子鉄心５２０に比較的容易に伝達され、放熱し、ブ
ラシ９１０の当接面及びブラシ９１０の温度上昇も低減
することができる。これについては、絶縁スペーサ５６
０及び絶縁キャップ５８０を高熱伝導性セラミック等を
使用することで、さらに、温度上昇を低減することがで
きる。

【００６０】更に、本発明においては、図８に示す如
く、上層コイル端部５３４が渦巻き状に形成されると共
に、コイル端５３４間には、約１．５ミリから３ミリ程
度のコイル端の略厚さに対応した溝５３５が形成してあ
る。ブラシ９１０と当接するコイル端５３４側の溝５３
５は、回転方向に沿って突出した形状となっており、こ
れによって、この溝５３５が、電機子の回転によって、
遠心ファンとして作用する。すなわち、コイル端５３４
の内周から、外周方向に向かって空気の流れを生じる。
この空気の流れは、コイル端５３４の外周付近におい
て、電機子回転８０００ｒｐｍ／ｈ時に、約４ｍ／ｓの
風速となり、コイル端５３４及びブラシ９１０の冷却に
効力を発する。

【００６１】また、電機子コイル５３０を重巻きとする
ことにより、ブラシ９１０と接しない側（減速機構のギ
ア５１１側）も、電機子鉄心５２０の回転方向に対し
て、溝５３５が、突出した形状となり、結果的に、この
溝５３５も遠心ファンとして作用することができ、こち
ら側のコイル端５３４も同様に、冷却することができ
る。

【００６２】また、モータ５００のヨーク５０１の一部
に貫通孔を設けることで、モータ５００の小型化した場
合に発生するブラシ９１０の摩耗粉によるコイル間等の
リークを、上述した遠心ファン作用により、確実に、ヨ
ーク５０１の貫通孔から、摩耗粉を外部に排出すること
により、防止することができる。この溝５３５は、電機
子コイルを電機子鉄心５２０のスロット５２４に挿入す
ることで、必然的に形成されるもので、この溝を通常の
モールド整流子のように切削加工等によって作成する必
要はなく、コスト的に極めて有利である。さらに、この
溝は、コイル端５３４の厚さとすることができ、ブラシ
９１０の摺動面が磨耗しても、十分長く使用することが
できる。

【００６３】さらに、ブラシホルダ９２０を金属製とす
ることで、ブラシ９１０に発生する熱を、このブラシホ
ルダ９２０を介して放熱することができる。また、外周
面にブラシ９１０が配設された上層コイル端部５３４及
び下層コイル端部５３７が、シャフト５１０に対して略
垂直でシャフト５１０方向に延び、絶縁体５９０が電機
子鉄心５２０と下層コイル端部５３７との間に配設さ
れ、電機子鉄心５２０、及び下層コイル端部５３７に密
着当接し、絶縁体５６０が下層コイル端部５３７と上層
コイル端部５３４との間に配設され、下層コイル端部５
３７、及び上層コイル端部５３４に密着当接しているの
で、ブラシ９１０と当接する上層コイル端部５３４の抵
抗発熱、及びブラシ９１０による摩擦熱を上層コイル端
部５３４、絶縁体５６０、下層コイル端部５３７、絶縁
体５９０を介して、電機子鉄心５２０に放熱するため、
例えば、使用時間がごく短時間で高速回転する回転電機
において、熱的負荷を大幅に低減することができ、整流
子部、即ち上層コイル端部５３４の損傷が防止できる。

【００６４】また、上層および下層アーマチャコイルの
下層及び上層コイル端部５３４を、シャフト５１０に対
して略垂直に設けており、上層コイル端部５３４を下層
コイル端部５３７の他端と接続することにより、電機子
鉄心５２０よりも突出する少ない間隙において、下層５
３７および上層コイル端部５３４を収納することがで
き、この下層５３７及び上層コイル端部５３４にかかる
遠心力で作用する径方向外側向きモーメントが、モーメ
ント中心である電機子鉄心５２０のスロット５２４開口
端部からの突出量が小さいため極力小さく抑えられ、発
生する遠心力を低減できるので、機械的負荷を著しく少
なくできる。

【００６５】また、下層５３７及び上層コイル端部５３
４を電機子鉄心５２０に近接することができるために、
下層５３７および上層コイル端部５３４に発生する熱が
電機子鉄心５２０側に放熱しやすくなり、熱的負荷をも
少なくさせることができる。また、上層コイル端部５３
４並びに下層コイル端部５３７の電機子鉄心５２０の軸
方向長は、上層コイル端部５３４並びに下層コイル端部
５３７の電機子鉄心５２０の周方向長より略同一以下で
あるので、電機子鉄心５２０から軸方向に突出する上層
５３４並びに下層コイル端部５３７の長さが非常に短く
なり、発生する遠心力をさらに低減できるため、機械的
負荷を著しく少なくすることができる。

【００６６】また、上層５３３及び下層コイル辺５３６
並びに、上層５３４及び下層コイル端部５３７はそれぞ
れ一本で構成されているので、上層５３３及び下層コイ
ル辺５３６以外の電機子鉄心５２０端面から突出した部
分（上層５３４及び下層コイル端部５３７）の重量を低
く抑えることができるとともに、電機子鉄心５２０端面
からこの部分の重心までの距離を短く設定することがで
きる。このことは高回転させる回転電機において、上層
５３４及び下層コイル端部５３７に働く遠心力を低減す
ることはもちろん、この遠心力によって、電機子鉄心５
２０端面のスロット５２４開口角部を中心にして、上層
５３４及び下層コイル端部５３７に働く軸方向及び径方
向に向かうモーメントを非常に小さく抑えることがで
き、機械的強度（耐遠心力強度）を格段に向上できる。
さらに、上層５３４及び下層コイル端部５３７に発生す
る熱が電機子鉄心５２０側に放熱伝達し易くなり、熱的
耐力をも向上させることができる。

【００６７】さらに、電機子鉄心５２０端面から突出す
る少ない空間に、下層５３４及び上層コイル端部５３７
を効率的に収納できる。また、下層コイル端部５３７
は、下層コイル辺５３６の両端から、シャフト５１０に
対して略垂直でシャフト５１０方向にそれぞれ延び、上
層コイル端部５３４は、上層コイル辺５３６の両端か
ら、シャフト５１０に対して略垂直でシャフト５１０方
向にそれぞれ延びているので、各々上層５３４および下
層コイル端部５３７を電機子鉄心５２０に近接すること
ができ、回転電機の軸方向の体格を大幅に小型化するこ
とができる。

【００６８】また、回転電機を高速で回転させる場合
に、最も機械的強度の弱い接続部５３８、５３９を、シ
ャフト５１０に近接した位置のみで、１箇所とすること
で、高速回転時に接続部にかかる遠心力作用を可能な限
り少なくして、コイルの切断等の不具合を確実に防止す
ることができる。さらに、ブラシ９１０が配設される上
層コイル端部５３４が、上層コイル辺５３３と一体に形
成されていることで、上層コイル端部５３４と上層コイ
ル辺５３３との間の屈曲部の機械的強度が強く、上述の
如く、遠心力に対しても強度が高く、かつこれにより、
上層コイル端部５３４の表面が傾斜したりすることがな
いため、ブラシ９１０との摺動面を単一の平面に確実に
維持することができる。これに関連して、上層コイル端
部５３４の先端と下層コイル端部５３７との接続箇所が
一箇所でもあり、この接続時に発生するコイル端部５３
４、５３７の変形も押さえることができる。

【００６９】また、上層コイル辺５３３と上層コイル端
部５３４、及び下層コイル辺５３６と下層コイル端部５
３７とが一体に形成されているので、コイル端部５３
４、５３７の保持が強く、コイル端部５３４、５３７の
変形、移動等を防止するための手段を極力少なくするこ
とができる。さらに、接続箇所が一箇所でもあり、上層
コイルバー５３１、下層コイルバー５３２の組み付けも
非常に容易にできるという付加的効果も備えている。

【００７０】また、コイル辺５３３、５３４を、スロッ
ト５２４の形状の断面形状に合わせることにより、スロ
ットスペースに対する導体断面積の占積率を上げること
ができるので、回転電機の性能を向上させることができ
る。 〔電機子コイルの他の実施例〕図１３ないし図１７に
は、電機子コイルの製作法の他の実施例が示されてお
り、特に、コイル辺５３３、５３６とコイル端５３４、
５３７とを別々に製作するものである。

【００７１】図１３及び図１４においては、上層及び下
層コイル辺５３３、５３６の両端に、それぞれ、上層コ
イル端部５３４及び下層コイル端部５３７を接合するも
のである。特に、図１４に示すものでは、上層コイル端
部５３４及び下層コイル端部５３７の一端に、貫通孔５
３４ｂ、５３７ｂを設け、この貫通孔５３４ｂ、５３７
ｂに上層及び下層コイル辺５３３、５３６の両端の小径
部５３３ａ、５３６ａを係合して、接合している。小径
部５３３ａ、５３６ａの形状は、角柱でもよい。係合す
ることにより、接合精度、機械的な強度が向上し信頼性
が上がる。

【００７２】図１５においては、上層及び下層コイル辺
５３３、５３６の一端が、連結部５３３ｂ、５３６ｂを
介して、一体に形成されていると共に、他端には、それ
ぞれ、上層コイル端部５３４及び下層コイル端部５３７
の一端が接合されている。これによれば、上層および下
層コイル辺５３３、５３６と、コイル端５３３、５３６
とを分割して製作することで、各部材の材料の歩留りが
向上すると共に、量産性が向上する。また、電機子の製
作においても、予め電機子鉄心５２０のスロットに直線
状のコイル辺５３３、５３６を挿入しておき、その後、
上層コイル端部５３４及び下層コイル端部５３７の一端
を接合してもよく、この場合には、セミクローズドスロ
ットもしくはクローズドスロットの電機子鉄心を使用す
ることができる。そのために、コイル辺５３３、５３６
の挿入後に、スロット５２４の開口部を塞ぐための、固
定爪５２５を使用する必要がなくなる。

【００７３】次に、コイル辺５３３、５３６とコイル端
５３４、５３７とを一体に製作するものを、図１６およ
び図１７に基づいて説明する。このものでは、いずれ
も、製作コスト的に有利なプレス加工による製作法を示
している。図１６（ａ）ないし（ｃ）においては、板材
より、図１６（ａ）に示すように、棒状の上層及び下層
コイル辺５３３、５３６、台形状の上層及び下層コイル
端部５３４、５３７、上層内部延長部及び下層内部延長
部５３８、５３９を、まず、打ち抜く。ここでは、厚さ
は、全ての部分において、均一に形成されている。次
に、図１６（ｂ）に示すように、上層及び下層コイル辺
５３３、５３６と、台形状の上層及び下層コイル端部５
３４、５３７との間の境界部において、コイル辺の幅寸
法と同じ寸法において、切り溝５３３ｃ、５３６ｃを設
けながら、上層及び下層コイル端部５３４、５３７を所
定の角度で折り曲げる。次に、図１６（ｃ）において、
さらに、コイル端５３４、５３７をコイル辺５３３、５
３６に対して、略直角に曲げると共に、上層内部延長部
及び下層内部延長部５３８、５３９を、コイル辺５３
３、５３６と平行となるように、折り曲げる。これによ
れば、コイル端５３４、５３７の端面５３４ｅ、５３７
ｅが、コイル辺５３３、５３６の上面５３３ｄ、５３６
ｄと略同じ高さとなる。よって、コイル辺の上面５３３
ｄ、５３６ｄ近傍まで、ブラシ９１０の当接面として利
用することができ、整流子面を広く、有効に確保でき、
整流子面の電流密度低減に効果を有する。

【００７４】図１７（ａ）ないし（ｄ）においては、ま
ず、銅等の良導体よりなる線材１００を所定の長さに切
断する。次に、（ｂ）において、コイル端５３４、５３
７となる部分を、幅方向に、所定の角度となるように、
曲げる。さらに、（ｃ）において、コイル端５３４、５
３７を台形状の幅広とすると共に、上層内部延長部及び
下層内部延長部５３８、５３９を突起状に狭く加工す
る。コイル端５３４、５３７は、コイル辺側が、幅広
く、先端側につれて、細くなるように、幅方向に縁をつ
ぶして広げる。また、延長部５３８、５３９は、長手方
向にしごいて、狭くする。最後に、（ｄ）に示すよう
に、コイル端５３４、５３７は、コイル辺５３３、５３
６に対して、直角方向に曲げると共に、延長部５３８、
５３９も、コイル端５３４、５３７に対して、直角方向
にまげて、完成する。この時、コイル端５３４、５３７
のコイル辺５３３、５３６側は、厚さが薄く形成されて
いるので、折り曲げ時の歪みが及ぶことなく、図１６に
おける実施例と同様に、整流子面を広く確保することが
できる。また、コイル端５３４、５３７は、プレス加工
により、幅広く形成していることで、コイル端５３４、
５３７面の硬度が高くなり、ブラシ９１０の当接面とし
てそのまま利用することができるという効果を有してい
る。また、下層コイル端部５３７及び上層コイル端部５
３４のブラシ９１０の当接面ではない部位は、図１７
（ｄ）に示すような、幅広の形状とする必要はない。ま
た、上層のコイル辺５３３、コイル端５３４は、表面硬
度がＨｖ硬度５５以上の良導体で形成されると良い（つ
まり、通常、銅はＨｖ硬度５０であるが、プレス加工に
よりＨｖ硬度５５以上とすることができる）。

【００７５】以上の図１６、図１７に示すようなコイル
辺５３３、５３６を一体にした上層５３１及び下層コイ
ルバー５３２を用いれば、電機子鉄心５２０に設けたス
ロット５２４に複数本用意したコイルバーを外径方向か
らシャフト５１０方向に同時に挿入することにより、電
機子コイル巻線工程が非常に簡単にある。さらに、図１
８に示す如く、ブラシの当接する側の上層コイル端部５
３４面は、プレス加工のダレ側（＝反バリ側）とするこ
とで、上層コイル面のエッジ部が、アール形状で形成さ
れ、ブラシ９１０の摺動性が向上する。

【００７６】〔上層及び下層コイル端部の接続〕図１９
ないし図２１は、上層コイル端部５３４及び下層コイル
端部５３７との間の接続の他の実施例を示している。図
１９においては、上層コイル端部５３４の一端に、延長
部５３８を設けることなく、かつ下層コイル端部５３７
の延長部５３９を、上層コイル端部５３４の表面までに
留めておくものである。よって、上層コイル端部５３４
の延長部５３８を無くすことができ、上層コイルバー５
３１の加工コストを低減することができる。

【００７７】図２０においては、図１９に比べて、下層
コイル端部５３７の延長部５３９を短くし、上層コイル
端部５３４の端面の一部に接続してもよい。よって、接
合が容易となる効果がある。図２１においては、上層コ
イル端部５３４及び下層コイル端部５３７からそれぞれ
に向かって、わずかの延長部５３８、５３９を延ばし、
それぞれを接合してもよい。延長部５３８、５３９の高
さが低くてすむために、加工が容易となる。

【００７８】〔絶縁スペーサ及び絶縁リングの他の実施
例〕絶縁スペーサ５６０及び絶縁リング５９０として、
液状樹脂もしくは薄葉接着シートを利用することによっ
て、各コイル端５３４、５３７間、コイル端５３７及び
電機子鉄心５２０との間の微小隙間が、なくなり、熱伝
導性がさらに向上することができ、かつコイル端の微小
の動きを防止することができる。

【００７９】また、上層および下層コイル辺５３３、５
３６ならびにコイル端５３４、５３７に、絶縁皮膜を施
すことにより、上層および下層絶縁フィルム５４０、５
４１を省略することができ、絶縁スペーサ５６０等の点
数削減を行うことができる。さらに、上層コイル端部５
３４及び下層コイル端部５３７と絶縁スペーサ５７０と
の隙間、上層コイル端部５３４及び下層コイル端部５３
７と絶縁リング５９０との隙間に流れ性の良い樹脂を含
浸させることによって、ブラシ粉の侵入を防止すること
ができる。

【００８０】〔実施例２〕図２２に示す実施例２では、
電機子鉄心５２０のスロット５２４を、オープンスロッ
トとして、電機子コイル５３０をスロット５２４内に装
着後、薄肉の金属円筒６００を鉄心５２０の外周に装着
することにより、電機子コイル５３０の径方向への飛び
出しを防止するようにしている。これによれば、鉄心５
２０の外周面の凹凸がなくなるために、電機子回転時の
風損が低減すると共に、風切り音が減少して、低騒音と
することができる。従って、高回転の回転電機に対して
適している。

【００８１】〔実施例３〕図２３に示す実施例３では、
上層コイル辺５３３の両端側、すなわち電機子鉄心５２
０から軸方向に離れた外周部に、薄肉の非磁性体の円筒
６１０で阻止することにより、第１の実施例における固
定部材５７０を廃止することができる。よって、ブラシ
９１０の摺動面として、より内周側まで使用することが
できるため、ブラシ９１０の断面積が大きくとれ、回転
電機の高出力化、長寿命化を計ることができる。

【００８２】〔実施例４〕図２４に示す実施例４におい
ては、電機子鉄心５２０、上層コイル辺５３３及びを含
む全てをモールド樹脂６０２で、一体に成型したもので
ある。 〔実施例５〕図２５に示す実施例５においては、上層の
コイル辺５３３を、ブラシ９１０の厚み分、軸方向に延
長するもので、この上層のコイル辺５３３の端部の外周
にブラシ９１０を摺動自在に保持するものである。ブラ
シスプリング９３０としては、板バネを使用している。
また、上層コイル辺５３３を軸方向に延長させる際に
は、絶縁スペーサ５６０の厚みを大きいものとしてい
る。

【００８３】また、磁石５５０間の空間５５１を形成し
て、この空間５５１にブラシ９１０を配設することで、
ブラシ９１０の収納場所を確保しつつ、回転電機の全体
の軸方向長を更に短縮することができる。 〔実施例６〕図２６に示す実施例６においては、実施例
５に示すように、一方のブラシ９１０を上層のコイル辺
５３３の端部外周に配置すると共に、他方のブラシ９１
０を下層コイル端部５３７の延長部５３９の内周面に摺
動するように配設されている３５れら両ブラシ９１０
は、それぞれ板バネ９３０によって、コイル辺５３３お
よび延長部５３９に押圧している。このものでは、他方
のブラシ９１０を、下層コイル端部５３７の延長部５３
９の内周空間を利用して、回転電機の全体の軸方向長を
更に短縮することができる。

【００８４】この実施例６では、下層コイル端部５３７
の延長部５３９の代わりに、上層コイル端部５３６に、
下層コイル端部５３７側に突出させる延長部を設け、こ
の延長部にブラシ９１０を摺動させてもよい。なお、実
施例１ないし実施例６において、上層コイル端部５３４
および下層コイル端部５３７が、電機子鉄心５２０の端
面と略平行とは、上層コイル端部５３４および下層コイ
ル端部５３７と電機子鉄心５２０の端面との間に形成さ
れる角度が、４５度までを意味している。

【００８５】また、本発明回転電機の実施例では、スロ
ット５２４内に２本のコイルを挿入しているが、４本
等、偶数本のコイルを使用してもよい。 〔電機子コイルの他の実施例〕図２７に上層５３１及び
下層コイルバー５３２の上層５３４、５４２及び下層コ
イル端部５３７、５４１の内ブラシ９１０を外表面に摺
接しない方の上層コイル端部５４２と、この上層コイル
端部５４２と電機子鉄心５２０との間に配設される下層
コイル端部５４１の径方向寸法をブラシ９１０を摺接す
る側の上層５３４及び下層コイル端部５３７より短くし
たものを示す。即ち、ブラシ９１０を摺接しない方の上
層コイル端部５４２は、ブラシ９１０を摺動させるため
の寸法は必要ないので、略極ピッチ隔てた上層５３３及
び下層コイル辺５３６を電気的に接続するだけで良く、
径方向寸法をできるだけ小さくとれば、この部分の遠心
強度はさらに向上する。

【００８６】また、図２８は、電機子コイル辺及びコイ
ル端部をなす導体に絶縁被膜付銅線を使用したものを示
している。この図２６では上層コイル端部５３４と下層
コイル端部５３７の電気的接続箇所並びに上層コイル端
部５３４のブラシ９１０の摺接面は切削加工面等により
被膜が除去されている。このようにすれば、下層コイル
端部５３７を電機子鉄心５２０、上層コイル端部５３４
から電気絶縁するための絶縁体や電機子鉄心５２０のス
ロット５２４内の絶縁体の代わりとすることができ、電
機子鉄心５２０端面や、下層コイル端部５３７、上層コ
イル端部５３４を各々密着させるようにすれば、ブラシ
９１０や、上層コイル端部５３４のブラシ摺接面で発生
する熱を良好に電機子鉄心５２０に伝達できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の回転電機の実施例１を図示する軸方向
断面図である。

【図２】実施例１における回転電機の回転子の軸方向断
面図である。

【図３】実施例１における回転電機の電機子鉄心の平面
図である。

【図４】実施例１における回転電機の電機子コイルの一
部を断面した平面図である。

【図５】実施例１における回転電機のコイル端の平面図
である。

【図６】実施例１における回転電機の上層及び下層コイ
ルバーの配置状態を示す概略斜視図である。

【図７】スロット内に収容される上層及び下層コイル辺
の断面図である。

【図８】電機子の平面図である。

【図９】絶縁スペーサの平面図である。

【図１０】固定部材の断面図である。

【図１１】絶縁キャップの断面図である。

【図１２】電機子コイルの巻線を示した模式図である。

【図１３】電機子コイルの他の実施例を示す斜視図であ
る。

【図１４】電機子コイルの他の実施例を示す斜視図であ
る。

【図１５】電機子コイルの他の実施例を示す斜視図であ
る。

【図１６】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、電機子コイル
の製造過程を示す斜視図である。

【図１７】（ａ）ないし（ｄ）は、他の電機子コイルの
製造過程を示す斜視図である。

【図１８】上層コイル端部とブラシとの位置関係を示す
断面図である。

【図１９】上層及び下層コイル端部の他の接続を示す断
面図である。

【図２０】上層及び下層コイル端部の他の接続を示す断
面図である。

【図２１】上層及び下層コイル端部の他の接続を示す断
面図である。

【図２２】本発明の実施例２を適用した回転電機の回転
子の軸方向断面図である。

【図２３】本発明の実施例３を適用した回転電機の回転
子の軸方向断面図である。

【図２４】本発明の実施例４を適用した回転電機の回転
子の軸方向断面図である。

【図２５】本発明の実施例５を適用した回転電機の回転
子の軸方向断面図である。

【図２６】本発明の実施例６を適用した回転電機の回転
子の軸方向断面図である。

【図２７】電機子コイルの他の実施例であり、回転電機
の回転子の軸方向断面図である。

【図２８】電機子コイルの他の実施例であり、回転電機
の回転子の軸方向断面図である。

【符号の説明】

５１０ シャフト ５２０ 電機子鉄心（電機子コア） ５２４ スロット ５３３ 上層のコイル辺 ５３４ 上層コイル端部 ５３４ａ 突起 ５３５ 空間溝 ５３６ 下層のコイル辺 ５３７ 下層コイル端部 ５３８、５３９ 突出部をなす延長部 ５６０ 絶縁スペーサ（第２、第４の絶縁体） ５６１ 位置決め部 ５７０ 固定部材 ５３４ 第３の接続部 ５３７ 第４の接続部 ５９０ 絶縁リング（第１、第３の絶縁体） ９００ 保持板 ９１０ ブラシ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新美 正巳 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−241346（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−308147（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−61475（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−41075（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭50−109801（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−74270（ＪＰ，Ｕ) 特許3097729（ＪＰ，Ｂ２) 特許3156474（ＪＰ，Ｂ２) 米国特許2407935（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 23/26 H01R 39/18 H02K 13/00

Claims (27)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スロットを有する電機子コアと、 この電機子コアを回転可能に支持するシャフトと、 前記電機子コアのスロットに組み込まれた上層及び下層
   コイル辺と、 一端が前記下層コイル辺の一端に電気的に接続され、前
   記シャフトに対して略垂直で前記シャフト方向に延びる
   下層コイル端部と、 一端が前記上層コイル辺の一端に電気的に接続され、前
   記シャフトに対して略垂直で、前記シャフト方向に延
   び、かつ他端が下層コイル端部の他端と接続される上層
   コイル端部とを備え、 前記下層コイル端部は、前記下層コイル辺の両端から、
   前記シャフトに対して略垂直で前記シャフト方向にそれ
   ぞれ延び、前記上層コイル端部は、前記上層コイル辺の
   両端から、前記シャフトに対して略垂直で前記シャフト
   方向にそれぞれ延びていることを特徴とする 回転電機。
2. 【請求項２】 スロットを有する電機子コアと、 この電機子コアを回転可能に支持するシャフトと、 前記電機子コアのスロットに組み込まれた上層及び下層
   コイル辺と、 一端が前記下層コイル辺の一端に電気的に接続され、前
   記シャフトに対して略垂直で前記シャフト方向に延びる
   下層コイル端部と、 一端が前記上層コイル辺の一端に電気的に接続され、前
   記シャフトに対して略垂直で、前記シャフト方向に延
   び、かつ他端が下層コイル端部の他端と接続される上層
   コイル端部とを備え、 前記下層コイル端部は、前記下層コイル辺の両端から、
   前記シャフトに対して略垂直で前記シャフト方向にそれ
   ぞれ延び、かつ前記下層コイル辺と一本のコイルで一体
   に形成され、前記上層コイル端部は、前記上層コイル辺
   の両端から、前記シャフトに対して略垂直で前記シャフ
   ト方向にそれぞれ延び、かつ前記上層コイル辺と一本の
   コイルで一体に形成され、前記一方の上層コイル端部上
   には、ブラシが配設され、前記両上層コイル端部の先端
   は、それぞれ前記両下層コイル端部の先端と、前記シャ
   フトに近接した位置で電気的に接続されていることを特
   徴とする 回転電機。
3. 【請求項３】 スロットを有する電機子コアと、 この電機子コアを回転可能に支持するシャフトと、 前記電機子コアのスロットに組み込まれた上層及び下層
   コイル辺と、 一端が前記下層コイル辺の一端に電気的に接続され、前
   記シャフトに対して略垂直で前記シャフト方向に延びる
   下層コイル端部と、 一端が前記上層コイル辺の一端に電気的に接続され、前
   記シャフトに対して略垂直で、前記シャフト方向に延
   び、かつ他端が下層コイル端部の他端と接続される上層
   コイル端部とを備え、 前記上層コイル端部を前記電機子コアの軸方向端面側に
   押圧するカラーを有することを特徴とする 回転電機。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載の回
   転電機において、 前記上層コイル端部並びに前記下層コイル端部の前記電
   機子コアの軸方向長は、前記上層コイル端部並びに下層
   コイル端部の前記電機子コアの周方向長より略同一以下
   であることを特徴とする回転電機。
5. 【請求項５】 請求項１または３に記載の回転電機にお
   いて、 前記上層及び下層コイル辺並びに、前記上層及び下層コ
   イル端部はそれぞれ一本で構成されていることを特徴と
   する回転電機。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかに記載の回
   転電機において、 前記下層コイル端部及び前記電機子コアとの間ならびに
   前記下層および上層コイル端部間に、絶縁体を配置して
   いることを特徴とする回転電機。
7. 【請求項７】 請求項１に記載の回転電機において、 前記上層および下層コイル辺と、前記上層および下層コ
   イル端部とは、接合されていることを特徴とする回転電
   機。
8. 【請求項８】 請求項１に記載の回転電機において、前
   記下層コイル端部及び前記下層コイル辺、並びに前記上
   層コイル端部及び前記上層コイル辺とが、一体にて形成
   されていることを特徴とする回転電機。
9. 【請求項９】 請求項１ないし８のいずれかに記載の回
   転電機において、 前記下層コイル端部の径方向内端は、前記上層コイル端
   部の径方向内端に接続するために、前記シャフトに沿っ
   て延びる軸方向突出部を有していることを特徴とする回
   転電機。
10. 【請求項１０】 請求項１ないし９のいずれかに記載の
    回転電機において、 前記上層および下層コイル辺もしくは上層および下層コ
    イル端部は、板材もしくは線材より加工されることを特
    徴とする回転電機。
11. 【請求項１１】 請求項１または３に記載の回転電機に
    おいて、 前記上層コイル端部上に、ブラシを配置することを特徴
    とする回転電機。
12. 【請求項１２】 請求項１または３に記載の回転電機に
    おいて、 前記上層コイル辺の前記上層コイル端部側外周に、ブラ
    シを配置することを特徴とする回転電機。
13. 【請求項１３】 請求項１または３に記載の回転電機に
    おいて、 前記下層コイル端部の内周端もしくは前記上層コイル端
    部の内周端上に、ブラシを配置することを特徴とする回
    転電機。
14. 【請求項１４】 請求項１１に記載の回転電機におい
    て、 前記ブラシが配置される上層コイル端部は、このコイル
    端部の周方向幅を、径方向外周側に向かって広くしたこ
    とを特徴とする回転電機。
15. 【請求項１５】 請求項１４に記載の回転電機におい
    て、 前記上層コイル端部間の空間溝は、径方向内周から径方
    向外周側につれて前記電機子の反回転方向側に延びる略
    渦巻き形状もしくは放射状に形成されていることを特徴
    とする回転電機。
16. 【請求項１６】 請求項１５に記載の回転電機におい
    て、前記溝の深さは、前記上層コイル端部の厚みと略一
    致していることを特徴とする回転電機。
17. 【請求項１７】 請求項６ないし１６のいずれかに記載
    の回転電機において、 前記下層コイル端部及び上層コイル端部間に配設された
    絶縁体には、上層コイル端部の周方向もしくは径方向の
    相対変位を規制する位置決め部が形成されていることを
    特徴とする回転電機。
18. 【請求項１８】 請求項１７に記載の回転電機におい
    て、 前記位置決め部は、前記絶縁体に形成された穴部と、前
    記上層コイル端部に形成された前記穴部に挿入される突
    部とからなることを特徴とする回転電機。
19. 【請求項１９】 請求項６ないし１７のいずれかに記載
    の回転電機において、 前記下層コイル端部の径方向内端には、前記上層コイル
    端部の径方向端側に延びる軸方向突出部を有し、 前記絶縁体の径方向内端部は、互いに周方向に隣接する
    前記下層コイル端部の軸方向突出部間に挿入され、位置
    決めするための径内方向凹部を有することを特徴とする
    回転電機。
20. 【請求項２０】 請求項６ないし１９のいずれかに記載
    の回転電機において、 前記上層および下層コイル端部と、これらコイル端部間
    に設けられた絶縁体を樹脂材料により、固着したことを
    特徴とする回転電機。
21. 【請求項２１】 請求項６ないし１９のいずれかに記載
    の回転電機において、 前記下層コイル辺及び下層コイル端部を、前記電機子コ
    ア及び前記上層コイル辺及び上層コイル端部から電気的
    に絶縁する樹脂の絶縁体は、モールド成形により形成さ
    れると共に、このモールド成形によって、前記上層コイ
    ル辺及び上層コイル端部及び前記下層コイル辺及び下層
    コイル端部を前記電機子コアに固着することを特徴とす
    る回転電機。
22. 【請求項２２】 請求項１ないし２１のいずれかに記載
    の回転電機において、 前記電機子コアの両端面より突出した上層コイル辺の外
    周に、円筒体を嵌着したことを特徴とする回転電機。
23. 【請求項２３】 請求項１ないし２１のいずれかに記載
    の回転電機において、 前記電機子コアの外周に円筒体を嵌着したことを特徴と
    する回転電機。
24. 【請求項２４】 請求項１ないし２３のいずれかに記載
    の回転電機において、 前記上層コイル辺もしくは上層コイル端部は、良導体で
    形成されるとともに、少なくとも表面硬度がＨｖ硬度５
    ５以上であることを特徴とする回転電機。
25. 【請求項２５】 請求項２または１１または１４に記載
    の回転電機において、 前記上層コイル端部は、プレス加工によって、平面状に
    形成されることを特徴とする回転電機。
26. 【請求項２６】 請求項２または１１または１４または
    ２５に記載の回転電機において、 前記上層コイル端部はプレス加工され、ダレ側をブラシ
    の摺接面とすることを特徴とする回転電機。
27. 【請求項２７】 請求項１ないし１５のいずれかに記載
    の回転電機において、 前記上層コイル端部と近接して対抗配置され、前記シャ
    フトを回転自在に保持する金属製の保持板を備え、 この保持板において、前記ブラシを保持することを特徴
    とする回転電機。