JP4910739B2

JP4910739B2 - 回転電機

Info

Publication number: JP4910739B2
Application number: JP2007028067A
Authority: JP
Inventors: 洋一長谷川; 友也今西
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2007-02-07
Filing date: 2007-02-07
Publication date: 2012-04-04
Anticipated expiration: 2027-02-07
Also published as: JP2008193861A

Description

本発明は、平角線をエッジワイズ方向に巻回して形成される界磁コイルを有し、この界磁コイルの一方の端部にブラシのリード線が接続される回転電機に関する。

従来、平角線をエッジワイズ方向に巻回して形成されるコイル（エッジワイズコイルと呼ぶ）が知られている。
特許文献１に記載されたエッジワイズコイルの製造方法を図６に基づいて説明する。
まず、図６（ａ）に示す様に、１本の平角線１００の両端部をそれぞれクランプして巻芯１１０にセットする。
続いて、同図（ｂ）〜（ｄ）に示す様に、巻芯１１０を回転させながら、巻芯１１０の周囲に平角線１００をエッジワイズ方向に巻き取る。
所定回数巻き取ることにより、同図（ｅ）に示す様に、連結部１２０で連結された２個のコイル体が成形される。さらに、同図（ｆ）に示す様に、２個のコイル体を連結部１２０で折り返すことにより、直列に接続された２個のエッジワイズコイル１３０が出来上がる。
特開２００６−２７１１２１号公報

ところで、板厚に対し板幅が大きい断面矩形の平角線は、断面係数が板厚の二乗に比例し、且つ板幅に比例する。このため、エッジワイズコイルでは、コイルの厚み方向（幅広面に垂直方向）に掛かる力に対しては剛性が低く、それに比べて、コイルの幅方向（幅狭面に垂直方向）に掛かる力に対しては剛性が高くなる。
このエッジワイズコイルをスタータモータの界磁コイル（図７参照）に使用した場合、スタータに掛かるエンジン振動加速度が大きいため、上記の様に特定の方向のみコイルの剛性が低いと、いろいろな種類のエンジンに取り付けることが困難である。

また、図７に示す様に、界磁コイル２００には、一方のコイル端部２１０にブラシ２２０のリード線２３０が接続されるが、界磁コイル２００の厚み方向に対する剛性が低いことにより、ブラシ２２０のリード線２３０が接続されるコイル端部２１０の耐振性を確保できないため、ブラシ２２０のリード線２３０が断線する恐れがあった。
さらに、エッジワイズコイルは、一般的なフラットワイズコイルと体格的に競合できるようにする（同等の出力及びトルクを確保する）には、出来るだけ平角線の偏平率を大きくして体格的に大きくならないようにする必要がある。このため、コイルの幅広面に垂直方向に掛かる力に対して余計に不利な設定となり、実際のスタータに適用することは困難であった。

また、上記の特許文献１に記載された製造方法では、平角線の両端部をクランプしてテンションを掛けながら巻き取る必要がある。しかし、平角線の板厚が薄いため、クランプしている部分が変形あるいは破断すると、巻線テンションが変動して巻き乱れが発生するため、巻線加工が困難であった。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、平角線をエッジワイズ方向に巻回して形成される界磁コイルを有する回転電機において、ブラシのリード線が接続される界磁コイルの一方の端部の剛性を高めて耐振性を向上させることにある。

（請求項１の発明）
本発明は、平角線をエッジワイズ方向に巻回して形成される界磁コイルと、この界磁コイルを組み付けた後、ヨークの内周に固定される磁極とを有し、界磁コイルの巻線部から引き出された一方の端部（コイル端部と呼ぶ）にブラシのリード線が接続される回転電機であって、コイル端部には、界磁コイルの巻線部と重ならない位置に、打ち出し加工によって板厚方向の一方の幅広面に突き出るリブ状の凸部が設けられ、この凸部の近傍にブラシのリード線が接続されることを特徴とする。
上記の構成によれば、コイル端部にリブ状の凸部を設けたことにより、コイル端部の幅広面に垂直方向に掛かる荷重に対する断面係数が大きくなるため、コイル端部の剛性が高くなる。その結果、コイル端部に接続されるブラシのリード線がエンジン振動によって大きく変位することを抑制できるので、コイル端部の耐振性を向上できると共に、ブラシリード線の断線を防止できる。

（請求項２の発明）
本発明は、平角線をエッジワイズ方向に巻回して形成される界磁コイルと、この界磁コイルを組み付けた後、ヨークの内周に固定される磁極とを有し、界磁コイルの巻線部から引き出された一方の端部（コイル端部と呼ぶ）にブラシのリード線が接続される回転電機であって、コイル端部には、界磁コイルの巻線部と重ならない範囲において、平角線の先端部を長手方向に折り返して板厚方向に重ね合わせることでコイル端部の厚みを増大させる折り返し部が設けられ、この折り返し部にブラシのリード線が接続されることを特徴とする。

上記の構成によれば、平角線の先端部を折り返すことにより、その折り返し部の厚みが厚くなる。これにより、コイル端部の幅広面に垂直方向に掛かる荷重に対する断面係数が大きくなるため、コイル端部の剛性が高くなる。その結果、コイル端部に接続されるブラシのリード線がエンジン振動によって大きく変位することを抑制できるので、コイル端部の耐振性を向上できると共に、ブラシリード線の断線を防止できる。
また、平角線の先端部を折り返して厚みを増したことにより、巻線加工の際にクランプ部の変形を防止できる。その結果、巻線テンションの変動がなく、巻き乱れを生じない巻線加工が可能となる。

（請求項３の発明）
本発明は、平角線をエッジワイズ方向に巻回して形成される界磁コイルと、樹脂製のボビンを介して界磁コイルを組み付けた後、ヨークの内周に固定される磁極とを有し、界磁コイルの巻線部から引き出された一方の端部（コイル端部と呼ぶ）にブラシのリード線が接続される回転電機であって、ボビンには、コイル端部における、界磁コイルの巻線部から引き出される部位とブラシのリード線が接続される部位との間を保持するコイル保持部が一体に設けられていることを特徴とする。
上記の構成によれば、コイル端部がコイル保持部に保持されるので、コイル端部の幅広面に垂直方向（平角線の厚み方向）の荷重を受けた場合に、コイル端部の変位を抑制できるので、コイル端部の耐振性を向上でき、且つ、コイル端部に接続されるブラシリード線の断線を防止できる。

（請求項４の発明）
請求項３に記載した回転電機において、コイル端部には、平角線の板厚方向に一方の幅広面から他方の面へ向かって打ち出された凸部が形成され、この凸部がコイル端部の長手方向に沿ってリブ状に設けられていることを特徴とする。
上記の構成によれば、コイル端部にリブ状の凸部を設けたことにより、コイル端部の幅広面に垂直方向に掛かる荷重に対する断面係数が大きくなる。その結果、コイル端部の剛性が高くなるため、コイル端部の耐振性が更に向上する。

（請求項５の発明）
請求項３に記載した回転電機において、コイル端部には、平角線の先端部を長手方向に折り返して板厚方向に重ね合わされた折り返し部が設けられ、この折り返し部にブラシのリード線が接続されることを特徴とする。
上記の構成によれば、平角線の先端部を折り返すことにより、その折り返し部の厚みが厚くなる。これにより、コイル端部の幅広面に垂直方向に掛かる荷重に対する断面係数が大きくなる。その結果、コイル端部の剛性が高くなるため、コイル端部の耐振性が更に向上する。また、平角線の先端部を折り返して厚みを増したことにより、巻線加工の際にクランプ部の変形を防止できる。その結果、巻線テンションの変動がなく、巻き乱れを生じない巻線加工が可能となる。

（請求項６の発明）
請求項３〜５に記載した何れかの回転電機において、ボビンは、周方向に隣合う他のボビンと、互いの鍔部同士が連結されており、その連結部位にコイル保持部が設けられていることを特徴とする。
例えば、ボビンの鍔部にコイル保持部を設けた場合に、そのボビンが１極毎に分割されていると、コイル保持部の安定が損なわれる。つまり、ボビンの鍔部は、その外周側がどこにも支持されていないため、鍔部にコイル保持部を設けても、そのコイル保持部を安定した状態で支持することは困難である。これに対し、本発明では、周方向に隣合う２つのボビンの鍔部同士が連結され、その連結部位にコイル保持部を設けているので、コイル保持部を安定して支持することができ、そのコイル保持部に界磁コイルのコイル端部を保持させることにより、コイル端部の耐振性を向上できる。

（請求項７の発明）
請求項１または２に記載した回転電機において、界磁コイルは、少なくともコイル端部が、固着手段によってヨークまたは磁極に固定されていることを特徴とする。
この場合、固着手段によってコイル端部を強固に固定できるので、コイル端部の耐振性を更に向上できる。また、界磁コイル全体を固着手段で固めた場合には、平角線の板厚方向に重ねられるコイル線とコイル線との層間に生じる微振動を抑制できるので、界磁コイルの絶縁性能を向上させることができる。
なお、固着手段として、例えば、熱硬化性の粉体樹脂や、液体性の接着材等を用いることができる。

（請求項８の発明）
請求項３〜６に記載した何れかの回転電機において、界磁コイルは、少なくともコイル端部が、固着手段によってヨークまたは磁極またはボビンに固定されていることを特徴とする。
この場合、固着手段によってコイル端部を強固に固定できるので、コイル端部の耐振性を更に向上できる。また、界磁コイル全体を固着手段で固めた場合には、平角線の板厚方向に重ねられるコイル線とコイル線との層間に生じる微振動を抑制できるので、界磁コイルの絶縁性能を向上させることができる。
なお、固着手段として、例えば、熱硬化性の粉体樹脂や、液体性の接着材等を用いることができる。

本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。

図１（ａ）はヨークＡＳＳＹの展開図、同図（ｂ）はＡ−Ａ断面図、同図（ｃ）はＢ−Ｂ断面図である。
本実施例の回転電機は、例えば、自動車用エンジンを始動するためのスタータモータであり、図１（ａ）及び図２に示すヨークＡＳＳＹを備える。
ヨークＡＳＳＹは、磁気回路を形成するヨーク１と、このヨーク１の内周に固定される４個の磁極２と、各磁極２に組み付けられる４個の界磁コイル３とで構成される。
ヨーク１は、強磁性体である鉄板を円筒形状に丸めて形成される。
磁極２は、図１（ｂ）に示す様に、界磁コイル３が嵌め合わされるボス部２ａと、ヨーク１との間に界磁コイル３を保持する鍔部２ｂとが設けられている。

４個の界磁コイル３は、２直列−２並列に接続されている。つまり、直列に接続された二個一組の界磁コイル３が二組設けられ、この二組が並列に接続されている。この界磁コイル３は、後述する製造方法により、平角線４（図３参照）をエッジワイズ方向に巻いて形成される。
直列に接続された２個の界磁コイル３は、一方の界磁コイル３から引き出された一方のコイル端部３ａに正極ブラシ５のリード線（以下、ブラシリード線５ａと呼ぶ）が接続され、他方の界磁コイル３から引き出された他方のコイル端部３ｂにモータリード板６が接続されている。

また、ブラシリード線５ａが接続される一方のコイル端部３ａには、図１（ａ）に示す様に、界磁コイル３の巻線部（以下、本体と呼ぶ）と重ならない位置に、板厚方向の一方の幅広面に突き出る凸部７が設けられ、この凸部７の近傍にブラシリード線５ａが接続されている。前記凸部７は、同図（ｃ）に示す様に、打ち出し加工により形成され、コイル端部３ａの長手方向に延びてリブ状に設けられている。但し、ブラシリード線５ａが接続される部位は平面である。つまり、コイル端部３ａの先端部にブラシリード線５ａが接続される平面部が残された状態で、その平面部の近傍に凸部７が設けられている。
モータリード板６は、図２に示す様に、ヨーク１とエンドフレーム（図示せず）との間に固定されるゴム製のグロメット８に保持されて、モータの外側に取り出された一端側の端部が図示しない電磁スイッチのモータ端子に接続されている。

次に、界磁コイル３の製造方法を図３に基づいて説明する。
まず、平角線４の一方の端部にリブ状の凸部７を打ち出し加工により形成する。
続いて、同図（ａ）に示す様に、平角線４の両端部を巻芯９にセットする。なお、左右両側の巻芯９は、それぞれ磁極２のボス部２ａと同一形状に設けられている。
続いて、上記のセットされた状態を図示しないクランプ装置により保持したまま、同図（ｂ）〜（ｄ）に示す様に、左右両側の巻芯９をそれぞれ回転させて、巻芯９の周囲に平角線４をエッジワイズ方向に巻き取る。

所定回数巻き取ることで、同図（ｅ）に示す様に、連結部３ｃによって連結された二つのコイル体が形成される。この後、連結部３ｃに折り曲げ用の治具１０を当てて、この治具１０を支点として図示矢印方向に折り曲げることにより、同図（ｆ）に示す様に、連結部３ｃを介して直列に接続された２個の界磁コイル３が出来上がる。
この後、２個の界磁コイル３をヨーク１の内周に沿って配置できる様に、コイル全体に曲率を付けて終了する。

（実施例１の効果）
本実施例の界磁コイル３は、ブラシリード線５ａが接続される一方のコイル端部３ａにリブ状の凸部７を設けたことにより、コイル端部３ａの幅広面に垂直方向に掛かる荷重に対する断面係数が大きくなるため、コイル端部３ａの剛性が高くなる。その結果、一方のコイル端部３ａに接続されるブラシリード線５ａがエンジン振動によって大きく変位することを抑制できるので、コイル端部３ａの耐振性を向上できると共に、ブラシリード線５ａの断線を防止できる。

また、界磁コイル３の製造工程（巻線工程）では、平角線４を巻芯９の周囲に巻き取る前に、平角線４の一方の端部に予め凸部７が形成されるので、この凸部７を利用して平角線４の端部をクランプすることができる。これにより、巻線加工の際にクランプ部の変形を防止できるので、巻線テンションの変動がなく、巻き乱れを生じない巻線加工が可能となる。
さらに、ボス部２ａの周囲に嵌め合わされる界磁コイル３の本体から引き出されたコイル端部３ａにリブ状の凸部７が設けられるので、上記の巻線工程で平角線４を巻き取る際に、予め形成された凸部７に平角線４が干渉することはなく、巻線性が悪化することもない。

図４（ａ）はヨークＡＳＳＹの展開図、同図（ｂ）はＣ方向視図である。
本実施例では、図４（ａ）に示す様に、一方のコイル端部３ａには、界磁コイル３の本体と重ならない範囲において、折り返し部１１が設けられ、この折り返し部１１にブラシリード線５ａが接続されている。折り返し部１１は、図４（ｂ）に示す様に、平角線４の先端部を長手方向に折り返して板厚方向に重ね合わせて形成される。
上記の構成によれば、平角線４の先端部を折り返すことにより、その折り返し部１１の厚みが増大するので、コイル端部３ａの幅広面に垂直方向に掛かる荷重に対する断面係数が大きくなり、コイル端部３ａの剛性が高くなる。その結果、一方のコイル端部３ａに接続されるブラシリード線５ａがエンジン振動によって大きく変位することを抑制できるので、コイル端部３ａの耐振性を向上できると共に、ブラシリード線５ａの断線を防止できる。
また、平角線４の先端部を折り返すことで、平角線４の端部の厚みが増大するため、巻線加工の際にクランプ部の変形を防止できる。その結果、巻線テンションの変動がなく、巻き乱れを生じない巻線加工が可能となる。

図５（ａ）はヨークＡＳＳＹの展開図、同図（ｂ）はボビン１２のコイル保持部１２ａを示す断面図である。
この実施例３は、図５に示す様に、ヨーク１及び磁極２に対して界磁コイル３を絶縁保持する樹脂製のボビン１２を有し、このボビン１２に界磁コイル３のコイル端部３ａを保持するコイル保持部１２ａを設けた一例である。
ボビン１２は、図５（ｂ）に示す様に、ボス部２ａの周囲を覆う筒状部１２ｂと、この筒状部１２ｂのヨーク側端部（図示上端部）からヨーク１の内周に沿って径方向外側へ延設されたヨーク側鍔部１２ｃと、筒状部１２ｂの反ヨーク側端部から径方向外側へ延設された反ヨーク側鍔部１２ｄとが設けられ、この反ヨーク側鍔部１２ｄが、周方向に隣合う他のボビン１２の反ヨーク側鍔部１２ｄと連結され、その連結部位１２ｅにコイル保持部１２ａが設けられている。

コイル保持部１２ａは、図５（ｂ）に示す様に、連結部位１２ｅに対して図示上方へ直立する一対の爪部によって構成され、この一対の爪部の間に界磁コイル３の本体から引き出された一方のコイル端部３ａが保持されている。つまり、コイル保持部１２ａは、コイル端部３ａにおける、界磁コイル３の本体から引き出される部位とブラシリード線５ａが接続される部位との間を保持している。
また、界磁コイル３は、例えば、熱硬化性の粉体樹脂あるいは液体接着材等の固着手段１３によってコイル全体が固められ、且つボビン１２に固着されている。なお、ボビン１２以外に、ヨーク１あるいは磁極２に固着しても良い。
本実施例の構成によれば、コイル端部３ａがコイル保持部１２ａに保持され、且つ、固着手段１３によってボビン１２に固着されるので、コイル端部３ａの耐振性を向上できると共に、コイル端部３ａに接続されるブラシリード線５ａの断線を防止できる。
また、界磁コイル３の全体が固着手段１３で固められることにより、平角線４の板厚方向に重ねられるコイル線とコイル線との層間に生じる微振動を抑制できるので、界磁コイル３の絶縁性能を向上させることもできる。

（変形例）
実施例１及び実施例２では、ボビン１２を記載していないが、実施例３と同様に、界磁コイル３がボビン１２を介して磁極２に組み付けられる構成でも良い。
また、実施例１及び実施例２の構成にボビン１２を使用する場合は、それぞれ実施例３に記載したコイル保持部１２ａをボビン１２に設けることもできる。
実施例１では、一方のコイル端部３ａにのみリブ状の凸部７を設けているが、他方のコイル端部３ｂにも凸部７を設けることはできる。同じく、実施例２では、一方のコイル端部３ａにのみ折り返し部１１を設けているが、他方のコイル端部３ｂにも折り返し部１１を設けることはできる。

（ａ）ヨークＡＳＳＹの展開図、（ｂ）Ａ−Ａ断面図、（ｃ）Ｂ−Ｂ断面図である（実施例１）。ヨークＡＳＳＹの軸方向平面図である。界磁コイルの製造工程図である（実施例１）。（ａ）ヨークＡＳＳＹの展開図、（ｂ）Ｃ方向視図である（実施例２）。（ａ）ヨークＡＳＳＹの展開図、（ｂ）ボビンのコイル保持部を示す断面図である（実施例３）。界磁コイルの製造工程図である（従来技術）。ヨークＡＳＳＹの展開図である（従来技術）。

符号の説明

１ヨーク
２磁極
３界磁コイル
３ａコイル端部（界磁コイルの一方の端部）
４平角線
５正極ブラシ
５ａブラシリード線
７リブ状の凸部
１１折り返し部
１２ボビン
１２ａボビンのコイル保持部
１２ｅボビンの連結部位
１３固着手段

Claims

平角線をエッジワイズ方向に巻回して形成される界磁コイルと、
この界磁コイルを組み付けた後、ヨークの内周に固定される磁極とを有し、
前記界磁コイルの巻線部から引き出された一方の端部（コイル端部と呼ぶ）にブラシのリード線が接続される回転電機であって、
前記コイル端部には、前記界磁コイルの巻線部と重ならない位置に、打ち出し加工によって板厚方向の一方の幅広面に突き出るリブ状の凸部が設けられており、この凸部の近傍に前記ブラシのリード線が接続されることを特徴とする回転電機。
平角線をエッジワイズ方向に巻回して形成される界磁コイルと、
この界磁コイルを組み付けた後、ヨークの内周に固定される磁極とを有し、
前記界磁コイルの巻線部から引き出された一方の端部（コイル端部と呼ぶ）にブラシのリード線が接続される回転電機であって、
前記コイル端部には、前記界磁コイルの巻線部と重ならない範囲において、前記平角線の先端部を長手方向に折り返して板厚方向に重ね合わせることで前記コイル端部の厚みを増大させる折り返し部が設けられており、この折り返し部に前記ブラシのリード線が接続されることを特徴とする回転電機。
平角線をエッジワイズ方向に巻回して形成される界磁コイルと、
樹脂製のボビンを介して前記界磁コイルを組み付けた後、ヨークの内周に固定される磁極とを有し、
前記界磁コイルの巻線部から引き出された一方の端部（コイル端部と呼ぶ）にブラシのリード線が接続される回転電機であって、
前記ボビンには、前記コイル端部における、前記界磁コイルの巻線部から引き出される部位と前記ブラシのリード線が接続される部位との間を保持するコイル保持部が一体に設けられていることを特徴とする回転電機。
請求項３に記載した回転電機において、
前記コイル端部には、前記平角線の板厚方向に一方の幅広面から他方の面へ向かって打ち出された凸部が形成され、この凸部が前記コイル端部の長手方向に沿ってリブ状に設けられていることを特徴とする回転電機。
請求項３に記載した回転電機において、
前記コイル端部には、前記平角線の先端部を長手方向に折り返して板厚方向に重ね合わされた折り返し部が設けられ、この折り返し部に前記ブラシのリード線が接続されることを特徴とする回転電機。
請求項３〜５に記載した何れかの回転電機において、
前記ボビンは、周方向に隣合う他のボビンと、互いの鍔部同士が連結されており、その連結部位に前記コイル保持部が設けられていることを特徴とする回転電機。
請求項１または２に記載した回転電機において、
前記界磁コイルは、少なくとも前記コイル端部が、固着手段によって前記ヨークまたは前記磁極に固定されていることを特徴とする回転電機。
請求項３〜６に記載した何れかの回転電機において、
前記界磁コイルは、少なくとも前記コイル端部が、固着手段によって前記ヨークまたは前記磁極または前記ボビンに固定されていることを特徴とする回転電機。