JPH0654498A - 整流子型回転電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】整流子片の大型化を回避しつつ、スロット占積
率の向上、コイルエンド部の膨らみ低減を実現した整流
子型回転電機を提供する。 【構成】電機子コイル３７は、スロット挿入部３７ａが
角形断面を有し、反整流子片側のコイルエンド部３７ｂ
が丸形断面を有し、整流子片側のコイルエンド部３７ｃ
の少なくとも線端部３７ｄが角形断面を有しているの
で、この線端部３７ｄを整流子片３９のライザ部３９ａ
のコイル収容溝３９ｂに収容するに際し、同一断面積の
丸線に対してライザ部３９ａを周方向に充分厚くするこ
とができ、その結果として、スロット占積率の向上、コ
イルエンド部（特に非整流子側の）膨らみの低減、ライ
ザ部の強度アップ、線端部３７ｄの挿入性向上という相
反する条件を満足する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、回転電機子が整流子
を有する整流子型回転電機に関する

【０００２】

【従来の技術】本出願人が公開した日本電装公開技報６
５−１９９は、断面角形の電機子コイルをスロット中に
積層して収容することによりスロット占積率を向上する
ことを開示している。ただこの場合には、図７に示すよ
うにコイルエンド部１３７ｂが断面角形であるために曲
げにくく膨らみすなわちコイルエンド部１３７ｂの軸方
向高さが大きく、電機子の大型化、コイルエンド部収容
スペースの増加が生じる。

【０００３】特開昭６１−２４０８３２号公報は、スロ
ットに挿入されるスロット挿入部を断面角形とし、スロ
ット挿入部両端のコイルエンド部を断面丸形とした電機
子コイルを用いることにより、上記したコイルエンド部
の膨らみを減らしつつスロット占積率を向上した回転電
機を開示している。特開昭６０−４６６２５号公報は電
機子コイルのコイルエンド部の端部をライザ部のコイル
収容溝に固着するために、整流子片の主面（摺接面）と
ライザ部（又はコイルエンド）とに電極棒を当てて電気
抵抗加熱により固着することを開示している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
６１−２４０８３２号公報に開示される電機子コイルを
整流子型回転電機を適用する場合、電機子コイルのスロ
ット挿入部がスロット占積率が高い角形であるので、コ
イルエンド部１３７ｄの円形断面（図６参照）が大径と
なり、そのために、コイル収容溝１３９ｂの周方向の幅
を大きくせざるを得ず、コイルエンド部１３７ｄが角形
断面の場合に比べて、コイル収容溝１３９ｂの両側に位
置するライザ部１３９ａが周方向に薄くなり、ライザ部
１３９ａの強度が低下してしまう。

【０００５】この問題を解決するためにライザ部１３９
ａを大径化することも可能であるが、この場合には、ラ
イザ部１３９ａの大径化により例えばスタータモータな
どの高速回転大電流モータでは、各ライザ部１３９ａを
相互に絶縁分離しつつ支持する絶縁樹脂筒１３８（絶縁
樹脂壁部１３８ａを含む）に大きな遠心力が掛かるとい
う問題が生じる。特に、絶縁樹脂筒１３８は高温での強
度が低下するので、このような絶縁樹脂筒１３８に大き
な遠心力が掛かることは問題となる。

【０００６】一方、上記したコイルエンド部１３７ｂが
断面角形である場合には、上述したように曲げにくく、
コイルエンド部１３７ｂの軸方向高さすなわち膨らみが
大きくなるという問題と、コイルひねりに伴うコイルエ
ンド部の変形（ねじれ）により、コイルエンド部の端部
をライザ部のコイル収容溝へ挿入しにくくなるという問
題がある。

【０００７】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
であり、スロットのコイル占積率向上、コイルエンド部
の膨らみ低減及びライザ部の強度低下防止が可能で、更
にコイルエンド部の端部をコイル収容溝へ挿入容易な整
流子型回転電機を提供することをその目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の整流子型回転電
機は、外周部に複数のスロットを有し回転軸に嵌着され
た電機子コアと、コイル収容溝が凹設されたライザ部を
有し前記回転軸の外周に互いに電気絶縁されつつ配設さ
れた複数の整流子片と、前記スロットに嵌装されるスロ
ット挿入部と前記スロット挿入部両端のコイルエンド部
と前記ライザ部のコイル収容溝に固着されるコイル収容
溝挿入端部とからなる電機子コイルとを備える整流子型
回転電機において、前記スロット挿入部は角形断面を有
し、前記両コイルエンド部の少なくとも一方は丸形断面
を有し、前記コイル収容溝挿入端部が角形断面を有する
ことを特徴とする整流子型回転電機。

【０００９】好適な態様において、前記コイル収容溝挿
入端部の角部は面取りされている。

【００１０】

【作用及び発明の効果】本発明の電機子コイルは、スロ
ット挿入部が角形断面を有し、コイルエンド部の少なく
とも一方が丸形断面を有し、コイル収容溝挿入端部が角
形断面を有しているので、 （１）スロット挿入部が角形断面を有するので、スロッ
トのコイル占積率が向上する。 （２）コイルエンドの少なくとも一方が丸形断面を有す
るので、コイルエンド部の膨らみが減少し、コイル変形
が容易となり、コイル収容溝への挿入が容易となる。 （３）コイル収容溝挿入端部が角形断面を有するので、
コイル収容溝におけるコイル占積率が向上し、コイル収
容溝の断面積が減少し、その結果としてライザ部の強度
が増大する。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例に係るスタータを図
１により説明する。このスタータは、ピニオンギヤ側に
配設されるフロントケース１１と、このフロントケース
１１のリヤ側に締結されるセンターケース１２とからな
り、両ケース１１、１２間の内部空間は後述する減速ギ
ヤ機構及び一方向クラッチを収容するためのギヤ空間と
なっている。

【００１２】センターケース１２はそれぞれリヤ側に開
口するモータ収容用孔部１２ａ及びマグネットスイッチ
収容用孔部１２ｂを有し、孔部１２ｂにはマグネットス
イッチ２が収容され、孔部１２ａにはスタータ用モータ
３が収容されている。スタータ用モータ３は、センター
ケース１２のモータ収容用孔部１２ａの底部の段差に前
端部が嵌入される円筒上のヨーク３１を備え、ヨーク３
１の内周面には４個のポールコア３２が周方向９０度間
隔で固定され、各ポールコア３２に各一極分のフィール
ドコイル３３が巻装されている。

【００１３】ヨーク３１の後端部にはヨーク３１の後端
開口を閉鎖するべく碗状のエンドフレーム３４が嵌合さ
れており、ヨーク３１及びエンドフレーム３４はセンタ
ーケース１２を貫通する長ボルト（図示せず）によりフ
ロントケース１１に締結されている。センターケース１
２及びエンドフレーム３４は軸受けを介してアーマチャ
軸３５を支承しており、アーマチャ軸３５にスプライン
嵌着されたアーマチャコア３６にはアーマチャコイル３
７が巻装されている。

【００１４】アーマチャ軸３５の後端部には樹脂絶縁筒
３８が嵌着、固定されており、樹脂絶縁筒３８の外周に
は複数の整流子片３９が互いに接触することなくそれぞ
れ軸方向へ埋設されている。後述するように、各整流子
片３９にはアーマチャコイル３７の線端部が固着されて
いる。整流子片３９の外周にはエンドフレーム３４に支
持されて４個のブラシ９（一個のみ図示）が互いに９０
度間隔で押し付けられている。各ブラシ９はブラシホル
ダ９１に装着され、ブラシホルダ９１はエンドフレーム
３４に固定されている。各ポールコア３２にそれぞれ巻
装された４極分のフィールドコイル３３は直並列に接続
され、その一端は互いに１８０度離れた一対のブラシ
（図示せず）に接続され、残る一対のブラシ９（一個だ
け図示）は導電片９２を介してア−スビス９３によりエ
ンドフレーム３４にアースされている。

【００１５】センターケース１２を貫通して上記ギヤ空
間の上部に突出するアーマチャ軸３５の前端部はアイド
ルギヤ４１を介して一方向クラッチ４２の外筒部に噛合
しており、この外筒部が嵌着される一方向クラッチ４２
の内筒部４３は軸受けによりフロントケース１１及びセ
ンターケース１２に支承されている。この内筒部４３内
にはドライブシャフト４６が回転自在かつ軸方向進退自
在に収容されている。上記一方向クラッチ４２の内筒部
４３から突出するドライブシャフト４６の前端部の外周
面にはピニオンギヤ筒４４が軸方向進退自在にスプライ
ン嵌着されており、ピニオンギヤ筒４４の外周面にはリ
ングギヤと噛合するためのピニオンギヤ４５が形成され
ている。ドライブシャフト４６の後端部の外周面にはヘ
リカルスプライン溝が形成され、このヘリカルスプライ
ン溝はドライブシャフト４６に、一方向クラッチ４２の
内筒部４３の内周面のヘリカルスプライン溝に噛合す
る。

【００１６】一方、マグネットスイッチ２はグランドプ
レート２１、２２からなる静磁路を有し、グランドプレ
ート２１の前端がセンターケース１２にかしめられてい
る。グランドプレート２１、２２は保持コイル２３及び
吸引コイル２４巻装のコイルボビン２５を挟持するとと
もに、コイルボビン２５を通じてグランドプレート２２
をセンターケース１２に押し付けている。コイルボビン
２５内には可動磁路を成すプランジャ２７が軸方向進退
自在に保持され、プランジャ２７内にはプッシュロッド
２６が軸方向進退自在に保持されている。プッシュロッ
ド２６の前端はセンターケース１２を貫通して一方向ク
ラッチ４２の内筒部４３内に突出し、ドライブシャフト
４６の後端凹部に嵌入している。この後端凹部の奥底部
材にはスチールボール（図示せず）が回転自在に収容さ
れており、プッシュロッド２６は前進してこのボール４
６を介してドライブシャフト４６を前進させる。

【００１７】更にプランジャ２７の後端部外周には可動
接点リング２８がプランジャ２７に電気絶縁されつつ進
退自在に嵌着されている。一方、プランジャ２７の前進
時に可動接点板２８と接触可能な位置にて、固定接点片
２９がセンターケース１２の後端部に電気絶縁されつつ
支持され、固定接点片２９はターミナル３０に接続され
ている。

【００１８】５０はドライブスプリングであってプラン
ジャ２７に対してプッシュロッド２６を前方に付勢して
いる。５２はリターンスプリングであって、ドライブシ
ャフト４６に対して上記スチールボール（図示せず）を
介してプランジャ２７を後方に付勢している。５３は接
点スプリングであってプランジャ２７に対して可動接点
リング２８を前方に付勢している。５４はシャフトリタ
ーンスプリングであって一方向クラッチ４２の内筒部４
３に対してドライブシャフト４６を後方に付勢してい
る。５６はピニオンギヤスプリングであってドライブシ
ャフト４６に対してピニオンギヤ筒４４を前方に付勢し
ている。

【００１９】この装置では、キースイッチオンにより吸
引コイル２４及び保持コイル２３に通電されてプランジ
ャ２７が前進し、それによりピニオンギヤ４５が前進
し、リングギヤ（図示せず）に噛み合う。接点２８、２
９が短絡すると吸引コイル２４が短絡されるとともに直
流直巻電動機であるスタータ用モータに通電され、スタ
ータ用モータの始動によりアイドルギヤ４１、一方向ク
ラッチ４２を通じてドライブシャフト４６、ピニオンギ
ヤ４５が回転され、リングギヤ（図示せず）を通じてエ
ンジンが始動される。

【００２０】次に、この実施例の要部となる部分を図２
〜図５を参照して以下に説明する。図２はアーマチャコ
イル３７の１ターン分を示す。この実施例では、アーマ
チャコイル３７は１回巻きとなっており、アーマチャコ
ア３６の各スロットには行き、帰り一対のアーマチャコ
イル３７が収容されている。巻線方式は波巻きでも重ね
巻きでもよい。そして、アーマチャコイル３７の各ター
ンは図２に示すようにスロットに反整流子片側から軸方
向へ挿入され、挿入後に先端側を屈曲して成形される。
このようにして形成されたアーマチャコイル３７は、ス
ロット挿入部３７ａと、反整流子片側のコイルエンド部
３７ｂと、整流子片側のコイルエンド部３７ｃとからな
り、コイルエンド部３７ｃの先端部は線端部（本発明で
いうコイル収容溝挿入端部）３７ｄと呼ばれる。なお線
端部３７ｄは少なくとも整流子片３９のライザ部のコイ
ル収容溝に収容される部分を指定する。

【００２１】この実施例において重要なことは、反整流
子片側のコイルエンド部３９ｂが丸形断面を有し、スロ
ット挿入部３７ａ、整流子片側のコイルエンド部３７ｃ
及び線端部３７ｄが面取り正方形断面を有することであ
る（図２参照）。なお、整流子片側のコイルエンド部３
７ｃ及び線端部３７ｄは、例えば、四角形の角部を平面
的に面取りするなどして八角形や十二角形などの多角形
断面としてもよい。

【００２２】一方、図４及び図５に示すように、樹脂絶
縁筒３８の外周に埋設された各整流子片３９のアーマチ
ャコア３６側の端部から、ライザ部３９ａが放射方向に
立設されている。ライザ部３９ａの大径側の端面にはコ
イル収容溝３９ｂが穿設されており、コイル収容溝３９
ｂにアーマチャコイル３７の一対の線端部が固着されて
いる。この実施例では、コイル収容溝３９ｂの断面は角
形であり、コイル収容溝３９ｂの寸法はコイルエンド部
３７ｃの線端部３７ｄの寸法に合わせてある。

【００２３】したがってコイル収容溝３９ｂにおける線
端部３７ｄの占積率が高く、その結果として、図５及び
図６（従来）を比較すればわかるように整流子側を同一
寸法とすればアーマチャコイル３７の断面積を増大で
き、アーマチャコイル３７の断面積を一定とすればライ
ザ部３９ａを径小化することができる。そして、このラ
イザ部３９ａの径小化により、樹脂絶縁筒３８及びその
壁部３８ａはエンジン始動時のような高温下でも充分な
耐遠心力性を有し、信頼性、耐久性に優れる。

【００２４】またこの実施例では、整流子片側のコイル
エンド部３７ｃ及び線端部３７ｄの角形断面の縦横比を
１すなわち正方形とし、面取りをおこなっている。この
ようにすれば次の効果を奏することができる。まず面取
りを行ったことにより、コイル巻線作業によりアーマチ
ャコイル３７が捩じれても、線端部３７ｄをコイル収容
溝３９ｂに挿入し易くなる。

【００２５】また断面が正方形であるので、縦横を考慮
することなくスロット及びコイル収容溝３９ｂに挿入す
ることができ、挿入作業が容易となる。また上記説明し
た如く、スロット占積率の向上により電機子の小型化を
図ることができ、また反整流子片側のコイルエンド部３
９ｂが丸形断面をもつのでコイルエンド部３７ｂの膨ら
みを防止して電機子の小型化を図ることができる。

【００２６】なお、この実施例では整流子片側のコイル
エンド部３７ｃ全体を断面角形としたが、その線端部３
７ｄだけを断面角形とし、残りを断面丸形としてもよ
い。このようにすれば、コイルエンド部３７ｃの屈曲
（絶縁皮膜に無理が掛からない曲率による）が容易とな
る。本実施例の角形断面の線端部３７ｄは、ライザ部３
９ａのコイル収容溝３９ｂの内面との接触面積が、従来
の円形断面の線端部よりも広くなり、その結果として両
者の結合を強固にすることができるという利点も生じ
る。

【００２７】更にこの実施例では、一回巻きでスロット
挿入を軸方向に実施しているので、スロットに求心方向
に挿入する場合に比べ、コイルエンド部３７ａ，３７ｂ
のたるみが少なく絶縁皮膜にかかるストレスを軽減して
その耐久性、信頼性が高い。本実施例では、アーマチャ
コイル３７は一回巻きとしたが一回巻きに限定されな
い。また、スロット形状はセミクローズの他、他の各種
形状を採用することができる。コイル収容溝３９ｂの断
面は角形では無く扇形とし、それにあわせて線端部３７
ｄも加工してもよい。なお、上記したアーマチャコイル
３７の断面加工はコイルをリールから引き出しつつ連続
的に行うことができるのはもちろんである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るスタータの断面図、

【図２】図１のアーマチャコイルの１ターン分の斜視
図、

【図３】図１のアーマチャコイルの断面角形部分の断面
図、

【図４】図１の整流子片近傍の軸方向断面図、

【図５】図１の整流子片のライザ部近傍の径方向断面
図、

【図６】従来の整流子片のライザ部近傍の径方向断面
図、

【図７】従来のアーマチャコイルの１ターン分の斜視
図。

【符号の説明】

３６はアーマチャコア（電機子コア）、３７は電機子コ
イル、３９は整流子片、３７ａはスロット挿入部、３７
ｂは反整流子片側のコイルエンド部、３７ｃは整流子片
側のコイルエンド部、３７ｄは線端部、３９ａは整流子
片のライザ部、３９ｂはライザ部のコイル収容溝

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外周部に複数のスロットを有し回転軸に嵌
   着された電機子コアと、コイル収容溝が凹設されたライ
   ザ部を有し前記回転軸の外周に互いに電気絶縁されつつ
   配設された複数の整流子片と、前記スロットに嵌装され
   るスロット挿入部と前記スロット挿入部両端のコイルエ
   ンド部と前記ライザ部のコイル収容溝に固着されるコイ
   ル収容溝挿入端部とからなる電機子コイルとを備える整
   流子型回転電機において、 前記スロット挿入部は角形断面を有し、前記両コイルエ
   ンド部の少なくとも一方は丸形断面を有し、前記コイル
   収容溝挿入端部が角形断面を有することを特徴とする整
   流子型回転電機。