JPH0670522A

JPH0670522A - コアレス型回転電機及びその製造方法

Info

Publication number: JPH0670522A
Application number: JP4238841A
Authority: JP
Inventors: Takahiko Ito; 孝彦伊東
Original assignee: YUKIGAYA SEIGYO KENKYUSHO KK; Yukigaya Institute Co Ltd
Current assignee: YUKIGAYA SEIGYO KENKYUSHO KK; Yukigaya Institute Co Ltd
Priority date: 1992-08-17
Filing date: 1992-08-17
Publication date: 1994-03-11

Abstract

(57)【要約】【目的】コアレス型電動機等の回転電機において、界
磁ギャップ部分の巻線部を軸と平行に配置し、かつ界磁
ギャップ長より大きな寸法の渡り線耳部を形成しても、
界磁ヨークを分割してコイル組み込み後に組み立てるこ
とを可能とする。【構成】カップ状コイル１５３の界磁ギャップ部の巻
線１５４を回転軸に平行に巻き、次の巻線位置への渡り
線により構成される耳部１５６が界磁ギャップ部の寸法
より大きくなることを許容する構造とし、外側界磁ヨー
ク１４５の内側にマグネット１４６を固定した外側ヨー
ク組立体１４８をローターに固定し、次にコイル１５３
を電機に装着して固定した後、内側ヨーク１４３を挿入
してローターに固定して組み立てる回転電機の構造と、
その製造方法を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、コアレス型電動機、
あるいは発電機のような回転電機のカップ状コイルの構
造及びそれと協動する界磁組立体の構造と、その構造を
備えた回転電機の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のコアレス型電動機、あるいは発電
機のような回転電機のコイルは、図７のように、コイル
７１をカップ状に構成して、別途組み立てた界磁７２の
ギャップに挿入する構造を採用している。このため、コ
イルの厚さは、少なくとも界磁と対向する部分において
は界磁のギャップの寸法より小さく、かつ積層したコイ
ルの厚さの一部でもギャップの大きさを越えないように
する必要があった。このため、図８に示すように、コイ
ルは、渡り線を必要としないスキュー巻きが採用されて
いる。

【０００３】スキュー巻きは、界磁ポール間に周期的に
三角波状巻線を分布させた構造であり、巻線と界磁ヨー
クとの間に僅かな隙間を設けられるように、薄いカップ
状コイルを構成し、これを界磁ギャップに挿入してコア
レス型回転電機を構成する。この構造により、前もって
組み立てた界磁のギャップに対して、別途作製したコイ
ルを挿入して、容易に組み立てられるという利点があ
る。しかし、コイルの回転方向に対し巻線が直角に位置
しないから、マイナスのトルクを生じることがあり、同
一体積の理想的に巻いたコイルが発生するトルクより小
さなトルクしか得られないという欠点があった。

【０００４】これは巻線の渡り部分に線の重複による耳
状の部分の形成を避けるという構造を採用した結果、効
率の面で犠牲をはらう結果となっている。比較的小容量
の回転電機であれば、効率が悪くても組立の容易さを優
先させることは可能である。しかし、例えば電気自動車
の駆動、制動用の回転電機のような用途においては、比
較的大容量であるため効率の低いことは致命的な欠点と
なるからスキュー巻きは採用できない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、コアレス
型電動機、あるいは発電機のような回転電機のコイルに
おいて、ギャップ部分に位置する巻線を回転軸と実質的
に平行に配置して効率を最大にしたカップ状コイルを構
成するとともに、ギャップより大きな寸法の渡り線の耳
部を形成し、巻線部を界磁のギャップに挿入できる構造
と、このカップ状コイルを用いた回転電機の製造方法を
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の技術的課題を解決
するため、本発明においては、コアレス型回転電機の界
磁の交互に反転する一対の磁界を横切る各巻線が、回転
軸と実質的に平行に巻かれ各巻線を結ぶ渡り線は巻線と
直交するように配置すること、この配置に基づいたカッ
プ状コイルの巻線がギャップより大きな寸法の渡り線の
耳部を界磁の交互に反転する一対の磁界の外側に位置す
る構成とすること、界磁ヨーク及びマグネット組立体を
外側と内側に分割して、一方の界磁組立体を回転電機の
ローターに装着した後、カップ状コイルを界磁組立体の
内又は外側に挿入し、その後他方の界磁ヨークまたはを
界磁組立体を取り付けて、回転電機を構成する構造とそ
の組み立て方法を手段として採用する。

【０００７】

【作用】本発明のカップ状コイルにおいては、コアレス
型回転電機の界磁の交互に反転する一対の磁界を横切る
各巻線を回転軸と実質的に平行に巻いた結果、従来のス
キュー巻において生じた負トルクの発生を防止して効率
を高められる。しかし離れた界磁部分に位置する各巻線
を渡り線で結び一連の巻線に構成しなければならない
し、渡り線の部分で線が重なり体積が増すという問題を
生じる。これは巻線と直交するように渡り線を配置した
ために必然的に生じ、ギャップより大きな寸法の渡り線
の耳部があるため通常の組み立て方法は採用できない。
しかし、本発明では、界磁ヨークとマグネットの界磁組
立体及び他方の界磁ヨークを分割して着脱可能とし、ギ
ャップより大きな寸法の渡り線の耳部を持つカップ状コ
イルを用いても、界磁ヨーク等を耳部を避けて装着する
ことにより、界磁のギャップに巻線部を容易に装着され
る。

【０００８】

【実施例】図１は、本発明の第１実施例の回転電機にお
ける主要部の断面図を示す。図１において、１１は回転
電機のケーシング全体を総括的に示しており、この実施
例においては、鏡板１１１と、これに一体に形成した軸
受筒１１２、及び鏡板１１１にボルトで固定された筒状
カバー部１１３、コイル支持用の環状の支持体１５１を
介して取り付ける蓋体１６から構成される。

【０００９】軸受筒１１２の内側には、シャフト１２が
ベアリング１３１および１３２により軸着される。ベア
リングの外側ケースは、軸受筒１１２の内側の大径部１
１５に収容し、小径部１１４との段差と、大径部１１５
の溝にはめ込んだリング１３３との間に挟み込んで固定
する。また、ベアリングの内側の孔は、シャフトの中径
部１２１と嵌合するが、シャフトの軸方向の移動を規制
するため大径部１２２の軸方向長さを２個のベアリング
のケース内側寸法と一致させる。このため、ベアリング
のケースの厚さが均一である場合、軸受筒１１２の小径
部１１４の軸方向の長さと、シャフトの大径部１２２の
軸方向長さをほぼ同一とし、かつ、ベアリングに過度の
スラスト力が加わらないように後者を僅かに短く選定す
る。

【００１０】シャフト１２は、図１の右側端部にテーパ
部１２４を設け、これにローター１４のテーパ穴を嵌合
してシャフト１２の右端に設けたネジ部１２５にナット
１２６及びワッシャ１２７で固定する。図１の例では、
ローター１４とともにローター回転位置検出用のセンサ
ーまたはマグネットを取り付けるカップ１４２をシャフ
トに固定している。しかし、カップ１４２を省略してロ
ーター自体にセンサーを取り付けることも可能である。

【００１１】ローター１４の外周には、磁性材料で構成
した円筒状の内側界磁ヨーク１４３を嵌合した上で、ボ
ルト１４４を用いてローターの図１の右側側面に着脱自
在に固着する。また、内側界磁ヨークの外側に位置する
ように、磁性材料から構成する外側界磁ヨーク１４５
と、その内周に接着または固着した複数のマグネット１
４６からなる外側界磁組立体１４８を、図１においてロ
ーター１４の左側側面にボルト１４９により固定する。

【００１２】磁性材料としては、鉄、鉄合金、その他の
導磁率が高く強度の大きい金属あるいは合金を使用す
る。内側及び外側の界磁ヨークをローターへ取り付ける
位置は組立の都合上図示の通りである必要がある。この
外側界磁組立体１４８は、高速回転の際に遠心力による
破壊を防止するため、必要に応じて外側界磁ヨーク外周
に例えば炭素繊維のような高張力糸を巻回して接着剤に
より固着した補強層１４７を設けることができる。

【００１３】１５は、カップ状コイル組立体であって、
筒状カバー部１１３に嵌合する環状支持体１５１と、こ
れに接着固定されたカップ状コイル１５３により構成す
る。カップ状コイル１５３は、内側界磁ヨーク１４３と
外側界磁組立体１４８から構成される回転界磁組立体の
磁気ギャップに位置する巻線部１５４と、巻線間を接続
するための基体渡り部１５５及び渡り線耳部１５６の３
部分を有する。コイルの巻線方法は、採用する回転電機
の形式に従って決定されるが、例えば３相Ｙ型巻線を採
用した場合には、中点の接続部１５７と、複数の巻線引
出し部１５８が構成される。

【００１４】カップ状コイル１５３は、環状支持体１５
１に設けた溝部１５２に基体渡り部１５５を収納し、孔
１５９を通して巻線引出し部１５８を外部に引き出し、
中点の接続部１５７は溝部１５２に設けた深い溝に収納
して、接着剤により支持体１５１に固着する。カップ状
コイル１５３は、動作時に大電流が供給されるため発熱
が大きいから、放熱には特に留意する必要がある。放熱
は、コイルから空気中への熱放散と、基体渡り部１５５
からの熱伝導による放熱が主となる。熱伝導による放熱
を促進するため、環状支持体１５１にコイルを接着する
ための接着剤に熱伝導を助長するように、好ましくは絶
縁性または高比抵抗の高熱伝導性の粉体を混合して支持
体１５１への熱伝導を大きくする。

【００１５】カップ状コイル１５３には、回転電機の動
作中に大きな力が働くから、巻線形成後に接着剤を塗布
して一体に成形するほか、巻線自体で必要な強度が得ら
れない場合には、補強材を設けることができる。また、
巻線の動作に影響を与えない範囲で放熱材を添加する事
ができる。

【００１６】環状支持体１５１には、放熱フィンを設け
てコイルの放熱を促進することができるが、筒状カバー
部１１３及び支持体１５１の開口を被覆する蓋体１６に
熱を伝えて放熱することも効果がある。従って、支持体
１５１にフィンを設ける代わりに筒状カバー部１１３及
び蓋体１６にフィンを設けてもよい。蓋体１６には、ロ
ーターの回転位置センサー１６１及び所要の回路を取り
付けることができる。

【００１７】本発明の上記第１実施例においては、基体
渡り部１５５はカップ状コイルの巻線部から外周方向に
形成され、かつ、組立体１４８の右側に位置するため、
内側界磁ヨーク１４３を取り付けた後でもコイルを組み
立てられるが、渡り線耳部１５６は、磁気ギャップの寸
法より大きく、かつ、耳部の内径が内側界磁ヨーク１４
３の外形より小さいから、内側界磁ヨーク１４３と外側
界磁ヨーク及びマグネット組立体１４８から構成される
回転界磁組立体を最終的に組み立てた後では、カップ状
コイル１５３を組み付けることは不可能である。

【００１８】このため、本発明においては、ローター１
４に磁性体から構成する外側界磁ヨーク１４５と、その
内周に接着または固着した複数のマグネット１４６から
なる外側界磁組立体１４８をローター１４の図の左側側
面にボルト１４９により固定した段階で、コイルを取り
付けた支持体１５１を筒状カバー部１１３に取り付け
る。次に、環状支持体１５１の孔部を通して、内側界磁
ヨーク１４３をカップ状コイルの内側に導入してロータ
ー１４に嵌合し、ボルト１４４を用いてローターの図１
の右側側面に固着する。

【００１９】本発明の第１実施例は、効率を高めるため
カップ状コイルの巻線部を回転軸方向に巻いたために、
渡り線耳部１５６の寸法が磁気ギャップの寸法より大き
くなり、かつ、耳部１５６の内径が内側界磁ヨーク１４
３の外形より小さいにもかかわらず、上記のような界磁
ヨークの構造を採用し、本発明に特有の組立手順を採用
することにより、容易に組み立てることを可能としてい
る。

【００２０】図２は、本発明の第２実施例の回転電機に
おける主要部の断面図を示す。図２において、２１は回
転電機のケーシング全体を総括的に示しており、この実
施例においては、鏡板２１１と、これに一体に形成した
軸受筒２１２、鏡板２１１の外周に装着されたリング部
２１３、及び筒状カバー部２１４から構成される。

【００２１】軸受筒２１２の内側には、回転軸２２がベ
アリング２３１および２３２により軸着されるが、この
部分の構造は、第１実施例と同様であるからその説明を
援用する。なお、軸受筒は一体に形成する代わりに、別
個に製作して一体に組み立てることできる。

【００２２】シャフト２２は、図２の右側端部にテーパ
部２２４を設け、これにローター２４のテーパ穴を嵌合
してシャフト２２の右端に設けたネジ部２２５にナット
２２６及びワッシャ２２７で固定する。図１の第１実施
例では、ローターの外周に内側ヨークを嵌合している
が、図２の第２実施例では、ローター自体を鉄あるいは
鉄合金のような磁性材料で作製し、別途に内側界磁ヨー
クを設けないで外周部分を内側界磁ヨークとしている。
しかし、ローターが非磁性材料で製作された場合には、
内側界磁ヨークを別途設ける。

【００２３】２５３は、カップ状コイルであって、鏡板
２１１の内側の外周に接着固定される。この第２実施例
では、第１実施例とは逆に基体渡り部２５５が巻線部２
５４よりも内側、すなわち中心方向に形成され、渡り線
耳部２５６は外側に位置している。また、巻線引出し部
２５８及び中点の接続部２５７は、コイルの内側方向に
引出して、コイルの軸方向の長さをできるだけ短縮して
いる。

【００２４】外側界磁ヨーク２４５の内周には、マグネ
ット２４６を接着固着して外側界磁組立体を構成する。
組み立ての際には、治具を利用して外側界磁ヨーク２４
５の外周を把握し、この界磁ヨークをローターの中心と
心出しをした上でローターの後端部から半径方向に突出
した外側界磁組立体支持部２４８に押し込み、外側界磁
ヨーク２４５の内周端部に設けた雌ネジにリング状ネジ
２４９を螺合して段部２４４との間で挟み込む形で固定
する。しかし、この固定方法以外に、摩擦係合や溶接、
接着等の手段で組み立てることが可能である。

【００２５】第２実施例においては、回転角度センサ２
４２及び２４３は、軸受筒２１２の後部及びローター２
４の対向する位置に配置して取り付ける。

【００２６】図３は、本発明の第３の実施例であって、
固定界磁型の回転電機である。この実施例では、界磁を
固定し、カップ状コイルを回転させる。第１及び第２実
施例のようにカップ状コイルを固定した場合には、コイ
ルに通電するためのスリップリングが不要であることか
ら構造の簡素化を図ることができ、スリップリングとブ
ラシ間の摩擦力による損失を除去できるし、また大電流
による発熱をコイルの固定部から回転電機のケーシング
を介して放熱させることが可能となる点で有利となる。

【００２７】その反面、重量が大きな界磁用永久磁石と
磁路からなる界磁を回転させるため回転数の制御レスポ
ンスの点では不利となる。急速に回転数を高める場合に
は、駆動力も大幅に大きくなるが、制動に発電制動を併
用して電力を回収することによりエネルギー効率の点で
は大きな欠点とはならない。

【００２８】一方、カップ状コイルを回転させる第３実
施例では、コイル自体の重量と回転モーメントが小さい
ため、頻繁に回転数の制御を行ない、しかも急速な回転
数の変化に追従することを要求される用途に適してい
る。

【００２９】図３において、３１は回転電機のケーシン
グ全体を総括的に示しており、この実施例においては、
鏡板３１１と、これに一体に形成した軸受筒３１２、鏡
板３１１の外周に装着された筒状ケーシング３１４を備
えている。筒状ケーシング３１４の内側には磁性材料に
より作製された外側界磁ヨーク３２を挿入固定し、その
後端部に裏蓋３３を装着する。

【００３０】軸受筒３１２の内側には、回転軸３２がベ
アリング３３１および３３２により軸着されるが、この
部分の構造は、第１実施例と同様であるからその説明を
援用する。シャフト３２の端部には、カップ状コイル３
５と整流子３６を固着して保持するローター３４を固定
する。カップ状コイル３５の基体耳部３５５は、ロータ
ー３４の後方の面に接着剤で固着し、耳部から引き出さ
れるリード線を整流子３６の所要部に接続する。

【００３１】軸受筒３１２の周囲に界磁用マグネット３
３を固着する。軸受筒３１２を磁性材料で構成した場合
には、これをヨークと兼用させることができるが、非磁
性材料製の場合には磁性材料製のヨークを使用し、その
上に界磁用マグネット３３を固着する必要がある。ケー
ス後面に装着する裏蓋３３には、整流子３６と対向する
ブラシ３７を設ける。

【００３２】第３実施例の製造方法は、先ず鏡板と一体
に形成された、ローターの回転軸を支持する軸受部の外
周に内側界磁ヨーク部分を設ける。軸受部自体を磁性材
料で構成した場合には、特に内側界磁ヨーク部を形成す
る必要はないが、アルミニウムのような非磁性体で軸受
部を構成した場合には、磁性を有する界磁ヨーク部を取
り付ける。また鏡板と軸受部は、一体に形成しないで、
別の部品を組み合わせてもよい。

【００３３】磁性材料の軸受部または内側界磁ヨーク部
の外側に、界磁マグネットを接着剤またはボルト等の固
着手段で取り付ける。回転軸３２の後端部には雄ネジ３
２１を設け、ローター３４の孔には雌ネジを切り、これ
を固着手段として組み立てるが、他の固定手段を用いる
こともできる。ローター３４には、前もってカップ状コ
イル３５と整流子３６を取り付けて電機的接続とコイル
の補強処理を施し、ダイナミックバランスの調整を行な
う。

【００３４】この工程の次に、筒状ケース３１４を鏡板
３１１の外周に装着して固定する。筒状ケース３１４の
後端は開放されており、外側界磁ヨーク３２をこれに挿
入して固着する。外側界磁ヨークの後端には裏蓋３３を
装着する。裏蓋には、前もって整流子と接触するブラシ
部３７及びブラシ部に接続される端子部３８を組み立て
ておく。

【００３５】また、裏蓋３３の中央には貫通孔３３１を
設けて、裏蓋３３をケースに装着する際には貫通孔から
治具を挿入してブラシ部３６を外方に変位させ、装着の
際にブラシ部が整流子と衝突することを防止して装着を
容易にし、かつブラシ部の損傷を防止する。裏蓋の装着
が終了した後は、治具を除去してブラシ部３６が整流子
３７に接触可能とする。貫通孔３３１は整流子３６及び
ブラシ部３７の保守点検用にも利用するが、組立終了後
は安全と埃等の侵入防止のため着脱自在の栓３３２で閉
塞する。

【００３６】図４は、第３実施例に用いるカップ状コイ
ル３５の構造を示す斜視図である。巻線部３５４、大径
の渡り線耳部３５６、小径の渡り線である基体耳部３５
５を備え、この部分の引出し線を図４の耳部の下側で整
流子３７に接続した後でローター３４の後面に接着され
る。また、図４は回転軸３２に取り付けた状態を示して
いる。

【００３７】図５は、本発明の回転電機を内燃機関のフ
ライホイール部分に組み込んで、ハイブリッドシステム
として使用する場合の、第４実施例の要部断面を示す図
である。この実施例においては、エンジンのクランクシ
ャフトの出力軸に取り付けたフライホイールの外周部分
に回転電機を組み込んだ構造を採用している。

【００３８】図５において、５１１はエンジンのクラッ
チケースの一部、５２はクランクシャフトの出力軸、５
４１はこの軸にボルト５４９で取り付けたフライホイー
ル、５４２はフライホイールの外周部で、回転電機の内
側界磁ヨークを構成する部分である。外側界磁ヨーク５
４５及びその内側に固着した複数のマグネット５４６か
らなる外側界磁組立体は、接続リング５４７でフライホ
イールの外周部５４２に固着される。

【００３９】カップ状コイル５５４は、リング状の台座
５１３の上に基体耳部５５５を置いて、コイルマウント
５１５により固定する。５１２はクラッチケースのカバ
ーでありボルト５１９によってクラッチケースに固定す
る。

【００４０】図６は、本発明の第４実施例の回転電機を
組み立てる方法と、そのための治具を説明する図であっ
て、所要の部分を一部断面で示している。最初にクラッ
チカバー５１２とフライホイール５４１を取り外した状
態で、環状の仮案内治具６１をボルト５１９でケース５
１１に取り付ける。仮案内治具６１の内側に外側界磁ヨ
ーク５４５を装着し、治具周囲から中心方向に貫通する
ボルト（図示せず）で仮止めし、心出しを行なう。次に
カップ状コイル５５４をその耳部５５５においてコイル
マウント５１５により固定する。

【００４１】その後で、仮案内治具６１に同じく環状の
継ぎ足し治具６２をネジ等の手段で挿入固定する。治具
６２の周囲には、少なくとも３本の長尺のボルト６２１
が回転軸６２２により軸着されており、これらのネジに
より駆動される支持体６３が図の左右方向に移動できる
ように取り付けられる。回転電機のローターの役目をす
るフライホイール５４１を支持体６３にボルト６３１で
仮止めする。この際、フライホイールの取り付け孔をケ
ースのネジ孔と一致するように、６９で示す見通し線で
確認する。

【００４２】長尺のボルト６２１の端部に取り付けたハ
ンドルを回転させると、支持体を支持している長尺のボ
ルトが回転して、フライホイールをクランクシャフトの
出力軸方向に移動させ、軸に当接したら、図５に示すよ
うにボルト５４９により軸に固定する。次に、仮止め用
ボルト６３１をはずして継ぎ足し治具６２を除去し、フ
ライホイールの外周５４２と外側界磁組立体の外側界磁
ヨーク５４５との間に接続リング５４７を介在させ、接
着、ボルト止め、あるいは溶接等の手段により一体に固
着する。この工程が終了したら、ボルト５１９を外し仮
案内治具６１を除去して組立が完了する。クラッチ関係
の組立後にカバー５１２を取り付ける。

【００４３】上記の各実施例を通じて、本発明において
は、図４に例示したように、カップ状コイルを構成する
ための巻線は、界磁の磁界を横切る巻線部において、実
質的に回転軸と平行である。本発明で実質的という用語
は、効率の低下が無視できる範囲において回転軸から僅
かなスキュー角を設けることができるし、また、界磁の
マグネットの形状が方形でなく平行四辺形であれば、巻
線部は回転軸と平行でなく磁界の形状による磁界軸と一
致させて、方形のマグネットに対する回転軸と平行な巻
線と同一の効率を得られることを意味している。

【００４４】しかし、巻線部は平行に巻くことにより巻
線部の体積及び厚さを最小にできるが、離れた界磁に配
置された巻線と巻線を接続する渡り線を必要とし、この
渡り線は回転軸と直角方向に配置される。巻線作業上、
巻線の延長部と渡り線と交差することは避けられず、こ
の部分の厚さは巻線部より大きくなり、さらに複数巻線
の渡り線部をコンパクトにまとめて束ねるため、渡り線
耳部の厚さは一層大きくなる。このような巻線のカップ
状コイルは、回転電機として組み立てることは不可能で
あり、従来試みられなかった。

【００４５】本発明においては、カップ状コイルにおい
て界磁ギャップ部分に位置する巻線部を回転軸の方向に
配置し、巻線間を接続する渡り線を回転軸と直角の方向
に配置して、巻線部より厚さが大きな２つの耳部を巻線
部より外側及び内側に配置した構造とその巻線方法を、
構成要件の１つとしている。また、本発明の上記カップ
状コイルを実用化するために、上記の回転電機の構造及
び製造方法を採用することが必須要件となる。なお、前
述した、巻線間を接続する渡り線を回転軸と直角の方向
に配置するという表現は、正確に直角という意味ではな
く直角に近い角度をも含み、また渡り線が直線的である
という意味ではなくゆるやかな曲線の場合もある。

【００４６】本発明カップ状コイルを製作するための巻
線材料として、通常の単心絶縁銅線を使用することがで
きる。しかし、回転電機の容量が大きくなると、巻線の
電流容量も大きくなり、大きな線径の絶縁電線を使用し
て所定の形状に巻き上げる必要が生じる。巻線の形状
は、界磁ギャップに納まる厳密な寸法が要求され、しか
も多数の巻線を可能な限り隙間を生じないようにして複
雑な形に仕上げるが、巻線の剛性があるため単純に巻く
だけでは所要の形状に効率よく巻くことはできない。こ
のため、巻線用治具を使用して、巻線の始点、終点、渡
り部を含む巻線の経路、巻線相互の位置関係、等の管理
を行なう。

【００４７】単線の絶縁銅線の代わりに、多数の細い絶
縁銅線を所要の電流容量が得られるように束ねたリッツ
線を使用すると、回転電機の高速回転時の電流波形の高
周波成分に起因する損失を少なくするために効果があ
る。さらに、少なくとも界磁ギャップに位置する部分
は、リッツ線の巻線部における断面形状を方形に成形し
ておくと、隣接する巻線間の隙間を最小にすることがで
きる。しかし、渡り部においては、曲線を持つ形で整形
しなければならないから、この部分の剛性は小さい方が
よい。従って、巻線の設計の際に、巻線部及び渡り部の
所要寸法を算出し、巻線部は断面を方形にして樹脂で固
め、渡り部の断面は円形として曲げ易い状態にリッツ線
を前処理して、巻線すると、理想的な巻線の形状と加工
方法を実現することができる。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、界磁の
磁界部分に入る巻線部を実質的に回転軸方向に配置し、
ギャップより大きな寸法の渡り線の耳部を持つカップ状
コイルを使用することにより、極めて大きなコアレス型
回転電機の効率が得られる。また、本発明のカップ状コ
イルを用いて回転電機を組み立てるため、外側界磁ヨー
クとマグネットの界磁組立体の内側にコイルを挿入した
後、カップ状コイルの内径より僅かに小さな外形の内側
界磁ヨークを取り付けて一体の回転界磁部を構成するか
ら、ギャップより大きな寸法の渡り線の耳部を持つカッ
プ状コイルでも、界磁のギャップに装着できる効果を奏
する事が可能となる。マグネットの位置を内側とし、巻
線の取り付け後に外側ヨークを装着する構造において
も、同様の効果が得られる。さらに、界磁を固定し、カ
ップ状コイルを回転させる構造の回転電機においても、
ギャップより大きな寸法の渡り線の耳部を持つカップ状
コイルを使用して、効率を犠牲にすることなく、しかも
加工組立が容易な回転電機を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の回転電機の断面図であ
る。

【図２】本発明の第２実施例の回転電機の断面図であ
る。

【図３】本発明の第３実施例の回転電機の断面図であ
る。

【図４】本発明の第３実施例に使用するカップ状コイル
の斜視図である。

【図５】本発明の第４実施例の回転電機の断面図であ
る。

【図６】本発明の第４実施例の回転電機を組み立てる方
法と治具を説明する図である。

【図７】従来のコアレス型回転電機の断面図である。

【図８】従来のスキュー巻きの巻線と動作を説明する図
である。

【符号の説明】

１１、２１、３１回転電機のケーシング１１１、２１１、３１１鏡板１１２、２１２、３１２軸受筒１３１、１３２、２３１、２３２ベアリング１４、２４、３４ローター１４３内側界磁ヨーク１４５、２４５外側界磁ヨーク１４６、２４６、３３界磁マグネット１５、２５３、３５カップ状コイル１５１環状支持体１５４巻線部１５５基体渡り部１５６渡り耳部１６蓋体３３界磁用マグネット３６整流子３７ブラシ５１５コイルマウント５２クラッチシャフト５４１フライホイール５４７接続リング

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁性材料より構成する外側界磁ヨーク及び
その内側に固定したマグネットからなる外側界磁組立体
と、この内側に位置し界磁ギャップを構成し得る外径を
持った磁性材料より構成する内側界磁ヨークと、外側界
磁組立体及び内側界磁ヨークとを個別に同心に取り付け
可能なローターから構成する界磁組立体と、界磁ギャッ
プ部分に位置する巻線層の厚みをギャップより小さく構
成した巻線部と界磁のギャップより大きな寸法の渡り線
の耳部とを持つカップ状コイルと、を有し、回転電気の
ローターに外側界磁組立体を装着した後で取り付けたカ
ップ状コイルの内側に内側界磁ヨークを挿入してロータ
ーに固定する手段を備えたことを特徴とするコアレス型
回転電機。
【請求項２】磁性材料より構成する外側界磁ヨーク及び
その内側に固定したマグネットからなる外側界磁組立体
を回転電機のローターに装着する段階と、界磁ギャップ
部分に位置する巻線層の厚みをギャップより小さく構成
した巻線部と界磁のギャップより大きな寸法の渡り線の
耳部とを持つカップ状コイルを一方の耳部において巻線
支持部に固定する段階と、カップ状コイルを外側界磁組
立体の内側に挿入して巻線支持部を回転電機のケースに
固定する段階と、内側界磁ヨークを巻線支持部の開口を
通過してカップ状コイルの巻線部の内側空間に導入する
段階と、内側界磁ヨークを回転電機のローターに内側に
固定する段階と、巻線支持部の開口部を蓋部により閉塞
する段階と、からなるコアレス型回転電機の製造方法。
【請求項３】磁性材料より構成する外側界磁ヨーク及び
その内側に固定したマグネットからなる外側界磁組立体
と、この内側に位置し界磁ギャップを構成し得る外径を
持った磁性材料により構成する内側界磁ヨークを備えた
ローターと、回転電機のケースの一部を構成する鏡板
と、鏡板に一端を固着したローター支持用軸受部と、界
磁ギャップ部分に位置する巻線層の厚みをギャップより
小さく構成した巻線部と界磁のギャップより大きな寸法
の渡り線の耳部とを持つカップ状コイルと、一方の耳部
において鏡板の外周部のカップ状コイル取り付け部にカ
ップ状コイルを固着する手段と、ローターの後端部から
半径方向に突出した外側界磁組立体支持部と、鏡板への
カップ状コイルの固着とローターへの回転軸の取り付け
終了後に、外側界磁組立体支持部に挿入された外側界磁
組立体を固定する手段と、を備えたコアレス型回転電
機。
【請求項４】回転電機のケースの一部を構成する鏡板
と、鏡板に一端を固着したローター支持用の軸受部と、
軸受部外周の内側界磁ヨーク部の外側に固着した界磁マ
グネットと、界磁ギャップ部分に位置する巻線層の厚み
をギャップより小さく構成した巻線部と界磁のギャップ
より大きな寸法の渡り線の耳部とを持つカップ状コイル
と、ローターの後端部にカップ状コイルの一方の耳部を
固着する手段と、ローターの後端部に装着されカップ状
コイルの一方の耳部から引き出された巻線の引出線に接
続される整流子と、カップ状コイルの外側に位置する磁
性材料により構成する外側界磁ヨークと、鏡板の外周に
装着され外側界磁ヨークを支持するための筒状ケース
と、外側界磁ヨークの後端に装着される裏蓋部と、裏蓋
部に装着され整流子と接触するブラシ部と、ブラシ部に
接続された端子部と、を備えたコアレス型回転電機。
【請求項５】鏡板の一端にローターの回転軸の軸受部を
構成する段階と、軸受部に設けた内側界磁ヨーク部分の
外周に界磁マグネットを固着する段階と、界磁ギャップ
部分に位置する巻線層の厚みをギャップより小さく構成
した巻線部と界磁のギャップより大きな寸法の渡り線の
耳部とを持つカップ状コイルをローターの後端部に一方
の耳部において固着する手段と、ローターの後端部に装
着されカップ状コイルの一方の耳部から引き出された巻
線の引出線を整流子に接続する段階と、鏡板の外周に外
側界磁ヨークを支持するための筒状ケースを装着する段
階と、ケースの後端から外側界磁ヨークを挿入して固定
する段階と、外側界磁ヨークの後端にブラシ部を装着し
た裏蓋部を取り付ける段階と、を備えたコアレス型回転
電機の製造方法。
【請求項６】界磁ギャップ部分に位置する巻線部を回転
軸の方向に配置し、対となる界磁部分に位置する巻線間
を接続する渡り線を界磁ギャップの外側において回転軸
と直角の方向に配置して、巻線部より厚さが大きな２つ
の耳部を巻線部より外側及び内側に配置したコアレス型
回転電機のカップ状コイル。