JPH07303354A - 整流子型回転電機及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】電機子コイルＣのコイルエンド部を短縮するこ
とにより、モータ体格、重量の増大の抑止、電機子コイ
ルＣの抵抗及び無効（漏れ）リアクタンスの低減し、整
流性の向上が実現可能な整流子型回転電機又はその製造
方法を提供する。 【構成】電機子鉄心２のスロットから少なくとも軸方向
に突出するコイルエンド部を構成する外部上側導体部２
２及び外部下側導体部２３の内、外部上側導体部２２が
整流子片を構成し、その外周側の端面が整流子面を構成
する。６は樹脂エンドフレーム４に摺動自在に保持され
るブラシである。このようにすれば、コイルエンド部を
ほとんど０に近い長さにまで縮小できるので、ブラシ側
のコイルエンド部の電気抵抗、リアクタンスを大幅に縮
小でき、また、上記従来公報のものに比較して電機子の
軸方向長を短縮できる分、モータ体格、重量の低減を実
現でき、更に無効リアクタンスの低減により整流性の向
上を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、整流子を有する整流
子型回転電機の電機子に関する。本発明の整流子型回転
電機の電機子は自動車用スタ−タに適用することができ
る。

【０００２】

【従来の技術】特開昭６３ー２６５５５０号公報は、電
機子鉄心のスロット内の上側導体部及び下側導体部をそ
れぞれ軸方向及び径内方向に対して斜めに延設し、一体
化してモールド樹脂体により回転軸に固着して、整流子
片を構成することを提案している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記した特開昭６３−
２６５５５０号公報の電機子は、整流子片を兼用できる
もののコイルエンド部、特にブラシ側のコイルエンド部
が軸方向に長大となるという問題を派生する。また、そ
の分だけ、モータ体格、重量の増大を招き、電機子コイ
ルの抵抗及び無効（漏れ）リアクタンスが増大し、整流
性の悪化、出力の低下を招く。また、コイルエンド部に
よる電機子反作用が増大するという問題も有している。
特に主磁束と鎖交する電機子コイルが増加し、整流性が
悪化するという欠点ももつ。

【０００４】本発明の各構成は、上記問題点の改善をそ
の目的とするもので、スロット内の電機子コイルの導体
部分から整流子までの電機子コイルのコイルエンド部を
短縮することにより、モータ体格、重量の増大の抑止、
電機子コイルの抵抗及び無効（漏れ）リアクタンスの低
減し、整流性の向上が実現可能な整流子型回転電機又は
その製造方法を提供することをその目的としている。

【０００５】更に、後述する本発明の各構成それぞれに
独特の作用効果の達成は、上記各構成それぞれの更なる
個別の目的を構成している。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の構成の整
流子型回転電機は、電機子鉄心の外周部に軸方向に形成
された各スロット内に上下二段に収容される内部下側導
体部及び内部上側導体部と、前記両導体部の端部からス
ロット外へ少なくとも軸方向へ延在してコイルエンド部
を構成する外部上側導体部及び外部下側導体部とを有
し、前記外部上側導体部が整流子片を構成する電機子コ
イルと、界磁鉄心に軸方向に隣接して配設されるととも
に前記外部上側導体部の外周側の端面に摺接するブラシ
とを備えることを特徴としている。

【０００７】本発明の第２の構成の整流子型回転電機
は、前記第１の構成において、前記外部下側導体部及び
外部上側導体部の少なくとも一方は周方向へ曲設されて
いる点を更なる特徴としている。本発明の第３の構成の
整流子型回転電機は、前記第１又は２の構成において、
前記外部下側導体部及び外部上側導体部の両先端部を各
一対づつ、機械的、電気的に接続する点を更なる特徴と
している。

【０００８】本発明の第４の構成の整流子型回転電機
は、前記第１〜３のいずれかの構成において、前記ブラ
シが、前記界磁鉄心の端面及びエンドフレームの径方向
端面に電気絶縁可能かつ径方向摺動自在に挟持される点
を更なる特徴としている。本発明の第５の構成の整流子
型回転電機は、前記第１〜４のいずれかの構成におい
て、各前記外部上側導体部の外周側の端面に当接して保
持リングが電気絶縁されつつ嵌着される点を更なる特徴
としている。。

【０００９】本発明の第６の構成の整流子型回転電機の
製造方法は、それぞれ１個の内部下側導体部、１個の内
部上側導体部、１個の外部上側導体部及び１個の外部下
側導体部からなり、外部上側導体部は内部上側導体部か
ら延設され、外部下側導体部は内部下側導体部から延設
され、内部上側導体部及び内部下側導体部は連続的に一
体形成される少なくとも１ターン分の単位電機子コイル
を複数、準備し、各単位電機子コイルの内部下側導体部
及び内部上側導体部を電機子鉄心の所定のスロットに上
下二段に挿入し、ブラシ側のコイルエンド部をなす外部
下側導体部及び外部上側導体部の少なくとも一方を周方
向に曲げ、径方向に重なる外部下側導体部及び外部上側
導体部の両先端部を各一対づつ機械的及び電気的に接続
し、前記外部上側導体部の外周側の端面にブラシを摺接
させることを特徴としている。

【００１０】

【作用及び発明の効果】本発明の第１の構成によれば、
電機子鉄心のスロットから少なくとも軸方向に突出する
コイルエンド部を構成する外部上側導体部及び外部下側
導体部の内、外部上側導体部が整流子片を構成し、その
外周側の端面が整流子面を構成する。本発明によれば、
以下の作用効果を奏する。

【００１１】従来技術に比較して、スロット内の電機子
コイルから整流子片に至るブラシ側のコイルエンド部を
ほとんど０に近い長さにまで縮小できるので、ブラシ側
のコイルエンド部の電気抵抗、リアクタンスを大幅に縮
小でき、また、上記従来公報のものに比較して電機子の
軸方向長を短縮できる分、モータ体格、重量の低減を実
現でき、更に無効リアクタンスの低減により整流性の向
上を図ることができる。

【００１２】本発明の第２の構成によれば、上記第１の
構成において、外部下側導体部及び外部上側導体部の少
なくとも一方が周方向へ曲設されているので、コイルエ
ンド部における１コイルピッチ分の周方向への湾曲のた
めの布線を追加する必要がなく、第１の構成の効果を一
層増強することができる。本発明の第３の構成によれ
ば、上記第１又は２の構成において、外部下側導体部及
び外部上側導体部の両先端部が各一対づつ、機械的、電
気的に接続されるので、第１の構成の効果を一層増強す
ることができる。

【００１３】本発明の第４の構成によれば、上記第１〜
３のいずれかの構成において、ブラシが、界磁鉄心の端
面及びエンドブラケットの径方向端面に電気絶縁可能か
つ径方向摺動自在に挟持されるので、ブラシホルダを実
質的に省略することができる。本発明の第５の構成によ
れば、上記第１〜４のいずれかの構成において、各外部
上側導体部の外周側の端面に当接して保持リングが電気
絶縁されつつ嵌着されるので、耐遠心力を強化すること
ができる。

【００１４】本発明の第６の構成の整流子型回転電機の
製造方法によれば、両端が同一方向に真っ直ぐに伸びる
各ターンの単位電機子コイルを各スロットに挿入し、ス
ロットから出た各単位電機子コイルの両端部、すなわ
ち、外部上側導体部及び外部下側導体部の少なくとも一
方を周方向に曲げ、その後、径方向に重なる外部下側導
体部及び外部上側導体部の両先端部を各一対づつ機械的
及び電気的に接続して電機子コイルが形成される。

【００１５】このようにすれば、簡単に電機子コイルを
製造することができるとともに、第１の構成の作用効果
を奏することができる。

【００１６】

【実施例】

（実施例１）本発明を自動車用スタ−タ用の直流電動機
に適用した一例を図１に示す。図１はこのモータの軸方
向断面図を示す。電機子は、円盤状の鋼板を複数積層し
て形成した電機子鉄心２を有し、電機子鉄心２は回転軸
２０に嵌着、固定されている。電機子鉄心２の外周部に
は複数のスロットが軸方向に形成され、各スロット内に
は、絶縁皮膜付丸形導線から成る電機子コイルＣの内部
上側導体部及び内部下側導体部が上下二段に嵌挿されて
いる。

【００１７】回転軸２０は、両端開口円筒状のセンター
ケ−ス１の両端に嵌着された両エンドフレーム３、４に
ブッシュ３１、４１を介して回転自在に支持されてい
る。センターケ−ス１の内周面には、周方向に等間隔を
隔てて複数対の永久磁石からなる界磁極１１が固定され
ており、各界磁極１１の径内方向端面は電機子鉄心２の
外周面に微小ギャップを介して対面している。回転軸２
０の突出端部は図示しない減速ギヤ機構を通じてスター
タのピニオン（図示せず）を駆動する。

【００１８】電機子コイルＣについて更に説明すると、
電機子コイルＣは各１ターン分の単位電機子コイルを複
数個、電機子鉄心２のスロットに嵌装してなる。各単位
電機子コイルＣは、それぞれ、約１コイルピッチ隔てて
存在する一対のスロット内に収容される内部下側導体部
（図示せず）及び内部上側導体部（図示せず）と、内部
下側導体部（図示せず）から軸方向ブラシ側に突出する
外部下側導体部２３と、内部上側導体部（図示せず）か
ら軸方向ブラシ側に突出する外部上側導体部２２と、内
部上側導体部（図示せず）及び内部下側導体部（図示せ
ず）の反ブラシ側の両端部を接続する反ブラシ側コイル
エンド部２４とからなる。

【００１９】各スロットには異なる単位電機子コイルの
内部下側導体部と内部上側導体部とが上下二段に収容さ
れている。以下、内部下側導体部及び外部下側導体部２
３を、下段コイルと総称し、内部上側導体部及び外部上
側導体部を上段コイルと総称する。各単位電機子コイル
は、スロット挿入前においてコイルエンド部２４の両端
部にそれぞれ直線状の下段コイル及び上段コイルが同方
向に延設された形状となっており、スロット挿入後、下
段コイル及び上段コイルの外部上側導体部２２及び外部
下側導体部２３を所定形状に曲げた後、所定の単位電機
子コイルの外部上側導体部２２及び外部下側導体部２３
の両先端部を機械的、電気的に接続して構成される。な
お、上記両先端部を電気的に接続するには被覆絶縁樹脂
を剥がす必要がある。また、上記両先端部を機械的、電
気的に接続するには、ろう付け、レーザー溶融など各種
接合方法を採用することができる。

【００２０】また、スロットから少なくとも軸方向に延
設される外部上側導体部２２の外周側の端面は、切削な
どにより被覆絶縁樹脂が除去され、整流子面を構成す
る。すなわち、本実施例では、外部上側導体部２２が整
流子片を構成している。更にこの実施例では、外部上側
導体部２２及び外部下側導体部２３の両先端部は、図３
に拡大図示するように、径内方向へ屈曲され、次いで軸
方向外側へ屈曲され、これにより、外部上側導体部２２
の両先端部の外周側の端面が径内方向に形成される端面
（段差面）２５及び上記ブラシ摺接面より径小な軸方向
端面２６となっている。そして、樹脂絶縁体からなる保
持リング５が、これら端面２５及び軸方向端面２６に当
接するように各先端部に嵌着される。また、外部上側導
体部２２及び外部下側導体部２３の両先端部の両先端面
２７、２８も保持リング５の表面に当接している。

【００２１】このようにすることにより、各外部上側導
体部２２及び各外部下側導体部２３が、遠心力により放
射方向に付勢されても、この保持リング５がそれを担持
し、相殺することができる。次に、ブラシ機構について
説明する。本実施例では、エンドフレーム４は樹脂成形
体からなり、その永久磁石からなる界磁極１１に近接す
る部位においてブラシ摺動孔４０が所定個数、径方向に
形成されている。金型抜きのために、これらブラシ摺動
孔４０は界磁極１１側が型抜きのために開口されてお
り、この開口を閉鎖するために樹脂円板からなる蓋体８
がエンドフレーム４と界磁極１１とに挟持されている。

【００２２】このようにして、径内方向にそれぞれ開口
する必要個数のブラシ摺動孔４０が形成され、これらブ
ラシ摺動孔４０にブラシ６及びスプリング７がそれぞれ
収容されている。なお、エンドフレーム４には各ブラシ
６に電気的に接続されるターミナル（図示せず）がイン
サート成形されており、これらターミナルはエンドフレ
ーム４の外表面に設けたコネクタ部（図示せず）まで延
びている。

【００２３】外部上側導体部２２及び外部下側導体部２
３について、図２を参照して更に説明する。外部上側導
体部２２及び外部下側導体部２３はそれぞれ、軸方向に
延在するとともに、それぞれ周方向反対方向へそれぞれ
約１／２コイルピッチづつ湾曲又は屈曲されている。電
機子コイルＣの巻線方式としては波巻き、重ね巻きその
他、選択は自由である。また、外部上側導体部２２及び
外部下側導体部２３の間に電気絶縁円筒を介在させるこ
ともできる。保持リング５の耐遠心力性の向上のために
金属リングを保持リング５に埋設することもできる。

【００２４】以下、このモータの組立順序を説明する。
まず、回転軸２０に電機子鉄心２を嵌着し、上述の手順
で電機子コイルＣを巻装し、それらの先端部を溶接し、
保持リング５を嵌着する。一方、界磁極１１を有するセ
ンターケース１にエンドフレーム３を固定し、回転軸２
０の一端をブッシュ３１に嵌入する。最後にブラシ６が
収容されたエンドフレーム４をセンターケース１の他端
に固定する。

【００２５】本実施例によれば、スロットから整流子に
至る電機子コイルＣのコイルエンド部がほとんど０とな
り、電機子コイルＣの無駄な抵抗、リアクタンスを低減
でき、それに伴って、出力増加、整流性の向上を図るこ
とができる。また、モータの軸方向長さを従来より格段
に縮小でき、小型軽量化を図ることもできる。特に、主
磁束と鎖交するのは、外部下側導体部２３のみとなり、
コイルエンド部の漏れリアクタンス（インダクタンス）
を格段に低減することができる。

【００２６】更に、電機子反作用も低減できる。 （実施例２）他の実施例を図４を参照して説明する。こ
の実施例では、界磁極１１は電気絶縁性の永久磁石、た
とえばフェライトなどの酸化物磁石などを採用した。

【００２７】このようにすれば、蓋体８を省略して界磁
極１１により直接、ブラシ６を径方向摺動自在に挟持す
ることができる。 （実施例３）他の実施例を図５を参照して説明する。こ
の実施例では、ブラシ６を電機子鉄心２の両側に配置し
たものであり、このようにすれば、軸方向長の増大なし
に多極化を図ることができる。もちろん、図５の左側に
だけブラシを６を配設することも可能である。したがっ
て、この実施例では、コイルエンド部２４の外部上側導
体部２２が整流子片を構成することになる。 （実施例４）他の実施例を説明する。

【００２８】上記説明した各実施例において、界磁極１
１を界磁コイルと界磁鉄心により構成することもでき、
図６に示すように波巻きの電機子コイルならば、電機子
の軸方向長は短縮することができる。図７は、図６の波
巻きの電機子コイルＣを採用した場合の軸方向断面図を
示す。なお、６１、６２、６３、６４がブラシの配設位
置を示す。この場合、界磁コイルとブラシ６とを接続す
るリード線はブラシ６を界磁極１１に隣接配置している
ので、短くすることができ、抵抗損失を低減することが
できる。

【００２９】電機子コイルＣとしては丸形線の他、平角
線など他の断面形状を採用できることは当然である。 （実施例５）他の実施例を図８を参照して説明する。こ
の実施例では、外部下側導体部２３及び外部上側導体部
２２に掛かる遠心力の更なる増加を許容するために、外
部下側導体部２３及び外部上側導体部２２の先端部を回
転軸２０の外周近傍まで求心方向に伸ばし、その後、そ
れらを軸方向外側に屈曲し、樹脂からなる保持リング５
０を嵌め込んで、外部下側導体部２３及び外部上側導体
部２２を押さえている。もちろん、保持リング５０の内
部に金属環を埋設することも可能である。

【００３０】このようにすれば、更に一層高速回転が可
能になる一方、外部下側導体部２３及び外部上側導体部
２２は当接面Ａにて径方向外周側で電気的に接続される
ことができ、電気抵抗、リアクタンスが増大することも
ない。また上記各実施例において、ブラシ６を保持する
ブラシホルダをエンドフレーム４と別体に形成してもよ
い。

【００３１】更に上記各実施例において、上記１ターン
の単位電機子コイルをスロット内分で２分し、スロット
内部で突き合わせて接合してもよい。以上各実施例にお
いては、電機子コイルを各スロット内に上下２本の一回
巻としたが、スロツト内に３本以上の複数回巻として構
成してもよいことは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すスタータ用モータの軸
方向断面図である。

【図２】図１の要部平面図である。

【図３】図１の要部拡大断面図である。

【図４】実施例２のスタータ用モータの軸方向断面図で
ある。

【図５】実施例３のスタータ用モータの軸方向断面図で
ある。

【図６】実施例４のスタータ用モータの模様転回平面図
である。

【図７】実施例４のスタータ用モータの軸方向断面図で
ある。

【図８】実施例５のスタータ用モータの軸方向断面図で
ある。

【符号の説明】

Ｃは電機子コイル、２は電機子鉄心、２ａは内部下側導
体部、２ｂは内部上側導体部、４はエンドフレーム、５
は保持リング、６はブラシ、２２は外部上側導体部、２
３は外部下側導体部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電機子鉄心の外周部に軸方向に形成された
   各スロット内に上下二段に収容される内部下側導体部及
   び内部上側導体部と、前記両導体部の端部からスロット
   外へ少なくとも軸方向へ延在してコイルエンド部を構成
   する外部上側導体部及び外部下側導体部とを有し、前記
   外部上側導体部が整流子片を構成する電機子コイルと、 界磁鉄心に軸方向に隣接して配設されるとともに前記外
   部上側導体部の外周側の端面に摺接するブラシと、 を備えることを特徴とする整流子型回転電機。
2. 【請求項２】前記外部下側導体部及び外部上側導体部の
   少なくとも一方は周方向へ曲設されている請求項１記載
   の整流子型回転電機。
3. 【請求項３】前記外部下側導体部及び外部上側導体部の
   両先端部を各一対づつ、機械的、電気的に接続する請求
   項１又は２記載の整流子型回転電機。
4. 【請求項４】前記ブラシは、前記界磁鉄心の端面及びエ
   ンドフレームの径方向端面に電気絶縁可能かつ径方向摺
   動自在に挟持される請求項１〜３のいずれか記載の整流
   子型回転電機。
5. 【請求項５】各前記外部上側導体部の外周側の端面に当
   接して保持リングが電気絶縁されつつ嵌着される請求項
   １〜４のいずれか記載の整流子型回転電機。
6. 【請求項６】それぞれ１個の内部下側導体部、１個の内
   部上側導体部、１個の外部上側導体部及び１個の外部下
   側導体部からなり、外部上側導体部は内部上側導体部か
   ら延設され、外部下側導体部は内部下側導体部から延設
   され、内部上側導体部及び内部下側導体部は連続的に一
   体形成される少なくとも１ターン分の単位電機子コイル
   を複数、準備し、 各単位電機子コイルの内部下側導体部及び内部上側導体
   部を電機子鉄心の所定のスロットに上下二段に挿入し、
   ブラシ側のコイルエンド部をなす外部下側導体部及び外
   部上側導体部の少なくとも一方を周方向に曲げ、 径方向に重なる外部下側導体部及び外部上側導体部の両
   先端部を各一対づつ機械的及び電気的に接続し、 前記外部上側導体部の外周側の端面にブラシを摺接させ
   ることを特徴とする整流子型回転電機の製造方法。