JPH09247882A - 回転電機の固定子およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 平角導体４を用いた固定子１の径方向の体格
を小型にするとともに、平角導体４の巻線作業を容易に
行う。 【解決手段】 固定子１は、４つの界磁極２を有する筒
状ヨーク３と、界磁極２の周方向に巻き付けられた平角
導体４とを備える。界磁コイル７を形成する平角導体４
の一端部は、界磁極２に接続されている。また、隣合う
界磁コイル７が逆の磁極を発生するように、隣合う界磁
コイル７が逆に巻かれており、平角導体４の他端部４ｂ
は、隣の他端部４ｂの近傍に引き出され、隣の他端部４
ｂと接続される。なお、筒状ヨーク３は、界磁極２毎に
分割された分割ヨーク５を連結して構成されるもので、
平角導体４は連結前の分割ヨーク５を回転させることで
界磁極２に巻き付けられる。このため、平角導体４が容
易かつ高占積率で界磁極２に巻き付けられる。また、一
端部が引き出されないため、９０°捩じられず、固定子
１の径を小型化できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転電機に用いら
れる固定子の構造、およびその製造方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来より、図１１に示すように、界磁極
１０１を有する分割ヨーク１０２に、矢印Ａ方向から、
図示されない導体を巻き付け、導体が巻き付けられた界
磁極１０１を有する分割ヨーク１０２を複数環状に連結
して固定子を形成する技術が知られている（特開昭６１
−１２４２４１号公報参照）。

【０００３】また、スタータに用いられる回転電機のよ
うに、回転電機の固定子に装着される導体に大電流が供
給されるものでは、導体に平角導体を用いたものが知ら
れている。このように平角導体を用いる技術としては、
図１２に示すように、平角導体１０３を予め所定の形状
に成形し、この成形された平角導体１０３を、図示され
ないヨークと別体に設けられた図示されない界磁極に装
着した状態で、界磁極をヨークにネジなどで取り付ける
手段が知られている。

【０００４】なお、平角導体１０３は、図示されない界
磁極の形状と略同一の治具を用いて所定の形状に形成さ
れるもので、巻き始めの一端部１０３ａを図示されない
固定具で挟み、一端部１０３ａ側から他端部１０３ｂに
向かって螺旋状に治具に巻き付けられて形成される。

【０００５】そして、一端部１０３ａは、図示されない
給電端子、図示されないブラシ、あるいは図示されない
コネクタバーを介して他の平角導体１０３の一端部１０
３ａまたは他端部１０３ｂに接続されるために、螺旋内
において９０°鋭角に捩じ曲げられて螺旋外に導かれる
ため、図１３に示すように、ヨーク内に配置される回転
子側に突出している。なお、他端部１０３ｂは、上述の
ように、コネクタバーを介して他の平角導体１０３の一
端部１０３ａまたは他端部１０３ｂに接続される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前者の従来技術を用い
て分割ヨークの界磁極に平角導体を巻線しようとして、
Ａ方向から巻き付けようとすると、平角導体が捩じれる
ため、平角導体を界磁極に巻き付けること自体が困難で
あり、巻き付け作業が極めて困難になる。

【０００７】一方、後者の従来技術では、平角導体の一
端部が回転子側に突出しているため、この一端部が回転
子と接触しないように固定子を形成する必要があり、固
定子の径方向の体格が大型化する不具合が発生する。ま
た、平角導体の一端部あるいは他端部が、他の平角導体
の一端部あるいは他端部に、コネクタバーを介して接続
されているために、この接続作業が煩雑になり、巻線作
業性が悪かった。

【０００８】

【発明の目的】本発明は、上記の事情に鑑みてなされた
もので、その目的は、平角導体を用いた固定子の体格を
小型にできるとともに、平角導体の巻線作業が容易にで
きる回転電機の固定子およびその製造方法の提供にあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の回転電機の固定
子およびその製造方法は、次の技術的手段を採用した。 〔請求項１の手段〕請求項１のように設けた回転電機の
固定子は、次のように作用する。平角導体の他端部を、
隣の界磁極に巻き付けられた隣の平角導体の他端部の近
傍に引き出すように各平角導体が巻かれると、隣接する
各界磁極の平角導体の巻線方向が逆になる。そして、各
平角導体の一端部はそれぞれの界磁極に電気的に接続さ
れているため、各界磁極を有するヨークと、隣接する平
角導体の各他端部とに電力差を生じさせると、隣接する
界磁極が、異なった磁極の磁力を発生する。

【００１０】請求項１を採用する回転電機の固定子は、
次の効果を奏する。平角導体の一端部が界磁極の周方向
から界磁極に接続されるため、従来技術のように一端部
側の平角導体を９０°捩じってヨークの内側へ突出させ
ることがなくなる。このため、一端部側の平角導体が、
回転電機の回転子と接触しないように回転電機の固定子
を大径化する必要がなくなり、回転電機の固定子の径方
向の体格を小型にできる。

【００１１】また、各界磁極からは、平角導体の他端部
のみが引き出され、かつ平角導体の他端部が隣接して引
き出されるため、各界磁極から引き出された他端部の接
続のために要するスペースが小さくて済み、この結果か
らも、回転電機の固定子を従来より小型にできる。さら
に、従来のようにコネクタバーを用いて、平角導体と他
の平角導体とを接続する必要がなく、平角導体の他端部
同士を接続するだけで、隣合う平角導体の接続が完了す
るため、巻線作業が容易になる。

【００１２】〔請求項２の手段〕請求項２を採用するこ
とにより、次の効果を得ることができる。界磁極の軸方
向の端面に設けた凹部内に、平角導体の一端部を係合し
て平角導体を界磁極に巻き付けることで、平角導体の一
端部が界磁極に機械的に結合するとともに、電気的にも
接続される。このように、平角導体の一端部を凹部内に
係合するのみで、平角導体の一端部を界磁極に機械的に
接続できるとともに、電気的にも接続できるため、界磁
極への平角導体の接続、巻き付けが容易に行える。

【００１３】〔請求項３の手段〕請求項３を採用する回
転電機の固定子の製造方法は、次の作用を奏する。平角
導体の一端部を界磁極に接地し、平角導体を界磁極に巻
き付ける。そして、平角導体が巻き付けられた複数の分
割ヨークを筒状に連結し、平角導体の他端部を隣の平角
導体の他端部に接続する。

【００１４】上記の製造工程を採用することにより、各
平角導体の一端部が界磁極を介してヨークに接地され、
平角導体の他端部が隣の平角導体の他端部に接続された
固定子が製造される。このため、請求項３を用いた製造
方法によって製造された回転電機の固定子は、請求項１
と同様な効果を得ることができる。

【００１５】〔請求項４の手段〕請求項４を採用する回
転電機の固定子の製造方法は、次の効果を得ることがで
きる。界磁極を回転させて平角導体を界磁極に巻き付け
るため、平角導体が捻じられることなく容易に界磁極に
巻き付けられる。このため、平角導体によるコイルの占
積率を高めることができるとともに、平角導体の巻線作
業を非常に簡単に行うことができ、結果的に固定子の生
産性を高めることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に、本発明の回転電機の固定子
およびその製造方法を、図に示す実施例に基づき説明す
る。 〔第１実施例の構成〕図１ないし図８は本発明を採用し
た第１実施例を説明するための図で、図１は回転電機の
固定子の斜視図である。

【００１７】固定子１は、内側に複数（本実施例では、
４つ）の界磁極２を有する筒状のヨーク３と、各界磁極
２にそれぞれ巻き付けられた断面が平角形状の平角導体
４とを備え、巻き付けられた平角導体４の層間は絶縁し
て設けられている。そして、各平角導体４の一端部４ａ
（図２参照）は、それぞれの界磁極２に電気的に接続さ
れて、界磁極２に巻き付けられており、また各平角導体
４の他端部４ｂは、隣の界磁極２に巻き付けられた隣の
平角導体４の他端部４ｂの近傍に引き出されている。

【００１８】筒状を呈するヨーク３は、界磁極２毎に分
割した複数の分割ヨーク５を筒状に連結して設けたもの
で、分割ヨーク５と、他の分割ヨーク５との接合面Ｓ
は、界磁極２の両側に設けられている。

【００１９】分割ヨーク５と、他の分割ヨーク５との連
結手段として、本実施例では、図３および図４に示すよ
うに、嵌め合わせによる連結手段を採用している。具体
的には、分割ヨーク５の一方の接合面Ｓに、突出部の形
状が断面略円形の凸部５ａが設けられ、分割ヨーク５の
他方の接合面Ｓに、凸部５ａが嵌まり合う断面略円形の
凹部５ｂが設けられており、凹部５ａ内に凸部５ｂを軸
方向から差し込むことにより、分割ヨーク５と、他の分
割ヨーク５とが連結される。

【００２０】なお、この実施例では、分割ヨーク５と、
他の分割ヨーク５との連結手段として、嵌め合わせによ
る連結手段を採用したが、溶接によって分割ヨーク５
と、他の分割ヨーク５とを連結したり、筒状に組み合わ
せた複数の分割ヨーク５の周囲からリング体によって締
め付けて複数の分割ヨーク５を連結固定するように設け
ても良い。

【００２１】一方、各分割ヨーク５は、界磁極２が一体
に設けられるもので、このような分割ヨーク５を得る手
段として次の技術を採用する。薄板状の鉄板を打抜き加
工して、所定形状（図３に示す分割ヨーク５の形状）の
コアプレート６を作成し、その打抜かれたコアプレート
６を所定厚み（ヨーク３の軸方向寸法を得るのに必要な
厚み）積層接合して、分割ヨーク５が製造されている。

【００２２】なお、界磁極２が一体に設けられる分割ヨ
ーク５の他の製造手段として、鋳造加工、冷間鍛造加
工、所定形状（図３に示す分割ヨーク５の形状）の引抜
き材を切断する加工などを用いても良い。

【００２３】各界磁極２にそれぞれ巻き付けられた平角
導体４は、界磁コイル７を構成するもので、界磁極２の
スロット（界磁極２の磁極片２ａとヨーク３との間に形
成される溝）内に絶縁層８を介して巻き付けられる。な
お、平角導体４は、流れる電流量に応じた断面積と、発
生する磁力に応じた巻数を得るのに必要な長さのもので
ある。なお、絶縁層８は、必要な耐圧を備えた絶縁紙、
樹脂ボビン、粉体塗装による被覆層等によって設けられ
る。

【００２４】また、界磁極２のスロット内に巻き付けら
れる平角導体４の層間にも、絶縁層９が設けられてい
る。本実施例の絶縁層９は、後述するように、平角導体
４と一緒に界磁極２に巻き付けられる絶縁テープである
が、この絶縁テープは予め平角導体４の一面に接着剤等
によって張り付けたものであっても良いし、平角導体４
を被覆線として形成し、その被覆層により層間を絶縁し
ても良い。

【００２５】一方、上述したように、平角導体４の一端
部４ａは界磁極２に電気的に接続されている。このた
め、隣合う界磁極２が異なった磁極とするためには、界
磁極２に巻き付けられる平角導体４の巻き付け方向を、
隣の平角導体４の巻き付け方向と逆方向にする必要が生
じる。

【００２６】そこで、界磁極２に巻き付けられる平角導
体４の巻き方向を、隣の平角導体４の巻き付け方向と逆
方向にすることにより、図１に示すように、各平角導体
４の他端部４ｂが、隣の界磁極２に巻き付けられた隣の
平角導体４の他端部４ｂの近傍に引き出される。そし
て、各平角導体４の他端部４ｂは、隣の界磁極２に巻き
付けられた隣の平角導体４の他端部４ｂと電気的に接続
される。

【００２７】上記の構造を採用する固定子１は、例えば
図５に示す自動車用スタータのスタータモータ１０（回
転電機の一例）に用いられるもので、隣合う平角導体４
の他端部４ｂは、スタータモータ１０に組み付けられる
際に、ブラシ等の接続部や、コネクタ等が接続されて、
スタータモータ１０の電気回路が形成される。

【００２８】次に、界磁極２のスロット内に平角導体４
を巻き付ける製造技術の概略を、図６ないし図８を用い
て説明する。図６に示すように、界磁極２の軸方向の端
面に、平角導体４の一端部４ａを挿入可能な凹部１１
（なお、本実施例では、多数のコアプレート６を積層し
て界磁極付の分割ヨーク５が形成されるため、凹部１１
は界磁極２を軸方向に貫通した穴となる）を予め形成し
ておく。

【００２９】そして、図７に示すように、その凹部１１
内に平角導体４の一端部４ａを圧入、あるいは挿入し
て、平角導体４の一端部４ａを界磁極２に電気的、且つ
機械的に接続する。なお、平角導体４の一端部４ａと、
界磁極２との電気的な接続を得るために、コアプレート
６の少なくとも第１層目の凹部１１内を絶縁しないよう
に設けておく。

【００３０】次に、図７および図８に示すように、平角
導体４および絶縁層９（絶縁テープ）を界磁極２側に供
給しながら、分割ヨーク５を界磁極２を中心に回転させ
ることで、平角導体４および絶縁層９を界磁極２のスロ
ット内に巻き付け、界磁コイル７を備える分割ヨーク５
を形成する。

【００３１】一方、上記製造技術による平角導体４の巻
き付けは、上述したように、隣合う界磁極２が異なった
磁極となるように、分割ヨーク５を図６ないし図８の回
転矢印とは逆方向に回転させて、平角導体４の巻き付け
方向が異なる界磁コイル７付の分割ヨーク５も形成す
る。

【００３２】なお、上記によって製造された２種類の界
磁コイル７を備える分割ヨーク５を、上述した連結手段
（断面円形の凸部５ａと凹部５ｂとを差し込むことによ
る連結手段）を用いて交互に連結することで、図１の固
定子１が製造される。

【００３３】〔第１実施例の作動〕本実施例の固定子１
の作動を説明する。固定子１から引き出された隣合う平
角導体４の他端部４ｂに電力を供給すると、隣接する界
磁極２が、異なった磁極の磁力を発生する。

【００３４】〔第１実施例の効果〕本実施例の固定子１
は、次の効果を奏する。各平角導体４の一端部４ａが、
各界磁極２の周方向から各界磁極２に接続されるため、
従来技術のように一端部４ａ側の平角導体４を９０°捻
じってヨーク３の内側へ突出させることがなる。このた
め、一端部４ａ側の平角導体４が、回転子と接触しない
ように固定子１を大径化する必要がなくなり、固定子１
の径方向の体格を小型にできる。

【００３５】各界磁極２からは、平角導体４の他端部４
ｂのみが引き出され、かつ平角導体４の他端部４ｂが隣
接して引き出されるため、各界磁極２から引き出された
他端部４ｂの接続のために要するスペースが小さくて済
む。この結果からも、固定子１を従来より小型にでき
る。

【００３６】平角導体４の他端部４ｂ同士を接続するだ
けで、隣合う平角導体４の接続が完了するため、従来の
ようにコネクタバーを用いて、平角導体４と隣の平角導
体４とを接続する必要がなく、巻線作業が従来に比較し
て容易になり、固定子１の生産性を高めることができ
る。

【００３７】分割ヨーク５を回転させて平角導体４を界
磁極２に巻き付けるため、平角導体４が捩じられること
なく、高い占積率で、かつ容易に界磁極２に巻き付けら
れる。このように、巻線作業が容易になることにより、
固定子１の生産性を高めることができるとともに、占積
率の向上によって固定子１の性能を向上できる。

【００３８】平角導体４の一端部４ａを凹部１１内に係
合するのみで、平角導体４の一端部４ａが界磁極２に機
械的に接続されるとともに、電気的にも接続される。こ
のため、界磁極２への平角導体４の接続、巻き付けを容
易に行うことができ、この結果からも巻線作業を簡単に
行うことができ、固定子１の生産性を高めることができ
る。

【００３９】界磁コイル７を構成する平角導体４の層間
の絶縁層９として、絶縁テープを用いたことにより、平
角導体４を被覆線とした場合に比較して占積率を向上さ
せることができる。これは、平角導体４を被覆線とした
場合、層間に２層の絶縁層９が配されるのに対し、絶縁
テープを用いたものは１層の絶縁層９で済むためであ
る。

【００４０】〔第２実施例〕図９は第２実施例を示すも
ので、平角導体４の一端部４ａを界磁極２に接続する際
の説明図である。上記の第１実施例では、界磁極２の軸
方向の端面の凹部１１内に平角導体４の一端部４ａを挿
入して、平角導体４の一端部４ａを界磁極２に電気的、
且つ機械的に接続した例を示したが、これに対し、この
第２実施例は、界磁極２の軸方向の端面に、平角導体４
の一端部４ａを溶接加工によって電気的、且つ機械的に
接続するもので、この例では溶接加工の一例としてスポ
ット溶接機２０を用いている。

【００４１】〔第３実施例〕図１０は第３実施例を示す
もので、分割ヨーク５の界磁極２に平角導体４を巻き付
ける工程の説明図である。この第３実施例は、界磁極２
によってスロットが形成されない場合（界磁極２が磁極
片２ａを有さない場合）における平角導体４の巻付技術
を示す。

【００４２】上記の第１実施例のように、界磁極２が磁
極片２ａを有すると、磁極片２ａが巻枠として機能する
ため、界磁極２に対して平角導体４を良好に巻き付ける
ことができるが、界磁極２が磁極片２ａを有さない場合
は、図１０に示すように、分割ヨーク５を内周側と外周
側とから、内側治具２１および外側治具２２で挟み付け
る。

【００４３】内側治具２１の端部には、界磁極２の先端
部が挿入される凹部２１ａが設けられ、その凹部２１ａ
の周囲の端面２１ｂは、ヨーク３との間で巻枠の機能を
果たす。また、外側治具２２は、ヨーク３部分が嵌まり
込む凹部２２ａを備え、その凹部２２ａの周囲の端面２
２ｂは、内側治具２１の端面２１ｂとの間で巻枠の機能
を果たす。

【００４４】なお、内側治具２１および外側治具２２に
は、それぞれ回転軸２３が設けられており、この回転軸
２３が回転駆動されることで、分割ヨーク５が回転し
て、界磁極２の周囲に平角導体４が良好に巻き付けられ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】固定子の斜視図である（第１実施例）。

【図２】分割ヨークの断面図である（第１実施例）。

【図３】図２のＩ−Ｉ線に沿う分割ヨークの断面図であ
る（第１実施例）。

【図４】固定子の断面図である（第１実施例）。

【図５】スタータの要部断面図である（第１実施例）。

【図６】分割ヨークの界磁極に平角導体を巻き付ける工
程の説明図である（第１実施例）。

【図７】分割ヨークの界磁極に平角導体を巻き付ける工
程の説明図である（第１実施例）。

【図８】分割ヨークの界磁極に平角導体を巻き付ける工
程の説明図である（第１実施例）。

【図９】平角導体の一端部を界磁極に接続する際の説明
図である（第２実施例）。

【図１０】分割ヨークの界磁極に平角導体を巻き付ける
工程の説明図である（第３実施例）。

【図１１】分割ヨークに円形導体を巻き付ける工程の説
明図である（従来技術）。

【図１２】コイルの平面図である（従来技術）。

【図１３】コイルの上視図である（従来技術）。

【符号の説明】

１ 固定子 ２ 界磁極 ３ ヨーク ４ 平角導体 ４ａ 平角導体の一端部 ４ｂ 平角導体の他端部 ５ 分割ヨーク １０ スタータモータ（回転電機） １１ 界磁極に設けられた凹部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内側に複数の界磁極を有する筒状のヨーク
   と、前記各界磁極の周方向からそれぞれ前記各界磁極に
   巻き付けられた断面が平角形状の平角導体とを備え、こ
   の平角導体の層間が絶縁された回転電機の固定子であっ
   て、 前記平角導体の一端部は、前記各界磁極にそれぞれ電気
   的に接続され、前記一端部側から前記各界磁極にそれぞ
   れ巻き付けられ、 前記平角導体の他端部は、隣の界磁極に巻き付けられた
   隣の平角導体の他端部の近傍に引き出され、前記界磁極
   と前記隣の界磁極との間に配置されることを特徴とする
   回転電機の固定子。
2. 【請求項２】請求項１の回転電機の固定子において、 前記界磁極の軸方向の端面には、凹部が設けられ、この
   凹部内に前記平角導体の一端部が係合した状態で前記平
   角導体が前記界磁極に巻き付けられたことを特徴とする
   回転電機の固定子。
3. 【請求項３】内側に複数の界磁極を有する筒状のヨーク
   を前記界磁極毎に分割した形状を呈する複数の分割ヨー
   クと、前記各界磁極にそれぞれ巻き付けられる断面が平
   角形状の平角導体とを準備し、 前記各界磁極に前記平角導体の一端部をそれぞれ接地し
   て、前記平角導体を前記各界磁極にそれぞれ巻き付け、 前記平角導体が巻き付けられた前記界磁極を有する前記
   複数の分割ヨークを筒状に連結し、前記平角導体の他端
   部を隣の界磁極に巻き付けられた隣の平角導体の他端部
   に接続することを特徴とする回転電機の固定子の製造方
   法。
4. 【請求項４】請求項３の回転電機の固定子の製造方法に
   おいて、 前記平角導体は、前記界磁極を回転させて、前記界磁極
   に巻き付けられることを特徴とする回転電機の固定子の
   製造方法。