JPH11122880A - 回転電機の回転子のバランス修正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で高速回転に使用される回転子１に適し
たバランス修正方法を提供すること。 【解決手段】 電機子鉄心３は、各コイル導体５、６及
び各絶縁体７〜１０を組み立てる前の単体（各コアシー
トを積層して回転軸２に固定した状態）で予めアンバラ
ンス量を計測し、そのアンバランス量に応じて、電機子
鉄心３の所定のスロットの底部にマイナス修正部１１を
設けてバランス修正を行っている。マイナス修正部１１
は、前記アンバランス量に応じて、マイナス修正が必要
となるスロット底部の一部を除去するものであり、その
除去方法として、例えばドリルによる穴空け加工、カッ
タによる溝入れ加工、レーザによる除去加工等を用いる
ことができる。回転子１は、バランス修正が行われた電
機子鉄心３に下層コイル導体５及び上層コイル導体６を
各絶縁体７〜１０とともに組み立てて形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、直流電動機等の回
転電機に使用される回転子のバランス修正方法及びその
修正方法により製造された回転子に関する。

【０００２】

【従来の技術】本出願人は、回転電機に使用される回転
子のバランスを修正する方法を出願した（特願平７−３
２９９８３号参照）。この先願には、図１１に示す様
に、電機子鉄心１１０の軸方向の少なくとも何方か一方
にリング状部材（カラー）１２０を組み付けて、このリ
ング状部材１２０の一部を除去することにより回転子１
００のバランスを修正する方法が記載されている。ま
た、図１２に示す様に、電機子鉄心１１０のスロット１
１１より内周側に軸方向に貫通する孔１１２を設けて、
この孔１１２にプラス修正するための修正部材１３０を
付加することで回転子１００のバランスを修正する方法
が記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、先願に記載
されたバランス修正方法において、リング状部材１２０
の一部を除去する方法では、リング状部材１２０を使用
することにより必然的に回転子１００の軸長が長くなっ
てしまう。また、スロット１１１より内周側に設けた孔
１１２に修正部材１３０を付加する方法では、電機子鉄
心１１０に下層コイル導体１４０及び上層コイル導体１
５０を組み立ててから修正部材１３０を付加しているた
め、孔１１２の位置を各コイル端部１４１、１５１の内
径端より更に内径側に配置せざるを得ない。この場合、
回転中心から孔１１２までの距離が小さくなるため、必
然的にバランスの修正量が小さくなり、また修正部材１
３０を多量に使用する必要があった。なお、電機子鉄心
１１０に下層コイル導体１４０及び上層コイル導体１５
０を組み付けた後に、下層コイル端部１４１と上層コイ
ル端部１５１とが重なり合わない空間からドリル等で電
機子鉄心１１０の端面に孔を空けてバランスを修正する
方法も記載されているが、この場合、孔を空ける時に各
コイル端部１４１、１５１の一部が除去されてしまうた
め、電気回路の抵抗が大きくなって部分的に発熱すると
ともに、絶縁構造の一部が破損して短絡不良の原因とな
る等の問題が発生する。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、小型で高速回転に使用さ
れる回転子に適したバランス修正方法を提供することに
ある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するに当たって、回転子のアンバランス発生要因を
詳しく分析した。その分析によると、従来周知のコンミ
テータを具備する回転子に対して以下の特徴を有するこ
とが判明した。 ａ）回転子のアンバランス発生要因は、電機子鉄心に
よるもの、電機子コイル（コイル導体）の重量のバラ
ツキによるもの、電機子コイルの装着状態（保持位
置）によるものであること。 ｂ）電機子コイルは、連続した線材や板材から同一の装
置によって形成されるため、電機子コイルの重量バラツ
キは少ないこと。 ｃ）電機子コイルの装着状態（保持位置）は、装着治具
の改良によりバラツキを抑えることが可能であこと。 ｄ）回転子のアンバランス発生の最大要因は電機子鉄心
の重量アンバランスであること。 ｅ）従来のコンミテータを別部材とした構造の回転子で
は、コンミテータのアンバランスと、電線を巻線すると
きに生ずるアンバランスが、電機子鉄心の要因とともに
影響が大きいこと。 上記の分析に基づき、電機子コイルが装着される前の状
態で電機子鉄心の良好なバランス状態を確保し、その後
の工程の影響を排除することでバランスに優れた回転子
を形成することが可能であることを見出した。

【０００５】（請求項１の手段）コイル導体を電機子鉄
心に組み立てる前に、予め電機子鉄心のバランスを所定
のスロットの底部を一部除去することにより修正してい
る。この発明によれば、先願に記載されたリング状部材
（バランス修正部材）を使用することなく回転子のバラ
ンスを修正できるため、回転子の軸長が増大することな
く、回転方向の重量バランスに優れ、高速回転時でも異
音や振動の発生を低減できる高性能、長寿命の回転子を
得ることができる。

【０００６】（請求項２の手段）電機子鉄心のスロット
より内周側で且つコイル導体を電機子鉄心に組み立てた
時にコイル端部の内径端より径大側となる範囲に軸方向
に伸びる空間を周方向に複数箇所設けておき、コイル導
体を電機子鉄心に組み立てる前に、予め電機子鉄心のバ
ランスを所定の空間に修正部材を付加することにより修
正している。この発明によれば、電機子鉄心にコイル導
体を組み立てる前に電機子鉄心にプラス修正用の空間を
設けるため、その空間をコイル端部の内径端より径大側
となる範囲に配置することができる。これにより、先願
（コイル端部の内径端より内径側にプラス修正用の孔を
設けている）と比較してバランスの修正量を増加できる
とともに、空間に付加する修正部材も少量で可能とな
る。また、請求項１と同様に、先願に記載されたリング
状部材を使用することなく回転子のバランスを修正でき
るため、回転子の軸長が増大することなく、回転方向の
重量バランスに優れ、高速回転時でも異音や振動の発生
を低減できる高性能、長寿命の回転子を得ることができ
る。

【０００７】（請求項３の手段）電機子鉄心の各スロッ
トの底部にそれぞれ溝部を設けておき、コイル導体を電
機子鉄心に組み立てる前に、予め電機子鉄心のバランス
を所定の溝部に修正部材を付加することにより修正して
いる。この発明によれば、請求項１および請求項２と同
様の効果を得ることができる上に、スロット底部の溝部
に修正部材を付加するための装置を回転子の径方向外側
に配置できるため、回転子を保持する装置と干渉するこ
とがなく、作業スペースを広く確保できるため作業性を
向上できるメリットがある。

【０００８】（請求項４の手段）予め電機子鉄心のアン
バランス量を計測し、マイナス修正が必要となる所定の
スロットに装着される所定のコイル導体の一部をアンバ
ランス量に応じて除去している。電機子鉄心に対してバ
ランスをマイナス修正する場合には、狭いスペースを後
加工するためにカッター等の工具を用いる必要がある
が、本発明によれば、コイル導体を電機子鉄心に組み立
てる前にコイル導体の一部を除去すれば良いため、カッ
ター等のように寿命が短く、且つ刃具費が高価な工具を
使用する必要がなく、比較的安価な工具を採用できる。
また、特別なプラス修正部材が不要であるため、低コス
トでバランスに優れた回転子を提供できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。図１０は回転子の分解斜視図である。
本実施例の回転子１は、例えばスタータモータに用いら
れる電機子であり、図１０に示す様に、回転軸２、電機
子鉄心３、電機子コイル（後述する）等より構成されて
いる。電機子鉄心３は、複数枚の円盤状コアシートを積
層し、回転軸２の外周に嵌合して回転軸２と一体に回転
可能に設けられている。電機子鉄心３の外周部には、所
定数（例えば２５個）のスロット４（図３および図４参
照）がそれぞれ軸方向に沿って凹設され、電機子鉄心３
の周方向に等ピッチに設けられている。

【００１０】電機子コイルは、それぞれスロット４の数
と同数の下層コイル導体５と上層コイル導体６から成
り、その下層コイル導体５と上層コイル導体６は、電気
抵抗の低い純銅または純アルミニウムを材料として、以
下に述べる所定の形状に整形されている。下層コイル導
体５は、スロット絶縁体７を介してスロット４内に挿入
されるコイル辺５ａと、このコイル辺５ａの両側に設け
られて、それぞれコイル辺５ａに対して略直角に折り曲
げられ、電機子鉄心３の端面に沿って径小方向へ伸びる
一組のコイル端部５ｂと、このコイル端部５ｂの内周端
から略直角にコイル辺５ａと反対側へ折り曲げられた一
組のコイル突出部５ｃとから成る。一組のコイル端部５
ｂは、コイル辺５ａを中心とする周方向において、それ
ぞれ所定の捻り角度だけ互いに反対方向へ傾斜して設け
られている（図１０参照）。電機子鉄心３の軸方向端面
と下層コイル端部５ｂとの間は、両者間に介在される内
側円盤状絶縁体８によって絶縁されている。

【００１１】上層コイル導体６は、スロット絶縁体９を
介してスロット４内の下層コイル辺５ａの外側に挿入さ
れるコイル辺６ａと、このコイル辺６ａの両側に設けら
れて、それぞれコイル辺６ａに対して略直角に折り曲げ
られ、下層コイル端部５ｂの外側を下層コイル端部５ｂ
と略平行に径小方向へ伸びる一組のコイル端部６ｂと、
このコイル端部６ｂの内周端から略直角にコイル辺６ａ
と反対側へ折り曲げられ、下層コイル突出部５ｃの外径
側に重ねられる一組のコイル突出部６ｃとから成る。一
組のコイル端部６ｂは、コイル辺６ａを中心とする周方
向において、それぞれ所定の捻り角度だけ互いに反対方
向へ傾斜して設けられている。また、一組の上層コイル
端部６ｂのうち、図１０の下側のコイル端部６ｂは、そ
の軸方向端面上をブラシ（図示しない）が摺接する整流
子辺として形成されている。下層コイル端部５ｂと上層
コイル端部６ｂとの間は、両者間に介在される外側円盤
状絶縁体１０によって絶縁されている。

【００１２】次に、回転子１のバランス修正方法につい
て説明する。但し、アンバランス量の計測方法および修
正のための除去量または付加量の算出方法等は極めて公
知であるから、その説明は省略し、主にアンバランス量
に応じて除去するマイナス修正方法およびアンバランス
量に応じて付加するプラス修正方法について説明する。
なお、以下の第１〜３実施例に記載するバランス修正
は、各コイル導体５、６及び各絶縁体７〜１０を組み立
てる前の電機子鉄心３単体（各コアシートを積層して回
転軸２に固定した状態）で行う方法である。

【００１３】（第１実施例）本実施例は、例えば図３及
び図４に示す様に、電機子鉄心３の所定のスロット４の
底部にマイナス修正部１１を設けることで電機子鉄心３
のバランス修正を行っている。このマイナス修正部１１
は、予め電機子鉄心３単体で計測されたアンバランス量
に応じて、マイナス修正が必要となるスロット４底部の
一部を除去するものであり、その除去方法として、例え
ばドリルによる穴空け加工、カッタによる溝入れ加工、
レーザによる除去加工等を用いることができる。回転子
１は、図１に示す様に、バランス修正が行われた電機子
鉄心３に下層コイル導体５及び上層コイル導体６を各絶
縁体７〜１０とともに組み立てて形成される。具体的に
は、内側円盤状絶縁体８、スロット絶縁体７、下層コイ
ル導体５、外側円盤状絶縁体１０、スロット絶縁体９、
上層コイル導体６を順次電機子鉄心３に組み付けた後、
図２に示す様に電機子鉄心３のスロット４の開口縁部に
設けられた一対のかしめ爪３ａをスロット４側へ倒して
スロット４内に挿入されている下層コイル辺５ａ及び上
層コイル辺６ａを保持し、その後、周方向の同位置にあ
る各下層コイル突出部５ｃと各上層コイル突出部６ｃと
を溶接等により機械的及び電気的に接合して回転子１が
形成される。

【００１４】（第２実施例）本実施例は、例えば図６及
び７に示す様に、電機子鉄心３の周方向に複数の貫通穴
１２を設け、プラス修正が必要となる所定の貫通穴１２
に修正部材１３（図５参照）を付加することで電機子鉄
心３のバランス修正を行っている。貫通穴１２は、電機
子鉄心３のスロット４より内周側で、且つ下層コイル導
体５及び上層コイル導体６を電機子鉄心３に組み立てた
時に各コイル端部５ｂ、６ｂの内径端より径大側となる
範囲（つまり、下層コイル端部５ｂ及び上層コイル端部
６ｂによって隠れる部位）に設けられている。なお、こ
の貫通穴１２は、例えば電機子鉄心３を構成する各コア
シートにそれぞれ予め同一の穴を空けておき、各コアシ
ートを積層した時に各コアシートに空けられた穴が重な
ることで形成される。修正部材１３は、予め電機子鉄心
３単体で計測されたアンバランス量に応じて、例えば樹
脂材料や金属部材を所定の貫通穴１２に装着したり、液
状材料を吐出ノズル等により所定の貫通穴１２に吐出し
た後、硬化させて使用しても良い。なお、本実施例で
は、電機子鉄心３に貫通穴１２を設けているが、必ずし
も貫通穴１２である必要はなく、例えば電機子鉄心３の
両端面に複数の凹部を設け、その凹部に修正部材１３を
付加しても良い。

【００１５】（第３実施例）本実施例は、例えば図８に
示す様に、予め電機子鉄心３の各スロット４の底部にそ
れぞれ溝部１４を設けておき、プラス修正が必要となる
所定の溝部１４に修正部材１３（図９参照）を付加する
ことで電機子鉄心３のバランス修正を行っている。スロ
ット４底部の溝部１４は、第１実施例の場合と同様に、
ドリルによる穴空け加工、カッタによる溝部１４入れ加
工、レーザによる除去加工等によって形成することがで
きる。また、修正部材１３は、第２実施例の場合と同様
に、予め電機子鉄心３単体で計測されたアンバランス量
に応じて、例えば樹脂材料や金属部材を所定の溝部１４
に装着したり、液状材料を吐出ノズル等により所定の溝
部１４に吐出した後、硬化させて使用することができ
る。

【００１６】（第４実施例）本実施例は、予め計測され
た電機子鉄心３のアンバランス量に応じて下層コイル導
体５または上層コイル導体６（両方でも良い）の一部を
除去し、その下層コイル導体５または上層コイル導体６
をバランス修正されていない電機子鉄心３に組み立てる
ことによりバランス修正を行う方法である。具体的に説
明すると、先ず、各コイル導体５、６及び各絶縁体７〜
１０が組み立てられる前の電機子鉄心３のアンバランス
量を計測しておき、マイナス修正が必要となる所定のス
ロット４に装着される下層コイル導体５または上層コイ
ル導体６の一部を計測されたアンバランス量に応じて除
去（マイナス修正）する。次に、そのマイナス修正され
た下層コイル導体５または上層コイル導体６を所定のス
ロット４に組付けて、他のスロット４にはマイナス修正
されていない下層コイル導体５及び上層コイル導体６を
組付ける。これにより、電機子鉄心３に生じているバラ
ンスを下層コイル導体５または上層コイル導体６に施し
たマイナス修正によって修正することができる。下層コ
イル導体５または上層コイル導体６に行うマイナス修正
は、カッターによる除去、プレスによる剪断抜き加工等
が良い。なお、本実施例では、電機子鉄心３のアンバラ
ンス量に応じて下層コイル導体５または上層コイル導体
６の一部を除去してマイナス修正する方法であるが、予
め下層コイル導体５または上層コイル導体６（両方でも
良い）の一部に凹部を形成しておき、その凹部にプラス
修正部材１３を付加しても同様の効果を得ることができ
る。

【００１７】（実施例の効果）第１実施例では、各コイ
ル導体５、６を電機子鉄心３に組み立てる前に、予め電
機子鉄心３のバランスを所定のスロット４の底部を一部
除去することにより修正している。この修正方法によれ
ば、先願に記載されたリング状部材（バランス修正部
材）を使用することなく回転子１のバランスを修正でき
るため、回転子１の軸長が増大することなく、回転方向
の重量バランスに優れ、高速回転時でも異音や振動の発
生を低減できる高性能、長寿命の回転子１を得ることが
できる。また、スロット４の底部にマイナス修正部１１
を形成しているため、一般的な外周部でのバランス修正
に対して磁力の損失が少なくなり、回転子１の効率が向
上する。

【００１８】第２実施例では、電機子鉄心３に形成する
プラス修正用の貫通穴１２を各コイル端部５ｂ、６ｂの
内径端より径大側となる範囲に配置することができる。
これにより、先願（コイル端部の内径端より内径側にプ
ラス修正用の孔を設けている）と比較してバランスの修
正量を増加できるとともに、貫通穴１２に付加する修正
部材１３も少量で可能となる。また、第１実施例の場合
と同様に、先願に記載されたリング状部材を使用するこ
となく回転子１のバランスを修正できるため、回転子１
の軸長が増大することなく、回転方向の重量バランスに
優れ、高速回転時でも異音や振動の発生を低減できる高
性能、長寿命の回転子１を得ることができる。

【００１９】第３実施例では、第１実施例および第２実
施例の場合と同様の効果を得ることができる上に、スロ
ット４底部の溝部１４に修正部材１３を付加するための
装置を回転子１の径方向外側に配置できるため、回転子
１を保持する装置と干渉することがなく、作業スペース
を広く確保できるため作業性を向上できるメリットが生
じる。第４実施例では、以下の効果を得ることができ
る。電機子鉄心３に対してバランスをマイナス修正する
場合には、狭いスペースを後加工するためにカッター等
の工具を用いる必要があるが、本実施例では、下層コイ
ル導体５または上層コイル導体６を電機子鉄心３に組み
立てる前に下層コイル導体５または上層コイル導体６の
一部を除去すれば良いため、カッター等のように寿命が
短く、且つ刃具費が高価な工具を使用する必要がなく、
比較的安価な工具を採用できる。また、特別なプラス修
正部材が不要であるため、低コストでバランスに優れた
回転子１を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】バランス修正後の回転子の半断面図である（第
１実施例）。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である（第１実施例）。

【図３】バランス修正後の電機子鉄心の半断面図である
（第１実施例）。

【図４】バランス修正後の電機子鉄心の軸方向正面図で
ある（第１実施例）。

【図５】バランス修正後の回転子の半断面図である（第
２実施例）。

【図６】バランス修正前の電機子鉄心の径方向断面図で
ある（第２実施例）。

【図７】バランス修正前の電機子鉄心の軸方向正面図で
ある（第２実施例）。

【図８】バランス修正前の電機子鉄心の軸方向正面図で
ある（第３実施例）。

【図９】バランス修正後のスロット近傍の断面図である
（第３実施例）。

【図１０】回転子の分解斜視図である。

【図１１】回転子の半断面図である（先願技術）。

【図１２】回転子の半断面図である（先願技術）。

【符号の説明】

１ 回転子 ３ 電機子鉄心 ４ スロット ５ａ 下層コイル辺 ５ｂ 下層コイル端部 ５ｃ 下層コイル導体 ６ａ 上層コイル辺 ６ｂ 上層コイル端部 ６ｃ 上層コイル導体 １２ 貫通穴（空間） １３ 修正部材 １４ 溝部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外周に複数のスロットを有する電機子鉄心
   と、 コイル辺と、このコイル辺の端部から前記コイル辺に対
   して略直角に伸びるコイル端部とを有するコイル導体を
   有し、このコイル導体のコイル辺が前記スロットに挿入
   され、前記コイル導体のコイル端部が前記電機子鉄心の
   端面と略平行に配された状態で前記電機子鉄心に組み立
   てられる回転電機の回転子において、 前記コイル導体を前記電機子鉄心に組み立てる前に、予
   め前記電機子鉄心のバランスを所定の前記スロットの底
   部を一部除去することにより修正することを特徴とする
   回転電機の回転子のバランス修正方法。
2. 【請求項２】外周に複数のスロットを有する電機子鉄心
   と、 コイル辺、及びこのコイル辺の端部から前記コイル辺に
   対して略直角に伸びるコイル端部とを有するコイル導体
   を有し、このコイル導体のコイル辺が前記スロットに挿
   入され、前記コイル導体のコイル端部が前記電機子鉄心
   の端面と略平行に配された状態で前記電機子鉄心に組み
   立てられる回転電機の回転子において、 前記電機子鉄心の前記スロットより内周側で且つ前記コ
   イル導体を前記電機子鉄心に組み立てた時に前記コイル
   端部の内径端より径大側となる範囲に軸方向に伸びる空
   間を周方向に複数箇所設け、 前記コイル導体を前記電機子鉄心に組み立てる前に、予
   め前記電機子鉄心のバランスを所定の前記空間に修正部
   材を付加することにより修正することを特徴とする回転
   電機の回転子のバランス修正方法。
3. 【請求項３】外周に複数のスロットを有する電機子鉄心
   と、 コイル辺、及びこのコイル辺の端部から前記コイル辺に
   対して略直角に伸びるコイル端部とを有するコイル導体
   を有し、このコイル導体のコイル辺が前記スロットに挿
   入され、前記コイル導体のコイル端部が前記電機子鉄心
   の端面と略平行に配された状態で前記電機子鉄心に組み
   立てられる回転電機の回転子において、 前記電機子鉄心の各スロットの底部にそれぞれ溝部を設
   け、 前記コイル導体を前記電機子鉄心に組み立てる前に、予
   め前記電機子鉄心のバランスを所定の前記溝部に修正部
   材を付加することにより修正することを特徴とする回転
   電機の回転子のバランス修正方法。
4. 【請求項４】外周に複数のスロットを有する電機子鉄心
   と、 コイル辺、及びこのコイル辺の端部から前記コイル辺に
   対して略直角に伸びるコイル端部とを有するコイル導体
   を有し、このコイル導体のコイル辺が前記スロットに挿
   入され、前記コイル導体のコイル端部が前記電機子鉄心
   の端面と略平行に配された状態で前記電機子鉄心に組み
   立てられる回転電機の回転子において、 予め前記電機子鉄心のバランス量を計測し、マイナス修
   正が必要となる所定のスロットに装着される所定のコイ
   ル導体の一部を前記バランス量に応じて除去することを
   特徴とする回転電機の回転子のバランス修正方法。