JPH11150929A - 回転電機の電機子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 遠心力による上層コイル端部７ｂ及び下層コ
イル端部６ｂの変動を確実に抑制して信頼性の高いアー
マチャ１を提供すること。 【解決手段】 下層コイル突出部６ｄと上層コイル突出
部７ｄとの接合部は、絶縁リング１１、補強部１２、及
びカラー１３により補強される。先ず、一方の上層コイ
ル突出部７ｄの外径に絶縁リング１１を装着した後、接
合部を樹脂で隙間無く覆い、その樹脂を加熱硬化させて
補強部１２を形成する。この補強部１２を形成する樹脂
は、下層コイル突出部６ｄの内周面、上層コイル突出部
７ｄの外周面、下層コイル突出部６ｄと上層コイル突出
部７ｄの周方向両側面、及び接合部の軸方向端面を覆っ
ている。その後、補強部１２の外形がカラー１３の内側
形状に適合するように補強部１２の外形を整形し、続い
て、カラー１３の内筒部を回転軸２の外周に圧入しなが
らカラー１３を組み付けて補強部１２を保持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転電機の電機子
及びその製造方法に関し、特に自動車用スタータのアー
マチャにおいて好適である。

【０００２】

【従来の技術】従来技術として、例えば特願平８−１２
４１５３号に記載された「回転電機」がある。この回転
電機の電機子は、所定形状（略コの字状）に成形された
下層コイル導体と上層コイル導体とを電機子鉄心に組み
付けた後、その下層コイル導体の下層コイル端部に設け
られた突出部と上層コイル導体の上層コイル端部に設け
られた突出部とを電気的に接合して構成されるもので、
電機子鉄心の端面に沿って内径側へ延設される一方の上
層コイル端部を整流子辺として使用している。この電機
子では、整流子辺となる一方の上層コイル端部の位置ず
れを防止する手段として、図２８に示すように、上層コ
イル端部１００の突出部１１０の外径に絶縁体である環
状部材１２０を装着し、更にその環状部材１２０の内周
に形成された凹部１２１（図２９参照）に上層コイル端
部１００の突出部１１０の外周を嵌め合わせている。こ
れにより、コイル接合部１３０が周方向に位置ずれする
ことを防止でき、且つコイル接合部１３０が遠心力の作
用によって径方向外側へ拡がるのを防止できる。また、
回転軸１４０に圧入されるカラー（図示しない）によっ
て環状部材１２０を電機子鉄心側へ押圧することによ
り、電機子の回転時に下層コイル端部及び上層コイル端
部１００が電機子鉄心の端面から浮き上がるのを防止し
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の先願
では、下層コイル導体、上層コイル導体、環状部材１２
０、電機子鉄心のスロット部等の寸法のバラツキ、及
び、これらの構成部品を組み付けた時に発生する組付位
置のバラツキ等により、環状部材１２０と上層コイル端
部１００との間に隙間が発生する。具体的には、図２９
（ａ）、（ｂ）に示すように、環状部材１２０の内周部
に形成された凹部１２１と上層コイル端部１００の突出
部１１０の外周面との間、図３０に示すように、環状部
材１２０の凹部１２１内に嵌合するコイル接合部１３０
の周方向端面と凹部１２１の側面との間、図３１に示す
ように、上層コイル端部１００の軸方向外側面（反鉄心
側端面）と環状部材１２０の軸方向内側面（鉄心側端
面）との間等に隙間が発生する。この結果、電機子の回
転時に上層コイル端部１００の変動を完全に抑えること
ができず、整流子辺である上層コイル端部１００が所定
位置からずれると、出力性能や整流特性に悪影響を及ぼ
すことにより、高い信頼性が得られない。

【０００４】また、上層コイル端部１００の位置ずれに
よって、周方向に隣接する上層コイル端部１００同士が
接触したり、あるいはコイル接合部１３０同士が接触す
ることにより、互いの絶縁を確保できなくなる問題が発
生する。更に、上層コイル端部１００と環状部材１２０
との間に隙間が発生することにより、上層コイル端部１
００と環状部材１２０とが離脱と接触とを繰り返すと、
一般にベーク材等の脆弱な材料を使用する環状部材１２
０が損傷する恐れがある。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、遠心力によるコイル端
部の変動を確実に抑制して信頼性の高い回転電機の電機
子及びその製造方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】（請求項１の手段）下層
コイル導体の下層コイル端部と上層コイル導体の上層コ
イル端部との連結部を絶縁物（例えば樹脂）で隙間無く
覆って形成された補強部と、この補強部に密着して補強
部を保持するカラーとを備えている。この場合、連結部
を絶縁物で隙間無く覆っているため、周方向に隣合う連
結部間の絶縁を確実に確保できる。また、連結部を覆っ
ている補強部をカラーにより保持することで、遠心力に
よる連結部の変動（即ち上層コイル端部及び下層コイル
端部の変動）を抑制できる。

【０００６】（請求項２の手段）カラーは、補強部の外
周面に沿って筒状に延びる外筒部、補強部の内周面に沿
って筒状に延びる内筒部、及び補強部の外周面と内周面
とを接続する補強部の端面と対向する端面部を有するカ
ップ形状に設けられ、少なくとも内筒部の外周面と補強
部の内周面または外筒部の内周面と補強部の外周面とが
密着し、且つ端面部が補強部の端面と密着している。こ
れにより、補強部に対しカラーをがたつき無く組み付け
ることができるため、補強部をカラーにより確実に保持
できる。

【０００７】（請求項３の手段）カラーは、内筒部が回
転軸の外周に圧入されて、補強部を電機子鉄心側へ押圧
した状態で組み付けられている。これにより、補強部を
介して連結部を電機子鉄心側へ押圧できるため、電機子
の回転時に上層コイル端部及び下層コイル端部が電機子
鉄心の端面から離れる方向に浮き上がるのを防止でき
る。また、この場合、カラーの内筒部と回転軸との抜き
圧の方が、カラーにより補強部を電機子鉄心側へ押圧し
ている力より大きいため、カラー自体が回転軸から抜け
ることがなく、補強部を強固に保持することができる。

【０００８】（請求項４の手段）カラーは、上層コイル
端部側へ延びる外筒部の軸方向端面と上層コイル端部の
軸方向端面との間に絶縁体を介在させている。この場
合、カラーの外筒部により、絶縁体を介して上層コイル
端部を電機子鉄心側へ押圧できるため、電機子の回転時
に上層コイル端部の浮き上がりを抑制できる。

【０００９】（請求項５の手段）下層コイル導体のコイ
ル突出部と上層コイル導体のコイル突出部とを機械的及
び電気的に接合して連結部が形成されている。この場
合、下層コイル導体と上層コイル導体とを別々に設けて
いるため、全ての下層コイル導体を電機子鉄心に組み付
けた後、全ての上層コイル導体を電機子鉄心に組み付け
て、その後、両コイル導体のコイル突出部同士を接合し
て連結部が形成される。従って、下層コイル導体と上層
コイル導体とを別々に電機子鉄心に組み付けるため、各
コイル導体の組付作業が容易である。

【００１０】（請求項６の手段）下層コイル導体と上層
コイル導体は、電機子鉄心に組み付けられる前に、一方
の下層コイル端部と一方の上層コイル端部とが予め互い
の内径側端部で連結されて連結部を形成しており、少な
くとも一組の下層コイル辺と上層コイル辺とが一方の下
層コイル端部と一方の上層コイル端部とともに一体に設
けられている。この場合、予め一方の下層コイル端部と
一方の上層コイル端部とが連結されているため、下層コ
イル導体と上層コイル導体との接合箇所を少なくでき
る。また、下層コイル導体と上層コイル導体との接合箇
所を電機子鉄心の外径側で行うことができる（例えば、
他方の上層コイル端部の外径側端部を下層コイル辺の端
部と接合させる）。この場合、請求項５の手段（下層コ
イル端部と上層コイル端部の互いの内径端に設けられた
コイル突出部同士を接合する）と比較すると、周方向に
隣合う接合部同士の間隔を大きく取ることができ、且つ
接合部のコイル断面積も大きく取ることができる。その
結果、接合時にリークを起こし難くできるとともに、耐
遠心強度に優れた電機子を提供できる。

【００１１】（請求項７の手段）上層コイル端部は、そ
の軸方向端面上をブラシが摺接する整流子辺として設け
られている。この場合、補強部とカラーによって上層コ
イル端部の変動が抑制されることにより、出力性能や整
流特性への悪影響を阻止でき、信頼性の高い電機子を提
供できる。

【００１２】（請求項８の手段）下層コイル導体及び上
層コイル導体を電機子鉄心に組み付けて所定数の連結部
を設けた後、その連結部を樹脂で隙間無く覆い、その樹
脂を加熱硬化させて補強部を形成し、その補強部の外形
がカラーの形状に適合するように補強部の形状を整形
し、整形された補強部にカラーを組み付けて補強部を保
持することを特徴とする。この場合、補強部の外形をカ
ラーの形状に適合するように整形（例えば切削加工）す
ることで補強部とカラーとのがたつきを防止でき、確実
に補強部をカラーによって保持することができる。な
お、連結部を覆う樹脂（加熱硬化される前の樹脂）は、
粉状あるいは液状の樹脂を使用することができる。

【００１３】（請求項９の手段）下層コイル導体及び上
層コイル導体を電機子鉄心に組み付けて所定数の連結部
を設けた後、カップ状に形成されたカラーの内部に樹脂
を充填し、その樹脂が充填されたカラーを連結部に対向
する所定位置に組み付けて連結部を樹脂で覆い、カラー
の内部に充填されている樹脂を加熱硬化させて補強部を
形成することを特徴とする。この場合、予めカラーの内
部に加熱硬化させる前の樹脂を充填させてから電機子鉄
心に組み付けているため、樹脂を加熱硬化させて形成さ
れた補強部とカラーとのがたつきが発生しない。また、
カラーをカップ状に形成することでカラーの内部に樹脂
を充填し易くなるため、作業性が良好である。更に、請
求項８に記載したように樹脂を加熱硬化させてからカラ
ーを組み付ける場合には、加熱硬化させた樹脂を整形
（例えば切削加工）する必要があるが、本手段によれ
ば、補強部の整形工程を省略できるメリットがある。

【００１４】（請求項１０の手段）請求項９に記載した
電機子の製造方法において、樹脂が充填されたカラーを
組み付ける際に、回転軸を直立させて連結部を電機子鉄
心の下側に配置し、その後、カラーに充填された樹脂を
上に向けて、カラーを連結部の下方側より組み付けるこ
とを特徴とする。この方法によれば、カラーを組み付け
る際に、カラーの内部に充填されている樹脂をカラー以
外の部品で保持する必要がないため、組付作業を容易に
行うことができる。また、カラーより溢れ出るまで樹脂
を充填する必要がないため、カラーに充填する樹脂の量
を適量に管理できる。

【００１５】（請求項１１の手段）下層コイル導体及び
上層コイル導体を電機子鉄心に組み付けて所定数の連結
部を設けた後、少なくとも１箇所の小孔を有するカラー
を連結部に対向する所定位置に組み付けて、小孔より樹
脂をカラーの内部に注入して充填させ、カラーの内部に
充填された樹脂を加熱硬化させて補強部を形成すること
を特徴とする。この場合、カラーを組み付けた後から樹
脂を充填するため、予めカラーの内部に樹脂を充填して
から組み付ける場合と比較して、カラーの組付作業を容
易にできる。また、請求項９の手段と同様に、補強部の
整形工程が不要である。

【００１６】（請求項１２の手段）補強部を形成するた
めの樹脂は、低粘度と高粘度の２種類の樹脂から成り、
まず低粘度の樹脂で連結部付近の微小な隙間を埋めてか
ら、高粘度の樹脂で全体を覆っている。この場合、高粘
度の樹脂では埋めることのできない微小な隙間を低粘度
の樹脂で埋めることができ、その後、低粘度の樹脂では
流れてしまって充填することのできない大きな空隙部を
高粘度の樹脂で充填することにより、連結部を隙間無く
樹脂で覆い、且つカラーの内部に隙間無く樹脂を充填で
きる。

【００１７】（請求項１３の手段）所定数の連結部全体
を覆う樹脂は、請求項５に記載した下層コイル突出部と
上層コイル突出部との接合部に隣接して形成される隙間
にも充填されている。請求項５に記載したように、下層
コイル突出部と上層コイル突出部とを溶接等により接合
した場合、その接合部に隣接して微小な隙間が形成され
る場合があるが、この微小な隙間に樹脂を充填すること
により、微小な隙間から接合部に亀裂が進行することを
防止できる。その結果、連結部（接合部）の繰り返し応
力による疲労強度が向上し、電機子の信頼性を高めるこ
とができる。

【００１８】

【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１はアーマチャ（本発明の電機子）
の半断面図、図２はアーマチャの軸方向正面図（図１の
Ａ視図）である。本発明は、例えば自動車用スタータに
用いられるアーマチャ１に適用されるものである。先
ず、下述の各実施例に共通するアーマチャ１の主要な構
成部品について説明する。

【００１９】アーマチャ１は、図３に示すように、回転
軸２、電機子鉄心３、電機子コイル（後述する）、リン
グ状絶縁体４、５等より構成される。回転軸２は、図示
しない軸受を介して回転自在に支持される。電機子鉄心
３は、円盤状に形成された薄い鋼板を複数枚重ね合わせ
て回転軸２の外周に圧入され、回転軸２と一体に回転す
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３ａがそれぞれ軸方向に沿って凹設さ
れ、且つ電機子鉄心３の周方向に等ピッチに設けられて
いる。電機子コイルは、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形成された下層コイル導体６と
上層コイル導体７とから成り、それぞれスロット３ａの
数と同数使用されている。

【００２０】下層コイル導体６は、スロット３ａの軸方
向長さより若干長く設けられた直線状のコイル辺６ａ
と、このコイル辺６ａの両端からコイル辺６ａに対して
略直角に延びる一組のコイル端部６ｂ、６ｃとを有し、
各コイル端部６ｂ、６ｃの先端にそれぞれコイル辺６ａ
と反対側へ延びるコイル突出部６ｄが設けられている。
なお、一組のコイル端部６ｂ、６ｃは、コイル辺６ａを
中心として周方向の反対側へ所定角度傾斜して設けられ
ている。この下層コイル導体６は、下層コイル辺６ａが
スロット３ａ内に挿入され、両コイル端部６ｂ、６ｃが
電機子鉄心３の端面に沿って内径側へ延設された状態で
電機子鉄心３に組み付けられる。なお、スロット３ａ内
に挿入される下層コイル辺６ａは、例えば断面コの字状
に成形された下層スロット絶縁体８（図３参照）によっ
て電機子鉄心３（スロット３ａの壁面）と絶縁されてい
る。あるいは、下層スロット絶縁体８の代わりに、下層
コイル辺６ａの外周面に絶縁テープ等を巻き付けてスロ
ット３ａ内に挿入しても良い。

【００２１】上層コイル導体７は、下層コイル辺６ａよ
り若干長く設けられた直線状のコイル辺７ａと、このコ
イル辺７ａの両端からコイル辺７ａに対して略直角に延
びる一組のコイル端部７ｂ、７ｃとを有し、各コイル端
部７ｂ、７ｃの先端にコイル辺７ａと反対側へ延びるコ
イル突出部７ｄが設けられている。なお、一組のコイル
端部７ｂ、７ｃは、コイル辺７ａを中心として周方向の
反対側へ所定角度傾斜して設けられている。また、一方
（図１の右側）のコイル端部７ｂは整流子辺として使用
され、コイル端部７ｂの軸方向端面がブラシ摺接面（整
流子面）として形成されている。図示しないブラシは、
一方のコイル端部７ｂの整流子面に軸方向より当接して
いる。

【００２２】この上層コイル導体７は、上層コイル辺７
ａがスロット３ａ内の下層コイル辺６ａの外側に挿入さ
れ、両コイル端部７ｂ、７ｃがそれぞれ下層コイル端部
６ｂ、６ｃの軸方向外側を下層コイル端部６ｂ、６ｃと
略平行に内径側へ延設された状態で電機子鉄心３に組み
付けられる。なお、スロット３ａ内に挿入される上層コ
イル辺７ａは、例えば断面コの字状に成形された上層ス
ロット絶縁体９（図３参照）によって電機子鉄心３（ス
ロット３ａの壁面）及び下層コイル辺６ａと絶縁されて
いる。あるいは、上層スロット絶縁体９の代わりに、上
層コイル辺７ａの外周面に絶縁テープ等を巻き付けてス
ロット３ａ内に挿入しても良い。

【００２３】リング状絶縁体４、５は、図１に示すよう
に、電機子鉄心３の軸方向端面と下層コイル端部６ｂ、
６ｃとの間に介在されて両者を絶縁する一組の内側リン
グ状絶縁体４と、下層コイル端部６ｂ、６ｃと上層コイ
ル端部７ｂ、７ｃとの間に介在されて両者を絶縁する一
組の外側リング状絶縁体５とから成る。内側リング状絶
縁体４は、所定の厚みを有する例えば樹脂製の板材をリ
ング状に形成したもので、中央部に回転軸２の外径に嵌
合可能な大きさの丸孔４ａ（図４参照）が空けられ、下
層コイル導体６を電機子鉄心３に組み付ける前に、軸方
向から回転軸２を丸孔４ａに通して電機子鉄心３の両端
面に装着される。外側リング状絶縁体５は、内側リング
状絶縁体４より厚い例えば樹脂製の板材をリング状に形
成したもので、中央部に下層コイル突出部６ｄの外径に
嵌合可能な大きさの丸孔５ａ（図４参照）が空けられ、
全て（所定数）の下層コイル導体６を電機子鉄心３に組
み付けた後、軸方向から丸孔５ａに下層コイル突出部６
ｄを通して下層コイル突出部６ｄの外径に嵌め合わされ
る。

【００２４】次に、アーマチャ１の製造工程について説
明する。先ず、図４に示すように、回転軸２に圧入され
た電機子鉄心３の軸方向両端面にそれぞれ内側リング状
絶縁体４を当接させた状態で組み付ける。続いて、下層
スロット絶縁体８と下層コイル辺６ａとをスロット３ａ
内に挿入して、所定数の下層コイル導体６を電機子鉄心
３に組み付ける。続いて、両側の下層コイル突出部６ｄ
の外径にそれぞれ外側リング状絶縁体５を嵌め合わせ
る。続いて、上層スロット絶縁体９と上層コイル辺７ａ
とをスロット３ａ内の下層コイル辺６ａの外側に挿入し
て、所定数の上層コイル導体７を電機子鉄心３に組み付
ける。続いて、図５に示すように、径方向に重なる下層
コイル突出部６ｄと上層コイル突出部７ｄとを溶接等に
より機械的及び電気的に接合する。この後、整流子辺と
して使用される一方の上層コイル端部７ｂに設けられた
上層コイル突出部７ｄと、このコイル突出部７ｄに重な
る一方の下層コイル突出部６ｄとの各接合部１０（整流
子側の接合部１０）を補強するための補強工程が続く。
この補強工程は、以下の各実施例において説明する。

【００２５】（第１実施例）整流子側の各接合部１０
は、以下に説明する絶縁リング１１、補強部１２、及び
カラー１３によって補強される。絶縁リング１１は、例
えばガラス繊維を含むフェノール樹脂等により形成さ
れ、中央部に丸孔１１ａ（図７参照）を有するリング形
状の絶縁体で、一方の上層コイル端部７ｂのコイル突出
部７ｄの外径に装着される。補強部１２は、下層コイル
導体６と上層コイル導体７とを電機子鉄心３に組み付け
て下層コイル突出部６ｄと上層コイル突出部７ｄとを溶
接等により接合した後、整流子側の各接合部１０を樹脂
で覆い、その樹脂を加熱硬化させて形成される（図１参
照）。カラー１３は、図６に示すように、筒状に延びる
内筒部１３ａと外筒部１３ｂ、この内筒部１３ａと外筒
部１３ｂの一端面を覆う円環状の端面部１３ｃから成る
カップ形状に設けられ、内筒部１３ａを回転軸２の外周
に圧入して組み付けられる（図１参照）。

【００２６】次に、図７〜１０を参照しながら接合部１
０の補強工程について説明する。 ａ）先ず、図７に示すように、整流子辺として使用され
る一方の上層コイル端部７ｂのコイル突出部７ｄの外径
に絶縁リング１１を装着する。 ｂ）続いて、図８に示すように、下層コイル突出部６ｄ
と上層コイル突出部７ｄとの一方の接合部１０の周囲に
マスキング治具１４を装着し、粉体あるいは液状の樹脂
をマスキング治具１４に形成された環状の空洞部に注入
した後、その樹脂を加熱硬化させて補強部１２を形成す
る。なお、マスキング治具１４の空洞部に注入された樹
脂は、予熱を受けて粘性を有する流動状態となり、マス
キング治具１４の空洞部全体に充填されて接合部１０の
全面を隙間無く覆い、且つ周方向に隣合う各接合部１０
間の隙間にも充填される。具体的には、下層コイル突出
部６ｄの内周面、上層コイル突出部７ｄの外周面、下層
コイル突出部６ｄと上層コイル突出部７ｄの周方向両側
面、及び接合部１０の軸方向端面を覆っている。なお、
絶縁リング１１は、径方向の内周側が上層コイル突出部
７ｄの外周面とともに樹脂で覆われている。

【００２７】ｃ）続いて、樹脂により形成された補強部
１２の外形がカラー１３の内側形状に適合するように補
強部１２の形状を切削加工等により整形する（図９参
照）。 ｄ）続いて、図１０に示すように、カラー１３の内筒部
１３ａを回転軸２の外周に圧入しながら、整形された補
強部１２にカラー１３を組み付けて補強部１２を保持す
る。この時、カラー１３は、内筒部１３ａの外周面が補
強部１２の内周面（下層コイル突出部６ｄの内周面を覆
う樹脂の内周面）に密着して嵌合し、外筒部１３ｂの内
周面が補強部１２の外周面（上層コイル突出部７ｄの外
周面を覆う樹脂の外周面）に密着して嵌合し、端面部１
３ｃの内側端面が補強部１２の軸方向端面（接合部１０
の軸方向端面を覆う樹脂の軸方向端面）に密着してい
る。なお、カラー１３の外筒部１３ｂは、その軸方向端
面が絶縁リング１１の径方向外周側に当接して、その絶
縁リング１１を介して上層コイル端部を電機子鉄心３側
へ押圧している。また、カラー１３の端面部１３ｃは、
接合部１０の軸方向端面を覆う樹脂を介して接合部１０
全体を電機子鉄心３側へ押圧している。

【００２８】（第１実施例の効果）本実施例では、上層
コイル突出部７ｄの外径に絶縁リング１１を嵌め合わ
せ、且つ接合部１０を樹脂で隙間無く覆って補強部１２
を形成しているため、接合部１０の径方向及び周方向へ
の変動を抑制でき、アーマチャ１の回転時に遠心力によ
って接合部１０が径方向及び周方向へ位置ずれすること
を防止できる。また、カラー１３によって補強部１２の
内周面、外周面、及び軸方向端面を規制し、且つ補強部
１２を電機子鉄心３側へ押圧した状態で保持しているた
め、上層コイル端部７ｂ及び下層コイル端部６ｂが電機
子鉄心３の端面から離れる方向へ浮き上がることを防止
できる。

【００２９】これらの結果、整流子辺として使用される
一方の上層コイル端部７ｂが所定位置からずれることが
なく、出力性能や整流特性への悪影響を阻止できるた
め、信頼性の高いアーマチャ１を提供できる。なお、各
接合部１０が樹脂により覆われ、且つ各接合部１０間に
も樹脂が充填されているため、周方向に隣合う接合部１
０間の絶縁を確保できることは言うまでもない。また、
本実施例では、樹脂を加熱硬化させて補強部１２を形成
した後、その補強部１２の外形をカラー１３の内側形状
に適合するように整形しているため、補強部１２とカラ
ー１３との隙間を極力小さくできる。その結果、カラー
１３により補強部１２を確実に且つ安定的に保持できる
ため、より強固に接合部１０の変動及び浮き上がりを抑
制できる。

【００３０】（第２実施例）図１１〜１４は接合部１０
の補強工程を示す説明図である。ａ）先ず、図１１に示
すように、下層コイル突出部６ｄと上層コイル突出部７
ｄとの一方の接合部１０の周囲にマスキング治具１４を
装着し、粉体あるいは液状の樹脂をマスキング治具１４
に形成された環状の空洞部に注入した後、その樹脂を加
熱硬化させて補強部１２を形成する。なお、マスキング
治具１４の空洞部に注入された樹脂は、予熱を受けて粘
性を有する流動状態となり、マスキング治具１４の空洞
部全体に充填されて接合部１０の全面を隙間無く覆い、
且つ周方向に隣合う各接合部１０間の隙間にも充填され
ている。具体的には、下層コイル突出部６ｄの内周面、
上層コイル突出部７ｄの外周面、下層コイル突出部６ｄ
と上層コイル突出部７ｄの周方向両側面、及び接合部１
０の軸方向端面を覆っている。

【００３１】ｂ）続いて、樹脂により形成された補強部
１２の外形を切削加工等により整形する（図１２参
照）。具体的には、補強部１２の外径が絶縁リング１１
の丸孔１１ａを嵌合できる大きさに整形され、補強部１
２の内周面及び軸方向端面がカラー１３の内筒部１３ａ
及び端面部１３ｃの形状に適合する様に整形される。
ｃ）続いて、図１３に示すように、補強部１２の外径に
絶縁リング１１の丸孔１１ａを嵌合して上層コイル端部
７ｂの端面上に絶縁リング１１を装着する。ｄ）続い
て、図１４に示すように、カラー１３の内筒部１３ａを
回転軸２の外周に圧入しながら、整形された補強部１２
にカラー１３を組み付けて補強部１２を保持する。この
時、カラー１３は、内筒部１３ａの外周面が補強部１２
の内周面に密着して嵌合し、端面部１３ｃの内側端面が
補強部１２の軸方向端面に密着している。なお、カラー
１３の外筒部１３ｂは、その軸方向端面が絶縁リング１
１に当接して、その絶縁リング１１を介して上層コイル
端部７ｂを電機子鉄心３側へ押圧している。また、カラ
ー１３の端面部１３ｃは、接合部１０の軸方向端面を覆
う樹脂を介して接合部１０全体を電機子鉄心３側へ押圧
している。

【００３２】（第２実施例の効果）本実施例では、接合
部１０を樹脂で隙間無く覆って補強部１２を形成し、且
つ補強部１２の外周面を絶縁リング１１で規制している
ため、接合部１０の径方向及び周方向への変動を抑制で
き、アーマチャ１の回転時に遠心力によって接合部１０
が径方向及び周方向へ位置ずれすることを防止できる。
また、絶縁リング１１とカラー１３によって補強部１２
を保持しているため、上層コイル端部７ｂ及び下層コイ
ル端部６ｂが電機子鉄心３の端面から離れる方向へ浮き
上がることを防止できる。これらの結果、整流子辺とし
て使用される一方の上層コイル端部７ｂが所定位置から
ずれることがなく、出力性能や整流特性への悪影響を阻
止できるため、信頼性の高いアーマチャ１を提供でき
る。なお、各接合部１０が樹脂により覆われ、且つ各接
合部１０間にも樹脂が充填されているため、周方向に隣
合う接合部１０間の絶縁を確保できることは言うまでも
ない。

【００３３】（第３実施例）図１５は接合部１０の補強
構造を示す断面図である。本実施例は、第２実施例と同
様に接合部１０を樹脂で覆って補強部１２を形成した
後、その補強部１２の外径に絶縁リング１１を嵌め合わ
せた他の例を示すものである。但し、絶縁リング１１
は、図１５に示すように、厚み寸法の略半分が上層コイ
ル端部７ｂに形成された溝７ｅに嵌合し、残りの半分が
補強部１２の外径に嵌合した状態で組み付けられてい
る。本実施例においても第２実施例と同様の効果が得ら
れる。

【００３４】（第４実施例）図１６〜１９は接合部１０
の補強工程を示す説明図である。本実施例は、第１実施
例と同様の補強構造を第１実施例とは異なる工程で設け
た一例を示すものである。 ａ）先ず、図１６に示すように、整流子辺として使用さ
れる一方の上層コイル端部７ｂのコイル突出部７ｄの外
径に絶縁リング１１を装着する。 ｂ）続いて、図１７に示すように、カップ形状のカラー
１３の内側に液状の樹脂を注入する。 ｃ）続いて、図１８に示すように、カラー１３に注入さ
れた樹脂を上に向けて、カラー１３を接合部１０の下方
側より所定位置に組み付ける。なお、アーマチャ１は、
回転軸２が直立した姿勢で、一方の接合部１０が電機子
鉄心３の下側に配置されている。 ｄ）続いて、カラー１３からはみ出した余分な樹脂を除
去した後、樹脂を加熱硬化させて補強部１２を形成する
（図１９参照）。

【００３５】（第４実施例の効果）本実施例では、第１
実施例と同様の効果が得られる上に、カラー１３を組み
付ける前に予めカラー１３の内側に樹脂を注入するた
め、樹脂を加熱硬化させて補強部１２を形成した後、そ
の補強部１２の外形を整形（例えば切削加工）する必要
がない。また、カラー１３に直接樹脂を注入するため、
カラー１３に注入する樹脂の量を適量に管理できる。

【００３６】（第５実施例）図２０は接合部１０の補強
工程を示す説明図である。本実施例は、第１実施例と同
様の補強構造を第１実施例とは異なる工程で設けた他の
例を示すものである。 ａ）先ず、図２０に示すように、整流子辺として使用さ
れる一方の上層コイル端部７ｂのコイル突出部７ｄの外
径に絶縁リング１１を装着する。 ｂ）続いて、図２２に示すように、カラー１３を所定位
置に組み付ける。なお、カラー１３の端面部１３ｃに
は、図２１に示すように、樹脂注入口となる小孔１３ｄ
が複数箇所空けられている。 ｃ）続いて、図２３に示すように、カラー１３の小孔１
３ｄより液状の樹脂を注入してカラー１３の内部に充填
させた後、その樹脂を加熱硬化させて補強部１２を形成
する。

【００３７】（第５実施例の効果）本実施例でも、第１
実施例と同様の効果が得られる上に、カラー１３を組み
付けてから樹脂を注入して充填させるため、樹脂を加熱
硬化させて補強部１２を形成した後、その補強部１２の
外形を整形（例えば切削加工）する必要がない。

【００３８】（第６実施例）図２４は接合部１０の補強
構造を示す断面図である。本実施例では、上述した第１
実施例〜第５実施例の何れかの方法により接合部１０を
補強する際に、図２４に示すように、下層コイル突出部
６ｄと上層コイル突出部７ｄとの接合部１０に隣接する
くさび状の隙間１５にも樹脂を充填させる一例を示すも
のである。下層コイル導体６及び上層コイル導体７を電
機子鉄心３に組み付けた時に、各コイル導体６、７の寸
法のばらつき及び組付位置のばらつき等により下層コイ
ル突出部６ｄと上層コイル突出部７ｄとの接合面に微小
な隙間１５が形成される場合がある。この場合、両コイ
ル突出部６ｄ、７ｄを溶接等により接合しても、その接
合部１０に隣接してくさび状の隙間１５が形成され、そ
の隙間１５から接合部１０に亀裂が進行する恐れがあ
る。そこで、接合部１０を樹脂で覆う際に上記の隙間１
５を樹脂で埋めて隙間１５を無くすことにより、接合部
１０に亀裂が発生するのを防止できる。その結果、連結
部（接合部１０）の繰り返し応力による疲労強度が向上
し、電機子の信頼性を高めることができる。

【００３９】（第７実施例）図２５は接合部１０の補強
構造を示す断面図である。本実施例は、接合部１０の補
強構造に絶縁リング１１を使用しない場合の一例を示す
ものである。即ち、図２５に示すように、絶縁リング１
１に相当する部分１２ａ（上層コイル端部７ｂとカラー
１３の外筒部１３ｂとの間に介在される部分）を補強部
１２の樹脂と一体に形成している。本実施例においても
各実施例と同様の効果が得られる。

【００４０】（第８実施例）図２６はアーマチャ１の半
断面図である。本実施例は、一組の下層コイル導体６と
上層コイル導体７とを一体に成形した場合の一例を示す
ものである。下層コイル導体６と上層コイル導体７は、
例えば図２７に示すように、上層コイル辺７ａ、一方の
上層コイル端部７ｂ、一方の下層コイル端部６ｂ、下層
コイル辺６ａ、他方の下層コイル端部６ｃ、及び他方の
上層コイル端部７ｃが連続して一体に設けられている。

【００４１】この一体に設けられた一組の下層コイル導
体６と上層コイル導体７は、図２６に示すように、電機
子鉄心３に組み付けられた後、他方の上層コイル端部７
ｃの外径側端部を他の組みの上層コイル辺７ａの端部に
接合して電気的に接続される。本実施例においても、上
述した第１実施例〜第５実施例の何れかの方法により連
結部（一方の上層コイル端部７ｂと一方の下層コイル端
部６ｂとの連結部）を補強することで、連結部の周方向
及び径方向への変動（位置ずれを）防止でき、且つ浮き
上がりを防止できるため、遠心強度が大きく信頼性の高
いアーマチャ１を得ることができる。

【００４２】（変形例）上記の各実施例では、補強部１
２を形成するために樹脂を使用しているが、その樹脂と
して低粘度と高粘度の２種類の樹脂を使用することがで
きる。その場合、例えば、低粘度の樹脂で接合部１０近
傍の微小な隙間を埋めてから、高粘度の樹脂でカラー１
３内面との隙間を充填しても良い。これにより、高粘度
の樹脂では埋めることのできない微小な隙間を低粘度の
樹脂で埋めることができ、その後、低粘度の樹脂では流
れてしまって充填することのできない大きな空隙部を高
粘度の樹脂で充填することができるため、接合部１０を
隙間無く樹脂で覆い、且つカラー１３の内部に隙間無く
樹脂を充填できる。上記の各実施例では、一方の上層コ
イル端部７ｂを整流子辺として使用することから一方の
接合部１０に補強構造を採用しているが、他方の接合部
１０にも同様の補強構造を採用しても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】アーマチャの半断面図である。

【図２】アーマチャの軸方向正面図（図１のＡ視図）で
ある。

【図３】アーマチャの分解斜視図である。

【図４】アーマチャの製造工程を示す工程図である。

【図５】アーマチャの製造工程を示す工程図である。

【図６】カラーの半断面図である。

【図７】接合部の補強工程を示す工程図である（第１実
施例）。

【図８】接合部の補強工程を示す工程図である（第１実
施例）。

【図９】接合部の補強工程を示す工程図である（第１実
施例）。

【図１０】接合部の補強工程を示す工程図である（第１
実施例）。

【図１１】接合部の補強工程を示す工程図である（第２
実施例）。

【図１２】接合部の補強工程を示す工程図である（第２
実施例）。

【図１３】接合部の補強工程を示す工程図である（第２
実施例）。

【図１４】接合部の補強工程を示す工程図である（第２
実施例）。

【図１５】接合部の補強構造を示す断面図である（第３
実施例）。

【図１６】接合部の補強工程を示す工程図である（第４
実施例）。

【図１７】カラーに樹脂を充填する作業を示す工程図で
ある（第４実施例）。

【図１８】接合部の補強工程を示す工程図である（第４
実施例）。

【図１９】接合部の補強構造を示す断面図である（第４
実施例）。

【図２０】接合部の補強工程を示す工程図である（第５
実施例）。

【図２１】カラーの半断面図（ａ）と正面図（ｂ）であ
る（第５実施例）。

【図２２】接合部の補強構造を示す断面図である（第５
実施例）。

【図２３】接合部の補強工程を示す工程図である（第５
実施例）。

【図２４】接合部の補強構造を示す断面図である（第６
実施例）。

【図２５】接合部の補強構造を示す断面図である（第７
実施例）。

【図２６】アーマチャの半断面図である（第８実施
例）。

【図２７】コイル導体の斜視図である（第８実施例）。

【図２８】アーマチャの軸方向正面図である（従来技
術）。

【図２９】コイル接合部近傍の断面図（ａ）と軸方向正
面図（ｂ）である（従来技術）。

【図３０】コイル接合部近傍の軸方向正面図である（従
来技術）。

【図３１】コイル接合部近傍の断面図である（従来技
術）。

【符号の説明】

１ アーマチャ（回転電機の電機子） ２ 回転軸 ３ 電機子鉄心 ３ａ スロット ６ 下層コイル導体 ６ａ 下層コイル辺 ６ｂ 一方の下層コイル端部 ６ｃ 他方の下層コイル端部 ６ｄ 下層コイル突出部 ７ 上層コイル導体 ７ａ 上層コイル辺 ７ｂ 一方の上層コイル端部 ７ｃ 他方の上層コイル端部 ７ｄ 上層コイル突出部 １０ 一方の接合部（連結部） １１ 絶縁リング（絶縁体） １２ 補強部 １３ カラー １３ａ カラーの内筒部 １３ｂ カラーの外筒部 １３ｃ カラーの端面部 １３ｄ カラーの小孔 １５ 接合部に隣接する隙間

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外周に所定数のスロットを有する電機子鉄
   心と、 この電機子鉄心を回転自在に支持する回転軸と、 前記スロット内に収容される下層コイル辺、この下層コ
   イル辺の一端から前記回転軸へ延びる下層コイル端部を
   有する下層コイル導体と、 前記スロット内で前記下層コイル辺の外側に収容される
   上層コイル辺、この上層コイル辺の一端から前記下層コ
   イル端部の外側を前記回転軸へ延びる上層コイル端部を
   有する上層コイル導体とを備え、 前記下層コイル辺と前記上層コイル辺が前記電機子鉄心
   の周方向に所定ピッチ離れて互いに異なる前記スロット
   に収容される前記下層コイル導体と前記上層コイル導体
   が互いの前記コイル端部同士を連結して電気的に接続さ
   れ、前記下層コイル端部と前記上層コイル端部との連結
   部が周方向に所定数設けられている回転電機の電機子で
   あって、 前記連結部を絶縁物で隙間無く覆って形成された補強部
   と、 この補強部に密着して前記補強部を保持するカラーとを
   備えたことを特徴とする回転電機の電機子。
2. 【請求項２】前記カラーは、前記補強部の外周面に沿っ
   て筒状に延びる外筒部、前記補強部の内周面に沿って筒
   状に延びる内筒部、及び前記補強部の外周面と内周面と
   を接続する前記補強部の端面と対向する端面部を有する
   カップ形状に設けられ、少なくとも前記内筒部の外周面
   と前記補強部の内周面または前記外筒部の内周面と前記
   補強部の外周面とが密着し、且つ前記端面部が前記補強
   部の端面と密着していることを特徴とする請求項１に記
   載した回転電機の電機子。
3. 【請求項３】前記カラーは、前記内筒部が前記回転軸の
   外周に圧入されて、前記補強部を前記電機子鉄心側へ押
   圧した状態で組み付けられていることを特徴とする請求
   項２に記載した回転電機の電機子。
4. 【請求項４】前記カラーは、前記上層コイル端部側へ延
   びる前記外筒部の軸方向端面と前記上層コイル端部の軸
   方向端面との間に絶縁体を介在させていることを特徴と
   する請求項２または３に記載した回転電機の電機子。
5. 【請求項５】前記下層コイル導体は、前記下層コイル端
   部の内径端に前記下層コイル辺と反対方向へ突出する下
   層コイル突出部を有し、 前記上層コイル導体は、前記上層コイル端部の内径端に
   前記上層コイル辺と反対方向へ突出する上層コイル突出
   部を有し、 前記下層コイル突出部と前記上層コイル突出部とを機械
   的及び電気的に接合して前記連結部が形成されているこ
   とを特徴とする請求項１〜４に記載した何れかの回転電
   機の電機子。
6. 【請求項６】前記下層コイル導体と前記上層コイル導体
   は、前記電機子鉄心に組み付けられる前に、一方の前記
   下層コイル端部と一方の前記上層コイル端部とが予め互
   いの内径側端部で連結されて前記連結部を形成してお
   り、少なくとも一組の前記下層コイル辺と前記上層コイ
   ル辺とが一方の前記下層コイル端部と一方の前記上層コ
   イル端部とともに一体に設けられていることを特徴とす
   る請求項１〜４に記載した何れかの回転電機の電機子。
7. 【請求項７】前記上層コイル端部は、その軸方向端面上
   をブラシが摺接する整流子辺として設けられていること
   を特徴とする請求項１〜６に記載した何れかの回転電機
   の電機子。
8. 【請求項８】請求項１〜７に記載した何れかの電機子の
   製造方法であって、 ａ）前記下層コイル導体及び前記上層コイル導体を前記
   電機子鉄心に組み付けて所定数の前記連結部を設けた
   後、 ｂ）前記連結部を樹脂で隙間無く覆い、その樹脂を加熱
   硬化させて前記補強部を形成し、 ｃ）その補強部の外形が前記カラーの形状に適合するよ
   うに前記補強部の形状を整形し、 ｄ）整形された前記補強部に前記カラーを組み付けて前
   記補強部を保持することを特徴とする電機子の製造方
   法。
9. 【請求項９】請求項１〜７に記載した何れかの電機子の
   製造方法であって、 ａ）前記下層コイル導体及び前記上層コイル導体を前記
   電機子鉄心に組み付けて所定数の前記連結部を設けた
   後、 ｂ）カップ状に形成された前記カラーの内部に樹脂を充
   填し、 ｃ）その樹脂が充填された前記カラーを前記連結部に対
   向する所定位置に組み付けて前記連結部を樹脂で隙間無
   く覆い、 ｄ）前記カラーの内部に充填されている樹脂を加熱硬化
   させて前記補強部を形成することを特徴とする電機子の
   製造方法。
10. 【請求項１０】請求項９に記載した電機子の製造方法に
    おいて、 樹脂が充填された前記カラーを組み付ける際に、 前記回転軸を直立させて前記連結部を前記電機子鉄心の
    下側に配置し、 その後、前記カラーに充填された樹脂を上に向けて、前
    記カラーを前記連結部の下方側より組み付けることを特
    徴とする電機子の製造方法。
11. 【請求項１１】請求項１〜７に記載した何れかの電機子
    の製造方法であって、 ａ）前記下層コイル導体及び前記上層コイル導体を前記
    電機子鉄心に組み付けて所定数の前記連結部を設けた
    後、 ｂ）少なくとも１箇所の小孔を有する前記カラーを前記
    連結部に対向する所定位置に組み付けて、 ｃ）前記小孔より樹脂を前記カラーの内部に注入して充
    填させ、 ｄ）前記カラーの内部に充填された樹脂を加熱硬化させ
    て前記補強部を形成することを特徴とする電機子の製造
    方法。
12. 【請求項１２】請求項８〜１１に記載した何れかの電機
    子の製造方法であって、 前記樹脂は、低粘度と高粘度の２種類の樹脂から成り、
    まず低粘度の樹脂で前記連結部付近の微小な隙間を埋め
    てから、高粘度の樹脂で全体を覆っていることを特徴と
    する電機子の製造方法。
13. 【請求項１３】請求項８〜１２に記載した何れかの電機
    子の製造方法であって、 所定数の前記連結部全体を覆う樹脂は、請求項５に記載
    した前記下層コイル突出部と前記上層コイル突出部との
    接合部に隣接して形成される隙間にも充填されているこ
    とを特徴とする電機子の製造方法。