(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電機子コア（８）とコンミテータ（１１）とを有する回転軸（４）を備え、前記電機子コア（８）の複数の極歯（９）における隣り合う極歯（９）間のスロット（１０）に巻線（１３）が巻回された回転電機の電機子において、
前記スロット（１０）のうち、巻線（１３）が巻回される第１のスロットと第２のスロットとの間には極歯（９）が２本以上挟まれ、前記コンミテータ（１１）から前記第１のスロットに向う渡り線（１４ａ）と前記第２のスロットから前記コンミテータ（１１）に戻る渡り線（１４ｂ）とがお互いに交差するように前記コンミテータ（１１）に結線されていることを特徴とする電機子。
【請求項２】
請求項１に記載の電機子において、
渡り線（１４）が回転軸（４）に接触しない程度近づくように結線されていることを特徴とする電機子。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電機子において、
渡り線（１４）が前記コンミテータ（１１）の結線爪（１２）から距離が遠い前記スロット（１０）に結線されていることを特徴とする電機子。
【請求項４】
電機子コア（８）とコンミテータ（１１）とを有する回転軸（４）を備え、前記電機子コア（８）の複数の極歯（９）における隣り合う極歯（９）間のスロット（１０）に巻線（１３）が巻回された回転電機の電機子の製造方法において、
前記スロット（１０）への巻線（１３）巻回時に、該スロット（１０）のうち、巻線（１３）が巻回される第１のスロットと第２のスロットとの間に極歯（９）が２本以上挟まれるように構成されるとともに、前記コンミテータ（１１）から前記第１のスロットに向う渡り線（１４ａ）と前記第２のスロットから前記コンミテータ（１１）に戻る渡り線（１４ｂ）とがお互いに交差するように構成されることを特徴とする電機子の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の電機子の製造方法において、
渡り線（１４）が回転軸（４）に接触しない程度近づくように結線されることを特徴とする電機子の製造方法。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載の電機子の製造方法において、
スロット（１０）間を所定回数巻回させた後、巻線（１３）の巻回方向と逆方向に電機子（３）を所定角度回転させることを特徴とする電機子の製造方法。
【請求項７】
請求項４〜請求項６のいずれか一項に記載の電機子の製造方法において、
渡り線（１４）が前記コンミテータ（１１）の結線爪（１２）から距離が遠い前記スロット（１０）に結線されることを特徴とする電機子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電機子及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電機子に巻線を巻回する方法について種々提案されている。例えば電機子に巻線を巻回する一般的な方法であるショートα結線方式や、ロングα結線方式が知られている。
【０００３】
図６はショートα結線方式の説明図である。なお、図では製造方法を分かりやすく説明するために○中に「×」のある印は、コミンテータ１１からスロット１０に向う巻線１３（巻き始め）であることを示し、○中に「・」のある印は、スロット１０からコンミテータ１１に向う巻線１３（巻き終わり）であることを示している。この他の図面も同様の様式で図示している。
【０００４】
ショートα結線方式は、巻線１３を巻回する２つのスロット１０間に存在し、隣接する２つの結線爪に、巻線１３の巻き始めと巻き終わりを結線するものである。詳述すると、先ずコンミテータ１１の結線爪１２ａに巻線１３を結線し、所定のスロット１０ｂ、１０ｇ間を複数回巻回し、最初の結線爪１２ａと巻線１３の巻回方向に隣接する結線爪１２ｂに結線する。その後、次の所定のスロット１０間を複数回巻回し、その隣の結線爪１２ｃに結線していくということを順次繰返す。
【０００５】
また図８はロングα結線方式の説明図である。ロングα結線方式は、巻線１３の巻き始めと巻き終わりを、巻回する２つのスロット１０の範囲外に巻回した後に隣接する２つの結線爪に結線するものである。詳述すると、結線爪１２ａに巻線１３を結線し所定のスロット１０ｈ、１０ａ間を複数回巻回し、回転軸４に渡り線１４を巻き付けて隣の結線爪１２ｂに結線することを順次繰返す。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ショートα結線方式を行う際、図７に示すように渡り線１４が回転軸４から離間し、巻線１３に対するデッドスペース１５ができる。このデッドスペース１５が、巻線１３をスロット１０に巻回する際に電機子コア８の両端面にできる巻線１３の盛り上がり部を邪魔をする。このため、スロット１０に巻線１３を所定回数巻回できなくなり、占積率が低下する。
【０００７】
また、巻線１３をスロット１０に所定回数巻き付けると巻線１３の盛り上がり部が大きくなる。そのために電機子コア８とコンミテータ１１との間のコイルエンド１６を長くする必要があり、モータを小型化するのには問題があった。
【０００８】
また、ロングα結線方式は、図９に示すようにスロット１０からコンミテータ１１への渡り線１４は回転軸４に巻き付けた後結線されているので、渡り線１４と回転軸４のデッドスペース１５が少なくなる。このため、巻線１３の占積率は向上する。
【０００９】
しかしながら、渡り線１４を回転軸４に巻き付けているので、コイルエンド１６に渡り線１４を巻き付けるスペースが必要となる。このため、結果的にコイルエンド１６が長くなり、モータを小型化するのには問題があった。
【００１０】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、巻線の占積率を向上させつつ、コイルエンドを短縮させることができる電機子及びその製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、電機子コアとコンミテータとを有する回転軸を備え、前記電機子コアの複数の極歯における隣り合う極歯間のスロットに巻線が巻回された回転電機の電機子において、前記スロットのうち、巻線が巻回される第１のスロットと第２のスロットとの間には極歯が２本以上挟まれ、前記コンミテータから前記第１のスロットに向う渡り線と前記第２のスロットから前記コンミテータに戻る渡り線とがお互いに交差するように前記コンミテータに結線されていることを要旨とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電機子において、渡り線が回転軸に接触しない程度に近づくように結線されていることを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の電機子において、渡り線が前記コンミテータの結線爪から距離が遠い前記スロットへ結線されていることを要旨とする。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、電機子コアとコンミテータとを有する回転軸を備え、前記電機子コアの複数の極歯における隣り合う極歯間のスロットに巻線が巻回された回転電機の電機子の製造方法において、前記スロットへの巻線巻回時に、該スロットのうち、巻線が巻回される第１のスロットと第２のスロットとの間に極歯が２本以上挟まれるように構成されるとともに、前記コンミテータから前記第１のスロットに向う渡り線と前記第２のスロットから前記コンミテータに戻る渡り線とがお互いに交差するように構成されることを要旨とする。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の電機子の製造方法において、渡り線が回転軸に接触しない程度近づくように結線されることを要旨とする。
請求項６に記載の発明は、請求項４又は請求項５に記載の電機子の製造方法において、スロット間を所定回数巻回させた後、巻線の巻回方向と逆方向に電機子を所定角度回転させることを要旨とする。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、請求項４〜請求項６のいずれか一項に記載の電機子の製造方法において、渡り線が前記コンミテータの結線爪から距離が遠い前記スロットに結線されることを要旨とする。
【００１６】
（作用）
請求項１に記載の発明によれば、スロットへの巻線巻回時に、コンミテータから第１のスロットに向う渡り線と第２のスロットからコンミテータに戻る渡り線とがお互いに交差するようにしたため、渡り線が回転軸に近づく。このため、渡り線と回転軸の間のデッドスペースが少なくなり、巻線の占積率が向上する。これにより、電機子コアとコンミテータとの間のコイルエンドを短縮することができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明によれば、渡り線を回転軸に近づけるため、渡り線と回転軸にできるデッドスペースが少なくなり、巻線の占積率が向上する。また、巻線を回転軸に接触させないことにより、回転軸に巻線を巻きつけるスペースが不要となり、コイルエンドを短縮することができる。
【００１８】
請求項３に記載の発明によれば、コンミテータの結線爪から距離が遠いスロットへ向うように渡り線が結線されたため、コンミテータからスロットへ向う渡り線と回転軸との間が近づく。そのため、渡り線と回転軸との間のデッドスペースが少なくなり、巻線の占積率が向上することができる。
【００１９】
請求項４に記載の発明によれば、スロットへの巻線巻回時に、コンミテータから第１のスロットに向う渡り線と第２のスロットからコンミテータに戻る渡り線がお互いに交差するようにしたため、渡り線が回転軸に近づく。このため、渡り線と回転軸の間のデッドスペースが少なくなり、巻線の占積率が向上する。これにより、電機子コアとコンミテータとの間のコイルエンドを短縮することができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明によれば、渡り線を回転軸に近づけるため、渡り線と回転軸にできるデッドスペースが少なくなり、巻線の占積率が向上する。また、巻線を回転軸に接触させないことにより、回転軸に巻線を巻きつけるスペースが不要となり、コイルエンドを短縮することができる。
【００２１】
請求項６に記載の発明によれば、スロット間を所定回数巻回させた後、巻線の巻回方向と逆方向に電機子を所定角度回転させるため、従来の結線方式を加工する設備においてプログラミングの変更のみで容易に実施することができる。
【００２２】
請求項７に記載の発明によれば、コンミテータの結線爪から距離が遠いスロットへ向うように渡り線が結線されたため、コンミテータからスロットへ向う渡り線と回転軸との間が近づく。そのため、渡り線と回転軸との間のデッドスペースが少なくなり、巻線の占積率が向上することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように直流モータ１を構成するモータハウジング２内には電機子３が収容され、その電機子３の回転軸４は軸受５、６にて回転可能に支持されている。
【００２４】
モータハウジング２の内壁には、電機子３を囲むように複数のマグネット７が配置されている。電機子３は電機子コア８を備え、電機子コア８には、その中央部から放射線状にかつ等角度間隔に複数個（本実施形態では１２個）の極歯としてのティース９が延出形成されている。隣い合うティース９間で形成される空間はスロット１０ａ〜１０ｌを構成する。スロット１０ａ〜１０ｌは図２に示すように、くさび状の溝である。
【００２５】
電機子３の一端には、コンミテータ１１が設けられている。コンミテータ１１はスロット１０ａ〜１０ｌに対応する１２個のセグメント１２から構成されていて、それぞれのセグメント１２は結線爪１２ａ〜１２ｌを有している。
【００２６】
スロット１０ａ〜１０ｌの所定の２つの間には巻線１３がそれぞれ巻回されている。巻線１３は、その巻き始め及び巻き終わりが巻回するスロット１０ａ〜１０ｌに対応するセグメント１２の結線爪１２ａ〜１２ｌに結線されている。そのコンミテータ１１とスロット１０の間の巻線１３が渡り線１４である。
【００２７】
次に、電機子３に巻線１３を巻回する方法について図２を用いて説明する。
図２に示すように、所定の結線位置に配置されている結線爪１２ａに結線してから渡り線１４ａをスロット１０ａへ向かわせ、スロット１０ａとスロット１０ｆの間を所定回数巻回させる。
【００２８】
スロット１０間を所定回数巻回させた後、巻線１３の巻回方向と逆方向に電機子３を所定角度（セグメント１個分であり本実施形態では３０度）回転させる。すると、結線位置には巻線１３の巻回方向と逆方向に結線爪１２ａと隣接する結線爪１２ｌが配置される。スロット１０ｆからコンミテータ１１側へ戻る渡り線１４ｂを結線爪１２ａからスロット１０ａへ向う渡り線１４ａと交差させ、結線爪１２ｌに結線させている。この時の電機子３の回転方向は、従来の結線方式におけるそれと逆である。即ち、従来の結線方式は、電機子３を巻回方向と同じ方向に回転させ、巻き終わりを結線爪１２ｂに結線するものである。
【００２９】
この後、同様に、次のスロット１０ｌへ渡り線１４ａを向わせ、スロット１０ｌとスロット１０ｅとの間で所定回数巻回する。そしてスロット１０ｅから戻る渡り線１４ｂを結線爪１２ｌと隣接する結線爪１２ｋに結線させる。同様の作業を順次繰返し、最初の結線爪１２ａに巻線１３を結線させ終えたら、電機子３への巻装作業が終了する。
【００３０】
以上詳述したように本実施の形態は、以下の効果を有する。
（１）図３に示すようにスロット１０側からコンミテータ１１側に向う渡り線１４ａが回転軸４に近づくため、回転軸４と渡り線１４ａとの間のデッドスペース１５が少なくなる。
【００３１】
このため、スロット１０間を複数回巻回することによってできる巻線１３の盛り上がり部を邪魔することがなくなり、何回も巻線１３をスロット１０に巻くことができ、巻線１３の占積率が向上する。巻線１３を効率よく巻くことができるので、コイルエンド１６を短縮でき、直流モータ１を小型化することができる。
【００３２】
（２）回転軸４に巻線１３を巻きつけるスペースを必要としないので、コイルエンド１６を余分に長くする必要がなく、ロングα結線方式に比べてコイルエンド１６を短縮することができる。
【００３３】
（３）巻き終わりを結線する際に電機子３の回転方向を従来の回転方向にくらべて逆方向に回転させるだけなので、従来の結線方式を加工する設備においてプログラミングの変更のみで容易に実施することができ、新たな設備コストが不要である。
【００３４】
尚、巻線１３の重ねる進行方向が逆になりそのままでは直流モータ１は逆回転するが、巻線１３の方向、マグネット７の着磁極、または通電方向のいずれかを逆にすれば容易に直流モータ１の回転方向を通常と同方向にすることができる。
【００３５】
なお、上記以外に次の形態にて具体化できる。
○上記実施形態では結線爪１２ａに結線してからスロット１０ａへ渡り線１４ａを向わせたが、図４に示すように、スロット１０ｌへ向かわせて、スロット１０ｌ、１０ｅ間を所定回数巻回させてもよい。この場合、上記実施形態とほぼ同じ効果を得られる。
○上記実施形態では結線爪１２ａに結線してからスロット１０ａへ渡り線１４ａを向わせたが、図５に示すように、スロット１０ｋへ向かわせて、スロット１０ｋ、１０ｄ間を所定回数巻回させてもよい。この場合、上記実施形態とほぼ同じ効果を得られる。
【００３６】
○上記実施形態では最初にスロット１０ａ、１０ｆ間に巻線１３を巻回したが、スロット１０ｂ、１０ｇ間を最初に巻回してもよい。この場合、上記実施形態とほぼ同じ効果が得られる。
【００３７】
○上記実施形態では最初にスロット１０ａ、１０ｆ間に巻線１３を巻回したが、スロット１０ｃ、１０ｈ間を最初に巻回してもよい。この場合、上記実施形態とほぼ同じ効果が得られる。
【００３８】
○上記実施形態では、回転電機として直流モータ１に具現化したが、回転軸４に固着された電機子コア８に巻線１３が巻装される電機子３を備えた回転機械であるならば、その他のモータまたは発電機に適用してもよい。
【００３９】
○上記実施形態では、電機子コア８に１２個のスロット１０を備えていたが、スロット１０の数が１２個以外の電機子コア８を備える電機子に適用してもよい。
【００４０】
○上記実施形態では、コンミテータ１１は１２個のセグメント１２から構成されていたが、１２個以外のセグメント１２から構成されるコンミテータ１１を備える電機子３に適用してもよい。
【００４１】
○上記実施形態では、巻線１３を巻きつけるスロット１０間にティース９を５本挟むように実施されていたが、スロット１０間のティース９は５本に限定されるものではない。スロット１０間にはティース９が少なくとも１本以上あるように巻線１３を巻きつけてもよい。
【００４２】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１〜請求項３に記載の発明によれば、巻線の占積率を向上させ、コイルエンドを短縮させることが容易にできる電機子を提供できる。
【００４３】
また、請求項４〜請求項７に記載の発明によれば、巻線の占積率を向上させ、コイルエンドを短縮させることが容易にできる電機子の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  直流モータの側断面図。
【図２】  本実施形態における製造方法の説明図。
【図３】  本実施形態における電機子コアとコンミテータの側面図。
【図４】  別例における製造方法の説明図。
【図５】  別例における製造方法の説明図。
【図６】  ショートα結線方式における製造方法の説明図。
【図７】  ショートα結線方式における電機子コアとコンミテータの側面図。
【図８】  ロングα結線方式における製造方法の説明図。
【図９】  ロングα結線方式における電機子コアとコンミテータの側面図。
【符号の説明】
１…直流モータ、２…モータハウジング、３…電機子、４…回転軸，７…マグネット、８…電機子コア、９…ティース、１０、１０ａ〜１０ｌ…スロット、１１…コンミテータ、１２…セグメント、１２ａ〜１２ｌ…結線爪、１３…巻線、１４、１４ａ、１４ｂ…渡り線、１５…デッドスペース、１６…コイルエンド。
【図１】
0003667683.tif 000002
【図２】
0003667683.tif 000003
【図３】
0003667683.tif 000004
【図４】
0003667683.tif 000005
【図５】
0003667683.tif 000006
【図６】
0003667683.tif 000007
【図７】
0003667683.tif 000008
【図８】
0003667683.tif 000009
【図９】
0003667683.tif 000010