(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周に複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、
前記電機子鉄心に組付けられる複数の電機子コイルとを備え、
前記電機子コイルは、
前記電機子鉄心の径方向の対向位置に設けられた２個の前記スロットに挿入される２本の直線導体部と、
この２本の直線導体部の各一端を電気的に接続する導体接続部と、
前記２本の直線導体部の各他端からそれぞれ前記電機子鉄心の径方向内周側へ延設された２本の導体端部とから成り、この２本の導体端部を通じて電流が供給される回転電機の回転子であって、
前記導体接続部は、薄い導体板によって形成され、前記複数の電機子コイルが前記電機子鉄心に組付けられた状態で、各電機子コイルに設けられる前記導体接続部（薄い導体板）が軸方向に重なって配置されることを特徴とする回転電機の回転子。
【請求項２】
前記複数の電機子コイルは、それぞれに設けられる前記導体接続部が互いに絶縁されているとともに、それぞれの前記導体端部も互いに絶縁され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回転子。
【請求項３】
前記電機子コイルは、前記導体端部が整流子として設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載した回転電機の回転子。
【請求項４】
前記電機子コイルは、前記導体端部の軸方向外側面に突起部が設けられ、径方向に対向する２個の前記突起部に共通のキャップが嵌合していることを特徴とする請求項１〜３に記載した何れかの回転電機の回転子。
【請求項５】
請求項１〜４に記載した何れかの回転子の製造方法であって、
前記電機子コイルは、前記導体端部が前記直線導体部の延長上に延びて設けられ、軸方向に沿って前記導体端部の先端から前記スロットへ挿入し、そのスロットより突出した前記導体端部を前記電機子鉄心の径方向内周側へ折り曲げて設けられることを特徴とする回転子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転電機の回転子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術として、例えば特開昭６０−２２６７５５号公報に記載された回転子の製造方法がある。この製造方法は、電機子鉄心のスロットに第１の直線部と第２の直線部とを有する導線を軸方向側から挿入した後、異なるスロットから引き出された第１の直線部と第２の直線部とを整流子の各セグメント上に接続するものである。
ところが、第１の直線部と第２の直線部とを整流子の各セグメント上に接続するには、第１の直線部と第２の直線部のスロットから突出した部分を電機子鉄心の軸方向端面側に曲げつつ、且つ電機子鉄心の周方向にも所定角度傾斜させる「線ひねり工程」を必要とする。このため、第１の直線部と第２の直線部のスロットから突出した部分を正確なコイル形状にすることが困難であった。
【０００３】
そこで、本出願人は、特願平７−３２６９８３号において、所謂「線ひねり工程」を必要としない回転子の製造方法を提案した。この先願は、上層コイル辺の両端に、その上層コイル辺に対して略直角に接続されて、且つ上層コイル辺を中心として周方向にそれぞれ所定角度傾斜した一対の上層コイル端部を有する上層コイルと、下層コイル辺の両端に、その下層コイル辺に対して略直角に接続されて、且つ下層コイル辺を中心として周方向にそれぞれ所定角度傾斜した一対の下層コイル端部を有する下層コイルとを備え、この両コイルのコイル辺を電機子鉄心の径方向外周側からスロット内に順次挿入した後、上層コイル端部と下層コイル端部とを接合するものである。この製造方法によれば、上層コイルと下層コイルがそれぞれ導体を屈曲させた一体部品で形成されているため、上記の「線ひねり工程」が不要となり、上層コイル及び下層コイルのスロットから突出した部分（コイル端部）を正確な形状にできる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、先願の製造方法では、電機子鉄心の軸方向両側でそれぞれ上層コイル端部と下層コイル端部とを接続する必要があるため、接合箇所が多く、接合工程に要する時間が長くなって接合コストが高くなるという問題があった。
また、両コイル端部がコイル辺に対して反対方向へ所定角度傾斜させてあるため、各コイルを順次スロットに挿入して組付けていく際に、すでにスロットに挿入されているコイルと、その次にスロットに挿入するコイルとでコイル端部同士が干渉して組付けづらいという問題もあった。
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、コストダウンを図ることができ、且つ組付け性を向上できる回転電機の回転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の手段によれば、電機子コイルは、スロットに挿入される２本の直線導体部と、この２本の直線導体部の各一端を電気的に接続する導体接続部と、２本の直線導体部の各他端からそれぞれ電機子鉄心の径方向内周側へ延設された２本の導体端部とから成る。この構成によれば、２本の直線導体部と導体接続部とを予め接合した状態で電機子鉄心へ組付けることができるため、容易に組付けることができる。勿論、２本の直線導体部と導体接続部とを一体に形成することも可能である。
また、導体接続部は、薄い導体板によって形成され、複数の電機子コイルが電機子鉄心に組付けられた状態で、各電機子コイルに設けられる導体接続部（薄い導体板）が軸方向に重なって配置される。この場合、導体接続部を薄い導体板（例えば銅板）によって形成することで軸方向の長さが無用に拡大するのを抑えることができる。但し、導体接続部を薄い導体板で形成した場合には、直線導体部の電流密度と同等の電流密度が得られる表面積を有していることが望ましい。
【０００６】
請求項２の手段によれば、複数の電機子コイルは、それぞれに設けられる導体接続部が互いに絶縁されているとともに、それぞれの導体端部も互いに絶縁されていることを特徴とする。この場合、各電機子コイルの導体端部同士を接合する必要がないため、先願の電機子コイルと比較して接合箇所を少なくできる。また、電機子コイルを電機子鉄心へ組付ける際に、各電機子コイルの導体端部同士が干渉することもないため、組付け性が向上する。なお、電機子コイルと電機子鉄心との絶縁処理及び各電機子コイル間の絶縁処理は、各電機子コイルに絶縁体を塗布しても良いし、各電機子コイル間及び電機子鉄心との間にそれぞれ絶縁体を介在させても良い。
【０００７】
請求項３の手段によれば、前記電機子コイルは、前記導体端部が整流子として設けられている。この様に、電機子コイルの一部（導体端部）をそのまま整流子として使用することにより、新たに整流子を設ける必要がないため、コストダウンが可能であるとともに、軸長の短縮化を図ることができる。
【０００９】
請求項４の手段によれば、電機子コイルは、導体端部の軸方向外側面に突起部が設けられ、径方向に対向する２個の突起部に共通のキャップが嵌合している。これにより、回転子が高速回転した時の遠心力によって電機子コイル（導体端部）が径方向外側へ拡がるのを防止できるため、耐遠心強度を向上できる。
【００１０】
請求項５の手段によれば、電機子コイルは、導体端部が直線導体部の延長上に延びて設けられ、軸方向に沿って導体端部の先端からスロットへ挿入し、そのスロットより突出した導体端部を電機子鉄心の径方向内周側へ折り曲げて設けられる。この方法によれば、電機子コイルを複数用いた場合でも各電機子コイルを接合する必要がないため、先願と比較して極めて組付け性を向上できる。なお、導体端部を折り曲げる工程は、各電機子コイル毎に導体端部を折り曲げても良いし、全ての導体端部を一括して折り曲げても良い。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の回転電機の回転子を図面に基づいて説明する。
図１は回転子１の断面図である。
本実施例の回転子１は、例えば自動車用スタータに用いられるアーマチャであり、図１に示す様に、シャフト２、電機子鉄心３、及び電機子コイル４（図３参照）より構成される。
電機子鉄心３は、プレスマシン等で円板状に打ち抜き加工された薄い鋼板を複数枚積層してシャフト２の外周に嵌め合わされ、シャフト２と一体に回転する。電機子鉄心３の外周には、所定数のスロット３ａが軸方向（図１の左右方向）に延びて設けられている。なお、各スロット３ａは、電機子鉄心３の周方向に等間隔に配置されている。
【００１２】
電機子コイル４は、例えば銅等の電気を良く通す金属材料を使用し、２本の直線導体部４Ａ、導体接続部４Ｂ、及び２本の導体端部４Ｃとから成る。なお、本実施例では、スロット数の半分の電機子コイル４が使用されている。
２本の直線導体部４Ａは、それぞれ棒状（同一形状）に成形されて、電機子鉄心３の径方向に対向する位置に設けられた２個のスロット３ａに挿入される（図３参照）。
導体接続部４Ｂは、２本の直線導体部４Ａを電気的に接続するもので、図３に示す様に、円形にプレス成形された薄い金属板から成り、径方向の両外周端にそれぞれ直線導体部４Ａの各一端が溶接等により接続されている。また、導体接続部４Ｂの中央部には、シャフト２を通すための丸穴４ｂが空けられている。
【００１３】
導体端部４Ｃは、直線導体部４Ａと一体に設けられ、スロット３ａより突出する２本の直線導体部４Ａの各他端からそれぞれ電機子鉄心３の他端面側へ略直角に折り曲げられて径方向中心側へ延設されている（図２参照）。但し、この導体端部４Ｃは、他の電機子コイル４の導体端部４Ｃと接触しない長さに設定されている。つまり、図２（図１のＡ視図）に示す様に、電機子鉄心３の周方向に隣接する各導体端部４Ｃ同士の間にギャップＧが形成されている。また、この導体端部４Ｃは、その外周面（軸方向外側の端面）にブラシ（図示しない）が摺接する整流子として設けられている。即ち、電機子コイル４は、両導体端部４Ｃを通じて電流が供給される。
【００１４】
次に、電機子コイル４を電機子鉄心３へ組付ける工程について説明する。
なお、組付け前の電機子コイル４は、図３に示す様に、導体端部４Ｃが直線導体部４Ａの延長上に延びて設けられている。また、２本の直線導体部４Ａは、予め各一端が導体接続部４Ｂの外周端に接合されて導体接続部４Ｂと一体化されている。
この電機子コイル４は、電機子鉄心３の軸方向一端面側から導体端部４Ｃの先端をスロット３ａへ挿入し、導体接続部４Ｂの丸穴４ｂにシャフト２を通しながら導体接続部４Ｂが電機子鉄心３の軸方向一端面に当接するまで（絶縁体を使用する場合は、電機子鉄心３の軸方向一端面と導体接続部４Ｂとの間に絶縁体が挟まれる）軸方向に押し込む。この状態で導体端部４Ｃがスロット３ａから突出している（図１に二点鎖線で示す）。
続いて、そのスロット３ａから突出した導体端部４Ｃを電機子鉄心３の他端面側へ略直角に折り曲げる（図１参照）。
【００１５】
１つの電機子コイル４を組付けた後、次の電機子コイル４を順次同様の手順で組付けていく。但し、各電機子コイル４は、導体接続部４Ｂが軸方向に重なるため、後から組付ける電機子コイル４の方が先に組付ける電機子コイル４より直線導体部４Ａの長さが少しずつ長く設定されている。言い換えれば、全ての電機子コイル４の直線導体部４Ａをスロット３ａに挿入した状態（導体端部４Ｃを折り曲げる前の状態）で、各導体端部４Ｃの先端面が軸方向に同位置となる様に各直線導体部４Ａの長さが設定されている。
電機子鉄心３に組付けた各電機子コイル４は、図２に示す様に、各導体端部４Ｃが互いに接触することはなく絶縁されている。
【００１６】
また、電機子コイル４と電機子鉄心３との絶縁処理及び各電機子コイル４間の絶縁処理は、各電機子コイル４に絶縁紙や絶縁テープ等を巻き付けたり、絶縁体を塗布する等の絶縁処理を行ってから電機子鉄心３へ組付けても良いし、各電機子コイル４間及び電機子鉄心３との間にそれぞれ絶縁体（図示しない）を介在させても良い。なお、絶縁体を使用する場合は、各スロット３ａの内壁面と直線導体部４Ａとの間、電機子鉄心３の軸方向一端面と最初に組付けた電機子コイル４の導体接続部４Ｂとの間、各電機子コイル４の導体接続部４Ｂ同士の間、及び電機子鉄心３の軸方向他端面と各電機子コイル４の導体端部４Ｃとの間にそれぞれ介在される。
【００１７】
（本実施例の効果）
本実施例によれば、電機子鉄心３に組付けた各電機子コイル４の導体端部４Ｃ同士を接合する必要がないため、組付け後の接合箇所を無くすことができる。その結果、製造工程を短縮してコストダウンを図ることが可能である。なお、電機子コイル４の２本の直線導体部４Ａと導体接続部４Ｂとを別体とした場合には、両者を溶接等で接合する必要があるが、電機子コイル４を電機子鉄心３へ組付ける前に接合するため、接合作業も容易である。
また、電機子コイル４を電機子鉄心３へ組付ける際に、各電機子コイル４の導体端部４Ｃ同士が干渉することがないため、先願と比較して組付け性が向上する。
更に、本実施例では、電機子コイル４の導体端部４Ｃを整流子として使用するため、新たに整流子を設ける必要がなく、その分、回転子１の全長を短縮できるとともに、コストダウンを図ることができる。
【００１８】
（第２実施例）
図４は回転子１の断面図である。
本実施例では、図４に示す様に、導体端部４Ｃの内周端部に軸方向へ突出する突起部４ｃが設けられ、各導体端部４Ｃの突起部４ｃに共通のキャップ５が被せられている。これにより、回転子１が高速回転した時の遠心力によって電機子コイル４（導体端部４Ｃ）が径方向外側へ拡がるのを防止できるため、耐遠心強度を向上できる。
【００１９】
（変形例）
本実施例では、２本の直線導体部４Ａと導体接続部４Ｂとを別体として溶接等により接合する例を示したが、一体に設けても良いことは言うまでもない。
また、導体接続部４Ｂの形状は、必ずしも円形である必要はないが、直線導体部４Ａの電流密度と同等の電流密度が得られる表面積を有していることが望ましい。
電機子コイル４の導体端部４Ｃを折り曲げる工程は、電機子鉄心３へ組付けた順に各電機子コイル４毎に折り曲げても良いし、全ての電機子コイル４の直線導体部４Ａをスロット３ａへ挿入してから、各導体端部４Ｃを一括して折り曲げても良い。また、導体端部４Ｃの折り曲げ位置を規定するとともに、折り曲げ易くするために、折り曲げ箇所の内側に切り欠き（図示しない）を設けても良い。
【００２０】
スロット３ａに挿入される直線導体部４Ａは、その断面形状をスロット３ａの断面形状（図３では角形断面であるが丸形断面でも良い）に相応して設けることができる。なお、本実施例では、電機子コイル４の直線導体部４Ａを挿入するためのスロット３ａを電機子鉄心３の外周に設けているが、スロット３ａの代わりに電機子鉄心３を軸方向に貫通する貫通穴（図示しない）を設けて、この貫通穴に直線導体部４Ａを挿入しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】回転子の断面図である（第１実施例）。
【図２】回転子の軸方向正面図（図１のＡ視図）である（第１実施例）。
【図３】回転子の分解斜視図である（第１実施例）。
【図４】回転子の断面図である（第２実施例）。
【符号の説明】
１    回転子
２    シャフト（回転軸）
３    電機子鉄心
３ａ  スロット
４    電機子コイル
４Ａ  直線導体部
４Ｂ  導体接続部
４Ｃ  導体端部
４ｃ  突起部
５    キャップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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