(57)【要約】【課題】渡り線にて接続する並列した連結コイル２０、２１を丸めて成形する円筒状の界磁コイルにおいて、簡単に、かつコイル２０ａ〜２１ｂに歪を生じることなく成形される円筒状の界磁コイルの提供。【解決手段】所定の巻き方向に巻かれたコイル２０ａ、２０ｂを２個準備し、各自由端である始端端末３１同士を、コイルを形成する平角導体１の断面係数の四分の一、好ましくは五分の一以下の形状を有する接続導体４により接合するとともに、終端端末３２ａ、３２ｂである他の自由端は所定の形状に整形した連結コイル２０と、対をなす逆方向巻きの同構成の連結コイル２１との二式を連結して並列に接続する界磁コイル２を成形し、これをコイル２０ａ、２０ｂのあらかじめ部分円周状に湾曲加工された凹状面を内側に丸めるように曲げて円筒状の界磁コイルを作製する。【選択図】図１
2006288017.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平角導体を巻回したコイルを用い、
二つの前記コイルのコイル端末同士を接続導体で接続することにより、一式の連結コイルを形成し、
該一式の連結コイルを所望の式数用いて互いに並列させ、連結することにより連続する界磁コイルを形成し、
前記連続する界磁コイルを円筒状に丸めてヨーク内周に配置、固定した回転電機用界磁装置において、
前記コイル端末間の前記接続導体の剛性は、前記コイルの導体の剛性より小さいことを特徴とする回転電機用界磁装置。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機用界磁装置において、
前記コイル端末間の前記接続導体の断面係数を、前記コイルの導体の断面係数の略四分の一以下にしたことを特徴とする回転電機用界磁装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の回転電機用界磁装置において、
前記接続導体の一方が前記コイルと一体で形成されていることを特徴とする回転電機用界磁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、スタータ用回転電機の界磁コイルの渡り線に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
〔従来の技術〕
従来、スタータの界磁装置は、円筒状のヨークの円周に配置した複数個の界磁コイルと、これらの界磁コイルの端末線を、コイル導体と略同等な太さの接続導体によって接続したリング状の渡り線と、ヨークと渡り線を絶縁する複数個のインシュレータから構成されており、渡り線外周の円周方向の一部分にインシュレータを配置して、ヨークの内周に渡り線とともにインシュレータを挿入し、渡り線のインシュレータに対する非当接部分を内周側に一部変形させることにより、インシュレータをヨーク内周に圧接、固定させ、インシュレータおよび渡り線がヨークに対し振動することを防止し、界磁コイルの端末線と渡り線との接続部が折損する問題を解消する回転電機の界磁装置が特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開平５−１７７７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、この回転電機の界磁装置では、以下のような問題点があった。ヨークの内周に渡り線とともにインシュレータを挿入し、渡り線のインシュレータに対する非当接部分を内周側に一部変形させることにより、このコイル導体と略同等な太さと剛性の接続導体の変形力によって、インシュレータをヨーク内周に圧接、固定させるという、太さと剛性の特徴を生かす変形加工のための専用工程の追加を必要とする構成となって、生産性の低下と、構成が複雑化することによる信頼性の低下につながる懸念がある。
【０００４】
また、この円筒形の界磁装置をヨークの内周に挿入、組立てて界磁装置を完成させる作業を他の場所で実施する、例えばノックダウン生産方式等の場合は、円筒状に丸めた構成のまま輸送するのは、中空空間の体積が大きく、梱包に不利で輸送コストがかかるという問題がある。この場合、界磁コイルを展開した状態で製作し、これを重ねて梱包し、輸送し、現地にて円筒状に丸めることが有効策ではあるが、コイル導体と略同等な太さと剛性の接続導体の丸め（曲げ）加工は、コイルとの接続部ならびにコイル本体まで曲げ力がおよび、損傷する恐れがある。また、丸めた後もリング状渡り線の一部変形のための専用装置が必要となり、この場合も生産性と信頼性の低下の懸念がある。
【０００５】
そこで、従来の界磁コイルは、複数のコイルが接続導体によって接続され渡り線を構成し、ヨーク内径に合わせて円筒状に丸めて構成されるが、リング状の渡り線をインシュレータを介して、ヨーク内周に固定しなくても、ヨーク振動に対し渡り線が振動することを防止するとともに、円筒状に丸めるときに、無理なく接続導体部が丸められるようコイルよりも曲がりやすい構成を有する界磁コイルの作製が課題となる。
【０００６】
本発明の目的は、接続導体をコイルより曲がりやすい構成とする界磁コイルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
〔請求項１の手段〕
本発明では、平角導体を巻回したコイルを用い、二つのコイルのコイル端末同士を接続導体で接続することにより、一式の連結コイルを形成し、一式の連結コイルを所望の式数用いて互いに並列させ、連結することにより連続する界磁コイルを形成し、連続する界磁コイルを円筒状に丸めてヨーク内周に配置、固定する回転電機用界磁装置において、コイル端末間の接続導体の剛性は、コイルの導体の剛性より小さいことを特徴とする構成を採用している。
【０００８】
これによれば、連続する界磁コイルをヨークの内周に合わせて丸めたとき、剛性が小さい接続導体は容易に曲がり、無理なく円筒状の界磁コイルが形成でき、剛性の大きいコイルに歪が生じたり、コイル端末の接続部に損傷が生じることなく、ヨーク内周に簡単に挿入できる。また、剛性を小さくしたことによる接続導体の細線化により、振動質量が低下しヨーク振動に対し、共振等が抑制しやすくなる。また、同様に軽量化の効果を有する。また、簡単に丸め加工ができるようになったので、連結する界磁コイルを展開状態のままでの梱包方法が採用でき、輸送時の梱包コスト、輸送コストの低減が可能となる。
【０００９】
〔請求項２の手段〕
請求項１に記載の回転電機用界磁装置において、コイル端末間の接続導体の断面係数を、コイルの導体の断面係数の略四分の一以下にしたことを特徴とする構成を採用している。
【００１０】
これによれば、接続導体とコイルの曲がり易さに大差を付けることにより、コイルへの影響が格段に小さくなり、歪や損傷なく円筒状に丸めることが可能となる。また、これにより多くの界磁コイルを梱包、輸送することができるようになる。また、請求項１の効果と同様に、軽量化の効果も得られ、さらに剛性を小さくしたことによる接続導体の細線化により抵抗値が大きくなって、大電流が流れた場合に、ヒューズの効果も得られる。
【００１１】
〔請求項３の手段〕
請求項１または２に記載の回転電機用界磁装置において、接続導体の一方がコイルと一体で形成されていることを特徴とする構成を採用している。
【００１２】
これによれば、接続導体が不要となり、また、コイル端末との接合箇所が一箇所だけで済むことにより、生産性が向上するとともに、コイルを構成する導体をそのまま延長した形で構成しているので曲げやすく、曲げてもコイル本体やコイル導体に歪や損傷を与えることも少ない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の最良の実施形態を、図に示す実施例１とともに説明する。
【実施例１】
【００１４】
〔実施例１の構成〕
図１は、本実施例１にて使用する連続する界磁コイルの展開構成図である。
同図（ｂ）において、連続する界磁コイル２は二式の連結コイル２０、２１から構成され、連結コイル２０は二個のコイル２０ａ、２０ｂから構成されており、４極の磁極をもつ構成となっている。二式の連結コイル２０、２１は、一式が反時計方向巻きで構成された連結コイル２０であり、他の一式は、時計方向巻きで構成された連結コイル２１である。
【００１５】
反時計方向巻きで構成された連結コイル２０は、同じく反時計方向巻きで構成されたコイル２０ａ、２０ｂの二個を、その自由端（コイル端末３１）同士を接続導体４によって、半田付けやフュージング等によって接合し構成されたものである。各コイル２０ａ、２０ｂは、平角導体１を、その自由端を残して所望の形状（図１（ｂ）では平角導体１をフラットワイズに）に反時計方向巻きに巻回したコイルであり、その自由端である始端端末３１は、略９０度のねじり加工を経てコイル面と略平行な面に構成され、また、一つの終端端末３２ａはコイル面と略平行な面に、他の終端端末３２ｂはコイル面と略直角な面にて、リード線５を保持する波型のくぼみが構成されている。
【００１６】
また、各コイル２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ｂは、円筒状に丸められヨーク６１（図３）に組付けられてヨーク内周に密着できるように、あらかじめコイル形状をヨーク内周形状に沿った部分円弧状に成形されている（図１（ａ）参照）。また、各コイル２０ａ〜２１ｂは自由端を除き電気絶縁テープ等により絶縁処理がなされている。
【００１７】
また、他の時計方向巻きの連結コイル２１は、構成するコイル２１ａ、２１ｂの巻回方向が時計方向であることのみが異なり、他は全て同様な構成であって、連続する界磁コイル２の中央において、左右面対称の配置を構成している。図１（ａ）は連続する界磁コイル２の上端側から見た平面図であるが、図中下側を内側として丸めて円筒状にしたとき、滑らかな円周形状を構成できるよう内側に凹状の湾曲（曲率）が各コイル２０ａ〜２１ｂに設けられており、コイルの終端端末３２ａは、始端端末３１同士を連結した接続導体４より外側に配置されており、円筒状に丸めたとき、接続導体４と終端端末３２ａが干渉しないように構成されている。
【００１８】
本発明の実施例１における発明のポイントは、上述した始端端末３１同士を連結した接続導体４の構成にある。つまり、反時計方向巻きのコイル２０ａ、２０ｂを二個準備し、互いに所定のピッチに隣接させ、コイル２０ａ、２０ｂの自由端である始端端末３１同士を接続導体４によって、半田付けもしくはヒュージング等により強固に接合して、電気的導通手段である渡り線が構成される。
【００１９】
しかるに渡り線を構成する接続導体４は、従来はコイルを形成する平角導体１と同じ形状の導体を以って構成していたが、本発明である実施例１では、平角導体１より細い形状を有する導体、具体的には断面係数がコイルの導体に比し四分の一以下で、好ましくは五分の一以下である形状（図４参照）を有する導体にて接合することを特徴としている。このことは、曲げる際の変形力を低減させることと、接続導体４の質量や重量を低減させることも狙っている。
【００２０】
図４は接続導体４とコイルの断面係数比の違いがコイルの歪量に影響する度合を調査した予備実験の結果であるが、これによれば断面係数比が三分の一を超えるとコイル歪が急激に増える傾向を示し、四分の一以下では低減傾向に、そして五分の一以下ではコイル歪は殆ど生じない傾向を示す。この調査結果より、断面係数比が四分の一以下ならば、曲げる際の変形力とコイル歪が共に許容でき、五分の一以下ならば余裕を持って許容できるものと考えることができる。
【００２１】
実施例１では、接続導体４の構成を断面係数比で四分の一以下が好ましいと提案しているが、接続導体４の構成変更の狙いは、曲げやすく軽くすることであることから接続導体４を柔らかい材料のものに変えてもよく、同じ材料でもなまし材を使用してもよく、また、比重の小さい導体材料を使っても構わない。また、接続導体４は材料物性に限らず、形状特性について、例えば一様な太さを有する接続導体４でなくても、細い部分と太い部分をその長手方向に交互に整列し、細い部分は曲げるに際して十分な曲げ易さを有する構成の線状の導体であってもよいし、その細い、太い段付きが何段あっても構わない。
【００２２】
図２は、本発明の円筒状の界磁コイル５を示し、図１（ａ）で示す連続する界磁コイル２を図中下側を内側にするように丸めて形成したものである。渡り線を形成する接続導体４は、界磁コイル２より細く剛性も小さいので、簡単に無理なく所望の円筒形状に丸められることができる。接続導体４が簡単に無理なく曲がることにより、あらかじめ部分円弧状に加工された各コイル２０ａ〜２１ｂには丸めに際して無理な曲げ力は作用せず、四つの部分円弧状は一つの完全円弧状を形成することができ、各コイル２０ａ〜２１ｂには歪も生じることなく外周および内周の中心は一致した、円筒状の界磁コイル５となる。
【００２３】
図３は、本発明の円筒状の界磁コイル２を例えば起動モータのヨーク６１に組付けた界磁装置６であり、同図において、内外周は同心を維持する円筒状の界磁コイル５であるので、円筒状の内周を有するヨーク６１にはスムースに装着でき、内周側にポールコア６２を配して、ヨーク６１側壁に設けられた下穴に図示しないねじの締結により界磁コイル２をヨーク６１内周面に保持する。また、波型のコイル終端端末３２ｂに保持されたリード線５１は絶縁ブッシュ６３を介してヨーク６１から突出して、陽極線５２を構成する。また、コイル面と略平行に配された終端端末３２ａにはブラシ６４が接続され、界磁装置６が出来上がる。
【００２４】
〔実施例１の効果〕
本発明では、二つのコイルの始端端末３１同士を、コイルを形成する平角導体１より断面係数の小さい接続導体４を使って互いに接合しているので、連続した界磁コイル２を円筒形状に丸めるときに、少ない力で特殊な曲げ機を使用することなく、無理なく簡単に曲げることができるので、コイルには歪が発生することもなく、所望の正確な円筒形状が簡単に構成でき、ヨーク６１に隙間なく密着した界磁装置６の製造が可能となる。
【００２５】
また、簡単に曲げることができる構成としたので、何時でもどこでも丸め加工が可能となり、例えば異なる場所にて製造する場合においても、丸め加工をすることなく平たい連続する界磁コイル２のままで輸送し、異なる場所にて容易に丸め加工ができるようになって生産性が向上するとともに、円筒形状ゆえの余剰の中空空間の体積を考慮することなく、平たい連結する界磁コイル２を何段にも積層した梱包が可能となるので、梱包コストと輸送コストが大幅に改善される効果がある。
【００２６】
また、断面係数を小さくすることにより細くなり、接続導体４自体が軽くなり、界磁コイル２全体も軽量化が図られるとともに、振動質量が低下し、ヨーク６１に装着したときにヨーク６１の振動に対し、共振等が抑制しやすくなり、振動破壊を防止できる。また、細くなった接続導体４は電気的抵抗値が大きくなり、大電流が流れた場合に溶断するヒューズの効果も得られる。
【００２７】
〔変形例の構成〕
図５は、本発明の変形例において使用する一式の連結コイル２２の正面図である。
変形例が実施例１と異なるのは、実施例１では、連結コイル２０、２１の始端端末３１同士を断面係数の小さい接続導体４にて接合して渡り線を構成していたものを、接続導体４を用いることなく一方のコイル２２ａの始端端末３１を、あらかじめ並列して隣接する他方のコイル２２ｂの始端端末３１まで届く長さに引き出すことによって、渡り線を構成することである。始端端末３１を所定の長さに引き出したコイル２２ａは、実施例１と同様に反時計方向巻きで構成され、平角導体１の自由端である始端端末３１は緩やかに図示するように略直角に捩り曲げて、コイル面と略平行な面を形成して、他方のコイル２２ｂの始端端末３１の平面側と半田付けもしくはフュージング等によって接合されている。また、各コイル２２ａ、２２ｂの終端端末３２ａ、３２ｂは、実施例１と同様一方が略９０度のねじり加工と、他方が波型のくぼみ加工がされている。上記の特徴を持つ連結コイル２２は、実施例１と同様に組み付けられて界磁装置６が作製される。
【００２８】
〔変形例の効果〕
渡り線を構成する導体が、一方のコイル２２ａの始端端末３１を延長して、一体で形成されているので、別体の接続導体４が不要となり、また、始端端末３１との結合箇所が一箇所だけで済むことにより、生産性が向上するとともに、コイル２２ａの延長した始端端末３１がコイル面と略平行な面を構成し接合されているので曲げやすく、曲げてもコイル２２ａ、２２ｂに歪や損傷を与えることも少ない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】（ａ）は連続する界磁コイルの展開平面図であり、（ｂ）は同正面図である（実施例１）。
【図２】円筒状の界磁コイルの平面図である（実施例１）。
【図３】界磁コイルをヨークに装着してなる界磁装置の平面図である（実施例１）。
【図４】接続導体とコイルの断面係数比とコイル歪の特性図である（実施例１）。
【図５】一式の連結コイルの正面図である（変形例）。
【符号の説明】
【００３０】
１      平角導体
２      連続する界磁コイル
２０    連結コイル
２０ａ  コイル
２０ｂ  コイル
２１    連結コイル
２１ａ  コイル
２１ｂ  コイル
３１    コイル始端端末（コイル端末）
３２ａ  コイル終端端末（コイル端末）
３２ｂ  コイル終端端末（コイル端末）
４      接続導体（渡り線）
５      円筒状の界磁コイル
５１    リード線
５２    陽極線
６      界磁装置
６１    ヨーク
６２    ポールコア
６３    絶縁ブッシュ
６４    ブラシ
【図１】
2006288017.tif 000003
【図２】
2006288017.tif 000004
【図３】
2006288017.tif 000005
【図４】
2006288017.tif 000006
【図５】
2006288017.tif 000007