(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、コンパクトなコイルエンド部を成形できるようにした直流モータの電機子の巻線方法を提供することにある。【解決手段】  ４極１３スロットの直流モータの電機子の巻線方法において、電機子コイルを一本の連続した巻線導体で巻回された２つのコイルからなる複数の第１のコイル群と１つのコイルからなる第２のコイル群とで構成する。コイルエンド部の最下層に２つの第１のコイル群を巻装する。２つの第１のコイル群に含まれる４つの電機子コイルＷ１〜Ｗ４が相互に重ならないように巻装し、最下層の上層に、最下層に配置された４つの電機子コイルと同じスロットピッチかつコイル間隔で１層あたり４つの電機子コイルＷ５〜Ｗ８，Ｗ９〜Ｗ１２を巻装して、中間層の電機子コイルを巻装し、最上層に第２のコイル群の電機子コイルを巻装する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
界磁磁極の極対数が２で電機子スロットの個数が１３の直流モータの電機子に、２つの電機子スロットを挟んで離間する２つの電機子スロットに跨って電機子コイルを巻装することにより電機子の周方向に複数の電機子コイルを巻装する電機子の巻線方法において、
複数の電機子コイルは、一本の連続した巻線導体で巻回された２つのコイルからなる複数の第１のコイル群と１つのコイルからなる第２のコイル群とを構成し、
コイルエンド部の最下層に、２つの第１のコイル群を、一方の第１のコイル群の電機子コイルと他方の第１のコイル群の電機子コイルとが周方向に交互に配置されるように、かつ前記２つの第１のコイル群に含まれる４つの電機子コイルが相互に重ならないように巻装し、
前記最下層の上層に、１つの層を２つの第１のコイル群で構成して、前記２つの第１のコイル群に含まれる４つの電機子コイルを、前記最下層に配置された４つの電機子コイルと同じスロットピッチかつコイル間隔で巻装して、中間層の電機子コイルを巻装し、
最上層に、前記第２のコイル群の電機子コイルを巻装することを特徴とする電機子の巻線方法。
【請求項２】
請求項１に記載の電機子の巻線方法において、
前記第１のコイル群に含まれる２つの電機子コイルの間を接続するコイル接続線は、一本の連続した巻線導体のままの状態で整流子片の導体係止部に係止され、第１のコイル群の両端部のコイル接続線は、整流子片の導体係止部に係止された状態で、コイル群ごとに切断されることを特徴とする電機子の巻線方法。
【請求項３】
請求項２に記載の電機子の巻線方法において、
任意に定めた第１番目のスロットを基準として、電機子の周方向に沿って一方向に順次第１３番目までのスロットを定めた場合に、
前記最下層に巻装される２つの第１のコイル群を、
一方の第１のコイル群に含まれる２つの電機子コイルを、一方の電機子コイルを第１番目のスロットと第４番目のスロットとに跨って巻装し、他方の電機子コイルを第７番目のスロットと第１０番目のスロットとに跨って巻装し、
他方の第１のコイル群に含まれる２つの電機子コイルを、一方の電機子コイルを第４番目のスロットと第７番目のスロットとに跨って巻装し、他方の電機子コイルを第１０番目のスロットと第１３番目のスロットとに跨って巻装することにより、
巻装することを特徴とする電機子の巻線方法。
【請求項４】
請求項３に記載の電機子の巻線方法において、
複数のコイル群のコイル接続線が接続された導体係止部を複数設けることを特徴とする電機子の巻線方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電機子の巻線方法において、
１つの層を構成する２つの第１のコイル群を巻装するごとに、電機子軸線方向からコイルエンド部に加圧成形を実施することを特徴とする電機子の巻線方法。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電機子の巻線方法において、
全ての電機子コイルを巻装した後に、電機子軸線方向からコイルエンド部に加圧成形を実施することを特徴とする電機子の巻線方法。
【請求項７】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電機子の巻線方法において、
回転軸線を水平にしてインデックス回転可能に支持された電機子コアに、旋回するフライヤから供給される導線を巻回して順次コイル群を形成すると共に、前記コイル群のコイル端を整流子片の導体係止部に絡げ、これを切断するようにしたことを特徴とする電機子の巻線方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に自動車電装用モータとして用いられるのに好適な、コイルエンド部の寸法制約が厳しい直流モータの電機子コイルの巻線方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、直流モータの回転子への巻線方法として、特開平１０−２８５８５４号公報（特許文献１）に記載された技術が知られている。
【０００３】
特許文献１の直流モータは、中心部に回転子軸に嵌着した貫通孔を有する回転子軸外周部と、この回転子軸外周部から径方向に向かって形成された多数の略Ｔ字型磁極部とを有するアーマチャアコア（電機子）を備えている（段落００１２）。このアーマチャアコアには、隣接する略Ｔ字型磁極部の間にスロットが形成されることにより、周方向に多数のスロットが構成されている（段落００１３）。
【０００４】
さらに、特許文献１には以下の構成が開示されている（段落００１３〜００２０）。
アーマチャアコアは４極１３スロットの構成であり、アーマチャアコイルは波巻で巻線されている。具体的には、一つのコイルは、２つのスロットを間に挟んで、その周方向両側に配置された略Ｔ字型磁極部に跨って巻回されている。すなわち、一つのコイルは、任意のスロット（第１のスロット）と、この第１のスロットから２つのスロットを飛び越した先にある第２のスロットとに跨って巻装されている。アーマチャアコイルの数は１３であり、各アーマチャアコイルＣ１〜Ｃ１３と巻装されるスロットＳ１〜Ｓ１３との関係は以下の通りである。第１のアーマチャアコイルＣ１はスロットＳ１とＳ４とに、第２のアーマチャアコイルＣ２はスロットＳ７とＳ１０とに、第３のアーマチャアコイルＣ３はスロットＳ１３とＳ３とに、第４のアーマチャアコイルＣ４はスロットＳ６とＳ９とに、第５のアーマチャアコイルＣ５はスロットＳ１２とＳ２とに、第６のアーマチャアコイルＣ６はスロットＳ５とＳ８とに、第７のアーマチャアコイルＣ７はスロットＳ１１とＳ１とに、第８のアーマチャアコイルＣ８はスロットＳ４とＳ７とに、第９のアーマチャアコイルＣ９はスロットＳ１０とＳ１３とに、第１０のアーマチャアコイルＣ１０はスロットＳ３とＳ６とに、第１１のアーマチャアコイルＣ１１はスロットＳ９とＳ１２とに、第１２のアーマチャアコイルＣ１２はスロットＳ２とＳ５とに、第１３のアーマチャアコイルＣ１３はスロットＳ８とＳ１１とに、それぞれ跨って巻装されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２８５８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１を含む従来の技術では、周方向に隣り合うアーマチャアコイル（以下、コイルという）が、コイルエンド部位で一部重なるように順次巻回される波巻を採用しているので、巻線工程を進めていくにつれ、巻締まりの影響が大きく、複数の導体の列となりがちで、コイルエンド部が大きくなりがちであった。
【０００７】
そして、特許文献１には記載されていないが、従来の波巻による巻線方法では、コイルと整流子とを接続するコイル接続線は、複数のコイルが高く積み重なったコイルエンド部の外表面を、数多く横断する。このようなコイル接続線は、複数のコイルが積み重なってコイルエンド部の中でも最も高くなる部位で、巻回されたコイルの上側に露出する形で、コイルエンド部を横断する。例えば、４極１３スロットの構成である特許文献１の直流モータの場合、このようなコイル接続線はコイルエンド部の７箇所に存在する。
【０００８】
モータの巻線工程では、コイルエンド部の軸方向寸法を所定の寸法に抑えるため、コイル巻装後にコイルエンド部に対して加圧成形を行う。この加圧成型時に、コイル接続線に不用意な成形荷重が加わると断線や絶縁不良を引き起こす可能性がある。そのため、コイルエンド部の外表面を横断するコイル接続線を避けるようにしてコイルエンド部に成形荷重を加えるか、コイルエンド部の外表面を横断するコイル接続線に加わる成形荷重が大きくなりすぎないように、成形荷重を小さな値に設定することが必要になる。しかし、コイルエンド部の外表面を横断するコイル接続線の数が増えると、これらのコイル接続線を避けてコイルエンド部に成形荷重を加えることが難しくなる。また、成形荷重を小さな値に設定すると、コイルエンド部を所定の寸法に抑えることが難しくなる。
【０００９】
本発明の目的は、コイルエンド部の加圧成型時におけるコイル接続線へのダメージを抑え、かつ成形荷重をコイルエンド部に適切に加えられるようにしてコンパクトなコイルエンド部を成形できるようにした、直流モータの電機子の巻線方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の電機子の巻線方法は、界磁磁極の極対数が２で電機子スロットの個数が１３の直流モータの電機子に、２つの電機子スロットを挟んで離間する２つの電機子スロットに跨って電機子コイルを巻装することにより電機子の周方向に複数の電機子コイルを巻装する電機子の巻線方法において、複数の電機子コイルは、一本の連続した巻線導体で巻回された２つのコイルからなる複数の第１のコイル群と１つのコイルからなる第２のコイル群とを構成し、コイルエンド部の最下層に、２つの第１のコイル群を、一方の第１のコイル群の電機子コイルと他方の第１のコイル群の電機子コイルとが周方向に交互に配置されるように、かつ前記２つの第１のコイル群に含まれる４つの電機子コイルが相互に重ならないように巻装し、前記最下層の上層に、１つの層を２つの第１のコイル群で構成して、前記２つの第１のコイル群に含まれる４つの電機子コイルを、前記最下層に配置された４つの電機子コイルと同じスロットピッチかつコイル間隔で巻装して、中間層の電機子コイルを巻装し、最上層に、前記第２のコイル群の電機子コイルを巻装する。
【発明の効果】
【００１１】
電機子コイルのコイルエンド部におけるコイル同士の重なり数が減少して、電機子コイルの重なりが最も高くなる部分を横切るコイル接続線の本数を少なくすることができ、コイルエンド部の加圧成型時におけるコイル接続線へのダメージを抑え、かつ成形荷重をコイルエンド部に適切に加えることができ、コンパクトなコイルエンド部を成形できる、直流モータの電機子の巻線方法を提供することができる。
【００１２】
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例1に係る直流モータを側面から見た断面図である。
【図２】実施例1に係わる２個のコイルから構成されたコイル群１個と、電機子スロットへの巻装の状況を示す図である。
【図３】実施例1における巻装状況の説明図である。
【図４】実施例１における電機子への巻装状況を示す外観図である。
【図５】実施例1に係わる直流モータの電機子を整流子側からみた図である。
【図６】導体係止部へのコイル接続線の係止状態を示す拡大図である。
【図７】本発明の実施例２に係わる巻装状況（第４の層）の説明図である。
【図８】本発明との比較例である直流モータにおける巻線の説明図である。
【図９】比較例における直流モータの電機子を整流子側からみた図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係る実施例では、ヨーク１０４と、ヨーク１０４の内周側に配置された界磁磁石１０５と、界磁磁石１０５の内周側に隙間を介して回転可能に支持された電機子１０１と、電機子１０１の中心軸上に配置されたシャフト１１０と、シャフト１１０の周方向に配置された整流子１０２と、電機子コア１５０の外周に配置された複数の電機子スロット１７１と、一定数の電機子スロット１７１を挟んで離間する２個の電機子スロット１７１に巻装された複数のコイルからなる電機子コイル１０６を備え、コイル接続線１８８を整流子片１８２に経由しながら巻装する多層波巻の直流モータにおいて、少なくとも１段の層に巻装した複数のコイル１０６は、コイルエンド部１０６ａにおいて互いに重なることがなく、かつ、コイル１０６の巻回開始の巻線導体（コイル辺１０６ｂ）が収容される電機子スロット１７１と、他のコイル１０６の巻回終了の巻線導体（コイル辺１０６ｂ）が収容される電機子スロット１７１とが一致、または、コイル１０６の巻回終了の巻線導体（コイル辺１０６ｂ）が収容される電機子スロット１７１と、他のコイル１０６の巻回開始の巻線導体（コイル辺１０６ｂ）が収容される電機子スロット１７１とが一致するように巻装する。
【００１５】
なお、１段の層に巻装した複数のコイル１０６が相互に重複することなく電機子スロット１７１に巻装されるが、後述する実施例３では、２つのコイルの間で１箇所にのみ重複部が発生する。
【００１６】
本発明に係る直流モータの巻線方式の特徴を分かり易くするために、比較例となる直流モータについて、図８及び図９を用いて説明する。図８は、本発明との比較例である直流モータにおける巻線の説明図である。図９は、比較例における直流モータの電機子を整流子側から見た図である。
【００１７】
この比較例では、直流モータの電機子の巻線方式である波巻について、巻装の概要と巻装後の電機子の状況を、４極１３スロットに対する波巻の遅れ巻を例に説明する。
【００１８】
なお、以下の説明において、電機子コイル（コイル）、電機子スロット及び整流子片について特に位置を特定する必要がある場合は、電機子コイル（コイル）Ｗｎ、電機子スロットＳｎ及び整流子片Ｃｎ（ただし、ｎ＝１，２，３…１３）のように記載し、特に位置を特定する必要のない場合は、電機子コイル（コイル）１０６、電機子スロット１７１及び整流子片１８２のように記載する。
【００１９】
図９を用いて巻装の概要を説明する。整流子片Ｎｏ．Ｃ１から巻き始め、所定の電機子スロットに対しスロットピッチ３，セグメントピッチ６の条件で、コイル１３個を順次巻装する。このとき、コイルＷ１とコイルＷ２とを巻き終えると、コイル辺が収容される電機子スロット１７１をコイルＷ１とコイルＷ２とに対して一つずつ同方向にずらしてコイルＷ３とコイルＷ４とが巻装される。このとき、コイルＷ３とコイルＷ４とはそれぞれコイルＷ１とコイルＷ２とに対して、コイル同士がコイルエンドの部位で重なるようにして巻装される。以下、コイルＷ５とコイルＷ６、コイルＷ７とコイルＷ８、コイルＷ９とコイルＷ１０、コイルＷ１１とコイルＷ１２が順次同様にして巻装され、最後にコイルＷ１３が巻装される。コイルは、一筆書きでコイル接続線をフック形状に形成した整流子片に引っ掛けながら巻装され、最終的に整流子片Ｎｏ．Ｃ１で巻装が終了する。
【００２０】
巻線導体が整流子片に２本かかるダブル接続部１６２は整流子片Ｎｏ．Ｃ１のみで、他の整流子片は巻線導体が１本のシングル接続部１６１となる。また、コイル間はコイル接続線１８８を介して連続に巻装するので、巻装にかかる時間はコイル１３個分の巻線工程の時間が必要となる。
【００２１】
また、図９の電機子コイル巻装後の状況のように、整流子片１８２を経由してコイルとコイルとの間を接続するコイル接続線１８８のうちコイル外表面を横断するコイル接続線の本数は、巻装終了時に７本である。図９では、これら７本のコイル接続線１８８がコイル外表面を横断する箇所（部分）を点線の丸印１８３で示している。
【００２２】
コイル接続線１８８がコイル外表面を横断する箇所１８３とは、複数のコイル１０６が積み重なってコイルエンド部１０６ａの中でも最も高くなる部位で、積層されたコイル１０６の上側に露出する形で、コイルエンド部１０６ａを横断する箇所である。例えば、コイルＷ７から整流子片Ｎｏ．Ｃ４に接続されるコイル接続線１８８は、コイルＷ５とコイルＷ３とが積層された部分の上を横切っている。このとき、コイルＷ５とコイルＷ３との積層部の近傍でコイルＷ１がコイルＷ５とコイルＷ３との積層部の下側に潜り込んでいる。このため、コイルＷ７から整流子片Ｎｏ．Ｃ４に接続されるコイル接続線１８８は、実質的にコイルＷ５とコイルＷ３とコイルＷ１との３つのコイル１０６が積層された部分の上を横切ることになる。この３つのコイルが積層された部分の厚み（高さ）寸法は、コイルエンド１０６ａにおいて、最も大きな厚み（高さ）寸法である。
【００２３】
なお、図９では、整流子片の番号をＣｎ（ｎ＝１，２，…，１３）でコイル辺が収容されるスロットの番号をＳｎ（ｎ＝１，２，…，１３）で、コイルが巻き付けられるティースの番号をＴｎ（ｎ＝１，２，…，１３）で示している。尚、ｎはスロット数（ティース数）に対応しており、スロット数（ティース数）が変化すると、それに合わせて変化する。これは、後述する図５でも同様である。
【００２４】
近年、自動車の燃費性能向上ため、自動車一台あたりの自動車電装用モータ搭載数が増加傾向にある。このため、小型軽量化したモータを実現して機器搭載性を向上させる、高信頼のモータを実現して機器信頼性を向上するといった要求が高まっている。
【００２５】
上述した比較例や特許文献１の巻線方法では、周方向に隣り合うコイルが、コイルエンド部１０６ａで一部重なるように順次巻回される波巻を採用している。このため、巻線工程を進めていくにつれコイル１０６の重なり回数が多くなり、コイルエンド部１０６ａが大きくなりがちであった。
【００２６】
また、コイル１０６と整流子１０２とを接続するためのコイル接続線１８８がコイル外表面を数多く横断すると、これらのコイル接続線１８８はコイル１０６によって拘束されていなため、僅かながら位置が変化したり振動したりすることが考えられる。そして、これらのコイル接続線１８８が他の部品と接触したり、振動によってコイル１０６に擦られたりすると、断線や絶縁不良を生じる可能性がある。自動車に搭載されるモータには振動に対して強い構造が必要である。その信頼性を高めるために、コイルエンド部１０６ａが大きくなると、モータの容積が大きくなり、自動車への搭載性が悪くなる。本発明に係る直流モータの巻線方法によれば、コイル外表面を横断するコイル接続線の本数を減らし、小型化（搭載性）と信頼性とに優れた直流モータを提供することができる。
【実施例１】
【００２７】
以下、図１〜図６を用いて本発明の実施例１を説明する。図１は、本実施例に係る直流モータを側面から見た断面図である。図２は、本実施例に係わる２個のコイルから構成されたコイル群１個と、電機子スロットへの巻装の状況を示す図である。図３は、本実施例における巻装状況の説明図である。図４は、本実施例における電機子への巻線状況を示す外観図である。図５は、本実施例に係わる直流モータの電機子を整流子側からみた図である。図６は、導体係止部へのコイル接続線の係止状態を示す拡大図である。
【００２８】
本発明に係わる直流モータは、自動車電装用機器の駆動源として用いられるモータ、例えば、エンジンのバルブ制御に用いるモータ、油圧ポンプ駆動用のモータとして用いるのに、特に好適である。
【００２９】
まず、図１を用いて、直流モータの構成を説明する。
【００３０】
直流モータ２００は、ヨーク１０４、フロントブラケット１０３、界磁磁石１０５及び電機子１０１（回転子）を備える。ヨーク１０４は、有底の略円筒形状であり、リアベアリング１２１とブラシホルダ１３０を備える。リアベアリング１２１は、ヨーク１０４の端面の中央部に配置され、シャフト１１０の一端を回転可能に支持する。
【００３１】
フロントブラケット１０３は、略円盤状であり、フロントベアリング１２０を備える。フロントブラケット１０３は、ヨーク１０４の端部に配置される。ブラシホルダ１３０は、ブラシ１１５を保持する。整流子１０２への機械的な摺動接触による通電は、回転中でも安定給電できるよう、ブラシ１１５がブラシ加圧用ばね１３１により整流子１０２に向けて付勢されている。電機子コイル１０６に整流作用に伴う電流が流れると、界磁磁石１０５が作る磁界と、電機子１０１が作る磁界との相互作用によって連続的な回転トルクが発生し、機械出力が得られる。以下の説明では、電機子コイル１０６を単にコイルと呼ぶ場合もある。
【００３２】
次に、図２から図６を用いて、本発明の実施例１に係る直流モータ２００の電機子の巻線構造について、説明する。本実施例では、４極１３スロット波巻の遅れ巻（オープン巻）を例に説明する。
【００３３】
図２に、コイル同士が巻線導体と同じ連続線で整流子片に電気接続された２個のコイル（極対数Ｐ：２）からなるコイル群１個分と、電機子スロット１７１への巻装の状況を示す。本明細書では、このような巻装方法或いは巻装された状態を２連巻と称する。
【００３４】
また、図２では、コイル巻回数２の場合を例に説明する。巻回数２は、電機子スロットに２回周回することをいい、コイル１個あたり巻線導体が離間した電機子スロットそれぞれに対し、往き２本、戻り２本、計４本が収容されていることをいう。
【００３５】
２個のコイルから構成されたコイル群の巻線は、導体係止部１８４に係止されたコイル端巻始まり部１８５から巻き始まり、第１番目のコイルとして所定の巻回数を巻装され、導体係止部１８４に係止されたコイル間ヘアピン部１８６を経由して、第２番目のコイルとして所定の巻回数を巻装され、導体係止部１８４に係止されたコイル端巻き終わり部１８７で終了する。
【００３６】
次に、具体的な巻線工程について説明する。図３に、実施例1に係る巻装状況を示す。なお、（ａ）は第１の層、（ｂ）は第２の層、（ｃ）は第３の層、（ｄ）は第４の層について、巻装状況を示している。また、図４に、図３の（ａ）〜（ｄ）の各巻装状況に対応する電機子の外観を示す。
【００３７】
コイル群には２種類有り、１種類は極対数Ｐと同じ２個のコイルから構成したコイル群６個［Ｎｓ／Ｐ＝１３／２＝６．５ 小数点第１位切り捨て後６］、もう１種類は１個［(Ｐ−１)＝２−１＝１］のコイルから構成したコイル群１個の計７個のコイル群で構成される。ここで、Ｎｓ;スロット数、Ｐ;極対数である。
【００３８】
これらコイル群１８１はコイル１０６で構成される。コイル数は１３個である。具体的には、コイル群（１）−１はコイルＷ１とコイルＷ２で構成され、コイル群（１）−２はコイルＷ３とコイルＷ４で構成され、コイル群（２）−１はコイルＷ５とコイルＷ６で構成され、コイル群（２）−２はコイルＷ７とコイルＷ８で構成され、コイル群（３）−１はコイルＷ９とコイルＷ１０で構成され、コイル群（３）−２はコイルＷ１１とコイルＷ１２で構成され、コイル群（４）−１はコイルＷ１３で構成される。
【００３９】
それぞれのコイル、コイル群毎の巻装順序に従い説明する。なお、図３は巻装状況を簡略化して示しており、コイル１０６は各電機子スロット１７１（Ｓ１〜Ｓ１３）に１回巻回した状況を示しており、コイル１０６を各電機子スロット１７１に対して複数回巻回した状況については図示していない。また、巻装順序に応じ、番号をコイルおよびコイル群に付けており、巻装順序は、コイルについてはコイルＷ１、コイルＷ２、…コイルＷ１３の順序で、またコイル群についてはコイル群（１）−１、コイル群（１）−２、コイル群（２）−１、…コイル群（４）−１の順序で巻装を行っていく。
【００４０】
図３及び図４では、（ａ）に第１の層を構成するコイル群（１）−１とコイル群（１）−２との巻装結線図及び第１の層巻装後の電機子の外観を示し、（ｂ）に第２の層を構成するコイル群（２）−１とコイル群（２）−２との巻装結線図及び第２の層巻装後の電機子の外観を示し、（ｃ）に第３の層を構成するコイル群（３）−１とコイル群（３）−２との巻装結線図及び第３の層巻装後の電機子の外観を示し、（ｄ）に第４の層を構成するコイル群（４）−１の巻装結線図及び第４の層巻装後の電機子の外観を示している。
【００４１】
まず、コイル群（１）−１及び（１）−２の巻線構成について、図３（ａ）及び図４（ａ）を用いて説明する。
【００４２】
コイル群（１）−１は、整流子片Ｎｏ．Ｃ１から巻装を開始する。コイル群（１）−１の構成要素であるコイルＷ１のコイル端巻始まり部１８５を整流子片Ｎｏ．Ｃ１に引っ掛けて、電機子スロットＮｏ．Ｓ１から電機子スロットＮｏ．Ｓ４に渡ってコイルＷ１を巻装する。次にコイル間ヘアピン部を整流子片Ｎｏ．Ｃ７に引っ掛けて、電機子スロットＮｏ．Ｓ７から電機子スロットＮｏ．Ｓ１０に渡ってコイルＷ２を巻装する。コイル端巻き終わり部１８７を整流子片Ｎｏ．Ｃ１３に引っ掛けて、これに絡げて切断し、コイル群（１）−１の巻装を終了する。コイル群（１）−１のコイルＷ１とコイルＷ２とは、１本の巻線導体が途中で切断されることなく、連続して巻装されている。コイル群（１）−１は、１本の巻線導体による２連巻によって巻装されたコイルＷ１とコイルＷ２とにより、構成されている。
【００４３】
コイル群（１）−２は、整流子片Ｎｏ．Ｃ４から巻装を開始する。コイル群（１）−２の構成要素であるコイルＷ３のコイル端巻始まり部１８５を整流子片Ｎｏ．Ｃ４に引っ掛けて、電機子スロットＮｏ．Ｓ４から電機子スロットＮｏ．Ｓ７に渡ってコイルＷ３を巻装する。次にコイル間ヘアピン部を整流子片Ｎｏ．Ｃ１０に引っ掛けて、電機子スロットＮｏ．Ｓ１０から電機子スロットＮｏ．Ｓ１３に渡ってコイルＷ４を巻装する。コイル端巻き終わり部１８７を整流子片Ｎｏ．Ｃ３に引っ掛けて、これに絡げて切断し、コイル群（１）−２の巻装を終了する。コイル群（１）−２のコイルＷ３とコイルＷ４とは、１本の巻線導体が途中で切断されることなく、連続して巻装されている。コイル群（１）−２は、１本の巻線導体による２連巻によって巻装されたコイルＷ３とコイルＷ４とにより、構成されている。
【００４４】
電機子スロットＮｏ．Ｓ４，Ｎｏ．Ｓ７，Ｎｏ．Ｓ１０において、異なるコイル同士がコイル辺の収容されるスロットを一致させて共有することで、図４（ａ）に示すように、第１の層を構成するコイル同士が重ならないように、分布させて巻装することができる。すなわち、この第１の層により、異なる電機子スロット間に巻装された電機子コイル１０６上に重なることなく最下層に巻装され、順次隣り合うように配置された第１乃至第４の電機子コイル１０６（Ｗ１〜Ｗ４）が構成される。そして、第１乃至第４の電機子コイル１０６（Ｗ１〜Ｗ４）は相互に隣り合うコイル辺同士がそれぞれ同じ電機子スロット１７１（Ｓ４，Ｓ７，Ｓ１０）に収容されている。
【００４５】
次に、第２の層のコイル群（２）−１及び（２）−２の巻線について、図３（ｂ）及び図４（ｂ）を用いて説明する。
【００４６】
コイル群（２）−１は、整流子片Ｎｏ．Ｃ１３から巻装を開始する。コイル群（２）−１の構成要素であるコイルＷ５のコイル端巻始まり部１８５を整流子片Ｎｏ．Ｃ１３に引っ掛けて、電機子スロットＮｏ．Ｓ１３から電機子スロットＮｏ．Ｓ３に渡ってコイルＷ５を巻装する。次にコイル間ヘアピン部を整流子片Ｎｏ．Ｃ６に引っ掛けて、電機子スロットＮｏ．Ｓ６から電機子スロットＮｏ．Ｓ９に渡ってコイルＷ６を巻装する。コイル端巻き終わり部１８７を整流子片Ｎｏ．Ｃ１２に引っ掛けて、これに絡げて切断し、コイル群（２）−１の巻装を終了する。コイル群（２）−１のコイルＷ５とコイルＷ６とは、１本の巻線導体が途中で切断されることなく、連続して巻装されている。コイル群（２）−１は、１本の巻線導体による２連巻によって巻装されたコイルＷ５とコイルＷ６とにより、構成されている。
【００４７】
コイル群（２）−２は、整流子片Ｎｏ．Ｃ３から巻装を開始する。コイル群（２）−２の構成要素であるコイルＷ７のコイル端巻始まり部１８５を整流子片Ｎｏ．Ｃ３に引っ掛けて、電機子スロットＮｏ．Ｓ３から電機子スロットＮｏ．Ｓ６に渡ってコイルＷ７を巻装する。次にコイル間ヘアピン部を整流子片Ｎｏ．Ｃ９に引っ掛けて、電機子スロットＮｏ．Ｓ９から電機子スロットＮｏ．Ｓ１２に渡ってコイルＷ８を巻装する。コイル端巻き終わり部１８７を整流子片Ｎｏ．Ｃ２に引っ掛けて、これに絡げて切断し、コイル群（１）−２の巻装を終了する。コイル群（２）−２のコイルＷ７とコイルＷ８とは、１本の巻線導体が途中で切断されることなく、連続して巻装されている。コイル群（２）−２は、１本の巻線導体による２連巻によって巻装されたコイルＷ７とコイルＷ８とにより、構成されている。
【００４８】
電機子スロットＮｏ．Ｓ３，Ｎｏ．Ｓ６，Ｎｏ．Ｓ９において、異なるコイル同士がコイル辺の収容されるスロットを一致させて共有することで、図４（ｂ）に示すように、第２の層を構成するコイル同士が重ならないように、分布させて巻装することができる。
【００４９】
第２の層により、最下層（第１の層）に巻装された電機子コイルＷ１〜Ｗ４の上に、第１乃至第４の電機子コイルＷ１〜Ｗ４と同じスロットピッチ３で巻装された複数の電機子コイルＷ５〜Ｗ８が構成される。
【００５０】
次に、第３の層のコイル群（３）−１及び（３）−２の巻線について、図３（ｃ）及び図４（ｃ）を用いて説明する。
【００５１】
コイル群（３）−１は、整流子片Ｎｏ．Ｃ１２から巻装を開始する。コイル群（３）−１の構成要素であるコイルＷ９のコイル端巻始まり部１８５を整流子片Ｎｏ．Ｃ１２に引っ掛けて、電機子スロットＮｏ．Ｓ１２から電機子スロットＮｏ．Ｓ２に渡ってコイルＷ９を巻装する。次にコイル間ヘアピン部を整流子片Ｎｏ．Ｃ５に引っ掛けて、電機子スロットＮｏ．Ｓ５から電機子スロットＮｏ．Ｓ８に渡ってコイルＷ１０を巻装する。コイル端巻き終わり部１８７を整流子片Ｎｏ．Ｃ１１に引っ掛けて、これに絡げて切断し、コイル群（３）−１の巻装を終了する。コイル群（３）−１のコイルＷ９とコイルＷ１０とは、１本の巻線導体が途中で切断されることなく、連続して巻装されている。コイル群（３）−１は、１本の巻線導体による２連巻によって巻装されたコイルＷ９とコイルＷ１０とにより、構成されている。
【００５２】
コイル群（３）−２は、整流子片Ｎｏ．Ｃ２から巻装を開始する。コイル群（３）−２の構成要素であるコイルＷ１１のコイル端巻始まり部１８５を整流子片Ｎｏ．Ｃ２に引っ掛けて、電機子スロットＮｏ．Ｓ２から電機子スロットＮｏ．Ｓ５に渡ってコイルＷ１１を巻装する。次にコイル間ヘアピン部を整流子片Ｎｏ．Ｃ８に引っ掛けて、電機子スロットＮｏ．Ｓ８から電機子スロットＮｏ．Ｓ１１に渡ってコイルＷ１２を巻装する。コイル端巻き終わり部１８７を整流子片Ｎｏ．Ｃ１に引っ掛けて、これに絡げて切断し、コイル群（３）−２の巻装を終了する。コイル群（３）−２のコイルＷ１１とコイルＷ１２とは、１本の巻線導体が途中で切断されることなく、連続して巻装されている。コイル群（３）−２は、１本の巻線導体による２連巻によって巻装されたコイルＷ１１とコイルＷ１２とにより、構成されている。
【００５３】
電機子スロットＮｏ．Ｓ２，Ｎｏ．Ｓ５，Ｎｏ．Ｓ８において、異なるコイル同士がコイル辺の収容されるスロットを一致させて共有することで、図４（ｃ）に示すように、第３の層を構成するコイル同士が重ならないように、分布させて巻装することができる。
【００５４】
第３の層により、下層（第２の層）に巻装された電機子コイルＷ５〜Ｗ８の上に、第１乃至第４の電機子コイルＷ１〜Ｗ４と同じスロットピッチ３で巻装された複数の電機子コイルＷ９〜Ｗ１２が構成される。
【００５５】
次に第４の層のコイル群（４）−１の巻線について、図３（ｄ）及び図４（ｄ）を用いて説明する。
【００５６】
コイル群（４）−１は、整流子片Ｎｏ．Ｃ１１から巻装を開始する。コイル群（４）−１の構成要素であるコイルＷ１３のコイル端巻始まり部１８５を整流子片Ｎｏ．Ｃ１１に引っ掛けて、電機子スロットＮｏ．Ｓ１１から電機子スロットＮｏ．Ｓ１に渡ってコイルＷ１３を巻装する。コイル端巻き終わり部１８７を整流子片Ｎｏ．Ｃ４に引っ掛けて、これに絡げて切断し、コイル群（４）−１の巻装を終了する。
【００５７】
以上のように、巻装を完了した後、導体係止部１８４に溶接の処理を行い、コイル１０６と整流子片１８２との電気接続を確立させて、これを電機子１０１とする。
【００５８】
コイル群（２）−１、（２）−２、（３）−１および（３）−２は、最下層を構成するコイル群（１）−１および（１）−２の上層に巻装され、中間層の電機子コイル１０６を構成する。中間層の電機子コイル１０６は、一つの層に着目すると、２つのコイル群に含まれる４つの電機子コイル１０６が、最下層に配置された４つの電機子コイル１０６と同じスロットピッチかつコイル間隔で巻装されている。このとき、コイル間隔は４つのコイル１０６が相互に重ならないような間隔に設定されている。
【００５９】
なお、コイル群（１）−１と（１）−２の巻線順序は入れ替わっていてもよい。（２）−１と（２）−２，（３）−１と（３）−２についても同様である。
【００６０】
本発明の趣旨は、巻装の順序を特定するものではなく、コイルならびにコイル群と整流子片との周方向位置さえ確立していればよく、各層のコイルについて、コイルエンド部のコイル同士の重なりを解消することにある。
【００６１】
図５に、本実施例に係る直流モータ２００の電機子１０１の整流子１０２側からみた巻線の説明図を示す。コイル接続線１８８が、コイル外表面を横断する箇所は、コイル群（４）−１のコイル１３の電機子スロットＮｏ．Ｓ１から整流子片Ｎｏ.Ｃ４に接続されるコイル接続線１８８（点線丸印で囲んだ箇所１８３）のみである。これにより、冶具をコイル１０６に加圧しながら押し当ててコイルエンドを小さくする場合、この一箇所を外して加圧成形すれば、コイル接続線１８８にダメージを与えることなく、効果的にコイルエンドを小さくできる。なお、加圧成形は、各層の巻装後に段階的に行ってもよい。
【００６２】
また、本巻線方法では、元来、コイルエンド高さを小さく設定できるので、加圧成形時の加圧圧力の条件を小さく設定できる。これより、コイル外表面を横断するコイル接続線１８８ならびに電機子コイル１０６の機械的なダメージを最小限に抑えることができるため、電気絶縁性を悪化させることなく巻装できる。
【００６３】
また、電機子コイル１０６を複数個のコイル群に分割し、各々を整流子片１８２の導体係止部１８４に接続しながら巻装したので、ダブルフック（コイル接続線１８８が２本、導体係止部１８４に引っ掛かっている接続部）が複数箇所ある。具体的には整流子片Ｎｏ．Ｃ１１，Ｎｏ．Ｃ１２，Ｎｏ．Ｃ１３，Ｎｏ．Ｃ１，Ｎｏ．Ｃ２，Ｎｏ．Ｃ３，Ｎｏ．Ｃ４の計７箇所である。このように本実施例では、ダブルフックがまとまって存在する１つの領域（整流子の周方向範囲）と、１つのコイル群に含まれる２つのコイルの中間部が係止される導体係止部１８４（シングルフック）がまとまって存在する１つの領域（整流子の周方向範囲）とが形成される。
【００６４】
コイル１０６と整流子片１８２の電気接続のために行うヒュージング処理条件は、シングル接続部１６１とダブル接続部１６２とで巻線導体数が異なるから、接続状態を安定化するために、溶接機の電圧や溶接処理時間をシングル接続部１６１とダブル接続部１６２とで適正に調整しながらヒュージング処理を行うとよい。
【００６５】
また、コイル巻装用の導体は、通常、巻線ボビンから連続した導体を供給しながら、巻線を行う。本実施例では、複数のコイル群の巻装方法について、コイル群の巻線−巻線導体の切断−コイル群の巻線というように、コイル群とコイル群の切替え操作を行う必要がある。巻線導体の切断は、導体係止部１８４のフック形状を利用して引きちぎり動作により行っても、或いは専用のカッターを利用してもよく、適宜工法を選択すればよい。
【００６６】
図６に、コイル接続線１８８および導体係止部１８４の拡大図を示す。図面中央及び左側に位置する整流子片１８２の導体係止部１８４がダブル接続部１６２であり、右側に位置する整流子片１８２の導体係止部１８４がシングル接続部１６１である。シングル接続部１６１は、コイル接続線１８８がフック形状の導体係止部１８４にα状に引っ掛け、フック形状から整流子内径側に塑性加工した後、溶接処理を施してコイル接続線１８８と整流子片１８２とを電気接続する。
【００６７】
上述した電機子コイル１０６及びコイル群は、回転軸線を水平にしてインデックス回転可能に支持された電機子コア１５０に、旋回するフライヤから供給される導線を巻回して順次コイル群を形成すると共に、該コイル群のコイル端を整流子片１８２の導体係止部（フック）１８４に絡げ、これを切断するようにして巻装する。後述する他の実施例においても同様である。
【実施例２】
【００６８】
図７を用いて、本発明の実施例２について説明する。図７に、本実施例に係る第４の層について、巻装状況の説明図を示す。
【００６９】
実施例１において、コイル接続線１８８が一箇所でコイル外表面を横断することに対し、この改善を図ることができる巻装方法である。コイル１３（コイル群（４）−１）のみ説明し、他のコイル群の巻線については、実施例１と同一であるので説明を省略した。図７に示したように、コイル群（４）−１の構成要素であるコイル１３のコイル端巻始まり部１８５を整流子片Ｎｏ．Ｃ１１に引っ掛けて、電機子スロットＮｏ．Ｓ１１から電機子スロットＮｏ．Ｓ１に渡ってコイル１３を巻装し、コイル１３の最終の巻線導体のみ、電機子スロットＮｏ.Ｓ２に周回させて、コイル端巻き終わり部１８７を整流子片Ｎｏ．Ｃ４に引っ掛ける。これにより、コイル１３の整流子片Ｎｏ．Ｃ４に接続されるコイル接続線１８８が、コイル外表面を横断することを防ぐことができる。これにより、コイル外表面を横断するコイル接続線１８８がなくなる。
【００７０】
実施例１および実施例２では、全ての層毎に、コイルエンド部１０６ａでコイルが重ならないようにして、コイル１０６を巻装した。コイル重なり部の解消は必ずしも全ての層を対象としなくてもよく、少なくとも１段の層を対象にコイルの重なり部を解消することで、コイルエンド部の重なりをシンプルにすることができ、コイル巻装時にコイルの崩れを抑制する効果を奏することができる。
【００７１】
本発明は、界磁磁極数が４以上（極対数２以上）のモータに適用されることが望ましい。
【００７２】
図５および図９に示すように、一つのティースに対して二つのコイル１０６がたすき掛けに巻装され、たすき掛けに巻装されるこれら二つのコイル１０６の間に挟まれて巻装されているコイル１０６が存在する。図５では、ティースＴ１，Ｔ４，Ｔ７，Ｔ１０，Ｔ１３の部分におけるコイルＷ５，Ｗ７，Ｗ６，Ｗ８，Ｗ９が二つのコイル１０６の間に挟まれて巻装されるコイル１０６に相当する。一方、図９では、ティースＴ１，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ１０，Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３の部分におけるコイルＷ３，Ｗ１０，Ｗ８，Ｗ６，Ｗ４，Ｗ１１，Ｗ９，Ｗ７，Ｗ５が二つのコイル１０６の間に挟まれて巻装されるコイル１０６に相当する。このようなコイル１０６は、下層のコイル１０６上に巻装された上、テンションをかけながら上層に巻装されるコイル１０６から力を受けるため、巻崩れを起こし易い。このような巻崩れを起こし易い箇所が、図５では５箇所であるのに対して、図９では９箇所も存在する。したがって、上記の各実施例によれば、巻崩れを起こし易い箇所を少なくしてコイル１０６を巻装できるので、巻崩れが起こりにくく、コイルエンド部１０６ａをコンパクトに構成するのに有利である。
【００７３】
また、波巻方式で巻装する電機子コイル１０６を有する直流モータであれば、上述の極数・スロット数に限らず本発明の形態を適用でき、効果を奏することができることはいうまでもない。
【００７４】
一般的には、図９のような巻装方式を波巻と呼ぶ。本発明係る各実施例の巻装方式は、正確には波巻とは異なっている。しかし、各実施例の巻装方式は、一般的に波巻と呼ばれる巻装形態と同じように動作する巻装形態を実現するための巻装方式であり、波巻に類するものとして波巻と呼んでいる。
【００７５】
上述の各実施例によれば、電機子コイルのコイルエンド部１０６ａのコイル同士の重なり数が減少して、コイルエンド高さを低く設定することができ、モータの小形化を図ることができる効果がある。また、コイル接続線が、コイル内側に配置されるようになり、他の部品への接触や振動を抑制して、高信頼のモータとすることができる効果がある。
【００７６】
或いは、コイルエンド部の外表面を横断するコイル接続線を少なくして、コイルエンド部をコンパクトに構成できる。そして、自動車電装用モータとしての小形化を達成し、その搭載性を向上することができる。さらに、コイル接続線が他の部品と接触または振動で擦られたりする可能性を低減でき、コイル接続線の断線や絶縁不良を防止して、高い信頼性を確保することができる。
【００７７】
なお、本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００７８】
１０１…電機子、１０２…整流子、１０３…フロントブラケット、１０４…ヨーク、１０５…界磁磁石、１０６…電機子コイル、１１０…シャフト、１１５…ブラシ、１２０…フロントベアリング、１２１…リアベアリング、１３０…ブラシホルダ、１３１…ブラシ加圧用ばね、１５０…電機子コア、１６１…シングル接続部、１６２…ダブル接続部、１７１…電機子スロット、１７２…電機子ティース、１８１…コイル群、１８２…整流子片、１８３…コイル接続線がコイル外表面を横断する箇所、１８４…導体係止部、１８５…コイル端巻始まり部、１８６…コイル間ヘアピン部、１８７…コイル端巻き終わり部、１８８…コイル接続線、２００…直流モータ。
【図１】
2015154622.tif 000003
【図２】
2015154622.tif 000004
【図３】
2015154622.tif 000005
【図４】
2015154622.tif 000006
【図５】
2015154622.tif 000007
【図６】
2015154622.tif 000008
【図７】
2015154622.tif 000009
【図８】
2015154622.tif 000010
【図９】
2015154622.tif 000011