(57)【要約】【課題】振動や異音の発生を低減し、製造コストの低減を図ることができる電機子を提供すること。【解決手段】２つのセグメント１４の間に接続した巻線部１３の第１コイル部２１と第２コイル部２２を、それらの中心が１８０度の間隔を有するように、複数のティース１１ａ，１１ｂに跨って巻回した。そして、第１コイル部２１と第２コイル部２２は、供給される電源によって径方向外側に同じ極性の磁極を発生するように巻回した。従って、上記２つセグメント１４の間に電流を流すことにより、１８０度の間隔を有する２つの磁極が同時に発生する。【選択図】      図３
2005269781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のティースを有するコアと、４極以上の複数のブラシが摺接される複数のセグメントを有する整流子と、２つの前記セグメント間に接続され少なくとも１つ以上の前記ティースを跨いで巻回された巻線部と、前記コア及び前記整流子とを貫通する回転シャフトと、を有する電機子において、
前記巻線部は、
前記ブラシの極数に対応する間隔の前記ティースに同じ巻数にて巻回された複数のコイル部と、
前記２つのセグメントのうちの一方と１つのコイル部とを接続する第１渡り線と、
前記２つのセグメントのうちの他方と他のコイル部のうちの１つとを接続する第２渡り線と、
前記複数のコイル部を直列接続する第３渡り線と、を備え、
前記第１渡り線と前記第２渡り線の長さを略等しくしたことを特徴とする電機子。
【請求項２】
複数のティースを有するコアと、２組のブラシが摺接される複数のセグメントを有する整流子と、２つの前記セグメント間に接続され少なくとも１つ以上の前記ティースを跨いで巻回された巻線部と、前記コア及び前記整流子とを貫通する回転シャフトと、を有する電機子において、
前記巻線部は、
１８０度の間隔を有し、同じ巻数にて形成された第１コイル部及び第２コイル部と、
前記２つのセグメントのうちの一方と前記第１コイル部とを接続する第１渡り線と、
前記２つのセグメントのうちの他方と前記第２コイル部とを接続する第２渡り線と、
前記第１コイル部と前記第２コイル部とを接続する第３渡り線と、を備え、
前記第１渡り線と前記第２渡り線の長さを略等しくしたことを特徴とする電機子。
【請求項３】
複数のティースを有するコアと、４極のブラシが摺接される複数のセグメントを有する整流子と、２つの前記セグメント間に接続され少なくとも１つ以上の前記ティースを跨いで巻回された巻線部と、前記コア及び前記整流子とを貫通する回転シャフトと、を有する電機子において、
前記２つのセグメント間には第１巻線部と第２巻線部とが並列接続され、
前記第１巻線部は、前記ティースに巻回された第１コイル部と、該第１コイル部を前記２つのセグメントに接続する渡り線と、を備え、
前記第２巻線部は、前記第１コイル部と同じ巻数にて巻線が巻回された第２コイル部と、該第２コイル部を前記２つのセグメントに接続する渡り線と、を備え、
前記第１巻線部のコイル部と前記第２巻線部のコイル部は１８０度の間隔を有するように形成され、
前記各巻線における渡り線の長さの和を略等しくしたことを特徴とする電機子。
【請求項４】
複数のティースを有するコアと、４極のブラシが摺接される複数のセグメントを有する整流子と、２つの前記セグメント間に接続され少なくとも１つ以上の前記ティースを跨いで巻回された巻線部と、前記コア及び前記整流子とを貫通する回転シャフトと、を有する電機子の製造方法において、
第１のセグメントに巻線を接続する工程と、
前記電機子を第１の方向に略９０度回転させ、少なくとも１つ以上の前記ティースに巻線を巻回して第１コイル部を形成する工程と、
前記電機子を第１の方向に１８０度回転させ、少なくとも１つ以上の前記ティースに巻線を巻回して前記第１コイル部と同じ巻数の第２コイル部を形成する工程と、
前記電機子を第１の方向に略９０度回転させ、前記巻線を前記第１のセグメントに隣接する第２のセグメントに接続する工程と、
を備えた電機子の製造方法。
【請求項５】
複数のティースを有するコアと、４極のブラシが摺接される複数のセグメントを有する整流子と、２つの前記セグメント間に接続され少なくとも１つ以上の前記ティースを跨いで巻回された巻線部と、前記コア及び前記整流子とを貫通する回転シャフトと、を有する電機子の製造方法において、
前記２つのセグメント間には第１巻線部と第２巻線部とが並列接続され、
前記第１の巻線部を形成する第１形成工程と、
前記第２の巻線部を形成する第２形成工程とを備え、
前記第１形成工程は、
第１のセグメントに第１の巻線を接続する工程と、
前記電機子を第１の方向に略９０度回転させ、少なくとも１つ以上の前記ティースに第１の巻線を巻回してコイル部を形成する工程と、
前記電機子を第１の方向に２７０度回転させ、前記第１の巻線を前記第１のセグメントに隣接する第２のセグメントに接続する工程と、を含み、
前記第２形成工程は、
第１のセグメントに第２の巻線を接続する工程と、
前記電機子を第１の方向に略２７０度回転させ、少なくとも１つ以上の前記ティースに前記第２の巻線を巻回してコイル部を形成する工程と、
前記電機子を第１の方向に略９０度回転させ、前記第２の巻線を前記第１のセグメントに隣接する第２のセグメントに接続する工程と、を含む、
ことを特徴とする電機子の製造方法。
【請求項６】
全ての前記セグメントに対して前記第１形成工程又は前記第２形成工程を実行した後、全ての前記セグメントに対して前記第２形成工程又は前記第１形成工程を実行することを特徴とする請求項５に記載の電機子の製造方法。
【請求項７】
少なくとも２つのフライヤを備え、各フライヤにてそれぞれ前記巻線部を同時に形成したことを特徴とする請求項５又は６に記載の電機子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電機子及びその巻線方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ブラシ付き直流モータにおいて、高出力化に伴い、ブラシと整流子間の電流容量を低減するために、複数のブラシから駆動電源の同じ極に接続する構造が用いられている。複数のブラシから電流を供給することで、１本あたりの電流を少なくし、負荷を軽減している。この構造において、同極に接続された複数のブラシをコンミテータのセグメントに同時に接触させるのが理想とされている。
【０００３】
しかし、同じ極に接続されたブラシを同時にコンミテータのセグメントに接触させることは困難である。そのため、ブラシの接触におけるタイミングのズレが生じることによって、巻線に電流を流すタイミング、即ち電機子の励磁タイミングのずれにより巻線に生じる磁束のバランスが崩れ、火花（アーク）を増加させる。これらの要因は、さらに、モータ回転の振動、騒音増加や、ブラシ及び整流子の寿命低下を引き起こす。
【０００４】
こられに対する対策として、従来では、均圧線を同極となるセグメント間に施す方法（例えば特許文献１）、或いは整流子内部に均圧回路を一体化する方法（例えば特許文献２）が用いられている。
【特許文献１】特開２０００−６００５０
【特許文献２】特開２０００−６００７３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、これらの方法は、いずれも電動機のコストを上昇させる。また、均圧線を付加する場合は各セグメントの結線部に巻き付ける巻線の本数が増加するため、隣接するセグメント間の短絡や各セグメントの大型化を招く。また、巻線と均圧線を結線部に巻き付ける必要があるため、工程が増加する。均圧回路を整流子に内蔵する場合、均圧回路と各セグメントの接合加工の難易度が上昇してコスト上昇を招いたり、整流子が大型化したりするという問題がある。
【０００６】
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、振動や異音の発生を低減し、製造コストの低減を図ることができる電機子及びそ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】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、複数のティースを有するコアと、４極以上の複数のブラシが摺接される複数のセグメントを有する整流子と、２つの前記セグメント間に接続され少なくとも１つ以上の前記ティースを跨いで巻回された巻線部と、前記コア及び前記整流子とを貫通する回転シャフトと、を有する電機子において、前記巻線部は、前記ブラシの極数に対応する間隔の前記ティースに同じ巻数にて巻回された複数のコイル部と、前記２つのセグメントのうちの一方と１つのコイル部とを接続する第１渡り線と、前記２つのセグメントのうちの他方と他のコイル部のうちの１つとを接続する第２渡り線と、前記複数のコイル部を直列接続する第３渡り線と、を備え、前記第１渡り線と前記第２渡り線の長さを略等しくした。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、複数のティースを有するコアと、２組のブラシが摺接される複数のセグメントを有する整流子と、２つの前記セグメント間に接続され少なくとも１つ以上の前記ティースを跨いで巻回された巻線部と、前記コア及び前記整流子とを貫通する回転シャフトと、を有する電機子において、前記巻線部は、１８０度の間隔を有し、同じ巻数にて形成された第１コイル部及び第２コイル部と、前記２つのセグメントのうちの一方と前記第１コイル部とを接続する第１渡り線と、前記２つのセグメントのうちの他方と前記第２コイル部とを接続する第２渡り線と、前記第１コイル部と前記第２コイル部とを接続する第３渡り線と、を備え、前記第１渡り線と前記第２渡り線の長さを略等しくした。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、複数のティースを有するコアと、４極のブラシが摺接される複数のセグメントを有する整流子と、２つの前記セグメント間に接続され少なくとも１つ以上の前記ティースを跨いで巻回された巻線部と、前記コア及び前記整流子とを貫通する回転シャフトと、を有する電機子において、前記２つのセグメント間には第１巻線部と第２巻線部とが並列接続され、前記第１巻線部は、前記ティースに巻回された第１コイル部と、該第１コイル部を前記２つのセグメントに接続する渡り線と、を備え、前記第２巻線部は、前記第１コイル部と同じ巻数にて巻線が巻回された第２コイル部と、該第２コイル部を前記２つのセグメントに接続する渡り線と、を備え、前記第１巻線部のコイル部と前記第２巻線部のコイル部は１８０度の間隔を有するように形成され、前記各巻線における渡り線の長さの和を略等しくした。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、複数のティースを有するコアと、４極のブラシが摺接される複数のセグメントを有する整流子と、２つの前記セグメント間に接続され少なくとも１つ以上の前記ティースを跨いで巻回された巻線部と、前記コア及び前記整流子とを貫通する回転シャフトと、を有する電機子の製造方法において、第１のセグメントに巻線を接続する工程と、前記電機子を第１の方向に略９０度回転させ、少なくとも１つ以上の前記ティースに巻線を巻回して第１コイル部を形成する工程と、前記電機子を第１の方向に１８０度回転させ、少なくとも１つ以上の前記ティースに巻線を巻回して前記第１コイル部と同じ巻数の第２コイル部を形成する工程と、前記電機子を第１の方向に略９０度回転させ、前記巻線を前記第１のセグメントに隣接する第２のセグメントに接続する工程と、を備えた。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、複数のティースを有するコアと、４極のブラシが摺接される複数のセグメントを有する整流子と、２つの前記セグメント間に接続され少なくとも１つ以上の前記ティースを跨いで巻回された巻線部と、前記コア及び前記整流子とを貫通する回転シャフトと、を有する電機子の製造方法において、前記２つのセグメント間には第１巻線部と第２巻線部とが並列接続され、前記第１の巻線部を形成する第１形成工程と、
前記第２の巻線部を形成する第２形成工程とを備え、前記第１形成工程は、第１のセグメントに第１の巻線を接続する工程と、前記電機子を第１の方向に略９０度回転させ、少なくとも１つ以上の前記ティースに第１の巻線を巻回してコイル部を形成する工程と、前記電機子を第１の方向に２７０度回転させ、前記第１の巻線を前記第１のセグメントに隣接する第２のセグメントに接続する工程と、を含み、前記第２形成工程は、第１のセグメントに第２の巻線を接続する工程と、前記電機子を第１の方向に略２７０度回転させ、少なくとも１つ以上の前記ティースに前記第２の巻線を巻回してコイル部を形成する工程と、前記電機子を第１の方向に略９０度回転させ、前記第２の巻線を前記第１のセグメントに隣接する第２のセグメントに接続する工程と、を含む。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の回転電機の製造方法において、全ての前記セグメントに対して前記第１形成工程又は前記第２形成工程を実行した後、全ての前記セグメントに対して前記第２形成工程又は前記第１形成工程を実行する。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、請求項５又は６に記載の回転電機の製造方法において、少なくとも２つのフライヤを備え、各フライヤにてそれぞれ前記巻線部を同時に形成した。
（作用）
従って、請求項１に記載の発明によれば、２つのセグメント間に接続された巻線部は、ブラシの極数に対応する間隔のティースに同じ巻数にて巻回された複数のコイル部を有している。そして、セグメントとコイル部とを接続する渡り線の長さを略等しく形成されている。このため、磁極に対応する間隔でコイル部による磁極が同時に発生し、ブラシの接触が不安定になっても磁気バンランスのずれが抑制される。また、均圧線が不要であるため、製造コストが低減される。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、２つのセグメント間に接続された巻線部は、１８０度の間隔にて同じ巻数にて巻回された第１コイル部と第２コイル部とを有している。そして、セグメントと第１コイル部及び第２コイル部とを接続する渡り線の長さを略等しく形成されている。このため、磁極に対応する間隔でコイル部による磁極が同時に発生し、ブラシの接触が不安定になっても磁気バンランスのずれが抑制される。また、均圧線が不要であるため、製造コストが低減される。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、２つのセグメント間に並列に接続された２つの巻線部は、ブラシの極数に対応する間隔のティースに同じ巻数にて巻回されたコイル部をそれぞれ有している。そして、セグメントとコイル部とを接続する渡り線の長さを略等しく形成されている。ため、磁極に対応する間隔でコイル部による磁極が同時に発生し、ブラシの接触が不安定になっても磁気バンランスのずれが抑制される。また、均圧線が不要であるため、製造コストが低減される。
【００１６】
請求項４乃至請求項６に記載の発明によれば、均圧線を設ける工程がなく、従来と作業内容が同じであるため、製造コストが低減される。
請求項７に記載の発明によれば、同時に複数の巻線部を形成することで、製造時間を短縮することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上記述したように、本発明によれば、振動や異音の発生を低減し、製造コストの低減を図ることができる電機子及びその巻線方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（第１の実施の形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施の形態を図１〜図７に従って説明する。
図１に示すように、直流モータ１はモータハウジング２を有し、該モータハウジング２内に電機子３が収容されている。
【００１９】
モータハウジング２は有底円筒状に形成されたヨーク２ａと、該ヨーク２ａの開口を閉塞するエンドフレーム２ｂとを有し、その内周面には電機子３を囲むように複数のマグネット４が配置されている。図２に示すように、本実施形態の直流モータ１は断面略円弧状を成す４つのマグネット４を有し、それらマグネット４は隣接する磁極が異極となるようにモータハウジング２の周方向において等間隔に配置されている。つまり、マグネット４の極数は「４」となっている。図１に示すように、このヨーク２ａとの底部中央とエンドフレーム２ｂの中央には軸受５，６がそれぞれ保持され、各軸受５，６は電機子３の回転軸７を回転可能に支持する。
【００２０】
電機子３は、回転軸７、電機子コア８、励磁コイル９及びコンミテータ（整流子）１０を有し、回転軸７には電機子コア８が固定されている。電機子コア８は、図３に示すように、放射状に延びる複数のティース１１を有している。周方向に隣り合うティース１１間で形成される空間はスロット１２を構成し、該スロット１２に巻線が配置される。
【００２１】
ティース１１には少なくとも１つ以上のティースを跨ぐように巻線が巻回されて励磁コイル９を構成する巻線部１３が形成されている。巻線部１３は、複数（図３において３つ）のティース１１（スロット１２）を跨いで巻回されている、つまり、巻線部１３は、分布巻きにて巻回されている。
【００２２】
また、回転軸７には、該回転軸７と一体回転するようにコンミテータ１０が固定されている。コンミテータ１０は円筒状に形成され、その外周面には回転軸７の軸方向に沿って延びる複数（図２では２２個）のセグメント（整流子片）１４が設けられており、それらセグメントは、図２に示すようにコンミテータ１０の周方向において等間隔に配置されている。図１に示すように、各セグメント１４はそれぞれ結線爪１５を有し、該結線爪１５には巻線部１３の巻き始め又は巻き終りが結線されている。従って、巻線部１３は、電機子コア８に巻回されたコイル状の部分と、その部分をセグメント１４に接続する部分とを有し、このセグメントに接続する部分を渡り線と呼ぶ。
【００２３】
図２に示すように、コンミテータ１０には、互いに所定角度を有して配置される複数（図において４個）のブラシ１６ａ〜１６ｄがそれぞれ摺接する。相対向する（互いに１８０°間隔を有して配置される）第１ブラシ１６ａと第３ブラシ１６ｃは電気的に接続され、相対向する第２ブラシ１６ｂと第４ブラシ１６ｄは電気的に接続されている。第１ブラシ１６ａ及び第３ブラシ１６ｃは例えば図示しない電源のプラス端子に接続され、第２ブラシ１６ｂ及び第４ブラシ１６ｄは例えば図示しない電源のマイナス端子に接続されている。そして、各ブラシ１６ａ〜１６ｄからコンミテータ１０を介して巻線部１３に電源が供給されると、直流モータ１（電機子３）が回転し、この回転に伴って、コンミテータ１０に対する各ブラシ１６ａ〜１６ｄの接触する位置が順次移動することで、該モータ１の回転が継続するようになっている。
【００２４】
次に、電機子コア８に対する巻線部１３について図３，図４を用いて説明する。
図３は、隣接する一対のセグメントに接続された巻線を示し、図４は、電機子の展開図である。尚、図３及び図４に示す電機子は、１６個のセグメント１４及びティース１１（スロット１２）を有するものである。図４に示すように、各セグメント１４に対して、セグメント番号（セグメントＮｏ）を時計回り方向に「１」〜「１６」と付すことにする。更に、各ティース１１にスロット番号（スロットＮｏ）を時計回り方向に「１」〜「１６」と付すことにする。
【００２５】
図３には、番号「１」のセグメント１４と番号「２」のセグメント１４に接続された巻線部１３を示している。この巻線部１３は、複数のティース１１ａに跨って所定回数巻回された第１コイル部２１と、複数のティース１１ｂに跨って所定回数巻回された第２コイル部２２とを有している。尚、第１コイル部２１と第２コイル部２２は、図３では単にティース１１ａ，１１ｂに掛けられた線として示してあるが、実際には所定回数（例えば１０回）ティース１１ａ，１１ｂに巻回されている。
【００２６】
第１コイル部２１は、巻き始め部としての第１渡り線２３により番号「１」のセグメント１４と接続され、第２コイル部２２は、巻き終り部としての第２渡り線２４によりと番号「２」のセグメント１４と接続されている。第１コイル部２１と第２コイル部２２は、第３渡り線２５により接続されている。つまり、第１コイル部２１と第２コイル部２２は番号「１」のセグメント１４と番号「２」のセグメント１４の間に直列に接続されている。尚、第１渡り線２３は番号「１」のセグメント１４が備える結線爪１５に巻き付けられて端部が固定され、第２渡り線２４は番号「２」のセグメント１４が備える結線爪１５に巻き付けられて端部が固定されている。
【００２７】
上記した第１コイル部２１と第２コイル部２２は、それらの中心が１８０度の間隔を有するように、１８０度の間隔を有するティース１１ａ，１１ｂ（又はスロット）を中心とし、複数（図において３つ）のティース１１ａ，１１ｂに跨って巻回されている。そして、第１コイル部２１と第２コイル部２２は、供給される電源によって径方向外側に同じ極性の磁極を発生するように巻回されている。つまり、番号「１」のセグメント１４と番号「２」のセグメント１４の間に電流を流すことにより、１８０度の間隔を有する２つの磁極が同時に発生する。従って、図２に示すように、同極の電源端子に接続された第１ブラシ１６ａと第３ブラシ１６ｃの少なくとも一方がコンミテータ１０に接触した状態であっても、電機子３には１８０度の間隔を有する２つの磁極が同時に発生するため、磁気バンランスが崩れない。
【００２８】
更に、第１コイル部２１と第２コイル部２２は、それらとセグメント１４とを接続する第１渡り線２３の長さと第２渡り線２４の長さがほぼ等しくなるようにティース１１ａ，１１ｂに巻回されている。即ち、番号「１」のセグメント１４と番号「２」のセグメント１４に対して、それらとほぼ９０度の間隔を有するティース１１ａ，１１ｂに巻回されている。
【００２９】
また、巻線部１３は、それが接続されるセグメント１４に対して大きな角度を有するスロット１２に巻き始め又は巻き終りの巻線が配置されている。例えば、図３において、第１コイル部２１は、番号「１２」のスロット１２と番号「１５」のスロット１２に配置されている。これらスロット１２は、巻き始めである第１渡り線２３が結線された番号「１」のセグメント１４と番号「１５」のスロット１２の間隔に比べて、そのセグメント１４と番号「１２」のスロット１２の間隔の方が広い（大きな角度を有している）。
【００３０】
同様に、第２コイル部２２は、番号「７」のスロット１２と番号「４」のスロット１２に配置されている。これらスロット１２は、巻き終りである第２渡り線２４が結線された番号「２」のセグメント１４と番号「４」のスロット１２の間隔に比べて、そのセグメント１４と番号「７」のスロット１２の間隔の方が広い（大きな角度を有している）。
【００３１】
更に、第１コイル部２１と第２コイル部２２とを接続する第３渡り線２５は、回転軸７に巻き付くようにして、番号「１５」のスロット１２に配置された巻線と番号「４」のスロット１２に配置された巻線とを接続している。これら番号「１５」のスロット１２と番号「４」のスロット１２の間隔は、第１コイル部２１と第２コイル部２２が配置された他のスロット（番号「１２」のスロット１２と番号「７」のスロット１２とが成す間隔に比べて広い（大きな角度を有している）。
【００３２】
これら、第１渡り線２３〜第３渡り線２５のそれぞれと回転軸７とが成す角度は、第１渡り線２３〜第３渡り線２５を回転軸７に近づける。例えば第１渡り線２３において、番号「１５」のスロット１２と番号「１」のセグメント１４との間に掛け渡した渡り線と回転軸７とが成す角度に比べて、番号「１２」のスロット１２と番号「１」のセグメント１４との間に掛け渡した第１渡り線２３と回転軸７とが成す角度の方が大きい（より直角に近い）。このことは、第１渡り線２３において、第１コイル部２１側の第１渡り線２３を電機子コア８に近づけ、セグメント１４側の第１渡り線２３をコンミテータ１０に近づける。このため、第１渡り線２３と電機子コア８、第１渡り線２３とコンミテータ１０との間に生じるデッドスペースを少なくする。これらは、第２渡り線２４及び第３渡り線２５においても同様である。
【００３３】
このため、第１コイル部２１と第２コイル部２２とを接続する第３渡り線２５、更には次の巻線の渡り線を回転軸７に近づけることができる。つまり、小さな径で多くの渡り線を回転軸７に巻き付けることができ、その占積率を向上する。また、多くの渡り線を小さな径で回転軸７に巻き付けることができるため、渡り線がコイル部の巻回を邪魔することがなく、巻回が容易でコイル部の巻き数を大きくする（巻き数が同じであれば電機子コア８の外径を小さくする）ことができる。
【００３４】
尚、第１渡り線２３及び第２渡り線２４と回転軸７とが成す角度は、結線爪１５の巻付け性に影響する。図１に示すように、電機子コア８とコンミテータ１０とが軸線方向において離間し、その距離がある程度ある場合には、セグメント１４との間隔が短いスロット１２に対して巻き始めても、セグメント１４の結線爪１５に巻付けた巻線部１３がその結線爪１５から外れることがない。しかし、軸線方向の外形寸法が短い扁平形状の直流モータでは、電機子コア８とコンミテータ１０との軸線方向の距離が短いため、結線爪１５の突出方向に巻き始め又は巻き終りのスロット１２があると、巻線部１３が結線爪１５から外れてしまう。これに対し、本実施の形態による巻線部１３は、セグメント１４と巻き始めるスロット１２とが９０度以上の間隔を有している。従って、扁平型の直流モータにこの巻線を適用した場合、巻き始め及び巻き終りの巻線部１３が結線爪１５の突出方向に対して９０度以上の傾きを持って引っ張られるため、その巻線部１３が結線爪１５から外れることを防ぐことができる。
【００３５】
本実施形態の第１コイル部２１と第２コイル部２２は、第１渡り線２３の長さと第２渡り線２４の長さとがほぼ等しくなるように、等しくなるようにティース１１ａ，１１ｂに巻回されている。つまり、第１渡り線２３が接続されたセグメント１４と第１コイル部２１の巻き始めが配置されたスロット１２の間隔と、第２渡り線２４が接続されたセグメント１４と第２コイル部２２の巻き終りが配置されたスロット１２との間隔がほぼ同じである。従って、第１渡り線２３と第２渡り線２４が結線爪１５に対してほぼ同じ傾きを持って引っ張られるため、巻き始め及び巻き終りにおいて巻線部１３が結線爪１５から外れることを防ぐことができる。
【００３６】
扁平形状の直流モータにおいて、巻線部１３を結線爪１５から外れないようにすることは可能である。それは、図１０に示すように、巻線部の第１渡り線２３ａと第２渡り線２４ａを回転軸７巻付けるようにすればよい。しかし、図１０のように巻線部を構成すると、第１渡り線２３ａと第２渡り線２４ａの長さが、図３に示す第１渡り線２３と第２渡り線２４の長さに比べて長くなる。従って、本実施形態のように、２つのセグメント１４の間に接続した巻線部１３の第１コイル部２１と第２コイル部２２を、それらの中心が１８０度の間隔を有するように巻回することで、第１渡り線２３と第２渡り線２４の長さを効果的に短くすることができる。更に、回転軸７に対する巻線の巻付けが必要最小限となるため、素材の使用量の増加を防ぎ、電機子コア８とコンミテータ１０との間の軸線方向の距離を短くすることが可能となる。
【００３７】
図５及び図６は、磁気バランスによる作用を説明するための概略図である。
図５（ａ）は、本実施形態の直流モータ１において、第３ブラシ１６ｃの接触状態が不安定（第３ブラシ１６ｃからの給電無し）であり、第１ブラシ１６ａから第２ブラシ１６ｂ及び第４ブラシへ電流が流れるコイル部のみを示し、図５（ｂ）はそれらのコイルを簡略化して１つのコイルで示している。図６（ａ）は、従来の直流モータにおいて、第３ブラシ１６ｃの接触状態が不安定（第３ブラシ１６ｃからの給電無し）であり、第１ブラシ１６ａから第２ブラシ１６ｂ及び第４ブラシへ電流が流れるコイル部のみを示し、図６（ｂ）はそれらのコイルを簡略化して１つのコイルで示している。尚、従来の直流モータは、本実施形態における第１コイル部と第２コイル部が同じティースに巻回されている、所謂重ね巻のモータである。
【００３８】
図５（ｂ）及び図６（ｂ）において、第１コイル部により発生する電磁力を破線の矢印で示し、第２コイル部により発生する電磁力を実線の矢印で示す。
重ね巻の直流モータの場合、図６（ｂ）に示すように、Ｘ軸方向の電磁力は同じ大きさで互いに逆方向に向いているが、Ｙ軸方向の電磁力は同じ方向（−Ｙ方向）を向いている。従って、この直流モータは電磁力のバランスが崩れており、電磁力が電機子を径方向に移動させるように働くため、回転の振動や騒音が発生する。
【００３９】
一方、本実施形態の直流モータ１の場合、図５（ｂ）に示すように、第１コイル部に発生する電磁力と、第２コイル部に発生する電磁力は、同じ大きさで互いに逆方向に向いている。従って、直流モータ１は、電磁力のバランスがよく、電機子を径方向に移動させるような力が発生しないため、ブラシの接触タイミングのずれによる回転の振動や騒音は発生しない。
【００４０】
次に、電機子３に巻線部１３を形成する方法について図３を用いて説明する。
先ず、巻線部１３の巻線を番号「１」のセグメント１４に設けられた結線爪１５に結線する。次に、電機子３を所定の第１の方向（図３において時計方向）に略９０度回転させ、巻線をティース１１に所定回数巻回させて第１コイル部２１を形成する。
【００４１】
次に、電機子３を第１の方向に１８０度回転させ、巻線をティース１１に所定回数巻回させて第２コイル部２２を形成する。次に、電機子３を第１の方向に略９０度回転させ、巻線を番号「２」のセグメント１４に設けられた結線爪１５に結線する。これにより１つの巻線部１３が形成される。
【００４２】
同様にして全てのセグメント１４に対して同様の作業を順次繰返し、最初の結線爪１５に巻線を結線して電機子コア８への巻装作業を終了する。これにより、複数の巻線部１３からなる励磁コイル９が形成される。
【００４３】
図７（ａ）〜（ｄ）は、一対のセグメント間の巻線を複数のコイル部として異なるティースに巻回した場合の作用を説明するための概略図である。尚、図７では、作用を解りやすくするために、上記形態に比べてティースの数を少なくしてある。
【００４４】
図７（ｃ）に示すように、所定巻数のコイル部３１を形成した場合、そのコイル部３１はスロット１２を塞いでいる。従って、図７（ｄ）に示すように、次に形成するコイル部３２は、スロット１２の最深部（径方向内側）まで巻回することができない。これにより、巻線の占積率が悪い。
【００４５】
これに対し、図７（ａ）に示すように、図７（ｃ）のコイル部３１の巻数のそれぞれ１／２の巻数の第１コイル部３３ａと第２コイル部３３ｂを異なるティースに巻回すると、これらコイル部３３ａ，３３ｂは、スロットを塞いでいない。従って、次の第１コイル部３４ａと第２コイル部３４ｂは、スロットの最深部（径方向内側）に巻回される。更に、これらコイル部３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂは、は、スロットを塞いでいない。従って、次の第１コイル部と第２コイル部は、スロットの最深部（径方向内側）に巻回される。
【００４６】
このように、図７（ａ）〜（ｄ）に示す電機子コア８における各スロットの体積は同じであるが、コイル部を分割して複数のティースに巻回することで、占積率を向上させることができる。
【００４７】
尚、複数、例えば２つのフライヤを用いて２つの巻線部を同時に形成する場合、１つのフライヤによる巻線は図７（ａ）の状態に巻回されるが、もう１つのフライヤによる巻線は先の巻線と同じティース（スロット）に巻回されるため、２つの巻線部形成された状態は図７（ｃ）と同じ状態である。このため、巻線がスロットを塞ぐため、占積率が向上しない。つまり、本実施の形態の巻線部１３は、１つのフライヤ（シングルフライヤ）を備えた巻線機にて実施することで、占積率を向上させ、コイルエンドを低くすることができる。
【００４８】
以上記述したように、本実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）２つのセグメント１４の間に接続した巻線部１３の第１コイル部２１と第２コイル部２２を、それらの中心が１８０度の間隔を有するように、複数のティース１１ａ，１１ｂに跨って巻回した。そして、第１コイル部２１と第２コイル部２２は、供給される電源によって径方向外側に同じ極性の磁極を発生するように巻回した。従って、上記２つセグメント１４の間に電流を流すことにより、１８０度の間隔を有する２つの磁極が同時に発生する。この結果、同極の電源端子に接続された２つのブラシの一方がコンミテータ１０に接触した状態であっても、電機子には１８０度の間隔を有する２つの磁極が同時に発生するため、磁気バンランスの崩れを抑えることができる。このため、火花（アーク）の発生を抑え、回転軸７の振動低減や、騒音を低下することができる。更には、火花の発生を抑えることで、ブラシ及び整流子の寿命低下を抑えることができる。また、均圧線を必要としないので、モータのコストを低減することができる。
【００４９】
（２）２つのセグメント１４に対して巻線部１３を形成する作業は、一般的に直流モータを形成する作業であるため、特別な作業を追加する必要がなく、また、均圧線を設ける工程が無くなるので、製造コストを低減することができる。
【００５０】
（３）２つのセグメント１４の間に接続した巻線部１３の第１コイル部２１と第２コイル部２２を、それらの中心が１８０度の間隔を有するように巻回した。従って、第１渡り線２３と第２渡り線２４の長さを効果的に短くすることができる。更に、回転軸７に対する巻線の巻付けが必要最小限となるため、素材の使用量の増加を防ぎ、電機子コア８とコンミテータ１０との間の軸線方向の距離を短くすることが可能となる。
【００５１】
（第２の実施の形態）
以下、本発明を具体化した第２の実施の形態を図８〜図９に従って説明する。
尚、本実施の形態は、電機子コアに対する巻線が第１の実施の形態と異なるため、第１の実施の形態と同じ構成部材については説明及び図面を省略する。
【００５２】
図８（ａ）（ｂ）は、隣接する一対のセグメントに接続された巻線部を示し、図９（ａ）（ｂ）は、電機子の展開図である。尚、図８及び図９に示す電機子は、１６個のセグメント１４及びティース１１（スロット１２）を有するものである。図９に示すように、各セグメント１４に対して、セグメント番号（セグメントＮｏ）を時計回り方向に「１」〜「１６」と付すことにする。更に、各ティース１１にスロット番号（スロットＮｏ）を時計回り方向に「１」〜「１６」と付すことにする。
【００５３】
図８（ａ）には、番号「１」のセグメント１４と番号「２」のセグメント１４に接続された第１巻線部４１を示し、図８（ｂ）には、番号「１」のセグメント１４と番号「２」のセグメント１４に接続された第２巻線部５１を示している。
【００５４】
第１巻線部４１は複数のティース１１ａに跨って所定回数巻回されたコイル部４２を有している。第２巻線部５１は複数のティース１１ｂに跨って所定回数巻回されたコイル部５２を有している。尚、第１巻線部４１のコイル部４２を第１コイル部４２、第２巻線部５１のコイル部５２を第２コイル部５２として説明する。また、第１コイル部４２と第２コイル部５２は、図８では単にティース１１ａ，１１ｂに掛けられた線として示してあるが、実際には所定回数（例えば１０回）ティース１１ａ，１１ｂに巻回されている。
【００５５】
第１コイル部４２は、巻き始め部としての第１渡り線４３により番号「１」のセグメント１４と接続され、巻き終り部としての第２渡り線４４によりと番号「２」のセグメント１４と接続されている。第２コイル部５２は、巻き始め部としての第３渡り線５３により番号「１」のセグメント１４と接続され、巻き終り部としての第４渡り線５４によりと番号「２」のセグメント１４と接続されている。つまり、第１コイル部４２と第２コイル部５２は番号「１」のセグメント１４と番号「２」のセグメント１４の間に並列に接続されている。
【００５６】
従って、第１コイル部４２と第２コイル部５２には、番号「１」又は番号「２」のセグメントに供給される電流の１／２がそれぞれ流れる。このため、本実施の形態における第１巻線部４１と第２巻線部５１の断面積は、第１の実施の形態における巻線の断面積の１／２に設定されている。このように細い断面積の第１巻線部４１と第２巻線部５１は、巻線間の隙間が第１の実施の形態におけるそれよりも小さくなるため、同じ容積のスロットに対する占積率がたかくなり、ほぼ２倍の巻数のコイル部を形成することができる。従って、第１巻線部４１及び第２巻線部５１に流れる電流は１／２になるが、各コイル部４２，５２の巻数が多くなることで、同程度の磁束を発生させることができる。このため、本実施の形態の直流モータは、第１の実施の形態の直流モータ１と同程度の特性を得ることができる。
【００５７】
上記した第１コイル部４２と第２コイル部５２は、それらの中心が１８０度の間隔を有するように、１８０度の間隔を有するティース１１ａ，１１ｂ（又はスロット）を中心とし、複数（図において３つ）のティース１１ａ，１１ｂに跨って巻回されている。そして、第１コイル部４２と第２コイル部５２は、供給される電源によって径方向外側に同じ極性の磁極を発生するように巻回されている。つまり、番号「１」のセグメント１４と番号「２」のセグメント１４の間に電流を流すことにより、１８０度の間隔を有する２つの磁極が同時に発生する。従って、図２に示すように、同極の電源端子に接続された第１ブラシ１６ａと第３ブラシ１６ｃの少なくとも一方がコンミテータ１０に接触した状態であっても、電機子には１８０度の間隔を有する２つの磁極が同時に発生するため、磁気バンランスが崩れない。
【００５８】
更に、第１コイル部４２と第２コイル部５２は、それらとセグメント１４とを接続する第１渡り線４３の長さと第４渡り線５４の長さ、第２渡り線４４の長さと第３渡り線５３の長さ、がほぼ等しくなるようにティース１１ａ，１１ｂに巻回されている。即ち、番号「１」のセグメント１４と番号「２」のセグメント１４に対して、それらとほぼ９０度の間隔を有するティース１１ａ，１１ｂに巻回されている。
【００５９】
そして、第１巻線部４１及び第２巻線部５１は、それが接続されるセグメント１４に対して大きな角度を有するスロット１２に巻き始め又は巻き終りの巻線が配置されている。例えば、図８（ａ）において、第１コイル部４２は、番号「１２」のスロット１２と番号「１５」のスロット１２に配置されている。これらスロット１２は、巻き始めである第１渡り線４３が結線された番号「１」のセグメント１４と番号「１５」のスロット１２の間隔に比べて、そのセグメント１４と番号「１２」のスロット１２の間隔の方が広い（大きな角度を有している）。第２渡り線４４は、番号「１５」のスロット１２から回転軸７に巻付けるようにして番号「２」のセグメント１４に接続されているため、スロット１２からセグメント１４に直接向かう場合に比べてそのセグメント１４とスロット１２との間隔が広い。
【００６０】
同様に、第２コイル部５２は、番号「７」のスロット１２と番号「４」のスロット１２に配置されている。これらスロット１２は、巻き終りである第３渡り線５３が結線された番号「２」のセグメント１４と番号「４」のスロット１２の間隔に比べて、そのセグメント１４と番号「７」のスロット１２の間隔の方が広い（大きな角度を有している）。そして、第４渡り線５４は、番号「１５」のスロット１２から回転軸７に巻付けるようにして番号「２」のセグメント１４に接続されているため、スロット１２からセグメント１４に直接向かう場合に比べてそのセグメント１４とスロット１２との間隔が広い。
【００６１】
これら、第１渡り線４３，第２渡り線４４，第３渡り線５３及び第４渡り線５４のそれぞれと回転軸７とが成す角度は、第１渡り線４３，第２渡り線４４，第３渡り線５３及び第４渡り線５４を回転軸７に近づける。例えば第１渡り線４３において、番号「１５」のスロット１２と番号「１」のセグメント１４との間に掛け渡した渡り線と回転軸７とが成す角度に比べて、番号「１２」のスロット１２と番号「１」のセグメント１４との間に掛け渡した第１渡り線４３と回転軸７とが成す角度の方が大きい（より直角に近い）。このことは、第１渡り線４３において、第１コイル部４２側の第１渡り線４３を電機子コア８に近づけ、セグメント１４側の第１渡り線４３をコンミテータ１０に近づける。このため、第１渡り線４３と電機子コア８、第１渡り線４３とコンミテータ１０との間に生じるデッドスペースを少なくする。これらは、第２渡り線４４，第３渡り線５３及び第４渡り線５４においても同様である。
【００６２】
このため、小さな径で多くの渡り線を回転軸７に巻き付けることができ、その占積率を向上する。また、多くの渡り線を小さな径で回転軸７に巻き付けることができるため、渡り線がコイル部の巻回を邪魔することがなく、巻回が容易でコイル部の巻き数を大きくする（巻き数が同じであれば電機子コア８の外径を小さくする）ことができる。
【００６３】
第１の実施の形態と同様に、本実施の形態において、扁平形状の直流モータに対して第１巻線部４１及び第２巻線部５１を結線爪１５から外れないようにすることは可能である。それは、図１１（ａ）に示すように、第１渡り線４３ａと第２渡り線４４ａを回転軸７巻付け、図１１（ｂ）に示すように、第３渡り線５３ａと第２渡り線５４ａを回転軸７巻付けるようにすればよい。この場合、図１１（ａ）に示す第１渡り線４３ａと第２渡り線４４ａの長さは図８（ａ）に示す第１渡り線４３と第２渡り線４４の長さと実効的に同じである。しかし、図１１（ｂ）に示す第３渡り線５３ａと第４渡り線５４ａの長さが、図８（ｂ）に示す第３渡り線５３と第４渡り線５４の長さに比べて長くなる。従って、本実施形態のように、２つのセグメント１４の間に接続した第１巻線部４１のコイル部４２を、それを接続するセグメント１４と反時計方向に９０度の間隔を有するように巻回し、第２巻線部５１のコイル部５２を、それを接続するセグメント１４と反時計方向に２７０度の間隔を有するように巻回することで、第１渡り線４３，第２渡り線４４，第３渡り線５３及び第４渡り線５４の長さを効果的に短くすることができる。更に、回転軸７に対する巻線の巻付けが必要最小限となるため、素材の使用量の増加を防ぎ、電機子コア８とコンミテータ１０との間の軸線方向の距離を短くすることが可能となる。
【００６４】
次に、第１巻線部４１と第２巻線部５１を形成する方法について図３を用いて説明する。
第１巻線部４１と第２巻線部５１はそれぞれの形成工程にて形成される。
【００６５】
第１巻線部４１を形成する工程（第１形成工程）は、以下の通りである。
先ず、第１巻線部４１の巻線を番号「１」のセグメント１４に設けられた結線爪１５に結線する。次に、電機子３を所定の第１の方向（図３において時計方向）に略９０度回転させ、巻線をティース１１に所定回数巻回させて第１コイル部４２を形成する。次に、電機子３を第１の方向に略２７０度回転させ、巻線を番号「２」のセグメント１４に設けられた結線爪１５に結線する。これにより１つの第１巻線部４１が形成される。
【００６６】
第２巻線部５１を形成する工程（第２形成工程）は、以下の通りである。
先ず、第２巻線部５１の巻線を番号「１」のセグメント１４に設けられた結線爪１５に結線する。次に、電機子３を所定の第１の方向（図３において時計方向）に略２７０度回転させ、巻線をティース１１に所定回数巻回させて第１コイル部４２を形成する。次に、電機子３を第１の方向に略９０度回転させ、巻線を番号「２」のセグメント１４に設けられた結線爪１５に結線する。これにより１つの第２巻線部５１が形成される。
【００６７】
上記第１形成工程と第２形成工程を全てのセグメント１４に対して同様の作業を順次繰返し、最初の結線爪１５に巻線を結線して電機子への巻装作業を終了する。これにより、複数の第１巻線部４１及び第２巻線部５１からなる励磁コイルが形成される。
【００６８】
以上記述したように、本実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）２つのセグメント１４の間に第１巻線部４１と第２巻線部５１とを並列に接続し、第１巻線部４１の第１コイル部４２と第２巻線部５１の第２コイル部５２を、それらの中心が１８０度の間隔を有するように、複数のティース１１ａ，１１ｂに跨って巻回した。そして、第１コイル部４２と第２コイル部５２は、供給される電源によって径方向外側に同じ極性の磁極を発生するように巻回した。従って、上記２つセグメント１４の間に電流を流すことにより、１８０度の間隔を有する２つの磁極が同時に発生する。この結果、同極の電源端子に接続された２つのブラシの一方がコンミテータ１０に接触した状態であっても、電機子には１８０度の間隔を有する２つの磁極が同時に発生するため、磁気バンランスの崩れを抑えることができる。このため、火花（アーク）の発生を抑え、回転軸７の振動低減や、騒音を低下することができる。更には、火花の発生を抑えることで、ブラシ及び整流子の寿命低下を抑えることができる。また、均圧線を必要としないので、モータのコストを低減することができる。
【００６９】
（２）２つのセグメント１４に対して第１巻線部４１と第２巻線部５１を形成する作業は、一般的に直流モータを形成する作業であるため、特別な作業を追加する必要がなく、また、均圧線を設ける工程が無くなるので、製造コストを低減することができる。
【００７０】
（３）２つのセグメント１４の間に接続した第１巻線部４１のコイル部４２を、それを接続するセグメント１４と反時計方向に９０度の間隔を有するように巻回し、第２巻線部５１のコイル部５２を、それを接続するセグメント１４と反時計方向に２７０度の間隔を有するように巻回した。従って、第１巻線部４１の第１渡り線４３及び第２渡り線４４と、第２巻線部５１の第３渡り線５３及び第４渡り線５４の長さを効果的に短くすることができる。更に、回転軸７に対する巻線の巻付けが必要最小限となるため、素材の使用量の増加を防ぎ、電機子コア８とコンミテータ１０との間の軸線方向の距離を短くすることが可能となる。
【００７１】
尚、上記各実施の形態は、以下の態様で実施してもよい。
・上記実施の形態では、１つのフライヤを使用して巻線を巻回する場合について説明したが、複数のフライヤを使用して巻線を巻回してもよい。例えば、２つのフライヤを使用する場合、１つのフライヤから繰り出される巻線を番号「１」のセグメントに設けられた結線爪に結線するときに、他のフライヤから繰り出される巻線を上記セグメントと１８０度の間隔を有するセグメント（１６セグメントの場合は番号「９」のセグメント）に結線する。そして、上記と同じ工程にて第１コイル部と第２コイル部をそれぞれ形成する。この時、各セグメントに接続された第２コイル部は、互いに他のセグメントに接続された第１コイル部の外側（上層）に巻回される。即ち、番号「１」のセグメントに接続された第２コイル部は、番号「９」のセグメントに接続された第１コイル部の外側（上層）に巻回され、番号「９」のセグメントに接続された第２コイル部は、番号「９」のセグメントに接続された第１コイル部の外側（上層）に巻回される。このように巻線を巻回しても上記実施の形態と同様の効果が得られるとともに、巻回工程の時間が短縮され、生産性が向上する。
【００７２】
・上記実施の形態では、１つのフライヤを使用して巻線を巻回する場合について説明したが、第１の実施の形態と同様に複数のフライヤを使用して巻線を巻回してもよく、このように巻線を巻回しても上記実施の形態と同様の効果が得られるとともに、巻回工程の時間が短縮され、生産性が向上する。
【００７３】
・上記実施の形態において、上記第１形成工程と第２形成工程の順序は、限定されない。例えば、第２形成工程の次に第１形成工程を実行する、第１形成工程と第２形成工程を交互に繰り返し実行する、全てのセグメント１４に対して第１形成工程（又は第２形成工程）を実行した後に第２形成工程（又は第１形成工程）を実行する。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】一実施形態の回転電機の概略断面図。
【図２】回転電機の要部平面説明図。
【図３】第１の実施の形態の巻線を示す説明図。
【図４】第１の実施の形態における巻線の展開図。
【図５】（ａ）（ｂ）は本実施の形態の作用を示す概略図。
【図６】（ａ）（ｂ）は従来の回転電機の作用を示す概略図。
【図７】（ａ）（ｂ）は２層巻きを示す概略図、（ｃ）（ｄ）は１層巻きを示す概略図。
【図８】（ａ）（ｂ）は第２の実施の形態の巻線を示す説明図。
【図９】（ａ）（ｂ）は第２の実施の形態における巻線の展開図。
【図１０】第１の実施の形態に対してコイル部とセグメントの位置関係が異なる場合の巻線を示す説明図。
【図１１】（ａ）（ｂ）は第２の実施の形態に対してコイル部とセグメントの位置関係が異なる場合の巻線を示す説明図。
【符号の説明】
【００７５】
３…電機子、１１，１１ａ，１１ｂ…ティース、１３…巻線部、１４…セグメント、１６ａ〜１６ｄ…ブラシ、２１，４２…第１コイル部、２２，５２…第２コイル部、２３，２４，２５…渡り線、４１…第１巻線部、４３，４４…渡り線、５１…第２巻線部、５３，５４…渡り線。
【図１】
2005269781.tif 000003
【図２】
2005269781.tif 000004
【図３】
2005269781.tif 000005
【図４】
2005269781.tif 000006
【図５】
2005269781.tif 000007
【図６】
2005269781.tif 000008
【図７】
2005269781.tif 000009
【図８】
2005269781.tif 000010
【図９】
2005269781.tif 000011
【図１０】
2005269781.tif 000012
【図１１】
2005269781.tif 000013