(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アーマチュアコアの外周に周回り方向複数形成された軸方向を向く任意のスロット間に、一対の整流子片に導通して磁界を形成するためのコイルを巻装してアーマチュアを構成するにあたり、前記磁界形成用のコイルは、アーマチュアコアのスロットに繰り出すための軸方向に移動自在な複数のノズルを備え、一回の巻装操作で複数のコイルを同時に巻装する巻線装置を用いて複数回の巻装操作で巻装されるものとし、前記巻装装置のノズルの数Ｎを、スロット数Ｓを１よりも大きい自然数ｎで除した数（Ｎ＝Ｓ／ｎ）に設定し、一回の巻装操作で一つのノズルから繰出されたコイルにより２つのスロットにコイルが配設される構成にすると共に、前記自然数ｎの倍数とならない複数回の巻装操作をして、スロットの全てにそれぞれ奇数本の磁界形成用のコイルが配設され、且つ、各スロットに配される前記磁界形成用のコイルの本数の総和Ｃがスロット数Ｓよりも大きく、さらに該総和Ｃをスロット数Ｓの２倍で除した（Ｃ／２Ｓ）とき、自然数ではない数値になるように巻装した回転電機のアーマチュアの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両等の電装品を構成する回転電機のアーマチュアの製造方法の技術分野に属するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、この種回転電機において、シャフトに外嵌固定されるアーマチュアコアの外周に、軸方向に長いスロットを複数形成し、これらスロットのうち、任意のスロット間に、シャフトに一体的に設けられたコンミテータの整流子片の任意の一対に導通するコイルを巻装することによりアーマチュアを構成したものがある。【０００３】
このような回転電機において、コイルを太径の丸コイルとした場合、アーマチュアコアにコイルを巻装するには、複数の放射状のノズルを軸方向移動自在に設けた巻装装置を用いることが提唱されている。
【特許文献１】特開２０００−２６２０２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そして、前記従来のものでは、アーマチュアコアの外周に形成されたスロット数と同数のノズルを備えた巻装装置によりコイルを巻装する構成であり、このため、一回のコイルの巻装操作で各スロットには二本のコイルが収容され、全てのスロット（アーマチュア）に収容されるコイルの本数（導体数）はスロット数の二倍となる。従って、所定の回数の巻装操作を繰り返した回転電機の導体数は、スロット数の二倍の数に巻装操作の回数を乗じた数となる。
一方、近年、回転電機は高性能化と小型化との両者が要望され、これに対応するために、アーマチュアコアのスロット数を多くして、コイル数を増加させることが提唱されている。これに対し、回転電機はアーマチュアコアのスロット内のコイル数（導体数）に基づいてトルクの大きさが決定される。このため、前記従来の巻装装置を用いて巻装した場合では、回転電機の導体数がスロット数の二倍の数を基準として、その数の整数倍になってしまい、導体数（トルク）がこれらの中間となるような回転電機を構成することが難しいという問題があり、ここに本発明の解決すべき課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、アーマチュアコアの外周に周回り方向複数形成された軸方向を向く任意のスロット間に、一対の整流子片に導通して磁界を形成するためのコイルを巻装してアーマチュアを構成するにあたり、前記磁界形成用のコイルは、アーマチュアコアのスロットに繰り出すための軸方向に移動自在な複数のノズルを備え、一回の巻装操作で複数のコイルを同時に巻装する巻線装置を用いて複数回の巻装操作で巻装されるものとし、前記巻装装置のノズルの数Ｎを、スロット数Ｓを１よりも大きい自然数ｎで除した数（Ｎ＝Ｓ／ｎ）に設定し、一回の巻装操作で一つのノズルから繰出されたコイルにより２つのスロットにコイルが配設される構成にすると共に、前記自然数ｎの倍数とならない複数回の巻装操作をして、スロットの全てにそれぞれ奇数本の磁界形成用のコイルが配設され、且つ、各スロットに配される前記磁界形成用のコイルの本数の総和Ｃがスロット数Ｓよりも大きく、さらに該総和Ｃをスロット数Ｓの２倍で除した（Ｃ／２Ｓ）とき、自然数ではない数値になるように巻装した回転電機のアーマチュアの製造方法である。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１の発明とすることにより、回転電機の各スロットに配される磁界形成用のコイルの本数の総和を自由に設定できて、適宜要求されるトルクを備えた回転電機を構成できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】アーマチュアの側面図である。
【図２】アーマチュアの一部を切り欠いた斜視図である。
【図３】巻装装置の一部を切り欠き、アーマチュアコアにワイヤを巻装する状態を説明をする断面正面図である。
【図４】図３におけるＸ−Ｘ断面図である。
【図５】アーマチュアにおけるコイルの巻装状態を説明するための展開図である。
【符号の説明】
【０００８】
１    アーマチュア
２    シャフト
３    アーマチュアコア
３ｂ    ティース
３ｃ    スロット
４    コンミテータ
４ａ    セグメント
５    コイル
６    丸ワイヤ
７    巻装装置
７ａ    支持台
８    軸支持部
８ｂ    クランプ部
９    軸支持部
１０    ノズル支持部
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
つぎに、本発明の実施の形態について、図１〜５図面に基づいて説明する。
図面において、１は車両に搭載する電装品の駆動源となる電動モータ（回転電機）を構成するアーマチュアであって、該アーマチュア１のシャフト（アーマチュア軸）２には、リング状の板材３ａを複数枚積層状に外嵌して構成されたアーマチュアコア３が形成されているとともに、該アーマチュアコア３の一端部に位置してコンミテータ（整流子）４が外嵌固定されている。そして、アーマチュアコア３の外周には磁界形成用のコイル５が巻装されており、これら各コイル５の巻き出し、巻き終りの両端部は、前記コンミテータ４を構成するセグメント４ａの一対にそれぞれ接続される構成となっており、これらの構成は、何れも従来通りとなっている。
【００１０】
前記アーマチュアコア３を構成するリング状の板材３ａは、外周部にＴ字形のティース３ｂが周回り方向に複数（本実施の形態では３２個）形成されたものになっており、これら板材３ａの複数枚がシャフト３に回り止め状に外嵌されている。これによって、アーマチュアコア３の外周には、隣接するティース３ｂ同士とのあいだに、軸芯方向に長い蟻溝状のスロット３ｃが、周回り方向に等間隔を存して複数（３２個）形成されている。【００１１】
一方、前記コンミテータ４は、スロット３ｃの数に対応する数（本実施の形態では３２個）のセグメント（整流子片）４ａを絶縁する状態で一体化し、リング状に形成したものとなっており、各セグメント４ａには、コイル５の巻き出し、巻き終りの両端部を固定する係止溝４ｂが形成されている。【００１２】
そして、前記アーマチュアコア３の外周に巻装される複数の磁界形成用のコイル５は、太径の丸ワイヤ５を所定間隔を存するスロット３ｃ間に懸け回すことにより構成されているが、本実施の形態では、後述する巻装装置６を用いて巻装することにより、各スロット３ｃに収容される磁界形成用のコイル５（丸ワイヤ６）の本数の総和（導体数）Ｃが予め設定される所定数、即ち、スロット３ｃの数をＳとしたとき、各スロット３ｃに配される丸ワイヤ６の総和（導体数）Ｃは、該ワイヤ６の総和（導体数）Ｃをスロット数Ｓの２倍（３２×２）で除したとき自然数とならない数（Ｃ／２Ｓ＝１．５）となるように巻装されている。
尚、巻装されたそれぞれのコイル５の巻き始め端部と巻き終り端部とは、予め設定される位置の一対のセグメント４ａの係止溝４ｂにそれぞれ係止され、これら係止溝５ｂ部位をヒュージングすることにより、各コイル５とセグメント４ａとの電気的な接続がなされるように設定されている。
【００１３】
一方、前記巻装装置７は、支持台７ａに、前記アーマチュアコア３とコンミテータ４とが外嵌されたシャフト２の両端部を水平状態に支持するための左右一対の軸支持部８、９が設けられ、これら軸支持部８、９に支持されるシャフト２の支持中心を内嵌する状態でノズル支持部１０が設けられている。
前記軸支持部８、９は、それぞれ支持台７ａに固定される固定部８ａ、９ａと、シャフト２を一体的に固定するクランプ部８ｂ、９ｂとを備えて構成されており、クランプ部８ｂ、９ｂは、各軸支持部８、９に対して回転自在に設けられ、シャフト２の両端部を支持した状態で軸支持部８、９同士が同期して回転することにより、シャフト２を所定の方向に所定の回転量で回転させることができるように構成されている。【００１４】
また、ノズル支持部１０を構成する基部１０ａは、リング状の板状体で構成されており、支持台７ａに対して左右方向移動自在（軸支持部８、９に支持されたシャフト２の軸方向に移動自在）に設けられている。そして、基部１０ａに、径方向に長く形成された複数のノズル１０ｂが放射状に複数設けられているが、ノズル１０ｂは、内径側の先端部１０ｃから丸ワイヤ６を延出するように構成されているとともに、基部１０ａに対して径方向移動自在、即ち、軸支持部８、９に支持されるシャフト２の軸芯に対して離接する方向に移動自在となるように設けられている。そして、本実施の形態におけるノズル１０ｂの数は、スロット３ｃの数Ｓ（３２）を自然数ｎ（２）で除した数である１６個のものが、基部１０ａに等間隔を存して放射状に設けられており、各ノズル１０ｂの先端部１０ｃは、軸支持部８、９にシャフト２を支持したとき、アーマチュアコア３に形成されたスロット３ｃの一つおきのものに対向するように設定されている。【００１５】
そして、巻装装置７は、前述したように、軸支持部８、９にシャフト２をセットし、一つおきのセグメント４ａの係止溝４ｂの外径側に各ノズル支持部１０の先端部１０ｃが対向するように位置決めした状態とし、この状態から、ノズル支持部１０を支持台７ａに対して左右方向（軸方向）へ移動させる作動と、ノズル１０ｂを基部１０ａに対して径方向（放射方向）へ移動させる作動と、軸支持部８、９のクランプ部８ｂ、９ｂを固定部８ａ、９ａに対して正逆何れか一方に回転移動させる作動とを、それぞれ適宜タイミングに基づいて作動させる一方で、ノズル１０ｂの先端部１０ｃから丸ワイヤ６を所定速度で延出させたり延出停止したりすることにより、アーマチュコア３にコイル５が巻装されるように設定されている。【００１６】
つぎに、前記巻装装置７を用いて本発明が実施されたアーマチュア１の形成手順を説明する。
ここで、各セグメント４ａ、ティース３ｂにそれぞれ番号を附し、該番号に基づいて説明する。
前記巻装装置７による一回目の巻装操作では、図５のアーマチュアの展開図の実線で示されたコイル５が巻装される。このとき、奇数番目のセグメント４ａの係止溝４ｂに、巻装装置７のノズル先端部１０ｃを対向させ、この状態から一回目の巻装操作が開始されるように設定されている。該一回目の巻装操作において、例えば、１番セグメント４ａの係止溝４ｂに係止している状態から繰り出された丸ワイヤ６は、（３−４）番ティース３ｂのあいだのスロット３ｃから（８−９）番ティース３ｂのあいだのスロット３ｃに懸け回されて（Ｉ−１）番コイル５を形成する。さらに、前記１番セグメント５ａとは一個のセグメント４ａの間隙を存した３番セグメント４ａの係止溝４ｂに係止している状態から繰り出された丸ワイヤ６は、（５−６）番ティース３ｂのあいだのスロット３ｃから（１０−１１）番ティース３ｂのあいだのスロット３ｃに懸け回されて（Ｉ−１）番コイル５を形成する。
このように、第一回目の巻装操作では、（Ｉ−１）、（Ｉ−３）、（Ｉ−５）・・・（Ｉ−３１）番コイル５の都合１６個のコイル５が形成され、この状態において、各スロット３ｃに存する丸ワイヤ６の数は一本づつとなって、アーマチュア１の導体数は３２本となっている。【００１７】
続いて、本実施の形態における二回目の巻装操作では、図５のアーマチュアの展開図の破線で示されるコイル５が形成されるが、この巻装操作において、前記一回目の巻装操作からセグメント４ａに懸け回されることはなく、前記一回目の巻装操作で巻装された（Ｉ−１）〜（Ｉ−３１）番コイル５の形成箇所に再度巻装するように設定されている。つまり、（８−９）番ティース３ｂのあいだのスロット３ｃから引き出された丸ワイヤ６は、（３−４）番ティース３ｂのあいだのスロット３ｃから（８−９）番ティース３ｂのあいだのスロット３ｃに懸け回されて（ＩＩ−１）番コイル５を形成し、そして該懸け回された丸ワイヤ６を１番セグメント４ａとは十個のセグメント４ａ分の間隙を存した１２番セグメント４ａの係止溝４ｂに係止するように設定されている。また、（１０−１１）番ティース３ｂのあいだのスロット３ｃから引き出された丸ワイヤ６は、（５−６）番ティース３ｂのあいだのスロット３ｃから（１０−１１）番ティース３ｂのあいだのスロット３ｃに懸け回されて（ＩＩ−２）番コイル５を形成し、該懸け回された丸ワイヤ６が、３番セグメント４ａとは十個のセグメント４ａをおいた１４番セグメント４ａの係止溝４ｂに係止されている。
このように、第二回目の巻装操作では、（ＩＩ−１）、（ＩＩ−３）、（ＩＩ−５）・・・（ＩＩ−３１）番コイル５の都合１６個のコイル５が形成され、この状態において、各スロット３ｃに存する丸ワイヤ６の数は二本づつとなって、アーマチュア１の導体数は６４本となっている。【００１８】
続いて、三回目の巻装操作を行うが、該三回目に巻装されるコイル５は、図５のアーマチュアの展開図の仮想線で示されるコイル５が形成される。この三回目の巻装操作では、例えば１２番セグメント４ａから引き回された丸ワイヤ６を、あいだに三個のセグメント４ａをおいた８番セグメント４ａに、１４番セグメント４ａから引き回された丸ワイヤ６を１０番セグメント４ａに、というように、それぞれ偶数番目のセグメント４ａの係止溝４ｂに係止せしめ、この状態から巻装操作をするように設定されている。そして、この場合では、例えば、２番セグメント４ａの係止溝４ｂに係止している状態から繰り出された丸ワイヤ６は、（４−５）番ティース３ｂのあいだのスロット３ｃから（９−１０）番ティース３ｂのあいだのスロット３ｃに懸け回されて（ＩＩＩ−２）番コイル５が形成され、そして、該懸け回された丸ワイヤ６が、前記２番セグメント４ａとは十個のセグメント４ａをあいだにおいた１３番セグメント４ａの係止溝４ｂに係止されている。さらに、４番セグメント４ａの係止溝４ｂに係止している状態から繰り出された丸ワイヤ６は、（６−７）番ティース３ｂのあいだのスロット３ｃから（１１−１２）番ティース３ｂのあいだのスロット３ｃに懸け回されて（ＩＩＩ−４）番コイル５が形成され、そして、該懸け回された丸ワイヤ６が、前記四番セグメント４ａとは十個のセグメント４ａをあいだにおいた１５番セグメント４ａの係止溝４ｂに係止されている。
このように、第三回目の巻装操作では、（ＩＩＩ−２）、（ＩＩＩ−４）、（ＩＩＩ−６）・・・（ＩＩＩ−３２）番コイル５の都合１６個のコイル５が形成されている。【００１９】
そして、この三回目の巻装操作が終了した状態において、各スロット３ｃに存する丸ワイヤ６の数は三本づつとなり、アーマチュア２の導体数は９６本となっており、本実施の形態では、ノズル１０ｂの数がスロット３ｃの数を自然数２で除した数とし、かつ、巻装操作を、前記自然数とは異なる三回の巻装をすることにより、各スロット３ｃ内のコイル５（丸ワイヤ６）の本数（導体数）が９６本（Ｃ＝９６）となり、これによって、該導体数（Ｃ＝９６）を、スロット数Ｓの２倍（３２×２＝６４）で除したときの数（９６÷６４）が自然数とならない数、即ち、１．５となっている。【００２０】
叙述の如く構成された本形態において、電動モータのアーマチュア１に巻装されている磁界形成用のコイル５は、巻装装置７を用いて丸ワイヤ６をアーマチュアコア３の所定のスロット３ｃ間に巻装することにより形成されており、この場合に、磁界形成用のコイル５は、各スロット３ｃ内に配される丸ワイヤ６の総数である導体数Ｃ（９６）を、スロット３ｃの数Ｓ（３２）の二倍（６４）の数で除した時に自然数とはならない巻装状態となっている。これによって、従来のアーマチュアのように、導体数Ｃがスロット３ｃの二倍の数のさらにその倍数に限
定されることがなく、導体数Ｃをスロット３ｃの数にかかわらず適宜自由に設定することができ、必要なトルクに対応したアーマチュア１を構成することができ、トルク設定の自由度が向上する。
【００２１】
さらにこのものにおいて、磁界形成用のコイル５は巻装装置７を用いて巻装されているが、該巻装装置７のノズル１０ｂは、スロット数Ｓ（＝３２）を自然数２で除したノズル数Ｎ（＝１６個）のものが形成されており、該巻装装置７の一回の巻装操作により巻装されるコイル５のスロット３ｃ内の本数の総和である導体数Ｃは３２本となり、このような巻装操作を、前記自然数２とは異なる３回の巻装操作を繰り返すことで、導体数Ｃを、９６（＝３２×３）であって、スロット３ｃの数Ｓの二倍の数で除したとき、自然数とはならないものとすることができる。この結果、必要なトルクに対応したアーマチュア１を構成することができるものでありながら、従来のような巻装装置７を用いて巻装することができ、巻装操作の円滑化、簡略化を果すことができる。しかも、この場合に、巻装装置のノズル１１ｂは、スロット３ｃの数Ｓを自然数で除した数を設ければよく、巻装装置７を低コスト化することができる。
【００２２】
しかも、本実施の形態のものでは、磁界形成用のコイル５の導体数Ｃが、スロット数Ｓの二倍の数で除したときに自然数とならないものでありながら、全てのスロットＳに３本づつ収容される構成となって、コイル５をアーマチュア１の外周に均一に巻装することができ、アーマチュア１の周回り方向のバランスが崩れてしまうような不具合を確実になくすことができる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
以上のように、本発明にかかる回転電機のアーマチュアおよびその製造方法は、車両等の電装品を構成する場合に有用であり、特に高性能化かつ小型化した回転電機を構成するのに適している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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