(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状に形成されたコアバックとこのコアバックに対し軸方向から装着され外周面には複数のティースが放射状に突出する円環状のティース部材とからなるコアと、
金属導線によりなりその巻回段が前記ティースの径方向に沿った方向となるようにして巻回されるとともに、その両端部が共に前記コアバックの軸方向に沿って引き出され、かつ前記各ティースに対し径方向外方からそれぞれ嵌合して、前記ティース部材の周方向に沿って複数個が配置されるコイルとを備え、
前記ティース部材は前記コイルを装着した状態で前記コアバックに対し軸方向から装着がなされる回転機のステータにおいて、
前記コイルを前記ティース部材に装着するときに、隣接して位置するコイルから引き出された前記端部同士を順次連結して複数のコイルをユニット化するコイル用接続金具であって、
導電性金属によって板状かつ一体に形成され、両端部には隣接するコイルの端部にそれぞれ固着されるジョイント部が形成され、このジョイント部の間にはばね性を有するスプリング部が配されてなり、
前記接続金具の板厚方向は、ユニット化された前記コイルが前記ティース部材に対し径方向外方から装着されるときには、前記ティース部材の径方向に沿うようにしてあり、前記接続金具の板幅方向は、前記コイルと共に前記ティース部材が前記コアバックに対して軸方向から装着されるときには、前記コアバックの軸方向に沿うようにしてあることを特徴とする回転機のコイル用接続金具。
【請求項２】
前記スプリング部は前記ジョイント部より薄肉に形成されていることを特徴とする請求項１記載の回転機のコイル用接続金具。
【請求項３】
円筒状に形成されたコアバックとこのコアバックに対し軸方向から装着され外周面には複数のティースが放射状に突出する円環状のティース部材とからなるコアと、
金属導線によりなりその巻回段が前記ティースの径方向に沿うようにして巻回されるとともに、その両端部が共に前記コアバックの軸方向に沿って引き出されており、かつそれぞれを前記各ティースに対し径方向外方から嵌合して、前記ティース部材の周方向に沿って複数個が配置されるコイルとを備え、
前記ティース部材は前記コイルを装着した状態で前記コアバックに対し軸方向から装着がなされる回転機のステータにおいて、
前記コイルを前記ティース部材に装着するときに、隣接して位置するコイルから引き出された前記端部同士を複数個、順次連結させてなるコイルユニットであって、
前記接続金具は導電性金属によって板状に形成され、両端部には隣接するコイルの端部にそれぞれ固着されるジョイント部が形成され、このジョイント部の間にはばね性を有するスプリング部が配され、
前記各コイルユニットは、前記ティース部材に対し径方向外方から装着されるときには、前記接続金具の板厚方向が前記ティース部材の径方向に沿い、前記コイルと共に前記ティース部材が前記コアバックに対して軸方向から装着されるときには前記接続金具の板幅方向が前記コアバックの軸方向に沿うようにしてあることを特徴とするコイルユニット。
【請求項４】
前記コイルは、合成樹脂材よりなる絶縁部内にインサート成形によって埋め込まれてコイル成形体となっているとともに、このコイル成形体は前記ティースに嵌合可能な窓孔が開口し、かつ前記コイル成形体の一端面には前記コイルの導線の両端部が突出していることを特徴とする請求項３に記載のコイルユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転機のコイル用接続金具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電動機あるいは発電機などの回転機は、固定子（ステータ）と回転子（ロータ）とを備え、さらにステータはコアとその内部に装着されるコイルとからなっている。コアは、さらに円筒状をなすコアバックと、その内部に同心で組み込まれ外周面には多数のティースが放射状に延びたティース部材とからなっている。各ティースにはそれぞれ導線を所定の回数だけ巻回されてなるコイルが巻着されている。各コイルは、通常、適数個ずつを一つのユニットとして連結したもの（コイルユニット）となり、その単位でティースへの装着あるいは外部電源との接続がなされている。
従来、コイルユニットにおいて各コイル間を連結するための方式としては、次の二方式が知られていた。一つは、連続巻きによって適数個のコイルを一連に形成するものである。他の一つは、各コイルの端部をさらに外側へ直角に屈曲させ、そうした屈曲端部同士を溶接によって順次つないでゆく方式である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の方式である場合には、隣接するもの同士ではコイルの巻き方向が反対となるため、連続巻きしてゆくのが技術的に容易でない。また、後者の方式であれば、連結相手となるコイルの溶接部位同士が正しく整合できるよう成形するのは極めて困難である。したがって、そのようなものではコイルユニットをティースへ装着しようとする場合に、溶接部位に無理な力がかかってしまう、という問題があった。特に、こうした問題点は剛性の高い巻き線径の大きい導線が使用される場合に顕在化する。
【０００４】
本発明は上記した従来の問題点に鑑みて開発工夫されたものであり、その目的はコイル間の連結が容易であり、ティースへの装着時の応力を緩和することができる回転機のコイル用接続金具を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための請求項１の発明は、円筒状に形成されたコアバックとこのコアバックに対し軸方向から装着され外周面には複数のティースが放射状に突出する円環状のティース部材とからなるコアと、金属導線によりなりその巻回段が前記ティースの径方向に沿った方向となるようにして巻回されるとともに、その両端部が共に前記コアバックの軸方向に沿って引き出され、かつ前記各ティースに対し径方向外方からそれぞれ嵌合して、前記ティース部材の周方向に沿って複数個が配置されるコイルとを備え、前記ティース部材は前記コイルを装着した状態で前記コアバックに対し軸方向から装着がなされる回転機のステータにおいて、前記コイルを前記ティース部材に装着するときに、隣接して位置するコイルから引き出された前記端部同士を順次連結して複数のコイルをユニット化するコイル用接続金具であって、導電性金属によって板状かつ一体に形成され、両端部には隣接するコイルの端部にそれぞれ固着されるジョイント部が形成され、このジョイント部の間にはばね性を有するスプリング部が配されてなり、前記接続金具の板厚方向は、ユニット化された前記コイルが前記ティース部材に対し径方向外方から装着されるときには、前記ティース部材の径方向に沿うようにしてあり、前記接続金具の板幅方向は、前記コイルと共に前記ティース部材が前記コアバックに対して軸方向から装着されるときには、前記コアバックの軸方向に沿うようにしてあることを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記スプリング部は前記ジョイント部より薄肉に形成されていることを特徴とするものである。
さらに請求項３の発明は、円筒状に形成されたコアバックとこのコアバックに対し軸方向から装着され外周面には複数のティースが放射状に突出する円環状のティース部材とからなるコアと、金属導線によりなりその巻回段が前記ティースの径方向に沿うようにして巻回されるとともに、その両端部が共に前記コアバックの軸方向に沿って引き出されており、かつそれぞれを前記各ティースに対し径方向外方から嵌合して、前記ティース部材の周方向に沿って複数個が配置されるコイルとを備え、前記ティース部材は前記コイルを装着した状態で前記コアバックに対し軸方向から装着がなされる回転機のステータにおいて、前記コイルを前記ティース部材に装着するときに、隣接して位置するコイルから引き出された前記端部同士を複数個、順次連結させてなるコイルユニットであって、前記接続金具は導電性金属によって板状に形成され、両端部には隣接するコイルの端部にそれぞれ固着されるジョイント部が形成され、このジョイント部の間にはばね性を有するスプリング部が配され、前記各コイルユニットは、前記ティース部材に対し径方向外方から装着されるときには、前記接続金具の板厚方向が前記ティース部材の径方向に沿い、前記コイルと共に前記ティース部材が前記コアバックに対して軸方向から装着されるときには前記接続金具の板幅方向が前記コアバックの軸方向に沿うようにしてあることを特徴とするものである。
さらに、請求項４の発明は、請求項３に記載のものにおいて、前記コイルは、合成樹脂材よりなる絶縁部内にインサート成形によって埋め込まれてコイル成形体となっているとともに、このコイル成形体は前記ティースに嵌合可能な窓孔が開口し、かつ前記コイル成形体の一端面には前記コイルの導線の両端部が突出していることを特徴とするものである。
【０００６】
【発明の作用及び効果】
請求項１及び請求項３の発明によれば、両コイルの対応する端部同士を接続金具によって連結することによって、コイルの連結がなされる。その場合、接続金具の両端部のジョイント部がコイルの端部に固着されてコイル間の連結がなされる。その後、あるいはそれに先立って、ティースへの装着がなされるが、仮に隣接するコイルの端部が正規の位置関係になっていなかったとしても、スプリング部がばね性を有しているため、この部分で上記した位置ずれを吸収して装着時の応力緩和を達成できる。また、これらコイルは複数個が接続金具によって順次連結されてコイルユニットとなっているが、連結部分では接続金具のスプリング部にばね性が付与されているため、コイルユニットずつまとめて装着する場合にも良好な装着が可能となる。
請求項２の発明によれば、その中央部を薄肉にすることによってスプリング部を形成することができる。
請求項４の発明によれば、各コイルは絶縁材によって所定形状をなすコイル成形体として成形されているため、コイル単体時よりも形態安定性に優れる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。但し、この実施形態においては、自動車のステアリングの操舵をアシストするためのアシスト用モータ（ステップモータ）に適用されたものを例にとって説明する。しかし、この発明は種々のモータに適用することができ、またモータに限らず発電機を含んだ種々の回転機にも適用可能である。
【０００８】
本実施形態におけるアシスト用モータは、ステータ１と、このステータ１の中心部に組み込まれる図示しないロータとを有してなる。図１に示すステータ１はコア２とコイル成形体３とからなっており、さらに、コア２はコアバック４とティース部材５とからなっている。コアバック４はほぼ円筒状に形成され、その内周面には等角度毎にかつ全長にわたって多数のスリット７が刻設されている。ティース部材５は、このコアバック４内に同心で収容可能な円環状をなすとともに、その外周面には上記スリット７と対応して同数本のティース８が全長にわたって放射状に突出している。各ティース８の先端面には各スリット７内に適合して嵌め込み可能な幅狭の位置決め部８Ａが全長にわたって突出形成されている。そして、各ティース８がスリット７にそれぞれ嵌め込まれた状態で、ティース部材５がコアバック４内に収容されると、隣接するティース８間とコアバック４の内壁面とで囲まれた平面扇状をなす空間がスロット９になる。
【０００９】
コイル成形体３は、後に説明するが、３つずつの連結体となったコイルユニット１２単位で対応するティース８に嵌合されてティース部材５に対する組付けがなされる。そして、かかる状態でティース部材５はコアバック４内に組み込まれる。かくして、各コイル成形体３は当該ティース８の両側に位置するスロット９にそれぞれ半分ずつが収容される。
【００１０】
また、コイル成形体３は、この実施形態では導線を５段に巻回してなるコイル６（図４あるいは５参照）の内周側及び外周側のいずれをも、インサート成形によって所定形状に成形された絶縁部１０内に埋め込んで形成されている。絶縁部１０は合成樹脂製であり、この実施形態では流動性に優れかつ耐熱性に優れるＰＰＳ（ポリフェニリンスルフィド）が使用された。コイル成形体３は、スロット９の空間形状に対応して外周側に拡開する平断面が扇形状をなすように形成され、かつその内周側の側面から外周側の側面にかけて窓孔１１が貫通して形成され、ティース８へ嵌合可能である。さらに、コイル成形体３は絶縁部１０の外面および窓孔１１の内面に、それぞれ幅方向に沿って、つまりティース８への嵌め込み方向に沿って複数の凹凸部２４ａ，２４ｂ、２７ａ，２７ｂが形成されている。絶縁部１０の外面に設けられた凹凸部２４ａ，２４ｂは、左右の側面で配列の位相がずれており、コイル成形体３がティース８へ装着された場合に、隣接するコイル成形体３同士で噛み合うようになっている。こうすることで、コイル成形体３の装着が案内されるとともに、相互の噛み合いによってコイル成形体３の位置ずれも規制できる。また、窓孔１１内に設けた凹凸部２７ａ，２７ｂはティース８に対する接触面積を減らすことができ、嵌合抵抗の減少によって装着の円滑性を確保できるようにしている。
【００１１】
一方、コイル成形体３の下面にはコイル６の両端６ａ、６ｂが並行して引き出されている。各引き出されたものの端部は、コイル成形体３がコア２内に装着されたときに、隣接するもの同士が後述する接続金具２０によって接続されるようになっている。
【００１２】
コイル成形体３内のコイル６は、図５に示すように、巻回段毎に圧潰の程度が設定され、概略的にはコア２の外周側に近づくにつれ平面状に潰される度合いが強くしてある。この実施形態では、最も内周側に位置する一段目は、導線Ｌの素材そのままで圧潰されないものとなっているが、２段目〜４段目にかけては徐々に厚みが小さく、逆に幅広になるよう徐々に強く圧潰されるようにしている。そして、４段目と５段目は同じ圧潰率としてある。なお、導線Ｌは、銅等の金属線とその表面を絶縁被覆する絶縁被膜とからなっている。
【００１３】
コイル６は、具体的には、２．２mΦの導線Ｌ（銅製）を加工したものであるが、コイル成形体３の一段目の厚みは２．２mmのままであり、二段目では１．６mm、三段目は１．４mm、四段目、五段目が共に１．３mmとしてある。勿論、こうした圧潰の程度は要求される性能、スロット９の形状に応じて種々変更されるべきものであり、ここに示したものは一例にしか過ぎない。
【００１４】
また、コイル６の両端は共に同一方向に引き出されており、かつ導線Ｌが巻回されている各段において、コイル６の両端６ａ，６ｂが引き出される側の縁部はそれぞれヘの字状をなして形成されている。つまり、コイル６の各段において、巻き始め部（図４中、Ｓ２は二段目の巻き始め部を表わしている）から巻き終わり部（同じくＦ２は二段目の巻き終わり部を表している）に至るまではぼほ同一平面内で巻回されているが、次の段への移行部においては上向き勾配の傾斜部Ｋ１〜Ｋ４が形成され、少なくとも当該段の素線Ｌの厚み以上の高さ分だけ持ち上げられるようになっている。これによって、コイル６の全高（ｈ）は、従来と異なり、巻回の段数以上に増加してしまうことがなく、また上下の面はそれぞれ全体として平坦面となるため、姿勢の安定化も図れる。
【００１５】
コイル成形体３は、この実施形態では３つを一組としてコア２に組み込まれるようになっている（この組がコイルユニット１２となる）。コイルユニット１２を構成するコイル成形体３のうち、左右両側に位置するものでは引き出されたコイル端部６ａ，６ｂの長さに長短が設定されているが、中央に位置するコイル成形体３ではいずれも短い方の長さ寸法に揃えられている。また、コイルユニット１２内の各コイル成形体３では、各コイル６の巻回方向は全て同じになっている。したがって、コイルユニット１２において左右に位置するコイル成形体３と中央に位置するコイル成形体３とでは電流の方向が異なり、各コイル成形体毎に極を構成することになる。
【００１６】
接続金具２０は、この実施形態では銅製であり、平帯材よりなっている。その両端にはコイル成形体３の対応する端部同士を固着するためのジョイント部２１が配され、これらの中間部はスプリング部２２となっている。このスプリング部２２は接続金具２０の材質が柔らかい銅製であるため、良好な撓み性（ばね性）が発揮されるようになっている。両ジョイント部２１はジョイント部２１の端部を略Ｕ字状に折り返すことによって形成したものである。コイル成形体３内に埋設されたコイル６は、コイル成形体３の下端面の対角位置にあるコーナー部の二箇所からそれぞれ引き出されているが、接続金具２０の取付けは、コイルユニット１２をティース部材５のティース８へ装着するに先立ってなされる（後に行っても良い）。そして、図８に示すように、中央に位置するコイル成形体３と左右に位置するコイル成形体３とは、ティース部材５に装着したときの内周側に位置するもの同士あるいは外周側に位置するもの同士がかしめによって接続される。
この場合、必要があればかしめ部分をさらに溶接してもよい。
なお、コイルユニット１２のうち接続金具２０によって接続されないコイル６の端部６ａ，６ｂは、回転機の外部の図示しない電源にリード線を介して接続される。
【００１７】
次に、上記のように構成された本実施形態の作用効果を具体的に説明すると、まず、コイルユニット１２を構成するために、各コイル成形体３のコイル６の端部６ａ，６ｂが長短を有するものと、双方共に短いものとの間を、図８に示す要領で接続金具２０によって連結する。このときには、各接続金具２０の両ジョイント部２１に対するかしめ付けがなされ、対応するコイル６の端部６ａ，６ｂとの固着がなされる。こうして、コイルユニット１２が組み立てられたら、次に、各コイル成形体３の窓孔１１をティース部材５の各ティース８に嵌め込む。このとき、各ティース８は放射方向に突出しているため、コイルユニット１２を装着する場合には各コイル成形体３は図８に示す状態から図１０に示す状態、つまり内周側が接近して密着する方向へ移動させられる。このため、各接続金具２０の両ジョイント部２１にはコイル成形体３の移動に伴う力が作用するが、スプリング部２２が外周側へ膨れるような撓み変形を生じさせる等の弾性変形をすることで、このようなティース部材５への組み付けに伴う力を吸収してジョイント部２１への影響をできるだけ少ないものとすることができる。したがって、ジョイント部２１とコイル端部６ａ，６ｂとの接合状態が保持され、導通信頼性が高められる。
【００１８】
以上のように、上記した実施形態によれば、接続金具２０にばね性が付与されているため、取り扱い時あるいはティース部材５への組み付けに伴ってジョイント部２１に力が作用したとしても、スプリング部２２が変形することでこれを確実に吸収することができ、ジョイント部２１とコイル６の端部６ａ，６ｂとの良好な接続状態を保持することができる。また、本実施形態では、コイル６は所定形状に成形されたコイル成形体３とされているため、コイル単体時に比較して形態安定性に優れる。したがって、適当な絶縁体を介在させつつコイル６単体でそれぞれ各ティース部材５へ装着する場合に比較して、コイルユニット１２毎装着する作業においても円滑に行うことができる。また、コイル成形体３とすれば、コイル６の端部６ａ，６ｂの引き出し位置も比較的安定してばらつきを少なくすることができるため、この点からもジョイント部２１に対する影響を低くすることができる。
【００１９】
図１１は接続金具２０ａの他の実施形態を示すものである。このものは、スプリング部２２ａを両ジョイント部２１ａよりも薄肉に形成したものである（Ｔ１〉Ｔ２）。すなわち、スプリング部２２ａはプレスされて板厚が薄くされており、これによって同一の板厚で形成したものに比較して一層高いばね性を付与することができる。また、同図に示すものは、ジョイント部２１ａにおける折り返し方向が内外逆方向となるようにしてある。
【００２０】
なお、本発明は種々の変更が可能であり、次のような変形例も本発明の技術的範囲に含まれる。
▲１▼いずれの実施形態においても、コイルはコイル成形体３内に埋設したものを示したが、本発明ではコイル単体のものを使用してこれらを接続金具２０によって接続してゆくものであってもよい。
▲２▼ジョイント部２１はかしめによってコイルの端部と接続されるようにしたが、溶接のみ行う方法であってもよく、また半田付けのみあるいはかしめと協働して接続を行うものであってもよい。
▲３▼ジョイント部はコイルの端部をかしめるべく、Ｕ字状に折り返したものを示したが、孔を設けてここへ圧入するような方式であってもよい。
▲４▼コイルユニットを構成する各コイル成形体のコイル巻回方向を、全て同一方向としたものを示したが、順に巻回方向を反対にして接続してもよい。こうすれば、コイルユニットの各コイル成形体では各コイルの電流方向を同一とすることができ、コイルユニット全体で一つの極を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ステータの分解斜視図
【図２】コアの平断面図
【図３】コイル成形体を拡大して示す斜視図
【図４】コイルを引き出し端側から見た正面図
【図５】コイル成形体の平断面図
【図６】コイル成形体をティース部材へ装着したときの状態を示す正断面図
【図７】接続金具の斜視図
【図８】コイルユニットを示す端面図
【図９】同じく正面図
【図１０】ティース部材へ装着した状態を示す端面図
【図１１】接続金具の他の実施形態を示す斜視図
【符号の説明】
１…ステータ
３…コイル成形体
６…コイル
１２…コイルユニット
２０、２０ａ…接続金具
２１、２１ａ…ジョイント部
２２，２２ａ…スプリング部
【図１】
0004557345.tif 000002
【図２】
0004557345.tif 000003
【図３】
0004557345.tif 000004
【図４】
0004557345.tif 000005
【図５】
0004557345.tif 000006
【図６】
0004557345.tif 000007
【図７】
0004557345.tif 000008
【図８】
0004557345.tif 000009
【図９】
0004557345.tif 000010
【図１０】
0004557345.tif 000011
【図１１】
0004557345.tif 000012