(57)【要約】【課題】巻線の巻回作業を良好に行うようにしつつ、重量バランスを向上させることができるアーマチュアコア、及びこれを用いた電動モータを提供する。【解決手段】フライヤ１０１を備えた巻線装置１００を用い、フライヤ１０１を動かすことによって巻線１８が巻回されるアーマチュアコア１２において、回転軸に外嵌されるコア本体１５と、コア本体１５から径方向外側に向かって突設され、且つ周方向に等間隔に配置されたティース１６とを有し、ティース１６は、巻線１８が巻回される巻胴部２１と、この巻胴部２１の先端に設けられ、周方向に沿って延在する外周部２２とにより構成され、巻胴部２１は、径方向に沿って延びる仮想基準ティースＫＴの巻胴部ＫＭに対してフライヤ１０１の進行方向前方側に向かって傾倒している。【選択図】図２
2013090382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フライヤを備えた巻線装置を用い、前記フライヤを動かすことによって巻線が巻回されるアーマチュアコアにおいて、
回転軸に外嵌されるコア本体と、
前記コア本体から径方向外側に向かって突設され、且つ周方向に等間隔に配置されたティースとを有し、
前記ティースは、前記巻線が巻回される巻胴部と、この巻胴部の先端に設けられ、周方向に沿って延在する外周部とにより構成され、
前記巻胴部は、径方向に沿って延びる仮想基準巻胴部に対して前記フライヤの進行方向前方側に向かって傾倒していることを特徴とするアーマチュアコア。
【請求項２】
前記外周部は、
前記巻胴部の先端から前記フライヤの進行方向前方側に向かって延出する短片突起と、
前記巻胴部の先端から前記フライヤの進行方向後方側に向かって延出し、前記短片突起よりも長く設定された長片突起とが一体成形されたものであることを特徴とする請求項１に記載のアーマチュアコア。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のアーマチュアコアを、前記回転軸に外嵌固定すると共に、前記回転軸に、前記アーマチュアコアに巻回された前記巻線が電気的に接続され、この巻線に電力を供給するためのコンミテータを外嵌固定してなるアーマチュアと、
このアーマチュアを回転自在に支持すると共に、前記アーマチュアコアの前記外周部に径方向で対向するように永久磁石が設けられているヨークとを有することを特徴とする電動モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、巻線が巻回されるアーマチュアコア、及びこれを用いた電動モータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車等の車両に搭載される電動モータとして、ブラシ付きの電動モータが多く使用される。この種の電動モータは、内周面に磁石を取り付けた有底筒状のヨークの内側に、巻線が巻回されたアーマチュアが回転自在に配置された構成となっている。アーマチュアは回転軸に外嵌固定されたアーマチュアコアを有している。アーマチュアコアには複数のティースが周方向に並んで配置されており、これらティース間に、それぞれ軸方向に長いスロットが形成される。
【０００３】
そして、例えば、所定間隔をあけたスロット間に、巻線が重ね巻方式にて巻回されている。各巻線は、回転軸に取り付けられた各セグメントに導通している。各セグメントはブラシと摺接可能になっており、ブラシを介して巻線に給電することにより磁界が形成され、ヨークの磁石との間に生じる磁気的な吸引力や反発力によって回転軸が駆動する。
【０００４】
ところで、重ね巻方式のように、所定間隔をあけたスロット間に巻線を巻回する場合、先に巻回された巻線よりも後に巻回された巻線が径方向外側に位置する。つまり、重ね巻方式の場合、後工程で巻回される巻線よりも前工程で巻回された巻線が、同じスロット内に既に存在している状態になる。このような状態では、後工程で巻回される巻線になるほどスロットの巻線空間の残りが少なくなるので、巻線が巻回しづらくなる。このため、各スロットを、この断面形状が互いに異なる異形スロットとし、巻線の巻回作業を良好に行う技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−９９５２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の従来技術にあっては、アーマチュアコアを、複数の金属板を積層させて形成する所謂積層コア構造とする場合、積層する金属板を１枚ずつ回転させる所謂回転積層を行いにくい。つまり、各スロットの形状が同一であれば、複数の金属板を１枚ずつ積層させる際、例えば、スロット１つ分だけ周方向にずらしながら金属板を積層させていくことができる。
しかしながら、各スロットの形状が異なる場合、スロット１つ分だけ周方向にずらしてしまうと軸方向で重なっているスロットの形状が合わず、この結果、金属板を積層させていくことができない。このため、各金属板の製作精度の誤差を周方向に分散させることができず、アーマチュアコアの重量バランスが悪化する虞があるという課題がある。
【０００７】
そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、巻線の巻回作業を良好に行うようにしつつ、重量バランスを向上させることができるアーマチュアコア、及びこれを用いた電動モータを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明に係るアーマチュアコアは、フライヤを備えた巻線装置を用い、前記フライヤを動かすことによって巻線が巻回されるアーマチュアコアにおいて、回転軸に外嵌されるコア本体と、前記コア本体から径方向外側に向かって突設され、且つ周方向に等間隔に配置されたティースとを有し、前記ティースは、前記巻線が巻回される巻胴部と、この巻胴部の先端に設けられ、周方向に沿って延在する外周部とにより構成され、前記巻胴部は、径方向に沿って延びる仮想基準巻胴部に対して前記フライヤの進行方向前方側に向かって傾倒していることを特徴とする。
この場合、請求項２に記載した発明に係るアーマチュアコアのように、前記外周部は、前記巻胴部の先端から前記フライヤの進行方向前方側に向かって延出する短片突起と、前記巻胴部の先端から前記フライヤの進行方向後方側に向かって延出し、前記短片突起よりも長く設定された長片突起とが一体成形されたものであってもよい。
【０００９】
このように構成することで、各ティース間に形成されるスロットの形状を全周に亘って同一にすることができる。このため、アーマチュアコアを複数の金属板を積層することにより形成する場合、アーマチュアコアの重量バランスを向上させることができる。
また、各スロット内において、最外側に巻回される巻線が位置する部分の巻線空間を、従来よりも大きく設定することができる。このため、アーマチュアコアに重ね巻方式にて巻線を巻回する場合において、巻線の巻回作業を良好に行うことが可能になる。
【００１０】
請求項４に記載した発明に係る電動モータは、請求項１〜請求項３の何れかに記載のアーマチュアコアを、前記回転軸に外嵌固定すると共に、前記回転軸に、前記アーマチュアコアに巻回された前記巻線が電気的に接続され、この巻線に電力を供給するためのコンミテータを外嵌固定してなるアーマチュアと、このアーマチュアを回転自在に支持すると共に、前記アーマチュアコアの前記外周部に径方向で対向するように永久磁石が設けられているヨークとを有することを特徴とする。
【００１１】
このように構成することで、アーマチュアコアへの巻線の巻回作業を良好に行うようにしつつ、アーマチュアコアの重量バランスを向上させることができるので、モータ効率の優れた電動モータを提供することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、各ティース間に形成されるスロットの形状を全周に亘って同一にすることができる。このため、アーマチュアコアを複数の金属板を積層することにより形成する場合、アーマチュアコアの重量バランスを向上させることができる。
また、各スロット内において、最外側に巻回される巻線が位置する部分の巻線空間を、従来よりも大きく設定することができる。このため、アーマチュアコアに重ね巻方式にて巻線を巻回する場合において、巻線の巻回作業を良好に行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態における電動モータの縦断面図である。
【図２】本発明の実施形態におけるアーマチュアコアの平面図である。
【図３】本発明の実施形態における巻線の巻回工程を示す説明図である。
【図４】本発明の実施形態における巻線の巻回工程を示す説明図である。
【図５】本発明の実施形態における巻線の巻回工程を示す説明図である。
【図６】本発明の実施形態における巻線の巻回工程を示す説明図である。
【図７】本発明の実施形態における巻線の巻回工程を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（電動モータ）
次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、電動モータ１の縦断面図、図２は、アーマチュアコア１２の平面図である。
図１、図２に示すように、電動モータ１は、例えば減速機構２に取り付けられ、この減速機構２を介して回転トルクを出力するものである。電動モータ１は、ヨーク３と、ヨーク３の内側に回転自在に支持されているアーマチュア４とを備えている。
【００１５】
ヨーク３は、鉄等の磁性材からなるものであって、例えば金属板に深絞りによるプレス加工等を施して有底筒状に形成されている。ヨーク３は、この開口部３ａが減速機構２側を向くように取り付けられている。ヨーク３の開口部３ａの周縁には、フランジ部３ｂが形成されている。フランジ部３ｂには、これを貫通する不図示の取付孔が形成されている。フランジ部３ｂの取付孔にボルト５を挿通し、減速機構２にボルト５を締結することによりヨーク３が固定される。
【００１６】
ヨーク３の筒部３ｃには、内周面に、瓦状に形成された複数のマグネット６が周方向に沿って等間隔に磁極が順番となるように設けられている。マグネット６は、接着剤等によりヨーク３に貼付される。
ヨーク３の底部３ｄには、減速機構２とは反対側に向かって突出したボス部７が形成されている。ボス部７の内側には、アーマチュア４の回転軸８の一端を回転自在に支持するためのすべり軸受９が内嵌固定されている。
【００１７】
さらに、ヨーク３のボス部７には、底部側にスラストプレート１０が設けられている。スラストプレート１０は、スチールボール１１を介して回転軸８のスラスト荷重を受けている。スチールボール１１は、回転軸８とスラストプレート１０との間の摺動抵抗を減少させると共に、回転軸８の芯ズレを吸収し、回転軸８のスラスト荷重をスラストプレート１０に確実に伝達するためのものである。
【００１８】
アーマチュア４は、回転軸８と、回転軸８に外挿固定されるアーマチュアコア１２と、アーマチュアコア１２よりも減速機構２側に配置されたコンミテータ１３とを有している。
回転軸８の減速機構２側は、この減速機構２に設けられた不図示の滑り軸受に回転自在に支持されている。
【００１９】
（アーマチュアコア）
アーマチュアコア１２は、電磁鋼板等の磁性材である金属板１４を複数枚積層してなるものであって、マグネット６に対応する位置に配置されている。アーマチュアコア１２は、回転軸８に外嵌固定されるリング状のコア本体１５と、コア本体１５から径方向外側に向かって突設され、周方向に沿って等間隔に配置される複数（この実施形態では１０個）のティース１６とを有している。そして、周方向に隣接するティース１６間に、それぞれスロット１７が形成されている。
【００２０】
コア本体１５の内径は、回転軸８の軸径よりもやや小さく設定されており、コア本体１５に回転軸８を圧入することにより、回転軸８にコア本体１５が固定されるようになっている。また、コア本体１５には、周方向に等間隔で凸部（ダボ）２０が複数（この実施形態では５個）形成されている。これら凸部２０をカシメることにより、複数積層された金属板１４を一体化することができる。
【００２１】
各スロット１７には、エナメル被覆の巻線１８が巻回され、これによりアーマチュアコア１２の外周にアーマチュアコイル１９が形成される。ここで、各スロット１７への巻線１８の巻回作業は、フライヤ１０１を備えた巻線装置１００を用いて行われる。すなわち、フライヤ１０１のノズル１０２から巻線１８を繰り出し、フライヤ１０１がアーマチュアコア１２の周囲を移動しながらアーマチュアコア１２に巻線１８が巻回される。尚、各スロット１７への巻線１８の具体的な巻回順序についての詳細は後述するが、フライヤ１０１のアーマチュアコア１２に対する見かけ上の移動方向は、図２における時計回り（矢印Ｙ１参照）である。
【００２２】
ここで、各ティース１６は、巻線１８が巻回される巻胴部２１と、巻胴部２１の先端に一体成形され、周方向に延びる外周部２２とを有しており、軸方向平面視略Ｔ字状に形成されている。そして、各ティース１６の巻胴部２１が、径方向に沿って放射状に延びる仮想基準ティースＫＴの巻胴部ＫＭ（図２に２点鎖線で示す）に対してフライヤ１０１のアーマチュアコア１２に対する見かけ上の移動方向（矢印Ｙ１）前方に向かって傾倒した状態になっている。
尚、仮想基準ティースＫＴとは、異形コアでない所謂ノーマルコアの場合に形成され、その巻胴部ＫＭがコア本体１５から径方向に対して平行に延びているティースである。
【００２３】
つまり、各ティース１６の巻胴部２１は、この中心線Ｌ１が仮想基準ティースＫＴの巻胴部ＫＭの中心線Ｌ２よりもフライヤ１０１の移動方向前方に向かって傾倒した状態になっている。そして、中心線Ｌ１と中心線Ｌ２との間の角度θ１は、
θ１＝０．５°・・・（１）
を満たすように設定されていることが望ましい。
【００２４】
このように、各ティース１６の巻胴部２１が仮想基準ティースＫＴの巻胴部ＫＭに対して傾倒している一方、外周部２２の位置は、仮想基準ティースＫＴの外周部ＫＧと同じ位置に設定されている。このため、各ティース１６の外周部２２は、巻胴部２１の先端からフライヤ１０１の移動方向前方に向かって延出する短片突起２２ａと、巻胴部２１の先端からフライヤ１０１の移動方向後方に向かって延出し、短片突起２２ａよりも長い長片突起２２ｂとにより構成された形になる。したがって、各スロット１７の長片突起２２ｂの内側のスペースＳ１は、仮想基準ティースＫＴが形成されている場合よりも大きく設定される。
【００２５】
ここで、コア本体１５の中心と短片突起２２ａの先端を通る直線をＬ３とし、コア本体１５の中心と長片突起２２ｂの先端を通る直線をＬ４としたとき、中心線Ｌ１と中心線Ｌ３との間の角度θ２は、例えば、
θ２＝１３．２°・・・（２）
に設定される一方、中心線Ｌ２と直線Ｌ４との間の角度θ３は、例えば、
θ３＝１４．２°・・・（３）
に設定される。
また、各ティース１６は、この延在方向が軸方向に対して捩れるように形成され、所定のスキュー角を有している。
【００２６】
アーマチュアコア１２に巻回された巻線１８は、この巻線１８の端末部がコンミテータ１３に接続されている。コンミテータ１３は、回転軸８に外嵌固定されている円柱状の本体部２３と、本体部２３の外周面に周方向に沿って並んで配置されている複数枚のセグメント２４とを備えている。
コンミテータ１３の本体部２３は合成樹脂で形成されており、各セグメント２４を互いに絶縁した状態にしている。セグメント２４は軸方向に長い板状の金属片で形成されており、セグメント２４のアーマチュアコア１２側の端部を外径側に折り返す形で折り曲げ、ここをライザ２５としている。このライザ２５に、巻線１８の端末部が掛け回され、ヒュージングにより固定されている。これにより、セグメント２４と巻線１８とが導通される。
【００２７】
コンミテータ１３の外周には、一対のブラシ２６が設けられている。これらブラシ２６は、不図示のブラシホルダを介してコンミテータ１３に向かって進退自在に設けられている。さらに、ブラシ２６は、不図示のスプリングによってコンミテータ１３側に向かって付勢された状態で、セグメント２４に摺接している。また、ブラシ２６は、外部電源と電気的に接続可能に設けられており、ブラシ２６、及びコンミテータ１３を介して巻線１８に電流が供給されるようになっている。
【００２８】
（巻線の巻回順序）
次に、図３〜図７に基づいて、巻線１８のアーマチュアコア１２への巻回順序について説明する。
図３〜図７は、巻線１８の巻回工程を示す説明図である。尚、図３〜図７において、説明を分かり易くするために各ティース１６に時計回りに符号を付して説明する。
ここで、巻線１８の巻回方式としては、１つ置きに存在するスロット１７間に跨るように巻線１８を巻回する所謂重ね巻方式を採用している。そして、このような重ね巻を回転軸８を中心にして点対称となる関係で、２つのフライヤ１０１を用いて２箇所同時に行う所謂ダブルフライヤ方式にて巻線１８を巻回している。
【００２９】
より具体的には、まず、図３に示すように、１番ティース１６と２番ティース１６とに跨るように、それぞれのスロット１７に巻線１８を挿入して巻回する。そして、一方の第１アーマチュアコイル３１ａを形成する。これと同時に、６番ティース１６と７番ティース１６とに跨るように、それぞれのスロット１７に巻線１８を挿入して巻回する。そして、一方の第１アーマチュアコイル３１ａと回転軸８を中心にして点対称となる位置存在する他方の第１アーマチュアコイル３１ｂを形成する。
【００３０】
続いて、図４に示すように、アーマチュアコア１２が図４における反時計回り方向（図４における矢印Ｙ２参照）に向かってスロット１７を１つ分回転移動する。すなわち、アーマチュアコア１２が各フライヤ１０１に対して相対的に、図４における時計回り方向（図４における矢印Ｙ１参照）に向かってスロット１７を１つ分回転移動する。そして、２番ティース１６と３番ティース１６とに跨るように、それぞれのスロット１７に巻線１８を挿入して巻回し、一方の第２アーマチュアコイル３１ａを形成する。これと同時に、７番ティース１６と８番ティース１６とに跨るように、それぞれのスロット１７に巻線１８を挿入して巻回する。そして、一方の第２アーマチュアコイル３２ａと回転軸８を中心にして点対称となる位置存在する他方の第２アーマチュアコイル３２ｂを形成する。
【００３１】
ここで、２番ティース１６には、一方の第１アーマチュアコイル３１ａ、及び一方の第２アーマチュアコイル３２ａが存在することになる。そして、２番ティース１６上において、一方の第１アーマチュアコイル３１ａの径方向外側に一方の第２アーマチュアコイル３２ａが位置する。
同様に、７番ティース１６には、他方の第１アーマチュアコイル３１ｂ、及び他方の第２アーマチュアコイル３２ｂが存在することになる。そして、７番ティース１６上において、他方の第１アーマチュアコイル３１ｂの径方向外側に他方の第２アーマチュアコイル３２ｂが位置する。
【００３２】
続いて、図５に示すように、各フライヤ１０１に対してアーマチュアコア１２が再び移動し、３番ティース１６と４番ティース１６とに跨るように、それぞれのスロット１７に巻線１８を挿入して巻回する。そして、一方の第３アーマチュアコイル３３ａを形成する。これと同時に、８番ティース１６と９番ティース１６とに跨るように、それぞれのスロット１７に巻線１８を挿入して巻回する。そして、一方の第３アーマチュアコイル３３ａと回転軸８を中心にして点対称となる位置存在する他方の第３アーマチュアコイル３３ｂを形成する。
【００３３】
このとき、３番ティース１６には、一方の第２アーマチュアコイル３２ａの径方向外側に、一方の第３アーマチュアコイル３３ａが位置する。また、８番ティース１６には、他方の第２アーマチュアコイル３２ｂの径方向外側に、他方の第３アーマチュアコイル３３ｂが位置する。
【００３４】
このような手順で巻線１８を順次巻回していき、図６に示すように、４番ティース１６と５番ティース１６とに跨るように、一方の第４アーマチュアコイル３４ａを形成すると共に、９番ティース１６と１０番ティース１６とに跨るように、他方の第４アーマチュアコイル３４ｂを形成する。
さらに、図７に示すように、５番ティース１６と６番ティース１６とに跨るように、一方の第５アーマチュアコイル３５ａを形成すると共に、１０番ティース１６と１番ティース１６とに跨るように、他方の第５アーマチュアコイル３５ｂを形成する。
【００３５】
ここで、一方の第５アーマチュアコイル３５ａは、各一方のアーマチュアコイル３１ａ〜３５ａのうち、最外側に位置するので、径方向における一方の第５アーマチュアコイル３５ａの巻線空間の残りが少なくなる。とりわけ、１０番ティース１６上にあっては、一方の第４アーマチュアコイル３４ａの径方向外側に一方の第５アーマチュアコイル３５ａが位置するので、第４アーマチュアコイル３４ａと１０番ティース１６の外周部２２との間の距離が狭くなる。
【００３６】
しかしながら、外周部２２は、巻胴部２１の先端からフライヤ１０１の移動方向前方に向かって延出する短片突起２２ａと、巻胴部２１の先端からフライヤ１０１の移動方向後方に向かって延出し、短片突起２２ａよりも長い長片突起２２ｂとにより構成された形になっている。したがって、各スロット１７の長片突起２２ｂの内側のスペースＳ１が大きく確保される。このため、１０番ティース１６と１番ティース１６との間に、一方の第５アーマチュアコイル３５ａを容易に巻回することができる。
【００３７】
また、他方の第５アーマチュアコイル３５ｂについても一方の第５アーマチュアコイル３５ａと同様のことがいえる。つまり、他方の第５アーマチュアコイル３５ｂは、各他方のアーマチュアコイル３１ｂ〜３５ｂのうち、最外側に位置するので、径方向における他方の第５アーマチュアコイル３５ｂの巻線空間の残りが少なくなる。
しかしながら、外周部２２長片突起２２ｂにより、最外側に位置していても５番ティース１６において、スペースＳ１を十分確保することができるので、５番ティース１６と６番ティース１６との間に、他方の第５アーマチュアコイル３５ｂを容易に巻回することができる。
【００３８】
したがって、上述の実施形態によれば、アーマチュアコア１２に重ね巻方式にて巻線１８を巻回する場合において、巻線１８の巻回作業を良好に行うことが可能になる。これに加え、各ティース１６の形状が全て同一であるので、アーマチュアコア１２を形成するにあたって金属板１４を積層するとき、１枚ずつティース１６（スロット１７）を１つ分だけ回転方向にずらしながら金属板１４を積層させていくことができる。このため、各ティース１６の製作誤差が均等化され、アーマチュアコア１２の重量バランスを向上させることができる。
【００３９】
また、各ティース１６の巻胴部２１は、この中心線Ｌ１と、仮想基準ティースＫＴの巻胴部ＫＭの中心線Ｌ２との間の角度θ１（図２参照）が、式（１）を満たすように設定されているので、確実に巻線１８の巻回作業を良好に行うようにしつつ、アーマチュアコア１２の重量バランスを向上させることができる。このため、確実に電動モータ１のモータ特性を向上させることができる。
【００４０】
尚、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
例えば、上述の実施形態では、アーマチュアコア１２に巻線１８を巻回するにあたって、２つのフライヤ１０１を用い、２箇所同時に巻線１８の巻回作業を行う所謂ダブルフライヤ方式を採用した場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、１つのフライヤ１０１のみで巻線１８の巻回作業を行う所謂シングルフライヤ方式や、３つのフライヤ１０１を用いて巻線１８の巻回作業を行う所謂トリプルフライヤ方式等、さまざまな重ね巻線に本実施形態のアーマチュアコア１２の形状を採用することができる。
【００４１】
また、上述の実施形態では、１つ置きに存在するスロット１７間に跨るように、巻線１８を重ね巻方式にて巻回する場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、間に２つ以上のスロット１７を挟んで巻線１８を重ね巻方式にて巻回する場合にも本実施形態のアーマチュアコア１２の形状を採用することができる。
さらに、上述の実施形態では、アーマチュアコア１２に、例えば、１０個のティース１６が形成されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、さまざまなアーマチュアコアのティースに本実施形態のティース１６の形状を採用することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１  電動モータ
３  ヨーク
４  アーマチュア
６  マグネット（永久磁石）
８  回転軸
１２  アーマチュアコア
１３  コンミテータ
１５  コア本体
１６  ティース
１８  巻線
２１  巻胴部
２２  外周部
２２ａ  短片突起
２２ｂ  長片突起
１００  巻線装置
１０１  フライヤ
ＫＭ  巻胴部（仮想基準巻胴部）
ＫＴ  仮想基準ティース
【図１】
2013090382.tif 000003
【図２】
2013090382.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2013090382.tif 000007
【図６】
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【図７】
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