JP2008187877A - 回転電機及び界磁コイルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】平角線４をエッジワイズ方向に巻回して形成された界磁コイル３から引き出されるコイル端部の位置自由度を向上できる界磁コイル３を提供する。
【解決手段】１本の平角線４をエッジワイズ方向に巻いて、直列に接続された２個の界磁コイル３が形成される。この２個の界磁コイル３は、一方のコイル端部３ａが、界磁コイル３を磁極２に組み付けた状態で、ボス部２ａの角部に形成されるＲ形状の始点と終点との間に設定される任意の一点を起点として接線方向に引き出され、磁極２の軸方向に対し所定の傾き（傾斜角度θ１）を有している。同様に、他方のコイル端部３ｂは、界磁コイル３を磁極２に組み付けた状態で、磁極２の角部に形成されるＲ形状の始点と終点との間に設定される任意の一点を起点として接線方向に引き出され、磁極２の軸方向に対し所定の傾き（傾斜角度θ２）を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、平角線をエッジワイズ方向に巻いて形成される界磁コイルと、その界磁コイルの製造方法に関する。

従来、平角線をエッジワイズ方向に巻回して形成される界磁コイルが知られている（特許文献１、特許文献２参照）。
この界磁コイルの製造方法を図５に基づいて説明する。
まず、図５（ａ）に示す様に、１本の平角線１００の両端部をそれぞれ巻芯１１０にセットする。
続いて、同図（ｂ）〜（ｄ）に示す様に、巻芯１１０を回転させながら、巻芯１１０の周囲に平角線１００をエッジワイズ方向に巻き取る。
所定回数巻き取ることにより、同図（ｅ）に示す様に、連結部１２０で連結された２個のコイル体が成形される。さらに、同図（ｆ）に示す様に、２個のコイル体を連結部１２０で折り返すことにより、直列に接続された２個の界磁コイル１３０が出来上がる。
特開２００６−２７１１２１号公報 特公平４−４９３３６号公報

上記の方法で製造された界磁コイルは、図６に示す様に、巻き始めの端部（コイル端部１４０と呼ぶ）がストレート形状であり、磁極１５０（図７参照）に嵌め合わされた状態で、図示上方へ真っ直ぐ引き出されている。このため、図７に示す様に、コイル端部１４０とブラシ１６０とを電気的に接続する際に、コイル端部１４０とブラシ１６０との位置が周方向にずれていると、コイル端部１４０をブラシ側へ曲げる必要が生じる。しかし、平角線１００をエッジワイズ方向に曲げるのには大きな荷重を必要とするため、コイル体を成形した後にコイル端部１４０の曲げ加工を行うと、成形されたコイル体が変形したり、被膜付きコイルを使用する場合には被膜が破れる恐れがある。
また、上記の製造方法では、１本の平角線１００から２個の界磁コイル１３０が直列に繋がった状態で製造される。この場合、成形された界磁コイル１３０を磁極１５０に組み付ける際に、連続した２個の界磁コイル１３０を同時に磁極１５０の外周に嵌め合わせる必要があるため、高い寸法精度が要求される。

上記の理由から、コイル体を成形した後にコイル端部１４０を曲げ加工する方法は採用されておらず、コイル端部１４０がストレート形状のまま使用されている。この場合、コイル端部１４０の位置が限定される（位置自由度が小さい）ため、コイル端部１４０とブラシ１６０との位置が周方向にずれていると、両者の間を電気的に接続するための別部材が必要となり、部品点数が増加してコストアップを招いていた。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、平角線をエッジワイズ方向に巻回して形成された界磁コイルから引き出されるコイル端部の位置自由度を向上できる回転電機、及び界磁コイルの製造方法を提供することにある。

（請求項１の発明）
本発明は、平角線をエッジワイズ方向に巻いて形成される界磁コイルを有し、この界磁コイルを磁極に組み付けてヨークの内周に固定される回転電機であって、界磁コイルは、少なくとも一方のコイル端部が、磁極の角部に形成されるＲ形状の始点と終点との間に設定される任意の一点を起点として接線方向に引き出され、磁極の軸方向に対し所定の傾きを有していることを特徴とする。
上記の構成によれば、接線方向の起点となるＲ上の一点を任意に選択することで、コイル端部の引き出し方向を適宜に変更できるので、コイル端部の位置自由度が向上する。

（請求項２の発明）
本発明は、１本の平角線を両側からそれぞれエッジワイズ方向に巻いて形成され、直列に接続された２個の界磁コイル（第１の界磁コイルと第２の界磁コイル）を有し、この２個の界磁コイルをそれぞれ磁極に組み付けてヨークの内周に固定される回転電機であって、２個の界磁コイルは、少なくとも一方のコイル端部が、磁極の角部に形成されるＲ形状の始点と終点との間に設定される任意の一点を起点として接線方向に引き出され、磁極の軸方向に対し所定の傾きを有していることを特徴とする。
上記の構成によれば、接線方向の起点となるＲ上の一点を任意に選択することで、コイル端部の引き出し方向を適宜に変更できるので、コイル端部の位置自由度が向上する。

（請求項３の発明）
請求項１に記載した回転電機において、平角線の端部を巻芯にセットして、その巻芯を回転させながら、巻芯の周囲に平角線をコイル形状に巻き取って界磁コイルを製造する方法であって、界磁コイルを磁極に組み付けた状態で、コイル端部が引き出される方向と磁極の軸方向との成す角度を傾斜角度と呼ぶ時に、平角線は、巻芯との間に予め傾斜角度に相当する角度を持たせた状態で巻芯にセットされ、このセットされた状態を維持しながら巻芯の周囲に平角線を巻き取って界磁コイルを製造することを特徴とする。

上記の方法によれば、平角線の端部を巻芯にセットする段階で傾斜角度に相当する角度を持たせているので、この状態から巻芯の周囲に平角線を巻き取ってコイル形状に成形することにより、コイル形状の成形と同時に、磁極の軸方向に対し所定の傾きを有するコイル端部を形成できる。これにより、平角線をコイル形状に成形した後にコイル端部を曲げ加工する必要はないので、成形されたコイル形状が変形することはなく、寸法精度の良い界磁コイルを製造できる。また、被膜付きコイルを使用する場合には、被膜が破れる恐れもない。

（請求項４の発明）
請求項２に記載した回転電機において、平角線の両端部をそれぞれ巻芯にセットして、平角線の両側から巻芯を回転させながら、巻芯の周囲に平角線をコイル形状に巻き取って２個の界磁コイルを製造する方法であって、界磁コイルを磁極に組み付けた状態で、コイル端部が引き出される方向と磁極の軸方向との成す角度を傾斜角度と呼ぶ時に、平角線は、少なくとも一方の端部と巻芯との間に予め傾斜角度に相当する角度を持たせた状態で巻芯にセットされ、このセットされた状態を維持しながら巻芯の周囲に平角線を巻き取って界磁コイルを製造することを特徴とする。

上記の方法によれば、平角線の少なくとも一方の端部を巻芯にセットする段階で傾斜角度に相当する角度を持たせているので、この状態から巻芯の周囲に平角線を巻き取ってコイル形状に成形することにより、コイル形状の成形と同時に、磁極の軸方向に対し所定の傾きを有するコイル端部を形成できる。これにより、平角線をコイル形状に成形した後にコイル端部を曲げ加工する必要はないので、成形されたコイル形状が変形することはなく、寸法精度の良い界磁コイルを製造できる。また、被膜付きコイルを使用する場合には、被膜が破れる恐れもない。

本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。

図１（ａ）はヨークＡＳＳＹの展開図、同図（ｂ）はＡ−Ａ断面図、図２はヨークＡＳＳＹの軸方向平面図である。
本実施例の回転電機は、例えば、自動車用エンジンを始動するためのスタータモータであり、図１及び図２に示すヨークＡＳＳＹを備える。
ヨークＡＳＳＹは、磁気回路を形成するヨーク１と、このヨーク１の内周に固定される４個の磁極２と、各磁極２に組み付けられる４個の界磁コイル３とで構成される。

ヨーク１は、強磁性体である鉄板を円筒形状に丸めて形成される。
磁極２は、図１（ｂ）に示す様に、界磁コイル３が嵌め合わされるボス部２ａと、ヨーク１との間に界磁コイル３を保持する鍔部２ｂとが設けられている。ボス部２ａは、図１（ａ）に示す様に、断面形状が長方形状を有し、角部がＲ形状に面取りされている。
４個の界磁コイル３は、２直列−２並列に接続されている。つまり、直列に接続された二個一組の界磁コイル３が二組設けられ、この二組が並列に接続されている。この界磁コイル３は、後述する製造方法により、平角線４（図３参照）をエッジワイズ方向に巻いて形成される。

直列に接続された２個の界磁コイル３は、図１（ａ）に示す様に、電流が流れる方向の上流側である一方のコイル端部３ａがモータリード板５に接続され、電流が流れる方向の下流側である他方のコイル端部３ｂが正極ブラシ６のリード線６ａ（ピグテール）に接続されている。但し、一方のコイル端部３ａは、界磁コイル３を磁極２に組み付けた状態（図１に示す状態）で、ボス部２ａの角部に形成されるＲ形状の始点と終点との間に設定される任意の一点を起点として接線方向に引き出され、磁極２の軸方向（図示上下方向）に対し所定の傾き（傾斜角度θ１と呼ぶ）を有している。

同様に、他方のコイル端部３ｂは、界磁コイル３を磁極２に組み付けた状態で、ボス部２ａの角部に形成されるＲ形状の始点と終点との間に設定される任意の一点を起点として接線方向に引き出され、磁極２の軸方向に対し所定の傾き（傾斜角度θ２と呼ぶ）を有している。
なお、モータリード板５は、図２に示す様に、ヨーク１とエンドフレーム（図示せず）との間に固定されるグロメット７に保持されて、モータの外側に取り出された一端側の端部が図示しない電磁スイッチのモータ端子に接続されている。

次に、界磁コイル３の製造方法を図３に基づいて説明する。
まず、２個の界磁コイル３を製造できるだけの所定の長さを有する１本の平角線４を準備し、同図（ａ）に示す様に、平角線４の両端部をそれぞれ巻芯８にセットする。この時、平角線４の一方（図示左側）の端部は、巻芯８との間に予め傾斜角度θ１に相当する角度α１を有する状態で巻芯８にセットされ、平角線４の他方の端部は、巻芯８との間に予め傾斜角度θ２に相当する角度β１を有する状態で巻芯８にセットされる。なお、左右両側の巻芯８は、それぞれ磁極２のボス部２ａと同一形状に設けられている。

続いて、上記のセットされた状態を図示しないクランプ装置により保持したまま、同図（ｂ）〜（ｄ）に示す様に、左右両側の巻芯８をそれぞれ回転（図中右回転）させながら、巻芯８の周囲に平角線４をエッジワイズ方向に巻き取る。
所定回数巻き取った後、同図（ｅ）に示す様に、二つのコイル体を連結する連結部３ｃに折り曲げ用の治具９を当てて、この治具９を支点として図示矢印方向に折り曲げる。これにより、同図（ｆ）に示す様に、連結部３ｃを介して直列に接続された２個の界磁コイル３が出来上がる。この２個の界磁コイル３は、例えば、同図（ｇ）に示す様に、連結部３ｃに対して同一側に設けられている。図示矢印は磁束の流れ方向を示している。
この後、２個の界磁コイル３をヨーク１の内周に沿って配置できる様に、コイル全体に曲率を付けて終了する。

（実施例１の効果）
上記の製造方法によれば、平角線４の両端部を巻芯８にセットする段階で、それぞれ傾斜角度θ１、θ２に相当する角度α１、β１を持たせているので、この状態から巻芯８の周囲に平角線４を巻き取ることにより、磁極２のボス部２ａに嵌め合わされるコイル形状の部分と同時に傾斜角度θ１、θ２を有するコイル端部３ａ、３ｂを形成できる。この場合、巻き取り工程の後にコイル端部３ａ、３ｂを曲げ加工する必要はないので、磁極２のボス部２ａに嵌め合わされるコイル形状の部分と、そのコイル形状の部分から引き出されたコイル端部３ａ、３ｂとの位置寸法精度を高く製造できる。また、被膜付きコイルを使用する場合には、被膜が破れる恐れもない。これにより、一方のコイル端部３ａとモータリード板５との間、および、他方のコイル端部３ｂと正極ブラシ６のリード線６ａとの間を別部材によって電気的に接続する必要がなく、部品点数を削減できることにより、コストダウンを実現できる。

また、１本の平角線４から直列に接続された２個の界磁コイル３を製造する場合は、１個の界磁コイル３を製造する場合と比較すると、２極間のピッチ誤差も含めて、より高い寸法精度が要求される。これに対し、本実施例では、コイル形状の部分と、そのコイル形状の部分から引き出されたコイル端部３ａ、３ｂとの位置寸法精度を高く製造できるだけでなく、コイル形状の部分に巻き崩れが発生しないため、高い寸法精度を確保できる。
さらに、本実施例の製造方法によれば、平角線４の両端部を巻芯８にセットする角度α１、β１を変更するだけで、コイル端部３ａ、３ｂの引き出し方向（傾斜角度θ１、θ２）を任意に設定できるため、設計自由度が向上する。

図４は界磁コイル３の製造工程図である。
この実施例２は、一方の界磁コイル３と他方の界磁コイル３とを対称形状に巻き取った場合の一例である。この場合、図４（ａ）に示す様に、平角線４の一方の端部を巻芯８にセットする角度α１と、平角線４の他方の端部を巻芯８にセットする角度β１とが同一角度（α１＝β１）であり、同図（ｂ）〜（ｄ）に示す様に、左右両側の巻芯８をそれぞれ反対方向に回転させて、巻芯８の周囲に平角線４を巻き取る。
所定回数巻き取った後、同図（ｅ）に示す様に、二つのコイル体を連結する連結部３ｃに折り曲げ用の治具９を当てて、この治具９を支点として図示矢印方向に折り曲げる。これにより、同図（ｆ）に示す様に、連結部３ｃを介して直列に接続された２個の界磁コイル３が対称形状に出来上がる。この２個の界磁コイル３は、例えば、同図（ｇ）に示す様に、連結部３ｃを挟んで対向する位置に設けられている。図示矢印は磁束の流れ方向を示している。

（変形例）
実施例１及び実施例２では、１本の平角線４から直列に接続された２個の界磁コイル３を製造する一例を記載したが、１本の平角線４から１個の界磁コイル３を製造する場合にも、上記実施例と同様の方法で製造できる。
また、実施例１及び実施例２では、一方のコイル端部３ａと他方のコイル端部３ｂの両方に傾斜角度θ１、θ２を持たせているが、一方のコイル端部３ａのみ、あるいは他方のコイル端部３ｂのみ、傾斜角度を持たせる様に製造することもできる。

（ａ）ヨークＡＳＳＹの展開図、（ｂ）Ａ−Ａ断面図である。 ヨークＡＳＳＹの軸方向平面図である。 界磁コイルの製造工程図である（実施例１）。 界磁コイルの製造工程図である（実施例２）。 従来技術による界磁コイルの製造工程図である。 界磁コイルの斜視図である（従来技術）。 ヨークＡＳＳＹの展開図である（従来技術）。

符号の説明

１ ヨーク
２ 磁極
２ａ 磁極のボス部
３ 界磁コイル
３ａ 一方のコイル端部
３ｂ 他方のコイル端部
４ 平角線
８ 巻芯

Claims (4)

1. 平角線をエッジワイズ方向に巻いて形成される界磁コイルを有し、
   この界磁コイルを磁極に組み付けてヨークの内周に固定される回転電機であって、
   前記界磁コイルは、少なくとも一方のコイル端部が、前記磁極の角部に形成されるＲ形状の始点と終点との間に設定される任意の一点を起点として接線方向に引き出され、前記磁極の軸方向に対し所定の傾きを有していることを特徴とする回転電機。
2. １本の平角線を両側からそれぞれエッジワイズ方向に巻いて形成され、直列に接続された２個の界磁コイルを有し、
   この２個の界磁コイルをそれぞれ磁極に組み付けてヨークの内周に固定される回転電機であって、
   前記２個の界磁コイルは、少なくとも一方のコイル端部が、前記磁極の角部に形成されるＲ形状の始点と終点との間に設定される任意の一点を起点として接線方向に引き出され、前記磁極の軸方向に対し所定の傾きを有していることを特徴とする回転電機。
3. 請求項１に記載した回転電機において、
   前記平角線の端部を巻芯にセットして、その巻芯を回転させながら、前記巻芯の周囲に前記平角線をコイル形状に巻き取って前記界磁コイルを製造する方法であって、
   前記界磁コイルを前記磁極に組み付けた状態で、前記コイル端部が引き出される方向と前記磁極の軸方向との成す角度を傾斜角度と呼ぶ時に、
   前記平角線は、前記巻芯との間に予め前記傾斜角度に相当する角度を持たせた状態で前記巻芯にセットされ、このセットされた状態を維持しながら前記巻芯の周囲に前記平角線を巻き取って前記界磁コイルを製造することを特徴とする界磁コイルの製造方法。
4. 請求項２に記載した回転電機において、
   前記平角線の両端部をそれぞれ巻芯にセットして、前記平角線の両側から前記巻芯を回転させながら、前記巻芯の周囲に前記平角線をコイル形状に巻き取って前記２個の界磁コイルを製造する方法であって、
   前記界磁コイルを前記磁極に組み付けた状態で、前記コイル端部が引き出される方向と前記磁極の軸方向との成す角度を傾斜角度と呼ぶ時に、
   前記平角線は、少なくとも一方の端部と前記巻芯との間に予め前記傾斜角度に相当する角度を持たせた状態で前記巻芯にセットされ、このセットされた状態を維持しながら前記巻芯の周囲に前記平角線を巻き取って前記界磁コイルを製造することを特徴とする界磁コイルの製造方法。

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