JP2008259371A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】エッジワイズ巻線を界磁コイル２に使用した回転電機において、界磁コイル２の占積率を改善する。
【解決手段】被膜付き平角線を幅方向（エッジワイズ方向）に巻いて巻線部（エッジワイズ巻線）を形成した後、その巻線部をプレスにより板厚方向に圧縮することで、平角線の厚さ方向の被膜厚さｔ１が幅方向の被膜厚さｔ２より薄く形成される。また、巻線部を板厚方向に圧縮することにより、巻線部の内周側の厚みと外周側の厚みとの差を無くすことができ、巻線部全体を均一な厚さに調整できる。上記の結果、界磁コイル２が組み付けられる磁極３の鍔部３ｂとヨーク１との間に設けられる巻線スペースＳを従来より小さくできるので、界磁コイル２の占積率を向上できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、エッジワイズ巻線を界磁コイルに用いた回転電機に関する。

従来、巻線界磁式の直流モータを小型化するには、巻線（界磁コイル）の占積率を高めることが重要であり、図４（ａ）に示す様に、断面矩形状の平角線を幅方向（エッジワイズ方向）に巻いたエッジワイズ巻線を界磁コイル１００に使用する場合は、断面円形の丸線を使用した界磁コイルと比較して占積率を向上させることが可能である（特許文献１参照）。
特開２００６−２７１１２１号公報

ところが、被膜付き平角線をエッジワイズ方向に巻線した界磁コイルでは、「界磁コイルの層数×被膜を含めた平角線の厚さ（＝導体部の厚さ＋２×被膜厚さ）」が径方向の巻線スペースとして必要となるため、被膜の厚さが占積率低下の要因となっている。
また、平角線を幅方向に巻いたエッジワイズ巻線は、平角線を厚さ方向に巻いたフラットワイズ巻線（図５参照）と比較して、コーナー部（曲げ部）の内周側の曲率と外周側の曲率との差が大きく、曲率の大きい内周側の方が曲率の小さい外周側より厚みが大きくなる（内周側の厚みｄ１＞外周側の厚みｄ２）。

このため、エッジワイズ巻線を界磁コイル１００に使用する場合は、図４（ｂ）に示す様に、厚みｄ１の大きいコーナー部の内周側に合わせて径方向の巻線スペースＳ（磁極の鍔部１１０とヨーク１２０との間に設けられるスペース）が決定されるため、これも占積率低下の要因となっている。
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、エッジワイズ巻線を界磁コイルに使用した回転電機において、界磁コイルの占積率を改善することにある。

（請求項１の発明）
本発明は、被膜付き平角線を幅方向に巻回したエッジワイズ巻線を界磁コイルに用いた回転電機であって、界磁コイルは、平角線の厚さ方向の被膜厚さが幅方向の被膜厚さより薄く設けられていることを特徴とする。
上記の構成によれば、平角線の厚さ方向の被膜厚さを幅方向の被膜厚さより薄くしたことにより、界磁コイルを配置するための径方向の巻線スペースを小さくできるので、その分、界磁コイルの占積率を向上させることができる。

（請求項２の発明）
請求項１に記載した回転電機において、界磁コイルは、コーナー部の内周側と外周側とが同一厚さに調整されていることを特徴とする。
この場合、径方向の巻線スペースを平角線の厚い側（コーナ部の内周側）に合わせて決定する必要がないので、界磁コイルの占積率を改善できる。

（請求項３の発明）
請求項１に記載した回転電機の製造方法であって、平角線の被膜は、導体部の表面に絶縁ワニスを塗布する塗布工程と、塗布された絶縁ワニスを焼き付ける焼付工程とを経て形成され、塗布工程では、平角線の幅方向の膜厚より、厚さ方向の膜厚の方が薄くなる様に、絶縁ワニスを塗布することを特徴とする。
上記の方法によれば、導体部の表面に絶縁ワニスを塗布する際に、導体部の幅方向より厚さ方向に絶縁ワニスの膜厚を薄く塗布することで、平角線の厚さ方向の被膜厚さを幅方向の被膜厚さより薄くできる。

（請求項４の発明）
請求項１または２に記載した回転電機の製造方法であって、界磁コイルは、平角線を幅方向に所定数巻回した後、界磁コイル全体を層方向に圧縮することで、層方向のコイル厚さが所定の寸法に調整されることを特徴とする。
平角線を幅方向（エッジワイズ方向）に巻回して形成されるエッジワイズ巻線は、コーナー部の内周側と外周側とで曲率が大きく異なり、内周側の方が外周側より厚みが大きくなるため、占積率低下の要因となっている。

これに対し、本発明では、平角線を幅方向に所定数巻回した後、界磁コイル全体を層方向に圧縮することで、コーナー部の内周側と外周側とで厚みの差を無くすことができ、均一な厚さに調整できる。その結果、界磁コイルの占積率を向上させることができる。
また、界磁コイル全体を層方向に圧縮することで、厚さ方向の被膜厚さを薄くすることができ、占積率の向上につながる。

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断面拡大図である。
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に適用される。
スタータモータは、界磁に電磁石を用いた電磁石界磁式の直流電動機であり、図１（ａ）に示す様に、電磁石を構成するヨーク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の内周に界磁コイル２を組み付けて固定される４個の磁極３とを有する。

ヨーク１は、例えば、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３は、図１（ｂ）に示す様に、界磁コイル２が嵌め合わされるボス部３ａと、ヨーク１との間に界磁コイル２を保持するための鍔部３ｂとが設けられている。４個の磁極３は、ヨーク１の周方向に等間隔（９０度ピッチ）に配置され、ボス部３ａの中心部がヨーク１にかしめ固定されている。
界磁コイル２は、被膜付き平角線７（図３参照）を幅方向（エッジワイズ方向）に所定数巻回して形成されるエッジワイズ巻線が使用される。
４個の界磁コイル２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２が二組設けられ、この二組が並列に接続されている。

直列に接続された二個一組の界磁コイル２は、図１（ａ）に示す様に、一方の界磁コイル２から引き出されたコイル端部２ａが正極ブラシ４のリード線４ａに接続され、他方の界磁コイル２から引き出されたコイル端部２ｂがモータリード板５に接続される。
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ゴム製のグロメット６に保持されて、モータの外側に取り出された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。電磁スイッチは、モータの通電電流をオン／オフする働きを有する。

続いて、界磁コイル２の製造方法を図３を参照しながら説明する。
まず、二個一組の界磁コイル２を製造できるだけの長さを有する１本の被膜付き平角線７を準備する。この被膜付き平角線７は、例えば、矩形断面を有する平角銅線７ａ（被膜付き平角線７の導体部）の表面に電気絶縁性を有する被膜７ｂ（絶縁ワニス）が塗布焼き付けしてある。続いて、同図（ａ）に示す様に、平角線７の両端部を巻芯８にセットする。巻芯８は、磁極３のボス部３ａと同一形状に設けられている。
次に、巻芯８にセットされた平角線７の端部を図示しないクランプ装置により保持して、同図（ｂ）〜（ｄ）に示す様に、左右両側の巻芯８をそれぞれ回転させながら、巻芯８の周囲に平角線７を幅方向（エッジワイズ方向）に巻き取っていく。

所定回数巻き取ることにより、連結部９によって接続された二個のエッジワイズ巻線（巻線部１０と呼ぶ）が形成される。
続いて、同図（ｅ）に示す様に、連結部９に折り曲げ用の治具１１を当てて、この治具１１を支点として図示矢印方向に二つの巻線部１０を折り曲げる。同図（ｆ）は、折り曲げ後の形状を示す。
この後、巻線部１０の厚さを均一化するために、巻線部１０をプレスで板厚方向（層方向）に圧縮する。
最後に、平面状に形成されている２個の巻線部１０をヨーク１の内周形状に沿って配置できる様に、巻線部１０と連結部９に曲率を付けるための押圧成形を行う。

（実施例１の作用及び効果）
本実施例の界磁コイル２は、平角線７をエッジワイズ方向に巻いて形成される巻線部１０をプレスで板厚方向に圧縮することにより、図１（ｂ）に示す様に、平角線７の厚さ方向の被膜厚さｔ１を幅方向の被膜厚さｔ２より薄く形成することができる。
エッジワイズ巻線を用いた界磁コイル２では、「界磁コイル２の層数×被膜７ｂを含めた平角線７の厚さ（＝平角銅線７ａの厚さ＋２×被膜厚さｔ１）」が径方向の巻線スペースとして必要となるため、平角線７の厚さ方向の被膜厚さｔ１を薄く形成することにより、界磁コイル２の占積率を向上させることができる。

また、エッジワイズ巻線では、コーナー部の内周側と外周側との曲率の違いにより、内周側の厚みの方が外周側の厚みより大きくなるが、上記の様に、平角線７をエッジワイズ方向に巻き取った後、巻線部１０をプレスで厚さ方向に圧縮することにより、内周側の厚みと外周側の厚みとの差を無くすことができ、巻線部１０を均一な厚さに調整できる。その結果、界磁コイル２が組み付けられる磁極３の鍔部３ｂとヨーク１との間に設けられる巻線スペースＳを従来より小さくできるので、界磁コイル２の占積率向上に繋がる。

（変形例）
実施例１では、巻線部１０（エッジワイズ巻線）をプレスで厚さ方向に圧縮することで、平角線７の厚さ方向の被膜厚さｔ１を幅方向の被膜厚さｔ２より薄く形成しているが、この変形例では、平角銅線７ａの表面に被膜７ｂを形成する段階で厚さ方向の被膜厚さｔ１を幅方向の被膜厚さｔ２より薄く形成する方法を説明する。
平角線７の被膜７ｂは、平角銅線７ａの表面に絶縁ワニスを塗布して焼き付けることにより形成されるが、絶縁ワニスを塗布する際に、平角線７の厚さ方向と幅方向とで被膜７ｂの厚さ（絶縁ワニスの厚さ）が調整される。つまり、絶縁ワニスは、平角線７の幅方向より厚さ方向の方が薄く塗布されて焼き付けされる。

（ａ）ヨークＡＳＳＹの展開図、（ｂ）Ａ−Ａ断面図である（実施例１）。 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）。 エッジワイズ巻線の展開図、（ｂ）Ｂ−Ｂ断面図である（従来技術）。 フラットワイズ巻線の展開図である。

符号の説明

２ 界磁コイル
７ 被膜付き平角線
７ａ 平角銅線
７ｂ 被膜
ｔ１ 平角線の厚さ方向の被膜厚さ
ｔ２ 平角線の幅方向の被膜厚さ

Claims (4)

1. 被膜付き平角線を幅方向に所定数巻回して形成されるエッジワイズ巻線を界磁コイルに用いた回転電機であって、
   前記界磁コイルは、前記平角線の厚さ方向の被膜厚さが幅方向の被膜厚さより薄く設けられていることを特徴とする回転電機。
2. 請求項１に記載した回転電機において、
   前記界磁コイルは、コーナー部の内周側と外周側とが同一厚さに調整され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の製造方法であって、
   前記平角線の被膜は、導体部の表面に絶縁ワニスを塗布する塗布工程と、塗布された絶縁ワニスを焼き付ける焼付工程とを経て形成され、
   前記塗布工程では、前記平角線の幅方向の膜厚より、厚さ方向の膜厚の方が薄くなる様に、前記絶縁ワニスを塗布することを特徴とする回転電機の製造方法。
4. 請求項１または２に記載した回転電機の製造方法であって、
   前記界磁コイルは、前記平角線を幅方向に所定数巻回した後、前記界磁コイルの層方向に圧縮することで、層方向のコイル厚さが所定の寸法に調整されることを特徴とする回転電機の製造方法。

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