JP3815042B2 - 回転電機の固定子の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転電機の固定子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、スタータモータ等の小型直流電動機の固定子においては、無負荷運転時の異常高速回転による機械的破損（例えばスタータのピニオンギヤの破損）を防止するため、フィールドコイル（以下メインコイルと呼ぶ）の他に、補助の分巻コイル（以下シャントコイルと呼ぶ）を設けた複巻式コイルを具備した構造が知られている（例えば特開昭６３−１５４０５５号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の複巻式コイル構造においては、その構成に起因する問題点があった。
以下に従来の工程と課題を説明する。
先ず、予め固定子の極数と同数の巻線用ボビンを用意する。
続いて、巻線装置を用いてメインコイルとシャントコイルを同一のボビンに順次巻線する。この時、各巻線の端末（巻初めと巻終わり）をそれぞれボビンの外側に引き出しておく必要がある。端末数は、固定子の極数をＮとすると、２（メイン・シャント）×２（巻初めと巻終わり）×Ｎ＝４Ｎとなる。
続いて、巻線後のボビンを単体のポールコア（ヨークに固定する前のポールコア）に装着し、そのボビンが装着されたポールコアをネジ締めやかしめ等によってヨークに固定する。この様にボビンに巻線する（間接巻）場合は、ボビンへの巻線工程とボビンの装着工程とを分離する必要が生じるので、巻線のばらけ防止のためにテープ等で保持しておく必要がある。
【０００４】
続いて、各巻線の端末を結線して所定の電気回路を構成するために、コネクションバーを用いて各端末を所定箇所毎に電気的に接続する。
一般的にシャントコイルは、メインコイルに対して極細線を用いるので、コネクションバーとの接続に際して、その確実性が重要となる。このため、接続箇所の数を減らすことが極めて重要となるが、ボビンを用いて巻線すると、必然的にシャントコイルも極数分に分割しなければならないので、接続箇所を減らすことができない。このため、シャントコイルとコネクションバーとの接続作業が煩雑となり、各ボビン毎に巻線されているメインコイル及びシャントコイルのそれぞれを渡り線によって結線するための作業スペースが極めて小さくなってしまう。その結果、結線作業の難易度が高くなり、自動化が困難で手作業に頼ることになるため、信頼性及び生産性が低下するという問題があった。
また、メインコイルとシャントコイル個々の性能を確実に検査するのに極めて手間が掛かるため、完成品の電気的検査方法が困難であった。
【０００５】
上記の問題は、シャントコイルとメインコイルを予めボビンに間接巻することから派生する問題であり、これを解決する手段として、各コイルをポールコアに直接巻線する方法が考えられる。しかし、その具体的な巻線方法が実現されていない。その理由は、各コイルをポールコアに直接巻線する際に生じる課題を解決する技術的手段が未だ確立されていないことにある。
各コイルをポールコアに直接巻線する上での課題を列記する。
(1)シャントコイルとメインコイルの巻線順序において、巻線効率、端末処理性の点で最適な順序が不明である。
(2)シャントコイルのポール間の渡り線の断線、傷の防止手段が不明である。
(3)端末処理において、接合部位の低減と接続作業の作業性を両立させる構成が不明である。
(4)大量生産に最適な製品構成、工程、検査方法が不明である。
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、メインコイルとシャントコイルとを具備する固定子の信頼性及び生産性を向上でき、且つ電気回路の電気的検査を確実に行うことのできる回転電機の固定子の製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（請求項１の手段）
予めポールコアがヨークに固定されている状態で、１本に繋がったシャントコイルを少なくとも２個のポールコアに順次巻線した後、メインコイルを複数のポールコアに巻線する。なお、シャントコイルは、ポールコアが４極以上ある場合でも、少なくとも２個のポールコアに巻線されていれば良い。勿論、全てのポールコアに巻線しても良いことは言うまでもない。
この場合、メインコイルより細いシャントコイルをメインコイルより先に巻線するため、シャントコイルの渡り線がシャントコイルの上層に巻線されるメインコイルとヨークの内壁との間で強固に保持される構造となる。これにより、１本の極細線を多層巻するシャントコイルの断線を防止でき、耐振性に優れた固定子を提供できる。また、予めヨークに固定されているポールコアに直接シャントコイルとメインコイルを巻線することにより、作業効率が高く、自動化も容易であり、安価な固定子を提供することが可能である。
【００１０】
更に、シャントコイルとメインコイルとをポールコアに巻線した後、以下の手順で電気回路の不良を検出する。
先ず、メインコイルにメインターミナルを電気的に接続した後、メインコイルとヨークとの間の絶縁状態を検査し、
続いて、ターミナル保持手段に保持されているシャントターミナルにシャントコイルを電気的に接続した後、シャントコイルとヨークとの間の絶縁状態を検査し、
続いて、−側のシャントターミナルをヨークに電気的に接続した後、再度メインコイルとヨークとの間の絶縁状態を検査し、
続いて、ターミナル連結手段に＋側のシャントターミナルと＋側のメインターミナルとを電気的に接続した後、メインコイルとシャントコイルとの短絡検査、及びメインコイルの抵抗値とシャントコイルの抵抗値とを検査する。
上記の手順に従って各検査を行うことにより、メインコイルとシャントコイルのアース、短絡、抵抗値に係わる不良を確実に検出できるため、高品位で信頼性の高い固定子を提供できる。
なお、ターミナル保持手段は、＋側シャントターミナルと−側シャントターミナルとの間、及び＋側シャントターミナルとヨークとの間を絶縁していることは言うまでもない。即ち、ターミナル保持手段は、熱可塑性樹脂等の絶縁材料で形成されることが好ましく、伝導性材料でも表面に絶縁処理が施されていれば良い。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
図１は固定子の軸方向から見た上側平面図である。
本実施例の固定子１は、例えばスタータモータ等の直流電動機に具備されるもので、以下に説明する各部品〔ヨーク２、ポールコア３（３Ａ〜３Ｄ）、シャントコイル４、メインコイル５、ブッシング・インシュレーション６、シャントターミナル７（７Ａ、７Ｂ）、メインターミナル８（８Ａ、８Ｂ）、コネクションバー９、リード線１０、ブラシ１１等〕より構成される。なお、直流電動機の固定子１以外の構造は極めて公知であるので、説明を省略する。
【００１２】
ａ）ヨーク２
鉄や鋼材等の強磁性体で円筒形状に形成されている（図４及び図５参照）。
ｂ）ポールコア３
図４に示すように、ヨーク２の内壁に所定数（本実施例では４個）のポールコア３が固定され、各ポールコア３がヨーク２の周方向に等間隔に配置されている。このポールコア３は、コア部３ａとツバ部３ｂ（磁極片）とから成り、コア部３ａの周囲にシャントコイル４とメインコイル５が巻線される。
ｃ）シャントコイル４
シャントコイル４は、１本の電線を絶縁皮膜で覆った被覆電線を使用し、その被覆電線を各ポールコア３に連続して順次巻線される（図３参照）。
ｄ）メインコイル５
メインコイル５は、複数本の電線を束ねて絶縁被膜で覆った被覆電線を使用し、その被覆電線を各ポールコア３のシャントコイル４の上層に所定数巻き付けられる（図３参照）。
【００１３】
ｅ）ブッシング・インシュレーション６（以下、インシュレーション６と略す）
シャントターミナル７を保持する円環状の部品で、ヨーク２の一方の開口端内周に装着される。このインシュレーション６には、図６に示すように、その外径側にメインコイル５の引出し線を引き出すためのメインコイル引出し部６ａと、シャントコイル４の引出し線を引き出すためのシャントコイル引出し部６ｂとが形成されている。なお、各コイル引出し部６ａ、６ｂには、図７〜９に示すように、それぞれ各コイル４、５の引出し線を案内するためのテーパ部６ｃを設けても良い。
このインシュレーション６は、ヨーク２に装着された状態で＋側のシャントターミナル７Ａと−側のシャントターミナル７Ｂとを保持するため、絶縁材料が好ましく、特に熱可塑性樹脂が最適である。但し、伝導性材料であっても、表面に絶縁処理を施せば使用可能である。
【００１４】
ｆ）＋側シャントターミナル７Ａ
インシュレーション６の一方のコイル引出し部６ｂより引き出されたシャントコイル４の引出し線（端末）に接続されて、コネクションバー９との電気的接続を行う部品であり、図１０に示すように、ベース部７０にインシュレーション６との接続手段（図１０では２個の嵌合穴７ａ）、コネクションバー９との接合継ぎ手部７ｂ、及びシャントコイル４との接合継ぎ手部７ｃが設けられている。この＋側シャントターミナル７Ａは、鉄や銅等の導電性材料（銅が最適）から成り、コネクションバー９との溶接性向上のためにメッキ処理（すずメッキが最適）を施すと良い。なお、図１０に示すシャントコイル４との接合継ぎ手部７ｃは、略Ｖ字状に開口しているが、図１１に示すように平板状に設けても良い。また図１２に示すように、接合継ぎ手部７ｃの他に仮保持用の継手部７ｄを設けても良い。
【００１５】
ｇ）−側シャントターミナル７Ｂ
インシュレーション６の他方のコイル引出し部６ｂより引き出されたシャントコイル４の引出し線（端末）に接続されて、ヨーク２との電気的接続を行う部品であり、図１３に示すように、ベース部７１にインシュレーション６との接続手段（図１３では２個の嵌合穴７ａ）、ヨーク２との接合継ぎ手部７ｅ、及びシャントコイル４との接合継ぎ手部７ｆが設けられている。この−側シャントターミナル７Ｂは、鉄や銅等の導電性材料（銅が最適）から成り、ヨーク２との溶接性向上のためにメッキ処理（すずメッキが最適）を施すと良い。
なお、＋側と−側の各シャントターミナル７Ａ、７Ｂの板厚は、シャントコイル４の線径×（０．６〜０．９）とすると良い。
【００１６】
ｈ）＋側メインターミナル８Ａ
インシュレーション６の２箇所のコイル引出し部６ａより引き出されたメインコイル５の引出し線にそれぞれ具備されて、コネクションバー９との電気的接続を行う部品であり、鉄や銅等の導電性材料から成り、略コ字状に形成されている（図３３参照）。
ｉ）−側メインターミナル８Ｂ
インシュレーション６の他の２箇所のコイル引出し部６ａより引き出されたメインコイル５の引出し線に具備されて、ブラシ１１との電気的接続を行う部品であり、鉄や銅等の導電性材料から成り、略コ字状に形成されている（図３３参照）。
【００１７】
ｊ）コネクションバー９
２個の＋側メインターミナル８Ａと＋側シャントターミナル７Ａとを電気的に接続するためのターミナル連結部品である（図１及び図３参照）。
このコネクションバー９は、鉄や銅等の導電性材料（銅が最適）から成り、各ターミナル８Ａ、７Ａとの溶接性向上のためにメッキ処理（すずメッキが最適）を施すと良い。
ｋ）リード線１０
図示しないバッテリより固定子１の電気回路に電気エネルギーを供給するためのリード線１０であり、一端がバッテリの＋側電極に接続され、他端がコネクションバー９に接続されている（図１及び図３参照）。
ｌ）ブラシ１１
図示しない回転子の整流子面を摺動することにより、固定子１と回転子との間の電流通路を形成している。
【００１８】
次に、固定子１の電気回路（シャントコイル４とメインコイル５の各結線構造）を図３に基づいて説明する。なお、図３は固定子１を内径側から見た場合の展開図の一例である。
シャントコイル４の結線構造……リード線１０→コネクションバー９→＋側シャントターミナル７Ａ→シャントコイル４の引出し線４ａ→第１のポールコア３Ａに対し左回転に巻線→渡り線４ｂ→第２のポールコア３Ｂに対し右回転に巻線→渡り線４ｃ→第３のポールコア３Ｃに対し左回転に巻線→渡り線４ｄ→第４のポールコア３Ｄに対し右回転に巻線→シャントコイル４の引出し線４ｅ→ー側シャントターミナル７Ｂ→ヨーク２にアース。
メインコイル５の結線構造……リード線１０→コネクションバー９→＋側メインターミナル８Ａ（２個）→第１と第３のポールコア３Ａ、３Ｃに対し左回転に巻線及び第２と第４のポールコア３Ｂ、３Ｄに対し右回転に巻線→ー側メインターミナル８Ｂ（２個）→ブラシ１１→整流子を介して回転子へ。
【００１９】
続いて、本実施例の固定子１を製造するための加工装置について説明する。
加工装置は、ワークＷ（被加工物）を搭載して各工程間を搬送するためのパレット１２（図１４参照）、シャントコイル４の巻線機１３（図１５参照）、メインコイル５の巻線機１４（図１７参照）、シャントコイル４の端末処理装置１５（図１９参照）等より構成されている。
ａ）パレット１２
パレット１２は、図１４に示すように、ベース部１２０、ワーク保持部１２１、及びシャントコイル４の端末保持手段１２２を具備している。
ベース部１２０は、製造ライン（図２１参照）上を移動する際のガイド部として機能する。
【００２０】
ワーク保持部１２１は、ベース部１２０上にて円筒形に設けられ、その円筒内部にヨーク２の他方の開口部側（図２の下側端部）を受け入れてヨーク２（ワークＷ）を保持する。
端末保持手段１２２は、ポールコア３に巻線されたシャントコイル４の引出し線（巻初め線と巻終わり線）を保持しておくもので、シャントコイル４の引出し線が引き出される近傍のベース部１２０上に２箇所設けられている。この端末保持手段１２２は、例えば弾力を利用して引出し線を保持（把持）する機構が良い。また、端末保持手段１２２は、保持しているシャントコイル４の引出し線が各工程での作業の邪魔にならないように、ワーク保持部１２１に保持されているワークＷ（ヨーク２）の上側開口部より低い位置に設けた方が良い。
【００２１】
ｂ）シャントコイル４の巻線機１３
巻線機１３は、図１５に示すように、テンション発生装置１３０、巻線装置１３１、ノズル部１３２、端末処理機構１３３、パレット移動機構１３４、巻線パック１３５等より構成される。
テンション発生装置１３０は、電線Ｄに所定のテンションを発生させることができる。
巻線装置１３１は、電線Ｄをノズル部１３２へ供給する経路（図示しない）と、ポールコア３のツバ部３ｂと略相似形のカム機構（図示しない）とを備え、巻線時にツバ部３ｂの回りを略倣う軌跡をたどりつつ高速で回転する。
ノズル部１３２は、図１６に示すように、ノズル部１３２の側面に１個の巻線ノズル１３６を具備し、ノズル部１３２がポールコア３の内周側で回転するのに対して、巻線ノズル１３６が電線Ｄをポールコア３の磁極部へ供給することにより巻線時の効率を上げることができる。
【００２２】
端末処理機構１３３は、シャントコイル４の端末（巻初め線と巻終わり線）をパレット１２の端末保持手段１２２に保持させるための機構であり、端末の保持以外に上昇、下降、回転の各動作が可能である。
パレット移動機構１３４は、パレット１２を所定の位置へ回転させる機能と、巻線処理時及び端末処理時の上昇・下降の機能を有している。
巻線パック１３５は、電線供給用のパックであり、内部にシャントコイル４用の電線Ｄを収容している。
この巻線機１３は、巻線装置１３１とパレット移動機構１３４との協業によってヨーク２の軸芯に対して各ポールコア３と巻線ノズル１３６との相対位置を決め、図１６に示すように、ノズル部１３２が巻線装置１３１のカム機構によってポールコア３のツバ部３ｂの形状に倣い回転動作を行うことにより、所定のポールコア３に巻線することができる。
【００２３】
ｃ）メインコイル５の巻線機１４
巻線機１４は、図１７に示すように、テンション発生装置１４０、巻線装置１４１、ノズル部１４２、端末処理機構１４３、パレット移動機構１４４、巻線パック１４５等より構成される。
テンション発生装置１４０は、電線Ｄに所定のテンションを発生させることができる。
巻線装置１４１は、電線Ｄをノズル部１４２へ供給する経路（図示しない）と、ポールコア３のツバ部３ｂと略相似形のカム機構（図示しない）とを備え、ツバ部３ｂの回りを略倣う軌跡をたどりつつ高速で回転する。
ノズル部１４２は、図１８に示すように、ノズル部１４２の側面に複数（図１８では２個）の巻線ノズル１４６を具備し、ノズル部１４２がポールコア３の内周側で回転するのに対して、巻線ノズル１４６が電線Ｄをポールコア３の磁極部へ供給することにより巻線時の効率を上げることができる。
【００２４】
端末処理機構１４３は、メインコイル５の端末（巻初め線と巻終わり線）を保持して、所定の処理動作を行うための機構である。
パレット移動機構１４４は、パレット１２を所定の位置へ回転させる機能と、巻線処理時及び端末処理時の上昇・下降の機能を有している。
巻線パック１４５は、電線供給用のパックであり、内部にメインコイル５用の電線Ｄを収容している。
この巻線機１４は、巻線装置１４１とパレット移動機構１４４との協業によってヨーク２の軸芯に対して各ポールコア３と巻線ノズル１４６との相対位置を決め、図１８に示すように、ノズル部１４２が巻線装置１４１のカム機構によってポールコア３のツバ部３ｂの形状に倣い回転動作を行うことにより、所定のポールコア３に巻線することができる。
【００２５】
ｄ）シャントコイル４の端末処理装置１５
この端末処理装置１５は、パレット１２の端末保持手段１２２に保持されているシャントコイル４の端末をワークＷに組み付けられたシャントターミナル７に仮固定させるものであり、図１９に示すように、パレット１２を搭載する機台１５０、端末配回しアーム１５１、端末位置決め機構１５２、ターミナルかしめ機構１５３等より構成される。
端末配回しアーム１５１は、パレット１２の端末保持手段１２２に保持されているシャントコイル４の端末を把持し、ワークＷに組み付けられているシャントターミナル７の所定位置に配回しする。この端末配回しアーム１５１は、複雑な動作が必要とされるので、多軸ロボットや、複数のローダーの組み合わせによって構成されている。
【００２６】
端末位置決め機構１５２は、シャントコイル４の端末を最終的に所定位置へ位置決めする機構である。つまり、端末配回しアーム１５１では、シャントコイル４の端末を把持して配回しするので、シャントターミナル７に仮固定させるシャントコイル４の端末根元部の位置が不安定となる。そこで、端末位置決め機構１５２により、シャントコイル４の端末根元部をシャントターミナル７の根元保持部に位置決めして挿入する。
ターミナルかしめ機構１５３は、シャントコイル４の端末根元部をシャントターミナル７に仮固定（かしめ）させるものである。
【００２７】
次に、固定子１の製造工程を図２０及び図２１に基づいて説明する。
なお、図２０は工程順を説明する工程ブロック図であり、図２１は各工程を連続的に配置して各工程間の搬送を自動化した製造ラインを示すもので、生産効率を飛躍的に向上した製造工程の概念図である。図２１に示す製造ラインには、パレットを搬送するための搬送手段Ｖ（例えばベルト）と、加工完了後のパレット（空の状態）を循環させる循環手段（図示しない）が具備されている。
工程００１…パイプ状の素材を切断したり、プレスによる絞り加工や丸め加工等により円筒形状のヨーク２を形成する。
工程００２…切削、冷鍛、プレス等によって、コア部３ａとツバ部３ｂとから成るポールコア３を形成する。
工程００３…パレット１２のワーク保持部１２１に保持されたヨーク２の内壁にポールコア３を螺子締め、かしめ、溶接等により固定する（図２２参照）。
工程００４…ヨーク２の内壁およびポールコア３の巻線部（コア部３ａ）に対して絶縁構造を形成する。例えば、粉体塗装を用いたり、ポールコア３をヨーク２に固定する前に予め樹脂製のボビンをポールコア３に装着して絶縁構造を形成しても良い。
【００２８】
工程００５…巻線機１３によってシャントコイル４の巻初め線４ａを予め所定の長さだけ引き出した上で各ポールコア３（３Ａ〜３Ｄ）にシャントコイル４を連続して巻線し、その巻終わり線４ｅを所定の長さだけ引き出しておく。このシャントコイル４の巻線工程を図２３及び図２４に示す。なお、シャントコイル４の両端末４ａ、４ｅは、巻線機１３に具備されている引出し機構（図示しない）によって所定の長さだけ引き出すことができる。
この巻線工程では、メインコイル５の巻線時にシャントコイル４の渡り線をヨーク２の内壁側へ逃がすことができる様に、各ポールコア３に巻線する時は電線Ｄにテンションを加え、渡り線を配回しする時はテンションを緩めて渡り線に弛みを持たせておく。あるいは、各ポールコア３に巻線する時はテンションを加え、所定の巻線終了後にテンションを緩めた上、巻線ノズル１３６を逆転させた後、再度正転（これにより電線に弛みが生じる）させてから渡り線を配回す。
シャントコイル４の巻線終了後、引き出されているシャントコイル４の巻初め線４ａと巻終わり線４ｅをパレット１２の端末保持手段１２２に保持させる（図２５参照）。
【００２９】
工程００６…巻線機１４によってメインコイル５をシャントコイル４の上層に巻線する。このメインコイル５を巻線する時は、先ず相対する２個のポールコア３への巻線を同時に行った後、所定の長さの引出し線５ａを形成し、次の相対する２個のポールコア３への巻線を同時に行う。このメインコイル５の巻線工程を図２６〜図２８に示す。なお、メインコイル５の引出し線５ａ、５ｂは、巻線機１４に具備されている引出し機構（図示しない）によって所定の長さだけ引き出すことができる。
この巻線工程では、既に巻線されているシャントコイル４の渡り線が巻線機１４のノズル部１４２（特に巻線ノズル）と干渉しないように、シャントコイル４の渡り線をヨーク２の内壁側へ逃がすための手段を用いている。その渡り線を逃がすための手段は、例えば、シャントコイル４の渡り線のある場所より内径側に最先端を持つガイド矢を具備し、メインコイル５を巻線する時に、ヨーク２の上側開口部からガイド矢をヨーク２の内側に挿入することでメインコイル５とシャントコイル４の渡り線との干渉を防止することができる。また、ガイド矢をヨーク２の上側開口部からヨーク２の内側に挿入した後、そのガイド矢をヨーク２の内壁側へ拡げることでメインコイル５とシャントコイル４の渡り線との干渉を防止することもできる。
【００３０】
工程００７…メインコイル５の巻線完了（図２９参照）後、図３０に示すように、メインコイル５の各引出し線５ａ、５ｂを数ターン捻って１本化する。
工程００８…図３１に示すように、ヨーク２の一方の開口端内周にインシュレーション６を装着する（組付ける）。この時、シャントコイル４の引出し線４ａ、４ｅ及びメインコイル５の引出し線５ａ、５ｂは、インシュレーション６に形成されているコイル引出し部６ｂ及びコイル引出し部６ａよりそれぞれ引き出される。
工程００９…ヨーク２に装着されたインシュレーション６にシャントターミナル７（２個）を固定する。このシャントターミナル７とインシュレーション６との固定手段として、例えば図３２に示すように、インシュレーション６に円形の突起６ｄを設け、シャントターミナル７Ａ、７Ｂのベース部７０、７１に円形の嵌合穴７ａを形成して、その嵌合穴７ａに突起６ｄを嵌め込んで熱かしめすることにより固定することができる。あるいは、接着剤により両者を固定しても良いし、樹脂製のインシュレーション６に金属製のシャントターミナル７をインサート成形等で一体に形成しても良い。なお、各シャントターミナル７は、インシュレーション６をヨーク２に装着する前に予めインシュレーション６に保持（固定）させても良い。
【００３１】
工程０１０…メインコイル５の引出し線５ａ、５ｂをインシュレーション６にて固定する。ここでは、インシュレーション６にＵ字状のカラー部を設けておき、そのカラー部にメインコイル５の引出し線を挿入し、カラー部の入口部を熱かしめ、超音波かしめ等により閉じてメインコイル５の引出し線を固定する。これにより、メインコイル５の引出し線の耐振動性を向上できる。
工程０１１…鉄鋼材料あるいは銅、銅合金等からメインターミナル（フープ材と呼ぶ）８を略コ字状に成形する（図３３参照）。
工程０１２…図３３に示すように、メインコイル５の引出し線５ａ、５ｂのコネクションバー９との接続予定部にメインターミナル８を装着し、かしめて仮固定する。
【００３２】
工程０１３…メインターミナル８に通電加熱してメインコイル５の絶縁被膜を溶融させ、被膜剥離してメインターミナル８とメインコイル５との電気的接続を行う。ここでは、メインターミナル８より上方に余線が生じるので、必要に応じてメインコイル５の引出し線５ａ、５ｂを所定寸法で切断する（図３４参照）。この時、メインターミナル８の幅寸法を予め所定寸法として、余線切断時にメインターミナル８を切断しないようにすると、切断カッタの長寿命化が図れる。
工程０１４…＋側または−側の２個のメインターミナル８間の抵抗値を測定し、その測定値よりメインコイル５とヨーク２との間の絶縁状態を判定する。
【００３３】
工程０１５…パレット１２の端末保持手段１２２に保持されているシャントコイル４の両端末を端末保持手段１２２から外してインシュレーション６に設けられた保持機構にて仮保持する（図３５参照）。インシュレーション６には、例えば図３６及び図３７に示すように、シャントコイル４の引出し線根元部を挿入するための溝６ｅと、この溝６ｅに挿入されたシャントコイル４の引出し線根元部を仮保持するための保持片６ｆとから成る保持機構が設けられている。
この保持機構によりシャントコイル４の引出し線根元部を保持する時の動作を図３８に基づいて説明する。保持片押圧手段１６により保持片６ｆを押圧して溝６ｅの開口幅を拡げた状態で、コイル端末押圧手段１７によりシャントコイル４の引出し線根元部を溝６ｅへ挿入する。次に、保持片押圧手段１６を後退させて保持片６ｆへの押圧力を解除することにより、弾性力により保持片６ｆが元の位置へ戻って溝６ｅに挿入されているシャントコイル４の引出し線根元部を保持する。なお、図３８は＋側シャントターミナル７Ａに接続されるシャントコイル４の引出し線根元部を保持する工程を示しているが、−側シャントターミナル７Ｂに接続されるシャントコイル４の引出し線根元部を保持する場合も同様に行われる。
【００３４】
工程０１６…シャントターミナル７に設けられている接合継ぎ手部７ｃ、７ｆをかしめて、インシュレーション６の保持機構に仮保持されているシャントコイル４の引出し線根元部を固定する。シャントターミナル７の接合継ぎ手部７ｃ、７ｆは、シャントコイル４の線径より大きく開くＶ字状に設けられ、このＶ字状の片側先端部にシャントコイル４の潰れ防止のための折り返し部７ｃ1 、７ｆ1 が設けられている。ここでは、接合継ぎ手部７ｃ、７ｆの折り返し部７ｃ1 、７ｆ1 が設けられている方を加圧してＶ字部の開口部を閉じることによりシャントコイル４の引出し線根元部をかしめ固定することができる。
工程０１７…図３９に示すように、＋側シャントターミナル７Ａの接合継ぎ手部７ｃに一組の電極１８、１９を通じて通電加熱してシャントコイル４の被膜を溶融させ、シャントコイル４の電線とシャントターミナル７との電気的接続を行う。この工程で生じるシャントコイル４の余線は所定寸法に切断する。なお、図３９は＋側シャントターミナル７Ａ側を示しているが、−側シャントターミナル７Ｂ側でも同様に行われる。
【００３５】
工程０１８…２個のシャントターミナル７Ａ、７Ｂ間の抵抗値を測定し、その測定値よりシャントコイル４とヨーク２との間の絶縁状態を判定する。
工程０１９…−側シャントターミナル７Ｂのアース接続部（ヨーク２との接続手段）をヨーク２のインロー端部に抵抗溶接、ロー付け等で接続する。
工程０２０…＋側または−側の２個のメインターミナル８間の抵抗値を測定し、その測定値よりメインコイル５とヨーク２との間の絶縁状態を判定する。
工程０２１…鉄、銅、アルミニウム等の導電性材料よりコネクションバー９を所定形状（本実施例では半円形）に成形する。
工程０２２…図４０に示すように、コネクションバー９をヨーク２に装着する。ここで、コネクションバー９に接続されるリード線１０は、コネクションバー９をヨーク２へ装着する前に予め溶接等で接続しても良いし、コネクションバー９をヨーク２へ装着した後に接続しても良い。
工程０２３…コネクションバー９に＋側シャントターミナル７Ａと２個の＋側メインターミナル８Ａとを溶接やロー付け等により機械的且つ電気的に接続する。
【００３６】
工程０２４…焼結にて粉状の炭素・銅粉等から接続線１１ａをインサート成形したブラシ１１を形成する。
工程０２５…−側メインターミナル８Ｂにブラシ１１を溶接またはロー付け等により機械的、電気的に接続する。
工程０２６…ブラシ１１またはメインターミナル８の両端に抵抗測定用の測定子を接触させてブラシ１１間またはメインターミナル８間の抵抗値を測定し、メインコイル５の抵抗値が所定の値となっていることを検査する。
この場合、抵抗値を測定する代わりに電圧降下測定でも良い。またはワークＷの温度を測定し、温度補正をするための計算装置を備える場合もある。
【００３７】
工程０２７…＋側シャントターミナル７Ａのベース部１２０と−側シャントターミナル７Ｂのベース部１２０に抵抗測定用の測定子を接触させて＋側と−側の両シャントターミナル７間の抵抗値を測定し、シャントコイル４の抵抗値が所定の値となっていることを検査する。
工程０２８…メインコイル５とシャントコイル４の層間レアショート（短絡）を検出するために、＋側シャントターミナル７Ａのベース部１２０と−側シャントターミナル７Ｂのベース部１２０にインパルス試験の測定子を接触させて、＋側と−側の両シャントターミナル７間にインパルス電圧を印加し、良品との比較判定を行う。これにより、抵抗測定では検出不可能な微細な欠陥も検出可能となり、高品質の固定子１を提供できる。なお、本工程は、特に耐久寿命が求められたり、大電流が流れる固定子１の場合等、必要に応じて実施するものである。
【００３８】
（本実施例の効果）
本実施例の固定子１は、メインコイル５より細いシャントコイル４をポールコア３に巻線した後、そのシャントコイル４の上層にメインコイル５を巻線しているため、シャントコイル４の渡り線がメインコイル５とヨーク２の内壁との間で強固に保持される構造となる。これにより、１本の極細線を多層巻するシャントコイル４の断線を防止でき、耐振性に優れた固定子１を提供できる。また、予めヨーク２に固定されたポールコア３にシャントコイル４とメインコイル５を直接巻線することにより、作業効率が高く、自動化も容易であることから、安価な固定子１を提供することができる。
【００３９】
シャントコイル４とメインコイル５とをポールコア３に巻線した後、細線が多数集められて形成されるメインコイル５と細線１本のみのシャントコイル４の端末接合をメインターミナル８とシャントターミナル７を用いて、順次に確実に接続できるので、信頼性の高い固定子１を提供できる。
＋側のシャントターミナル７Ａは、コネクションバー９との接合継ぎ手部７ｂと、シャントコイル４との接合継ぎ手部７ｃを具備し、−側のシャントターミナル７Ｂは、ヨーク２との接合継ぎ手部７ｅと、シャントコイル４との接合継ぎ手部７ｆを具備しているので、個々の接続部の信頼性が高く、耐振性の高い固定子１を提供できる。
また、−側のシャントターミナル７Ｂは、ヨーク２の一方の開口端面に電気的に接続されるので、ヨーク２の絶縁構造に手を加えなくても容易にアース側への接合が可能となる。
【００４０】
本実施例では、メインコイル５にメインターミナル８を電気的に接続した後、メインコイル５とヨーク２との間の絶縁状態を検査し、続いて、シャントターミナル７にシャントコイル４を電気的に接続した後、シャントコイル４とヨーク２との間の絶縁状態を検査し、続いて、−側のシャントターミナル７Ｂをヨーク２に電気的に接続した後、再度メインコイル５とヨーク２との間の絶縁状態を検査し、続いて、コネクションバー９に＋側のシャントターミナル７Ａと＋側のメインターミナル８Ａ（２個）とを電気的に接続した後、メインコイル５とシャントコイル４との短絡検査、及びメインコイル５の抵抗値とシャントコイル４の抵抗値とを検査している。この手順に従って電気回路の検査を行うことにより、メインコイル５とシャントコイル４のアース、短絡、抵抗値に係わる不良を確実に検出できるため、高品位で信頼性の高い固定子１を提供できる。
【００４１】
シャントコイル４をポールコア３に巻線した後、シャントコイル４の渡り線をヨーク２の内壁側へ逃がすことにより、メインコイル５を巻線する際に巻線機１４の巻線ノズルとシャントコイル４の渡り線との干渉を防止できる。
シャントコイル４の巻初め線と巻終わり線とを所定長さだけ引き出して、両端末をパレット１２の端末保持手段１２２に保持させることにより、メインコイル５をポールコア３に巻線する際に発生するシャントコイル４の巻き込みを防止できる。
メインコイル５の巻線工程では、相対する２個のポールコア３へ同時に巻線した後、次の相対する２個のポールコア３へ同時に巻線することにより、巻線作業を高速化でき、生産性を向上できる。
【００４２】
（第２実施例）
この実施例では、シャントターミナル７とシャントコイル４との電気的な接続方法について説明する。図４１はシャントターミナル７とシャントコイル４との接続方法を示す平面図、図４２は側面図である。
シャントターミナル７には、図４１に示すように、シャントコイル４の線径より幅広で平坦な接合継ぎ手部７ｃが設けられている。
シャントコイル４は、所定の端末を皮膜剥離しない状態で、シャントターミナル７の接合継ぎ手部７ｃの近傍へ配置され、下記の溶接機にて接合継ぎ手部７ｃと電気的に接続される。
溶接機は、図４１及び図４２に示すように、接合継ぎ手部７ｃを受ける電極２０と、接合継ぎ手部７ｃを加圧する電極２１と、加圧前に発熱させるための電極２２とを具備している。
この溶接機により、シャントコイル４の皮膜を加熱して溶融させ、皮膜剥離してシャントターミナル７の接合継ぎ手部７ｃとシャントコイル４の電線とを加圧、通電することによりシャントターミナル７とシャントコイル４との電気的な接続が行われる。
【００４３】
（第３実施例）
この実施例では、シャントコイル４の引出し線根元を保持する方法について説明する。
図４３はシャントコイル４の引出し線根元を保持する方法を示す平面図、図４４は側面図である。
本実施例では、図４３及び図４４に示すように、シャントコイル４の引出し線４ａを＋側シャントターミナル７Ａの接合継ぎ手部７ｃにて保持した後、インシュレーション６に形成されている開口部を樹脂２３（ＵＶ樹脂、接着剤等が最適）によって封入することでシャントコイル４の引出し線根元を保持している。なお、図中の番号２４は樹脂を封入するためのノズルである。図４３及び図４４は＋側シャントターミナル７Ａを示しているが、−側シャントターミナル７Ｂでも同様に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】固定子の構造を示す平面図である。
【図２】固定子の構造を示す縦断面図である。
【図３】本実施例の電気回路の概念図である。
【図４】ヨークとポールコアを示す平面図である。
【図５】ヨークとポールコアを示す縦断面図である。
【図６】（ａ）インシュレーションの平面図と（ｂ）断面図である。
【図７】コイル引出し部を示すインシュレーションの部分平面図である。
【図８】コイル引出し部を示すインシュレーションの部分平面図である。
【図９】（ａ）コイル引出し部を示すインシュレーションの部分平面図と（ｂ）側面図である。
【図１０】＋側シャントターミナルの三面図である。
【図１１】＋側シャントターミナルの三面図である（他の例１）。
【図１２】＋側シャントターミナルの三面図である（他の例２）。
【図１３】−側シャントターミナルの三面図である。
【図１４】（ａ）パレットの平面図と（ｂ）断面図である。
【図１５】シャントコイル巻線機の構成を示す概略図である。
【図１６】シャントコイルの巻線工程を示す斜視図である。
【図１７】メインコイル巻線機の構成を示す概略図である。
【図１８】メインコイルの巻線工程を示す斜視図である。
【図１９】シャントコイルの端末処理装置の構成を示す概略図である。
【図２０】本実施例の工程順を説明する工程ブロック図である。
【図２１】本実施例の製造工程の概念図である。
【図２２】製造ラインの一工程を示す斜視図である。
【図２３】シャントコイルの巻線開始時の状態を示す平面図である。
【図２４】シャントコイルの巻線終了時の状態を示す平面図である。
【図２５】シャントコイルの巻線工程を示す斜視図である。
【図２６】メインコイルの巻線開始時の状態を示す平面図である。
【図２７】メインコイルの巻線途中の状態を示す平面図である。
【図２８】メインコイルの巻線終了時の状態を示す平面図である。
【図２９】メインコイルの巻線工程を示す斜視図である。
【図３０】メインコイルの端末処理工程を示す斜視図である。
【図３１】インシュレーションの組付け工程を示す斜視図である。
【図３２】インシュレーションにシャントターミナルを固定した状態を示す平面図である。
【図３３】インシュレーションの組付け工程を示す斜視図である。
【図３４】メインターミナルを組付けた状態を示す斜視図である。
【図３５】シャントコイルの端末配回し工程を示す斜視図である。
【図３６】シャントコイルの端末保持機構（＋側）を示す平面図である。
【図３７】シャントコイルの端末保持機構（−側）を示す平面図である。
【図３８】シャントコイルの端末保持機構（＋側）の作動説明図である。
【図３９】シャントコイルと＋側シャントターミナルとの接合工程を示す平面図である。
【図４０】コネクションバーの組付け工程を示す斜視図である。
【図４１】シャントコイルと＋側シャントターミナルとの接合工程を示す平面図である（第２実施例）。
【図４２】シャントコイルと＋側シャントターミナルとの接合工程を示す側面図である（第２実施例）。
【図４３】シャントコイルの端末根元部の固定定法を示す平面図である（第３実施例）。
【図４４】シャントコイルの端末根元部の固定方法を示す側面図である（第３実施例）。
【符号の説明】
１ 固定子
２ ヨーク
３ ポールコア
４ シャントコイル
５ メインコイル
６ ブッシング・インシュレーション（ターミナル保持手段）
６ａ メインコイル引出し部
６ｂ シャントコイル引出し部
７ シャントターミナル
７ｂ ＋側シャントターミナルのコネクションバーとの接合継ぎ手部
７ｃ ＋側シャントターミナルのシャントコイルとの接合継ぎ手部
７ｅ −側シャントターミナルのヨークとの接合継ぎ手部
７ｆ −側シャントターミナルのシャントコイルとの接合継ぎ手部
８ メインターミナル
９ コネクションバー（ターミナル連結手段）
Ｄ 電線

Claims (1)

1. 円筒状のヨークと、
   このヨークの内側に具備された複数のポールコアと、
   このポールコアに直接巻線されるメインコイルと、
   このメインコイルより細い電線を使用し、前記ポールコアに直接巻線されるシャントコイルと、
   前記メインコイルの結線手段であるメインターミナルと、
   前記シャントコイルの結線手段であるシャントターミナルと、
   前記ヨークの一方の開口端部に装着されて、前記シャントターミナルを保持するターミナル保持手段と、
   ＋側の前記シャントターミナルと＋側の前記メインターミナルとを電気的に連結するターミナル連結手段とを具備し、
   予め前記ポールコアが前記ヨークに固定されている状態で、１本に繋がった前記シャントコイルを少なくとも２個の前記ポールコアに順次巻線した後、前記メインコイルを前記複数のポールコアに巻線して製造される回転電機の固定子であって、
   先ず、前記メインコイルに前記メインターミナルを電気的に接続した後、前記メインコイルと前記ヨークとの間の絶縁状態を検査し、
   続いて、前記ターミナル保持手段に保持されている前記シャントターミナルに前記シャントコイルを電気的に接続した後、前記シャントコイルと前記ヨークとの間の絶縁状態を検査し、
   続いて、−側の前記シャントターミナルを前記ヨークに電気的に接続した後、再度前記メインコイルと前記ヨークとの間の絶縁状態を検査し、
   続いて、前記ターミナル連結手段に＋側の前記シャントターミナルと＋側の前記メインターミナルとを電気的に接続した後、前記メインコイルと前記シャントコイルとの短絡検査、及び前記メインコイルの抵抗値と前記シャントコイルの抵抗値とを検査することにより、電気回路の不良を検出することを特徴とする回転電機の固定子の製造方法。

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