直流モータの電機子
【課題】 軸方向に扁平な小型で、短絡および断線故障が抑制でき、且つ低コストの直流モータの電機子を提供すること。
【解決手段】 回転軸２と、回転軸２に装着され、１２個のティースＴを有する電機子コア３と、回転軸２に装着され１２個のセグメントＳを有するコンミテータ４と、３個のティースＴに跨り巻回されると共に所定の２つのセグメントＳに設けられたそれぞれのフックＦに接続される１２個のコイル部Ｃと、対向するＳセグメントのフックＦに接続される短絡部Ｄとを備えた電機子１である。フックＦと、コイル部Ｃまたは短絡部Ｄとの接点は、コイル部内周６より内側で、且つコイル部端面５より一側面３ａ側の位置にあり、短絡部Ｄは互いに隣り合うティースＴの間に形成されるスロットＬを通過し、一側面３ａと、他側面３ｂとに沿わせると共に、１個以上のティースＴに係回される。
【解決手段】 回転軸２と、回転軸２に装着され、１２個のティースＴを有する電機子コア３と、回転軸２に装着され１２個のセグメントＳを有するコンミテータ４と、３個のティースＴに跨り巻回されると共に所定の２つのセグメントＳに設けられたそれぞれのフックＦに接続される１２個のコイル部Ｃと、対向するＳセグメントのフックＦに接続される短絡部Ｄとを備えた電機子１である。フックＦと、コイル部Ｃまたは短絡部Ｄとの接点は、コイル部内周６より内側で、且つコイル部端面５より一側面３ａ側の位置にあり、短絡部Ｄは互いに隣り合うティースＴの間に形成されるスロットＬを通過し、一側面３ａと、他側面３ｂとに沿わせると共に、１個以上のティースＴに係回される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流モータの電機子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術の電機子を備えた直流モータとして、図９に示すように、軸受１０５、１０６をそれぞれ配設したヨーク１０２ａとエンドフレーム１０２ｂとから成るモータハウジング１０２と、ヨーク１０２ａの内周面に等分に配設した複数のマグネット１０４と、軸受１０５、１０６で回転可能に支持しされる回転軸１０７を挿着した電機子１０３とを備える直流モータ１０１が開示されている。
【０００３】
電機子１０３は、回転軸１０７と、回転軸１０７に挿着した電機子コア１０８と、主巻線部１０９と、短絡線１１６（図１２）と、コンミテータ１１０とを備える。図１０は、電機子１０３のＡ方向から見た図である。図１０に示すように、電機子コア１０８は放射状に延びる１２個のティース１１１を有する。周方向に隣り合うティース１１１の間には、ティース１１１の個数と同数のスロット１１２が形成される。スロット１１２には、複数個のティース１１１を跨ぎ巻回された主巻線部１０９が配置される。ここで、各ティース１１１に対し、ティース番号を時計回りに「１」〜「１２」として付す。
【０００４】
図９に示すように、コンミテータ１１０は回転軸１０７に固定されて回転軸１０７と一体となって回転し、陽極側給電ブラシと陰極側給電ブラシ（図示せず）とが摺接される１２個のセグメント１１３が周方向に等間隔に設けられる。図１０に示すように、各セグメント１１３は結線爪１１４を有し、短絡線１１６（図１１）および主巻線部１０９が接続される。ここで、各セグメント１１３に対し、セグメント番号を時計回りに「１」〜「１２」として付し、結線爪１１４にもセグメント１１３と同じ番号を付す（図１０〜図１２）。
【０００５】
図１１に示すように、短絡線１１６は、各セグメント１１３（図９）のある側の電機子コア１０８の端面１０８ａ（図９）側で、且つ回転軸１０７に巻かれ（首巻き）、所定角度（１８０°）を有して配置される２つの結線爪１１４に接続される。詳しくは、順次、番号「１」と番号「７」の各結線爪１１４が短絡線１１６ａにより接続され、番号「６」と番号「１２」の各結線爪１１４が短絡線１１６ｂ、番号「１１」と番号「５」の各結線爪１１４が短絡線１１６ｃ、番号「４」と番号「１０」の各結線爪１１４が短絡線１１６ｄと、番号「９」と番号「３」の各結線爪１１４が短絡線１１６ｅと、番号「２」と番号「８」の各結線爪１１４が短絡線１１６ｆとにより接続される。
【０００６】
図１１と図１２に示すように、以下に説明する主巻線部１０９の巻線終了後、各結線爪１１４の番号「２」と番号「３」間の不要線１１９、番号「４」と番号「５」間の不要線１１９、番号「６」と番号「７」間の不要線１１９、番号「９」と番号「１０」間の不要線１１９、番号「１１」と番号「１２」間の不要線１１９が切断される。そして、番号「８」の結線爪１１４に接続した短絡線１１６ｆの終端部ｇは、主巻線部１０９（図１０）の巻き始めとされる。
【０００７】
図１０に示すように、主巻線部１０９は、２個のセグメント１１３（結線爪１１４）に結線された渡り線１１７と、渡り線１１７を両端として３つのティース１１１にそれぞれ巻回された巻線部１１８とを有する。主巻線部１０９は、短絡線１１６ｆ（図１２）の一端側の終端部ｇから連続して形成されており、番号「８」のセグメント１１３（結線爪１１４）を開始位置として１本の巻線が順次各ティース１１１に巻回されて形成される。詳しくは、番号「８」のセグメント１１３（結線爪１１４）に接続した短絡線１１６ｆは、そこから渡り線１１７ａとなる。そして、渡り線１１７ａから巻線部１１８ａを経て渡り線１１７ａが番号「３」のセグメント１１３（結線爪１１４）に接続される。そして、次の主巻線部１０９（巻線部１１８ｂ、渡り線１１７ｂ）、主巻線部１０９（巻線部１１８ｃ、渡り線１１７ｃ）、主巻線部１０９（巻線部１１８ｄ、渡り線１１７ｄ）とが、順次形成される。主巻線部１０９は、渡り線１１７が電機子コア１０８のセグメント１１３のある端面側に配線され、３個のティース１１１を跨って巻回されると共に、所謂、分巻き方式で巻回される（特許文献１参照。）。
【０００８】
また、１６個のティースと、ティースの３個に跨り巻回される主巻線部と、１６個のセグメントを備えた電機子を有する直流モータが開示されている。この主巻線部の両端の渡り線が接続される２個のセグメントの結線爪は互いに９０°の角度をなし、文献１の電機子１０３と同様に、主巻線部は分巻きされている。また、４個の給電ブラシがそれぞれセグメントに摺接し、相対向する第１給電ブラシと第３給電ブラシは電気的に接続され、相対向する第２給電ブラシと第４給電ブラシは電気的に接続され、１８０°対向するセグメンには短絡線が設けられていない（特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−３４１８５４号公報
【特許文献２】特開２００８−２３６９４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１によれば、主巻線部１０９は、主巻線部１０９の渡り線１１７が電機子コア１０８の端面１０８ａ側において引き回され、２１０°の角度をなす２つの結線爪１１４に接続されると共に、複数のティース１１１を跨って分巻き方式で巻回される。このため、コンミテータ１１０の結線爪１１４と電機子１０３の巻線部１１８の端部（コイル端面）との間は、渡り線１１７を結線爪１１４に係止できる間隙Ｕ（図９）が必要である。即ち、結線爪１１４は、巻線部１１８のコイル端面１１８ｘより外側の位置にあるように間隙Ｕが設定される。結線爪１１４を巻線部１１８の内径側に入り込ませて、間隙Ｕを小さくすると、渡り線１１７の結線爪１１４への接続が不可能になる。
【００１１】
また、短絡線１１６は、電機子コア１０８の各セグメント１１３のある端面側で、且つ回転軸１０７に巻かれる、所謂、首巻きにし、所定角度（１８０°）を持って配置される２つの結線爪１１４に接続されている。短絡線１１６の結線爪１１４への接続を可能するためには、主巻線部１０９と同じように、上記の間隙Ｕが必要である。以上により、主巻線部１０９および短絡線１１６の結線爪１１４への接続を可能するため、電機子コア１０８の端面１０８ａとコンミテータ１１０との距離を短縮できず、直流モータ１０１が軸方向に長くなる問題がある。
【００１２】
さらに、短絡線１１６は、上述したように、首巻方式で、短絡線１１６は１８０°の角度をなす２つの結線爪１１４に接続される。このため、短絡線１１６は、回転軸１０７や接続されない結線爪１１４に接触して、短絡故障を起こすおそれがある。また、主巻線部１０９は、分巻き方式で巻回され、渡り線１１７は２１０°の角度をなす２つの結線爪１１４に接続されるため、渡り線１１７が接続されない結線爪１１４に接触して、短絡故障を起こすおそれがある。以上により、電機子１０３は短絡故障を起こすおそれがある。
【００１３】
また、主巻線部１０９の巻回終了後、短絡線１１６の不要線１１９を切断しなければならず、電機子コア１０８は切断の工程分、コストが高くなる。
【００１４】
また、特許文献２によれば、主巻線部の両端の渡り線が接続される２のセグメントの結線爪がなす角度は９０°であるが、文献１の電機子１０８と同じように、コンミテータと電機子コアとの間隙が小さくなると、渡り線の結線爪への接続が不可能になる。このため、直流モータを軸方向に短縮できない問題がある。
【００１５】
また、結線爪を設けてない場合、ブラシの個数が２倍必要になり、電機子コアのコストが高くなる問題がある。
【００１６】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、軸方向に扁平な小型で、短絡故障を抑制でき、且つ低コストの直流モータの電機子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、回転軸と、回転軸に装着され、４個以上の偶数個のティースを有する電機子コアと、回転軸に装着され、且つ陽極側給電ブラシおよび陰極側給電ブラシとが摺接され、ティースと同数個のセグメントを有するコンミテータと、１個以上のティースに跨り巻回されると共に、所定の２つのセグメントに設けられたそれぞれのフックに接続される複数個のコイル部と、回転軸を介して径方向で互いに対向するセグメントのフックに接続される短絡部と、を備えた電機子であって、フックとフックに接続されるコイル部または短絡部との接点は、コイル部の電機子コアの一側面から突出したコイル部内周より内側で、且つコイル部の一側面から突出したコイル部端面より一側面側の位置にあり、短絡部は、互いに隣り合うティースの間に形成されるスロットを通過し、一側面と、一側面に対して反対側の他側面とに沿わせると共に、１個以上のティースに係回される。
【００１８】
また、請求項２に記載の発明は、ティースは、１２個の第１ティース〜第１２ティースが順次設けられ、第１ティース〜第１２ティースに対応して第１セグメント〜第１２セグメントが設けられ、短絡部は、短絡部の両端が接続される２つのセグメントがなす円周角に挟まれた両端のティースを除いた４つのティースに係回され、それぞれのセグメントに接続された短絡部の両端側から一側面に沿い、４つのティースの両端外側に形成されるそれぞれのスロットへ導入され、スロットを通過して、両端のティースのそれぞれの他側面に沿ってから、両端のティースの内側に形成されるそれぞれのスロットを一側面に向かって通過して、両端のティースに挟まれた２つのティースの一側面に沿って配線される。
【００１９】
また、請求項３に記載の発明は、第１ティースと第２ティースとがなす円周角度の間に配置されるセグメントを第１セグメントとして、セグメントは、第１ティース〜第１２ティースにより、隣り合うティースがなす円周角の間に、順次第１セグメント〜第１２セグメントが配置され、コイル部は、３個のティースを跨ってそれぞれ同一方向へ巻回されると共に、コイル部の両端は、コイル部が巻回される両側のティースがなす円周角の間に設けた２個のセグメントにそれぞれ接続されて、順次１２個形成され、短絡部は、１２個の第１短絡部〜第１２短絡部が設けられ、第１短絡部と第７短絡部とは第２セグメントと第８セグメントとに接続され、第２短絡部と第８短絡部とは第９セグメントと第３セグメントとに接続され、第３短絡部と第９短絡部とは第４セグメントと第１０セグメントとに接続され、第４短絡部と第１０短絡部とは第１１セグメントと第５セグメントとに接続され、第５短絡部と第１１短絡部とは第６セグメントと第１２セグメントとに接続され、第６短絡部と第１２短絡部とは第１セグメントと第７セグメントとに接続される。
【００２０】
また、請求項４に記載の発明は、コイル部と短絡部とは、連続した導線を一筆書き状に交互に巻回および係回することにより形成される。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１に記載の発明では、フックと、フックに接続されるコイル部または短絡部との接点は、電機子コアの一側面から突出したコイル部内周より内側で、且つコイル部の一側面から突出したコイル部端面より一側面側の位置にある。従って、フックを備えたコンミテータと電機子コアの一側面との距離が短縮され、本発明の電機子の軸方向長さが短縮できるので、軸方向に扁平な小型の直流モータの電機子を提供できる。
【００２２】
また、短絡部は、互いに隣り合うティースの間に形成されるスロットを通過し、電機子コアの一側面と、一側面に対して反対側の他側面とに沿わせると共に、１個以上のティースに係回される。従って、本発明の電機子は、短絡部が空中に浮くことなく、且つ短絡部のセグメントや回転軸との接触が回避でき、短絡部の接触による短絡故障を抑制できる。
【００２３】
さらに、本発明の電機子は、上記の短絡部の係回により、一側面と他側面とを軸方向に往復しながらティースに係回されるので、短絡部の張力が適正に緩和され、短絡部の断線が抑制できる。
【００２４】
また、本発明の電機子は、回転軸を介して径方向で互いに対向するセグメントを短絡する短絡部が設けられるので、対向するセグメントを同電位にでき、陽極側ブラシと陰極側ブラシの一対をコンミテータのセグメントに摺接させれば良い。これにより新たに、陽極側と陰極側の一対のブラシの配備が不要になる。結果、電機子のコストが低減され、低コストの直流モータの電機子が提供できる。
【００２５】
また、請求項２に記載の発明では、１２個のティースが設けられる。そして、回転軸を介して径方向で互いに対向するセグメントのフックに接続される短絡部の両端側が、スロットを通過して、ティースの一側面と、ティースの他側面とを沿わせる共に、一側面と他側面とを軸方向に往復しながら４個のティースに係回される。従って、本発明の電機子は、短絡部が空中に浮くことなく、且つ短絡部のセグメントや回転軸との接触が回避でき、短絡部の接触による短絡故障を抑制できる。さらに、本発明の電機子は、上記の短絡部の係回により、一側面と他側面とを軸方向に往復しながらティースに係回されるので、短絡部の張力が適正に緩和され、短絡部の断線が抑制できる。
【００２６】
また、請求項３に記載の発明では、ティースは周上に１２個の第１ティース〜第１２ティースが順次設けられる。コイル部は、３個のティースに跨り導線が巻回され、１２個の第１コイル部〜第１２コイル部が形成される。例えば、第１コイル部は第１ティースと第２ティースと第３ティースとを跨って巻回され、第１コイル部の両端は、それぞれ第１ティースの近傍にある第１セグメントのフックと、第１セグメントの隣で、且つ第２ティースの近傍にある第２セグメントのフックとに接続される。第２コイル部〜第１２コイル部も第１コイル部と同じように形成されるので、コイル部の両端がそれぞれ接続されるセグメントのフックは、隣り合うと共に、巻回されるティースの近傍にある。従って、３個のティースを跨ったコイル部の巻回部分からフックに接続される引き出し線部分は、フック（又は、セグメント）や回転軸との接触が回避でき、コイル部の接触による短絡故障を抑制できる。
【００２７】
また、短絡部は、スロットを通過し、一側面と他側面とを沿うと共に、軸方向に往復するジグザク配線により、本発明の電機子は、短絡部のセグメントや回転軸との接触が回避でき、接触による短絡故障を抑制できると共に、短絡部の張力が適正に緩和されて、短絡部の断線が抑制できる。
【００２８】
また、請求項４に記載の発明では、コイル部と短絡部とは、連続した導線を一筆書き状に交互に巻回および係回することにより形成される。従って、各コイル部形成のための巻回とフックへの係止、および各短絡部の係回とフックへの係止と、の各作業が、順次連続して行えるので、各作業時間が短縮でき、本発明の電機子のコストが低減される。
【００２９】
また、本発明の各短絡部は不要線がなく、不要線の切断が不要であるので、切断の工程分、電機子コア３のコストが低減される。以上により、低コストの直流モータの電機子が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施例に係る電機子の短絡部の配線を説明する斜視図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】図２に示す電機子を平面に展開した第１コイル部〜第６コイル部および第１短絡部〜第６短絡部の説明図である。
【図４】図２に示す電機子を平面に展開した第７コイル部〜第１２コイル部および第７短絡部〜第１２短絡部の説明図である。
【図５】図２に示す電機子を平面に展開したコイル部Ｃの巻回と短絡部Ｄの係回の説明図である。
【図６】導線１１の電子機コアへの配線を示した展開図である。
【図７】導線１２の電子機コアへの配線を示した展開図である。
【図８】図１の電子機のコンミテータ周辺の断面図である。
【図９】本発明に係る従来技術の直流モータの電機子の説明図である。
【図１０】図９の電機子のＡ矢視図である。
【図１１】図９の電機子の短絡線の配線方法の説明図である。
【図１２】図９の電機子の短絡線の配線図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下に本発明の実施形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００３２】
図１は、本実施形態に係る電機子の短絡部の配線を説明する斜視図である。図２は、図１の平面図である。電機子１は、直流モータ（図示せず）の電機子であり、外周側に図示していないモータハウジングに固定した複数のマグネットが配備される。電機子１は、回転軸２と、回転軸２に圧入された電機子コア３と、回転軸２に圧入されたコンミテータ４と、コイル部Ｃ（図３、図４）と、短絡部Ｄ（図３、図４）とを備える。尚、図１および図２において、コイル部Ｃおよび短絡部Ｄは一部（コイル部Ｃ１および短絡部Ｄ１）のみ示している。
【００３３】
電機子コア３は、軸方向へ積層した複数枚のコア７と、積層したコア７の両端面を挟持する絶縁材のインシュレータ８、９とを備える。コア７は、周上等分に放射するる複数（本実施形態では、１２個）のティース部７ａと、中心部分に回転軸２が挿入される穴７ｂ（図２）とを有する。インシュレータ８、９は、ティース部７ａと略同形状のティース部を備え、積層したコア７のティース部７ａの放射方向の側面を挟持する。以下、ティース部７ａの個数は１２個として説明する。積層されたコア７のティース部７ａと、インシュレータ８、９のティース部分とにより１２個のティースＴ、即ち第１ティースＴ１〜第１２ティースＴ１２（図２）が形成される。
【００３４】
図１および図２に示すように、コンミテータ４は、回転軸２に挿入され、ティース部７ａの個数と同数のセグメントＳが外周面に等分に配置される。セグメントＳは、隣り合う２個のティースＴがなす円周角の間に設けられる。そして、第１ティースＴ１と第２ティースＴ２とがなす円周角の間に設けたセグメントＳを第１セグメントＳ１として、第１ティースＴ１〜第１２ティースＴ１２により、順次第１セグメントＳ１〜第１２セグメントＳ１２が設けられる。また、セグメントＳの外周面には、陽極側ブラシ１３と陰極側ブラシ１４（図３〜図７）とが摺接する。
【００３５】
セグメントＳには、コイル部Ｃの巻初め、巻終りおよび短絡部Ｄの両端とが係止されるフックＦ、即ち、第１セグメントＳ１〜第１２セグメントＳ１２に対応して、それぞれ第１フックＦ１〜第１２フックＦ１２が設けられる。コイル部Ｃの巻回とフックＦへの係止、および短絡部Ｄの係回とフックＦへの係止と、が終了されると、フックＦが折り曲げられ、そしてコイル部Ｃの巻初め、巻終りと、短絡部Ｄの端部とフックＦとがヒュージング溶接される。
【００３６】
詳しくは後述するが、コイル部Ｃは、３個のティースＴを跨り所定の巻数、巻回され、コイル部Ｃの巻き始めと巻き終わりは、それぞれ所定の隣り合う２個のセグメントＳのフックＦに接続される。これにより、電機子１には１２個のコイル部Ｃ、即ち第１コイル部Ｃ１〜第１２コイル部Ｃ１２が配備される。また、短絡部Ｄは、回転軸２を介して径方向で互いに対向する（円周角で１８０°ずれた位置にある）２つのセグメントＳとを短絡するようにフックＦに接続され、電機子１には１２個の短絡部Ｄ、即ち第１短絡部Ｄ１〜第１２短絡部Ｄ１２が配線される。また、隣り合う２つのティースＴとにより１２個のスロットＬ、即ち第１スロットＬ１〜第１スロットＬ１２が形成される。尚、詳しくは後述するが、短絡部Ｄは６本でも良い。
【００３７】
図３は、図２に示す電機子コア３のティースＴと、セグメントＳ（またはフックＦ）を平面に展開し、第１コイル部Ｃ１〜第６コイル部Ｃ６および第１短絡部Ｄ１〜第６短絡部Ｄ６の配線を示す説明図であり、コイル部Ｃは太実線、短絡部Ｄは実線で示す。図３および後述する図４〜図７において、長方形の中の番号１〜１２は図２の第１ティースＴ１〜第１２ティースＴ１２および第１セグメントＳ１〜第１２セグメントＳ１２（または第１フックＦ１〜第１２フックＦ１２）を示す。
【００３８】
図３に示すように、第１コイル部Ｃ１は第１ティースＴ１と第２ティースＴ２と第３ティースＴ３とを跨ぎ巻回され、第１コイル部Ｃ１の一端は第１セグメントＳ１に接続され、他端は第２セグメントＳ２に接続される。
【００３９】
第２コイル部Ｃ２は第８ティースＴ１と第９ティースＴ９と第１０ティースＴ１０とを跨ぎ巻回され、第２コイル部Ｃ２の一端は第８セグメントＳ８に接続され、他端は第９セグメントＳ９に接続される。
【００４０】
第３コイル部Ｃ３は第３ティースＴ３と第４ティースＴ４と第５ティースＴ５とを跨ぎ巻回され、第３コイル部Ｃ３の一端は第３セグメントＳ３に接続され、他端は第４セグメントＳ４に接続される。
【００４１】
第４コイル部Ｃ４は第１０ティースＴ１０と第１１ティースＴ１１と第１２ティースＴ１２とを跨ぎ巻回され、第４コイル部Ｃ４の一端は第１０セグメントＳ１０に接続され、他端は第１１セグメントＳ１１に接続される。
【００４２】
第５コイル部Ｃ５は第５ティースＴ５と第６ティースＴ６と第７ティースＴ７とを跨ぎ、第５コイル部Ｃ５の一端は第５セグメントＳ５に接続され、他端は第６セグメントＳ６に接続される。
【００４３】
第６コイル部Ｃ６は第１２ティースＴ１２と第１ティースＴ１と第２ティースＴ２とを跨ぎ巻回され、第６コイル部Ｃ６の一端は第１２セグメントＳ１２に接続され、他端は第１セグメントＳ１に接続される。
【００４４】
第１短絡部Ｄ１は、第２セグメントＳ２と、回転軸２を介して径方向で第２セグメントＳ２に対向する第８セグメントＳ８とに接続される。即ち、第２セグメントＳ２は、第８セグメントＳ８とに対して円周角で１８０°異なる位置にある。同様に、第２短絡部Ｄ２は第９セグメントＳ９と第３セグメントＳ３とに、第３短絡部Ｄ３は第４セグメントＳ４と第１０セグメントＳ１０とに、第４短絡部Ｄ４は第１１セグメントＳ１１と第５セグメントＳ５とに、第５短絡部Ｄ５は第６セグメントＳ６と第１２セグメントＳ１２とに、そして、第６短絡部Ｄ６は第１セグメントＳ１と第７セグメントＳ７とに、それぞれ接続される。尚、図３中、左側の線端ｍは右側の線端ｍに、左側の線端ｎは右側の線端ｎに、そして左側の線端ｏは右側の線端ｏにそれぞれ連結している。
【００４５】
図４は、図２に示す電機子コア３のティースＴと、セグメントＳ（またはフックＦ）を平面に展開し、コイル部Ｃ７〜Ｃ１２および第７短絡部Ｄ７〜第１２短絡部Ｄ１２の配線を示す説明図であり、コイル部Ｃは太実線、短絡部Ｄは実線で示す。
【００４６】
第７コイル部Ｃ７は第７ティースＴ７と第８ティースＴ８と第９ティースＴ９とを跨ぎ巻回され、第７コイル部Ｃ７の一端は第７セグメントＳ７に接続され、他端は第８セグメントＳ８に接続される。
【００４７】
第８コイル部Ｃ８は第２ティースＴ２と第３ティースＴ３と第４ティースＴ４とを跨ぎ巻回され、第８コイル部Ｃ８の一端は第２セグメントＳ２に接続され、他端は第３セグメントＳ３に接続される。
【００４８】
第９コイル部Ｃ９は第９ティースＴ９と第１０ティースＴ１０と第１１ティースＴ１１とを跨ぎ巻回され、第９コイル部Ｃ９の一端は第９セグメントＳ９に接続され、他端は第１０セグメントＳ１０に接続される。
【００４９】
第１０コイル部Ｃ１０は第４ティースＴ４と第５ティースＴ５と第６ティースＴ６とを跨ぎ巻回され、第１０コイル部Ｃ１０の一端は第４セグメントＴ４に接続され、他端は第５セグメントＴ５に接続される。
【００５０】
第１１コイル部Ｃ１１は第１１ティースＴ１１と第１２ティースＴ１２と第１ティースＴ１とを跨ぎ巻回され、第１１コイル部Ｃ１１の一端は第１１セグメントＳ１１に接続され、他端は第１２セグメントＳ１２に接続される。
【００５１】
第１２コイル部Ｃ１２は第６ティースＴ６と第７ティースＴ７と第８ティースＴ８とを跨ぎ巻回され、第１２コイル部Ｃ１２の一端は第６セグメントＳ６に接続され、他端は第７セグメントＳ７に接続される。
【００５２】
第７短絡部Ｄ７は、第８セグメントＳ８と、第２セグメントＳ８に対向する第２セグメントＳ２とに接続される。同様に、第８短絡部Ｄ８は第３セグメントＳ３と第９セグメントＳ９とに、第９短絡部Ｄ９は第１０セグメントＳ１０と第４セグメントＳ４とに、第１０短絡部Ｄ１０は第５セグメントＳ５と第１１セグメントＳ１１とに、第１１短絡部Ｄ１１は第１２セグメントＳ１２と第６セグメントＳ６とに、そして、第１２短絡部Ｄ１２は第７セグメントＳ７と第１セグメントＳ１とに、それぞれ接続される。尚、図４中、左側の線端ｐは右側の線端ｐに、左側の線端ｑは右側の線端ｑに、そして左側の線端ｒは右側の線端ｒにそれぞれ連結している。
【００５３】
図５は、図２に示す電機子コア３のティースＴと、セグメントＳ（またはフックＦ）とを平面に展開し、コイル部Ｃ（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）の巻回および短絡部Ｄ（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３）の係回（配線引き回し）を示す説明図である。図５中、コイル部Ｃは太実線、短絡部Ｄは太破線で示す。図６は、導線１１の電子機コア３へのコイル部Ｃの巻回と、短絡部Ｄの係回とを示した展開図であり、コイル部Ｃは太実線、短絡部Ｄは実線で示す。図５において、ティースＴの長方形の上側の辺と下側の辺は、それぞれ電子機コア３の一側面３ａと、一側面３ａに対して反対側の他側面３ｂに対応する。また、長方形で示す各ティースＴの間はスロットＬを示し、第１ティースＴ１と第２ティースＴ２の間は第１スロットＬ１であり、図５の右方向に進むにつれてスロット番号が順次上がり、第１２ティースＴ１２の右辺側（第１ティースＴ１の左辺側）は第１２スロットＬ１２を示す。尚、図３、図４、図６、図７においても、図示していないが、電子機コア３の一側面３ａ側と他側面３ｂ側、およびスロットＬの各位置関係は、図５の電子機コア３の一側面３ａ側と他側面３ｂ側、およびスロットＬと同じである。
【００５４】
図６に示すように、第１コイル部Ｃ１と、第１短絡部Ｄ１と、第２コイル部Ｃ２と、第２短絡部Ｄ２と、第３コイル部Ｃ３と、第３短絡部Ｄ３と、第４コイル部Ｃ４と、第４短絡部Ｄ４と、第５コイル部Ｃ５と、第５短絡部Ｄ５と、第６コイル部Ｃ６と、第６短絡部Ｄ６は、順次連続した１本の導線１１である。導線１１の電機子コア３におけるコイル部Ｃの巻回と、短絡部Ｄの係回とは、次のように一筆書き状に行われる。
【００５５】
即ち、図５に示すように、コイル部Ｃ１の一端の巻き始めが第１セグメントＳ１の第１フックＦ１に係止され、第１ティースＴ１と、第２ティースＴ２と、第３ティースＴ３とを跨いで所定の回数巻回され、巻き終りは第２セグメントＳ２の第２フックＦ２に係止され、第１コイル部Ｃ１が形成される。図１、図２および図５に示すように、第２フックＦ２に係止された導線１１は、引続き第１短絡部Ｄ１となって、電機子コア３の一側面３ａに沿いながら第３スロットＬ３へ導入され、第３スロットＬ３を通過する。通過した第１短絡部Ｄ１は、順次第４ティースＴ４の他側面３ｂと、第４スロットＬ４と、第５、６ティースＴ５、Ｔ６の一側面３ａ上と、第６スロットＬ６と、第７ティースＴ７の他側面３ｂ上とを軸方向に往復しながら通過する。そして、第７ティースＴ７の他側面３ｂ上を通過した第１短絡部Ｄ１は、第７スロットＬ７を通過して上方向に引出され、一側面３ａに沿いながら第８セグメントＳ８の第８フックＦ８に係止される。
【００５６】
第８フックＦ８に係止された導線１１は、第１短絡部Ｄ１から第２コイル部Ｃ２となって第８ティースＴ８と第９ティースＴ９および第１０ティースＴ１０とを跨ぎ、所定の回数、巻回されて第９セグメントＳ９の第９フックＦ９に係止され、第２コイル部Ｃ２が形成される。第９フックＦ９に係止された第２コイル部Ｃ２の巻き終りの導線１１は、次に第２短絡部Ｄ２になる。第２短絡部Ｄ２は、第１短絡部Ｄ１と同じように電機子コア３の一側面３ａと他側面３ｂとの間で各スロットＬ１０、Ｌ１１、Ｌ１、Ｌ２を通過して、一側面３ａと他側面３ｂとを軸方向に往復しながら係回され（以下、ジグザク配線）、第３セグメントＳ３に係止される。そこから前述と同様に、図６に示すように、順次第３コイル部Ｃ３の巻回と、第３短絡部Ｄ３のジグザク配線と、第４コイル部Ｃ４の巻回と、第４短絡部Ｄ４のジグザク配線と、第５コイル部Ｃ５の巻回と、第６短絡部Ｄ６のジグザク配線とがなされる。そして、第６短絡部Ｄ６の終端部が第７セグメントＳ７の第７フックＦ７に係止され、一筆書き状の導線１１の配線が終了する。
【００５７】
導線１１と同様に、第７コイル部Ｃ７と、第７短絡部Ｄ７と、第８コイル部Ｃ８と、第８短絡部Ｄ８と、第９コイル部Ｃ９と、第９短絡部Ｄ９と、第１０コイル部Ｃ１０と、第１０短絡部Ｄ１０と、第１１コイル部Ｃ１１と、第１１短絡部Ｄ１１と、第１２コイル部Ｃ１２と、第１２短絡部Ｄ１２とは、順次連続した１本の導線１２である。
【００５８】
図７は、導線１２の電子機コア３へのコイル部Ｃの巻回と、短絡部Ｄの係回とを示した展開図であり、コイル部Ｃは太実線、短絡部Ｄは実線で示す。図７に示すように、第７イルＣ７の巻き始めが第７ティースＴ７に係止され、導線１１と同様に、順次第７コイル部Ｃ７の巻回と、第７短絡部Ｄ７の係回と、第８コイル部Ｃ８の巻回と、第８短絡部Ｄ８の係回と、第９コイル部Ｃ９の巻回と、第９短絡部Ｄ９の係回と、第１０コイル部Ｃ１０の巻回と、第１０短絡部Ｄ１０の係回と、第１１コイル部Ｃ１１の巻回と、第１１短絡部Ｄ１１の係回と、第１２コイル部Ｃ１２の巻回と、第１２短絡部Ｄ１２の係回とが順次なされる。そして、第１２短絡部Ｄ１２の終端部が第１セグメントＳ１の第１フックＦ１に係止され、一筆書き状の導線１２の配線が終了する。尚、導線１１の配線と導線１２の配線とを見易くするために、図６と図７とに導線１１と導線１２の配線を示している。
【００５９】
ところで、電子機コア３は巻線機（図示せず）に取付けられる。そして、導線１１と導線１２とが、回転軸２を介して径方向に対向した位置にある２つのフライヤ（図示せず）から供給され、電子機コア３が回転されて、略同時に導線１１と導線１２の電子機コア３へのコイル部Ｃの巻回と、短絡部Ｄの係回と、導線１１、１２のフックＦへの係止とがなされる。
【００６０】
図８は、電子機３のコンミテータ４周辺の断面図であり、詳しくは、フックＦと、導線１１、１２とのヒュージング溶接終了後のセグメントＳ近傍の部分断面を示す。図中、（ａ）はフックＦに導線１１、１２が係止されている状態を示し、（ｂ）はヒュージング溶接直後の状態、そして（ｃ）はヒュージング溶接終了後、コンミテータ４が電子機コア３の一側面３ａ近傍の正規の位置へ移動された状態を示す。
【００６１】
図８（ａ）に示すように、コイル部Ｃの巻回と、短絡部Ｄの係回と、導線１１、１２のフックへの係止とが出来るように、フックＦの少なくとも一部（導線１１、１２が係止される部分）がコイル部端面５より外側に配置され、この位置にて導線１１、１２がフックＦへ係止される。導線１１、１２のフックＦへの係止終了後、フックＦが折り曲げられ、ヒュージング溶接が行われる（図８（ｂ））。ヒュージング溶接終了後、コンミテータ４を電機子コア３の一側面３ａ方向へ再圧入移動させる。この移動により、フックＦと、フックＦに接続されるコイル部Ｃまたは短絡部Ｄとの接点は、コイル部Ｃの電機子コア３の一側面３ａから突出したコイル部内周６より内側で、且つコイル部Ｃの一側面３ａから突出したコイル部端面５より一側面側３ａの位置に来る（図８（ｃ））。ここで、コンミテータ４の移動に際し、導線１１、１２が断線しないようにフックＦに係止したコイル部Ｃおよび短絡部Ｄの端部部分の長さと、コンミテータ４の移動量とが適正に設定さる。即ち、コンミテータ４の移動前における端部部分の長さＷ１（図８（ａ））が、移動後における端部部分の長さＷ２（図８（ｂ））より僅かに長くなるように、長さＷ１と、長さＷ２と、コンミテータ４の移動量とが設定される。
【００６２】
尚、フックＦと、フックＦに接続されるコイル部Ｃまたは短絡部Ｄとの接点は、フックＦがコア７に接触しなければ、一側面３ａより窪んだ端面３ｃの極近にあって良い。また、端面３ｃが一側面３ａより突出している場合も、フックＦがコア７に接触しなければ、上記の接点は、端面３ｃの極近にあって良い。
【００６３】
また、短絡部Ｄの係回は、図１、図２および図５に示すパターンに限定されることなく、スロットＬを通過して、軸方向に往復しながら電機子コア３の一側面３ａと他側面３ｂとに短絡部Ｄを１個以上のティースＴに係回するパターンであれば良い。
【００６４】
また、本実施形態の電機子コア３のティースＴは、１２個設けられているが、４個以上の偶数個であれば良い。
【００６５】
また、導線１１と導線１２はそれぞれ別体であるが、導線１１と導線１２とを１本の導線にして、電機子コア３にコイル部Ｃの巻回と、短絡部Ｄの係回と、導線のフックＦへの係止とを行っても良い。しかし、配線作業時間の関点から導線を２本にした方が好ましい。
【００６６】
また、セグメントＳとフックＦは、銅合金などの良好な導電性の材質であるので、フックＦに係止されたコイル部Ｃと短絡部Ｄとは、ヒュージング溶接後、導通される。従って、各コイル部Ｃと各短絡部Ｄとはそれぞれ別体の導線でも良い。しかし、配線作業時間の関点から各コイル部Ｃと各短絡部Ｄとが連続した導線の方が好ましい。
【００６７】
さらに、本実施形態の電機子１では、導線１１と導線１２とを使用しているので、短絡部Ｄは、回転軸２を介して径方向で互いに対向する（円周角で１８０°ずれた位置にある）セグメントＳに２本づつ接続され、合計１２本、即ちセグメントＳの個数と同数設けられているが、１本づつ接続することで、短絡部Ｄを６本、即ちセグメントＳの個数の半分の本数にしても良い。
【００６８】
次に、本発明の実施形態に係る電機子１の作動と効果について説明する。コンミテータ４は、回転軸２に挿入され、電機子コア３への各コイル部Ｃと各短絡部Ｄとの各両端側を各フックＦに係止可能にするため、少なくともフックＦの一部（導線１１、１２が係止される部分）がコイル部端面５より外側にある位置まで圧入される。この位置にて、導線１１、１２を各フックＦに係止し（図８（ａ））、各コイル部Ｃの巻回と各短絡部Ｄの係回とを終了した後、各フックＦを折り曲げてヒュージング溶接を行う（図８（ｂ））。ヒュージング溶接終了後、コンミテータ４を電機子コア３の一側面３ａ方向へ再圧入移動させる。この移動により図８（ｃ）に示すように、フックＦと、フックＦに接続されるコイル部Ｃまたは短絡部Ｄとの接点は、コイル部Ｃの一側面３ａから突出したコイル部内周６より内側で、且つコイル部Ｃの一側面３ａから突出したコイル部端面５より一側面側３ａの位置で、端面３ｃの極近に来る。従って、電機子コア３の一側面３ａとフックＦを備えるコンミテータ４との距離が短縮でき、電機子１の軸方向長さも短縮できる。結果、軸方向に扁平な小型の直流モータの電機子１を提供できる。
【００６９】
また、例えば、第１短絡部Ｄ１の中央部分は両端の第４、７ティースＴ４、Ｔ７に挟まれた２つの第５、６ティースＴ５、Ｔ６の一側面３ａに沿って両側周方向へ配線される。この両側周方向へ配線された第１短絡部Ｄ１は、第４ティースＴ４と第５ティースＴ５、第６ティースＴ６と第７ティースＴ７とにより形成される第４スロットＬ４、第６スロットＬ６をそれぞれ他側面３ｂへ向かって通過して、それぞれ第４、７ティースＴ４、Ｔ７の各他側面３ｂに沿って配線される。それぞれの他側面３ｂに沿って配線された短絡部Ｄは、それぞれ外側の第４、７ティースＴ４、Ｔ７の両端に形成されている第３スロットＬ３、第７スロットＬ７を一側面３ａへ向かって通過し、電機子コア３のコンミテータ４近傍の一側面３ａに沿いながら、第２、８セグメントＳ２、Ｓ８の第２、８フックＦ２、Ｆ８にそれぞれ接続される。このように短絡部Ｄは、スロットＬを通過し、一側面３ａと他側面３ｂとを沿わせ、軸方向に往復しながら４つティースＴに係回されることにより、空中に浮くことなく、コンミテータ４や回転軸２との接触が回避でき、接触による短絡故障を抑制できる。
【００７０】
また、コイル部Ｃは、３個のティースＴに跨り導線が巻回され、１２個の第１コイル部Ｃ１〜第１２コイル部Ｃ１２が形成される。例えば、第１コイル部Ｃ１は第１ティースＴ１と第２ティースＴ２と第３ティースＴ３とを跨って巻回され、第１コイル部Ｃ１の両端は、それぞれ第１第１ティースＴ１の近傍にある第１セグメントＳ１の第１フックＦ１と、第１セグメントＳ１の隣で、且つ第２ティースＳ２の近傍にある第２セグメントＳ２の第２フックＦ２とに接続される。第２コイル部Ｃ２〜第１２コイル部Ｃ１２も第１コイル部Ｃ１と同じように形成されるので、コイル部Ｃの両端がそれぞれ接続されるセグメントＳのフックＦは、隣り合うと共に、巻回されるティースＴの近傍にある。従って、３個のティースＴを跨ったコイル部Ｃの巻回部分からフックＦに接続される引き出し線部分は、フックＦ（又は、セグメント）や回転軸２への接触が回避でき、コイル部Ｃの接触による短絡故障を抑制できる。
【００７１】
また、上述した短絡部Ｄの軸方向に往復するジグザク配線により、短絡部Ｄの応力が適正に緩和され、短絡部Ｄの断線が回避できる。
【００７２】
さらに、導線１１、１２の配線時では、コンミテータ４の位置は、フックＦの少なくとも一部（導線１１、１２が係止される部分）がコイル部端面５より外側に来るように配置される。この位置において、フックＦに係止した導線１１、１２の引き出し線部分の長さＷ１は、コンミテータ４を一側面３ａの極近まで移動した正規の位置における引き出し線部分の長さＷ２より僅かに長い（図８）。従って、コイル部Ｃの巻回とフックＦへの係止時において生じた導線１１、１２の張りは、コンミテータ４の正規位置移動後において、適正に緩和されるので、コイル部Ｃの断線を回避できる。
【００７３】
また、巻線機のフライヤから導線１１と導線１２が、巻線機に設置された電機子コア３に対向して供給される。そして導線１１により、順次第１コイル部Ｃ１と、第１短絡部Ｄ１と、第２コイル部Ｃ２と、第２短絡部Ｄ２と、第３コイル部Ｃ３と、第３短絡部Ｄ３と、第４コイル部Ｃ４と、第４短絡部Ｄ４と、第５コイル部Ｃ５と、第５短絡部Ｄ５と、第６コイル部Ｃ６と、第６短絡部Ｄ６とが、配線（コイル部Ｃの巻回、短絡部Ｄの係回、フックＦへの係止）される。これと略同時に、導線１２により、順次第７コイル部Ｃ７と、第７短絡部Ｄ７と、第８コイル部Ｃ８と、第８短絡部Ｄ８と、第９コイル部Ｃ９と、第９短絡部Ｄ９と、第１０コイル部Ｃ１０と、第１０短絡部Ｄ１０と、第１１コイル部Ｃ１１と、第１１短絡部Ｄ１１と、第１２コイル部Ｃ１２と、第１２短絡部Ｄ１２とが、同じように配線される。結果、電機子１の配線作業時間が短縮されるので、電機子１のコストが低減される。
【００７４】
また、電機子１は、短絡部Ｄを設けることにより、回転軸２を介して径方向で互いに対向する２つのセグメントＳを同電位にでき、図３に示すように、陽極側ブラシ１３と陰極側ブラシ１４の一対をコンミテータ４のセグメントＳに摺接させれば良く、これにより新たに、陽極側と陰極側の一対のブラシの配備が不要になり、電機子１のコストが低減される。
【００７５】
さらに、図１２に示すように、従来技術の電機子１０３は短絡部１１６の不要線１１９が切断されるが、本実施例の各短絡部Ｄは、不要線がなく、切断しなくて良いので、切断の工程分、電機子コア３のコストが低減される。以上により、低コストの直流モータの電機子１が提供できる。
【符号の説明】
【００７６】
１ 電機子
２ 回転軸
３ 電機子コア
３ａ 一側面
３ｂ 他側面
４ コンミテータ
５ コイル部端面
６ コイル部内周
１１、１２ 導線
Ｃ コイル部
Ｄ 短絡部
Ｆ フック
Ｌ スロット
Ｓ セグメント
Ｔ ティース
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流モータの電機子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術の電機子を備えた直流モータとして、図９に示すように、軸受１０５、１０６をそれぞれ配設したヨーク１０２ａとエンドフレーム１０２ｂとから成るモータハウジング１０２と、ヨーク１０２ａの内周面に等分に配設した複数のマグネット１０４と、軸受１０５、１０６で回転可能に支持しされる回転軸１０７を挿着した電機子１０３とを備える直流モータ１０１が開示されている。
【０００３】
電機子１０３は、回転軸１０７と、回転軸１０７に挿着した電機子コア１０８と、主巻線部１０９と、短絡線１１６（図１２）と、コンミテータ１１０とを備える。図１０は、電機子１０３のＡ方向から見た図である。図１０に示すように、電機子コア１０８は放射状に延びる１２個のティース１１１を有する。周方向に隣り合うティース１１１の間には、ティース１１１の個数と同数のスロット１１２が形成される。スロット１１２には、複数個のティース１１１を跨ぎ巻回された主巻線部１０９が配置される。ここで、各ティース１１１に対し、ティース番号を時計回りに「１」〜「１２」として付す。
【０００４】
図９に示すように、コンミテータ１１０は回転軸１０７に固定されて回転軸１０７と一体となって回転し、陽極側給電ブラシと陰極側給電ブラシ（図示せず）とが摺接される１２個のセグメント１１３が周方向に等間隔に設けられる。図１０に示すように、各セグメント１１３は結線爪１１４を有し、短絡線１１６（図１１）および主巻線部１０９が接続される。ここで、各セグメント１１３に対し、セグメント番号を時計回りに「１」〜「１２」として付し、結線爪１１４にもセグメント１１３と同じ番号を付す（図１０〜図１２）。
【０００５】
図１１に示すように、短絡線１１６は、各セグメント１１３（図９）のある側の電機子コア１０８の端面１０８ａ（図９）側で、且つ回転軸１０７に巻かれ（首巻き）、所定角度（１８０°）を有して配置される２つの結線爪１１４に接続される。詳しくは、順次、番号「１」と番号「７」の各結線爪１１４が短絡線１１６ａにより接続され、番号「６」と番号「１２」の各結線爪１１４が短絡線１１６ｂ、番号「１１」と番号「５」の各結線爪１１４が短絡線１１６ｃ、番号「４」と番号「１０」の各結線爪１１４が短絡線１１６ｄと、番号「９」と番号「３」の各結線爪１１４が短絡線１１６ｅと、番号「２」と番号「８」の各結線爪１１４が短絡線１１６ｆとにより接続される。
【０００６】
図１１と図１２に示すように、以下に説明する主巻線部１０９の巻線終了後、各結線爪１１４の番号「２」と番号「３」間の不要線１１９、番号「４」と番号「５」間の不要線１１９、番号「６」と番号「７」間の不要線１１９、番号「９」と番号「１０」間の不要線１１９、番号「１１」と番号「１２」間の不要線１１９が切断される。そして、番号「８」の結線爪１１４に接続した短絡線１１６ｆの終端部ｇは、主巻線部１０９（図１０）の巻き始めとされる。
【０００７】
図１０に示すように、主巻線部１０９は、２個のセグメント１１３（結線爪１１４）に結線された渡り線１１７と、渡り線１１７を両端として３つのティース１１１にそれぞれ巻回された巻線部１１８とを有する。主巻線部１０９は、短絡線１１６ｆ（図１２）の一端側の終端部ｇから連続して形成されており、番号「８」のセグメント１１３（結線爪１１４）を開始位置として１本の巻線が順次各ティース１１１に巻回されて形成される。詳しくは、番号「８」のセグメント１１３（結線爪１１４）に接続した短絡線１１６ｆは、そこから渡り線１１７ａとなる。そして、渡り線１１７ａから巻線部１１８ａを経て渡り線１１７ａが番号「３」のセグメント１１３（結線爪１１４）に接続される。そして、次の主巻線部１０９（巻線部１１８ｂ、渡り線１１７ｂ）、主巻線部１０９（巻線部１１８ｃ、渡り線１１７ｃ）、主巻線部１０９（巻線部１１８ｄ、渡り線１１７ｄ）とが、順次形成される。主巻線部１０９は、渡り線１１７が電機子コア１０８のセグメント１１３のある端面側に配線され、３個のティース１１１を跨って巻回されると共に、所謂、分巻き方式で巻回される（特許文献１参照。）。
【０００８】
また、１６個のティースと、ティースの３個に跨り巻回される主巻線部と、１６個のセグメントを備えた電機子を有する直流モータが開示されている。この主巻線部の両端の渡り線が接続される２個のセグメントの結線爪は互いに９０°の角度をなし、文献１の電機子１０３と同様に、主巻線部は分巻きされている。また、４個の給電ブラシがそれぞれセグメントに摺接し、相対向する第１給電ブラシと第３給電ブラシは電気的に接続され、相対向する第２給電ブラシと第４給電ブラシは電気的に接続され、１８０°対向するセグメンには短絡線が設けられていない（特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−３４１８５４号公報
【特許文献２】特開２００８−２３６９４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１によれば、主巻線部１０９は、主巻線部１０９の渡り線１１７が電機子コア１０８の端面１０８ａ側において引き回され、２１０°の角度をなす２つの結線爪１１４に接続されると共に、複数のティース１１１を跨って分巻き方式で巻回される。このため、コンミテータ１１０の結線爪１１４と電機子１０３の巻線部１１８の端部（コイル端面）との間は、渡り線１１７を結線爪１１４に係止できる間隙Ｕ（図９）が必要である。即ち、結線爪１１４は、巻線部１１８のコイル端面１１８ｘより外側の位置にあるように間隙Ｕが設定される。結線爪１１４を巻線部１１８の内径側に入り込ませて、間隙Ｕを小さくすると、渡り線１１７の結線爪１１４への接続が不可能になる。
【００１１】
また、短絡線１１６は、電機子コア１０８の各セグメント１１３のある端面側で、且つ回転軸１０７に巻かれる、所謂、首巻きにし、所定角度（１８０°）を持って配置される２つの結線爪１１４に接続されている。短絡線１１６の結線爪１１４への接続を可能するためには、主巻線部１０９と同じように、上記の間隙Ｕが必要である。以上により、主巻線部１０９および短絡線１１６の結線爪１１４への接続を可能するため、電機子コア１０８の端面１０８ａとコンミテータ１１０との距離を短縮できず、直流モータ１０１が軸方向に長くなる問題がある。
【００１２】
さらに、短絡線１１６は、上述したように、首巻方式で、短絡線１１６は１８０°の角度をなす２つの結線爪１１４に接続される。このため、短絡線１１６は、回転軸１０７や接続されない結線爪１１４に接触して、短絡故障を起こすおそれがある。また、主巻線部１０９は、分巻き方式で巻回され、渡り線１１７は２１０°の角度をなす２つの結線爪１１４に接続されるため、渡り線１１７が接続されない結線爪１１４に接触して、短絡故障を起こすおそれがある。以上により、電機子１０３は短絡故障を起こすおそれがある。
【００１３】
また、主巻線部１０９の巻回終了後、短絡線１１６の不要線１１９を切断しなければならず、電機子コア１０８は切断の工程分、コストが高くなる。
【００１４】
また、特許文献２によれば、主巻線部の両端の渡り線が接続される２のセグメントの結線爪がなす角度は９０°であるが、文献１の電機子１０８と同じように、コンミテータと電機子コアとの間隙が小さくなると、渡り線の結線爪への接続が不可能になる。このため、直流モータを軸方向に短縮できない問題がある。
【００１５】
また、結線爪を設けてない場合、ブラシの個数が２倍必要になり、電機子コアのコストが高くなる問題がある。
【００１６】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、軸方向に扁平な小型で、短絡故障を抑制でき、且つ低コストの直流モータの電機子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、回転軸と、回転軸に装着され、４個以上の偶数個のティースを有する電機子コアと、回転軸に装着され、且つ陽極側給電ブラシおよび陰極側給電ブラシとが摺接され、ティースと同数個のセグメントを有するコンミテータと、１個以上のティースに跨り巻回されると共に、所定の２つのセグメントに設けられたそれぞれのフックに接続される複数個のコイル部と、回転軸を介して径方向で互いに対向するセグメントのフックに接続される短絡部と、を備えた電機子であって、フックとフックに接続されるコイル部または短絡部との接点は、コイル部の電機子コアの一側面から突出したコイル部内周より内側で、且つコイル部の一側面から突出したコイル部端面より一側面側の位置にあり、短絡部は、互いに隣り合うティースの間に形成されるスロットを通過し、一側面と、一側面に対して反対側の他側面とに沿わせると共に、１個以上のティースに係回される。
【００１８】
また、請求項２に記載の発明は、ティースは、１２個の第１ティース〜第１２ティースが順次設けられ、第１ティース〜第１２ティースに対応して第１セグメント〜第１２セグメントが設けられ、短絡部は、短絡部の両端が接続される２つのセグメントがなす円周角に挟まれた両端のティースを除いた４つのティースに係回され、それぞれのセグメントに接続された短絡部の両端側から一側面に沿い、４つのティースの両端外側に形成されるそれぞれのスロットへ導入され、スロットを通過して、両端のティースのそれぞれの他側面に沿ってから、両端のティースの内側に形成されるそれぞれのスロットを一側面に向かって通過して、両端のティースに挟まれた２つのティースの一側面に沿って配線される。
【００１９】
また、請求項３に記載の発明は、第１ティースと第２ティースとがなす円周角度の間に配置されるセグメントを第１セグメントとして、セグメントは、第１ティース〜第１２ティースにより、隣り合うティースがなす円周角の間に、順次第１セグメント〜第１２セグメントが配置され、コイル部は、３個のティースを跨ってそれぞれ同一方向へ巻回されると共に、コイル部の両端は、コイル部が巻回される両側のティースがなす円周角の間に設けた２個のセグメントにそれぞれ接続されて、順次１２個形成され、短絡部は、１２個の第１短絡部〜第１２短絡部が設けられ、第１短絡部と第７短絡部とは第２セグメントと第８セグメントとに接続され、第２短絡部と第８短絡部とは第９セグメントと第３セグメントとに接続され、第３短絡部と第９短絡部とは第４セグメントと第１０セグメントとに接続され、第４短絡部と第１０短絡部とは第１１セグメントと第５セグメントとに接続され、第５短絡部と第１１短絡部とは第６セグメントと第１２セグメントとに接続され、第６短絡部と第１２短絡部とは第１セグメントと第７セグメントとに接続される。
【００２０】
また、請求項４に記載の発明は、コイル部と短絡部とは、連続した導線を一筆書き状に交互に巻回および係回することにより形成される。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１に記載の発明では、フックと、フックに接続されるコイル部または短絡部との接点は、電機子コアの一側面から突出したコイル部内周より内側で、且つコイル部の一側面から突出したコイル部端面より一側面側の位置にある。従って、フックを備えたコンミテータと電機子コアの一側面との距離が短縮され、本発明の電機子の軸方向長さが短縮できるので、軸方向に扁平な小型の直流モータの電機子を提供できる。
【００２２】
また、短絡部は、互いに隣り合うティースの間に形成されるスロットを通過し、電機子コアの一側面と、一側面に対して反対側の他側面とに沿わせると共に、１個以上のティースに係回される。従って、本発明の電機子は、短絡部が空中に浮くことなく、且つ短絡部のセグメントや回転軸との接触が回避でき、短絡部の接触による短絡故障を抑制できる。
【００２３】
さらに、本発明の電機子は、上記の短絡部の係回により、一側面と他側面とを軸方向に往復しながらティースに係回されるので、短絡部の張力が適正に緩和され、短絡部の断線が抑制できる。
【００２４】
また、本発明の電機子は、回転軸を介して径方向で互いに対向するセグメントを短絡する短絡部が設けられるので、対向するセグメントを同電位にでき、陽極側ブラシと陰極側ブラシの一対をコンミテータのセグメントに摺接させれば良い。これにより新たに、陽極側と陰極側の一対のブラシの配備が不要になる。結果、電機子のコストが低減され、低コストの直流モータの電機子が提供できる。
【００２５】
また、請求項２に記載の発明では、１２個のティースが設けられる。そして、回転軸を介して径方向で互いに対向するセグメントのフックに接続される短絡部の両端側が、スロットを通過して、ティースの一側面と、ティースの他側面とを沿わせる共に、一側面と他側面とを軸方向に往復しながら４個のティースに係回される。従って、本発明の電機子は、短絡部が空中に浮くことなく、且つ短絡部のセグメントや回転軸との接触が回避でき、短絡部の接触による短絡故障を抑制できる。さらに、本発明の電機子は、上記の短絡部の係回により、一側面と他側面とを軸方向に往復しながらティースに係回されるので、短絡部の張力が適正に緩和され、短絡部の断線が抑制できる。
【００２６】
また、請求項３に記載の発明では、ティースは周上に１２個の第１ティース〜第１２ティースが順次設けられる。コイル部は、３個のティースに跨り導線が巻回され、１２個の第１コイル部〜第１２コイル部が形成される。例えば、第１コイル部は第１ティースと第２ティースと第３ティースとを跨って巻回され、第１コイル部の両端は、それぞれ第１ティースの近傍にある第１セグメントのフックと、第１セグメントの隣で、且つ第２ティースの近傍にある第２セグメントのフックとに接続される。第２コイル部〜第１２コイル部も第１コイル部と同じように形成されるので、コイル部の両端がそれぞれ接続されるセグメントのフックは、隣り合うと共に、巻回されるティースの近傍にある。従って、３個のティースを跨ったコイル部の巻回部分からフックに接続される引き出し線部分は、フック（又は、セグメント）や回転軸との接触が回避でき、コイル部の接触による短絡故障を抑制できる。
【００２７】
また、短絡部は、スロットを通過し、一側面と他側面とを沿うと共に、軸方向に往復するジグザク配線により、本発明の電機子は、短絡部のセグメントや回転軸との接触が回避でき、接触による短絡故障を抑制できると共に、短絡部の張力が適正に緩和されて、短絡部の断線が抑制できる。
【００２８】
また、請求項４に記載の発明では、コイル部と短絡部とは、連続した導線を一筆書き状に交互に巻回および係回することにより形成される。従って、各コイル部形成のための巻回とフックへの係止、および各短絡部の係回とフックへの係止と、の各作業が、順次連続して行えるので、各作業時間が短縮でき、本発明の電機子のコストが低減される。
【００２９】
また、本発明の各短絡部は不要線がなく、不要線の切断が不要であるので、切断の工程分、電機子コア３のコストが低減される。以上により、低コストの直流モータの電機子が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施例に係る電機子の短絡部の配線を説明する斜視図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】図２に示す電機子を平面に展開した第１コイル部〜第６コイル部および第１短絡部〜第６短絡部の説明図である。
【図４】図２に示す電機子を平面に展開した第７コイル部〜第１２コイル部および第７短絡部〜第１２短絡部の説明図である。
【図５】図２に示す電機子を平面に展開したコイル部Ｃの巻回と短絡部Ｄの係回の説明図である。
【図６】導線１１の電子機コアへの配線を示した展開図である。
【図７】導線１２の電子機コアへの配線を示した展開図である。
【図８】図１の電子機のコンミテータ周辺の断面図である。
【図９】本発明に係る従来技術の直流モータの電機子の説明図である。
【図１０】図９の電機子のＡ矢視図である。
【図１１】図９の電機子の短絡線の配線方法の説明図である。
【図１２】図９の電機子の短絡線の配線図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下に本発明の実施形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００３２】
図１は、本実施形態に係る電機子の短絡部の配線を説明する斜視図である。図２は、図１の平面図である。電機子１は、直流モータ（図示せず）の電機子であり、外周側に図示していないモータハウジングに固定した複数のマグネットが配備される。電機子１は、回転軸２と、回転軸２に圧入された電機子コア３と、回転軸２に圧入されたコンミテータ４と、コイル部Ｃ（図３、図４）と、短絡部Ｄ（図３、図４）とを備える。尚、図１および図２において、コイル部Ｃおよび短絡部Ｄは一部（コイル部Ｃ１および短絡部Ｄ１）のみ示している。
【００３３】
電機子コア３は、軸方向へ積層した複数枚のコア７と、積層したコア７の両端面を挟持する絶縁材のインシュレータ８、９とを備える。コア７は、周上等分に放射するる複数（本実施形態では、１２個）のティース部７ａと、中心部分に回転軸２が挿入される穴７ｂ（図２）とを有する。インシュレータ８、９は、ティース部７ａと略同形状のティース部を備え、積層したコア７のティース部７ａの放射方向の側面を挟持する。以下、ティース部７ａの個数は１２個として説明する。積層されたコア７のティース部７ａと、インシュレータ８、９のティース部分とにより１２個のティースＴ、即ち第１ティースＴ１〜第１２ティースＴ１２（図２）が形成される。
【００３４】
図１および図２に示すように、コンミテータ４は、回転軸２に挿入され、ティース部７ａの個数と同数のセグメントＳが外周面に等分に配置される。セグメントＳは、隣り合う２個のティースＴがなす円周角の間に設けられる。そして、第１ティースＴ１と第２ティースＴ２とがなす円周角の間に設けたセグメントＳを第１セグメントＳ１として、第１ティースＴ１〜第１２ティースＴ１２により、順次第１セグメントＳ１〜第１２セグメントＳ１２が設けられる。また、セグメントＳの外周面には、陽極側ブラシ１３と陰極側ブラシ１４（図３〜図７）とが摺接する。
【００３５】
セグメントＳには、コイル部Ｃの巻初め、巻終りおよび短絡部Ｄの両端とが係止されるフックＦ、即ち、第１セグメントＳ１〜第１２セグメントＳ１２に対応して、それぞれ第１フックＦ１〜第１２フックＦ１２が設けられる。コイル部Ｃの巻回とフックＦへの係止、および短絡部Ｄの係回とフックＦへの係止と、が終了されると、フックＦが折り曲げられ、そしてコイル部Ｃの巻初め、巻終りと、短絡部Ｄの端部とフックＦとがヒュージング溶接される。
【００３６】
詳しくは後述するが、コイル部Ｃは、３個のティースＴを跨り所定の巻数、巻回され、コイル部Ｃの巻き始めと巻き終わりは、それぞれ所定の隣り合う２個のセグメントＳのフックＦに接続される。これにより、電機子１には１２個のコイル部Ｃ、即ち第１コイル部Ｃ１〜第１２コイル部Ｃ１２が配備される。また、短絡部Ｄは、回転軸２を介して径方向で互いに対向する（円周角で１８０°ずれた位置にある）２つのセグメントＳとを短絡するようにフックＦに接続され、電機子１には１２個の短絡部Ｄ、即ち第１短絡部Ｄ１〜第１２短絡部Ｄ１２が配線される。また、隣り合う２つのティースＴとにより１２個のスロットＬ、即ち第１スロットＬ１〜第１スロットＬ１２が形成される。尚、詳しくは後述するが、短絡部Ｄは６本でも良い。
【００３７】
図３は、図２に示す電機子コア３のティースＴと、セグメントＳ（またはフックＦ）を平面に展開し、第１コイル部Ｃ１〜第６コイル部Ｃ６および第１短絡部Ｄ１〜第６短絡部Ｄ６の配線を示す説明図であり、コイル部Ｃは太実線、短絡部Ｄは実線で示す。図３および後述する図４〜図７において、長方形の中の番号１〜１２は図２の第１ティースＴ１〜第１２ティースＴ１２および第１セグメントＳ１〜第１２セグメントＳ１２（または第１フックＦ１〜第１２フックＦ１２）を示す。
【００３８】
図３に示すように、第１コイル部Ｃ１は第１ティースＴ１と第２ティースＴ２と第３ティースＴ３とを跨ぎ巻回され、第１コイル部Ｃ１の一端は第１セグメントＳ１に接続され、他端は第２セグメントＳ２に接続される。
【００３９】
第２コイル部Ｃ２は第８ティースＴ１と第９ティースＴ９と第１０ティースＴ１０とを跨ぎ巻回され、第２コイル部Ｃ２の一端は第８セグメントＳ８に接続され、他端は第９セグメントＳ９に接続される。
【００４０】
第３コイル部Ｃ３は第３ティースＴ３と第４ティースＴ４と第５ティースＴ５とを跨ぎ巻回され、第３コイル部Ｃ３の一端は第３セグメントＳ３に接続され、他端は第４セグメントＳ４に接続される。
【００４１】
第４コイル部Ｃ４は第１０ティースＴ１０と第１１ティースＴ１１と第１２ティースＴ１２とを跨ぎ巻回され、第４コイル部Ｃ４の一端は第１０セグメントＳ１０に接続され、他端は第１１セグメントＳ１１に接続される。
【００４２】
第５コイル部Ｃ５は第５ティースＴ５と第６ティースＴ６と第７ティースＴ７とを跨ぎ、第５コイル部Ｃ５の一端は第５セグメントＳ５に接続され、他端は第６セグメントＳ６に接続される。
【００４３】
第６コイル部Ｃ６は第１２ティースＴ１２と第１ティースＴ１と第２ティースＴ２とを跨ぎ巻回され、第６コイル部Ｃ６の一端は第１２セグメントＳ１２に接続され、他端は第１セグメントＳ１に接続される。
【００４４】
第１短絡部Ｄ１は、第２セグメントＳ２と、回転軸２を介して径方向で第２セグメントＳ２に対向する第８セグメントＳ８とに接続される。即ち、第２セグメントＳ２は、第８セグメントＳ８とに対して円周角で１８０°異なる位置にある。同様に、第２短絡部Ｄ２は第９セグメントＳ９と第３セグメントＳ３とに、第３短絡部Ｄ３は第４セグメントＳ４と第１０セグメントＳ１０とに、第４短絡部Ｄ４は第１１セグメントＳ１１と第５セグメントＳ５とに、第５短絡部Ｄ５は第６セグメントＳ６と第１２セグメントＳ１２とに、そして、第６短絡部Ｄ６は第１セグメントＳ１と第７セグメントＳ７とに、それぞれ接続される。尚、図３中、左側の線端ｍは右側の線端ｍに、左側の線端ｎは右側の線端ｎに、そして左側の線端ｏは右側の線端ｏにそれぞれ連結している。
【００４５】
図４は、図２に示す電機子コア３のティースＴと、セグメントＳ（またはフックＦ）を平面に展開し、コイル部Ｃ７〜Ｃ１２および第７短絡部Ｄ７〜第１２短絡部Ｄ１２の配線を示す説明図であり、コイル部Ｃは太実線、短絡部Ｄは実線で示す。
【００４６】
第７コイル部Ｃ７は第７ティースＴ７と第８ティースＴ８と第９ティースＴ９とを跨ぎ巻回され、第７コイル部Ｃ７の一端は第７セグメントＳ７に接続され、他端は第８セグメントＳ８に接続される。
【００４７】
第８コイル部Ｃ８は第２ティースＴ２と第３ティースＴ３と第４ティースＴ４とを跨ぎ巻回され、第８コイル部Ｃ８の一端は第２セグメントＳ２に接続され、他端は第３セグメントＳ３に接続される。
【００４８】
第９コイル部Ｃ９は第９ティースＴ９と第１０ティースＴ１０と第１１ティースＴ１１とを跨ぎ巻回され、第９コイル部Ｃ９の一端は第９セグメントＳ９に接続され、他端は第１０セグメントＳ１０に接続される。
【００４９】
第１０コイル部Ｃ１０は第４ティースＴ４と第５ティースＴ５と第６ティースＴ６とを跨ぎ巻回され、第１０コイル部Ｃ１０の一端は第４セグメントＴ４に接続され、他端は第５セグメントＴ５に接続される。
【００５０】
第１１コイル部Ｃ１１は第１１ティースＴ１１と第１２ティースＴ１２と第１ティースＴ１とを跨ぎ巻回され、第１１コイル部Ｃ１１の一端は第１１セグメントＳ１１に接続され、他端は第１２セグメントＳ１２に接続される。
【００５１】
第１２コイル部Ｃ１２は第６ティースＴ６と第７ティースＴ７と第８ティースＴ８とを跨ぎ巻回され、第１２コイル部Ｃ１２の一端は第６セグメントＳ６に接続され、他端は第７セグメントＳ７に接続される。
【００５２】
第７短絡部Ｄ７は、第８セグメントＳ８と、第２セグメントＳ８に対向する第２セグメントＳ２とに接続される。同様に、第８短絡部Ｄ８は第３セグメントＳ３と第９セグメントＳ９とに、第９短絡部Ｄ９は第１０セグメントＳ１０と第４セグメントＳ４とに、第１０短絡部Ｄ１０は第５セグメントＳ５と第１１セグメントＳ１１とに、第１１短絡部Ｄ１１は第１２セグメントＳ１２と第６セグメントＳ６とに、そして、第１２短絡部Ｄ１２は第７セグメントＳ７と第１セグメントＳ１とに、それぞれ接続される。尚、図４中、左側の線端ｐは右側の線端ｐに、左側の線端ｑは右側の線端ｑに、そして左側の線端ｒは右側の線端ｒにそれぞれ連結している。
【００５３】
図５は、図２に示す電機子コア３のティースＴと、セグメントＳ（またはフックＦ）とを平面に展開し、コイル部Ｃ（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）の巻回および短絡部Ｄ（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３）の係回（配線引き回し）を示す説明図である。図５中、コイル部Ｃは太実線、短絡部Ｄは太破線で示す。図６は、導線１１の電子機コア３へのコイル部Ｃの巻回と、短絡部Ｄの係回とを示した展開図であり、コイル部Ｃは太実線、短絡部Ｄは実線で示す。図５において、ティースＴの長方形の上側の辺と下側の辺は、それぞれ電子機コア３の一側面３ａと、一側面３ａに対して反対側の他側面３ｂに対応する。また、長方形で示す各ティースＴの間はスロットＬを示し、第１ティースＴ１と第２ティースＴ２の間は第１スロットＬ１であり、図５の右方向に進むにつれてスロット番号が順次上がり、第１２ティースＴ１２の右辺側（第１ティースＴ１の左辺側）は第１２スロットＬ１２を示す。尚、図３、図４、図６、図７においても、図示していないが、電子機コア３の一側面３ａ側と他側面３ｂ側、およびスロットＬの各位置関係は、図５の電子機コア３の一側面３ａ側と他側面３ｂ側、およびスロットＬと同じである。
【００５４】
図６に示すように、第１コイル部Ｃ１と、第１短絡部Ｄ１と、第２コイル部Ｃ２と、第２短絡部Ｄ２と、第３コイル部Ｃ３と、第３短絡部Ｄ３と、第４コイル部Ｃ４と、第４短絡部Ｄ４と、第５コイル部Ｃ５と、第５短絡部Ｄ５と、第６コイル部Ｃ６と、第６短絡部Ｄ６は、順次連続した１本の導線１１である。導線１１の電機子コア３におけるコイル部Ｃの巻回と、短絡部Ｄの係回とは、次のように一筆書き状に行われる。
【００５５】
即ち、図５に示すように、コイル部Ｃ１の一端の巻き始めが第１セグメントＳ１の第１フックＦ１に係止され、第１ティースＴ１と、第２ティースＴ２と、第３ティースＴ３とを跨いで所定の回数巻回され、巻き終りは第２セグメントＳ２の第２フックＦ２に係止され、第１コイル部Ｃ１が形成される。図１、図２および図５に示すように、第２フックＦ２に係止された導線１１は、引続き第１短絡部Ｄ１となって、電機子コア３の一側面３ａに沿いながら第３スロットＬ３へ導入され、第３スロットＬ３を通過する。通過した第１短絡部Ｄ１は、順次第４ティースＴ４の他側面３ｂと、第４スロットＬ４と、第５、６ティースＴ５、Ｔ６の一側面３ａ上と、第６スロットＬ６と、第７ティースＴ７の他側面３ｂ上とを軸方向に往復しながら通過する。そして、第７ティースＴ７の他側面３ｂ上を通過した第１短絡部Ｄ１は、第７スロットＬ７を通過して上方向に引出され、一側面３ａに沿いながら第８セグメントＳ８の第８フックＦ８に係止される。
【００５６】
第８フックＦ８に係止された導線１１は、第１短絡部Ｄ１から第２コイル部Ｃ２となって第８ティースＴ８と第９ティースＴ９および第１０ティースＴ１０とを跨ぎ、所定の回数、巻回されて第９セグメントＳ９の第９フックＦ９に係止され、第２コイル部Ｃ２が形成される。第９フックＦ９に係止された第２コイル部Ｃ２の巻き終りの導線１１は、次に第２短絡部Ｄ２になる。第２短絡部Ｄ２は、第１短絡部Ｄ１と同じように電機子コア３の一側面３ａと他側面３ｂとの間で各スロットＬ１０、Ｌ１１、Ｌ１、Ｌ２を通過して、一側面３ａと他側面３ｂとを軸方向に往復しながら係回され（以下、ジグザク配線）、第３セグメントＳ３に係止される。そこから前述と同様に、図６に示すように、順次第３コイル部Ｃ３の巻回と、第３短絡部Ｄ３のジグザク配線と、第４コイル部Ｃ４の巻回と、第４短絡部Ｄ４のジグザク配線と、第５コイル部Ｃ５の巻回と、第６短絡部Ｄ６のジグザク配線とがなされる。そして、第６短絡部Ｄ６の終端部が第７セグメントＳ７の第７フックＦ７に係止され、一筆書き状の導線１１の配線が終了する。
【００５７】
導線１１と同様に、第７コイル部Ｃ７と、第７短絡部Ｄ７と、第８コイル部Ｃ８と、第８短絡部Ｄ８と、第９コイル部Ｃ９と、第９短絡部Ｄ９と、第１０コイル部Ｃ１０と、第１０短絡部Ｄ１０と、第１１コイル部Ｃ１１と、第１１短絡部Ｄ１１と、第１２コイル部Ｃ１２と、第１２短絡部Ｄ１２とは、順次連続した１本の導線１２である。
【００５８】
図７は、導線１２の電子機コア３へのコイル部Ｃの巻回と、短絡部Ｄの係回とを示した展開図であり、コイル部Ｃは太実線、短絡部Ｄは実線で示す。図７に示すように、第７イルＣ７の巻き始めが第７ティースＴ７に係止され、導線１１と同様に、順次第７コイル部Ｃ７の巻回と、第７短絡部Ｄ７の係回と、第８コイル部Ｃ８の巻回と、第８短絡部Ｄ８の係回と、第９コイル部Ｃ９の巻回と、第９短絡部Ｄ９の係回と、第１０コイル部Ｃ１０の巻回と、第１０短絡部Ｄ１０の係回と、第１１コイル部Ｃ１１の巻回と、第１１短絡部Ｄ１１の係回と、第１２コイル部Ｃ１２の巻回と、第１２短絡部Ｄ１２の係回とが順次なされる。そして、第１２短絡部Ｄ１２の終端部が第１セグメントＳ１の第１フックＦ１に係止され、一筆書き状の導線１２の配線が終了する。尚、導線１１の配線と導線１２の配線とを見易くするために、図６と図７とに導線１１と導線１２の配線を示している。
【００５９】
ところで、電子機コア３は巻線機（図示せず）に取付けられる。そして、導線１１と導線１２とが、回転軸２を介して径方向に対向した位置にある２つのフライヤ（図示せず）から供給され、電子機コア３が回転されて、略同時に導線１１と導線１２の電子機コア３へのコイル部Ｃの巻回と、短絡部Ｄの係回と、導線１１、１２のフックＦへの係止とがなされる。
【００６０】
図８は、電子機３のコンミテータ４周辺の断面図であり、詳しくは、フックＦと、導線１１、１２とのヒュージング溶接終了後のセグメントＳ近傍の部分断面を示す。図中、（ａ）はフックＦに導線１１、１２が係止されている状態を示し、（ｂ）はヒュージング溶接直後の状態、そして（ｃ）はヒュージング溶接終了後、コンミテータ４が電子機コア３の一側面３ａ近傍の正規の位置へ移動された状態を示す。
【００６１】
図８（ａ）に示すように、コイル部Ｃの巻回と、短絡部Ｄの係回と、導線１１、１２のフックへの係止とが出来るように、フックＦの少なくとも一部（導線１１、１２が係止される部分）がコイル部端面５より外側に配置され、この位置にて導線１１、１２がフックＦへ係止される。導線１１、１２のフックＦへの係止終了後、フックＦが折り曲げられ、ヒュージング溶接が行われる（図８（ｂ））。ヒュージング溶接終了後、コンミテータ４を電機子コア３の一側面３ａ方向へ再圧入移動させる。この移動により、フックＦと、フックＦに接続されるコイル部Ｃまたは短絡部Ｄとの接点は、コイル部Ｃの電機子コア３の一側面３ａから突出したコイル部内周６より内側で、且つコイル部Ｃの一側面３ａから突出したコイル部端面５より一側面側３ａの位置に来る（図８（ｃ））。ここで、コンミテータ４の移動に際し、導線１１、１２が断線しないようにフックＦに係止したコイル部Ｃおよび短絡部Ｄの端部部分の長さと、コンミテータ４の移動量とが適正に設定さる。即ち、コンミテータ４の移動前における端部部分の長さＷ１（図８（ａ））が、移動後における端部部分の長さＷ２（図８（ｂ））より僅かに長くなるように、長さＷ１と、長さＷ２と、コンミテータ４の移動量とが設定される。
【００６２】
尚、フックＦと、フックＦに接続されるコイル部Ｃまたは短絡部Ｄとの接点は、フックＦがコア７に接触しなければ、一側面３ａより窪んだ端面３ｃの極近にあって良い。また、端面３ｃが一側面３ａより突出している場合も、フックＦがコア７に接触しなければ、上記の接点は、端面３ｃの極近にあって良い。
【００６３】
また、短絡部Ｄの係回は、図１、図２および図５に示すパターンに限定されることなく、スロットＬを通過して、軸方向に往復しながら電機子コア３の一側面３ａと他側面３ｂとに短絡部Ｄを１個以上のティースＴに係回するパターンであれば良い。
【００６４】
また、本実施形態の電機子コア３のティースＴは、１２個設けられているが、４個以上の偶数個であれば良い。
【００６５】
また、導線１１と導線１２はそれぞれ別体であるが、導線１１と導線１２とを１本の導線にして、電機子コア３にコイル部Ｃの巻回と、短絡部Ｄの係回と、導線のフックＦへの係止とを行っても良い。しかし、配線作業時間の関点から導線を２本にした方が好ましい。
【００６６】
また、セグメントＳとフックＦは、銅合金などの良好な導電性の材質であるので、フックＦに係止されたコイル部Ｃと短絡部Ｄとは、ヒュージング溶接後、導通される。従って、各コイル部Ｃと各短絡部Ｄとはそれぞれ別体の導線でも良い。しかし、配線作業時間の関点から各コイル部Ｃと各短絡部Ｄとが連続した導線の方が好ましい。
【００６７】
さらに、本実施形態の電機子１では、導線１１と導線１２とを使用しているので、短絡部Ｄは、回転軸２を介して径方向で互いに対向する（円周角で１８０°ずれた位置にある）セグメントＳに２本づつ接続され、合計１２本、即ちセグメントＳの個数と同数設けられているが、１本づつ接続することで、短絡部Ｄを６本、即ちセグメントＳの個数の半分の本数にしても良い。
【００６８】
次に、本発明の実施形態に係る電機子１の作動と効果について説明する。コンミテータ４は、回転軸２に挿入され、電機子コア３への各コイル部Ｃと各短絡部Ｄとの各両端側を各フックＦに係止可能にするため、少なくともフックＦの一部（導線１１、１２が係止される部分）がコイル部端面５より外側にある位置まで圧入される。この位置にて、導線１１、１２を各フックＦに係止し（図８（ａ））、各コイル部Ｃの巻回と各短絡部Ｄの係回とを終了した後、各フックＦを折り曲げてヒュージング溶接を行う（図８（ｂ））。ヒュージング溶接終了後、コンミテータ４を電機子コア３の一側面３ａ方向へ再圧入移動させる。この移動により図８（ｃ）に示すように、フックＦと、フックＦに接続されるコイル部Ｃまたは短絡部Ｄとの接点は、コイル部Ｃの一側面３ａから突出したコイル部内周６より内側で、且つコイル部Ｃの一側面３ａから突出したコイル部端面５より一側面側３ａの位置で、端面３ｃの極近に来る。従って、電機子コア３の一側面３ａとフックＦを備えるコンミテータ４との距離が短縮でき、電機子１の軸方向長さも短縮できる。結果、軸方向に扁平な小型の直流モータの電機子１を提供できる。
【００６９】
また、例えば、第１短絡部Ｄ１の中央部分は両端の第４、７ティースＴ４、Ｔ７に挟まれた２つの第５、６ティースＴ５、Ｔ６の一側面３ａに沿って両側周方向へ配線される。この両側周方向へ配線された第１短絡部Ｄ１は、第４ティースＴ４と第５ティースＴ５、第６ティースＴ６と第７ティースＴ７とにより形成される第４スロットＬ４、第６スロットＬ６をそれぞれ他側面３ｂへ向かって通過して、それぞれ第４、７ティースＴ４、Ｔ７の各他側面３ｂに沿って配線される。それぞれの他側面３ｂに沿って配線された短絡部Ｄは、それぞれ外側の第４、７ティースＴ４、Ｔ７の両端に形成されている第３スロットＬ３、第７スロットＬ７を一側面３ａへ向かって通過し、電機子コア３のコンミテータ４近傍の一側面３ａに沿いながら、第２、８セグメントＳ２、Ｓ８の第２、８フックＦ２、Ｆ８にそれぞれ接続される。このように短絡部Ｄは、スロットＬを通過し、一側面３ａと他側面３ｂとを沿わせ、軸方向に往復しながら４つティースＴに係回されることにより、空中に浮くことなく、コンミテータ４や回転軸２との接触が回避でき、接触による短絡故障を抑制できる。
【００７０】
また、コイル部Ｃは、３個のティースＴに跨り導線が巻回され、１２個の第１コイル部Ｃ１〜第１２コイル部Ｃ１２が形成される。例えば、第１コイル部Ｃ１は第１ティースＴ１と第２ティースＴ２と第３ティースＴ３とを跨って巻回され、第１コイル部Ｃ１の両端は、それぞれ第１第１ティースＴ１の近傍にある第１セグメントＳ１の第１フックＦ１と、第１セグメントＳ１の隣で、且つ第２ティースＳ２の近傍にある第２セグメントＳ２の第２フックＦ２とに接続される。第２コイル部Ｃ２〜第１２コイル部Ｃ１２も第１コイル部Ｃ１と同じように形成されるので、コイル部Ｃの両端がそれぞれ接続されるセグメントＳのフックＦは、隣り合うと共に、巻回されるティースＴの近傍にある。従って、３個のティースＴを跨ったコイル部Ｃの巻回部分からフックＦに接続される引き出し線部分は、フックＦ（又は、セグメント）や回転軸２への接触が回避でき、コイル部Ｃの接触による短絡故障を抑制できる。
【００７１】
また、上述した短絡部Ｄの軸方向に往復するジグザク配線により、短絡部Ｄの応力が適正に緩和され、短絡部Ｄの断線が回避できる。
【００７２】
さらに、導線１１、１２の配線時では、コンミテータ４の位置は、フックＦの少なくとも一部（導線１１、１２が係止される部分）がコイル部端面５より外側に来るように配置される。この位置において、フックＦに係止した導線１１、１２の引き出し線部分の長さＷ１は、コンミテータ４を一側面３ａの極近まで移動した正規の位置における引き出し線部分の長さＷ２より僅かに長い（図８）。従って、コイル部Ｃの巻回とフックＦへの係止時において生じた導線１１、１２の張りは、コンミテータ４の正規位置移動後において、適正に緩和されるので、コイル部Ｃの断線を回避できる。
【００７３】
また、巻線機のフライヤから導線１１と導線１２が、巻線機に設置された電機子コア３に対向して供給される。そして導線１１により、順次第１コイル部Ｃ１と、第１短絡部Ｄ１と、第２コイル部Ｃ２と、第２短絡部Ｄ２と、第３コイル部Ｃ３と、第３短絡部Ｄ３と、第４コイル部Ｃ４と、第４短絡部Ｄ４と、第５コイル部Ｃ５と、第５短絡部Ｄ５と、第６コイル部Ｃ６と、第６短絡部Ｄ６とが、配線（コイル部Ｃの巻回、短絡部Ｄの係回、フックＦへの係止）される。これと略同時に、導線１２により、順次第７コイル部Ｃ７と、第７短絡部Ｄ７と、第８コイル部Ｃ８と、第８短絡部Ｄ８と、第９コイル部Ｃ９と、第９短絡部Ｄ９と、第１０コイル部Ｃ１０と、第１０短絡部Ｄ１０と、第１１コイル部Ｃ１１と、第１１短絡部Ｄ１１と、第１２コイル部Ｃ１２と、第１２短絡部Ｄ１２とが、同じように配線される。結果、電機子１の配線作業時間が短縮されるので、電機子１のコストが低減される。
【００７４】
また、電機子１は、短絡部Ｄを設けることにより、回転軸２を介して径方向で互いに対向する２つのセグメントＳを同電位にでき、図３に示すように、陽極側ブラシ１３と陰極側ブラシ１４の一対をコンミテータ４のセグメントＳに摺接させれば良く、これにより新たに、陽極側と陰極側の一対のブラシの配備が不要になり、電機子１のコストが低減される。
【００７５】
さらに、図１２に示すように、従来技術の電機子１０３は短絡部１１６の不要線１１９が切断されるが、本実施例の各短絡部Ｄは、不要線がなく、切断しなくて良いので、切断の工程分、電機子コア３のコストが低減される。以上により、低コストの直流モータの電機子１が提供できる。
【符号の説明】
【００７６】
１ 電機子
２ 回転軸
３ 電機子コア
３ａ 一側面
３ｂ 他側面
４ コンミテータ
５ コイル部端面
６ コイル部内周
１１、１２ 導線
Ｃ コイル部
Ｄ 短絡部
Ｆ フック
Ｌ スロット
Ｓ セグメント
Ｔ ティース
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、
前記回転軸に装着され、４個以上の偶数個のティースを有する電機子コアと、
前記回転軸に装着され、且つ陽極側給電ブラシおよび陰極側給電ブラシとが摺接され、前記ティースと同数個のセグメントを有するコンミテータと、
１個以上の前記ティースに跨り巻回されると共に、所定の２つの前記セグメントに設けられたそれぞれのフックに接続される複数個のコイル部と、
前記回転軸を介して径方向で互いに対向する前記セグメントの前記フックに接続される短絡部と、
を備えた電機子であって、
前記フックと前記フックに接続される前記コイル部または前記短絡部との接点は、前記コイル部の前記電機子コアの一側面から突出したコイル部内周より内側で、且つ前記コイル部の前記一側面から突出したコイル部端面より前記一側面側の位置にあり、
前記短絡部は、互いに隣り合う前記ティースの間に形成されるスロットを通過し、前記一側面と、該一側面に対して反対側の他側面とに沿わせると共に、１個以上の前記ティースに係回される、
ことを特徴とする電機子。
【請求項２】
前記ティースは、１２個の第１ティース〜第１２ティースが順次設けられ、前記第１ティース〜前記第１２ティースに対応して第１セグメント〜第１２セグメントが設けられ、
前記短絡部は、該短絡部の両端が接続される２つの前記セグメントがなす円周角に挟まれた両端の前記ティースを除いた４つの前記ティースに係回され、それぞれの前記セグメントに接続された前記短絡部の両端側から前記一側面に沿い、４つの前記ティースの両端外側に形成されるそれぞれの前記スロットへ導入され、該スロットを通過して、両端の前記ティースのそれぞれの前記他側面に沿ってから、両端の前記ティースの内側に形成されるそれぞれの前記スロットを前記一側面に向かって通過して、両端の前記ティースに挟まれた２つの前記ティースの前記一側面に沿って配線される、ことを特徴とする請求項１に記載の電機子。
【請求項３】
前記第１ティースと前記第２ティースとがなす円周角度の間に配置される前記セグメントを第１セグメントとして、前記セグメントは、前記第１ティース〜前記第１２ティースにより、隣り合う前記ティースがなす円周角の間に、順次前記第１セグメント〜前記第１２セグメントが配置され、
前記コイル部は、３個の前記ティースを跨ってそれぞれ同一方向へ巻回されると共に、前記コイル部の両端は、前記コイル部が巻回される両側の前記ティースがなす円周角の間に設けた２個のセグメントにそれぞれ接続されて、順次１２個形成され、
前記短絡部は、１２個の第１短絡部〜第１２短絡部が設けられ、
前記第１短絡部と前記第７短絡部とは前記第２セグメントと前記第８セグメントとに接続され、前記第２短絡部と前記第８短絡部とは前記第９セグメントと前記第３セグメントとに接続され、前記第３短絡部と前記第９短絡部とは前記第４セグメントと前記第１０セグメントとに接続され、前記第４短絡部と前記第１０短絡部とは前記第１１セグメントと前記第５セグメントとに接続され、前記第５短絡部と前記第１１短絡部とは前記第６セグメントと前記第１２セグメントとに接続され、前記第６短絡部と前記第１２短絡部とは前記第１セグメントと前記第７セグメントとに接続される、
ことを特徴とする請求項２に記載の電機子。
【請求項４】
前記コイル部と前記短絡部とは、連続した導線を一筆書き状に交互に巻回および係回することにより形成される、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電機子。
【請求項１】
回転軸と、
前記回転軸に装着され、４個以上の偶数個のティースを有する電機子コアと、
前記回転軸に装着され、且つ陽極側給電ブラシおよび陰極側給電ブラシとが摺接され、前記ティースと同数個のセグメントを有するコンミテータと、
１個以上の前記ティースに跨り巻回されると共に、所定の２つの前記セグメントに設けられたそれぞれのフックに接続される複数個のコイル部と、
前記回転軸を介して径方向で互いに対向する前記セグメントの前記フックに接続される短絡部と、
を備えた電機子であって、
前記フックと前記フックに接続される前記コイル部または前記短絡部との接点は、前記コイル部の前記電機子コアの一側面から突出したコイル部内周より内側で、且つ前記コイル部の前記一側面から突出したコイル部端面より前記一側面側の位置にあり、
前記短絡部は、互いに隣り合う前記ティースの間に形成されるスロットを通過し、前記一側面と、該一側面に対して反対側の他側面とに沿わせると共に、１個以上の前記ティースに係回される、
ことを特徴とする電機子。
【請求項２】
前記ティースは、１２個の第１ティース〜第１２ティースが順次設けられ、前記第１ティース〜前記第１２ティースに対応して第１セグメント〜第１２セグメントが設けられ、
前記短絡部は、該短絡部の両端が接続される２つの前記セグメントがなす円周角に挟まれた両端の前記ティースを除いた４つの前記ティースに係回され、それぞれの前記セグメントに接続された前記短絡部の両端側から前記一側面に沿い、４つの前記ティースの両端外側に形成されるそれぞれの前記スロットへ導入され、該スロットを通過して、両端の前記ティースのそれぞれの前記他側面に沿ってから、両端の前記ティースの内側に形成されるそれぞれの前記スロットを前記一側面に向かって通過して、両端の前記ティースに挟まれた２つの前記ティースの前記一側面に沿って配線される、ことを特徴とする請求項１に記載の電機子。
【請求項３】
前記第１ティースと前記第２ティースとがなす円周角度の間に配置される前記セグメントを第１セグメントとして、前記セグメントは、前記第１ティース〜前記第１２ティースにより、隣り合う前記ティースがなす円周角の間に、順次前記第１セグメント〜前記第１２セグメントが配置され、
前記コイル部は、３個の前記ティースを跨ってそれぞれ同一方向へ巻回されると共に、前記コイル部の両端は、前記コイル部が巻回される両側の前記ティースがなす円周角の間に設けた２個のセグメントにそれぞれ接続されて、順次１２個形成され、
前記短絡部は、１２個の第１短絡部〜第１２短絡部が設けられ、
前記第１短絡部と前記第７短絡部とは前記第２セグメントと前記第８セグメントとに接続され、前記第２短絡部と前記第８短絡部とは前記第９セグメントと前記第３セグメントとに接続され、前記第３短絡部と前記第９短絡部とは前記第４セグメントと前記第１０セグメントとに接続され、前記第４短絡部と前記第１０短絡部とは前記第１１セグメントと前記第５セグメントとに接続され、前記第５短絡部と前記第１１短絡部とは前記第６セグメントと前記第１２セグメントとに接続され、前記第６短絡部と前記第１２短絡部とは前記第１セグメントと前記第７セグメントとに接続される、
ことを特徴とする請求項２に記載の電機子。
【請求項４】
前記コイル部と前記短絡部とは、連続した導線を一筆書き状に交互に巻回および係回することにより形成される、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電機子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−１８８５５８（Ｐ２０１１−１８８５５８Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４８３６９（Ｐ２０１０−４８３６９）
【出願日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]