JPH04168955A - 回転電機の電機子コイルと整流子セグメントの結合構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、回転電機の電機子の整流子とコイル部との接
続構造及びその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

電機子のコイル端部を整流子片の取付溝部に挿入して電
気加締（ヒユージング）によりコイルと整流子片（セグ
メント）とを電気的接続を行う技術は従来から行われて
おり、特開昭６０−３９３４２号公報では、セグメント
溝部形状を工夫して電気加締後のコイル−セグメント間
の機械的、電気的結合を改善しようとしたものである。

また、特開昭５６−４６６４７号公報においては、コイ
ル口出部と整流子のセグメントとを接続するものにおい
て、電機子コイルの日出部のセグメントとの当接部分と
、各口出部間の当接部分における絶縁皮膜のみを各々剥
離した後（換言すれば溶接チップと日出部との当接部お
よび完成後空間と接する部分とを除いて剥離した後）、
超音波溶接、或いは電気抵抗溶接を行ってコイル（複数
を含む）と整流子セグメントとを接続する技術が公開さ
れている。

〔発明が解決しようとする課題〕

回転電機の小形、軽量化に対する要求は常に存在し、例
えば自動車用始動電動機に対する上記の要求は車両全体
の軽量化による燃費向上の動きから、急速にその程度を
増しつつある。これに対応するため電機子の小形軽量化
が行われ、その具体策の１つにコア内に挿入される導体
コイルのコアスロット溝に対する占積率を向上させるた
め平角線を用いる事が行われる。またこの導線は小形軽
量化を行ってもその出力を変えない、或いは更に向上さ
せなければならぬと言う環境から副次的に高耐熱性を持
ったものが用いられる。

かかる高耐熱性はその絶縁エナメル被膜によって付与さ
れ、整流子セグメント部とコイル日出部と′の電気的５
機械的接続において生産上の問題を生ずる。この種コイ
ルの日出部の被膜を薬剤によって剥離する工程を採るも
のにあっては、上記接続時の問題は生じないが、通常こ
の種薬剤は強アルカリを主成分とするもので、液温度を
５００℃程度にしないと充分な効果を発揮しないため作
業時に危険であると言う問題を生ずる。またその作業所
要時間も１ケ所当り約１分間を要するため、数秒間に１
台の製品を作る事が要求される状況にあっても経済的な
開運を生ずる。特に多数のコイルが電極子に組込まれる
以前に（個別の状態で）薬剤剥離が行われる場合には極
めて多数のコイルの剥離を行う能力が要求されて設備の
大形化、高価格化と言う問題を起こす。

従って、コイルの口出部を剥離することなしに接続する
事が出来れば望ましい訳であるが、耐高温エナメルは軟
化溶融温度が高いため、全く被膜剥離を行わないで例え
ば電気加締時の高温によって溶融させようとすると、コ
イル部材自身は絶縁されていて通電及び加熱（発熱）が
行われないため整流子セグメントからの発熱・加熱によ
ってエナメルが軟化溶融可能な温度に到達する事が必要
となり、セグメント及びこれに接する絶縁樹脂も高温と
なって、その強度が弱められると言う問題が生ずる。ま
た、軟化溶融が生ずる温度になっても溶融エナメルの流
動性が悪いためにコイル同志、或いはコイルとセグメン
トとの接触面から排除されずに残存するため良好な電気
的接続が得られないと言う問題があった。

以上述べた様に本発明が解決しようとする課題は、特に
は整流子のセグメント溝部に挿入される高耐熱エナメル
線の電気的２機械的接続を確実・安価に実現する事にあ
る。これには高耐熱エナメル被膜の溶融および排除をう
まく行う必要がある。

先述した公知例は特開昭６０−３９３４２号公報におい
ては、高耐熱性エナメル被膜の溶融および排出について
充分な効果が得られず、また、他の公知側特開昭５６−
４６６４７号公報においては、溶接チップとコイルとの
接触面に絶縁膜が介在しているため電気加締時における
通電が行われず良好な接続が行われ難いと言う問題があ
った。更に上記公知例ではセグメント溝部に挿入される
コイルの接続については適用できず、結局従来の公知例
では本発明が解決する課題に対する有効な技術とはなっ
ていなかった。

本発明の主目的は耐高温被覆が施されたコイルの電気的
２機械的接続を良好に行える回転電機の電機子コイルと
整流子セグメントの接合構造を提供するにある。

本発明の他の目的は、量産に適した構成の上記回転電機
の電機子コイルと整流子セグメントの接続構造を提供す
るにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明においては、先ず耐高温被膜を充分効率良く加熱
するために５電気加締時の電流がコイル自身を通って流
れる電路を形成する手段が取られる。

第２に、溶融したエナメルの排出を良好に行うために、
電気加締の当初及び中間段階において。

溶融エナメルの排出が行われるスペースを確保するよう
に線材口出部の一部を加工する手段が適用される。

第３に、コイルをコア部に挿入される際に挿入がスムー
ズに行われる線材の加工が適用される。

第４に、第２の目的のために適用した加工結果が、後に
続くコア或いは整流器へのコイルの挿入時に悪影響を及
ぼさないためのガイド部を設ける手段が選択的に用いら
れる。

第５に、充分な生産性を持って目的を達成するために１
通電通路形成、スペース確保、挿入スムーズ化、ガイド
部形成が機械的な単純工程によって得られる手段が用い
られる。

〔作用〕

第１に適用した、電気加締時に電流がコイル自身を通過
するようにされた手段によってコイル自身が発熱体とな
ってコイル部に残されたエナメル被膜を充分効率良く加
熱して、これが適用されなかった場合に較べて整流子セ
グメント及び該セグメントを機械的に保持している絶縁
樹脂の加熱を少なくし、よって確実なエナメルの加熱剥
離と整流子の機械的強度劣化とを防止するように作用す
る。

第２に、溶融エナメル排出が行われるスペースを確保す
る手段を用いる事によって、電気加締進行中におけるエ
ナメルの排出が促進され、残存エナメルを少なくして電
気的２機械的結合の質を向上させるように作用する。

第３に選択的に適用される手段は自動作業等を容易確実
にし、ひいては安価化の効果を生ずる。

第４に適用される実施形態上の手段は具体的にはプレス
及び型の形で実現され、本発明適用上の容易化、高速化
、安価化の実現に作用する。

〔実施例〕

第１図は本発明が適用される電機子の一部を断面した正
面を示す。回転軸となるシャフト１の外径部には積層さ
れたコア２が圧入され、コア２の内部には軸方向に延び
るスロット２ａが設けられている。該スロット２ａの内
周面にはコイルとの絶縁を確保するためのスロット絶縁
材３ａが挿入され、この内側にコイル４がコア２の左端
側から挿入配置されている。

コア２の左端面には必要により絶縁を確実にする目的で
、コア２とほぼ同形状をした絶縁材２ａ。

２ｂが設けられる。シャフト１の右端外周部には整流子
５が圧入される。該整流子５はシャフト１に直接圧入さ
れるブツシュ５ｂの外周部に絶縁体５ａが設けられ、絶
縁体５ａによって環状に導体セグメント５Ｃを保持し、
導体セグメント５Ｃはライザ部５ｄへと継がっている。

一般に絶縁体５ａはモールド部材によって成形される。

コイル４は第７図の様に略コ字状に成形された角形コイ
ルで、コア２に設けられたスロット２ａの数個にわたっ
て挿入され、その一方の端はスロット２ａの外周側に配
置され、外コイル４ａとなり、他端はスロット２ａの内
周側に配置されて内コイル４ｂとなる。スロット２ａと
同数のコイル４はこのようにして同時に挿入されるので
、各スロット２ａには、この例では各２本のコイル線が
挿入されることとなる。

外コイル４ａ及び内コイル４ｂはコア２の外側でそれぞ
れ所定の方向及び角度に捻られて、ライザ部５ｄに設け
られた溝部に納められる。

第２図は１本発明が適用されたセグメント及びライザ部
の軸方向断面図であり、第３図は第２図の側面図である
。既に述べた外コイル４ａおよび内コイル４ｂがライザ
部５ｄに設けられた溝部に挿入される。これらのコイル
４ａ、４ｂの図、示上面および下面には、ライザ部の幅
より長くカット部４ｃが設けられて被覆部４ｆが取り除
かれ、導体部が露出されている。これに対し各コイルの
側面部には被覆部４ｆが残されたままとなっている。

各コイル４ａ、４ｂの先端部は傾斜状のガイド部４ｅが
設けられ、望ましくは後述する方法によって紙面垂直方
向にも傾斜状の形状となっている。

これはコア２へのコイル２の挿入作業を容易確実にする
作用をなす。これは整流子５がシャフト１に圧入される
時にライザ溝部にコイルが入り易くする作用もなす。ま
た、ガイド部４ｅから左側に続く部分は適当長さで線材
の元の形状である直線部４ｄが残される。これはコイル
４のコア２への挿入時に第２図に示すカット部４Ｃがひ
っかかり現象を起さないようにスロット絶縁材３の内部
での位置規制の役割を果たす。

電気加締作業に先立って第２図に示すライザ部５ｄの右
端部より右側部分が切り落される事が選択的に行われる
。この状態において、まずライザ溝部の底部は製作の都
合上完全な矩形とはなり難く円弧形状を有している。一
方カット部４ｃの形成は第３図左右方向に対してほぼ直
線状に行われる。このため、ライザ溝底部と内コイル４
ｂの下面部との間には空隙ｇ１が設けられる。ライザ溝
中における外コイル４ａと内コイル４ｂとは例えばライ
ザ右側の直線部４ｄが削除されてもライザ５ｄの左側の
近傍でコイル材同志が接触しているため、やはり空間部
ｇ２が確保される。またライザ溝部の深さは外コイル４
ａの上側のカット部４Ｃがライザ上端面より低くなるよ
うに選定される。

電気加締時においては加圧電極６ａがライザ溝部をまた
ぐように設置され、通電電極６ｂは同一のセグメント上
に設置され、周電極６ａ、６ｂ間には適当に制御されて
電流を与える電源７が接続される。２つの電極６ａ、６
ｂはそれぞれが適当な力でシャフト１の中心に向って押
される。通電電極６ｂのセグメント５ｃへの接触面積は
加圧電極６ａの断面積に比して充分大きくされ、セグメ
ント５０表面部での発熱は少なくなるように配慮される
。電気加締の進行は次のように行われる。

最初加圧電極６ａのライザ部５ｄに小さな面積で接触し
ている加圧電極６ａから入り込んだ電流は、ライザ溝部
近傍に拡散された通路を経てセグメント５ｃを通り通電
電極６ｂを介して電源へと戻される。勿論電源極性が逆
の場合には上記と逆の方向に流れ、交流の場合には正逆
流が交互に行われる。最初ライザ５ｄの上部（外径側）
で電極６ａに接触している部分の面積が少ないために、
この部分の急速な加熱と軟化が行われて、加圧電極６ａ
は図示下方（電機子中心側）への落ち込みが行われる。

しかしこの段階ではコイル近傍での加熱が充分行われな
いため、被覆部４ｆの加熱は有効には行われない。ライ
ザ溝内側部の加熱・軟化・変形を行わせつつ、加圧電極
６ａの下降が進むと、電極６ａは外コイル４ａの上面に
達し、更に下降が進むとついには外コイル４ａの上側カ
ット部４Ｃ１内コイル４ｂを変形させて電極６ａ、外コ
イル４ａの上面、外コイルの内部、外コイル６ａの下側
カット部、内コイル４ｂの上側カット部、内コイルの内
部、内コイルの下側カット部、セグメント５ｃの底部に
よる電路が形成され、外内コイル４ａ、４ｂが加熱（発
熱）される。この場合のコイルの変形は選択的にライザ
部５ｄより右側のコイルが残された場合にはライザ５ｄ
の幅の略中央部で始まり１選択的にライザ５ｄの右側の
コイルが削除された場合には、コイル右部から始まる。

何れの場合にも初期の段階においてはライザ５ｄと内コ
イル下面間および外内コイル間には余だ部分的に空隙が
存在する状態となる。この状態ではコイル自体の加熱（
発熱）が行われるために、残存する被覆部４ｆの絶縁物
の加熱溶融が有効に行われ溶融された絶縁物は空隙部を
介して外部へと排出される。この状態は、外、内容コイ
ルおよびライザ部がそれ以上には変形し得ない処まで進
展する。加圧力および通電の仕様を適当に選んだ実験の
結果では残存する絶縁物はわずかな量がコイル４ａ、４
ｂの側面部のみに炭化物となっで存在し、電気的機械的
接続は充分良好に行われている。

第４図は上記に述べた本発明を量産的に適用する工法の
一実施例を示したものである。

図中コイルは左側から送られて来てＡ部で第２図を用い
て説明したカット部４Ｃおよびガイド部４ｅの形成がプ
レスおよびプレス型を用いて実施される。カット部４ｃ
のカット量は被覆部を削除し、更に導体部を０．１〜０
．５−程度削除するように選定すると適当である。尚こ
れらの形状は１本のコイルと次のコ・イルの端部が継か
った形で行われると好適である。所定のコイル部分さら
に右側に送られたＢ部では、第２図を用いて既述したガ
イド部４ｅの紙面方向の傾斜面成形がプレスおよび型を
用いて実施される。この際部分拡大図に示す如く、カッ
ト部４ｃの形成時に生じたバリを消滅させる目的で角度
の面取り４ｇを形成するメントリ押しが行われる。

更に右側に送られたＣ部ではコイル材単品への切断がや
はりプレスと型とによって行われる。

コイル材単品は適当な成形機によって、スロット２ａに
入った後の形状をしたコイル４に成形される。

上記本実施例によれば、電気加締時の加工方向に電路を
作るような電極、コイル、セグメント底部間の相互当接
面間のみを導体部とし、電気加締時には少なくともコイ
ル間に空隙部を設ける事によって例え側面方向には絶縁
被膜材があっても、該被膜材の有効な加熱と排除とが行
われ、仮に側面の被膜材が予め剥離されている場合にあ
っては表面酸化物、付着異物等の加熱排除が有効に行わ
れて、望ましい電気的・機械的接続が容易確実に行われ
る事にある。

また、第２にコイル材の導体面の形成が対称面２面のみ
によって可とされるため必要加工数が最少とせしめる。

更に第３は、対称２面の導体面形成を平行削除とする事
によりプレスと型によって極めて量産的。

経済的に実現せしめる。更に他の効果は削除によって生
ずるバリを除く事によって、コアにコイルを挿入する際
にひっかかりを生じさせず、自動挿入等の経済的な実現
を可能ならしめる。

更に第４に他の効果は、コアにコイルを挿入する際に、
位置決めを容易にする先細り形状部を設ける事によって
、自動挿入等の経済的効果を発揮せしめる。

第５に、導体形成のための削除部とコアへのコイル挿入
時に先端の挿入性を向上させるための先細り形状部との
間に非削除領域を設ける事によって、コイルのコアへの
挿入時および、整流器へのコイルの挿入時に削除部がひ
っかかりとならず、スムーズに作業が進み、自動化等の
経済的実現を可能とする。

第６に本発明の他の効果は削除部分の形成、削除部分の
実質的メリトリ（バリの消滅）、少なくとも二面方向の
先細り形状の形成、削除部と先細り形状部との間の非削
除領域の形成が、−本の連続したコイル材に適用可能で
ある処から、プレスおよび型等の簡単な機械によって高
能率高速で経済的に実現する事を可能にする。

〔発明の効果〕

本発明によれば、耐高温被覆が施されたコイルを電気的
２機械的接続条件を満足して良好に行える回転電機の電
機子コイルと整流子セグメントの接合構造が提供される
。

さらに耐高温被覆が施されたコイルを量産に適した接合
構造体として提供される。

【図面の簡単な説明】

第１ＷＩは本発明が適用される電機子の一部断面正面図
、第２図は本発明が適用されたセグメント及びライザ部
の軸方向断面図、第３図は第２図の側面図、第４図は本
発明を量産的に適用する工法のコイル素材斜視図、第５
図は第４図の■−■断面図、第６図はコアの側面概略図
、第７図はコイルの斜視図である。 １・・・シャフト、２・・・コア、２ａ・・・スロット
、４・・・コイル、４ａ・・・外コイル、４ｂ・・・内
コイル、４ｃ・・・カット部、４ｄ・・・直線部、４ｅ
・・・ガイド部、４ｆ・・・被膜部、５・・・整流器、
５ｃ・・・セグメント。 ６・・・電極、７・・・電源。 第１図 ２ａ・・スロット ４８・・・外コイル ４ｂ・・・内コイル ４ｃ・カット部 ４ｆ・・・被膜部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、コア内に挿入されたコイル材の口出部が整流子セグ
   メントの溝部に挿入され、電気加締によって該口出部と
   セグメントとの電気的、機械的結合が行われる回転電機
   の電機子コイルと整流子セグメントの結合構造において
   、電気加締時の加圧力を受けて加圧電極とセグメント溝
   底部間とが電気的に接続されるように該コイルの当接す
   る面部の絶縁物が除かれ、且つ電気加締の初期において
   加圧力を受ける複数のコイル間又はコイルとライザ溝底
   面との間の少なくとも何れかに空隙部を生ずるように成
   形されたコイル材を用いてなる事を特徴とする回転電機
   の電機子コイルと整流子セグメントの結合構造。 ２、請求項１記載において、電気加締時に電気加締用加
   圧電極とセグメント溝底部との間を電気的に接続するコ
   イル口出部の導体部の形成は、コイル材の対称面の少な
   くとも絶縁物を削除する事によって行われたコイル材を
   用いた事を特徴とする回転電機の電機子コイルと整流子
   セグメントの結合構造。 ３、請求項１記載において、電気加締時に電気加締用加
   圧電極とセグメント溝底部との間を電気的に接続するコ
   イル口出部の導体部の形成は、コイル材の対称面の絶縁
   物および導体部の一部を削除する事によって行われたコ
   イル材を用いた事を特徴とする回転電機の電機子コイル
   と整流子セグメントの結合構造。 ４、請求項１記載において、電気加締時に電気加締用加
   圧電極とセグメント溝底部との間を電気的に接続するコ
   イル口出部の形成はコイル材の対称面の絶縁物および導
   体部の一部を平行に削除する事によって行われたコイル
   材を用いた事を特徴とする回転電機の電機子コイルと整
   流子セグメントの結合構造。 ５、請求項３または４項のいずれかの記載において、コ
   イルの削除部の削除バリが予め除去されているコイル材
   を用いた事を特徴とする回転電機の電機子コイルと整流
   子セグメントの結合構造。 ６、請求項３または４項のいずれかの記載において、コ
   イル先端部は少なくとも２面方向に先細り形状を有して
   いるコイル材である事を特徴とする回転電機の電機子コ
   イルと整流子セグメントの結合構造。 ７、請求項６記載において、先細り形状部との間に、非
   加工領域を持つコイル材を用いた事を特徴とする回転電
   機の電機子コイルと整流子セグメントの結合構造。 ８、請求項７記載において、絶縁物削除と、バリ取りと
   、先細り形状の形成と、非加工領域の形成とが、選択的
   に１本の連続したコイル材に行われたコイル材を用いた
   事を特徴とする回転電機の電機子コイルと整流子セグメ
   ントの結合構造。