专利名称：旋转电机中的电枢及其制造方法
技术领域：
本发明涉及装载在车辆等上的旋转电机中的电枢及其制造方法。
背景技术：
作为这种旋转电机一般是由磁轭和电枢构成电动马达，所述磁轭在内周面利用多对永久磁铁设置磁极；所述电枢形成有多个线圈，这些线圈在铁心的外周上轴向较长并且在圆周方向上形成有多个切槽，将卷装在具有规定间隙的切槽间的绕线与邻接的换向器片导通。在这样的电动马达中，在要求高转矩并且小型化的情况下，通过使用多对永久磁铁、使电动马达多极化或增加换向器片和切槽的数量来进行对应。但是，在这样的电动马达中，在将搭绕、连接线圈端部的换向器片和线圈卷装位置在轴向大致相对的状态下进行叠绕的情况下，有时产生磁性的不平衡，产生因转矩波动等而引起的振摆回转。
作为改善方案有以下提案，即，将导通任意的换向器片的绕线在事先设定的任意的切槽之间和在该切槽间在直径方向相对的切槽之间串联连接，在该状态下进行卷装、形成线圈，由此提高磁性平衡(例如参照特开2002-305861号公报)。
但是，上述现有结构是在设置相同数量的切槽和换向器片而构成的电枢中实施的结构，对于切槽的数量为换向器片的一半的结构的情况没有任何启示，这是本发明需要解决的课题。
本发明就是鉴于上述实际情况、以解决这些课题为目的而提出的，技术方案1的发明是一种旋转电机中的电枢，该旋转电机具有电枢和磁轭，所述电枢形成有多个线圈，该线圈导通与被卷装在切槽之间的绕线邻接的换向器片，所述切槽之间跨过并列设置在圆周方向上的多个切槽中的规定数量的切槽；所述磁轭设置有磁极，其特征在于，切槽的数量是换向器片的一半，上述线圈形成一对线圈，该一对线圈以任意的换向器片为基准、分别导通在圆周方向两侧邻接的换向器片，该一对线圈与相互不同位置的异极相对，并且一方线圈为正卷、另一方线圈为反卷地进行卷装。这样可以提高电枢的磁性平衡。
技术方案2的发明在技术方案1中，旋转电机具有N个磁极、n个切槽、2n个换向器片，一对线圈具有大约(360/N)的角度，并且，作为一方被正卷另一方被反卷的线圈进行卷装，所述一对线圈以任意的换向器片为基准、分别导通在圆周方向两侧邻接的三个换向器片，这样可以提高电枢的磁性平衡。
技术方案3的发明在技术方案1中，旋转电机具有N个磁极、n个切槽、2n个换向器片，并且，使换向器片数除以磁极数的数(2n/N)为自然数，分别导通在任意的圆周方向上邻接的(2n/N)个换向器片而形成的((2n/N)-1)个线圈，在设m为包括0的自然数时，分别具有大约{(1+2m)×(360/N)}的角度，并以正卷和反卷交替的方式卷装，这样可以进一步提高电枢的磁性平衡。
技术方案4的发明在技术方案1、2或3中，线圈跨过一个切槽地进行卷装，这样可以实现轻型紧凑化、降低成本，进一步实现高效率化。
技术方案5的发明是一种旋转电机中的电枢，该旋转电机具有电枢和磁轭，所述电枢形成有多个线圈，该线圈导通与被卷装在切槽之间的绕线邻接的换向器片，所述切槽之间跨过并列设置在圆周方向上的多个切槽中的规定数量的切槽；所述磁轭设置有磁极，其特征在于，切槽的数量是换向器片的一半，上述线圈形成一对线圈，该一对线圈以任意的换向器片为基准、分别导通在圆周方向两侧邻接的换向器片，该一对线圈与相互不同位置的同极相对，并且各线圈以相同的卷绕方向进行卷装。这样可以提高电枢的磁性平衡。
技术方案6的发明是在技术方案5中，旋转电机具有N个磁极、n个切槽、2n个换向器片，一对线圈具有大约(360×2/N)的角度，并且，各线圈以相同的卷绕方向进行卷装，所述一对线圈以任意的换向器片为基准、分别导通在圆周方向两侧邻接的三个换向器片，通过这样可以提高电枢的磁性平衡。
技术方案7的发明是在技术方案5或6中，线圈跨过一个切槽地进行卷装，这样可以实现轻型紧凑化、降低成本。
技术方案8的发明是在技术方案1至7的任一项中，电枢在直径方向卷装两层线圈，以任意的切槽为基准、跨过该任意的切槽卷装的直径方向的一对第一线圈，和跨过与该任意的切槽邻接的切槽卷装的直径方向的一对第二线圈，以基于事先设定的比例的卷装量进行卷装，这样可以提高整流、提高电刷的耐久性。
技术方案9的发明是在技术方案8中，第一、第二线圈的各一对线圈在直径方向上彼此错开位置地进行卷装，这样不仅可以提高整流、提高电刷的耐久性，而且可以提高占空因数、实现轻型紧凑化。
技术方案10的发明是在技术方案1至9中的任一项中，邻接的切槽形成为，一方的切槽的槽宽在内径侧窄、在外径侧宽，另一方的切槽槽宽在内径侧宽、外径侧窄，这样可以进一步提高占空因数、实现轻型紧凑化。
技术方案11的发明是一种旋转电机中的电枢的制造方法，该旋转电机具有电枢和磁轭，所述电枢形成有多个线圈，该线圈导通与被卷装在切槽之间的绕线邻接的换向器片，所述切槽之间跨过并列设置在圆周方向上的多个切槽中的规定数量的切槽；所述磁轭设置有磁极，其特征在于，切槽的数量是换向器片的一半，上述线圈使一对线圈与相互不同位置的异极彼此相对，同时将一方正卷、将另一方反卷地进行卷装，所述一对线圈以任意的换向器片为基准、分别导通在圆周方向两侧邻接的换向器片。这样可以提高电枢的磁性平衡。
技术方案12的发明是在技术方案11中，旋转电机具有N个磁极、n个切槽、2n个换向器片，一对以任意的换向器片为基准、分别导通在圆周方向两侧邻接的三个换向器片的线圈，具有大约(360/N)的角度，并且，作为一方被正卷另一方被反卷的线圈进行卷装，这样可以提高电枢的磁性平衡。
技术方案13的发明是在技术方案11中，旋转电机具有N个磁极、n个切槽、2n个换向器片，并且，使换向器片数除以磁极数的数(2n/N)为自然数，分别导通在任意的圆周方向上邻接的(2n/N)个换向器片而形成的((2n/N)-1)个线圈，在设m为包括0的自然数时，分别具有大约{(1+2m)×(360/N)}的角度，并被正卷和反卷交替地进行卷装，这样可以进一步提高电枢的磁性平衡。
技术方案14的发明是在技术方案11、12或13中，线圈跨过一个切槽地进行卷装，这样可以实现轻型紧凑化、降低成本。
技术方案15的发明是一种旋转电机中的电枢的制造方法，该旋转电机具有电枢和磁轭，所述电枢形成有多个线圈，该线圈导通与被卷装在切槽之间的绕线邻接的换向器片，所述切槽之间跨过并列设置在圆周方向上的多个切槽中的规定数量的切槽；所述磁轭设置有磁极，其特征在于，切槽的数量是换向器片的一半，上述线圈使一对以任意的换向器片为基准、分别导通在圆周方向两侧邻接的换向器片的线圈，与相互不同位置的同极彼此相对，同时，各线圈以相同的卷绕方向进行卷装，这样可以提高电枢的磁性平衡。
技术方案16的发明是在技术方案15中，旋转电机具有N个磁极、n个切槽、2n个换向器片，一对以任意的换向器片为基准、分别导通在圆周方向两侧邻接的三个换向器片的线圈，具有大约(360×2/N)的角度，并且，各线圈以相同的卷绕方向进行卷装，这样可以提高电枢的磁性平衡。
技术方案17的发明是在技术方案15或16中，线圈跨过一个切槽地进行卷装，这样可以实现轻型紧凑化、降低成本。
技术方案18的发明是在技术方案11至17中任一项中，电枢在直径方向卷装两层线圈，以任意的切槽为基准、跨过该任意的切槽的直径方向的一对第一线圈，和被卷装在该任意的切槽上、在圆周方向与上述第一线圈邻接的直径方向的一对第二线圈，以基于事先设定的比例的卷装量进行卷装，这样可以提高整流、提高电刷的耐久性。
技术方案19的发明是在技术方案18中，第一、第二线圈的各一对线圈在直径方向上彼此错开位置地进行卷装，这样不仅可以提高整流、提高电刷的耐久性，而且可以提高占空因数、实现轻型紧凑化。
技术方案20的发明是在技术方案11至19中任一项中，邻接的切槽形成为，一方的切槽的槽宽在内径侧窄、在外径侧宽，另一方的切槽的槽宽在内径侧宽、在外径侧窄，这样可以进一步提高占空因数、实现轻型紧凑化。
根据技术方案1的发明，可以降低振摆回转，并且降低振动、噪音，形成高性能的旋转电机。
根据技术方案2的发明，可以降低振摆回转，并且降低振动、噪音，形成高性能的旋转电机。
根据技术方案3的发明，可以进一步降低振摆回转，并且降低振动、噪音，形成高性能的旋转电机。
根据技术方案4的发明，可以实现轻型紧凑化，降低成本，进而实现高效率化。
根据技术方案5的发明，可以降低振摆回转，并且降低振动、噪音，形成高性能的旋转电机。
根据技术方案6的发明，可以降低振摆回转，并且降低振动、噪音，形成高性能的旋转电机。
根据技术方案7的发明，可以实现轻型紧凑化、降低成本，进而实现高效率化。
根据技术方案8的发明，可以提高整流、提高电刷的耐久性。
根据技术方案9的发明，不仅可以提高整流、提高电刷的耐久性，而且可以提高占空因数、实现轻型紧凑化。
根据技术方案10的发明，可以进一步提高占空因数、实现轻型紧凑化。
根据技术方案11的发明，可以降低振摆回转，并且降低振动、噪音，形成高性能的旋转电机。
根据技术方案12的发明，可以降低振摆回转，并且降低振动、噪音，形成高性能的旋转电机。
根据技术方案13的发明，可以进一步降低振摆回转，并且降低振动、噪音，形成高性能的旋转电机。
根据技术方案14的发明，可以实现轻型紧凑化、降低成本，进而实现高效率化。
根据技术方案15的发明，可以降低振摆回转，并且降低振动、噪音，形成高性能的旋转电机。
根据技术方案16的发明，可以降低振摆回转，并且降低振动、噪音，形成高性能的旋转电机。
根据技术方案17的发明，可以实现轻型紧凑化、降低成本，进而实现高效率化。
根据技术方案18的发明，可以提高整流，提高电刷的耐久性。
根据技术方案19的发明，不仅可以提高整流、提高电刷的耐久性，而且可以提高占空因数、实现轻型紧凑化。
根据技术方案20的发明，可以进一步提高占空因数、实现轻型紧凑化。
图1是电动马达的局部剖面侧视图。
图2是将电枢展开的图案图。
图3是电枢的剖视图。
图4是用于说明线圈和换向器片的位置关系的展开图案说明图。
图5是说明切槽和线圈的位置关系的剖视图。
图6是用于说明第二实施方式的线圈和换向器片的位置关系的展开图案说明图。
图7是第二实施方式的电枢的剖视图。
图8(A)、(B)分别是在第二实施方式中，卷装一方的线圈的状态下的电枢的剖视图，和卷装两方的线圈的状态下的电枢的剖视图。
图9是用于说明第三实施方式的线圈和换向器片的位置关系的展开图案说明图。
图10(A)、(B)分别是在第四实施方式中，卷装一方的线圈的状态下的电枢的剖视图，和卷装两方的线圈的状态下的电枢的剖视图。
图11是用于说明第四实施方式的线圈和换向器片的位置关系的展开图案说明图。
图12是用于说明第五实施方式的线圈和换向器片的位置关系的展开图案说明图。
图13是说明第六实施方式的线圈的卷装状态的换向器片剖视图。
图14是说明第七实施方式的线圈的卷装状态的换向器片剖视图。
图15是说明第八实施方式的线圈的卷装状态的换向器片剖视图。
图16(A)、(B)分别是说明第八实施方式中的换向器的正视图、图16(A)的X-X剖视图。
图17(A)、(B)、(C)分别是说明第九实施方式中的线圈的卷装状态的换向器片的图案剖视图、绝缘子的正视图、图17(B)的X-X剖视图。
具体实施例方式
以下，根据图1～图5、就本发明的第一实施方式进行说明。
在图中，1是作为装载在车辆上的电器部件的驱动源的电动马达(旋转电机)，在构成该电动马达1、形成为有底筒状的磁轭(电动机壳)2的内周面上固定有永久磁铁3，使两对N、S极形成在圆周方向，由此构成四极式的电动马达1。4是换向器片，层压多张环状板材6a而构成的铁心6被一体地外嵌在构成该电枢4的轴(换向器轴)5上，而且，整流子(换向器)7被外嵌固定在该铁心6的前端部。并且，电枢4的轴5的基端部通过轴承2a被轴支撑在磁轭2上，并可自由转动地内装在磁轭2内。并且，在磁轭2的开口端设置有罩2b，在该罩2b上一体地设置有保持架支板8。在该保持架支板8上，电刷保持架8a形成在圆周方向的四个位置上，在该电刷保持架8a上分别可自由出没地内装有电刷8b，该电刷8b的突出前端部(内径侧前端部)通过与整流子7弹压状地抵接(接触)，来自外部的电源通过电刷8b向整流子7供给，这样的基本构成与现有的相同。
但是，在构成上述铁心6的环状的板材6a的外周部，在圆周方向形成有十个T字形的三通管接头(テイ一ス)6b，通过将多张板材6a止动地外嵌在轴5上，以此在铁心6的外周上，在圆周方向上轴向较长地形成十个燕尾槽状的切槽6c，该切槽6c在邻接的三通管接头6b彼此之间、在轴心方向凹陷设置。
另一方面，上述整流子7的结构是，在外嵌在轴5上的环状体7a的外周面上，以相互绝缘的状态在圆周方向上并列设置有多个由导电性的长板材构成的换向器片7b，换向器片7b设置二十个、比切槽6c的数量多一倍，这样，电动马达1形成四极、十个切槽6c、二十个换向器片7b的结构。另外，在朝向各换向器片7b的铁心6侧的端部上，一体形成有向外径侧折回、弯曲的换向器竖片7c。
并且，通过按照后述的卷装顺序将漆包皮的绕线9卷装在位于上述铁心6的任意部位并且具有规定间隔的切槽6c之间，以此将二十个线圈10卷装在铁心6的外周。作为各线圈10的卷绕始端部和卷绕终端部的绕线9被搭绕(懸回)在各对应的换向器片7b的换向器竖片7c上，作为被搭绕的卷绕始端部和卷绕终端部的绕线9，被设定成通过在换向器竖片7c部位(搭绕部位)与换向器片7b熔融，将整流子片7和与其对应的线圈10电连接(导通)。
以下根据图2～图5、就绕线9的卷装顺序进行说明。
在此，在设置有二十个换向器片7b，并设置有换向器片7b数量的一半、即十个切槽6c的电枢4中，在对该电枢4进行一般通用的叠绕的情况下，通过将绕线卷装在跨过一个切槽的切槽之间，以此以任意的换向器片为基准、分别导通与两侧部邻接的换向器片而形成的一对线圈，形成卷装方向相同的线圈。而在本发明中，一对线圈10的卷装方向设定为一方为正卷状、另一方为反卷状地进行卷装，所述一对线圈10以任意的换向器片7b为基准、分别与两侧部邻接的换向器片7b导通而形成另外，图2是为了说明换向器片7b、切槽6c和线圈10的关系而展开电枢4的图，邻接的三通管接头6b之间的空隙相当于切槽6c。并且，图3是说明将绕线9卷装在电枢4上的顺序的剖视图，这样形成的线圈10剖面上的绕线9的卷绕方向用●和×表示。而且，图4是用线圈10内的符号表示绕线9跨过的切槽6c的位置、用于说明线圈10的位置与导通该线圈10的换向器片7b(换向器竖片7c)的位置关系的图案说明图，图5是说明被卷装的线圈10的位置关系的剖视图。
在这些附图中，在各换向器竖片7c上注有1～20的编号，在各切槽6c上注有I～X的编号，在卷装的二十个线圈10上分别注有(i-1)、(i-2)、(ii-1)、(ii-2)、(iii-1)、…、(x-1)(x-2)的编号，以此进行说明。
即，卷装在本实施方式的电枢4上的线圈10的结构是，将绕线9卷装在跨过一个切槽6c的切槽6c之间。例如，在将绕线9的一端以例如导通1号换向器竖片的状态开始卷绕的情况下，搭绕在该1号换向器竖片7c上的绕线9，以跨过I号切槽6c的状态在X号-II号切槽6c之间卷装多圈(在本实施方式中卷二十圈)，通过搭绕在2号换向器竖片7c上形成(i-1)号线圈10。这种情况下，上述(i-1)号线圈10形成绕线9从X号切槽6c侧到II号切槽6c地进行搭绕的卷装方向(为正卷状)。然后，将搭绕在该2号换向器竖片7c上的绕线9在相对于上述(i-1)号线圈10在圆周方向具有约90度角度的部位上，在跨过IV号切槽6c的III号-V号切槽6c之间卷装多圈(在本实施方式中卷二十圈)，并且，通过将绕线9搭绕在3号换向器竖片7c上、形成(i-2)号线圈10。此时，(i-2)号线圈10，其绕线9以从V号切槽6c侧到III号切槽6c的方式进行搭绕，并卷装为形成与上述(i-1)号线圈10相反的卷装方向(反卷)，这样，(i-1)号线圈10和(i-2)号线圈10设定为，在一方与磁轭2的N极的永久磁铁3相对时，另一方与S极相对，在向这些线圈10供给电源时，对应各极进行励磁。
然后，将搭绕在3号换向器竖片7c上的绕线9以跨过II号切槽6c的状态在I号-III号切槽6c之间进行卷装，通过搭绕在4号换向器竖片7c上形成(ii-1)号线圈10，该(ii-1)号线圈10的绕线9从I号切槽6c侧到III号切槽6c地进行搭绕，正卷状地卷装。而且，将搭绕在该4号换向器竖片7c上的绕线9在相对于上述(ii-1)号线圈10在圆周方向具有约90度角度的部位上，在跨过V号切槽6c的IV号-VI号切槽6c之间进行卷装，并通过搭绕在5号换向器竖片7c上，形成(ii-2)号线圈10。此时，(ii-2)号线圈10，其绕线9从VI号切槽6c侧搭绕到IV号切槽6c，卷装成与上述(ii-1)号线圈10相反的反卷状。
这样，绕线9根据上述卷装状态被依次搭绕在6号、7号、8号换向器竖片7c…上、卷装在切槽6c之间，在这种情况下，如上所述，在以任意的换向器片7b(换向器竖片7c)为基准、在圆周方向两侧邻接的换向器片7b上，分别导通一对线圈10，该一对线圈10在构成为四极的磁轭2内，以相互异极相对、具有大约90的圆周角度的位置关系进行卷装，并且被设定成一方((i-1)～(x-1)号)的线圈10卷装成正卷状，另一方((i-2)～(x-2)号)的线圈10卷装成反卷状。
这样，如图5所示，在跨过一个切槽6c的任意部位的切槽6c之间分别卷装一对线圈10，在这种情况下，在上述切槽6c之间卷装一对正卷状、反卷状的线圈10。
在该装置中，在电刷8与整流子7滑动接触、电源被向线圈供给的情况下，例如，(i-1)号线圈10和(i-2)号线圈10相互异极相对地在圆周方向具有大约90度的角度地进行卷装，同时，(i-1)号线圈10被卷装成正卷状，(i-2)号线圈10被卷装成反卷状，由此，在跨过I号切槽6c的切槽6c之间卷装(i-1)号线圈10和(viii-2)号线圈10的一对线圈，所述(i-1)号线圈10和(i-2)号线圈10分别与1号换向器竖片7c和3号换向器竖片7c导通而形成，所述1号换向器竖片7c和3号换向器竖片7c以2号换向器竖片7c(换向器片7b)为基准、在圆周方向两侧邻接。其结果，与异极的电刷8之间连接的线圈10与邻接的N极和S极之间相对，这些部件之间的磁性被平衡，而且，提高了电枢4的整个外周上的磁性平衡。
在如上述地构成的本实施方式中，如上所述，磁轭2构成四极，另一方面，在将绕线9卷装在电枢4上时，设置在电枢4上的换向器片7b为二十个，而形成在铁心6的外周上的切槽6c为十个，分别与换向器片7b导通的一对线圈10，作为相互异极相对并且一方为正卷、另一方为反卷的线圈10进行卷装，所述换向器片7b以任意的换向器片7b为基准、在圆周方向两侧邻接。这样，与异极的电刷8之间连接的线圈10相对于邻接的N极和S极，处于以分别相对的状态进行对应的励磁状态，可以提高磁性平衡，可以降低因转矩波动等而引起的振摆回转，并可以形成低振动、低噪音并且具有优异性能的旋转电机。
而且，在该旋转电机中，在铁心6的外周的切槽6c减少到换向器片7b的一半，并将绕线9卷装在各切槽6c之间时，由于这些切槽6c间的相对距离缩小，因此，这部分绕线9的量(线圈量)减少，可以降低铜损，而且可以降低重量，有助于实现轻质、紧凑化，还可降低成本，因此当然可以提高整流性能。此外，在该旋转电机中，由于各线圈10是跨过一个切槽6c地卷装的所谓的跨一个切槽地卷装，因此，不仅可以如上所述地实现由于铜损的减少、重量降低而带来的轻质、紧凑化、低成本化，而且还可以实现高效率化以及提高整流性能。
而且，在该旋转电机中，可以在将绕线9从1号换向器片7b和11号换向器片7b两个部位卷出的状态下，使用双飞轮(ダブルフライヤ一)卷装线圈10，可以实现低成本。
另外，本发明当然并不局限于上述实施方式，可以构成图6～图8所示的第二实施方式。
上述第二实施方式中的电动马达1构成为四极、十个切槽6c、二十个换向器片7b的电动马达，一对线圈10被相互异极相对并且被一方为正卷状、另一方为反卷状地进行卷装，这一点与上述第一实施方式相同，所述一对线圈10以任意的换向器片7b为基准、分别导通在圆周方向两侧邻接的换向器片7b(换向器竖片7c)，但在该电动马达中，一方(被正卷状地卷装)的线圈10位于导通的换向器片7b的直径方向相反侧，另一方(被反卷状地卷装)的线圈10被向与卷住换向器片7b的方向相反的方向卷绕，被卷装在相对于一方的线圈10在顺时针方向具有规定角度的位置上。
即，通过将绕线9的一端搭绕在1号换向器竖片7c上，并将该绕线9在跨过VI号切槽6c的状态下在V号-VII号切槽6c之间卷装多圈(在本实施方式中为二十圈)、搭绕在2号换向器竖片7c上，以此形成(i-1)号线圈10。这种情况下，上述(i-1)号线圈10的绕线9从V号切槽6c侧到VII号切槽6c地进行搭绕、被正卷状地卷装。然后，将搭绕在2号换向器竖片7c上的绕线9在相对于上述(i-1)号线圈10在圆周方向具有大约90度的角度的部位上，在从跨过IX号切槽6c的X号切槽侧到VIII号切槽6c之间卷装多圈(在本实施方式中为二十圈)，并且，将绕线9搭绕在3号换向器竖片7c上，以此形成反卷状的(i-2)号线圈10。
然后，将搭绕在3号换向器竖片7c上的绕线9，在跨过VII号切槽6c的VI号切槽6c到VIII号切槽6c之间进行卷装，并通过搭绕在4号换向器竖片7c上形成正卷状的(ii-1)号线圈10。然后，将搭绕在4号换向器竖片7c上的绕线9，在相对于上述(ii-1)号线圈10在圆周方向具有大约90度的角度的部位上、在跨过X号切槽6c的I号切槽6c到IX号切槽6c之间进行卷装，并通过搭绕在5号换向器竖片7c上形成正反卷状的(ii-2)号线圈10。
这样，通过根据上述卷装状态一面将绕线9依次搭绕在6号、7号、8号换向器竖片7c…上一面卷装在切槽6c之间，以此将线圈10一体地卷装在电枢4的外周上。并且，这样的电枢也可以与上述第一实施方式相同地提高磁性的平衡，可以降低因转矩波动等而引起的振摆回转，可以减少振动、噪音，形成具有优异性能的旋转电机，而且，在这样的电枢中，线圈10是在使绕线9相对于换向器片7b跨过与直径方向相对的切槽6c的状态下被卷装的，因此可以减少绕线9与其他绕线9的干涉，可以防止线圈变粗，并可以提高绕线9在切槽6c内的占空因数。
另外，上述第一、第二实施方式的电枢4都使用了双飞轮，可以从1号、11号换向器片7b开始卷装，这样可以提高生产效率。在此，图8是说明在第二实施方式中使用双飞轮进行卷装的情况的剖视图，图8(A)是只卷装一方的绕线9的状态的剖视图，图8(B)是卷装双方的圈线9的状态的剖视图。
以下就图9所示的第三实施方式进行说明。
第三实施方式的电动马达1在由四极、十个切槽6c、二十个换向器片7b构成方面与上述各实施方式相同。并且，分别导通与任意的圆周方向邻接的5个((2n/N)个)换向器片7b而形成的4个(((2n/N)-1)个)线圈，分别具有大约90度((360/N)的角度，并且正卷状的线圈10和反卷状的线圈10交替地卷装。
即，该电动马达是将导通1号、2号换向器片7b的(i-1)号线圈10在跨过I号切槽6c的II号-X号切槽6c之间正卷状地进行卷装，将导通2号、3号换向器片7b的(i-2)号线圈10在跨过IV号切槽6c的V号-III号切槽6c之间反卷状地进行卷装，将导通3号、4号换向器片7b的(ii-1)号线圈10在跨过VII号切槽6c的VI号-VIII号切槽6c之间正卷状进行卷装，将导通4号、5号换向器片7b的(ii-2)号线圈10在跨过X号切槽6c的I号-IX号切槽6c之间反卷状地进行卷装，这样形成线圈10跨过三个切槽6c依次卷装的结构，在邻接的线圈10之间具有规定的间隙、即大约(360×3/10)度，以具有大约(360/N)角度的状态进行卷装，并且以卷装方向依次为正卷状、反卷状的交替状态进行卷装。这样，与异极的电刷8之间连接的线圈10，相对于设置在磁轭2内周的四极的各极在对应的绕线方向上相对。其结果，在该电动马达中，使电枢4的整个圆周方向的磁性平衡均匀化，可以降低因转矩波动而引起的振摆回转，而且可以减少振动、噪音，形成具有优异性能的旋转电机。
并且，也可以如图10、图11所示的第四实施方式那样地构成。
该电动马达在由四极、十个切槽6c、二十个换向器片7c构成方面与上述各实施方式相同。在该电动马达中使用双飞轮卷装线圈10，各线圈10从1号换向器片7b和11号换向器片7b开始卷绕，在跨过在直径方向相对的VI号、I号切槽6c的VII号-V号切槽6c之间，并且在II号-X号切槽6c之间将(i-1)号线圈10和(vi-1)号线圈10分别正卷状地卷装在1号换向器片7b和11号换向器片7b上。而接下来形成的(i-2)号线圈10和(vi-2)号线圈10，分别向与卷住换向器片7b的方向的相反方向卷装，上述VI号、I号切槽6c是(360×2/10)度，在跨过具有大约(360/N)度的角度的IV号、IX号切槽6c的III号-V号切槽6c之间，并且在与X号-VIII号切槽6c之间反卷状地形成(i-2)号线圈10和(vi-2)号线圈10。这样，在该电动马达中，与邻接的换向器片7b连接的线圈10相互具有规定的间隙(为(360×2/10)度、大约(360/N)度)，并且，一面交替地改变卷装方向，一面将绕线9向与卷住换向器片7b的方向和卷绕线圈10的方向相反的方向卷装。这样，在该电动马达中，与上述第三实施方式相同，与异极的电刷8间连接的线圈10相对磁轭2内周的四极各极、在对应的绕线方向上相对地卷装，使整个电枢4圆周方向上的磁性平衡均匀化，可降低因转矩波动等而引起的振摆回转，可降低振动、噪音，形成具有极佳性能的旋转电机。而且，在该电动马达中，在开始卷绕时，线圈10是在绕线9相对于换向器片7b跨过与直径方向相对的切槽6c的状态下进行卷装的，因此，绕线9被卷紧在旋转轴5上，可以提高绕线9在切槽6c内的占空因数。
以下就图12所示的第五实施方式进行说明。
第五实施方式与上述第四实施方式的构成大致相同，电动马达1由四极、十个切槽6c、二十个换向器片7c构成。并且，在该电动马达1中，与上述第四实施方式大致相同，使用双飞轮卷装线圈10，各线圈10从1号换向器片7b和11号换向器片7b开始卷绕，在跨过相对于1号换向器片7b和11号换向器片7b在轴方向相对的I号、VI号切槽6c的II号-X号切槽6c之间，并且在VII号-V号切槽6c之间将(i-1)号线圈10和(vi-1)号线圈10正卷状地进行卷装。并且，接下来形成的(i-2)号线圈10和(vi-2)号线圈10，分别向与卷住换向器片7b的方向相反的方向卷装，在跨过与上述I号、VI号切槽6c具有((360×2/10)度、大约(360/N))度的角度的IX号、IV号切槽6c的VIII号-X号切槽6c之间，并且在III号-V号切槽6c之间反卷状地形成(i-2)号线圈10和(vi-2)号线圈10。这样，在该电动马达中，与邻接的换向器片7b连接的线圈10相互具有规定的间隙((360×2/10)、大约(360/N)度)，并且，一面交替地改变卷装方向，一面向与绕线9卷住换向器片7b的方向和线圈10被卷绕的方向的反方向卷装，这样，在该电动马达中，与上述第三、第四实施方式相同，与异极的电刷8之间连接的线圈10分别相对于磁轭2内周的四极，在对应的绕线方向上相对地卷装，以此使整个电枢4的圆周方向上的磁性平衡均匀化，可降低因转矩波动等而引起的振摆回转，可以形成低振动、低噪音且具有极佳性能的旋转电机。
而且，除了上述各实施方式，例如可以如下地形成上述电动马达，即，在使用四极(N＝4)、十个(n＝10)切槽、二十个(2n＝20)换向器片的情况下，使分别导通邻接的五个(2n/N)换向器片的四个((2n/N)-1)线圈，分别与所有的极(全部四极)相对地卷装，这种情况下，可以期待进一步提高磁性平衡。
并且，在将磁极数形成为六极、八极的电动马达中，除了形成使导通邻接的换向器片的线圈与邻接的异极相对的结构，也可以形成与跨过一对磁极的异极彼此相对的结构。
并且，也可以使分别导通邻接的换向器片的一对线圈与被固定在相互不同的位置上的同极相对地进行卷装，在该电动马达中，例如可以如下地形成上述电动马达，即，在使用四极(N＝4)、十个(n＝10)切槽、二十个(2n＝20)换向器片的情况下，被卷装在邻接的三个换向器片上的一对线圈，相互同极相对地具有大约180(360×2/N)度的角度，并向相同的卷绕方向进行卷装，通过这样地构成，可以形成磁性平衡良好的旋转电机。
就图13所示的第六实施方式进行说明。
第六实施方式的电动马达1在由四极、十个切槽6c、二十个换向器片7b构成方面与上述各实施方式相同。而且，该电动马达中的铁心(电枢铁心)6与上述第一、第二实施方式的结构相同，在铁心6的外周上卷装两层、每层十个共二十个线圈10。并且，在本实施方式中，在这些线圈10中，在将以任意的切槽6c(例如图13中的I号切槽6c)为基准、跨过该任意的(I号)切槽6c卷装的一对线圈10分别作为第一线圈10a，将跨过与任意的(I号)切槽6c邻接的(II号或X号)切槽6c卷装的一对线圈10分别作为第二线圈10b时，将该第一、第二线圈10a、10b在绕线9的卷绕圈数各不相同的状态下进行卷装。即，在本实施方式中，以第一线圈10a和第二线圈10b的卷绕圈数比为31地进行卷装。在此，如上所述，该二十个线圈10被卷装成，与异极的电刷8之间连接的线圈10至少相对于一对邻接的磁极、在对应的线圈方向上分别相对，使电枢4的整个圆周方向上的磁性平衡均匀化，可降低因转矩波动等而引起的振摆回转，可以形成低振动、低噪音且具有极佳性能的旋转电机1。
并且，这样，在将第一、第二线圈10a、10b的卷绕圈数按照规定的比率进行卷装的电动马达中，可以提高整流性、提高电刷的寿命(耐久性)，而且可以降低异常噪音，形成性能更好的电动马达1。
而且，在本实施方式中，一对卷绕圈数多的第一线圈10a位于外径侧、一对卷绕圈数少的第二线圈10b位于内径侧，以这样的相互偏向的状态进行卷装。这样，在圆周方向的槽宽比外径侧大的切槽6c中，通过使卷绕量比内径侧少、将这部分卷装到外径侧上，可以提高切槽6c的占空因数，并且，可以实现切槽6c的小径化、电动马达1的轻质、紧凑化。
以下就图14所示的第七实施方式进行说明。
第七实施方式的电动马达1在由四极、十个切槽6c、二十个整流子片7构成方面与上述各实施方式相同。而且，该电动马达的铁心11在环状的板材11a的外周形成三通管接头11b，虽然该铁心与上述各实施方式的铁心6相同，但在该电动马达中，在向构成三通管接头11b的放射方向延伸的基部11d的形状方面具有特征，使形成在三通管接头11b之间的切槽11c的形状为异形。
即，基部11d形成向圆周方向的任何一方弯曲的形状，这样，形成在一对基部11d(三通管接头11b)之间的切槽11c，以任意的切槽11c(例如图14中的I号切槽11c)为基准，该任意的(I号切槽)切槽11c形成在外径侧的槽宽小、内径侧的槽宽大的形状的第一切槽11e中，与该任意的(I号)切槽11c邻接的(II号或X号)切槽11c与上述第一切槽11e相反，形成在内径侧的槽宽小、外径侧的槽宽大的形状的第二切槽11f中。
并且，在该电动马达中，在切槽11c上卷绕绕线9、在铁心6的外周上卷装两层、每层十个共二十个线圈10的情况下，使一对以上述任意的切槽11c(I号切槽11c)为基准、跨过I号切槽11c(第一切槽11e)卷装的线圈10分别为第一线圈10a，使一对跨过与其邻接的II号或X号切槽11c(第二切槽11f)卷装的线圈10分别为第二线圈10b，此时，在分别使一对第一线圈10a偏向槽宽小的外径侧、使一对第二线圈10b偏向槽宽小的内径侧的状态下进行卷装，减少绕线9的绕线量。并且，这样，在卷装第一、第二线圈10b的情况下，可以确保在切槽11c中卷装绕线9的部位的较大的空间，可以提高绕线9的占空因数，可以实现电动马达的紧凑化。并且，这样卷装后的线圈与现有的叠绕相比较，可以减少线圈10之间重合的部分，还可以缩短从任意的线圈10搭绕在线圈10之间的绕线9的连接线，其结果，可以减少绕线9的量、进行轻质化，而且由于绕线9的量减少，因此可以降低铜损、可以实现电动马达的高效率化。
图15、图16为第八实施方式，第八实施方式的电动马达1在由四极、十个切槽6c、二十个换向器片7b构成方面与上述各实施方式相同。而且，在该电动马达中，换向器12，其设置在树脂制(绝缘制)的环形体12a的外周面的二十个换向器片12b被一体设置，在这些换向器片12b上一体形成前端向外径侧突出的换向器竖片12c，这些换向器竖片12c的突出前端部在离开铁心13的一侧、并且朝向内径侧形成折回的卡定片12d，以便在形成线圈10时容易搭绕绕线9。而且，上述铁心13与上述第七实施方式相同，在环状部13a的外周形成多个具有异形基部13d的三通管接头13b，在这些三通管接头13b之间形成呈异形的槽状的切槽13c，在圆周方向邻接的切槽13c的内径侧的槽宽大的第一切槽13e和外径侧的槽宽大的第二切槽13f在圆周方向交替地形成。
并且，在该电动马达中，在切槽13c上卷绕绕线9、在铁心6的外周卷装两层、每层十个共二十个线圈10的情况下，使一对以上述任意的切槽13c(I号切槽13c、第一切槽13e)为基准、跨过I号切槽13c卷装的线圈10分别为第一线圈10a，使一对跨过与其邻接的II号或X号切槽13c(第二切槽11f)卷装的线圈10分别为第二线圈10b，此时，一对第一线圈10a位于槽宽变小的外径侧、一对第二线圈10b位于槽宽变小的内径侧地进行卷装，这样可以在减少绕线9量的状态下进行卷装，而且，在该电动马达中，一对位于外径侧的第一线圈10a和一对位于内径侧的第二线圈10b的卷绕圈数比为3∶1地卷装。并且，通过这样地构成，可以提高整流、提高电刷的寿命(耐久性)，并且，可以降低异常噪音，此外，如上述第六实施方式还可以提高占空因数，可以进一步实现铁心13的小径化，使电动马达1形成高性能，并且，可以进一步实现轻质、紧凑化。
并且，该二十个线圈10被卷装，形成与异极的电刷8之间连接的线圈10至少相对于一对邻接的磁极、在对应的绕线方向上分别相对的结构，这点与上述各实施方式相同，这样使电枢4的整个圆周方向上的磁性平衡均匀化，可降低因转矩波动等引起的振摆回转，可以形成低振动、低噪音且具有极佳性能的电动马达，这点与上述相同。
并且，图17所示的第九实施方式的电动马达1在由四极、十个切槽6c、二十个整流子片7b构成方面与上述各实施方式相同，而且在该电动马达中，作为铁心14的绝缘方法是将由绝缘性树脂材料形成的绝缘子15安装在铁心14上。而且，在上述绝缘子15的轴方向两端面的内径侧部15a上，多个分别朝向轴方向的导销15b一体地形成在圆周方向上，这些导销15b与换向器16的换向器片15b的数量一样、形成二十个。另外，换向器16与上述第八实施方式的结构相同，上述导销15b形成在位于构成换向器16的换向器竖片16c的外径侧的卡定片16d的更外径侧的状态。并且，在该电动马达中，在安装有绝缘子15的铁心14上卷装绕线9的情况下，在被搭绕的换向器竖片16c和被围住的切槽14c的位置在圆周方向上离开的情况下，通过将绕线9卷绕为迂回导销15b的外周，而避免绕线9与换向器竖片16c等发生干涉。
即，图17(A)是表示用与第一实施方式相同的顺序卷装绕线9的情况下的图案图，这种情况下，由于(i-1)号线圈10(细线所示)位于换向器竖片16c的外径侧，因此不经过导销15b，由于(i-2)号线圈10(粗线所示)跨过IV号切槽14c进行卷装，因此，绕线9从2号换向器竖片16c围住III号切槽14c部位，此时，通过利用导销15b将绕线9向外周侧引导，避免绕线9与换向器竖片16c干涉。
通过这样，与异极的电刷之间连接的线圈10至少相对一对邻接的磁极、在对应的绕线方向上分别相对地卷装在铁心14的外周，这样使电枢4的整个圆周方向上的磁性平衡均匀化，同时，降低因转矩波动等而引起的振摆回转，构成低振动、低噪音的电动马达1，在这种情况下，如上所述、通过将较长地围住切槽14c和换向器竖片16c之间的绕线9利用导销15b向外侧引导，绕线9不会与换向器竖片16c或卡定片16d干涉，并且，通过沿着导销15b围住，可以解决卷粗(巻き太り)的问题、实现紧凑化。
另外，由于本实施方式的换向器16形成换向器竖片15c向外侧突出、绕线9被卡定片15d钩住固定的结构，因此，可以从沿着轴方向的方向起进行将绕线9熔融在换向器竖片15c上的作业，具有可以提高工作效率的优点。
在此，导销不必一定形成在绝缘子上，可以设置在切槽的轴方向两端部、并且设置在换向器竖片的外径侧，可将导销设置在换向器侧或用于卷装绕线的绕线机上，而且，可形成只在卷装绕线时设置导销、绕线后将导销拆除的结构。
如上所述，本发明的旋转电机作为装载在车辆上的各种促动器的构成部件等进行使用，尤其适用于车辆用的风扇电动机。
权利要求
1.一种旋转电机中的电枢，该旋转电机具有电枢和磁轭，所述电枢形成有多个线圈，该线圈导通与被卷装在切槽之间的绕线邻接的换向器片，所述切槽之间跨过并列设置在圆周方向上的多个切槽中的规定数量的切槽；所述磁轭设置有磁极，其特征在于，切槽的数量是换向器片的一半，上述线圈形成一对线圈，该一对线圈以任意的换向器片为基准、分别导通在圆周方向两侧邻接的换向器片，该一对线圈与相互不同位置的异极相对，并且一方线圈为正卷、另一方线圈为反卷地进行卷装。
2.如权利要求1所述的旋转电机中的电枢，其特征在于，旋转电机具有N个磁极、n个切槽、2n个换向器片，一对线圈具有大约(360/N)的角度，并且，作为一方被正卷另一方被反卷的线圈进行卷装，所述一对线圈以任意的换向器片为基准、分别导通在圆周方向两侧邻接的三个换向器片。
3.如权利要求1所述的旋转电机中的电枢，其特征在于，旋转电机具有N个磁极、n个切槽、2n个换向器片，并且，使换向器片数除以磁极数的数(2n/N)为自然数，分别导通在任意的圆周方向上邻接的(2n/N)个换向器片而形成的((2n/N)-1)个线圈，在设m为包括0的自然数时，分别具有大约{(1+2m)×(360/N)}的角度，并以正卷和反卷交替的方式卷装。
4.如权利要求1、2或3所述的旋转电机中的电枢，其特征在于，线圈跨过一个切槽地进行卷装。
5.一种旋转电机中的电枢，该旋转电机具有电枢和磁轭，所述电枢形成有多个线圈，该线圈导通与被卷装在切槽之间的绕线邻接的换向器片，所述切槽之间跨过并列设置在圆周方向上的多个切槽中的规定数量的切槽；所述磁轭设置有磁极，其特征在于，切槽的数量是换向器片的一半，上述线圈形成一对线圈，该一对线圈以任意的换向器片为基准、分别导通在圆周方向两侧邻接的换向器片，该一对线圈与相互不同位置的同极相对，并且各线圈以相同的卷绕方向进行卷装。
6.如权利要求5所述的旋转电机中的电枢，其特征在于，旋转电机具有N个磁极、n个切槽、2n个换向器片，一对线圈具有大约(360×2/N)的角度，并且，各线圈以相同的卷绕方向进行卷装，所述一对线圈以任意的换向器片为基准、分别导通在圆周方向两侧邻接的三个换向器片。
7.如权利要求5或6所述的旋转电机中的电枢，其特征在于，线圈跨过一个切槽地进行卷装。
8.如权利要求1至7中的任一项所述的旋转电机中的电枢，其特征在于，电枢在直径方向卷装两层线圈，以任意的切槽为基准、跨过该任意的切槽卷装的直径方向的一对第一线圈，和跨过与该任意的切槽邻接的切槽卷装的直径方向的一对第二线圈，以基于事先设定的比例的卷装量进行卷装。
9.如权利要求8所述的旋转电机中的电枢，其特征在于，第一、第二线圈的各一对线圈在直径方向上彼此错开位置地进行卷装。
10.如权利要求1至9中的任一项所述的旋转电机中的电枢，其特征在于，邻接的切槽形成为，一方的切槽的槽宽在内径侧窄、在外径侧宽，另一方的切槽槽宽在内径侧宽、外径侧窄。
11.一种旋转电机中的电枢的制造方法，该旋转电机具有电枢和磁轭，所述电枢形成有多个线圈，该线圈导通与被卷装在切槽之间的绕线邻接的换向器片，所述切槽之间跨过并列设置在圆周方向上的多个切槽中的规定数量的切槽；所述磁轭设置有磁极，其特征在于，切槽的数量是换向器片的一半，上述线圈使一对线圈与相互不同位置的异极彼此相对，同时将一方正卷、将另一方反卷地进行卷装，所述一对线圈以任意的换向器片为基准、分别导通在圆周方向两侧邻接的换向器片。
12.如权利要求11所述的旋转电机中的电枢的制造方法，其特征在于，旋转电机具有N个磁极、n个切槽、2n个换向器片，一对以任意的换向器片为基准、分别导通在圆周方向两侧邻接的三个换向器片的线圈，具有大约(360/N)的角度，并且，作为一方被正卷另一方被反卷的线圈进行卷装。
13.如权利要求11所述的旋转电机中的电枢的制造方法，其特征在于，旋转电机具有N个磁极、n个切槽、2n个换向器片，并且，使换向器片数除以磁极数的数(2n/N)为自然数，分别导通在任意的圆周方向上邻接的(2n/N)个换向器片而形成的((2n/N)-1)个线圈，在设m为包括0的自然数时，分别具有大约{(1+2m)×(360/N)}的角度，并被正卷和反卷交替地进行卷装。
14.如权利要求11、12或13所述的旋转电机中的电枢的制造方法，其特征在于，线圈跨过一个切槽地进行卷装。
15.一种旋转电机中的电枢的制造方法，该旋转电机具有电枢和磁轭，所述电枢形成有多个线圈，该线圈导通与被卷装在切槽之间的绕线邻接的换向器片，所述切槽之间跨过并列设置在圆周方向上的多个切槽中的规定数量的切槽；所述磁轭设置有磁极，其特征在于，切槽的数量是换向器片的一半，上述线圈使一对以任意的换向器片为基准、分别导通在圆周方向两侧邻接的换向器片的线圈，与相互不同位置的同极彼此相对，同时，各线圈以相同的卷绕方向进行卷装。
16.如权利要求15所述的旋转电机中的电枢的制造方法，其特征在于，旋转电机具有N个磁极、n个切槽、2n个换向器片，一对以任意的换向器片为基准、分别导通在圆周方向两侧邻接的三个换向器片的线圈，具有大约(360×2/N)的角度，并且，各线圈以相同的卷绕方向进行卷装。
17.如权利要求15或16所述的旋转电机中的电枢的制造方法，其特征在于，线圈跨过一个切槽地进行卷装。
18.如权利要求11至17中的任一项所述的旋转电机中的电枢的制造方法，其特征在于，电枢在直径方向卷装两层线圈，以任意的切槽为基准、跨过该任意的切槽的直径方向的一对第一线圈，和被卷装在该任意的切槽上、在圆周方向与上述第一线圈邻接的直径方向的一对第二线圈，以基于事先设定的比例的卷装量进行卷装。
19.如权利要求18所述的旋转电机中的电枢的制造方法，其特征在于，第一、第二线圈的各一对线圈在直径方向上彼此错开位置地进行卷装。
20.如权利要求11至19中的任一项所述的旋转电机中的电枢的制造方法，其特征在于，邻接的切槽形成为，一方的切槽的槽宽在内径侧窄、在外径侧宽，另一方的切槽的槽宽在内径侧宽、在外径侧窄。
全文摘要
一种旋转电机中的电枢，将卷装在电枢上的线圈保持磁性平衡地进行卷装。在由四极、十个切槽(6c)、二十个换向器片(7b)构成的旋转电机中，一对以任意的换向器片(7b)为基准、分别导通在圆周方向两侧邻接的换向器片(7b)的线圈(10)，在邻接的极，与相互异极的永久磁铁(3)相对，并且一方的线圈(10)为正卷状、另一方的线圈(10)为反卷状地进行卷装。
文档编号H02M3/28GK1864318SQ20048002944
公开日2006年11月15日 申请日期2004年10月7日 优先权日2003年10月8日
发明者大泽丰, 渡边信吾 申请人:株式会社美姿把