CN105052023A - 电动机 - Google Patents
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Abstract
一种电动机,包括:轭部,该轭部的磁极数为六极;转轴,该转轴以能自由旋转的方式设于轭部的内侧;电枢铁心(6),该电枢铁心(6)具有极齿(36)和偶数个切槽(37),其中,所述极齿(36)安装于转轴,并朝向径向呈放射状地延伸,且配置个数被设定为偶数个,所述偶数个切槽(37)形成于所述极齿(36)之间;电枢线圈(7),该电枢线圈(7)通过单波绕组方式卷绕于极齿(36);以及整流器(13),该整流器(13)以与电枢铁心(6)相邻的方式设于转轴,并在周向上配置有与电枢线圈(7)连接的多个整流片(41)。
Description
技术领域
本发明涉及一种例如装设在车辆上的电动机。
本申请基于2013年3月26日在日本申请的日本专利特愿2013-063214号及2013年12月26日在日本申请的日本专利特愿2013-270446号要求优先权,并将上述申请的内容援引于此。
背景技术
作为电动机,例如,存在一种在有底筒状的轭部的内周面配置多个永磁体,并在比该永磁体靠径向内侧的位置以能自由旋转的方式设有电枢的电动机。电枢具有外套固定于转轴的电枢铁心和配置有多个整流片的整流器。在电枢铁心上设有朝径向外侧延伸的多个极齿,在上述极齿间形成有多个轴向较长的切槽。通过上述切槽在电枢铁心上卷绕有绕组。绕组与整流器的整流片导通。用于进行供电的电刷与各整流片滑动接触。通过该电刷朝绕组供给电流。
此处,为了实现电动机的小型化、高性能化,提出了各种技术。例如,公开了一种设置四个永磁体、将磁极数设为4极、在电枢铁心上形成10个极齿、将切槽的个数设为10个、并在整流器上设有10块整流片的所谓4极10切槽10整流片的电动机(例如参照专利文献1)。
卷绕于该电动机的绕组以横跨两个极齿的方式通过所谓的叠绕组方式(日文:重巻方式)卷绕绕组。另外,该电动机的相同电位的整流片、即以转轴为中心相对的两个整流片因均压线而短路。藉此,能实现电动机的高性能化,并能减少电刷的设置个数以将电动机小型化。
另外,公开了一种设置六个永磁体、将磁极数设为6极、在电枢铁心上形成24个极齿、将切槽的个数设为24个、并在整流器上设有24块整流片的所谓6极24切槽24整流片的电动机(例如参照专利文献2)。
该6极24切槽24整流片的电动机包括:三个绕组部,该三个绕组部分别以规定次数卷绕于由四根极齿构成的三个极齿组;搭接线,该搭接线从绕组部延伸并与规定的两个整流片连接;主绕组部,该主绕组部连续地具有中间搭接线,该中间搭接线将相邻的绕组部间以不与在该各绕组部个别地与整流片连接的情况下应连接的该整流片连接的方式加以连接;以及均压线(短路构件),该均压线将各搭接线所连接的规定整流片及应与该各绕组部连接的整流片连接为相同电位。藉此,能多极地实现电动机的高性能化,并能减少电刷的设置个数以将电动机小型化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2005-33843号公报
专利文献2:日本专利特开2007-282451号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
然而,在上述专利文献1中,整流片的块数为10块,整流片间的电压与2极5切槽5整流片的电动机等价,难以高效率地使电动机高性能化。
另外,需将两个电刷以机械角在周向上隔着90°间隔加以配置。因此,不能采用以转轴为中心相对配置这样的一般的二极电动机的电刷配置结构,并相应地导致制造成本升高。
此外,为了减少电刷的设置个数而需要均压线,因此,相应地因花费绕组的卷绕时间而导致制造成本升高。
此外,当将绕组卷绕于电枢铁心时,不能采用以转轴为中心呈点对称的关系在两个部位同时卷绕绕组这样的所谓双锭翼(flyer)方式。因此,进一步花费绕组的卷绕时间,导致制造成本升高。
另外,在上述专利文献2中,整流片的块数为24块,整流片间的电压与2极8切槽8整流片的电动机等价,难以高效率地使电动机高性能化。此外,整流片数较多,相应地难以使整流器小型化。此外,为了减少电刷的设置个数而需要均压线,因此,相应地因花费绕组的卷绕时间而导致制造成本升高。
本发明提供一种能高效率地实现高性能化,并能实现小型化、低成本化的电动机。
解决技术问题所采用的技术方案
根据本发明的第一技术方案,电动机包括:轭部,该轭部的磁极数为六极;转轴,该转轴以能自由旋转的方式设于上述轭部的内侧;电枢铁心,该电枢铁心具有极齿和偶数个切槽,其中,上述极齿安装于上述转轴,并朝向径向呈放射状地延伸,且配置个数被设定为偶数个,上述偶数个切槽形成于上述极齿之间;线圈,该线圈通过单波绕组方式(日文:一重波巻)卷绕于上述极齿;以及整流器,该整流器以与上述电枢铁心相邻的方式设于上述转轴,并在周向上配置有与上述线圈连接的多个整流片。
根据本发明的第二技术方案,配线于上述电枢铁心与上述整流器之间的上述线圈挂绕于上述转轴。
根据本发明的第三技术方案,电动机包括一对电刷,这一对电刷与上述整流片滑动接触,并用于对上述线圈进行供电。上述一对电刷以上述转轴为中心相对配置。
根据本发明的第四技术方案,电动机包括低速用电刷、高速用电刷及共用电刷这三个电刷,其中,上述低速用电刷和上述高速用电刷与上述整流片滑动接触,并用于对上述线圈进行供电,上述低速用电刷和上述高速用电刷共用地使用上述共用电刷。
根据本发明的第五技术方案,上述电动机的上述整流器具有圆柱状的整流器主体。在该整流器主体的外周面配置有上述多个整流片。
根据本发明的第六技术方案,上述电动机的上述整流器具有圆板状的整流器主体。在该整流器主体的与上述电枢铁心相反一侧的一表面配置有上述多个整流片。
根据本发明的第七技术方案,上述偶数个切槽也可由具有径向外侧较大的形状的前端宽度大切槽以及具有底部较大的形状的底部宽度大切槽构成。
根据本发明的第八技术方案,上述偶数个切槽也可还包括中间宽度切槽,该中间宽度切槽具有径向外侧比上述前端宽度大切槽狭小、底部比上述底部宽度大切槽大的形状。
根据本发明的第九技术方案,多个上述极齿呈前端具有长边部和短边部的左右非对称的形状。也可以采用以下结构:多个上述极齿中的构成上述前端宽度大切槽的极齿的前端旋转,上述长边部和上述短边部的配置反转。
根据本发明的第十技术方案,也可以采用以下结构:上述前端宽度大切槽、上述底部宽度大切槽及上述中间宽度切槽与上述线圈卷绕于上述极齿的径向位置相对应地配置。
根据本发明的第十一技术方案,上述极齿及上述切槽的个数被设定为14个、16个及20个中的任一方。
发明效果
根据上述电动机,通过采用单波绕组方式,与叠绕组方式相比较,能降低整流片间的电压。另外,能采用以转轴为中心相对配置电刷这样的一般的二极电动机的电刷配置结构。此外,无需均压线,能缩短绕组的卷绕时间。此外,当将绕组卷绕于电枢铁心时,能采用以转轴为中心呈点对称的关系在两个部位同时卷绕绕组这样的所谓双锭翼方式。另外,切槽数被设定为偶数,并采用单波绕组方式,从而能获得与切槽数被设定为奇数的情况相同的效果。即,切槽数被设定为偶数,能如切槽数被设定为奇数的情况那样降低齿槽转矩、转矩脉动。此外,配线于电枢铁心与整流器之间的线圈挂绕于转轴,因此,与用线圈直接对电枢铁心和整流器进行配线的情况相比较,能抑制电枢铁心与整流器之间的线圈的扩大。
这样,根据上述电动机,能高效地实现高性能化,并能实现小型化、低成本化。
附图说明
图1是表示本发明第一实施方式的电动机的结构的纵剖图。
图2是沿着图1的A-A线的剖视图,未图示出电枢线圈。
图3是本发明第一实施方式的电枢的展开图。
图4是从轴向观察电枢线圈卷绕于本发明第一实施方式的电枢铁心的卷绕状态的说明图。
图5是本发明第一实施方式的变形例的电枢的展开图。
图6是表示本发明第二实施方式的电动机装置的结构的剖视图。
图7是沿着图6的B-B线的剖视图,未图示出电枢线圈。
图8是本发明第二实施方式的电枢的展开图。
图9是从轴向观察电枢线圈卷绕于本发明第二实施方式的电枢铁心的卷绕状态的说明图。
图10是本发明第二实施方式的变形例的电枢的展开图。
图11是本发明第三实施方式的带减速器的电动机的纵剖视图。
图12是沿着图11的C-C线的剖视图,未图示出电枢线圈。
图13是表示本发明第三实施方式的电刷的配置的说明图。
图14是本发明第三实施方式的电枢的展开图。
图15是从轴向观察电枢线圈卷绕于本发明第三实施方式的电枢铁心的卷绕状态的说明图。
图16是本发明第三实施方式的第一变形例的电枢的展开图。
图17是表示本发明第三实施方式的第二变形例的电刷的配置的说明图。
图18是表示本发明第四实施方式的电动机装置的结构的俯视图。
图19是表示本发明第四实施方式的电动机装置的结构的剖视图。
图20是从电枢铁心一侧观察本发明第四实施方式的电枢的立体图。
图21是从蜗杆轴一侧观察本发明第四实施方式的电枢的立体图。
图22是本发明第四实施方式的保持件托架的侧视图。
图23是从传动机构一侧观察本发明第四实施方式的保持件托架的立体图。
图24是本发明第五实施方式的带减速器的电动机的纵剖图。
图25A是从整流器一侧观察本发明第五实施方式的刷握单元的俯视图。
图25B示出了本发明第五实施方式的刷握单元,其是图25A的D向视图。
图26是表示本发明第五实施方式的变形例的电刷的配置结构的图。
图27是表示本发明第五实施方式的变形例的电刷的配置考虑方法的图。
图28是表示本发明第六实施方式的电枢铁心的图。
图29是从轴向观察电枢线圈卷绕于本发明第六实施方式的电枢铁心的卷绕状态的说明图。
图30是表示本发明第六实施方式的第一变形例的电枢铁心的图。
图31是从轴向观察电枢线圈卷绕于本发明第六实施方式的第一变形例的电枢铁心的卷绕状态的说明图。
图32是表示本发明第六实施方式的第二变形例的电枢铁心的图。
图33是从轴向观察电枢线圈卷绕于本发明第六实施方式的第二变形例的电枢铁心的卷绕状态的说明图。
具体实施方式
(第一实施方式)(电动机)
接着,根据图1~图4对本发明的第一实施方式进行说明。
图1是表示电动机1的结构的纵剖图。图2是沿着图1的A-A线的剖视图,未图示出电枢线圈7。
如图1、图2所示,电动机1是所谓带电刷的直流电动机,例如被用作汽车的散热器(radiator)冷却用的风扇电动机。电动机1包括以能自由旋转的方式设于有底圆筒形状的轭部2内的电枢3,用端部支架17覆盖轭部2的开口部2c。此外,电动机1以电枢3的转轴5沿着水平方向的状态安装于汽车的散热器。
(轭部)
在轭部2的周壁2a的内表面沿着周向配置有瓦形状(具有曲率的矩形形状)的六个永磁体4。上述永磁体4被配置成磁极依次沿着周向。
在轭部2的端部(底部)2b的径向大致中央形成有凹部10。在该凹部10的大部分形成有朝轴向外侧突出的轴套部10a。在该轴套部10a形成有用于供电枢3的转轴5的一端(图1中的左侧端)插通的插通孔11,并且内嵌有用于将转轴5的一端侧支承成能自由旋转的轴承12。
(电枢)
电枢3由外套固定于转轴5的电枢铁心6、卷绕于电枢铁心6的电枢线圈7、以及配置于转轴5的另一端侧(图1中的右侧)的整流器13构成。
电枢铁心6是通过沿轴向层叠多个金属板或对软磁性粉末进行加压成形而形成的。电枢铁心6具有外套固定于转轴5的大致圆环状的转轴固定部61。转轴5压入固定于插通孔61a,该插通孔61a形成于转轴固定部61。
在该转轴固定部61的径向外侧设有与转轴固定部61同心圆状形成的外侧环状部62。在上述转轴固定部61与外侧环状部62之间沿周向等间隔地设有多根(例如本第一实施方式中为十根)轮辐部63,这多根轮辐部63横跨转轴固定部61和外侧环状部62,并将转轴固定部61与外侧环状部62彼此连接在一起。即,在电枢铁心6上由转轴固定部61、外侧环状部62及轮辐部63形成沿轴向贯穿且轴向俯视呈大致扇状的多个(例如本实施方式中为十个)通孔64。另外,外侧环状部62形成为比转轴固定部61及轮辐部63厚。
在外侧环状部62的径向外侧沿周向等间隔地且呈放射状地形成有20个轴向俯视观察时呈大致T字状的极齿36。在相邻的极齿36间形成有燕尾槽状的切槽37。切槽37沿轴向延伸,并沿周向等间隔地形成有20个。此外,覆盖有瓷釉的绕组38(参照图3)穿过该切槽37,在切槽37上从安装于极齿36的未图示的绝缘体上卷绕有绕组38。藉此,在电枢铁心6的外周形成有多个电枢线圈7。另外,在后面详细说明绕组38的卷绕方法。
配置于转轴5的另一端侧的整流器(commutator)13由树脂模塑体40和二十块整流片41构成,其中,上述树脂模塑体40外套固定于转轴5并形成为大致圆柱状,上述整流片41露出配置于该树脂模塑体40的外周面40a。即,第一实施方式的电动机1是永磁体4(磁极)为六个、切槽37为二十个、整流片41为二十块的所谓六极二十槽二十整流片的直流电动机。
整流片41由沿轴向较长的板状金属片形成,并以彼此绝缘的状态沿周向等间隔地并列固定。在上述整流片41的靠电枢铁心6一侧的端部一体地成形有竖板(riser)43,该竖板43被折曲成朝外径侧折返的形状。
竖板43是用于使电枢线圈7与整流片41连接的构件,供构成电枢线圈7的绕组38挂绕,并通过熔合而被固定。藉此,整流片41与和其对应的电枢线圈7电连接。
(端部支架)
覆盖轭部2的开口部2c的端部支架17形成为大致圆板状。在端部支架17的中央的大部分形成有朝外侧突出的凸部15。通过形成凸部15而使内表面侧为凹状。该凹状的凸部15的内表面侧作为用于收纳后述电刷22的收纳凹部16起作用。
在凸部15的端部(底部)15a的径向大致中央形成有因台阶差而进一步朝外侧突出的轴套部18。在该轴套部18上压入固定有用于将转轴5的另一端侧支承成能自由旋转的轴承19。
在端部支架17的外周部侧设有朝外侧延伸的托架9。该托架9在固定电动机1时被使用。在托架9上形成有能供未图示的螺栓插通的插通孔9a。
另外,在端部支架17的收纳凹部16安装有保持件托架20。保持件托架20由树脂制成并形成为大致圆板状。在保持件托架20的内表面固定有两个刷握21。
刷握21通过黄铜等形成为长方体的箱状。刷握21被配置成其长边方向沿着径向,且彼此以转轴5为中心相对配置。
电刷22分别以通过螺旋弹簧23被施力的状态相对于整流器13自由进退地内置于刷握21。
上述电刷22的前端部被螺旋弹簧23施力,因此,处于与整流器13的整流片41滑动接触的状态。电刷22经由软辫线(pigtail)与外部电源(均未图示)电连接。因此,通过与整流片41滑动接触而经由该整流片41对电枢线圈7施加电压。
(电枢线圈的卷绕结构)
接着,根据图3及图4,对电枢线圈7的卷绕结构进行说明。
图3是电枢3的展开图,相邻的极齿36间的空隙相当于切槽37。图4是从轴向观察电枢线圈7卷绕于电枢铁心6的卷绕状态的说明图。另外,在以下的图3中,对各整流片41、各极齿36及卷绕的电枢线圈7分别标注符号并进行说明。另外,标注于整流片41的编号中的相当于一号的整流片41以与一号极齿36的位置相对应的方式接近配置于该一号极齿36。
此处,电枢线圈7是通过所谓单波绕组的方式将绕组38卷绕于规定的切槽37间而形成的。另外,电枢线圈7是通过双锭翼方式(日文:ダブルフライヤ方式)卷绕绕组38而形成的。另外,双锭翼方式是指使用两个为了拉绕绕组38所用的绕组机的锭翼(日文:フライヤ)(未图示)、并以转轴5为中心呈点对称的关系在两个部位同时卷绕绕组38的方式。
以下,进一步具体地进行说明。
在采用双锭翼方式的情况下,绕组38的卷绕开始端38a存在两个,并分别挂绕于以转轴5为中心存在于点对称位置的一号整流片41的竖板43和十一号整流片41的竖板43。
另外,在以下的说明中,从一号整流片41开始卷绕的绕组38和从十一号整流片41开始卷绕的绕组38的拉绕步骤以转轴5为中心呈点对称。因此,在以下的说明中,仅对从一号整流片41开始卷绕的绕组38进行说明,对于从十一号整流片41开始卷绕的绕组38标注与由从一号整流片41开始卷绕的绕组38形成的电枢线圈7的符号相同的符号,并省略说明。
首先,卷绕开始端38a挂绕于一号整流片41的竖板43的绕组38被插入至2-3号极齿36之间的切槽37,在该切槽37与5-6号极齿36间的切槽37之间卷绕N次(N为自然数)以形成线圈7a。接着,从5-6号极齿36间的切槽37拉出绕组38,并将其挂绕于八号整流片41的竖板43。
接着,绕组38被插入至9-10号极齿36间的切槽37,在该切槽37与12-13号极齿36间的切槽37之间卷绕N次以形成线圈7b。接着,从12-13号极齿36间的切槽37拉出绕组38,并将其挂绕于十五号整流片41的竖板43。
接着,绕组38被插入至16-17号极齿36间的切槽37,在该切槽37与19-20号极齿36间的切槽37之间卷绕N次以形成线圈7c。接着,从19-20号极齿36间的切槽37拉出绕组38,并将其挂绕于二号整流片41的竖板43。
接着,绕组38被插入至3-4号极齿36间的切槽37,在该切槽37与6-7号极齿36间的切槽37之间卷绕N次以形成线圈7d。接着,从6-7号极齿36间的切槽37拉出绕组38,并将其挂绕于九号整流片41的竖板43。
接着,绕组38被插入至10-11号极齿36间的切槽37,在该切槽37与13-14号极齿36间的切槽37之间卷绕N次以形成线圈7e。接着,从13-14号极齿36间的切槽37拉出绕组38,并将其挂绕于十六号整流片41的竖板43。
接着,绕组38被插入至17-18号极齿36间的切槽37,在该切槽37与20-1号极齿36间的切槽37之间卷绕N次以形成线圈7f。接着,从20-1号极齿36间的切槽37拉出绕组38,并将其挂绕于三号整流片41的竖板43。
接着,绕组38被插入至4-5号极齿36间的切槽37,在该切槽37与7-8号极齿36间的切槽37之间卷绕N次以形成线圈7g。接着,从7-8号极齿36间的切槽37拉出绕组38,并将其挂绕于十号整流片41的竖板43。
接着,绕组38被插入至11-12号极齿36间的切槽37,在该切槽37与14-15号极齿36间的切槽37之间卷绕N次以形成线圈7h。接着,从14-15号极齿36间的切槽37拉出绕组38,并将其挂绕于十七号整流片41的竖板43。
接着,绕组38被插入至18-19号极齿36间的切槽37,在该切槽37与1-2号极齿36间的切槽37之间卷绕N次以形成线圈7i。接着,从1-2号极齿36间的切槽37拉出绕组38,并将其挂绕于四号整流片41的竖板43。
接着,绕组38被插入至5-6号极齿36间的切槽37,在该切槽37与8-9号极齿36间的切槽37之间卷绕N次以形成线圈7j。接着,从8-9号极齿36间的切槽37拉出绕组38,并将其挂绕于十一号整流片41的竖板43。
藉此,使用双锭翼中的一方锭翼的绕组38的卷绕作业完成。此外,藉此,形成由十个线圈7a~7j构成的电枢线圈7。另外,同时,使用双锭翼中的另一方锭翼的绕组38的卷绕作业也完成。在使用另一方锭翼的情况下,也形成由十个线圈7a~7j构成的电枢线圈7。
此处,通过一方锭翼卷绕的绕组38的卷绕结束端38b与和通过另一方锭翼卷绕的绕组38的卷绕开始端38a相同的整流片41连接。
以这样的结构为基础,当经由电刷22及整流片41对电枢线圈7进行供电时,在电枢铁心6产生规定的磁场。此外,在该磁场与设于轭部2的永磁体4之间作用有磁性的吸引力和排斥力,从而使电枢3旋转。通过该旋转,进行依次改变与电刷22滑动接触的整流片41以切换流动至电枢线圈7的电流朝向的所谓整流,从而使电枢3继续旋转。
此处,作为第一实施方式的电枢线圈7的卷绕结构,采用了单波绕组方式,因此,当将从电刷22施加来的输入电压设为V,将整流片41的总数设为K时,相邻的整流片41、41间的电压v为:
v=2×V/K···(1)
。
另一方面,在采用叠绕组方式以作为电枢线圈7的卷绕结构的情况下,当将从电刷施加来的输入电压设为V,将整流片的总数设为K,将轭部的极对数设为P时,相邻的整流片间的电压v为:
v=2×P×V/K···(2)
。即,在采用叠绕组方式的情况下,与采用单波绕组方式的情况相比较,整流片间的电压提高了相当于极对数P的程度。
(效果)
因此,根据上述第一实施方式,通过采用单波绕组方式作为电枢线圈7的卷绕结构,与叠绕组方式相比较,能增大串联回路数。换言之,当通过单波绕组方式和叠绕组方式将绕组38的导体数设为相同时,单波绕组方式的并联回路数能比叠绕组方式少。因此,通过采用单波绕组方式,能降低整流片41、41间的电压。由此,能提高整流性,并能实现电刷22的长寿命化。
另外,在单波绕组方式的情况下,绕组38与各整流片41连接(在叠绕组方式的情况下,存在未与绕组38连接的整流片41),因此,即便在上述实施方式(第一实施方式)中,不用设置使处于相同电位的整流片41彼此短路的均压线,也能仅通过设置两个电刷22朝电枢线圈7整体供给期望的电流。此外,阳极和阴极以机械角按60°周期切换,因此,能采用以转轴5为中心相对配置电刷22这样的一般的二极电动机的电刷配置结构。
因此,能提高电动机1的通用性,其结果是,能降低制造成本。另外,无需如现有技术那样连接均压线的时间,从而能相应地缩短绕组38的卷绕时间。由此,能进一步降低电动机1的制造成本,并能与不需要均压线相应地将电动机1小型化。
此外,由形成为大致圆柱状的树脂模塑体40和露出配置于该树脂模塑体40的外周面40a的整流片41构成整流器13。因此,能将电刷22及刷握21周边的径向的体格小型化。
此外,电枢铁心6的切槽37的个数被设定为二十个,为偶数。因此,能采用双锭翼方式以作为绕组38的卷绕作业,因此,能相应地缩短卷绕时间。由此,能进一步降低电动机1的制造成本。
另外,尽管切槽37的个数被设定为偶数,但每一极对的整流片数为奇数。因此,能如切槽数被设定为奇数的情况那样降低齿槽转矩、转矩脉动。
对此进行进一步详细说明。
上述第一实施方式的电动机1被设定为6极,因此,极对数为“3”。另外,电动机1的切槽数为偶数。因此,永磁体4与切槽37的相对位置关系在周向上并非完全相同。此外,由磁极数和切槽数的最小公倍数确定的次数(转矩波形的波峰的数量)变大。例如,在将2极14切槽的电动机和6极14切槽的电动机比较的情况下,2极14切槽的电动机的次数为14次。与此相对,6极14切槽的电动机的次数为42次,与2极14切槽的电动机比较,次数为三倍。因此,转矩波形的波峰的极值降低,能降低齿槽转矩、转矩脉动。
(第一实施方式的变形例)
另外,在上述第一实施方式中,对以下情况进行了说明:当将绕组38卷绕于电枢铁心6时,将规定的整流片41与规定的切槽37之间以最短距离配线。然而,并不限于此,也可将规定的整流片41与规定的切槽37之间的绕组38挂绕于转轴5并进行配线。根据以下的图5对此进行具体说明。
图5是上述第一实施方式的变形例的电枢3的展开图,其与上述第一实施方式的图3相对应。另外,对于与上述第一实施方式相同的部分标注相同的符号并省略说明。
如图5所示,在一号整流片41的竖板43上挂绕有卷绕开始端38a的绕组38并未直接插入至2-3号极齿36之间的切槽37而是挂绕于转轴5,然后,被插入至2-3号极齿36间的切槽37。此外,在该切槽37与5-6号极齿36之间的切槽37之间卷绕N次以形成线圈7a。
接着,被从5-6号极齿36之间的切槽37拉出的绕组38并未直接挂绕于八号整流片41的竖板43,而是再次挂绕于转轴5,然后,挂绕于八号整流片41的竖板43。
接着,绕组38在再次挂绕于转轴5之后、被插入至9-10号极齿36间的切槽37,在该切槽37与12-13号极齿36间的切槽37之间卷绕N次以形成线圈7b。
接着,从12-13号极齿36间的切槽37拉出绕组38,并在将其挂绕于转轴5之后,挂绕于十五号整流片41的竖板43。
此外,绕组38在再次挂绕于转轴5之后、被插入至16-17号极齿36间的切槽37,在该切槽37与19-20号极齿36间的切槽37之间卷绕N次以形成线圈7c。然后,再次将绕组38挂绕于转轴5,然后,挂绕于二号整流片41的竖板43。
这样,将配线于电枢铁心6与整流片41之间的绕组38全部都挂绕于转轴5,并依次将绕组38拉绕于规定的切槽37间以及规定的整流片41的竖板43,以形成由十个线圈7a~7j构成的电枢线圈7。
(效果)
因此,根据上述第一实施方式的变形例,除了与上述第一实施方式相同的效果之外,由于配线于电枢铁心6与整流片41之间的绕组38挂绕于转轴5,因此,还能绕着转轴5对电枢铁心6与整流片41之间的绕组38进行集中配线。即,与利用绕组38以最短距离连接电枢铁心6与整流片41之间的情况相比较,能抑制它们之间的绕组38的卷绕粗大。因此,能将电枢3小型化。
(第二实施方式)(电动机装置)
接着,根据图6~图9对本发明的第二实施方式进行说明。
图6是表示电动机装置200的结构的剖视图。图7是沿着图6的B-B线的剖视图,未图示出电枢线圈207。
如图6所示,本第二实施方式的电动机装置200例如用于驱动后雨刷,使设于车辆的后车门、对车辆的后车窗进行擦抹的后雨刷(均未图示)转动。
电动机装置200包括:配置于一方侧(图6的左侧)的电动机部201;配置于另一方侧(图6的右侧)的传动机构270;以及收纳传动机构270的齿轮箱271。
电动机部201是所谓带电刷的直流电动机,其包括以能自由旋转的方式设于有底圆筒形状的轭部202内的电枢203。
(轭部)
在轭部202的周壁202a的内表面沿着周向配置有瓦形状的六个永磁体204。上述永磁体204被配置成磁极依次沿着周向。
另外,在轭部202的端部(底部)202b的径向大致中央形成有朝轴向外侧突出的轴套部210。在该轴套部210上内嵌有用于将电枢203的转轴205的一端支承成能自由旋转的轴承212。
(电枢)
电枢203由外套固定于转轴205的电枢铁心206、卷绕于电枢铁心206的电枢线圈207、以及配置于转轴205的另一端侧(图1中的右侧)的整流器213构成。
电枢铁心206是通过沿轴向层叠多个金属板或对软磁性粉末进行加压成形而形成的。电枢铁心206具有外套固定于转轴205的大致圆环状的铁心主体261。转轴205压入固定于插通孔61a,该插通孔61a形成于铁心主体261。
在铁心主体261的径向外侧沿周向等间隔地且呈放射状地形成有14个轴向俯视观察时呈大致T字状的极齿236。在相邻的极齿236间形成有燕尾槽状的切槽237。切槽237沿轴向延伸,并沿周向等间隔地形成有14个。
此外,覆盖有瓷釉的绕组238(参照图8)穿过该切槽237,在切槽237上从安装于极齿236的未图示的绝缘体上卷绕有绕组238。藉此,在电枢铁心206的外周形成有多个电枢线圈207。另外,在后面详细说明绕组238的卷绕方法。
配置于转轴205的另一端侧的整流器213由树脂模塑体240和十四块整流片241构成,其中,上述树脂模塑体240外套固定于转轴205并形成为大致圆柱状,上述整流片241露出配置于该树脂模塑体240的外周面240a。即,第二实施方式的电动机部201是永磁体204(磁极)为六个、切槽237为十四个、整流片241为十四块的所谓六极十四槽十四整流片的直流电动机。
整流片241由在轴向上较长的板状的金属片构成。整流片241在彼此绝缘的状态下沿着周向等间隔地排列固定。在上述整流片241的靠电枢铁心206一侧的端部一体地成形有竖板243,该竖板243被折曲成朝外径侧折返的形状。在竖板243上例如通过α卷绕方式挂绕有绕组238(参照图6)。
这样构成的电动机部201在使轭部202的开口部202c朝向齿轮箱271侧的状态下利用螺栓272紧固固定于该齿轮箱271。在齿轮箱271上的供电动机部201安装的部位形成有刷握收纳凹部216。电动机部201以面向整流器213的形式安装于齿轮箱271的刷握收纳凹部216。
另外,在刷握收纳凹部216上安装有保持件托架220。
保持件托架220由树脂制成并形成为大致圆板状。在保持件托架220的内表面固定有两个刷握221。
刷握221形成为长方体的箱状。刷握221被配置成其长边方向沿着径向,且彼此以转轴205为中心相对配置。电刷222分别以通过未图示的螺旋弹簧被施力的状态相对于整流器213自由进退地内置于刷握221。
上述电刷222的前端部被未图示的螺旋弹簧施力,因此,处于与整流器213的整流片241滑动接触的状态。电刷222经由软辫线与设于齿轮箱271的连接器部273电连接。连接器部273能与从未图示的外部电源延伸出的连接器嵌接。此外,来自未图示的外部电源的电压经由连接器部273、未图示的软辫线、电刷222及整流片241而施加于电枢线圈207。
(传动机构)
传动机构270由蜗杆轴274、蜗轮275、第一连接板276、第二连接板277构成,其中,上述蜗杆轴274收纳于齿轮箱271内,上述蜗轮275与蜗杆轴274啮合,上述第一连接板276与蜗轮275连接,上述第二连接板277与第一连接板276连接。
蜗杆轴274的电动机部201侧以能自由旋转的方式支承于轴承280,该轴承280设于齿轮箱271。另一方面,蜗杆轴274的与电动机部201相反一侧的端部支承于负载承受部281,该负载承受部281承受因与蜗轮275的啮合而产生的反作用力。
第一连接板276是形成为长条板状的构件。第一连接板276的一端侧以能自由转动的方式与设于蜗轮275的连接轴279连接。另外,第一连接板276的另一端侧以能自由旋转的方式与第二连接板277的一端侧连接。在第二连接板277的另一端侧以与该第二连接板277的相对旋转被限制的状态安装有输出轴278。
以这样的结构为基础,当蜗轮275旋转时,设于该蜗轮275的连接轴279沿着蜗轮275的周向旋转移动。此外,通过该连接轴279的旋转移动,彼此以能自由旋转的方式连接的第一连接板276及第二连接板277进行连杆动作。此外,通过该连杆动作使安装于第二连接板277的输出轴278转动。
通过安装有连接轴279的蜗轮275旋转一周而使输出轴278往复转动一次。通过该输出轴278的转动,使安装于输出轴278的后雨刷(未图示)转动。
(电枢线圈的卷绕结构)
接着,根据图8及图9,对电枢线圈207的卷绕结构进行说明。
图8是电枢203的展开图,相邻的极齿236间的空隙相当于切槽237。图9是从轴向观察电枢线圈207卷绕于电枢铁心206的卷绕状态的说明图。另外,图8、图9分别对应于上述第一实施方式的图3、图4。
此处,电枢线圈207是通过所谓单波绕组的方式将绕组238卷绕于规定的切槽237间而形成的。另外,电枢线圈207是通过双锭翼方式卷绕绕组238而形成的。即,绕组238的卷绕开始端238a存在两个,并分别挂绕于以转轴205为中心存在于点对称位置的一号整流片241的竖板243和八号整流片241的竖板243。
另外,在以下的说明中,从一号整流片241开始卷绕的绕组238和从八号整流片241开始卷绕的绕组238的拉绕步骤以转轴205为中心呈点对称,因此,仅对从一号整流片241开始卷绕的绕组238进行说明,对于从八号整流片241开始卷绕的绕组238标注与由从一号整流片241开始卷绕的绕组238形成的电枢线圈207的符号相同的符号,并省略说明。
首先,卷绕开始端238a挂绕于一号整流片241的竖板243的绕组238被插入至2-3号极齿236之间的切槽237,在该切槽237与4-5号极齿236间的切槽237之间卷绕N次以形成线圈207a。接着,从4-5号极齿236间的切槽237拉出绕组238,并将其挂绕于六号整流片241的竖板243。
接着,绕组238被插入至7-8号极齿236间的切槽237,在该切槽237与9-10号极齿236间的切槽237之间卷绕N次以形成线圈207b。接着,从9-10号极齿236间的切槽237拉出绕组238,并将其挂绕于十一号整流片241的竖板243。
接着,绕组238被插入至12-13号极齿236间的切槽237,在该切槽237与14-1号极齿236间的切槽237之间卷绕N次以形成线圈207c。接着,从14-1号极齿236间的切槽237拉出绕组238,并将其挂绕于二号整流片241的竖板243。
接着,绕组238被插入至3-4号极齿236间的切槽237,在该切槽237与5-6号极齿236间的切槽237之间卷绕N次以形成线圈207d。接着,从5-6号极齿236间的切槽237拉出绕组238,并将其挂绕于七号整流片241的竖板243。
接着,绕组238被插入至8-9号极齿236间的切槽237,在该切槽237与10-11号极齿236间的切槽237之间卷绕N次以形成线圈207e。接着,从10-11号极齿236间的切槽237拉出绕组238,并将其挂绕于十二号整流片241的竖板243。
接着,绕组238被插入至13-14号极齿236间的切槽237,在该切槽237与1-2号极齿236间的切槽237之间卷绕N次以形成线圈207f。接着,从1-2号极齿236间的切槽237拉出绕组238,并将其挂绕于三号整流片241的竖板243。
接着,绕组238被插入至4-5号极齿236间的切槽237,在该切槽237与6-7号极齿236间的切槽237之间卷绕N次以形成线圈207g。接着,从6-7号极齿236间的切槽237拉出绕组238,并将其挂绕于八号整流片241的竖板243。
藉此,使用双锭翼中的一方锭翼的绕组238的卷绕作业完成。此外,藉此,形成由七个线圈207a~207g构成的电枢线圈207。另外,同时,使用双锭翼中的另一方锭翼的绕组238的卷绕作业也完成。在使用另一方锭翼的情况下,也形成由七个线圈207a~207g构成的电枢线圈207。
此处,通过一方锭翼卷绕的绕组238的卷绕结束端238b与和通过另一方锭翼卷绕的绕组238的卷绕开始端238a相同的整流片241连接。
因此,根据上述第二实施方式,能起到与上述第一实施方式相同的效果。
(第二实施方式的变形例)
另外,在上述第二实施方式中,对以下情况进行了说明:当将绕组238卷绕于电枢铁心206时,将规定的整流片241与规定的切槽237之间以最短距离配线。然而,本发明的第二实施方式并不限于此,也可将规定的整流片241与规定的切槽237之间的绕组238挂绕于转轴205并进行配线。根据以下的图10对此进行具体说明。
图10是上述第二实施方式的变形例的电枢203的展开图,其与上述第二实施方式的图8相对应。另外,对于与上述第二实施方式相同的部分标注相同的符号并省略说明。
如图10所示,在一号整流片241的竖板243上挂绕有卷绕开始端238a的绕组238并未直接插入至2-3号极齿236之间的切槽237而是挂绕于转轴205,然后,被插入至2-3号极齿236间的切槽237。此外,在该切槽237与4-5号极齿236之间的切槽237之间卷绕N次以形成线圈207a。
接着,被从4-5号极齿236之间的切槽237拉出的绕组238并未直接挂绕于六号整流片241的竖板243,而是再次挂绕于转轴205,然后,挂绕于六号整流片241的竖板243。
接着,绕组238在再次挂绕于转轴205之后、被插入至7-8号极齿236间的切槽237,在该切槽237与9-10号极齿236间的切槽237之间卷绕N次以形成线圈207b。
接着,从9-10号极齿236间的切槽237拉出绕组238,并在将其挂绕于转轴205之后,挂绕于十号整流片241的竖板243。
此外,绕组238在再次挂绕于转轴205之后、被插入至12-13号极齿236间的切槽237,在该切槽237与14-1号极齿236间的切槽237之间卷绕N次以形成线圈207c。然后,再次将绕组238挂绕于转轴205,然后,挂绕于二号整流片241的竖板243。
这样,将配线于电枢铁心206与整流片241之间的绕组238全部都挂绕于转轴205,并依次将绕组238拉绕于规定的切槽237间以及规定的整流片241的竖板243,以形成由七个线圈207a~207g构成的电枢线圈207。
因此,根据上述变形例,除了与上述第二实施方式相同的效果之外,还能抑制电枢铁心206与整流片241之间的绕组238的卷绕粗大。因此,能将电枢203小型化。
(第三实施方式)(带减速器的电动机)
接着,根据图11~图15对本发明的第三实施方式进行说明。
图11是带减速器的电动机301的纵剖图。图12是沿着图11的C-C线的剖视图,未图示出电枢线圈309。
如图11、图12所示,带减速器的电动机301例如用于驱动汽车的雨刷,其包括电动机302和与电动机302的转轴303连接的减速机构304。电动机302具有有底筒状的轭部305和以能自由旋转的方式设于轭部305内的电枢306。
轭部305的筒部353形成为大致圆筒状,在该筒部353的内周面配置有六个整流片型的永磁体307。
在轭部305的底壁(端部)351的径向中央形成有朝轴向外侧突出的轴承外壳319,在此处设有用于将转轴303的一端轴支承成能自由旋转的滑动轴承318。该滑动轴承318具有转轴303的调心功能。
在筒部353的开口部353a设有外凸缘部352。在外凸缘部352形成有螺栓孔(未图示)。通过将未图示的螺栓插通该螺栓孔,并将其拧入形成在减速机构304的后述齿轮外壳323上的未图示的螺栓孔中,来将轭部305旋紧固定于减速机构304。
电枢306包括:外套固定于转轴303的电枢铁心308、卷绕于电枢铁心308的电枢线圈309、以及配置于转轴303的另一端侧的整流器310。电枢铁心308是将通过冲压加工等冲裁出的磁性材料的板材沿轴向层叠而成的(层叠铁心)、或是对软磁性粉进行加压成形而形成的(压粉铁心),其具有大致圆柱状的铁心主体311。
在铁心主体311的径向大致中央处形成有用于压入转轴303的通孔311a。另外,在铁心主体311的外周部呈放射状地设有十六个沿轴向俯视观察呈大致T字型的极齿312。通过将极齿312呈放射状地设于铁心主体311的外周部,藉此在相邻的极齿312之间形成有十六个燕尾槽状的切槽313。电枢线圈309通过上述切槽313卷绕于电枢铁心308。
在转轴303的比电枢铁心308靠另一端侧的部位外套固定有大致圆柱状的整流器310。在整流器310的外周面310a安装有16片由导电材料形成的整流片315。整流片315由沿轴向较长的板状金属片形成,并以彼此绝缘的状态沿周向等间隔地并列固定。
这样,电动机302是永磁体307被设定为6个(磁极数为6极)、切槽313的个数被设定为16个、整流片315的片数被设定为16片的所谓6极16切槽16整流片的直流电动机。
另外,在各整流片315的靠电枢铁心308一侧的端部一体地成形有竖板316,该竖板316被折曲成朝外径侧折返的形状。电枢线圈309的末端部例如通过α卷绕方式挂绕于竖板316(参照图11),并通过熔合等固定。藉此,使整流片315和与整流片315相对应的电枢线圈309导通。
这样构成的整流器310处于面向减速机构304的齿轮外壳323的状态。齿轮外壳323由压铸铝制的外壳主体342和树脂制的底板343构成,其中,上述外壳主体342形成为在一表面具有开口部342a的大致箱状,并收纳减速机构304的齿轮组341,上述底板343对外壳主体342的开口部342a进行堵塞。在外壳主体342的电动机302侧一体成形有电刷收纳部322,电动机302的整流器310面向此处。
电刷收纳部322在齿轮外壳323的电动机302侧形成为凹状。在电刷收纳部322的内侧设有保持件托架334。
在保持件托架334的周向上的三个部位处设置有未图示的刷握。在该保持件托架334上以能自由出没的方式分别收纳有电刷321(参照图13)。各电刷321通过未图示的弹簧被朝整流器310侧施力,其前端与整流器310的整流片315滑动接触。
图13是表示电刷321的配置的说明图。
如图13所示,电刷321由低速用电刷321a及高速用电刷321b和共用电刷321c构成,其中,上述低速用电刷321a及高速用电刷321b与阳极侧连接,上述共用电刷321c供这些低速用电刷321a及高速用电刷321b共通地使用,并与阴极侧连接。低速用电刷321a和共用电刷321c以转轴303为中心相对配置。
另外,只要是机械角间隔120°的位置,则低速用电刷321a也能配置于任何部位。即,在图13中,也能将低速用电刷321a配置于相对于共用电刷321c机械角分离60°的位置(参照图13的双点划线)。
另外,只要是机械角间隔120°的位置,则共用电刷321c也能配置于任何部位。即,在图13中,也能将共用电刷321c配置于相对于低速用电刷321a机械角分离60°的位置(参照图13的双点划线)。
另一方面,高速用电刷321b配置成从能配置低速用电刷321a的部位沿周向分离角度θ的位置。即,高速用电刷321b位于比低速用电刷321a超前角度θ的位置。
只要是机械角间隔120°的位置,则高速用电刷321b也能配置于任何部位。即,能分别将高速用电刷321b配置于从能配置低速用电刷321a的部位沿周向朝前角度θ的位置(参照图13的双点划线)。
另外,在本第三实施方式中,将共用电刷21c设为阴极侧,并将低速用电刷21a及高速用电刷21b设为阳极侧来进行说明,但也可将阳极侧和阴极侧相反。
(减速机构)
如图11所示,在安装有上述构成的电动机302的齿轮外壳323的外壳主体342内收纳有齿轮组341。齿轮组341由与电动机302的转轴303连接的蜗杆轴325、与蜗杆轴325啮合的一对带台阶的齿轮326、326和与带台阶的齿轮326啮合的正齿轮327构成。
蜗杆轴325构成为一端与转轴303连接,而另一端以能自由旋转的方式轴支承于外壳主体342。蜗杆轴325与转轴303的连接部324、即转轴303的另一端以能自由旋转的方式支承于滚动轴承332,该滚动轴承332设置在形成于外壳主体342的电刷收纳部322的底壁331上。
另外,蜗杆轴325具有彼此具有相反螺纹的第一螺纹部325a和第二螺纹部325b。上述第一螺纹部325a及第二螺纹部325b形成为一条或两条。但是,第一螺纹部325a及第二螺纹部325b也可以形成为三条以上。
在隔着蜗杆轴325的两侧配置有一对带台阶的齿轮326、326,一对带台阶的齿轮326、326分别与第一螺纹部325a及第二螺纹部325b啮合。
一对带台阶的齿轮326是将与蜗杆轴325啮合的蜗轮328和形成为直径比蜗轮328的直径小的小径齿轮329一体成形而构成的。在带台阶的齿轮326的径向中央处压入平行轴361。平行轴361朝与小径齿轮329相反的一侧突出,该突出的端部361a以能自由旋转的方式轴支承于外壳主体342。另一方面,位于平行轴361的与端部361a相反一侧的端部处的小径齿轮329的前端以能自由旋转的方式轴支承于底板343。
这样,一对带台阶的齿轮326的两端被外壳主体342和底板343轴支承。此外,一对带台阶的齿轮326、326各自朝相同方向旋转,以将蜗杆轴325的旋转传递到正齿轮327。即,由蜗杆轴325和一对带台阶的齿轮326、326来构成所谓的传递机构(日文:マーシャル機構),利用一对带台阶的齿轮326、326来抵消施加在蜗杆轴325上的推力。
正齿轮327与带台阶的齿轮326的小径齿轮329啮合。在正齿轮327的径向中央朝底板343一侧突出形成有轴套部365。该轴套部365以能自由旋转的方式支承于底板343。另外,在轴套部365中压入输出轴362。输出轴362从外壳主体342的底壁(端部)342c突出。在外壳主体342的底壁342c的、与输出轴362相对应的部位处,轴套部363以朝外侧突出的方式形成。在该轴套部363上设有用于将输出轴362轴支承成能自由旋转的滑动轴承364。
在输出轴362的从外壳主体342突出的部分处形成有随着朝向前端而逐渐变尖细的尖细部366。在该尖细部366上形成有锯齿部367。藉此,例如能将用于驱动雨刷等的外部机构与输出轴362连接。
另外,在外壳主体342的侧壁342b上,连接器368沿着转轴303的轴向突出。连接器368与未图示的控制设备连接,以将未图示的外部电源的电力供给至电动机302。
在将外壳主体342的开口部342a封闭的底板343的内表面343a上配置有基板371。在该基板371上设有用于将连接器368与电动机302电连接的接头372。另外,在基板371上设有接触器373a、373b。接触器373a、373b是用于对正齿轮327的旋转位置进行检测的滑动触点。在正齿轮327的、与接触器373a、373b滑动接触的部位处设有未图示的接触板。
此外,伴随着正齿轮327、即输出轴362的旋转,使接触器373a、373b和接触板(未图示)的接触位置发生变化或处于接触/非接触,从而能对输出轴362的旋转位置进行检测。由接触器373a、373b检测出的信号经由接头372而被输出至未图示的控制设备,从而来进行电动机302的旋转控制。
(电枢线圈的卷绕结构)
接着,根据图14及图15,对电枢线圈309的卷绕结构进行说明。
图14是电枢306的展开图,相邻的极齿312间的空隙相当于切槽313。图15是从轴向观察电枢线圈309卷绕于电枢铁心308的卷绕状态的说明图。另外,图14、图15分别对应于上述第一实施方式的图3、图4。
此处,电枢线圈309是通过所谓单波绕组的方式将绕组314卷绕于规定的切槽313间而形成的。另外,电枢线圈309是通过双锭翼方式卷绕绕组314而形成的。即,绕组314的卷绕开始端314a存在两个,并分别挂绕于以转轴303为中心存在于点对称位置的一号整流片315的竖板316和九号整流片315的竖板316。
另外,在以下的说明中,从一号整流片315开始卷绕的绕组314和从九号整流片315开始卷绕的绕组314的拉绕步骤以转轴303为中心呈点对称,因此,仅对从一号整流片315开始卷绕的绕组314进行说明,对于从九号整流片315开始卷绕的绕组238标注与由从一号整流片315开始卷绕的绕组314形成的电枢线圈309的符号相同的符号,并省略说明。
首先,卷绕开始端314a挂绕于一号整流片315的竖板316的绕组314被插入至2-3号极齿312之间的切槽313,在该切槽313与4-5号极齿312间的切槽313之间卷绕N次以形成线圈309a。接着,从4-5号极齿312间的切槽313拉出绕组314,并将其挂绕于六号整流片315的竖板316。
接着,绕组314被插入至7-8号极齿312间的切槽313,在该切槽313与9-10号极齿312间的切槽313之间卷绕N次以形成线圈309b。接着,从9-10号极齿312间的切槽313拉出绕组314,并将其挂绕于十一号整流片315的竖板316。
接着,绕组314被插入至12-13号极齿312间的切槽313,在该切槽313与14-15号极齿312间的切槽313之间卷绕N次以形成线圈309c。接着,从14-15号极齿312间的切槽313拉出绕组314,并将其挂绕于十六号整流片315的竖板316。
接着,绕组314被插入至1-2号极齿312间的切槽313,在该切槽313与3-4号极齿312间的切槽313之间卷绕N次以形成线圈309d。接着,从3-4号极齿312间的切槽313拉出绕组314,并将其挂绕于五号整流片315的竖板316。
接着,绕组314被插入至6-7号极齿312间的切槽313,在该切槽313与8-9号极齿312间的切槽313之间卷绕N次以形成线圈309e。接着,从8-9号极齿312间的切槽313拉出绕组314,并将其挂绕于十号整流片315的竖板316。
接着,绕组314被插入至11-12号极齿312间的切槽313,在该切槽313与13-14号极齿312间的切槽313之间卷绕N次以形成线圈309f。接着,从13-14号极齿312间的切槽313拉出绕组314,并将其挂绕于十五号整流片315的竖板316。
接着,绕组314被插入至16-1号极齿312间的切槽313,在该切槽313与2-3号极齿312间的切槽313之间卷绕N次以形成线圈309g。接着,从2-3号极齿312间的切槽313拉出绕组314,并将其挂绕于四号整流片315的竖板316。
接着,绕组314被插入至5-6号极齿312间的切槽313,在该切槽313与7-8号极齿312间的切槽313之间卷绕N次以形成线圈309h。接着,从7-8号极齿312间的切槽313拉出绕组314,并将其挂绕于九号整流片315的竖板316。
藉此,使用双锭翼中的一方锭翼的绕组314的卷绕作业完成。此外,藉此,形成由八个线圈309a~309h构成的电枢线圈309。另外,同时,使用双锭翼中的另一方锭翼的绕组314的卷绕作业也完成。在使用另一方锭翼的情况下,也形成由八个线圈309a~309h构成的电枢线圈309。
此处,通过一方锭翼卷绕的绕组314的卷绕结束端314b与和通过另一方锭翼卷绕的绕组314的卷绕开始端314a相同的整流片315连接。
(电动机的作用)
接着,对朝低速用电刷321a与共用电刷321c之间施加电压的情况和朝高速用电刷321b与共用电刷321c之间施加电压的情况的不同进行说明。
在朝高速用电刷321b与共用电刷321c之间施加电压的情况下,高速用电刷321b位于比低速用电刷321a超前角度θ的位置(参照图13),因此,与朝低速用电刷321a与共用电刷321c之间施加电压的情况相比,能减少被通电的有效导体数。因此,在朝高速用电刷321b与共用电刷321c之间施加电压的情况下,电动机302更提前,与朝低速用电刷321a与共用电刷321c之间施加电压的情况相比,电动机302能高速旋转地进行工作。
因此,根据上述第三实施方式,除了与上述第一实施方式相同的效果之外,也能在使用可以进行电动机302的旋转速度切换的三个电刷321a~321c的结构中采用单波绕组方式。
而且,将三个电刷321a~321c中的低速用电刷321a和共用电刷321c以转轴303为中心进行相对配置,因此,能采用一般的二极电动机的电刷配置结构。因此,能提高电动机302的通用性,其结果是,能降低制造成本。
(第三实施方式的第一变形例)
另外,在上述第三实施方式中,对以下情况进行了说明:当将绕组314卷绕于电枢铁心308时,将规定的整流片315与规定的切槽313之间以最短距离配线。然而,本发明的第三实施方式并不限于此,也可将规定的整流片315与规定的切槽313之间的绕组314挂绕于转轴303并进行配线。根据以下的图16对此进行具体说明。
图16是电枢306的展开图,与上述第三实施方式的图14相对应。另外,对于与上述第三实施方式相同的部分标注相同的符号并省略说明。
如图16所示,在一号整流片315的竖板316上挂绕有卷绕开始端314a的绕组314并未直接插入至2-3号极齿312之间的切槽313而是挂绕于转轴303,然后,被插入至2-3号极齿312间的切槽313。此外,在该切槽313与4-5号极齿312之间的切槽313之间卷绕N次以形成线圈309a。
接着,被从4-5号极齿312之间的切槽313拉出的绕组314并未直接挂绕于六号整流片315的竖板316,而是再次挂绕于转轴303,然后,挂绕于六号整流片315的竖板316。
接着,绕组314在再次挂绕于转轴303之后、被插入至7-8号极齿312间的切槽313,在该切槽313与9-10号极齿312间的切槽313之间卷绕N次以形成线圈309b。
接着,从9-10号极齿312间的切槽313拉出绕组314,并在将其挂绕于转轴303之后,挂绕于十号整流片315的竖板316。
此外,绕组314在再次挂绕于转轴303之后、被插入至12-13号极齿312间的切槽313,在该切槽313与14-15号极齿312间的切槽313之间卷绕N次以形成线圈309c。然后,再次将绕组314挂绕于转轴303,然后,挂绕于十六号整流片315的竖板316。
这样,将配线于电枢铁心308与整流片315之间的绕组314全部都挂绕于转轴303,并依次将绕组314拉绕于规定的切槽313间以及规定的整流片315的竖板316,以形成由八个线圈309a~309h构成的电枢线圈309。
因此,根据上述变形例,除了与上述第三实施方式相同的效果之外,还能抑制电枢铁心308与整流片315之间的绕组314的卷绕粗大。因此,能将电枢306小型化。
(第三实施方式的第二变形例)
另外,在上述第三实施方式中,对采用将三个电刷321a~321c配置于永磁体307被设定为6个(磁极数为六极)、切槽313的个数被设定为16个、整流片315的块数被设定为16块的所谓6极16切槽16整流片的电动机302的结构的情况进行了说明。然而,也能将配置三个电刷321a~321c的结构采用于6极14切槽14整流片的电动机(例如上述第二实施方式的电动机部201)。
图17是表示第三实施方式的第二变形例的电刷321的配置的说明图,其与上述图13相对应。
如图17所示,在包括具有14块整流片315的整流器310和6个永磁体307在内的电动机302中,也能将低速用电刷321a和共用电刷321c以转轴303为中心进行相对配置。
另外,只要是机械角间隔120°的位置,则低速用电刷321a也能配置于任何部位。即,在图17中,也能将低速用电刷321a配置于相对于共用电刷321c机械角分离60°的位置(参照图17的双点划线)。
另外,只要是机械角间隔120°的位置,则共用电刷321c也能配置于任何部位。即,在图17中,也能将共用电刷321c配置于相对于低速用电刷321a机械角分离60°的位置(参照图17的双点划线)。
另一方面,高速用电刷321b配置成从能配置低速用电刷321a的部位沿周向分离角度θ的位置。即,高速用电刷321b位于比低速用电刷321a超前角度θ的位置。
只要是机械角间隔120°的位置,则高速用电刷321b也能配置于任何部位。即,能分别将高速用电刷321b配置于从能配置低速用电刷321a的部位沿周向朝前角度θ的位置(参照图17的双点划线)。
(第四实施方式)(电动机装置)
接着,根据图18~图23对本发明的第四实施方式进行说明。
图18是表示电动机装置400的结构的俯视图。图19是表示电动机装置400的结构的剖视图。
此处,上述第二实施方式与第四实施方式的不同点在于第二实施方式的电动机部201的整流器213与第四实施方式的电动机部401的整流器413的形状不同这点。因此,在以下说明中,仅对形状与上述第二实施方式不同这点进行说明,对于与上述第二实施方式相同的部分标注相同的符号并省略说明。
(电枢)(整流器)
图20是从电枢铁心406一侧观察第四实施方式的电枢403的立体图。图21是从蜗杆轴274一侧观察第四实施方式的电枢403的立体图。
如图20、图21所示,构成电枢403的整流器413是形成为圆板状的所谓盘片型整流器。该整流器413由树脂模塑体440和多块(例如该第四实施方式中为十四块)整流片441构成,其中,上述树脂模塑体440外套固定于转轴205并形成为大致圆板状,上述整流片441露出配置于该树脂模塑体440的与电枢铁心406相反一侧的一表面440a。
各整流片441沿周向且以转轴205为中心被配置成放射状。此外,各整流片441以随着从径向内侧朝向径向外侧而变为末端扩大的方式从轴向观察时形成为大致扇状。
另外,在各整流片441间形成有用于确保上述整流片441间的绝缘的狭缝441a。另外,在各整流片441的径向外侧端一体地成形有竖板443,该竖板443被折曲成朝蜗杆轴274侧折返的形状。在竖板443上例如通过α卷绕方式挂绕有绕组238(参照图6)。
这样构成的整流器413的整流片441一侧与保持件托架420相对。刷握托架420配置于齿轮箱271(参照图19)内。
另外,在图20、图21中,电枢铁心406的极齿436以相对于轴向扭转的方式进行所谓的歪斜(skew)。然而,如上述第二实施方式(图6)所示,也可不使极齿436歪斜。
(保持件托架)
图22是保持件托架420的侧视图。图23是从传动机构270一侧观察保持件托架420的立体图。
如图22、图23所示,保持件托架420是树脂制的,其具有从轴向观察到的俯视截面形成为大致椭圆形的托架主体425。即,托架主体425的周边由一对圆弧边425a和一对平坦边425b构成,其中,上述一对圆弧边425a配置于长边方向的两端,上述一对平坦边425b配置于短边方向两端,并将一对圆弧边425a连接。
在托架主体425的与整流器416相反一侧的一表面425c,在一对圆弧边425a的径向内侧且与各圆弧边425a的周向中央相对应的位置一体成形有沿轴向立起的一对刷握421。刷握421以在托架主体425的靠整流器413一侧的另一表面425d具有开口部421a的方式形成为箱状。电刷422分别以通过未图示的螺旋弹簧被施力的状态相对于整流器413自由进退地内置于刷握421。
电刷422以与整流片441的形状相对应的方式形成为截面大致扇状。各电刷422的前端部被未图示的螺旋弹簧施力,因此,处于与整流片441滑动接触的状态。电刷422经由软辫线426与端子427电连接。端子427被插入至齿轮箱271的连接器部273。以上述结构为基础,当从未图示的外部电源延伸出的连接器与连接器部273嵌接时,外部电源的电压经由端子427、软辫线426、电刷422及整流片441施加至电枢线圈207。
另外,在上述第二实施方式中,简化了保持件托架220的说明,虽然各部分的零件形状与第四实施方式不同,但第二实施方式的保持件托架220的基本零件结构与第四实施方式相同。
因此,根据上述第四实施方式,能起到与上述第二实施方式相同的效果。另外,上述第二实施方式的整流器213的树脂模塑体240形成为大致圆柱状,与此相对,该第四实施方式的整流器413的树脂模塑体440形成为大致圆板状。即,第四实施方式的整流器413与上述第二实施方式的整流器213比较被扁平化了。因此,与上述第二实施方式比较,能将电刷422及刷握421周边的轴向的体格小型化。
(第五实施方式)(带减速器的电动机)
接着,根据图24、图25A、图25B、图26及图27对本发明的第五实施方式进行说明。
图24是带减速器的电动机501的纵剖图,其与图11相对应。
此处,上述第三实施方式与该第五实施方式的不同点在于第三实施方式的电动机302的整流器310与第五实施方式的电动机502的整流器510的形状不同这点。因此,在以下说明中,仅对形状与上述第三实施方式不同这点进行说明,对于与上述第三实施方式相同的部分标注相同的符号并省略说明。
(整流器)
第五实施方式的整流器510是形成为圆板状的所谓盘片型整流器。
此处,整流器510的以下内容与上述第四实施方式相同。
即,整流器510由树脂模塑体511和多块(例如该第五实施方式中为十六块)整流片511构成这点与上述第四实施方式相同,其中,上述树脂模塑体511外套固定于转轴303并形成为大致圆板状,上述整流片515露出配置于该树脂模塑体511的与电枢铁心406相反一侧的一表面511a。因此,在此省略整流器510的详细说明。
另外,也在第五实施方式的整流器510的竖板516上通过例如α卷绕方式挂绕有绕组314(参照图14)。
另外,在与减速机构304的齿轮外壳323一体成形的电刷收纳部322的内侧设有保持件托架534。该保持件托架534与刷握583一起构成刷握单元580。
(刷握单元)
图25A是从整流器510一侧观察刷握单元580的俯视图。图25B是图25A的D向视图。
如图24、图25A、图25B所示,刷握583具有:在整流器510一侧具有开口部581a的箱状的保持件盖581;以及立设于保持件托架534的保持件主体582。
保持件盖581的底面581b在俯视观察时形成为大致椭圆形。因此,从底面581b的周缘立起的侧壁由一对圆弧壁581c和一对平坦壁581d构成,其中,上述一对圆弧壁581c配置于底面581b的长边方向的两端,上述一对平坦壁581d配置于底面581b的短边方向两端,并将一对圆弧壁581c连接。在保持件盖581的底面581b形成有供转轴303插通的开口部581e。
在这样构成的保持件盖581内收容有保持件托架534。保持件托架534以板状构件与保持件盖581的底面581b的形状相对应的方式形成为椭圆形。在保持件托架534上与形成于保持件盖581的开口部581e同轴状地形成有供转轴303插通的开口部534a。另外,在保持件托架534的保持件盖581的底面581b侧的三处部位设有保持件主体582。
保持件主体582通过黄铜等形成为长方体的箱状。保持件主体582被设成保持件托架534侧开口。在保持件托架534的与保持件主体582相对应的位置形成有开口部534b。在各保持件主体582上分别收纳有电刷521。电刷521的前端利用保持件托架534的开口部534b处于露出的状态。此外,各电刷521能通过保持件托架534的开口部534b朝整流器510侧自由进退。另外,各电刷521处于通过未图示的螺旋弹簧被朝整流器510侧施力的状态,其前端始终与整流片515滑动接触。
此外,各电刷521通过未图示的软辫线与设于保持件盖581的端子584电连接。端子584经由基板371与外壳主体342的连接器368连接。除此之外,在保持件盖581内设有扼流线圈585。扼流线圈585是用于降低电噪声的防干扰元件。
以上述结构为基础,当从未图示的外部电源延伸出的连接器与连接器368嵌接时,外部电源的电压经由端子584、电刷521、整流片515等施加至电枢线圈309(参照图14)。
另外,电刷521的形状与上述第四实施方式相同,形成为截面大致扇形。另外,与上述第三实施方式相同,电刷521由低速用电刷521a及高速用电刷521b和共用电刷521c构成,其中,上述低速用电刷521a及高速用电刷521b与阳极侧连接,上述共用电刷521c供这些低速用电刷521a及高速用电刷521b共通地使用,并与阴极侧连接。各电刷521(521a、521b、521c)的位置关系与上述第三实施方式相同,因此,省略说明。
高速用电刷521b的周向的宽度W2被设定为比低速用电刷521a的周向的宽度W1及共用电刷521c的周向的宽度W3稍小。其理由如下。
即,各电刷521a、521b、521c始终与整流片515滑动接触。因此,即便在不使用高速用电刷521b的情况下,当该高速用电刷521b横跨在周向上相邻的整流片15间的状态时,与该整流片间15连接的电枢线圈309因高速用电刷521b而短路(参照图14)。在该情况下,短路电流流动至短路的电枢线圈309,导致电动机502的电动机动力损失。为了降低损失,高速用电刷521b的周向的宽度W2被设定为比低速用电刷521a的周向的宽度W1及共用电刷521c的周向的宽度W3稍小。
另外,在上述第三实施方式中,省略了刷握单元的说明,虽然各部分的零件形状与第五实施方式不同,但在第三实施方式中也设有基本的零件结构与第五实施方式的刷握单元580相同的刷握单元。
因此,根据上述第五实施方式,能起到与上述第三实施方式相同的效果。另外,上述第三实施方式的整流器310形成为大致圆柱状,与此相对,第五实施方式的整流器510形成为圆板状。即,第五实施方式的整流器510与上述第三实施方式的整流器310比较被扁平化了。因此,与上述第三实施方式比较,能将电刷521及刷握583周边的轴向的体格(刷握单元580的体格)小型化。
在本实施方式中,各电刷521(521a、521b、521c)与上述第三实施方式相同。然而,作为本实施方式的变形例,也可将各电刷521(521a、521b、521c)设为图26所示的位置关系。即,低速用电刷521a和共用电刷521c配置于机械角180°相对的位置。高速用电刷521b配置于从共用电刷521c朝前40°的位置。其理由如下。
图27中示出了本变形例的电刷的配置考虑方法。如图27所示,较为理想的是,当考虑振摆回转时,将低速用电刷521a和共用电刷521c配置成机械角以180°相对。这样,作为配置高速用电刷521b的位置,候补图27所示的(1)~(3)这三个部位。此处,高速用电刷朝前的电气角一般为30°前后,因此,当将图27的θ假定为20°时,
(1)从低速用电刷521a起机械角20°的位置能配置高速用电刷521b。但是,(1)的位置过度靠近低速用电刷521a,因此,需要进行布局。
(2)是从共用电刷521c起α°(40°)的位置,因此,能配置高速用电刷521b。
(3)是从共用电刷521c起β°(80°)的位置,因此,能配置高速用电刷521b。
此处,(3)距共用电刷521c的位置最远,因此,电刷的布局的自由度较低。即,电刷配置范围内的可动量减少。因此,在6极3电刷结构中,在低速用电刷521a和共用电刷521c被配置成180°相对的情况下,将高速用电刷521c的配置位置配置于从共用电刷521b观察时在与电枢的旋转方向相同的方向上最近的部位、即图27中的(2)的位置,这从布局自由度的高度来看是较为理想的。
(第六实施方式)(电枢铁心)
根据图28、图29对本发明的第六实施方式进行说明。
图28是表示本发明第六实施方式的电枢铁心的图。图29是从轴向观察电枢线圈卷绕于本发明第六实施方式的电枢铁心的卷绕状态的说明图。
图28所示的电枢铁心606与本发明的第一实施方式相同是20切槽20整流片的电枢铁心。本实施方式的电枢铁心606的极齿的配置与切槽的形状与第一实施方式的电枢铁心6不同。
在以下的说明中,对于与上述第一实施方式共通的构成要素标注相同的符号,并省略说明。
图28所示的电枢铁心606是通过沿轴向层叠多个金属片或对软磁性粉末进行加压成形而形成的。电枢铁心606具有外套固定于转轴5的大致圆环状的转轴固定部661。转轴5压入固定于插通孔61a,该插通孔61a形成于转轴固定部661。
在转轴固定部661的径向外侧沿周向呈放射状地形成有20个极齿636。在相邻的极齿636间形成有燕尾槽状的切槽637。切槽637沿轴向延伸,并沿周向形成有20个。此处,如图28所示,在本实施方式的电枢铁心606中,极齿636的间隔在周向上不是等间隔的。另外,切槽637的间隔及形状在周向上不是均等的。
即,本实施方式的电枢铁心606所具有的切槽637包括:前端宽度大切槽637A,该前端宽度大切槽637A具有电枢铁心606的径向外侧较大的形状;底部宽度大切槽637B,该底部宽度大切槽637B具有底部较大的形状;以及中间宽度切槽637C,该中间宽度切槽637C具有前端宽度大切槽637A与底部宽度大切槽637B的中间形状。
在前端宽度大切槽637A中,相邻的极齿636越是靠近径向外侧间隔就越大。藉此,前端宽度大切槽637A呈宽度在极齿636的底部侧较狭小、在径向外侧间隔较大的形状。
另一方面,在底部宽度大切槽637B中,相邻的极齿636设于转轴固定部661的位置在周向上具有间隔。即,构成底部宽度大切槽637B的极齿636在周向上具有间隔地设于转轴固定部661。在周向上具有间隔地设于转轴固定部661的极齿636朝径向外侧呈放射状且呈直线状地延伸。藉此,底部宽度大切槽637B呈间隔在极齿636的底部侧较大的形状。
在中间宽度切槽637C中,相邻的极齿636的径向外侧的间隔比前端宽度大切槽637A狭小,比底部宽度大切槽637B大。此外,相邻的极齿636设于转轴固定部661的位置的间隔比前端宽度大切槽637A大,比底部宽度大切槽637B小。利用该形状,中间宽度切槽637C能确保在极齿636的径向的中间位置较大的空间。
本实施方式的极齿636的轴向俯视观察时的形状与第一实施方式的极齿36不同。即,第一实施方式的极齿36具有轴向俯视观察时大致T字状的形状。另一方面,如图28所示,本实施方式的极齿636具有前端部的一方较长、一方较短的左右非对称的形状。即,本实施方式的极齿636的前端部具有长边部和短边部。
在电枢铁心606中,极齿636以朝供绕组38卷绕的方向配置前端的长边部的形状作为原则,另一方面,在前端宽度大切槽637A中,在绕组38的卷绕顺序在后的一侧的极齿636处,构成为供前端部旋转的形状。
此外,上述中间宽度切槽637C因极齿636的前端的长边部和短边部的配置结构而被划分为顺向中间宽度切槽637CN和逆向中间宽度切槽637CR这两个形状。在顺向中间宽度切槽637CN中,构成顺向中间宽度切槽637CN的相邻的极齿636前端的长边部均朝供绕组38卷绕的方向配置。另一方面,在逆向中间宽度切槽637CR中,构成逆向中间宽度切槽637CR的相邻的极齿636前端旋转,长边部朝与供绕组38卷绕的方向相反的方向配置。
具体而言,在图28所示的电枢铁心606中,当与整流片41相对应地将1至20的编号标注于极齿636时,形成于一号极齿636与二号极齿636之间的切槽637为前端宽度大切槽637A。此外,一号极齿636的前端的长边部配置于供绕组38卷绕的方向即二号极齿636一侧。另一方面,二号极齿636形成为前端部在图28中点划线所示的假想圆和从电枢铁心606的中心部朝二号极齿636延伸的假想中心线相交的点旋转、长边部朝向一号极齿636的形状。
三号极齿636与转轴固定部661接触的底部被设成从二号极齿636沿周向隔着间隔。此外,三号极齿636朝电枢铁心606的径向外侧呈放射状且呈大致直线状地延伸。藉此,在二号极齿636与三号极齿636之间形成有间隔在底部较大的底部宽度大切槽637B。
形成于二号极齿636与三号极齿636之间的切槽637是间隔在底部较大的底部宽度大切槽637B。因此,供绕组38卷绕的顺序在后的三号极齿636的前端部不旋转。即,三号极齿636的前端的长边部呈朝供绕组38卷绕的方向即四号极齿配置的形状。
四号极齿636与转轴固定部661接触的底部被设成从三号极齿636沿周向隔着间隔。但是,三号极齿636的底部与四号极齿636的底部的间隔比二号极齿636的底部与三号极齿636的底部之间狭小。四号极齿636的前端朝越是径向外侧则越是远离三号极齿636的方向延伸。但是,三号极齿636的前端与四号极齿636的前端的间隔比一号极齿636与二号极齿636的间隔狭小。此外,四号极齿636的前端的长边部朝供绕组38卷绕的方向即五号极齿636配置。
这样,在三号极齿636与四号极齿636之间形成有顺向中间宽度切槽637CN。
在四号极齿636与五号极齿636之间形成有前端宽度大切槽637A。五号极齿636的前端在点划线所示的假想圆和五号极齿636的假想中心线相交的位置旋转、长边部朝向四号极齿636配置。
六号极齿636与转轴固定部661接触的底部被设成从五号极齿636沿周向隔着间隔。但是,六号极齿636的底部与五号极齿636的底部的间隔比二号极齿636的底部与三号极齿636的底部之间狭小。六号极齿636的前端朝越是径向外侧则越是远离五号极齿636的方向延伸。但是,六号极齿636的前端与五号极齿636的前端的间隔比四号极齿636与五号极齿636的间隔狭小。此外,六号极齿636的前端在点划线所示的假想圆和六号极齿636的假想中心线相交的位置旋转、长边部朝向五号极齿636配置。
这样,在五号极齿636与六号极齿636之间形成有逆向中间宽度切槽637CR。构成逆向中间宽度切槽637CR的五号极齿636的前端和六号极齿636的前端均旋转,长边部朝与供绕组38卷绕的方向的相反方向配置。
以下同样,在六号极齿637与七号极齿636之间形成有底部宽度大切槽637B。七号极齿636的前端的长边部朝供绕组38卷绕的方向即八号极齿636配置。
在七号极齿636与八号极齿636之间形成有顺向中间宽度切槽637CN。八号极齿636的前端的长边部朝供绕组38卷绕的方向即九号极齿636配置。
在八号极齿636与九号极齿636之间形成有前端宽度大切槽637A。九号极齿636的前端在点划线所示的假想圆和九号极齿636的假想中心线相交的位置旋转、长边部朝向八号极齿636配置。
在九号极齿636与十号极齿636之间形成有底部宽度大切槽637B。十号极齿636的前端的长边部朝供绕组38卷绕的方向即十一号极齿636配置。
在十号极齿636与十一号极齿636之间形成有顺向中间宽度切槽637CN。十一号极齿636的前端的长边部朝供绕组38卷绕的方向即十二号极齿636配置。
在十一号极齿636与十二号极齿636之间形成有前端宽度大切槽637A。十二号极齿636的前端在点划线所示的假想圆和十二号极齿636的假想中心线相交的位置旋转、长边部朝向十一号极齿636配置。
在十二号极齿636与十三号极齿636之间形成有底部宽度大切槽637B。十三号极齿636的前端的长边部朝供绕组38卷绕的方向即十四号极齿636配置。
在十三号极齿636与十四号极齿636之间形成有顺向中间宽度切槽637CN。十四极齿636的前端的长边部朝供绕组38卷绕的方向即十五号极齿636配置。
在十四号极齿636与十五号极齿636之间形成有前端宽度大切槽637A。十五号极齿636的前端在点划线所示的假想圆和十五号极齿636的假想中心线相交的位置旋转、长边部朝向十四号极齿636配置。
在十五号极齿636与十六号极齿636之间形成有逆向中间宽度切槽637CR。十六号极齿636的前端在点划线所示的假想圆和十六号极齿636的假想中心线相交的位置旋转、长边部朝向十五号极齿636配置。
在十六号极齿636与十七号极齿636之间形成有底部宽度大切槽637B。十七号极齿636的前端的长边部朝供绕组38卷绕的方向即十八号极齿636配置。
在十七号极齿636与十八号极齿636之间形成有顺向中间宽度切槽637CN。十八号极齿636的前端的长边部朝供绕组38卷绕的方向即十九号极齿636配置。
在十八号极齿636与十九号极齿636之间形成有前端宽度大切槽637A。十九号极齿636的前端在点划线所示的假想圆和十九号极齿636的假想中心线相交的位置旋转、长边部朝向十八号极齿636配置。
在十九号极齿636与二十号极齿636之间形成有底部宽度大切槽637B。二十号极齿636的前端的长边部朝供绕组38卷绕的方向即一号极齿636配置。
在二十号极齿636与一号极齿636之间形成有顺向中间宽度切槽637CN。
图29中示出了在这样构成的电枢铁心606上卷绕有电枢线圈7的状态。
如图29所示,卷绕于电枢铁心606的电枢线圈7以与图4所示的第一实施方式相同的顺序卷绕。但是,在本实施方式中,卷绕的电枢线圈7在电枢铁心606中的配置结构不同。
即,在本实施方式中,将与卷绕于后半部分的线圈(卷绕于极齿2-4的线圈等)的极齿636相邻形成的切槽637构成为前端宽度大切槽637A,在极齿636的前端充分地确保供线圈7卷绕的空间。另外,将与卷绕于前半部分的靠中心的线圈(卷绕于极齿7-9的线圈等)的极齿636相邻形成的切槽637构成为底部宽度大切槽637B,在极齿636的底部充分地确保供线圈7卷绕的空间。另外,将与卷绕于中间的极齿636的径向中央附近的线圈(卷绕于极齿8-10的线圈等)的极齿636相邻形成的切槽637构成为中间宽度切槽637C,在极齿636的径向中央附近充分地确保供线圈7卷绕的空间。
在本实施方式中,根据图28、图29所示的结构,根据线圈7卷绕于极齿636的位置使切槽637的形状变化,以充分地确保供线圈7卷绕的空间。藉此,能提高电枢铁心606中的电枢线圈7的占空系数及卷绕性。
藉此,在本实施方式中,能降低电枢线圈7在电枢铁心606中的径向高度。藉此,能降低铜量以降低铜损。另外,能缩短电动机轴长。藉此,在本实施方式中,能使电动机小型、轻量化。
另外,在本实施方式中,虽然是分布卷绕,但与集中卷绕相同,没有线圈彼此的重叠,铁心与线圈直接接触,因此,能获得改善线圈的热散逸这样的效果。
(第六实施方式的变形例)
在图28及图29中,根据20切槽20整流片的电枢铁心606对本发明的第六实施方式进行了说明。但是,本发明的第六实施方式也能应用于例如第二实施方式中说明的14切槽14整流片的电枢铁心或者第三实施方式中说明的16切槽16整流片的电枢铁心。
图30及图31中示出了将本发明的第六实施方式应用于14切槽14整流片的电枢铁心的第一变形例。另外,图32及图33中示出了将本发明的第六实施方式应用于16切槽16整流片的电枢铁心的第三变形例。
图30是表示本发明第六实施方式的第一变形例的电枢铁心的图。图31是从轴向观察电枢线圈卷绕于本发明第六实施方式的第一变形例的电枢铁心的卷绕状态的说明图。
图32是表示本发明第六实施方式的第二变形例的电枢铁心的图。图33是从轴向观察电枢线圈卷绕于本发明第六实施方式的第二变形例的电枢铁心的卷绕状态的说明图。
这样,本发明的第六实施方式能应用于14切槽14整流片的电枢铁心或16切槽16整流片的电枢铁心。
此外,在上述变形例中,与第六实施方式相同,能提高电枢线圈7在电枢铁心606中的占空系数及卷绕性。藉此,在上述变形例中,也能降低电枢线圈在电枢铁心中的径向高度。藉此,能降低铜量以降低铜损。另外,能缩短电动机轴长。藉此,在本实施方式中,能使电动机小型、轻量化。
另外,在上述变形例中,虽然是分布卷绕,但与集中卷绕相同,没有线圈彼此的重叠,铁心与线圈直接接触,因此,能获得改善线圈的热散逸这样的效果。
另外,本发明不局限于上述实施方式,其能在不脱离本发明精神的范围内对上述实施方式进行各种改变。
例如,在上述第三实施方式中,对使用三个电枢321a~321c的情况进行了说明。然而,并不限于此,也可以仅由低速用电刷321a和共用电刷321c构成。
另外,在上述实施方式中,对分别通过双锭翼方式形成电枢铁心7、207、309的情况进行了说明。然而,并不限于此,也能通过仅用一个锭翼进行的所谓单锭翼方式形成电枢线圈7、207、309。
此外,在上述第一实施方式中,对在6极20切槽20整流片的电动机1中的电枢线圈7的卷绕结构中采用单波绕组方式的情况进行了说明。
此外,在上述第二实施方式中,对在6极14切槽14整流片的电动机201中的电枢线圈207的卷绕结构中采用单波绕组方式的情况进行了说明。此外,在上述第三实施方式中,对在6极16切槽16整流片的电动机302中的电枢线圈309的卷绕结构中采用单波绕组方式的情况进行了说明。然而,切槽数并不限于此,只要是偶数个且能进行单波绕组方式即可。即,切槽数只要被设定为不被极对数(本实施方式中为“3”)除尽的偶数即可。但是,如上述实施方式那样,通过将切槽数设定为20、14、16,能优选地适用于比较小型的电动机例如输出为250W左右的电动机。
另外,在上述第一实施方式中,例如对使用电动机1作为汽车的散热器冷却用的风扇电动机的情况进行了说明。此外,在上述第二实施方式中,例如对使用电动机装置200的电动机部201以作为后雨刷驱动用的电动机的情况进行了说明。另外,在上述第三实施方式中,例如对使用带减速器的电动机301的电动机302以驱动汽车雨刷的情况进行了说明。然而,并不限于此,还能采用上述实施方式的电动机1、电动机部201及电动机302,以对用于驱动汽车的车座的装置、用于驱动活动车顶的装置等各种装置进行驱动。
工业上的可利用性
根据上述电动机,通过采用单波绕组方式,与叠绕组方式相比较,能降低整流片间的电压。另外,能采用以转轴为中心相对配置电刷这样的一般的二极电动机的电刷配置结构。此外,无需均压线,能缩短绕组的卷绕时间。此外,当将绕组卷绕于电枢铁心时,能采用以转轴为中心呈点对称的关系在两个部位同时卷绕绕组这样的所谓双锭翼方式。另外,切槽数被设定为偶数,并采用单波绕组方式,从而能获得与切槽数被设定为奇数的情况相同的效果。即,切槽数被设定为偶数,能如切槽数被设定为奇数的情况那样降低齿槽转矩、转矩脉动。此外,配线于电枢铁心与整流器之间的线圈挂绕于转轴,因此,与用线圈直接对电枢铁心和整流器进行配线的情况相比较,能抑制电枢铁心与整流器之间的线圈的扩大。
这样,根据上述电动机,能高效地实现高性能化,并能实现小型化、低成本化。
(符号说明)
1、302、502电动机
2、202、305轭部
4、204、307永磁体(磁极)
5、205、303转轴
6、206、308、406、606、606A、606B电枢铁心
7、207、309电枢线圈(线圈)
7a~7j、207a~207g、309a~309h线圈
13、213、310、413、510整流器
22、222、321、521电刷
36、236、312、436、636极齿
37、237、313、637切槽
637A前端宽度大切槽
637B底部宽度大切槽
637C中间宽度切槽
637CN顺向中间宽度切槽
637CR逆向中间宽度切槽
38、238、314绕组
40a、240a、310a外周面
41、241、315、441、515整流片
200、400电动机装置
201、401电动机部(电动机)
301、501带减速器的电动机
321a、521a低速用电刷
321b、521b高速用电刷
321c、521c共用电刷
440a、511a一表面
Claims (11)
1.一种电动机,其特征在于,包括:
轭部,该轭部的磁极数为六极;
转轴,该转轴以能自由旋转的方式设于所述轭部的内侧;
电枢铁心,该电枢铁心具有极齿和偶数个切槽,其中,所述极齿安装于所述转轴,并朝向径向呈放射状地延伸,且配置个数被设定为偶数个,所述偶数个切槽形成于所述极齿之间;
线圈,该线圈通过单波绕组方式卷绕于所述极齿;以及
整流器,该整流器以与所述电枢铁心相邻的方式设于所述转轴,并在周向上配置有与所述线圈连接的多个整流片。
2.如权利要求1所述的电动机,其特征在于,
配线于所述电枢铁心与所述整流器之间的所述线圈挂绕于所述转轴。
3.如权利要求1或2所述的电动机,其特征在于,
所述电动机还包括一对电刷,这一对电刷与所述整流片滑动接触,并用于对所述线圈进行供电,
所述一对电刷以所述转轴为中心相对配置。
4.如权利要求1或2所述的电动机,其特征在于,
所述电动机还包括低速用电刷、高速用电刷及共用电刷这三个电刷,其中,所述低速用电刷和所述高速用电刷与所述整流片滑动接触,并用于对所述线圈进行供电,所述低速用电刷和所述高速用电刷共用地使用所述共用电刷。
5.如权利要求1至4中任一项所述的电动机,其特征在于,
所述整流器具有圆柱状的整流器主体,在该整流器主体的外周面配置有所述多个整流片。
6.如权利要求1至4中任一项所述的电动机,其特征在于,
所述整流器具有圆板状的整流器主体,在该整流器主体的与所述电枢铁心相反一侧的一表面配置有所述多个整流片。
7.如权利要求1至6中任一项所述的电动机,其特征在于,
所述偶数个切槽包括:具有径向外侧较大的形状的前端宽度大切槽;以及具有底部较大的形状的底部宽度大切槽。
8.如权利要求7所述的电动机,其特征在于,
所述偶数个切槽还包括中间宽度切槽,该中间宽度切槽具有径向外侧比所述前端宽度大切槽狭小、底部比所述底部宽度大切槽大的形状。
9.如权利要求7或8所述的电动机,其特征在于,
多个所述极齿呈前端具有长边部和短边部的左右非对称的形状,多个所述极齿中的构成所述前端宽度大切槽的极齿的前端旋转,所述长边部和所述短边部的配置反转。
10.如权利要求8或9所述的电动机,其特征在于,
所述前端宽度大切槽、所述底部宽度大切槽及所述中间宽度切槽与所述线圈卷绕于所述极齿的径向位置相对应地配置。
11.如权利要求1至10中任一项所述的电动机,其特征在于,
所述极齿及所述切槽的个数被设定为14个、16个及20个中的任一方。
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