JP2000209819A - 回転電機 - Google Patents
回転電機Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K13/00—Structural associations of current collectors with motors or generators, e.g. brush mounting plates or connections to windings; Disposition of current collectors in motors or generators; Arrangements for improving commutation
- H02K13/04—Connections between commutator segments and windings
- H02K13/06—Resistive connections, e.g. by high-resistance chokes or by transistors
Landscapes
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- Power Engineering (AREA)
- Motor Or Generator Current Collectors (AREA)
- Dc Machiner (AREA)
- Windings For Motors And Generators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 同極性の複数のブラシ間での電流アンバラン
スを低減し、小型で低コストな回転電機を得る。 【解決手段】 電機子コイルの抵抗率をρ０［Ω・
ｍ］、導体部断面積をＳ［ｍ２］とし、均圧線と電機子
回路すなわち電機子コイル、ライザ、あるいは整流子片
との接続部の回転半径をｒ１［ｍ］、極対ピッチをτ
［ｒａｄ］としたとき、均圧線の抵抗値Ｒeq［Ω］がＲ
eq≧（ρ０・（ｒ１＊τ）／（Ｓ／３））＊（２．５）
を満たす構成とした。
スを低減し、小型で低コストな回転電機を得る。 【解決手段】 電機子コイルの抵抗率をρ０［Ω・
ｍ］、導体部断面積をＳ［ｍ２］とし、均圧線と電機子
回路すなわち電機子コイル、ライザ、あるいは整流子片
との接続部の回転半径をｒ１［ｍ］、極対ピッチをτ
［ｒａｄ］としたとき、均圧線の抵抗値Ｒeq［Ω］がＲ
eq≧（ρ０・（ｒ１＊τ）／（Ｓ／３））＊（２．５）
を満たす構成とした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ブラシが整流子
片に当接して整流を行う回転電機に関するものである。
片に当接して整流を行う回転電機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１２は従来の回転電機である多極、重
巻方式の直流電動機の要部断面図であり、この電動機で
は、電機子１００の近傍に整流装置１０１が設けられて
いる。電機子１００は、軸線方向に延びた複数のスロッ
トを有する鉄心１０２と、スロットに導体が重巻方式で
巻回されて構成された電機子コイル１０３とを備えてい
る。整流装置１０１は、周方向に複数配列された整流子
片１０４、整流子片１０４の端部に設けられたライザ１
０６及び整流子片１０４と接触するブラシ（図示せず）
と、同電位であるべき整流子片１０４同士をライザ１０
６を介して電気的に接続した均圧線１０７とを備えてい
る。
巻方式の直流電動機の要部断面図であり、この電動機で
は、電機子１００の近傍に整流装置１０１が設けられて
いる。電機子１００は、軸線方向に延びた複数のスロッ
トを有する鉄心１０２と、スロットに導体が重巻方式で
巻回されて構成された電機子コイル１０３とを備えてい
る。整流装置１０１は、周方向に複数配列された整流子
片１０４、整流子片１０４の端部に設けられたライザ１
０６及び整流子片１０４と接触するブラシ（図示せず）
と、同電位であるべき整流子片１０４同士をライザ１０
６を介して電気的に接続した均圧線１０７とを備えてい
る。
【０００３】上記電動機では、整流子片１０４に当接す
るブラシを介して外部から電流を電機子コイル１０３に
供給することにより、回転軸（図示せず）に固定された
電機子１００、整流装置１０１は電磁作用により回転軸
と共に回転する。均圧線１０７は、不平衡電流がブラシ
に流れるのを防止する目的で設けられており、同電位で
あるべき整流子片同士で接続されているため、本来は電
流が流れない。しかしながら、工作誤差等の各種要因に
より不平衡現象が生じ、その結果ブラシ整流火花等が発
生するが、その抑制をするために均圧線１０７には電流
が流れる。図１３に示したこの均圧線１０７は、先端部
１０８がロー付け等により、ライザ１０６に固定されて
いる。均圧線１０７は図１２に示すように固定部材１０
９で固定、支持されており、この固定部材１０９によ
り、均圧線１０７は遠心力に耐え得るようになってい
る。また、均圧線１０７は、通常は電機子コイルと同様
に銅製の導線あるいは導体で構成されており、その均圧
線１０７の導体部の断面積は通常、電機子コイル１０３
の導線の導体部の断面積の１／２〜１／３程度にすれば
よいことが知られている（例えば「電気機械概論直流機
第１０章 電機子巻線 １０．３ 重巻と波巻 電気
学会 」、「均圧コイルと整流 ＲＭ−９８−１１ 電
気学会 回転機研究会資料」参照）。
るブラシを介して外部から電流を電機子コイル１０３に
供給することにより、回転軸（図示せず）に固定された
電機子１００、整流装置１０１は電磁作用により回転軸
と共に回転する。均圧線１０７は、不平衡電流がブラシ
に流れるのを防止する目的で設けられており、同電位で
あるべき整流子片同士で接続されているため、本来は電
流が流れない。しかしながら、工作誤差等の各種要因に
より不平衡現象が生じ、その結果ブラシ整流火花等が発
生するが、その抑制をするために均圧線１０７には電流
が流れる。図１３に示したこの均圧線１０７は、先端部
１０８がロー付け等により、ライザ１０６に固定されて
いる。均圧線１０７は図１２に示すように固定部材１０
９で固定、支持されており、この固定部材１０９によ
り、均圧線１０７は遠心力に耐え得るようになってい
る。また、均圧線１０７は、通常は電機子コイルと同様
に銅製の導線あるいは導体で構成されており、その均圧
線１０７の導体部の断面積は通常、電機子コイル１０３
の導線の導体部の断面積の１／２〜１／３程度にすれば
よいことが知られている（例えば「電気機械概論直流機
第１０章 電機子巻線 １０．３ 重巻と波巻 電気
学会 」、「均圧コイルと整流 ＲＭ−９８−１１ 電
気学会 回転機研究会資料」参照）。
【０００４】均圧線１０７の材料低減あるいは占有空間
をできるだけ少なくするため、均圧線１０７は、相互に
干渉し合わない距離を確保しつつ、接続すべき点をでき
るだけ最短距離で接続するのが通例である。ここで、接
続すべき点とは、例えば極対ピッチだけ離れた整流子片
１０４同士のように、電機子１００の位置に依らず常に
同電位となる電機子回路（電機子コイル、ライザ及び整
流子片で構成されている。）上の点のことである。
をできるだけ少なくするため、均圧線１０７は、相互に
干渉し合わない距離を確保しつつ、接続すべき点をでき
るだけ最短距離で接続するのが通例である。ここで、接
続すべき点とは、例えば極対ピッチだけ離れた整流子片
１０４同士のように、電機子１００の位置に依らず常に
同電位となる電機子回路（電機子コイル、ライザ及び整
流子片で構成されている。）上の点のことである。
【０００５】このときの均圧線１０７の抵抗値につい
て、図１４を用いて説明する。図１４は整流子１０５の
近傍を電機子１００側から、ライザ１０６及び均圧線１
０７の一部のみを表記した図である。図１４に示したよ
うに、均圧線１０７と電機子回路（この例ではライザ１
０６）との接続部の回転半径の平均値をｒ１［ｍ］、極
対ピッチをτ［ｒａｄ］と定義する。また、電機子コイ
ル１０３の抵抗率をρ０［Ω・ｍ］、電機子コイル１０
３の導体部の断面積をＳ［ｍ２］としたとき、基準抵抗
値Ｒ０［Ω］を Ｒ０＝（ρ０・（ｒ１＊τ）／（Ｓ／３）） と定義すれば、電機子コイルと同材料である均圧線の抵
抗値Ｒeq［Ω］はせいぜいその２倍程度の値となるよう
設計されるのが一般的である。即ち、Ｒeq≦Ｒ0＊２を
満たす。
て、図１４を用いて説明する。図１４は整流子１０５の
近傍を電機子１００側から、ライザ１０６及び均圧線１
０７の一部のみを表記した図である。図１４に示したよ
うに、均圧線１０７と電機子回路（この例ではライザ１
０６）との接続部の回転半径の平均値をｒ１［ｍ］、極
対ピッチをτ［ｒａｄ］と定義する。また、電機子コイ
ル１０３の抵抗率をρ０［Ω・ｍ］、電機子コイル１０
３の導体部の断面積をＳ［ｍ２］としたとき、基準抵抗
値Ｒ０［Ω］を Ｒ０＝（ρ０・（ｒ１＊τ）／（Ｓ／３）） と定義すれば、電機子コイルと同材料である均圧線の抵
抗値Ｒeq［Ω］はせいぜいその２倍程度の値となるよう
設計されるのが一般的である。即ち、Ｒeq≦Ｒ0＊２を
満たす。
【０００６】このときの電気回路を図１５に示す。図１
５は４極、２２スロット数、２２整流子片数の場合にお
いて、全ての整流子片１０４に均圧線１０７を配置した
例である。重ね巻では極数と同数、すなわち図１５の例
においては４つのブラシ１１０を正負の各極性において
２つずつ設けるのが普通である。この場合、工作上のア
ンバランス等による不平衡要因が全く存在しなければ、
すべての均圧線１０７の両端の電位は等しくなり、均圧
線１０７には電流は流れない。また、主極下に存在する
４つの並列回路に流れる電流をそれぞれｉ１、ｉ２、ｉ
３、ｉ４とすると、ｉ１とｉ３、ｉ２とｉ４はそれぞれ
値が等しくなるので、各ブラシ１１０を通過する電流値
は全て等しくなる。
５は４極、２２スロット数、２２整流子片数の場合にお
いて、全ての整流子片１０４に均圧線１０７を配置した
例である。重ね巻では極数と同数、すなわち図１５の例
においては４つのブラシ１１０を正負の各極性において
２つずつ設けるのが普通である。この場合、工作上のア
ンバランス等による不平衡要因が全く存在しなければ、
すべての均圧線１０７の両端の電位は等しくなり、均圧
線１０７には電流は流れない。また、主極下に存在する
４つの並列回路に流れる電流をそれぞれｉ１、ｉ２、ｉ
３、ｉ４とすると、ｉ１とｉ３、ｉ２とｉ４はそれぞれ
値が等しくなるので、各ブラシ１１０を通過する電流値
は全て等しくなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の直
流電動機では、同一極性のブラシ１１０間に個体差があ
り、ブラシ１１０での電圧ドロップ（ブラシ１１０の抵
抗及び接触抵抗に起因する電圧降下）にアンバランスが
生じた場合、均圧線１０７を通って電流が流れ、均圧線
１０７の両端の電位を等しくする方向に作用する。
流電動機では、同一極性のブラシ１１０間に個体差があ
り、ブラシ１１０での電圧ドロップ（ブラシ１１０の抵
抗及び接触抵抗に起因する電圧降下）にアンバランスが
生じた場合、均圧線１０７を通って電流が流れ、均圧線
１０７の両端の電位を等しくする方向に作用する。
【０００８】図１６はブラシ１１０接触抵抗に個体差が
あり、並列回路間にアンバランスが生じた場合を示す回
路図である。図中、正極側のブラシ１１０と整流子片１
０４間の接触抵抗をそれぞれＲＢ１、ＲＢ２、ＲＢ３、
ＲＢ４とし、均圧線１０７の抵抗をＲｅｑ１、Ｒｅｑ２
としている。本来ならば、ＲＢ１とＲＢ３、ＲＢ２とＲ
Ｂ４とは常に等しく、均圧線Ｒｅｑ１、Ｒｅｑ２には電
流が流れない。ここで、ＲＢ１とＲＢ３とがアンバラン
スとなり、 ＲＢ１＜＜ＲＢ３ となった場合を仮定する。Ｒｅｑ１が十分小さい時に
は、電流ｉ３は下側ブラシにおける接続部ＲＢ３を経由
してではなく、上側ブラシ１１０の接触部（抵抗値ＲＢ
１）を経由して供給されることになる。その結果、上側
ブラシ１１０を通過する電流は下側ブラシ１１０を通過
する電流の約３倍になってしまい、上側ブラシ１１０が
許容電流値を超え、上側ブラシ１１０の発熱によるブラ
シ１１０周辺部材の溶融等が生じる他、最終的には上側
ブラシ１１０自身の溶融に至る。これを防止するために
は、ブラシ１１０の接触抵抗の個体差に起因する電流ア
ンバランスに備えるためブラシ１１０の電流容量を必要
以上に大きく設定したり、あるいは図１７に示すよう
に、同一の整流子片１０４に当接する複数のブラシ片１
１０ａ〜１１０ｄを設けることで、ブラシ１１０の電圧
ドロップの個体差を平均的に分散させ、回路上でのアン
バランスを低減させる等の処置が必要となる。
あり、並列回路間にアンバランスが生じた場合を示す回
路図である。図中、正極側のブラシ１１０と整流子片１
０４間の接触抵抗をそれぞれＲＢ１、ＲＢ２、ＲＢ３、
ＲＢ４とし、均圧線１０７の抵抗をＲｅｑ１、Ｒｅｑ２
としている。本来ならば、ＲＢ１とＲＢ３、ＲＢ２とＲ
Ｂ４とは常に等しく、均圧線Ｒｅｑ１、Ｒｅｑ２には電
流が流れない。ここで、ＲＢ１とＲＢ３とがアンバラン
スとなり、 ＲＢ１＜＜ＲＢ３ となった場合を仮定する。Ｒｅｑ１が十分小さい時に
は、電流ｉ３は下側ブラシにおける接続部ＲＢ３を経由
してではなく、上側ブラシ１１０の接触部（抵抗値ＲＢ
１）を経由して供給されることになる。その結果、上側
ブラシ１１０を通過する電流は下側ブラシ１１０を通過
する電流の約３倍になってしまい、上側ブラシ１１０が
許容電流値を超え、上側ブラシ１１０の発熱によるブラ
シ１１０周辺部材の溶融等が生じる他、最終的には上側
ブラシ１１０自身の溶融に至る。これを防止するために
は、ブラシ１１０の接触抵抗の個体差に起因する電流ア
ンバランスに備えるためブラシ１１０の電流容量を必要
以上に大きく設定したり、あるいは図１７に示すよう
に、同一の整流子片１０４に当接する複数のブラシ片１
１０ａ〜１１０ｄを設けることで、ブラシ１１０の電圧
ドロップの個体差を平均的に分散させ、回路上でのアン
バランスを低減させる等の処置が必要となる。
【０００９】このように従来の直流電動機では、ブラシ
１１０の電流許容量を十分に確保し、あるいは個体差を
減らすために工作精度を高める必要が生じ、その結果コ
スト増、体格増や生産性の悪化につながる等の問題点が
あった。
１１０の電流許容量を十分に確保し、あるいは個体差を
減らすために工作精度を高める必要が生じ、その結果コ
スト増、体格増や生産性の悪化につながる等の問題点が
あった。
【００１０】この発明は、かかる問題点を解決するため
になされたものであり、ブラシ電流が許容値を超えるの
を防止しつつ、特性の優れた回転電機を得ることを目的
とする。
になされたものであり、ブラシ電流が許容値を超えるの
を防止しつつ、特性の優れた回転電機を得ることを目的
とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る回転電機は、軸線方向に延びた複数のスロットを有す
る鉄心及びスロットに導線が巻回されて構成された電機
子コイルを有する電機子と、複数配列された整流子片、
この整流子片の端部に設けられたライザ、及び前記整流
子片と当接するブラシを有する整流装置と、前記電機子
コイル、前記ライザ及び前記整流子片から構成された電
機子回路のうち同電位であるべき部位同士を電気的に接
続した均圧線とを備えた回転電機であって、前記電機子
コイルの前記導線の抵抗率をρ０［Ω・ｍ］、前記導線
の導体部断面積をＳ［ｍ２］、前記電機子回路と前記均
圧線との接続部の回転半径をｒ１［ｍ］、極対ピッチを
τ［ｒａｄ］とし、均圧線の抵抗値をＲeq［Ω］とした
とき、Ｒeq≧（ρ０・（ｒ１＊τ）／（Ｓ／３））＊
（２．５）を満たすものである。
る回転電機は、軸線方向に延びた複数のスロットを有す
る鉄心及びスロットに導線が巻回されて構成された電機
子コイルを有する電機子と、複数配列された整流子片、
この整流子片の端部に設けられたライザ、及び前記整流
子片と当接するブラシを有する整流装置と、前記電機子
コイル、前記ライザ及び前記整流子片から構成された電
機子回路のうち同電位であるべき部位同士を電気的に接
続した均圧線とを備えた回転電機であって、前記電機子
コイルの前記導線の抵抗率をρ０［Ω・ｍ］、前記導線
の導体部断面積をＳ［ｍ２］、前記電機子回路と前記均
圧線との接続部の回転半径をｒ１［ｍ］、極対ピッチを
τ［ｒａｄ］とし、均圧線の抵抗値をＲeq［Ω］とした
とき、Ｒeq≧（ρ０・（ｒ１＊τ）／（Ｓ／３））＊
（２．５）を満たすものである。
【００１２】また、請求項２に係る回転電機では、均圧
線の長さをＬ［ｍ］、均圧線と電機子回路との接続部の
回転半径の平均値をｒ１［ｍ］、極対ピッチをτ［ｒａ
ｄ］としたとき、Ｌ≧（ｒ１＊τ＊２．５）を満たす。
線の長さをＬ［ｍ］、均圧線と電機子回路との接続部の
回転半径の平均値をｒ１［ｍ］、極対ピッチをτ［ｒａ
ｄ］としたとき、Ｌ≧（ｒ１＊τ＊２．５）を満たす。
【００１３】また、請求項３に係る回転電機では、均圧
線の抵抗率が電機子コイルの導線の抵抗率よりも大き
い。
線の抵抗率が電機子コイルの導線の抵抗率よりも大き
い。
【００１４】また、請求項４に係る回転電機では、均圧
線はエナメル被覆された黄銅製の導線であり、電機子コ
イルの導線はエナメル被覆された銅製の導線である。
線はエナメル被覆された黄銅製の導線であり、電機子コ
イルの導線はエナメル被覆された銅製の導線である。
【００１５】また、請求項５に係る回転電機では、均圧
線はエナメル被覆された丹銅製の導線であり、電機子コ
イルの導線はエナメル被覆された銅製の導線である。
線はエナメル被覆された丹銅製の導線であり、電機子コ
イルの導線はエナメル被覆された銅製の導線である。
【００１６】また、請求項６に係る回転電機では、均圧
線の導体部断面積が電機子コイルの導線の導体部断面積
の１／７．５よりも小さい。
線の導体部断面積が電機子コイルの導線の導体部断面積
の１／７．５よりも小さい。
【００１７】また、請求項７に係る回転電機では、均圧
線とライザとは独立した部材で構成されている。
線とライザとは独立した部材で構成されている。
【００１８】また、請求項８に係る回転電機では、整流
子片に単一のブラシが当接する。
子片に単一のブラシが当接する。
【００１９】
【発明の実施の形態】実施の形態１．この発明の実施の
形態１について、図１ないし図５を用いて説明する。図
１はこの発明の実施の形態１による回転電機である直流
電動機の全体構成図であり、１は固定子ヨーク、２は固
定子ヨーク１の内周面に固定された永久磁石、３は固定
子ヨーク１内に回転自在に設けられた回転軸、４は回転
軸３に固定された鉄心、５は鉄心４のスロットに導線が
巻回されて構成された電機子コイル、７は整流子８の表
面を押圧したブラシ、６は整流子８の片側に設けられた
均圧線である。
形態１について、図１ないし図５を用いて説明する。図
１はこの発明の実施の形態１による回転電機である直流
電動機の全体構成図であり、１は固定子ヨーク、２は固
定子ヨーク１の内周面に固定された永久磁石、３は固定
子ヨーク１内に回転自在に設けられた回転軸、４は回転
軸３に固定された鉄心、５は鉄心４のスロットに導線が
巻回されて構成された電機子コイル、７は整流子８の表
面を押圧したブラシ、６は整流子８の片側に設けられた
均圧線である。
【００２０】整流子８は、周方向に等分間隔で複数個配
設された整流子片９と、整流子片９の端部に設けられた
ライザ１１と、整流子片９の内側に設けられ整流子片９
の固定及び整流子片９間の絶縁を行う整流子モールド部
１０とから構成されている。なお、鉄心４及び電機子コ
イル５により電機子を構成し、整流子８及びブラシ７に
より整流装置を構成している。電機子コイル５は、自動
巻線可能なエナメル被覆の銅製の導線で構成されてお
り、整流子片９の端部に設けられたフック状のライザ１
１によって整流子片９と電気的に接続されている。自動
巻線工程において電機子コイル５の巻線性の向上を図
り、あるいはライザ１１に過大なストレスがかかるのを
防ぎ、かつ電機子コイル端部の軸方向長さを短くする目
的で、電機子コイル５の巻線径は必要な導体部断面積の
１／２が得られる程度の細線を２重にして巻回した、い
わゆるダブル巻としている。
設された整流子片９と、整流子片９の端部に設けられた
ライザ１１と、整流子片９の内側に設けられ整流子片９
の固定及び整流子片９間の絶縁を行う整流子モールド部
１０とから構成されている。なお、鉄心４及び電機子コ
イル５により電機子を構成し、整流子８及びブラシ７に
より整流装置を構成している。電機子コイル５は、自動
巻線可能なエナメル被覆の銅製の導線で構成されてお
り、整流子片９の端部に設けられたフック状のライザ１
１によって整流子片９と電気的に接続されている。自動
巻線工程において電機子コイル５の巻線性の向上を図
り、あるいはライザ１１に過大なストレスがかかるのを
防ぎ、かつ電機子コイル端部の軸方向長さを短くする目
的で、電機子コイル５の巻線径は必要な導体部断面積の
１／２が得られる程度の細線を２重にして巻回した、い
わゆるダブル巻としている。
【００２１】図２、図４は図１の整流子８及びその近傍
の正面図、図３、図５は電機子側から整流子８を見た側
面図である。なお、図４及び図５では均圧線６を１本の
みで示している。また、電機子コイル５などは表記を省
き、要部のみを表記している。均圧線６は、ライザ１１
とは別の部材で構成されているとともに、電機子コイル
５と同一の線材、即ちエナメル被覆の銅製導線で構成さ
れている。電機子コイル５がダブル巻であり、均圧線６
は１重であるため、均圧線６の導体部断面積は電機子コ
イル５の導体部断面積の１／２となっている。このよう
に均圧線６はライザ１１とは別部材であるため、電機子
コイル５よりも小さい電流容量で設計することができ
る。
の正面図、図３、図５は電機子側から整流子８を見た側
面図である。なお、図４及び図５では均圧線６を１本の
みで示している。また、電機子コイル５などは表記を省
き、要部のみを表記している。均圧線６は、ライザ１１
とは別の部材で構成されているとともに、電機子コイル
５と同一の線材、即ちエナメル被覆の銅製導線で構成さ
れている。電機子コイル５がダブル巻であり、均圧線６
は１重であるため、均圧線６の導体部断面積は電機子コ
イル５の導体部断面積の１／２となっている。このよう
に均圧線６はライザ１１とは別部材であるため、電機子
コイル５よりも小さい電流容量で設計することができ
る。
【００２２】均圧線６の両端は、整流子片９に設けられ
たフック状のライザ１１にそれぞれ係止される。この均
圧線６を係止した後、電機子コイル５の導線も同様にラ
イザ１１に係止し、ヒュージング等によりそれらを全て
電気的に接続する。即ち、同一のライザ１１に、電機子
コイル５の導線と均圧線６とが接続された状態でヒュー
ジング加工等を行うことになる。この均圧線６は、電機
子位置によらず常に同電位となるべき整流子片９間を接
続している。本実施の形態は４極２２スロット機におけ
る例であり、機械角で互いに１８０度離れた位置にある
整流子片９を接続している。
たフック状のライザ１１にそれぞれ係止される。この均
圧線６を係止した後、電機子コイル５の導線も同様にラ
イザ１１に係止し、ヒュージング等によりそれらを全て
電気的に接続する。即ち、同一のライザ１１に、電機子
コイル５の導線と均圧線６とが接続された状態でヒュー
ジング加工等を行うことになる。この均圧線６は、電機
子位置によらず常に同電位となるべき整流子片９間を接
続している。本実施の形態は４極２２スロット機におけ
る例であり、機械角で互いに１８０度離れた位置にある
整流子片９を接続している。
【００２３】ここで、均圧線６は、回転軸３に数回にわ
たり巻回されている。このような構成とすることで、電
機子コイル５の導線と同一の線材を用いつつ、抵抗値を
大きくすることができる。例えば、整流子片９に設けら
れたライザ部１１の回転半径が１２［ｍｍ］、回転軸３
がΦ１２［ｍｍ］のとき、均圧線６を整流子８に沿って
半円状に配置した場合の均圧線の長さは約４０［ｍｍ］
であるが、回転軸３に３回巻き付けることで均圧線６の
長さは約１５０［ｍｍ］となり、約３．７５倍の長さを
得る。同一材料の使用を仮定すれば、抵抗率は同一であ
るので、導体部断面積比を考慮しても基準抵抗値の２．
５倍以上の抵抗値を得ることができる。このとき、正負
それぞれ２つずつ設けられた同極性のブラシ７間におい
て、電流のアンバランスを許容範囲にまで抑制すること
ができた。
たり巻回されている。このような構成とすることで、電
機子コイル５の導線と同一の線材を用いつつ、抵抗値を
大きくすることができる。例えば、整流子片９に設けら
れたライザ部１１の回転半径が１２［ｍｍ］、回転軸３
がΦ１２［ｍｍ］のとき、均圧線６を整流子８に沿って
半円状に配置した場合の均圧線の長さは約４０［ｍｍ］
であるが、回転軸３に３回巻き付けることで均圧線６の
長さは約１５０［ｍｍ］となり、約３．７５倍の長さを
得る。同一材料の使用を仮定すれば、抵抗率は同一であ
るので、導体部断面積比を考慮しても基準抵抗値の２．
５倍以上の抵抗値を得ることができる。このとき、正負
それぞれ２つずつ設けられた同極性のブラシ７間におい
て、電流のアンバランスを許容範囲にまで抑制すること
ができた。
【００２４】このように、均圧線６の抵抗値を適当に選
ぶことで、ブラシ７の電圧ドロップの個体差を吸収する
ことができ、各ブラシ６を通過する平均電流を均等にす
ることができる。その結果、ブラシ７の電流許容量を必
要以上に大きく設定する必要がなくなり、ブラシの小型
化を図ることができる。また、この実施の形態により、
ブラシ７間の個体差を吸収することができるため、図１
７に示したように同一の整流子片１０４に当接する複数
のブラシ片１１０ａ〜１１０ｄを設ける必要がなくな
り、同一の整流子片に当接するブラシ片の数を１つにす
ることができる。その結果、部品点数や工程数を削減す
ることができ、モータの小型化及び低コスト化を図るこ
とができる。
ぶことで、ブラシ７の電圧ドロップの個体差を吸収する
ことができ、各ブラシ６を通過する平均電流を均等にす
ることができる。その結果、ブラシ７の電流許容量を必
要以上に大きく設定する必要がなくなり、ブラシの小型
化を図ることができる。また、この実施の形態により、
ブラシ７間の個体差を吸収することができるため、図１
７に示したように同一の整流子片１０４に当接する複数
のブラシ片１１０ａ〜１１０ｄを設ける必要がなくな
り、同一の整流子片に当接するブラシ片の数を１つにす
ることができる。その結果、部品点数や工程数を削減す
ることができ、モータの小型化及び低コスト化を図るこ
とができる。
【００２５】実施の形態２．図６はこの発明の実施の形
態２の直流電動機の要部正面図、図７は図６の電機子側
から見た側面図であり、図１ないし図５と同一または相
当部分は同一符号を付して説明する。この均圧線１６
は、電機子コイル５の導線とは異なり、エナメル被覆さ
れた黄銅製の導線で構成されている。整流子片９との接
続その他の構成については実施の形態１と同様である。
態２の直流電動機の要部正面図、図７は図６の電機子側
から見た側面図であり、図１ないし図５と同一または相
当部分は同一符号を付して説明する。この均圧線１６
は、電機子コイル５の導線とは異なり、エナメル被覆さ
れた黄銅製の導線で構成されている。整流子片９との接
続その他の構成については実施の形態１と同様である。
【００２６】この実施の形態では、黄銅の抵抗率は銅の
約４倍であり、均圧線１６の抵抗を大きくすることがで
き、また均圧線１６を整流子８に沿って半円状に配置す
る構成とし、長さが最小になるようにしている。このよ
うに、黄銅製の導線を用いることで、均圧線１６の占め
る空間を最小にしつつ、均圧線１６の抵抗値を基準抵抗
値の２．５倍以上とすることができた。このとき、同極
性のブラシ９間における電流のアンバランスを許容範囲
にまで抑制することができた。なお、本実施の形態にお
いては、黄銅製の均圧線１６を用いたが、均圧線の材質
はこれに限られるものではなく、例えば丹銅、銅ニッケ
ル、鉄などでもよい。抵抗率が電機子コイルの２．５倍
以上の材質を用いることで、均圧線１６の導体部断面積
を確保し生産性を向上させつつ、同極性のブラシ７間に
おける電流のアンバランスを許容範囲にまで抑制するこ
とができる。
約４倍であり、均圧線１６の抵抗を大きくすることがで
き、また均圧線１６を整流子８に沿って半円状に配置す
る構成とし、長さが最小になるようにしている。このよ
うに、黄銅製の導線を用いることで、均圧線１６の占め
る空間を最小にしつつ、均圧線１６の抵抗値を基準抵抗
値の２．５倍以上とすることができた。このとき、同極
性のブラシ９間における電流のアンバランスを許容範囲
にまで抑制することができた。なお、本実施の形態にお
いては、黄銅製の均圧線１６を用いたが、均圧線の材質
はこれに限られるものではなく、例えば丹銅、銅ニッケ
ル、鉄などでもよい。抵抗率が電機子コイルの２．５倍
以上の材質を用いることで、均圧線１６の導体部断面積
を確保し生産性を向上させつつ、同極性のブラシ７間に
おける電流のアンバランスを許容範囲にまで抑制するこ
とができる。
【００２７】実施の形態３．図８はこの発明の実施の形
態３の直流電動機の要部拡大図、図９は図８を電機子側
から見た側面図、図１０は図８の電機子コイル線径と均
圧線の線径とを比較した図であり、実施の形態１と同
一、または相当部分は同一符号を付して説明する。この
均圧線２６は、電機子コイル５に対し導体部断面積比が
１／７．５以下の線径である。例えば、電機子コイル５
をΦ１．１のダブル巻としたとき、電機子コイル５の導
体部断面積は１．９［ｍｍ２］であり、Φ０．５５ｍｍ
の銅線を用いて均圧線２６を構成すれば、導体部断面積
は０．２３８［ｍｍ２］となって導体部断面積比は１／
８となる。このとき、均圧線２６の抵抗値は基準抵抗値
の２．５倍以上となり、同極性のブラシ７間において、
電流のアンバランスを許容範囲にまで抑制することがで
きた。
態３の直流電動機の要部拡大図、図９は図８を電機子側
から見た側面図、図１０は図８の電機子コイル線径と均
圧線の線径とを比較した図であり、実施の形態１と同
一、または相当部分は同一符号を付して説明する。この
均圧線２６は、電機子コイル５に対し導体部断面積比が
１／７．５以下の線径である。例えば、電機子コイル５
をΦ１．１のダブル巻としたとき、電機子コイル５の導
体部断面積は１．９［ｍｍ２］であり、Φ０．５５ｍｍ
の銅線を用いて均圧線２６を構成すれば、導体部断面積
は０．２３８［ｍｍ２］となって導体部断面積比は１／
８となる。このとき、均圧線２６の抵抗値は基準抵抗値
の２．５倍以上となり、同極性のブラシ７間において、
電流のアンバランスを許容範囲にまで抑制することがで
きた。
【００２８】本実施の形態によれば、電機子コイル５と
同一材質の線材を用いて、同電位となるべき整流子片９
同士を最短距離で接続しつつ、均圧線２６の抵抗を大き
くすることができる。このため、均圧線２６に要するコ
ストを低減しつつ、特性を満たすことができる。また、
電機子コイル５と均圧線２６、整流子片９は全て同一の
材料である銅で作られているので、ヒュージング加工部
分の馴染みがよく、ヒュージング工程での生産性を向上
させることができた。
同一材質の線材を用いて、同電位となるべき整流子片９
同士を最短距離で接続しつつ、均圧線２６の抵抗を大き
くすることができる。このため、均圧線２６に要するコ
ストを低減しつつ、特性を満たすことができる。また、
電機子コイル５と均圧線２６、整流子片９は全て同一の
材料である銅で作られているので、ヒュージング加工部
分の馴染みがよく、ヒュージング工程での生産性を向上
させることができた。
【００２９】本発明は実施の形態１乃至３の直流電動機
に限定されるものではなく、発電機にも適用でき、また
均圧線の抵抗値が条件を満たす範囲において、長さ、抵
抗率、導体部断面積の要素を組み合わせてもよい。ま
た、上記の各実施の形態では、ライザを介して均圧線と
電機子回路とを接続していたが、これに限定されるもの
ではなく、整流子片または電機子コイルに均圧線を接続
するようにしてもよい。
に限定されるものではなく、発電機にも適用でき、また
均圧線の抵抗値が条件を満たす範囲において、長さ、抵
抗率、導体部断面積の要素を組み合わせてもよい。ま
た、上記の各実施の形態では、ライザを介して均圧線と
電機子回路とを接続していたが、これに限定されるもの
ではなく、整流子片または電機子コイルに均圧線を接続
するようにしてもよい。
【００３０】均圧線の抵抗値に対する、同一極性の複数
のブラシ間における電流アンバランスの関係を調べたと
ころ、図１１に示す結果が得られた。図１１において横
軸は基準抵抗値に対する均圧線抵抗の比率であり、縦軸
は電流集中側のブラシ電流値を、均等分配されていると
きのブラシ電流に対する比率で表現したものである。図
１１から明らかなように、均圧線の抵抗値が基準抵抗値
の２．５倍以下である場合にブラシ電流のアンバランス
が増加している結果となった。ただし、電機子コイルは
Φ０．７ｍｍの銅線を１０ターン＊２回巻回しており、
ブラシには炭素約６０％、銅４０％からなる金属黒鉛ブ
ラシを使用した。この関係は，実施の形態１乃至３のい
ずれの場合においてもほとんど同様であり、均圧線の抵
抗値により規定されるものであった。
のブラシ間における電流アンバランスの関係を調べたと
ころ、図１１に示す結果が得られた。図１１において横
軸は基準抵抗値に対する均圧線抵抗の比率であり、縦軸
は電流集中側のブラシ電流値を、均等分配されていると
きのブラシ電流に対する比率で表現したものである。図
１１から明らかなように、均圧線の抵抗値が基準抵抗値
の２．５倍以下である場合にブラシ電流のアンバランス
が増加している結果となった。ただし、電機子コイルは
Φ０．７ｍｍの銅線を１０ターン＊２回巻回しており、
ブラシには炭素約６０％、銅４０％からなる金属黒鉛ブ
ラシを使用した。この関係は，実施の形態１乃至３のい
ずれの場合においてもほとんど同様であり、均圧線の抵
抗値により規定されるものであった。
【００３１】
【発明の効果】以上のように、この発明の請求項１に係
る回転電機によれば、電機子コイルの抵抗率をρ０［Ω
・ｍ］、電機子コイルの導線の導体部断面積をＳ
［ｍ２］、均圧線と電機子回路との接続部の回転半径を
ｒ１［ｍ］、極対ピッチをτ［ｒａｄ］とし、均圧線の
抵抗値をＲeq［Ω］としたとき、Ｒeq≧（ρ０・（ｒ１
＊τ）／（Ｓ／３））＊（２．５）を満たしているの
で、均圧線の抵抗が大きくなり、同極性の複数のブラシ
間におけるブラシ電流のアンバランスを解消することが
でき、ブラシ発熱によるブラシ周辺部材、ブラシ自身の
溶融等を防止することができる。
る回転電機によれば、電機子コイルの抵抗率をρ０［Ω
・ｍ］、電機子コイルの導線の導体部断面積をＳ
［ｍ２］、均圧線と電機子回路との接続部の回転半径を
ｒ１［ｍ］、極対ピッチをτ［ｒａｄ］とし、均圧線の
抵抗値をＲeq［Ω］としたとき、Ｒeq≧（ρ０・（ｒ１
＊τ）／（Ｓ／３））＊（２．５）を満たしているの
で、均圧線の抵抗が大きくなり、同極性の複数のブラシ
間におけるブラシ電流のアンバランスを解消することが
でき、ブラシ発熱によるブラシ周辺部材、ブラシ自身の
溶融等を防止することができる。
【００３２】また、この発明の請求項２に係る回転電機
によれば、均圧線の長さをＬ［ｍ］、均圧線と電機子回
路との接続部の回転半径をｒ１［ｍ］、極対ピッチをτ
［ｒａｄ］としたとき、Ｌ≧（ｒ１＊τ＊２．５）を満
たしたので、電機子コイルの導線と同一の線材を用いつ
つ均圧線の抵抗値を大きくすることができ、生産性が向
上する。
によれば、均圧線の長さをＬ［ｍ］、均圧線と電機子回
路との接続部の回転半径をｒ１［ｍ］、極対ピッチをτ
［ｒａｄ］としたとき、Ｌ≧（ｒ１＊τ＊２．５）を満
たしたので、電機子コイルの導線と同一の線材を用いつ
つ均圧線の抵抗値を大きくすることができ、生産性が向
上する。
【００３３】また、この発明の請求項３に係る回転電機
によれば、均圧線の抵抗率が電機子コイルの導線の抵抗
率よりも大きいので、コンパクトで抵抗値の大きな均圧
線を得ることができる。
によれば、均圧線の抵抗率が電機子コイルの導線の抵抗
率よりも大きいので、コンパクトで抵抗値の大きな均圧
線を得ることができる。
【００３４】また、この発明の請求項４に係る回転電機
によれば、均圧線はエナメル被覆された黄銅製の導線で
あり、電機子コイルの導線はエナメル被覆された銅製の
導線であるので、コンパクトで抵抗値の大きな均圧線を
得ることができる。
によれば、均圧線はエナメル被覆された黄銅製の導線で
あり、電機子コイルの導線はエナメル被覆された銅製の
導線であるので、コンパクトで抵抗値の大きな均圧線を
得ることができる。
【００３５】また、この発明の請求項５に係る回転電機
によれば、均圧線はエナメル被覆された丹銅製の導線で
あり、電機子コイルの導線はエナメル被覆された銅製の
導線であるので、コンパクトで抵抗値の大きな均圧線を
得ることができる。
によれば、均圧線はエナメル被覆された丹銅製の導線で
あり、電機子コイルの導線はエナメル被覆された銅製の
導線であるので、コンパクトで抵抗値の大きな均圧線を
得ることができる。
【００３６】また、この発明の請求項６に係る回転電機
によれば、均圧線の導体部断面積を電機子コイルの導線
の導体部断面積の１／７．５よりも小さくしたので、コ
ンパクトで抵抗値が大きく、かつヒュージングの馴染み
がよい均圧線を得ることができる。
によれば、均圧線の導体部断面積を電機子コイルの導線
の導体部断面積の１／７．５よりも小さくしたので、コ
ンパクトで抵抗値が大きく、かつヒュージングの馴染み
がよい均圧線を得ることができる。
【００３７】また、この発明の請求項７に係る回転電機
によれば、均圧線とライザとは独立した部材で構成した
ので、均圧線の電流容量をライザや電機子コイルよりも
小さく設計することができ、抵抗値の大きな均圧線を簡
単に得ることができる。
によれば、均圧線とライザとは独立した部材で構成した
ので、均圧線の電流容量をライザや電機子コイルよりも
小さく設計することができ、抵抗値の大きな均圧線を簡
単に得ることができる。
【００３８】また、この発明の請求項８に係る回転電機
によれば、整流子片に単一のブラシを当接することがで
きるので、部品点数が減り、小型で安価であり、かつ生
産性の高い回転電機を得ることができる。
によれば、整流子片に単一のブラシを当接することがで
きるので、部品点数が減り、小型で安価であり、かつ生
産性の高い回転電機を得ることができる。
【図１】 本発明の実施の形態１による電動機の全体構
成図である。
成図である。
【図２】 図１の整流装置及びその近傍の正面図であ
る。
る。
【図３】 図１の整流装置を電機子側から見た側面図で
ある。
ある。
【図４】 図１の整流装置及びその近傍の正面図であ
る。
る。
【図５】 図１の整流装置を電機子側から見た側面図で
ある。
ある。
【図６】 実施の形態２による電動機の整流装置及びそ
の近傍の正面図である。
の近傍の正面図である。
【図７】 図６の整流装置を電機子側から見た側面図で
ある。
ある。
【図８】 実施の形態３による電動機の整流装置及びそ
の近傍の正面図である。
の近傍の正面図である。
【図９】 図８の整流装置を電機子側から見た側面図で
ある。
ある。
【図１０】 実施の形態３による電動機の電機子コイル
と均圧線との線径を比較した図である。
と均圧線との線径を比較した図である。
【図１１】 本発明による均圧線抵抗値とブラシ電流ア
ンバランスとの関係を示す図である。
ンバランスとの関係を示す図である。
【図１２】 従来の直流電動機の部分断面図である。
【図１３】 図１２の均圧線の斜視図である。
【図１４】 図１２のライザ及び均圧線の配置を示す図
である。
である。
【図１５】 従来の直流電動機の電機回路図である。
【図１６】 従来の直流電動機の電気回路において、ブ
ラシ電流アンバランスを説明する電機回路図である。
ラシ電流アンバランスを説明する電機回路図である。
【図１７】 従来の直流電動機の電気回路において、整
流子片に同時に当接する複数のブラシ片を設けた例を示
す構成図である。
流子片に同時に当接する複数のブラシ片を設けた例を示
す構成図である。
４ 鉄心、５ 電機子コイル、６，１６，２６ 均圧
線、７ ブラシ、８ 整流子、９ 整流子片、１１ ライ
ザ。
線、７ ブラシ、８ 整流子、９ 整流子片、１１ ライ
ザ。
フロントページの続き (72)発明者 岡本 清秀 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 磯野 修治 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 山本 京平 東京都千代田区大手町二丁目６番２号 三 菱電機エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 今城 昭彦 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 吉桑 義雄 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 岡崎 正文 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5H613 AA01 AA03 BB04 BB08 BB15 GA05 GB01 GB08 GB09 GB13 GB14 KK07 KK10 KK11 PP05 PP07
Claims (8)
- 【請求項１】 軸線方向に延びた複数のスロットを有す
る鉄心及びスロットに導線が巻回されて構成された電機
子コイルを有する電機子と、 複数配列された整流子片、この整流子片の端部に設けら
れたライザ、及び前記整流子片と当接するブラシを有す
る整流装置と前記電機子コイル、前記ライザ及び前記整
流子片から構成された電機子回路のうち同電位であるべ
き部位同士を電気的に接続した均圧線とを備えた回転電
機であって、 前記電機子コイルの前記導線の抵抗率をρ０［Ω・
ｍ］、前記導線の導体部断面積をＳ［ｍ２］、前記電機
子回路と前記均圧線との接続部の回転半径をｒ１
［ｍ］、極対ピッチをτ［ｒａｄ］とし、均圧線の抵抗
値をＲeq［Ω］としたとき、 Ｒeq≧（ρ０・（ｒ１＊τ）／（Ｓ／３））＊（２．５） を満たす回転電機。 - 【請求項２】 均圧線の長さをＬ［ｍ］、均圧線と電機
子回路との接続部の回転半径の平均値をｒ１［ｍ］、極
対ピッチをτ［ｒａｄ］としたとき、Ｌ≧（ｒ１＊τ＊
２．５）を満たす請求項１に記載の回転電機。 - 【請求項３】 均圧線の抵抗率が電機子コイルの導線の
抵抗率よりも大きい請求項１または請求項２に記載の回
転電機。 - 【請求項４】 均圧線はエナメル被覆された黄銅製の導
線であり、電機子コイルの導線はエナメル被覆された銅
製の導線である請求項３に記載の回転電機。 - 【請求項５】 均圧線はエナメル被覆された丹銅製の導
線であり、電機子コイルの導線はエナメル被覆された銅
製の導線である請求項３に記載の回転電機。 - 【請求項６】 均圧線の導体部断面積が電機子コイルの
導線の導体部断面積の１／７．５よりも小さい請求項１
乃至請求項５の何れかに記載の回転電機。 - 【請求項７】 均圧線とライザとは独立した部材で構成
されている請求項１乃至請求項６の何れかに記載の回転
電機。 - 【請求項８】 整流子片に単一のブラシが当接する請求
項１乃至請求項７の何れかに記載の回転電機。
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|---|---|---|---|
| JP00306899A JP3450732B2 (ja) | 1999-01-08 | 1999-01-08 | 回転電機 |
| US09/384,977 US6075305A (en) | 1999-01-08 | 1999-08-30 | Dynamo-electric machine |
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| DE19950370A DE19950370B4 (de) | 1999-01-08 | 1999-10-19 | Dynamoelektrische Maschine |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP00306899A JP3450732B2 (ja) | 1999-01-08 | 1999-01-08 | 回転電機 |
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|---|---|
| JP2000209819A true JP2000209819A (ja) | 2000-07-28 |
| JP3450732B2 JP3450732B2 (ja) | 2003-09-29 |
Family
ID=11547026
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00306899A Expired - Lifetime JP3450732B2 (ja) | 1999-01-08 | 1999-01-08 | 回転電機 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6075305A (ja) |
| JP (1) | JP3450732B2 (ja) |
| DE (1) | DE19950370B4 (ja) |
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