JP2003092866A - 電気モータ及びその巻線方法 - Google Patents
電気モータ及びその巻線方法Info
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- JP2003092866A JP2003092866A JP2001283431A JP2001283431A JP2003092866A JP 2003092866 A JP2003092866 A JP 2003092866A JP 2001283431 A JP2001283431 A JP 2001283431A JP 2001283431 A JP2001283431 A JP 2001283431A JP 2003092866 A JP2003092866 A JP 2003092866A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ブラシ・アーキングおよび電磁干渉(EMI)を
減少させるための分布コイル巻線配置を有するブラシ整
流式電気モータ用電機子を提供する。 【解決手段】 本発明の巻線パターンは、各コイルを異
なる複数のターンの第1および第2副コイル部分にセグメ
ント化したものである。各副コイル部分は、積層スタッ
クの別個の離隔スロット対の回りに巻回される。隣接す
るコイルは、各々の一方の副コイル部分が共通スロット
に巻回され、従って各隣接コイル対がオーバラップする
配置を形成するように巻回される。上記の巻線パターン
によれば、各コイルの合成磁軸はブラシ・アーキングお
よびそれに伴うEMIを相当に減少させるように“シフ
ト”される。このEMIの低減は、通常はEMIを許容可能な
低レベルに維持するために必要とされるチョークなどの
EMI低減用構成要素の必要性を除去するのに十分であ
る。
減少させるための分布コイル巻線配置を有するブラシ整
流式電気モータ用電機子を提供する。 【解決手段】 本発明の巻線パターンは、各コイルを異
なる複数のターンの第1および第2副コイル部分にセグメ
ント化したものである。各副コイル部分は、積層スタッ
クの別個の離隔スロット対の回りに巻回される。隣接す
るコイルは、各々の一方の副コイル部分が共通スロット
に巻回され、従って各隣接コイル対がオーバラップする
配置を形成するように巻回される。上記の巻線パターン
によれば、各コイルの合成磁軸はブラシ・アーキングお
よびそれに伴うEMIを相当に減少させるように“シフ
ト”される。このEMIの低減は、通常はEMIを許容可能な
低レベルに維持するために必要とされるチョークなどの
EMI低減用構成要素の必要性を除去するのに十分であ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電気モータに関し、
特に、電機子の整流子と接触するブラシでの電磁干渉お
よびアーキング(arcing)を減少させるように電機子にコ
イルを巻回するための巻線パターンに関する。
特に、電機子の整流子と接触するブラシでの電磁干渉お
よびアーキング(arcing)を減少させるように電機子にコ
イルを巻回するための巻線パターンに関する。
【０００２】
【従来技術】今日におけるブラシ整流式電気モータは、
その電機子の積層スタック(lamination stack)に形成さ
れたスロットに巻回された複数のコイルを有する電機子
を含んでいる。伝統的なモータ設計では、電機子の積層
スタックは、積層柱状部(lamination post)の隣接対の
間に延在して円周方向に配置された複数のスロットを形
成する。通常、上記積層スタックに電機子コイルを巻回
する場合には、１個のスロット毎に２個のコイルが使用
される。同一スロットの２個のコイルのうち、第1に整
流するものが第1コイルと称され、第2に整流するものが
第2コイルと称される。上記第2コイルは本来的に上記第
1コイルよりも磁気整流(magnetic commutation)が弱
い、と言うのも、上記第2コイルは整流を終了する前に
固定子内の磁気的中性領域(magnetic neutral zone)を
通過するからである。これは図１に簡略化して示されて
おり、上記第1コイルの整流領域はZ1で示され、上記第2
コイルの整流領域はZ2で示されている。回転子“R”
は、第1コイルの整流領域の中間点に位置して示されて
いる。結果として、第2コイルの整流は相当のブラシ・
アーキング(brush arcing)を発生し得ることとなり、モ
ータのブラシ・アーキング全体の支配的な発生源とな
る。これはまた、種々の政府の規制機関(government re
gulatory agency)により設定された許容可能レベルを超
える電磁干渉(EMI:electro-magnetic interference)を
引き起こし得る。このブラシ・アーキングはまた、ブラ
シの摩耗を早めるものでもある。
その電機子の積層スタック(lamination stack)に形成さ
れたスロットに巻回された複数のコイルを有する電機子
を含んでいる。伝統的なモータ設計では、電機子の積層
スタックは、積層柱状部(lamination post)の隣接対の
間に延在して円周方向に配置された複数のスロットを形
成する。通常、上記積層スタックに電機子コイルを巻回
する場合には、１個のスロット毎に２個のコイルが使用
される。同一スロットの２個のコイルのうち、第1に整
流するものが第1コイルと称され、第2に整流するものが
第2コイルと称される。上記第2コイルは本来的に上記第
1コイルよりも磁気整流(magnetic commutation)が弱
い、と言うのも、上記第2コイルは整流を終了する前に
固定子内の磁気的中性領域(magnetic neutral zone)を
通過するからである。これは図１に簡略化して示されて
おり、上記第1コイルの整流領域はZ1で示され、上記第2
コイルの整流領域はZ2で示されている。回転子“R”
は、第1コイルの整流領域の中間点に位置して示されて
いる。結果として、第2コイルの整流は相当のブラシ・
アーキング(brush arcing)を発生し得ることとなり、モ
ータのブラシ・アーキング全体の支配的な発生源とな
る。これはまた、種々の政府の規制機関(government re
gulatory agency)により設定された許容可能レベルを超
える電磁干渉(EMI:electro-magnetic interference)を
引き起こし得る。このブラシ・アーキングはまた、ブラ
シの摩耗を早めるものでもある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題と課題を解決するための
手段】故に、本発明の主たる目的は、ブラシ・アーキン
グを相当に減少させると共にモータの整流効率を相当に
改善するために役立つ独特の順序で巻回された複数のコ
イルを有するブラシ整流式電気モータ用電機子を提供す
ることである。
手段】故に、本発明の主たる目的は、ブラシ・アーキン
グを相当に減少させると共にモータの整流効率を相当に
改善するために役立つ独特の順序で巻回された複数のコ
イルを有するブラシ整流式電気モータ用電機子を提供す
ることである。
【０００４】本発明の更なる目的は、電機子に巻回され
るコイルに対し、他には電機子のいかなる構成要素の修
正をも必要とせずあるいは付加的な構成要素も必要とし
ない様式にて独特な巻線パターンを取り入れたブラシ整
流式電気モータ用電機子を提供することである。
るコイルに対し、他には電機子のいかなる構成要素の修
正をも必要とせずあるいは付加的な構成要素も必要とし
ない様式にて独特な巻線パターンを取り入れたブラシ整
流式電気モータ用電機子を提供することである。
【０００５】本発明の更なる目的は、ブラシ・アーキン
グにより発生したEMIを十分に減衰するために通常は必
要とされるEMI用構成要素を除去することができるよう
にすることにより、モータを更に安価でしかも更に少な
い構成要素で構築可能とする、電機子の電機子コイルに
対する巻線パターンを提供することである。
グにより発生したEMIを十分に減衰するために通常は必
要とされるEMI用構成要素を除去することができるよう
にすることにより、モータを更に安価でしかも更に少な
い構成要素で構築可能とする、電機子の電機子コイルに
対する巻線パターンを提供することである。
【０００６】上記のおよびその他の目的は、本発明の好
適実施例によるモータのコイル用の独特な分布巻線パタ
ーン(distributed winding pattern)を取り入れたブラ
シ整流式電気モータ用電機子により実現される。上記巻
線パターンは、各コイルを第1および第2副コイル(subco
il)部分にセグメント化することによる。第1コイルで
は、第1副コイル部分が２個の離隔スロット（第１スロ
ット対）の回りに第1の複数ターン(turn)にて巻回さ
れ、かつ、第2副コイル部分が上記第1スロット対から円
周方向にシフトされた第2の離隔スロット対の回りに巻
回される。上記第2副コイル部分もまた、上記第1副コイ
ル部分とは異なる複数の巻回ターン(winding turn)によ
り形成される。上記２つの副コイル部分は、電機子の第
1整流子セグメントに連結された一端と第2整流子セグメ
ントに連結された他端と直列に巻回される。
適実施例によるモータのコイル用の独特な分布巻線パタ
ーン(distributed winding pattern)を取り入れたブラ
シ整流式電気モータ用電機子により実現される。上記巻
線パターンは、各コイルを第1および第2副コイル(subco
il)部分にセグメント化することによる。第1コイルで
は、第1副コイル部分が２個の離隔スロット（第１スロ
ット対）の回りに第1の複数ターン(turn)にて巻回さ
れ、かつ、第2副コイル部分が上記第1スロット対から円
周方向にシフトされた第2の離隔スロット対の回りに巻
回される。上記第2副コイル部分もまた、上記第1副コイ
ル部分とは異なる複数の巻回ターン(winding turn)によ
り形成される。上記２つの副コイル部分は、電機子の第
1整流子セグメントに連結された一端と第2整流子セグメ
ントに連結された他端と直列に巻回される。
【０００７】第2コイルもまた第1および第2副コイル部
分へと分割され、第1副コイル部分は、上記第1コイルの
上記第2副コイル部分と同じターン数でかつ上記第2の離
隔スロット対に巻回される。但し、上記第2コイルの上
記第2副コイル部分は、それが上記第2スロット対から１
スロットだけ横方向にシフトされた第3の離隔スロット
対内に巻回されるように、横方向にシフトされる。上記
第2コイルの上記第2副コイル部分はまた、上記第1コイ
ルの上記第1部分の複数ターンと一致する複数ターンで
巻回される。上記第2コイルの上記第1副コイル部分の一
端は整流子セグメント番号2に連結される一方、コイル
２の副コイル部分2の端部は整流子セグメント番号3に連
結される。
分へと分割され、第1副コイル部分は、上記第1コイルの
上記第2副コイル部分と同じターン数でかつ上記第2の離
隔スロット対に巻回される。但し、上記第2コイルの上
記第2副コイル部分は、それが上記第2スロット対から１
スロットだけ横方向にシフトされた第3の離隔スロット
対内に巻回されるように、横方向にシフトされる。上記
第2コイルの上記第2副コイル部分はまた、上記第1コイ
ルの上記第1部分の複数ターンと一致する複数ターンで
巻回される。上記第2コイルの上記第1副コイル部分の一
端は整流子セグメント番号2に連結される一方、コイル
２の副コイル部分2の端部は整流子セグメント番号3に連
結される。
【０００８】コイル番号3は第1および第2副コイル部分
にセグメント化されると共に、この第1副コイル部分
は、上記第2コイルの上記第2副コイル部分と一致するタ
ーン数に巻回され、かつ上記第2の離隔スロット対の回
りに巻回される。上記第3コイルの上記第2副コイル部分
は、上記第3の離隔スロット対の回りに巻回されるが、
そのターン数は上記第2コイルの上記第1副コイル部分に
一致する。上記第3コイルの上記第1副コイル部分の端部
は整流子セグメント番号3に連結される一方、上記のコ
イル3の第2副コイル部分は整流子セグメント番号4に連
結される。
にセグメント化されると共に、この第1副コイル部分
は、上記第2コイルの上記第2副コイル部分と一致するタ
ーン数に巻回され、かつ上記第2の離隔スロット対の回
りに巻回される。上記第3コイルの上記第2副コイル部分
は、上記第3の離隔スロット対の回りに巻回されるが、
そのターン数は上記第2コイルの上記第1副コイル部分に
一致する。上記第3コイルの上記第1副コイル部分の端部
は整流子セグメント番号3に連結される一方、上記のコ
イル3の第2副コイル部分は整流子セグメント番号4に連
結される。
【０００９】上記の巻線パターンは、上記積層スタック
の回りで各コイルのオーバラップが生ずるような方法で
交互に継続される。要するに、全ての第1副コイル部分
はそれらの磁軸(magnetic axis)を上記電機子の回転に
関して前方にシフトし、かつ、全ての第2コイル部分は
それらの磁軸を電機子回転の方向に対して後方にシフト
する。各コイルの２つの副コイル部分間の所望のターン
比はかなり変り得るが好適には約3:1の所望のターン比
とすることで、上述の巻線パターンは隣接電機子コイル
間の磁気結合における“不均等さ(unevenness)”を円滑
化し、従って整流効率を改善する。これにより、各コイ
ルの第2副コイル部分に対する整流効率も改善され、従
ってブラシ・アーキングが減少する。これはまた、EMI
を相当に減少させる役割をも果たす。EMIが減少するこ
とから、EMIレベルを確実に規制限界未満に維持するた
めにモータ・ブラシで使用することが従来は必要とされ
た高価なEMI抑制部品が不要となる。
の回りで各コイルのオーバラップが生ずるような方法で
交互に継続される。要するに、全ての第1副コイル部分
はそれらの磁軸(magnetic axis)を上記電機子の回転に
関して前方にシフトし、かつ、全ての第2コイル部分は
それらの磁軸を電機子回転の方向に対して後方にシフト
する。各コイルの２つの副コイル部分間の所望のターン
比はかなり変り得るが好適には約3:1の所望のターン比
とすることで、上述の巻線パターンは隣接電機子コイル
間の磁気結合における“不均等さ(unevenness)”を円滑
化し、従って整流効率を改善する。これにより、各コイ
ルの第2副コイル部分に対する整流効率も改善され、従
ってブラシ・アーキングが減少する。これはまた、EMI
を相当に減少させる役割をも果たす。EMIが減少するこ
とから、EMIレベルを確実に規制限界未満に維持するた
めにモータ・ブラシで使用することが従来は必要とされ
た高価なEMI抑制部品が不要となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】当業者であれば、本発明の種々の
利点は以下の説明および特許請求の範囲から添付図面を
参照して明らかになるであろう。
利点は以下の説明および特許請求の範囲から添付図面を
参照して明らかになるであろう。
【００１１】図２を参照すると、本発明の教示に従って
巻回された複数のコイル25を有するブラシ整流式電気モ
ータ11用の電機子10が示されている。電機子10は、単に
例として示した24個の独立した整流子セグメント121〜1
224を備えた整流子12を含む。積層スタック14は、その
積層スタック14に巻回された複数の24個のコイル251〜2
524を支持するために使用される。積層スタック14を貫
通して電機子軸22が延在し、この電機子軸22は減速ギヤ
・アセンブリ20およびファン18に固定して連結される。
但し、ファン18および減速ギヤ・アセンブリ20は選択的
なものであって本発明の電機子10に対して必須でなく、
単にそれらは電気モータ用の電機子に連結してよく使用
される構成要素であるので示されているにすぎないこと
は理解されよう。
巻回された複数のコイル25を有するブラシ整流式電気モ
ータ11用の電機子10が示されている。電機子10は、単に
例として示した24個の独立した整流子セグメント121〜1
224を備えた整流子12を含む。積層スタック14は、その
積層スタック14に巻回された複数の24個のコイル251〜2
524を支持するために使用される。積層スタック14を貫
通して電機子軸22が延在し、この電機子軸22は減速ギヤ
・アセンブリ20およびファン18に固定して連結される。
但し、ファン18および減速ギヤ・アセンブリ20は選択的
なものであって本発明の電機子10に対して必須でなく、
単にそれらは電気モータ用の電機子に連結してよく使用
される構成要素であるので示されているにすぎないこと
は理解されよう。
【００１２】図３を参照すると、積層スタック14がコイ
ルを一切巻回せずに示されている。積層スタック14は、
半径方向に突出する複数個の積層柱状部もしくは“歯
部”24を含む。各柱状部24の間には12個のスロットS1〜
S12が形成される。但し、このような12個のスロットが
例示されているがそれより多いかもしくは少ない複数の
スロットが採用され得ることは直ちに理解されよう。各
スロットの全体の数は、整流子セグメントの個数に依存
し、常に使用される整流子セグメントの個数の半分であ
る。
ルを一切巻回せずに示されている。積層スタック14は、
半径方向に突出する複数個の積層柱状部もしくは“歯
部”24を含む。各柱状部24の間には12個のスロットS1〜
S12が形成される。但し、このような12個のスロットが
例示されているがそれより多いかもしくは少ない複数の
スロットが採用され得ることは直ちに理解されよう。各
スロットの全体の数は、整流子セグメントの個数に依存
し、常に使用される整流子セグメントの個数の半分であ
る。
【００１３】次に図４を参照すると、本発明の巻線パタ
ーンが描かれている。コイル番号１(251)は、第1副コイ
ル部分1Aと、副コイル部分1Aと直列に形成された第2副
コイル部分1Bとを有する。副コイル部分1Aの一端は整流
子セグメント番号121に連結され、第2副コイル部分1Bの
端部は整流子セグメント番号122に連結される。コイル2
51の副コイル部分1Aは、積層スタック14のスロットS12
とスロットS5の回りに巻回された、例えば7ターンとい
った第1の複数のターンを含む。コイル251の副コイル部
分1Bは次に、積層スタック14のスロットS1およびスロッ
トS6においてこの例では17ターンである上記より多い複
数ターンで巻回される。各副コイル部分の巻線の正確な
数はかなり変り得るが、好適実施例においてはコイル25
1の副コイル部分1Bと副コイル部分1Aとの間ではターン
数は、好適には一方の巻回ターンが他方の巻回ターンの
約３倍となるようなものである。また、以下で更に記述
されるように、隣接するコイルが常に、異なる数の巻回
ターンを有する２つの第1副コイル部分と、異なる数の
巻回ターンを有する２つの第2副コイル部分とを有する
ように、各副コイル間におけるターン数も交互に変えら
れる。
ーンが描かれている。コイル番号１(251)は、第1副コイ
ル部分1Aと、副コイル部分1Aと直列に形成された第2副
コイル部分1Bとを有する。副コイル部分1Aの一端は整流
子セグメント番号121に連結され、第2副コイル部分1Bの
端部は整流子セグメント番号122に連結される。コイル2
51の副コイル部分1Aは、積層スタック14のスロットS12
とスロットS5の回りに巻回された、例えば7ターンとい
った第1の複数のターンを含む。コイル251の副コイル部
分1Bは次に、積層スタック14のスロットS1およびスロッ
トS6においてこの例では17ターンである上記より多い複
数ターンで巻回される。各副コイル部分の巻線の正確な
数はかなり変り得るが、好適実施例においてはコイル25
1の副コイル部分1Bと副コイル部分1Aとの間ではターン
数は、好適には一方の巻回ターンが他方の巻回ターンの
約３倍となるようなものである。また、以下で更に記述
されるように、隣接するコイルが常に、異なる数の巻回
ターンを有する２つの第1副コイル部分と、異なる数の
巻回ターンを有する２つの第2副コイル部分とを有する
ように、各副コイル間におけるターン数も交互に変えら
れる。
【００１４】コイル番号2(252)もまた、相互に直列な第
1副コイル部分2Aおよび第2副コイル2Bを有する。副コイ
ル部分2Aは、17ターンでスロットS1およびS6に巻回され
る。副コイル部分2Bは副コイル部分2Aと直列に巻回され
るが、積層スタック14のスロットS2およびS7の回りに7
巻回ターンで巻回される。副コイル部分2Aの端部は整流
子セグメント122に連結される一方、副コイル部分2Bの
端部は整流子セグメント123に連結される。コイル252の
第1副コイル部分2Aは、コイル251の第2副コイル部分1B
とオーバラップする。
1副コイル部分2Aおよび第2副コイル2Bを有する。副コイ
ル部分2Aは、17ターンでスロットS1およびS6に巻回され
る。副コイル部分2Bは副コイル部分2Aと直列に巻回され
るが、積層スタック14のスロットS2およびS7の回りに7
巻回ターンで巻回される。副コイル部分2Aの端部は整流
子セグメント122に連結される一方、副コイル部分2Bの
端部は整流子セグメント123に連結される。コイル252の
第1副コイル部分2Aは、コイル251の第2副コイル部分1B
とオーバラップする。
【００１５】コイル番号3(253)は、相互に直列な第1副
コイル部分3Aおよび第2副コイル部分3Bを含む。副コイ
ル部分3Aは、整流子セグメント123に取付けられてスロ
ットS1およびS6に巻回された7巻回ターンを含む。副コ
イル部分3Bは、副コイル部分3Aと直列に形成されてスロ
ットS2およびS7に巻回された17ターンを含み、その端部
は整流子セグメント124に連結される。
コイル部分3Aおよび第2副コイル部分3Bを含む。副コイ
ル部分3Aは、整流子セグメント123に取付けられてスロ
ットS1およびS6に巻回された7巻回ターンを含む。副コ
イル部分3Bは、副コイル部分3Aと直列に形成されてスロ
ットS2およびS7に巻回された17ターンを含み、その端部
は整流子セグメント124に連結される。
【００１６】コイル4(254)もまた、第1副コイル部分4A
とこの副コイル部分4Aに直列な第2副コイル部分4Bとを
含む。副コイル部分4Aは、整流子セグメント124に連結
されたその端部を有し、スロットS2およびS7の回りに巻
回された17ターンを含む。副コイル部分4Bは、スロット
S3およびS8の回りに巻回された7ターンを含み、その端
部で整流子セグメント125に連結される。コイル254はコ
イル253と部分的にオーバラップすることに注目された
い。要するに、コイル25の各隣接対の副コイル部分の１
つが相互にオーバラップする。
とこの副コイル部分4Aに直列な第2副コイル部分4Bとを
含む。副コイル部分4Aは、整流子セグメント124に連結
されたその端部を有し、スロットS2およびS7の回りに巻
回された17ターンを含む。副コイル部分4Bは、スロット
S3およびS8の回りに巻回された7ターンを含み、その端
部で整流子セグメント125に連結される。コイル254はコ
イル253と部分的にオーバラップすることに注目された
い。要するに、コイル25の各隣接対の副コイル部分の１
つが相互にオーバラップする。
【００１７】コイル251〜254に対する上記パターンは、
全てのコイル(この例では12個のコイル)が積層スタック
14上に巻回されるまで繰返される。コイル251〜2512の
端部は各々更に、整流子セグメント121〜1224の直近の
隣接対に固定される。たとえば、コイル255の各端部は
整流子セグメント125および126に固定され、コイル256
の各端部は整流子セグメント126および127に固定され、
以下同様である。
全てのコイル(この例では12個のコイル)が積層スタック
14上に巻回されるまで繰返される。コイル251〜2512の
端部は各々更に、整流子セグメント121〜1224の直近の
隣接対に固定される。たとえば、コイル255の各端部は
整流子セグメント125および126に固定され、コイル256
の各端部は整流子セグメント126および127に固定され、
以下同様である。
【００１８】上述の巻線パターンは、コイル25の前述の
第2コイルの部分の全ての整流性能をかなり改善する。
各コイル25を第1および第2副コイル部分に分割すること
によって、各第1副コイル部分はその磁軸を、従来の２
コイル／スロットの手法において有するであろう位置か
ら離して(すなわち横方向に)シフトすることが可能にな
る。これは図５に示されている。電機子10の回転方向に
関して、全ての第1副コイル部分はそれらの磁軸を前方
にシフトして線30により示されたように第1コイル整流
領域を生成し、かつ、全ての第2副コイル部分はそれら
の磁軸を後方にシフトして線32により示されたように第
2コイル整流領域を生成する。これらの整流領域は今や
両者ともに、各界磁コイル34間の磁気的中性領域に存在
する。２つの副コイル間のターン比(turns ratio)が約
3:1で、この巻線パターンは従来の“２コイル／スロッ
ト”の巻線パターンでの欠点である隣接コイル間の磁気
的“不均等さ”を円滑化する。この結果、各コイルの合
成磁軸(resultant magneticaxis)のシフトと関連して、
モータの整流効率はかなり改善されてブラシ・アーキン
グ全体が減少する。
第2コイルの部分の全ての整流性能をかなり改善する。
各コイル25を第1および第2副コイル部分に分割すること
によって、各第1副コイル部分はその磁軸を、従来の２
コイル／スロットの手法において有するであろう位置か
ら離して(すなわち横方向に)シフトすることが可能にな
る。これは図５に示されている。電機子10の回転方向に
関して、全ての第1副コイル部分はそれらの磁軸を前方
にシフトして線30により示されたように第1コイル整流
領域を生成し、かつ、全ての第2副コイル部分はそれら
の磁軸を後方にシフトして線32により示されたように第
2コイル整流領域を生成する。これらの整流領域は今や
両者ともに、各界磁コイル34間の磁気的中性領域に存在
する。２つの副コイル間のターン比(turns ratio)が約
3:1で、この巻線パターンは従来の“２コイル／スロッ
ト”の巻線パターンでの欠点である隣接コイル間の磁気
的“不均等さ”を円滑化する。この結果、各コイルの合
成磁軸(resultant magneticaxis)のシフトと関連して、
モータの整流効率はかなり改善されてブラシ・アーキン
グ全体が減少する。
【００１９】本発明の電機子10に採用された上記巻線パ
ターンはまた、従来の２コイル／スロットの巻線パター
ンから生ずるEMIを十分に減衰させるために必要とされ
るはずの構成要素を除去することにより、上記電機子を
構築するコストを相当に減少させるのに役立つ。通常
は、各電機子ブラシに接続されるチョーク回路を形成す
るために誘導性構成要素が必要とされる。これらの従来
の付加的構成要素はモータの全体的な製造コストを増大
させると共に、修理処置の間にブラシを交換する作業を
更に複雑にする。
ターンはまた、従来の２コイル／スロットの巻線パター
ンから生ずるEMIを十分に減衰させるために必要とされ
るはずの構成要素を除去することにより、上記電機子を
構築するコストを相当に減少させるのに役立つ。通常
は、各電機子ブラシに接続されるチョーク回路を形成す
るために誘導性構成要素が必要とされる。これらの従来
の付加的構成要素はモータの全体的な製造コストを増大
させると共に、修理処置の間にブラシを交換する作業を
更に複雑にする。
【００２０】故に本発明の装置および方法によればブラ
シ・アーキングを相当に減少させ、従って全てのブラシ
整流式電気モータに対して従来の２コイル／スロットの
電機子構造で存在するEMIを相当に減少させることが可
能な電機子を形成することができる。本発明の装置およ
び方法は更に、製造プロセスの複雑さを増大せず、ま
た、電機子を作る全体コストを増大させるような付加的
構成部品も必要としない。
シ・アーキングを相当に減少させ、従って全てのブラシ
整流式電気モータに対して従来の２コイル／スロットの
電機子構造で存在するEMIを相当に減少させることが可
能な電機子を形成することができる。本発明の装置およ
び方法は更に、製造プロセスの複雑さを増大せず、ま
た、電機子を作る全体コストを増大させるような付加的
構成部品も必要としない。
【００２１】当業者であれば上記記述により、本発明の
広範な教示は種々の形態で実施可能であることを理解で
きるであろう。故に、本発明は特定の実施例に関して記
述されたが、当業者には各図面、明細書および特許請求
の範囲を考察すればその他の改変は明らかになるので本
発明の真の範囲はそのように限定されるべきではない。
広範な教示は種々の形態で実施可能であることを理解で
きるであろう。故に、本発明は特定の実施例に関して記
述されたが、当業者には各図面、明細書および特許請求
の範囲を考察すればその他の改変は明らかになるので本
発明の真の範囲はそのように限定されるべきではない。
【図１】伝統的なコイル巻線パターンを採用した電機子
の簡略化した概略端面図であり、“２コイル／スロット
(two-coil-per-slot)”の巻線配置の第2コイルの整流領
域が如何にしてその第２コイルの整流領域を第1コイル
の整流領域の後ろに遅延させてブラシ・アーキングに導
くかを示す図である。
の簡略化した概略端面図であり、“２コイル／スロット
(two-coil-per-slot)”の巻線配置の第2コイルの整流領
域が如何にしてその第２コイルの整流領域を第1コイル
の整流領域の後ろに遅延させてブラシ・アーキングに導
くかを示す図である。
【図２】本発明の教示に従って構築された典型的な電機
子の側面図である。
子の側面図である。
【図３】図２の電機子の簡略化した端部断面図であり、
電機子のコイルが巻回されるべき複数の１２個のスロッ
トを有する電機子用積層スタックを示す図である。
電機子のコイルが巻回されるべき複数の１２個のスロッ
トを有する電機子用積層スタックを示す図である。
【図４】本発明に係るコイル巻線パターンを簡略化して
示す図である。
示す図である。
【図５】半径方向に相互にアラインされることにより整
流効率を改善してブラシ・アーキングを減少させる副コ
イル部分を備えた第1および第2コイルに対して巻線パタ
ーンが整流領域を如何に生成するかを示す簡略化した端
面図である。
流効率を改善してブラシ・アーキングを減少させる副コ
イル部分を備えた第1および第2コイルに対して巻線パタ
ーンが整流領域を如何に生成するかを示す簡略化した端
面図である。
１Ａ，２Ａ，３Ａ，４Ａ…第１副コイル部分
１Ｂ，２Ｂ，３Ｂ，４Ｂ…第２副コイル部分
１０…電機子
１１…ブラシ整流式電気モータ
１２…整流子
１２1〜１２24…整流子セグメント
１４…積層スタック
２４…積層柱状部（歯部）
２５，２５1〜２５4…コイル
Ｓ1〜Ｓ12…スロット
３０…第１コイル整流領域
３２…第２コイル整流領域
３４…界磁コイル
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ラン ホン ワン
アメリカ合衆国，メリーランド 21093,
ティモニアム，バーナビー コート ナン
バー２
Ｆターム(参考） 5H603 AA01 BB01 BB12 CA02 CA05
CC17 CD08 CD22
5H623 AA03 BB07 GG02 HH04 JJ03
JJ08 JJ12
Claims (15)
- 【請求項１】 ブラシ・アーキングおよび電磁干渉を減
少させるためのコイル巻線パターンを備えた電機子を有
する電気モータであって、 半径方向に延在する複数の柱状部を有する積層スタック
であって、前記柱状部は円周方向のパターンで配置され
た複数のスロットを該柱状部の間に形成する積層スタッ
クと、 前記スロットの回りに巻回された複数のコイルであっ
て、該各コイルは第1および第2副コイル部分に分割さ
れ、前記第1副コイル部分は第1の複数の巻回ターンを有
し、かつ前記第2副コイル部分は第2の複数の巻回ターン
を有し、ここで、前記第1および第2副コイル部分は円周
方向にオフセットされた異なる前記スロットの対内に巻
回され、かつ整流子の第1および第2整流子セグメントに
連結された、複数のコイルと、を備え、 前記コイルは、隣接した該コイルの対がオーバラップす
る様式で巻回されるように巻回され、前記各コイル対の
第1コイルの前記第2副コイル部分は、前記各コイル対の
第2コイルの前記第1副コイル部分と同じ前記スロット対
内に巻回されることを特徴とする電気モータ。 - 【請求項２】 前記各コイルの前記第1および第2副コイ
ル部分の一方の巻回ターンは他方の巻回ターンの約３倍
を有する請求項１に記載の電気モータ。 - 【請求項３】 前記コイルの前記第2副コイル部分は、
該コイルに隣接する前記コイルの前記第2副コイル部分
から１個の前記スロットの位置だけ円周方向にシフトさ
れた前記スロット対の回りに巻回される請求項２に記載
の電気モータ。 - 【請求項４】 前記第1および第2副コイル部分の端部
は、前記各コイルの前記各第2副コイル部分の端部が該
コイルに隣接する前記コイルの前記第1副コイル部分と
同じ前記整流子セグメントに連結されるように、前記整
流子セグメントに連結される請求項１に記載の電気モー
タ。 - 【請求項５】 複数のコイルを巻回するための円周方向
に配置された複数のスロットを形成する積層スタックを
有する電気モータの電機子に巻線を巻回する方法であっ
て、 第1コイルを相互に直列な第1および第2副コイル部分に
セグメント化することと、 前記第1コイルの前記第1副コイル部分を、第1の複数の
巻回ターンで前記スロットの第1の離隔スロット対の回
りに巻回することと、 前記第1コイルの前記第2副コイル部分を第2の複数の巻
回ターンで前記第1のスロット対から円周方向にシフト
された第2の離隔スロット対の回りに巻回することと、 第2コイルを相互に直列な第1および第2副コイル部分に
セグメント化することと、 前記第2コイルの前記第1副コイル部分を第3の複数の巻
回ターンに従うターン数前記第2の前記の離隔スロット
対の回りに巻回することと、 前記第2コイルの前記第2副コイル部分を第4の複数のタ
ーンで前記第2の前記の離隔スロット対から円周方向に
シフトされた第3の離隔スロット対の回りに巻回するこ
とと、 を含むことを特徴とする巻線を巻回する方法。 - 【請求項６】 前記第2および第3の複数の巻回ターンは
相互に等しい請求項５に記載の方法。 - 【請求項７】 前記第1および第4の複数の巻回ターンは
相互に等しい請求項５に記載の方法。 - 【請求項８】 前記第1および第2の複数の巻回ターンは
一方が常に他方の数の約３倍であるように異なる請求項
５に記載の方法。 - 【請求項９】 第3コイルを相互に直列な第1および第2
副コイル部分にセグメント化するステップと、 前記第3コイルの前記第1副コイル部分を前記第1の複数
の巻回ターンに従うターン数前記第2の前記の離隔スロ
ット対の回りに巻回するステップと、 前記第3コイルの前記第2副コイル部分を前記第2の複数
の巻回ターンに従うターン数前記第3の前記の離隔スロ
ット対の回りに巻回するステップと、 を更に含む請求項５に記載の方法。 - 【請求項１０】 第4コイルを相互に直列な第1および第
2副コイル部分にセグメント化するステップと、 前記第4コイルの前記第1副コイル部分を前記第2の複数
の巻回ターンに従うターン数で前記第3の離隔スロット
対の回りに巻回するステップと、 前記第4コイルの前記第2副コイル部分を前記第1の複数
の巻回ターンに従う巻回ターン数で前記第3の前記の離
隔スロット対から１個のスロット位置だけ円周方向にシ
フトされた第4の前記の離隔スロット対の回りに巻回す
るステップと、を更に含む請求項９に記載の方法。 - 【請求項１１】 複数個のコイルを巻回するための円周
方向に配置された複数のスロットを形成する積層スタッ
クを有する電気モータの電機子に巻線を巻回する方法で
あって、 第1コイルを相互に直列な第1および第2副コイル部分に
セグメント化することと、 前記第1コイルの前記第1副コイル部分を第1の複数の巻
回ターンで前記スロットの第1の離隔スロット対の回り
に巻回することと、 前記第1コイルの前記第2副コイル部分を第2の複数の巻
回ターンで前記第1のスロット対から円周方向にシフト
された第2の離隔スロット対の回りに巻回することと、 第2コイルを相互に直列な第1および第2副コイル部分に
セグメント化することと、 前記第2コイルの前記第1副コイル部分を前記第2の複数
の巻回ターンに従うターン数前記第2の前記の離隔スロ
ット対の回りに巻回することと、 前記第2コイルの前記第2副コイル部分を前記第1の複数
の巻回ターンに従うターン数で前記第2の前記の離隔ス
ロット対から円周方向にシフトされたされた第3の離隔
スロット対の回りに巻回することと、 第3コイルを相互に直列な第1および第2副コイル部分に
セグメント化することと、 前記第3コイルの前記第1副コイル部分を前記第1の複数
の巻回ターンに従うターン数前記第2の前記の離隔スロ
ット対の回りに巻回することと、 前記第3コイルの前記第2副コイル部分を前記第2の複数
の巻回ターンに従うターン数前記第3の前記の離隔スロ
ット対の回りに巻回することと、 第4コイルを相互に直列な第1および第2副コイル部分に
セグメント化することと、 前記第4コイルの前記第1副コイル部分を前記第2の複数
の巻回ターンに従うターン数で前記第3の離隔スロット
対の回りに巻回することと、 前記第4コイルの前記第2副コイル部分を前記第1の複数
の巻回ターンに従う巻回ターン数で前記第3の前記の離
隔スロット対から１個のスロット位置だけ円周方向にシ
フトされた第4の前記の離隔スロット対の回りに巻回す
ることと、 を含むことを特徴とする巻線を巻回する方法。 - 【請求項１２】 前記第1コイルの端部を整流子の隣接
する第1および第2整流子セグメントに固定するステップ
と、 前記第2コイルの第1端部を前記第2整流子セグメントに
固定し、かつ、前記第2コイルの第2端部を、前記第2整
流子セグメントの直近に隣接して配置された前記整流子
の第3整流子セグメントに固定するステップと、を更に
含む請求項１１に記載の方法。 - 【請求項１３】 前記第3コイルの第1端部を前記第3整
流子セグメントに固定し、かつ、前記第3コイルの第2端
部を、前記第3整流子セグメントの直近に隣接して配置
された第4整流子セグメントに固定するステップと、を
更に含む請求項１２に記載の方法。 - 【請求項１４】 前記第4コイルの第1端部を前記第4整
流子セグメントに固定し、かつ、前記第4コイルの第2端
部を、前記第4整流子セグメントの直近に隣接して配置
された第5整流子セグメントに固定するステップと、を
更に含む請求項１３に記載の方法。 - 【請求項１５】 前記第1および第2の複数の巻回ターン
を、一方が他方の約３倍のターンを含むように選択する
ステップを更に含む請求項１１に記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001283431A JP4057266B2 (ja) | 2001-09-18 | 2001-09-18 | 電気モータ及びその巻線方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001283431A JP4057266B2 (ja) | 2001-09-18 | 2001-09-18 | 電気モータ及びその巻線方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003092866A true JP2003092866A (ja) | 2003-03-28 |
| JP4057266B2 JP4057266B2 (ja) | 2008-03-05 |
Family
ID=19106916
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001283431A Expired - Fee Related JP4057266B2 (ja) | 2001-09-18 | 2001-09-18 | 電気モータ及びその巻線方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4057266B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005076442A1 (ja) * | 2004-02-10 | 2005-08-18 | Mitsuba Corporation | 電動モータ |
| EP1650853A1 (en) * | 2004-10-21 | 2006-04-26 | Makita Corporation | Winding scheme for a power tool motor |
| WO2007104589A1 (de) * | 2006-03-14 | 2007-09-20 | Robert Bosch Gmbh | Elektrische maschine |
| JP2011234619A (ja) * | 2010-04-23 | 2011-11-17 | Johnson Electric Sa | 電気モーター |
| JP2011234618A (ja) * | 2010-04-23 | 2011-11-17 | Johnson Electric Sa | 電気モーター |
| JP2014161223A (ja) * | 2007-10-08 | 2014-09-04 | Johnson Electric Sa | 電気モータ |
-
2001
- 2001-09-18 JP JP2001283431A patent/JP4057266B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005076442A1 (ja) * | 2004-02-10 | 2005-08-18 | Mitsuba Corporation | 電動モータ |
| JPWO2005076442A1 (ja) * | 2004-02-10 | 2007-10-18 | 株式会社ミツバ | 電動モータ |
| US7557484B2 (en) | 2004-02-10 | 2009-07-07 | Mitsuba Corporation | Electric motor |
| JP4772508B2 (ja) * | 2004-02-10 | 2011-09-14 | 株式会社ミツバ | 電動モータ |
| EP1650853A1 (en) * | 2004-10-21 | 2006-04-26 | Makita Corporation | Winding scheme for a power tool motor |
| US7388312B2 (en) | 2004-10-21 | 2008-06-17 | Makita Corporation | Power tool |
| WO2007104589A1 (de) * | 2006-03-14 | 2007-09-20 | Robert Bosch Gmbh | Elektrische maschine |
| JP2014161223A (ja) * | 2007-10-08 | 2014-09-04 | Johnson Electric Sa | 電気モータ |
| JP2011234619A (ja) * | 2010-04-23 | 2011-11-17 | Johnson Electric Sa | 電気モーター |
| JP2011234618A (ja) * | 2010-04-23 | 2011-11-17 | Johnson Electric Sa | 電気モーター |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4057266B2 (ja) | 2008-03-05 |
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