JP2006174592A

JP2006174592A - 回転電機

Info

Publication number: JP2006174592A
Application number: JP2004363137A
Authority: JP
Inventors: Takanori Teranishi; 高徳寺西
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2004-12-15
Filing date: 2004-12-15
Publication date: 2006-06-29
Anticipated expiration: 2024-12-15
Also published as: DE102005059519A1; DE102005059519B4; JP4462025B2

Abstract

【課題】均圧線８の位置を変更して径方向の体格を小型化できること。また、均圧線８の位置変更に伴い、溶接箇所を減らすことでコストダウンを実現すること。
【解決手段】界磁巻線は、４個の界磁コイル１ａ〜１ｄを２直２並列に接続して構成される。直列コイル群を形成する高電位側の界磁コイル１ａ、１ｃと低電位側の界磁コイル１ｂ、１ｄは、渡り線６、７を介して接続される。
二組の直列コイル群は、互いの渡り線６、７が均圧線８によって電気的に接続されている。この均圧線８は、１本の良導体によって２本の渡り線６、７と一体に設けられている。この構成によれば、均圧線８をヨーク４の内周に近接して配置する必要はなく、均圧線８とヨーク４との間に十分な隙間（絶縁ギャップ）を確保できる。その結果、従来製品と比較してヨーク４の外径を小さくでき、回転電機の体格を径方向に小型化できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電機子巻線と直列に接続される界磁巻線を備えた回転電機に関する。

例えば、特許文献１に記載されたスタータは、図５に示す様に、界磁巻線１００と電機子巻線１１０とがブラシ１２０を介して直列に接続される直巻モータを備えている。界磁巻線１００は、４個の界磁コイル１０１、１０２、１０３、１０４を２個ずつ直列に接続して二組の直列コイル群を形成すると共に、その二組の直列コイル群を更に並列に接続して構成され、低電位側の界磁コイル１０２、１０４がそれぞれ正極ブラシ１２０に接続されている。なお、高電位側の界磁コイル１０１と低電位側の界磁コイル１０２、および高電位側の界磁コイル１０３と低電位側の界磁コイル１０４は、図６に示す様に、それぞれ良導体である金属製の渡り線１３０、１４０によって直列に接続されている。

また、低電位側の界磁コイル１０２、１０４とブラシ１２０との接続部Ａ、Ｂ（図５参照）には、電機子起電力のバラツキにより発生する循環電流を流すために均圧線１５０が接続され、この均圧線１５０によって２箇所の接続部Ａ、Ｂが短絡されている。これにより、電機子の循環電流は、図５に矢印で示す様に、主に均圧線１５０を通って流れる。この場合、界磁巻線１００には殆ど循環電流が流れないため、電機子コアおよび界磁コアの鉄損が増加することは殆どなく、ロストルクを小さくできる。

一方、均圧線１５０が無い場合は、循環電流が界磁巻線１００を通って流れるため、電機子起電力の変動に伴って循環電流が脈動すると、界磁巻線１００を流れる電流にも脈動が生じるため、この脈動電流により鉄損が増加してロストルクが大きくなる。従って、均圧線１５０が有る場合と無い場合とで両者のモータ特性を比較すると、図７に示す様に、均圧線１５０が有る場合の方が、無い場合より無負荷電流が低減する。また、整流改善の効果もある。
特許第２８４１８７２号公報

ところが、界磁コイル１０２、１０４とブラシ１２０との接続部Ａ、Ｂに均圧線１５０を接続する構成では、図８に示す様に、ヨーク１６０の内周に沿って均圧線１５０を這い回しているため、均圧線１５０を絶縁被覆する必要があると共に、均圧線１５０の接続部（溶接部）とヨーク１６０との間に絶縁ギャップを確保する必要があることから、ヨーク１６０の外径が大きくなり、モータが径方向に大型化する問題があった。

また、２本の渡り線１３０、１４０を４個の界磁コイル１０１〜１０４に接続する溶接箇所（図８では４箇所）に加えて、均圧線１５０の溶接箇所（２箇所）が増えるため、その分、コストが増大する問題もあった。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、均圧線の位置を変更して径方向の体格を小型化できる回転電機を提供すること。また、均圧線の位置変更に伴い、溶接箇所を減らすことでコストダウンを実現できる回転電機を提供することにある。

（請求項１の発明）
本発明は、電機子巻線と直列に接続される界磁巻線を有すると共に、この界磁巻線が、ヨークの内周に配置される４個の界磁コイルを２個ずつ直列に接続して二組の直列コイル群を形成し、更に二組の直列コイル群を並列に接続して構成される回転電機であって、二組の直列コイル群は、それぞれ２個の界磁コイル同士を直列に繋ぐ渡り線を有すると共に、一方の直列コイル群に有する渡り線と他方の直列コイル群に有する渡り線とが均圧線によって電気的に接続されていることを特徴とする。

上記の構成によれば、２本の渡り線の間を均圧線が繋いでいるので、渡り線が配置される半径方向の位置と略同一半径上に均圧線を配置できる。これにより、均圧線をヨークの内周に近接して配置する必要はなく、ヨークの外径を大きくしなくても、均圧線とヨークとの間に十分な隙間（絶縁ギャップ）を確保できる。その結果、従来製品（ヨークの内周に沿って均圧線を這い回す構成）と比較して、ヨークの外径を小さくでき、回転電機の体格を径方向に小型化できる。

（請求項２の発明）
請求項１に記載した回転電機において、均圧線と２本の渡り線とが１本の良導体によって一体に設けられていることを特徴とする。
この場合、均圧線と２本の渡り線とを溶接する必要がないので、従来技術と比較して、溶接箇所を減らすことができ、コストダウンが可能である。

（請求項３の発明）
請求項１または２に記載した回転電機において、電機子巻線は、電機子鉄心に重ね巻きされていることを特徴とする。
これにより、無負荷電流の低減、および、整流の改善効果が増大する。

（請求項４の発明）
請求項１〜３に記載した何れかの回転電機において、電機子巻線に流れる電流を整流するための整流子とブラシとを備え、このブラシは、抵抗率が異なる２種類のブラシ材を積層して構成される二層ブラシであることを特徴とする。
例えば、整流子電動機などでは、整流の改善を図るために二層ブラシを採用しているため、均圧線による整流の改善効果と相まって、整流性能を更に向上できる。

本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。

図１は回転電機の界磁部分を示す軸方向正面図、図２は回転電機の回路図である。
本実施例の回転電機は、図２に示す様に、界磁巻線１が電機子巻線２に正極ブラシ３を介して直列に接続される直巻電動機であり、例えば、エンジン始動用のスタータモータとして使用される。
電機子巻線２は、４個の電機子コイル２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄによって構成され、図示しない整流子を形成する各セグメントに接続されている。
界磁巻線１は、４個の界磁コイル１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを２個ずつ直列に接続して二組の直列コイル群を形成し、その二組の直列コイル群を更に並列に接続して構成される。

４個の界磁コイル１ａ〜１ｄは、それぞれポールコア（図示せず）の周囲に平角線を複数回巻き付けて形成され、図１に示す様に、ヨーク４の内周に周方向等間隔に配置されると共に、高電位側の界磁コイル１ａ、１ｃがモータリード線５に接続され、低電位側の界磁コイル１ｂ、１ｄがそれぞれ正極ブラシ３に接続されている。
モータリード線５は、図示しない電磁スイッチを介して車載バッテリに接続され、電磁スイッチがオンすると、車載バッテリからモータリード線５を介して４個の界磁コイル１ａ〜１ｄに界磁電流が供給される。

直列コイル群を形成する高電位側の界磁コイル１ａ、１ｃと低電位側の界磁コイル１ｂ、１ｄは、良導体である金属製の渡り線６、７を介して接続されている。この渡り線６、７は、図１および図３に示す様に、４個の界磁コイル１ａ〜１ｄのそれぞれ内径側に取り出されたコイル端部１ａｅ、１ｂｅ、１ｃｅ、１ｄｅに接続されて、ヨーク４との間に十分な隙間（絶縁ギャップ）が確保されている。

また、二組の直列コイル群は、互いの渡り線６、７が良導体である金属製の均圧線８によって電気的に接続されている。具体的には、図１および図３に示す様に、一方の渡り線６の端部（低電位側の界磁コイル１ｂに接続される端部）と、他方の渡り線７の端部（低電位側の界磁コイル１ｄに接続される端部）とが均圧線８によって接続されている。更に、均圧線８は、２本の渡り線６、７と一体に設けられ、２本の渡り線６、７と均圧線８とが連続した１本の良導体によって形成されている。

上記の構成によれば、２本の渡り線６、７が配置される半径方向の位置と略同一半径上に均圧線８を配置できるので、均圧線８をヨーク４の内周に近接して配置する必要はなく、ヨーク４の外径を大きくしなくても、均圧線８とヨーク４との間に十分な隙間（絶縁ギャップ）を確保できると共に、均圧線８を絶縁被覆する必要もない。その結果、図８に示す従来製品（ヨーク１６０の内周に沿って均圧線１５０を這い回す構成）と比較して、ヨーク４の外径を小さくでき、回転電機の体格を径方向に小型化できる。

また、２本の渡り線６、７の端部同士を均圧線８によって繋ぐことにより、２本の渡り線６、７と均圧線８とを１本の連続した良導体によって一体に設けることができる。この場合、２本の渡り線６、７と均圧線８とを接続（溶接）する必要がないので、先の従来製品と比較して、溶接箇所を減らすことができる。つまり、図８に示す従来製品では、２本の渡り線１３０、１４０と４個の界磁コイル１０１〜１０４との接続部が４箇所、均圧線１５０との接続部が２箇所有り、合計６箇所の溶接箇所が存在する。これに対し、本実施例の構成では、均圧線８の両端を溶接する必要がないので、２本の渡り線６、７と４個の界磁コイル１ａ〜１ｄとの接続部が４箇所有るだけであり、溶接箇所が従来の６箇所から２箇所減って４箇所となる。これにより、加工工数を低減でき、より安価な電動機を提供できる。

なお、本実施例の電動機では、均圧線８の接続位置を変更（図５に示す位置から図２に示す位置へ変更）したことで、図２に示す様に、電機子の循環電流が低電位側の界磁コイル１ｂ、１ｄを流れることになるが、均圧線８によって界磁巻線１の電流脈動を抑制できる効果は得られるため、電機子コアおよび界磁コアの鉄損が増加することは殆どなく、ロストルクを小さくできる。従って、先の従来製品と比較しても、図４に示す様に、モータ特性には殆ど変化がなく、無負荷電流を低減できる効果および整流改善の効果は同等である。

（変形例）
実施例１では、界磁巻線１の構成と均圧線８の接続位置について記載したが、更に電機子巻線２を重ね巻きすることで、無負荷電流の低減および整流改善の効果を高めることが可能である。
また、整流の改善を図るために、二層ブラシを採用することもできる。二層ブラシは、抵抗率が異なる２種類のブラシ材を積層して構成される。これにより、均圧線８による整流の改善効果と相まって、整流性能を更に向上できる。
実施例１では、本発明の回転電機の一例として直巻電動機を記載したが、例えば、電機子巻線２に直列の界磁巻線と並列の界磁巻線とを有する複巻電動機にも適用できる。

回転電機の界磁部分を示す軸方向正面図である（実施例１）。回転電機の回路図である（実施例１）。界磁巻線の展開図である（実施例１）。モータ特性図である（実施例１）。回転電機の回路図である（従来技術）。界磁巻線の展開図である（従来技術）。モータの特性図である。電動機の界磁部分を示す軸方向正面図である（従来技術）。

符号の説明

１界磁巻線
１ａ〜１ｄ界磁コイル
２電機子巻線
３ブラシ
４ヨーク
６、７渡り線
８均圧線

Claims

電機子巻線と直列に接続される界磁巻線を有すると共に、この界磁巻線が、ヨークの内周に配置される４個の界磁コイルを２個ずつ直列に接続して二組の直列コイル群を形成し、更に前記二組の直列コイル群を並列に接続して構成される回転電機であって、
前記二組の直列コイル群は、それぞれ２個の界磁コイル同士を直列に繋ぐ渡り線を有すると共に、一方の直列コイル群に有する前記渡り線と他方の直列コイル群に有する前記渡り線とが均圧線によって電気的に接続されていることを特徴とする回転電機。
請求項１に記載した回転電機において、
前記均圧線と２本の前記渡り線とが１本の良導体によって一体に設けられていることを特徴とする回転電機。
請求項１または２に記載した回転電機において、
前記電機子巻線は、電機子鉄心に重ね巻きされていることを特徴とする回転電機。
請求項１〜３に記載した何れかの回転電機において、
前記電機子巻線に流れる電流を整流するための整流子とブラシとを備え、このブラシは、抵抗率が異なる２種類のブラシ材を積層して構成される二層ブラシであることを特徴とする回転電機。