JP2007267456A - Commutator of direct-current motor - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、ブラシ付き直流モータの整流子に関する。 The present invention relates to a commutator for a brushed DC motor.
直流モータ、例えば、ブラシ付き直流モータは、外側のモータケースにマグネットを配置して固定子(ステータ)を構成し、この固定子の内側に所定の空隙(エアギャップ)をもって回転子(ロータ)を回転自在に配置する構造が一般的である。 In a DC motor, for example, a brushed DC motor, a stator (stator) is configured by arranging a magnet in an outer motor case, and a rotor (rotor) having a predetermined air gap (air gap) inside the stator. A structure that is rotatably arranged is common.
回転子rは、図5に示すように、主にモータ軸r1にコイルr2を巻回した積層コアr3と整流子c(コンミテータ)を環装して構成している。積層コアr3は複数ティースを有する電磁鋼板を積層して形成するものである。整流子cは、円筒状の絶縁体c1の外周面に沿って複数の整流子片c2(セグメント)を所定ギャップにて配設し、各整流子片c2の端部に放射方向に拡がりつつ屈曲するフックc3を形成するものである。このフックc3には積層コアr3に巻回したコイルr2の端末線r4が絡げられた後に溶接(ヒュージング)されており、互いを電気的に接続している。また、整流子cは必要により、フックc3の外縁に外接する電気ノイズ防止用のバリスタリングc4を溶接(半田付け)にて固定している。 As shown in FIG. 5, the rotor r is mainly configured by surrounding a laminated core r3 in which a coil r2 is wound around a motor shaft r1 and a commutator c (commutator). The laminated core r3 is formed by laminating electromagnetic steel sheets having a plurality of teeth. The commutator c has a plurality of commutator pieces c2 (segments) arranged at a predetermined gap along the outer peripheral surface of the cylindrical insulator c1, and is bent while spreading radially at the end of each commutator piece c2. The hook c3 to be formed is formed. The hook c3 is welded (fused) after the terminal wire r4 of the coil r2 wound around the laminated core r3 is entangled to electrically connect each other. Further, the commutator c is fixed with a varistor ring c4 for preventing electrical noise that circumscribes the outer edge of the hook c3 by welding (soldering).
上記構成の直流モータは、昨今、同サイズでの高出力化が強く望まれている。この要求の対処方法としては、積層コアの大きさを変更しない場合、コイルの積層コアに対する巻線占有率を高める方法がある。当該方法を実現するためには、積層コアのスロットに強い張力をもってより多くのコイルを巻回する必要があった。このような強い張力をもってコイルを巻回した場合には、フックと絡げるコイルの端末線も強い張力が作用する上、コイルの巻線方法に関しても端末線が長くなるいわゆるフライヤ方式の採用とも相俟って、直流モータの作動中の振動などによりフックの破損や端末線の断線が発生し易く、コイルと整流子片が電気的に切断される問題があった。 The DC motor having the above configuration has recently been strongly demanded to increase the output with the same size. As a method for dealing with this requirement, there is a method of increasing the winding occupation ratio of the coil with respect to the laminated core when the size of the laminated core is not changed. In order to realize this method, it was necessary to wind more coils around the slot of the laminated core with a strong tension. When a coil is wound with such a strong tension, a strong tension is applied to the terminal wire of the coil tangled with the hook, and a so-called flyer method is adopted in which the terminal wire becomes long with respect to the coil winding method. In combination, there is a problem that the hook and the terminal wire are easily broken due to vibration during operation of the DC motor, and the coil and the commutator piece are electrically disconnected.
特許文献1には、フックの強度向上を図る整流子が開示されている。この文献の整流子は、結線後に曲げ加工するフック(結線爪)の整流子片との付け根部分に現状より幅と厚みを増加させた構成である。
しかしながら、特許文献1の整流子は、フックの強度が向上するためにその破損は減少することとなるが、コイルの端末線の断線には対応できておらず、結果的にコイルと整流子片が電気的に切断する問題の根本的な解決には至ってはいない。コイルに細線を採用した場合には、特に端末線の断線が頻発することになる。 However, the commutator of Patent Document 1 is reduced in damage because the strength of the hook is improved. However, the commutator cannot cope with the disconnection of the terminal wire of the coil, and as a result, the coil and the commutator piece. Has not yet reached a fundamental solution to the problem of electrical disconnection. When a thin wire is used for the coil, the terminal wire is frequently broken.
また、電気ノイズ防止のバリスタリングを配設する場合には、フックの外縁が成す外径寸法が大きければ(現状は少なくも整流子の外径寸法より大きい)、フックの外縁に外接させて配設するバリスタリングの外径も大きくなり、回転子の慣性モーメントもこれに伴って大きくなっていた。この回転子の慣性モーメントは小さいほど、応答性の向上や振動等の減少が得られ、直流モータの性能向上となる。 In addition, when varistoring for preventing electrical noise is installed, if the outer diameter of the hook is large (currently at least larger than the outer diameter of the commutator), the varistor ring is placed on the outer edge of the hook. The outer diameter of the varistor ring to be installed was increased, and the moment of inertia of the rotor was increased accordingly. The smaller the moment of inertia of the rotor, the better the response and the reduction of vibrations, and the performance of the DC motor is improved.
そこで、本願発明は上記問題に鑑み為されたものであり、積層コアのスロットに高張力でのコイルの巻回を可能として直流モータの高出力化を図ると共に、電気的切断の抑制及び性能向上をも実現する直流モータの整流子を提供する。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and it is possible to wind a coil with a high tension around a slot of a laminated core to increase the output of a DC motor, and to suppress electrical disconnection and improve performance. A direct current motor commutator is also provided.
上記課題を解決するために、本願発明の直流モータの整流子は、以下のように構成している。
すなわち、直流モータの回転軸に環装する円筒状の絶縁体(51)と、該絶縁体(51)の外周面の周方向に複数配置する整流子片(52)と、該整流子片(52)の端部から延出すると共に先端が放射方向へ屈曲するコイル(33)を絡げるフック(53)と、から成る直流モータの整流子(5)において、各フック(53)におけるコイル(33)の端末線(33a)の絡げ位置を、絶縁体側へ移動させたことを特徴としている。この移動によって、各フック(53)が成す外縁に外接させて溶接(半田付け)によって固定するバリスタリング(55)のサイズダウンが図れることとなる。
In order to solve the above problems, the commutator of the direct current motor of the present invention is configured as follows.
That is, a cylindrical insulator (51) mounted around the rotating shaft of the DC motor, a plurality of commutator pieces (52) arranged in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the insulator (51), and the commutator pieces ( 52) and a hook (53) that wraps a coil (33) that extends from the end of the wire and has a radially bent tip (33), and a coil in each hook (53). The binding position of the terminal line (33a) of (33) is moved to the insulator side. By this movement, it is possible to reduce the size of the varistor ring (55) that is circumscribed on the outer edge formed by each hook (53) and fixed by welding (soldering).
上記の各フック(53)における端末線(33a)の絡げ位置は、好ましくは、整流子(5)の外縁より内側となるように絶縁体側へ移動させたことを特徴としている。 Preferably, the binding position of the terminal wire (33a) in each hook (53) is moved toward the insulator so as to be inside the outer edge of the commutator (5).
また、上記の端末線(33a)の絡げ位置の移動は、各フック(53)と絶縁体(51)の外周部間に空隙(54)を設けると共に、各フック(53)を整流子片(52)の端部との取付部から絶縁体側へ傾斜させることによって実現している。前記の空隙(54)は、好ましくは、各フック(53)と対向する絶縁体(51)の外周部にその外径寸法が漸次縮径するテーパ部(51b)を形成して構成している。 In addition, the movement of the binding position of the terminal wire (33a) described above provides a gap (54) between the outer periphery of each hook (53) and the insulator (51), and each hook (53) is connected to the commutator piece. This is realized by inclining toward the insulator side from the attachment portion with the end portion of (52). The gap (54) is preferably formed by forming a tapered portion (51b) whose outer diameter is gradually reduced on the outer peripheral portion of the insulator (51) facing each hook (53). .
各フック(53)と整流子片(52)の端部との取付部には、整流子(5)の周方向に横断する凹部(53a)を形成することが望ましい。この凹部(53a)の形成により、各フック(53)は取付部から絶縁体側に折り曲げて傾斜させることが容易となる。 It is desirable to form a recess (53a) that crosses the commutator (5) in the circumferential direction at the attachment portion between each hook (53) and the end of the commutator piece (52). By forming the recess (53a), each hook (53) can be easily bent and inclined from the mounting portion toward the insulator.
なお、特許請求の範囲の書類と上記の課題を解決するための手段の欄で記載した括弧付き符号は、発明の構成の理解を容易にするため参考として図面符号を付記したもので、この図面上の形態に限定するものでないことはもちろんである。 Note that the reference numerals in parentheses described in the claims and the means for solving the above-described problems are added with reference numerals for easy understanding of the configuration of the invention. Of course, it is not limited to the above form.
本願発明の直流モータの整流子は、上記の構成であるため以下の効果を発揮する。
すなわち、フックに絡げるコイルの端末線に強い張力が作用しても、その張力は従来の巻線行程及び溶接行程は変えずにフックの絶縁体側への移動によって容易に緩和できる。したがって、コイルを積層コアのスロットにより強い張力をもって巻回でき、積層コアに対するコイルの巻線占有率を高めることが可能となる。これにより、直流モータの同サイズにおける高出力化を実現することが可能となる。
Since the commutator of the DC motor of the present invention has the above-described configuration, the following effects are exhibited.
That is, even if strong tension acts on the terminal wire of the coil entangled with the hook, the tension can be easily relaxed by moving the hook toward the insulator without changing the conventional winding process and welding process. Therefore, the coil can be wound with stronger tension in the slot of the laminated core, and the winding occupation ratio of the coil with respect to the laminated core can be increased. As a result, it is possible to achieve high output in the same size of the DC motor.
また、各フックの外縁が成す外径寸法は、上記のフックの絶縁体側への移動によって小さくすることが可能である。このため、フックの外縁に外接させて配設するバリスタリングのサイズダウンが図れ、バリスタリングのコスト削減が可能となる。さらに、バリスタリングのサイズダウンは、回転子全体の慣性モーメントの減少に寄与するため、直流モータの応答性等の性能向上も得ることができる。 The outer diameter dimension formed by the outer edge of each hook can be reduced by moving the hook toward the insulator. For this reason, it is possible to reduce the size of the varistor ring disposed on the outer edge of the hook, and it is possible to reduce the cost of the varistor ring. Furthermore, since the size reduction of the varistor ring contributes to the reduction of the moment of inertia of the entire rotor, it is possible to improve the performance such as the responsiveness of the DC motor.
以下に、本願発明にかかる直流モータ(以下、「モータ」と略称する。)の整流子の最良の実施形態例について、図面に基づき詳細に説明する。 DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Exemplary embodiments of a commutator of a direct current motor (hereinafter abbreviated as “motor”) according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本実施形態例のモータの構造を示す断面図あり、図2は本実施形態例の整流子を示す要部拡大斜視図であり、図3は本実施形態例の整流子を示す部分断面図(A)、(B)である。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of the motor of this embodiment example, FIG. 2 is an enlarged perspective view of a main part showing the commutator of this embodiment example, and FIG. 3 is a portion showing the commutator of this embodiment example. It is sectional drawing (A), (B).
本実施形態例のモータMは、主に、有底筒状を成すモータケース1(環状ヨーク)の内周面に界磁を形成する2個のマグネット11を配置すると共に、マグネット11と所定の空隙を持って回転自在に回転子3を配置し、モータケース1の開口側をエンドプレート2で閉塞する構成である。
The motor M of the present embodiment mainly includes two
回転子3は、モータ軸31にコイル33を所定の張力をもって巻回した積層コア32と整流子5とを固定すると共に、両端側をモータケース1及びエンドプレート2に配置した軸受12、21によって軸支持して構成している。コイル33の巻線方式は、積層コア32における2つのスロットの配置が180度に近い(モータ軸の軸心対称に近い)位置のティース間で所定の張力で巻回する、いわゆるフライヤ方式である。コイル33の端末線33aは整流子5に溶接(ヒュージング)によって固定している。
The rotor 3 is fixed by a
整流子5の側面部にはブラシホルダ41に対向状に固定されたブラシ4が接触しており、回転子3への通電を確保している。なお、このブラシ4はエンドプレート2から延出する電極42と接続している。
The side surface of the
モータ軸31は、反エンドプレート側をモータケース1から所定長さにおいて突出させ、出力軸としている。通常、この出力軸は、回転対象物を接続して負荷を担うこととなる。以上の構成は従来技術と同様である。
The
次に、本願発明の主眼である整流子5の構成について詳細に説明する。
整流子5は、側面の軸方向に複数の溝51aを有する円筒状の絶縁体51、例えば、フェノール樹脂と、絶縁体51の外周面に沿って所定ギャップで配設すると共に、コイル33の端末線33aが接続する複数(本実施形態例では7個)の導通材から成る整流子片52(セグメント)と、整流子片52に外接するように配置する電気ノイズ防止用のバリスタリング55と、から主に構成している。
Next, the configuration of the
The
各整流子片52、52・・の端部からは、絶縁体51の軸方向に延設すると共に先端側を整流子5の放射方向側へ屈曲するフック53を一体的に形成している。このフック53は整流子片52よりその幅を狭く形成すると共に、その整流子片52の端部との取付部において周方向に横断する凹部53aを形成している。各フック53、53・・にはコイル33の端末線33aが絡げた後に溶接によって固定されている。コイル33は積層コア32に所定の張力で巻回されているが、コイル33の端末線33aも巻回と同等の張力をもってフック53に絡げた後に溶接されている。
A
また、各フック53、53・・の内周面側と対向する絶縁体51の外周部には、図3に示すように、漸次縮径するテーパ部51bを形成している。このため、各フック53、53・・と絶縁体51の外周面には空隙54が形成されることとなるが、絡げた端末線33aの溶接時にフック53を取付部から絶縁体側へ傾斜させるように、かつ空隙54を埋めるように折り曲げている(矢印a)。なお、この折り曲げ行程は、フック53の取付部に凹部53aを形成しているために容易となっている。
Further, as shown in FIG. 3, a tapered
上記のフック53の絶縁体側への傾斜は、フック53における端末線33aの絡げ位置を絶縁体側及び積層コア側に移動させるだけでなく、各フック53の外縁が成す外径寸法を小さくさせている。
The inclination of the
また、フック53における端末線33aの絡げ位置の移動は、端末線33aに作用する張力の緩和を可能としている。つまり、積層コア32での巻線占有率を高めるために通常より強い張力でコイル33を巻回した後、端末線33aの部分に作用する張力のみを緩和できるのである。この結果、モータ組立後のフック53の破損や端末線33aの断線を抑制できることとなる。
Further, the movement of the binding position of the
さらに、フック53の傾斜後には、各フック53、53・・の成す外縁寸法が小さくなるため、これに外接させて溶接(半田付け)するバリスタリング55のサイズダウンが図れることとなる。なお、本実施形態例では。上述したように各フック53、53・・の外縁が成す外径寸法は整流子5の外径寸法より小さくなるように設定している。したがって、フック53における端末線33aの絡げ位置も整流子5の外縁よりも内側となる。
Further, after the
このバリスタリング55のサイズダウンは、バリスタリング55のコスト削減だけでなく、回転子全体の慣性モーメントの減少となるため、モータ特性の向上に大きく寄与することとなる。
[他の実施形態の可能性]
The size reduction of the
[Possibility of other embodiments]
上記の実施形態例では、絶縁体51にテーパ部51bを形成することで、各フック53、53・・との間に空隙54を得ているが、この形態に限定するものではなく、フック53を折れ曲げるためスペースを確保する形態であれば良い。例えば、図4に示すように、絶縁体51の外周部にフック53が傾斜して当接する傾斜スペース51cのみを形成するようにしても良い。この場合は、傾斜スペース以外の部分は肉厚となるため、絶縁体51の剛性が向上することとなる。
In the above embodiment, the
M モータ
1 モータケース
11 マグネット
12 軸受
2 エンドプレート
21 軸受
3 回転子
31 モータ軸
32 積層コア
33 コイル
33a 端末線
4 ブラシ
41 ブラシホルダ
42 電極
5 整流子
51 絶縁体
51a 溝
51b テーパ部
51c 傾斜スペース
52 整流子片
53 フック
53a 凹部
54 空隙
55 バリスタリング
r 回転子(従来例)
r1 モータ軸
r2 コイル
r3 積層コア
r4 端末線
c 整流子(従来例)
c1 絶縁体
c2 整流子片
c3 フック
c4 バリスタリング
M Motor 1
r1 motor shaft r2 coil r3 laminated core r4 terminal line c commutator (conventional example)
c1 insulator c2 commutator piece c3 hook c4 varistor ring
Claims (5)
各フック(53)におけるコイル(33)の端末線(33a)の絡げ位置を、絶縁体側へ移動させたことを特徴とする直流モータの整流子。 A cylindrical insulator (51) mounted around the rotating shaft of the DC motor, a plurality of commutator pieces (52) arranged in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the insulator (51), and the commutator pieces (52) A DC motor commutator (5) consisting of a hook (53) that ties a terminal wire (33a) of a coil (33) that extends from the end of the coil and that has a radially bent tip (33).
A commutator for a DC motor, wherein the binding position of the terminal wire (33a) of the coil (33) in each hook (53) is moved to the insulator side.
整流子(5)の外縁より内側となるように絶縁体側へ移動させたことを特徴とする請求項1記載の直流モータの整流子。 The binding position of the terminal wire (33a) of the coil (33) in each hook (53),
The commutator of a DC motor according to claim 1, wherein the commutator is moved toward the insulator so as to be inside the outer edge of the commutator (5).
各フック(53)と絶縁体(51)の外周部間に空隙(54)を設けると共に、各フック(53)を整流子片(52)の端部との取付部から絶縁体側へ傾斜させることによって移動させたことを特徴とする請求項1又は2記載の直流モータの整流子。 The binding position of the terminal wire (33a) of the coil (33) in each hook (53),
A gap (54) is provided between the outer peripheries of the hooks (53) and the insulator (51), and the hooks (53) are inclined toward the insulator side from the attachment portion with the end of the commutator piece (52). The commutator of a DC motor according to claim 1 or 2, wherein the commutator is moved by means of the above.
各フック(53)と対向する絶縁体(51)の外周部にテーパ部(51b)を形成して構成したことを特徴とする請求項3記載の直流モータの整流子。 The gap (54) between the outer periphery of each hook (53) and insulator (51) is
The commutator for a DC motor according to claim 3, wherein a taper portion (51b) is formed on the outer peripheral portion of the insulator (51) facing each hook (53).
整流子(5)の周方向に横断する凹部(53a)を形成したことを特徴とする請求項1、又は3記載の直流モータの整流子。
In the attachment portion between each hook (53) and the end of the commutator piece (52),
The commutator for a DC motor according to claim 1 or 3, wherein a concave portion (53a) is formed that crosses the commutator (5) in the circumferential direction.
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