JP2009038936A - Commutator and electric motor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、アーマチュアコアに巻装された巻線への整流を行うためのコンミテータ、およびこれを用いた電動モータに関するものである。 The present invention relates to a commutator for performing rectification to a winding wound around an armature core, and an electric motor using the commutator.
一般に、ブラシ付きの電動モータは、内周面に永久磁石を取り付けた円筒状のヨークの内側にアーマチュアが回転自在に配置された構成となっている。アーマチュアは、回転軸に外嵌固定されコイルが巻装されたアーマチュアコアを有している。また、回転軸にはアーマチュアコアに隣接するようにコンミテータが外嵌固定されている。
コンミテータは、導電材で形成された複数のセグメントを有している。セグメントは板状の金属片から成るものであって、コンミテータの回転摺動面に露出配置されている。各セグメントの端部にはライザが一体形成され、ここにコイルの巻き始め端部と巻き終わり端部とが掛け回されてヒュージング等により接続される。
Generally, an electric motor with a brush has a configuration in which an armature is rotatably arranged inside a cylindrical yoke having a permanent magnet attached to an inner peripheral surface. The armature has an armature core that is externally fixed to a rotating shaft and wound with a coil. Further, a commutator is externally fixed to the rotating shaft so as to be adjacent to the armature core.
The commutator has a plurality of segments formed of a conductive material. The segment is made of a plate-shaped metal piece and is exposed on the rotating sliding surface of the commutator. A riser is integrally formed at the end of each segment, and a winding start end and a winding end end of the coil are wound around and connected by fusing or the like.
また、各セグメントはブラシと摺接しており、このブラシからセグメントに電圧を印加することによって各コイルに電流が供給される。このとき、各コイルに流れる電流の位相がずれることにより、各コイルに異なる磁界が形成され、ヨークの磁石との間に生じる磁気的な吸引力や反発力によって回転軸が回転する。また、この回転によってブラシが摺接するセグメントが順次変更されコイルに流れる電流の向きが切り替えられる、所謂整流が行われ、アーマチュアが継続的に回転する。 Each segment is in sliding contact with the brush, and current is supplied to each coil by applying a voltage from the brush to the segment. At this time, a different magnetic field is formed in each coil by shifting the phase of the current flowing through each coil, and the rotating shaft is rotated by a magnetic attractive force or repulsive force generated between the magnets of the yoke. Also, by this rotation, the segments in sliding contact with the brush are sequentially changed, so that the direction of the current flowing in the coil is switched, so-called rectification is performed, and the armature rotates continuously.
ところで、コンミテータに配設されたセグメントのうち、同電位となるセグメント同士を接続線(均圧線)で短絡させる場合がある。このように構成することで、ブラシが摺接していないセグメントにも電流を供給することができるため、ブラシの設置個数を低減することが可能になる。また、各セグメントとブラシの接触タイミングのズレによる励磁バランスのバラツキを抑えることができる。 By the way, among the segments disposed in the commutator, the segments having the same potential may be short-circuited by a connecting line (equal pressure line). By configuring in this way, it is possible to supply a current to a segment where the brush is not in sliding contact, so that the number of brushes installed can be reduced. In addition, it is possible to suppress variations in excitation balance due to a shift in contact timing between each segment and the brush.
ここで、同電位となるセグメント同士を接続線で短絡させる場合、これらのライザ間に接続線が掛け回されるので、接続線は複数のセグメントを跨ぐようにして配索されることになる。このとき、接続線が電位の異なるセグメントのライザ、例えば、隣接するライザに接触し、接続線の皮膜剥離により隣接するセグメント同士がショートしてしまうおそれがある。このため、接続線の配索経路となるコンミテータの一端面に斜壁部を有するスペーサを設け、ライザに掛け回された接続線と、隣接するライザとの接触を防止する技術が提案されている。 Here, when the segments having the same potential are short-circuited by the connection line, the connection line is routed between the risers, and therefore, the connection line is routed so as to straddle the plurality of segments. At this time, there is a possibility that the connecting lines come into contact with risers of segments having different potentials, for example, adjacent risers, and adjacent segments are short-circuited due to peeling of the coating of the connecting lines. For this reason, a technique has been proposed in which a spacer having a slanted wall portion is provided on one end face of a commutator serving as a wiring path for connecting lines, and contact between the connecting line hung on the riser and the adjacent riser is prevented. .
すなわち、斜壁部はコンミテータから軸方向に離れるに従い徐々に縮径するように形成されており、この斜壁部によって接続線がコンミテータから離反する方向に案内されるようになっている。このため、ライザに掛け回された接続線と隣接するライザとの間には軸方向にクリアランスが確保され、両者の接触を防止することができる(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上述の従来技術にあっては、例えば、磁極数が4極の電動モータ等、同電位となるセグメントが2つずつ存在し、これらが互いに回転軸を中心に対向配置されている場合には有効な手段となり得るが、磁極数が8極の電動モータのように同電位となるセグメントが4つずつ存在し、これらが周方向に90°間隔をあけて配置される場合にあっては、有効な手段となり難い。 However, in the above-described prior art, for example, when there are two segments having the same potential, such as an electric motor having four magnetic poles, and these are arranged opposite to each other around the rotation axis, Can be an effective means, but there are four segments with the same potential, such as an electric motor with eight magnetic poles, and these are arranged at intervals of 90 ° in the circumferential direction. It is difficult to become an effective means.
すなわち、同電位となるセグメントが周方向に90°間隔をあけて配置されている場合、同電位となる2つのセグメントが回転軸を中心に互いに対向配置されている場合と比較してライザに掛け回された接続線と隣接するライザとの距離が短くなる。このため、従来のようにスペーサを用いて接続線をコンミテータから離反する方向に案内するだけでは、接続線とライザとの間にクリアランスを確保することが困難で、結果的に隣接するセグメント同士がショートしてしまうおそれがあるという課題がある。 In other words, when segments with the same potential are arranged at 90 ° intervals in the circumferential direction, the two segments with the same potential are applied to the riser compared to the case where two segments with the same potential are arranged opposite to each other around the rotation axis. The distance between the turned connection line and the adjacent riser is shortened. For this reason, it is difficult to secure a clearance between the connection line and the riser only by guiding the connection line in the direction away from the commutator using a spacer as in the prior art. There is a problem that there is a risk of short circuit.
そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、同電位となるセグメントが回転軸を中心に互いに対向する位置以外に存在する場合であっても異なる電位のセグメント間が接続線によってショートしてしまうことを防止できるコンミテータ、および電動モータを提供するものである。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and even when segments having the same potential exist at positions other than the positions facing each other around the rotation axis, segments having different potentials are connected. The present invention provides a commutator and an electric motor that can prevent a short circuit due to a wire.
上記の課題を解決するために、請求項1に記載した発明は、回転軸の周囲に固定され合成樹脂から成る本体部と、前記本体部の外周面に配置され一端にライザが設けられた複数のセグメントと、前記複数のセグメントのうちの同電位となるセグメント同士のライザ間に掛け回され、該同電位となるセグメント同士を短絡させる接続線とを備えたコンミテータにおいて、前記本体部の端面であって前記ライザに対応する部位に、前記接続線の引き出し方向を径方向中央側に向かって案内する凸部を設けたことを特徴とする。
この場合、請求項2に記載した発明のように、前記同電位となるセグメント同士が少なくとも4つ存在し、該同電位となるセグメント同士が周方向に等間隔で配設されていてもよい。
このように構成することで、ライザに掛け回された接続線と、隣接するライザとの間に凸部を確実に介在させることができ、従来のように接続線を軸方向へ移動させるのではなく、ライザから引き出された接続線の周方向への移動を規制することができる。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in claim 1 includes a plurality of main body portions made of synthetic resin fixed around a rotating shaft, and a plurality of risers provided on one end of the main body portion and disposed on the outer peripheral surface of the main body portion. And a connecting line for short-circuiting the segments having the same potential between the risers of the segments having the same potential among the plurality of segments. And the convex part which guides the pulling-out direction of the said connecting wire toward the radial direction center side was provided in the site | part corresponding to the said riser.
In this case, as in the invention described in claim 2, there may be at least four segments having the same potential, and the segments having the same potential may be arranged at equal intervals in the circumferential direction.
By configuring in this way, the convex portion can be reliably interposed between the connecting line hung around the riser and the adjacent riser, and the connecting line is not moved in the axial direction as in the past. In addition, the movement of the connection line drawn from the riser in the circumferential direction can be restricted.
請求項3に記載した発明は、請求項1または請求項2に記載のコンミテータと、前記コンミテータの前記セグメントに摺接可能に設けられたブラシと、前記回転軸に前記コンミテータと隣接して設けられ巻線が巻装されているアーマチュアコアと、8極以上の磁極を有するヨークとを備えた電動モータとした。 According to a third aspect of the present invention, the commutator according to the first or second aspect, a brush provided so as to be slidable on the segment of the commutator, and the rotary shaft adjacent to the commutator are provided. An electric motor including an armature core around which a winding is wound and a yoke having eight or more magnetic poles is provided.
本発明によれば、ライザに掛け回された接続線と、隣接するライザとの間に凸部を確実に介在させることができ、従来のように接続線を軸方向へ移動させるのではなく、ライザから引き出された接続線の周方向への移動を規制することができる。このため、例えば、8極の磁極を有する電動モータのように、同電位となるセグメントが回転軸を中心に互いに対向する位置以外に存在する場合であっても異なる電位のセグメント間が接続線によってショートしてしまうことを確実に防止できる。 According to the present invention, it is possible to reliably interpose the convex portion between the connecting line hung around the riser and the adjacent riser, and instead of moving the connecting line in the axial direction as in the prior art, The movement of the connection line drawn from the riser in the circumferential direction can be restricted. For this reason, for example, even when segments having the same potential exist in positions other than the positions facing each other around the rotation axis as in an electric motor having eight magnetic poles, the segments between different potentials are connected by connecting lines. It is possible to reliably prevent short circuit.
次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1、図2に示すように、ブラシ付きの電動モータ1は、車両に搭載する電装品(例えば、ラジエータファン)の駆動源となるものであって、有底円筒形状のヨーク2内に回転自在に設けられたアーマチュア3を備え、ヨーク2の開口部2cをエンドブラケット17で閉塞したものである。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 and 2, the electric motor 1 with a brush serves as a drive source for an electrical component (for example, a radiator fan) mounted on a vehicle, and rotates in a yoke 2 having a bottomed cylindrical shape. A freely provided armature 3 is provided, and the opening 2 c of the yoke 2 is closed with an
ヨーク2の周壁2aには、内面に周方向に沿って永久磁石4が複数個(本実施形態では8個)並設されている。また、ヨーク2のエンド部(底部)2bには、径方向略中央にボス部10が形成されている。このボス部10には、アーマチュア3の回転軸5を挿通するための挿通孔11が形成されていると共に、回転軸5の一端側を回転自在に支持するための軸受け12が内装されている。
A plurality of permanent magnets 4 (eight in this embodiment) are arranged in parallel on the inner surface of the
アーマチュア3は、回転軸5に外嵌固定されたアーマチュアコア6と、アーマチュアコア6に巻装されたアーマチュアコイル7と、回転軸5の他端側に配置されたコンミテータ13とから構成されている。アーマチュアコア6は、複数の金属板を軸方向に積層したり、軟磁性粉末を加圧成形したりすることで成るものである。アーマチュアコア6は、略円環状に形成されたコア本体8を有している。コア本体8の径方向中央には、両側面に凹部30が形成されている。この凹部30には、軸方向に貫通する貫通孔31が周方向に沿って等間隔に複数個(本実施形態では5個)形成されている。
The armature 3 includes an
貫通孔31は、軸方向平面視略扇状に形成されている。また、凹部30の径方向中央には、挿通孔32が形成されている。これら貫通孔31、および挿通孔32によって、コア本体8は軸方向平面視で同心円状に形成された2つの円環部33,34と、これら円環部33,34を互いに連結するスポーク部35とで構成された状態になっている。ここで、挿通孔32には、回転軸5が圧入されるようになっている。
The through-
コア本体8の外周部には軸方向平面視略T字状のティース36が周方向に沿って等間隔に複数個(本実施形態では10個)放射状に形成されている。隣接するティース36間には、蟻溝状のスロット37が形成されている。スロット37は軸方向に沿って延びており、周方向に沿って等間隔に複数個(本実施形態では10個)形成されている。そして、このスロット37を通ってエナメル被覆の巻線38がティース36に巻装されている。これにより、アーマチュアコア6の外周に複数のアーマチュアコイル7が形成されるようになっている。
A plurality of teeth (10 in this embodiment) are radially formed on the outer peripheral portion of the core body 8 at regular intervals along the circumferential direction in a substantially T-shape in a plan view in the axial direction. Between
図1、図3に示すように、回転軸5の他端側に配置されたコンミテータ13は、回転軸5に外嵌固定され合成樹脂から成る略円柱状の本体部40を有している。本体部40の外周面には、複数(本実施形態では20枚)のセグメント41が露出配設されている。
セグメント41は軸方向に長い板状の金属片から成るものであって、周方向に沿って等間隔に並設されている。また、隣接するセグメント41間にはスリット45が形成されており、隣接するセグメント41は互いに絶縁された状態になっている。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
The
各セグメント41のアーマチュアコア6と反対側端(図1における上端)には、径方向内側に折り曲げられたアンカー44が一体成形されている。このアンカー44はセグメント41が本体部40から剥離しないようにするためのものであって、径方向内側に折り曲げられることによって本体部40に埋設された状態になっている。
一方、各セグメント41のアーマチュアコア6側端(図1における下端)には、外径側に折り返す形で折り曲げられたライザ43が一体形成されている。ライザ43はセグメント41にアーマチュアコイル7を接続させるためのものであって、アーマチュアコイル7から引き出された巻線38の巻き始め端と巻き終わり端とがそれぞれ掛け回わされ、ヒュージングにより固定されるようになっている。これにより、セグメント41とこれに対応するアーマチュアコイル7とが電気的に接続される。
An
On the other hand, a
また、ライザ43は同電位となるセグメント41同士を短絡させるエナメル被覆の接続線(均圧線)42を接続する役割も有している。すなわち、本実施形態では、電動モータ1は永久磁石4が8つ、スロット37が10個、セグメント41が20枚設けられた8極10スロット20セグメントで構成されているので、同電位となるセグメント41が4つずつ存在することになる。そこで、これら同電位となる4つのセグメント41のライザ43間に接続線42が掛け回されている(図4参照)。
The
接続線42はそれぞれライザ43間に掛け回されるので、本体部40のライザ43が配設されている側、つまり、本体部40のアーマチュアコア6側の端面40aに配索されることになる。各ライザ43に掛け回された接続線42は、ヒュージングにより固定される。なお、複数のセグメント41のうち、同電位となるセグメント41同士は4つ置きに存在しているので、周方向に90°間隔をあけながら等間隔に配置された状態になっている。
Since the connecting
ここで、本体部40の端面40aには、ライザ43に対応する部位に蒲鉾状に形成された樹脂製の凸部46が20個一体成形されている。凸部46は接続線42のライザ43からの引き出し方向を径方向中央側に向かって案内すべく規制するためのものであって、平坦面46aがライザ43側に向くように、且つ円弧面46bが径方向内側に向くように形成されている。
Here, on the
より詳しく、図4、図5に基づいて本体部40に形成された凸部46の作用について説明する。
図4に示すように、接続線42は、同電位となるセグメント41同士を短絡させるため、周方向に90°間隔をあけた4つ置きのライザ43に接続線42が掛け回される。このとき、ライザ43に掛け回される接続線42は、隣接するライザ43の凸部46によって配索経路が規制され、径方向中央寄りに引き出された状態になる。
More specifically, the operation of the
As shown in FIG. 4, in order to short-circuit the
つまり、通常、周方向に90°間隔をあけたライザ43間に接続線42を掛け回そうとすると、図4の2点鎖線で示すように隣接するライザ43に接続線42が接触してしまうおそれがある。しかしながら、本体部40の各ライザ43に対応する部位には、それぞれ蒲鉾状の凸部46が形成されているので、接続線42のライザ43からの引き出し部分が径方向内側寄りに案内される。このため、ライザ43に掛け回された接続線42と隣接するライザ43との間には周方向にクリアランスCが形成され、両者の接触が防止される。
That is, normally, when the
また、凸部46は円弧面46bが径方向内側に向くように形成されているので、接続線42を緩やかに湾曲させながら各々ライザ43間に配索させることができる。このため、接続線42が無理に折れ曲がることなく、接続線42の損傷やエナメル被覆の剥離を防止できる。そして、90°間隔の4つのセグメント41のライザ43間に順次接続線42を掛け回すことによって、それぞれ同電位となるセグメント41同士を短絡させた接続線42が重なり合うように本体部40の端面40aに配索される(図5参照)。なお、凸部46の突出高さは、軸方向に重なり合う接続線42が全て引っ掛かる寸法に設定されている。
その他に、コンミテータ13の本体部40には、径方向中央に回転軸5に対する固定強度を向上させるための筒状の外嵌固定補助部47が一体成形されている。
Moreover, since the
In addition, a cylindrical external fitting fixing
図1に示すように、エンドブラケット17は、金属製で略円盤形状に形成されたものであって、径方向略中央にボス部18が突出形成されている。このボス部18には、回転軸5の他端側を回転自在に支持するための軸受け19が圧入固定されている。
エンドブラケット17の外周部側には、外側に向かって延出するステー9が設けられている。このステー9は、電動モータ1を固定するときに使用されるものであって、バーリング加工によって形成されヨーク2とは反対側に向かって突出するボルト孔9aが設けられている。
As shown in FIG. 1, the
A
エンドブラケット17の内側(図1における下側)には、ホルダステー20が取り付けられている。ホルダステー20は、樹脂製で略円盤状に形成されたものであって、ここにブラシホルダ21が固定されている。ブラシホルダ21には、それぞれブラシ22がスプリング23を介して付勢された状態で出没自在に内装されている。これらブラシ22の先端部は、スプリング23によって付勢されているためコンミテータ13のセグメント41に摺接した状態になっている。なお、ブラシ22は、不図示の外部電源に接続されている。これにより、ブラシ22が摺接されているセグメント41を介してアーマチュアコイル7に電流を供給することができる。
A
したがって、上述の実施形態によれば、コンミテータ13の本体部40には、アーマチュアコア6側の端面40aであってライザ43に対応する部位に凸部46が一体成形されている。このため、ライザ43と接続線42との間に凸部46を確実に介在させ、接続線42のライザ43からの引き出し部分が径方向内側寄りに案内される。つまり、ライザ43と接続線42との間に確実に周方向にクリアランスCを確保することができる。
よって、同電位となるセグメントが回転軸を中心に互いに対向する位置以外に存在するような8極の磁極を有する電動モータ1であっても異なる電位のセグメント41間が接続線42によってショートしてしまうことを確実に防止できるし、接続線42によるショートを防止するためにライザ43と接続線42との結線方法をαフックのような結線方法にする必要もなくなる。
Therefore, according to the above-mentioned embodiment, the
Therefore, even in the electric motor 1 having 8-pole magnetic poles in which the segments having the same potential exist at positions other than the positions facing each other around the rotation axis, the
ここで、αフックとは、ライザ43に接続線42を掛け回すにあたって、ライザ43の奥側から手前側に向かって掛け回し、引き続き次のライザ43に接続線42を掛け回すにあたって、この次のライザ43に対して奥側から接続線42を引き出す結線方法のことをいう(図6参照)。すなわち、ライザ43と接続線42との間にクリアランスCを確保する手段として、αフックのような方法でライザ43に接続線42を掛け回すことも考えられるが、接続線42が長くなってしまい、重量や製造コストが増大してしまう。しかしながら、この実施形態によれば、ライザ43に接続線42をαフックで結線することなく、確実にライザ43と接続線42との間の周方向にクリアランスCを確保することが可能になる。
In this case, the α hook is used to hang the
また、凸部46が蒲鉾状に形成され、この平坦面46aがライザ43側に向く一方、円弧面46bが径方向内側に向くように配設されている。このため、ライザ43から引き出された接続線42は、無理に曲折されることなく、緩やかに湾曲しながら各々ライザ43間に配索される。よって、接続線42の損傷やエナメル被覆の剥離を防止できる。
Further, the
なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
また、上述の実施形態では、本体部40の端面40aに蒲鉾状の凸部46が一体成形されている場合について説明したが、これに限られるものではなく、接続線42の引き出し方向を規制し、ライザ43と接続線42との間の周方向にクリアランスCを確保できる形状であればよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications made to the above-described embodiment without departing from the spirit of the present invention.
In the above-described embodiment, the case has been described in which the flange-shaped
さらに、上述の実施形態では、凸部46が樹脂で形成されたものである場合について説明したが、これに限られるものではなく、絶縁性を有するものであればよい。この場合、本体部40と凸部46とを別体で成形し、その後一体化してもよいし、2色成形としてもよい。
そして、上述の実施形態では、電動モータ1は永久磁石4を8個備えた8極の磁極を有する電動モータ1である場合について説明したが、これに限られるものではなく、複数極の電動モータであればよい。とりわけ、接続線42が隣接するライザ43に接触するおそれのある4極を越える電動モータに好適である。
Furthermore, although the case where the
In the above-described embodiment, the case where the electric motor 1 is the electric motor 1 having the eight magnetic poles including the eight
1 電動モータ
2 ヨーク
3 アーマチュア
4 永久磁石(磁極)
5 回転軸
6 アーマチュアコア
7 アーマチュアコイル(コイル)
13 コンミテータ
22 ブラシ
40 本体部
40a 端面
41 セグメント
42 接続線
43 ライザ
46 凸部
46a 平坦面
46b 円弧面
1 Electric motor 2 Yoke 3
5 Rotating
13
Claims (3)
前記本体部の外周面に配置され一端にライザが設けられた複数のセグメントと、
前記複数のセグメントのうちの同電位となるセグメント同士のライザ間に掛け回され、該同電位となるセグメント同士を短絡させる接続線とを備えたコンミテータにおいて、
前記本体部の端面であって前記ライザに対応する部位に、前記接続線の引き出し方向を径方向中央側に向かって案内する凸部を設けたことを特徴とするコンミテータ。 A main body made of synthetic resin fixed around the rotation axis;
A plurality of segments disposed on the outer peripheral surface of the main body portion and provided with a riser at one end;
In a commutator provided with a connecting line that is hung between risers of segments having the same potential among the plurality of segments and short-circuiting the segments having the same potential,
A commutator, characterized in that a convex portion for guiding the pulling-out direction of the connection line toward the radially central side is provided at a portion corresponding to the riser on the end surface of the main body portion.
前記コンミテータの前記セグメントに摺接可能に設けられたブラシと、
前記回転軸に前記コンミテータと隣接して設けられ巻線が巻装されているアーマチュアコアと、
8極以上の磁極を有するヨークとを備えた電動モータ。
The commutator according to claim 1 or 2,
A brush provided to be slidable on the segment of the commutator;
An armature core provided on the rotating shaft adjacent to the commutator and wound with a winding;
An electric motor including a yoke having eight or more magnetic poles.
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---|---|---|---|---|
JP2010213490A (en) * | 2009-03-11 | 2010-09-24 | Mitsuba Corp | Commutator and three-phase dc motor |
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2007
- 2007-08-03 JP JP2007202901A patent/JP2009038936A/en not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20101005 |