JP2009106080A - Electric motor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric motor armature and an electric motor which even when winding is carried out by a concentrated winding method, a rotation speed can be changed by changing current-passing patterns of four brushes. <P>SOLUTION: In the electric motor of a five-phase structure, segments 14 are composed of two segment groups 41 and 42 that are located to be point symmetric to each other with respect to a rotating shaft. The segments 14 in the segment groups 41 and 42, which have the same potential, are short-circuited to each other via connection lines 25a and 25b. Windings 12 of each phase connected to adjacent segments 14 and 14 in each of the segment groups 41 and 42 are wound in series around inphase teeth 9 that are arranged oppositely with respect to the rotating shaft thereof. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

この発明は、車両等に搭載される電動モータに関するものである。   The present invention relates to an electric motor mounted on a vehicle or the like.

従来から、車両等に搭載されるブラシ付きの電動モータが知られている。この電動モータは、内周面に複数個の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コイルが巻装された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たアーマチュアコアを有している。アーマチュアコアには、巻線を巻装するためのティースが放射状に形成され、これらティース間に軸方向に長いスロットが形成されている。   Conventionally, an electric motor with a brush mounted on a vehicle or the like is known. This electric motor has a configuration in which an armature around which an armature coil is wound is rotatably arranged inside a cylindrical yoke having a plurality of magnets attached to its inner peripheral surface. The armature has an armature core that is externally fixed to the rotating shaft. In the armature core, teeth for winding the winding are formed radially, and a long slot is formed between the teeth in the axial direction.

各ティースには巻線が巻装され、集中巻き構造のアーマチュアコイルが形成されている。
アーマチュアコイルは、回転軸に取り付けられた各セグメントに導通している。各セグメントはブラシと摺接可能になっており、このブラシからセグメント端子に電圧を印加することによってアーマチュアコイルに電流が給電されるようになっている。このとき、アーマチュアコイルに磁界が形成され、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駆動するようになっている(例えば、特許文献1参照)。
Each tooth is wound with a winding to form an armature coil having a concentrated winding structure.
The armature coil is electrically connected to each segment attached to the rotating shaft. Each segment can be slidably contacted with a brush, and a current is supplied to the armature coil by applying a voltage from the brush to the segment terminal. At this time, a magnetic field is formed in the armature coil, and the rotating shaft is driven by a magnetic attractive force or repulsive force generated between the magnets of the yoke (see, for example, Patent Document 1).

ところで、アーマチュアコアへの巻線の巻装方式としては、集中巻き方式の他に重ね巻き(分布巻)方式がある。この重ね巻き方式によって巻装されたアーマチュアと4つのブラシを用い、各ブラシの通電パターンを変えることで回転速度を切替える電動モータがある。
この種の電動モータの作用を図11〜図13に基づいて説明する。図11〜図13は、アーマチュア100への通電パターンを示す説明図であり、図11は2つの陽極側ブラシ101,103と2つの陰極側ブラシ102,104との4つのブラシに通電した状態、図12は1つの陽極側ブラシ101と2つの陰極側ブラシ102,104との3つのブラシに通電した状態、図13は1つの陽極側ブラシ101と1つの陰極側ブラシ102との2つのブラシに通電した状態を示す。
By the way, as a winding method of the winding around the armature core, there is a lap winding (distributed winding) method in addition to the concentrated winding method. There is an electric motor that uses an armature wound by this lap winding method and four brushes and changes the energization pattern of each brush to switch the rotation speed.
The operation of this type of electric motor will be described with reference to FIGS. FIGS. 11 to 13 are explanatory diagrams showing energization patterns to the armature 100, and FIG. 11 shows a state in which the four brushes of the two anode side brushes 101 and 103 and the two cathode side brushes 102 and 104 are energized, FIG. 12 shows a state in which three brushes, one anode-side brush 101 and two cathode-side brushes 102 and 104, are energized. FIG. 13 shows two brushes, one anode-side brush 101 and one cathode-side brush 102. Indicates the energized state.

図11〜図13に示すように、重ね巻き方式にて巻線が巻装されたアーマチュア100は、並列回路数が4つの回路(直列コイル)C1,C2,C3,C4となる。
4つのブラシ101,102,103,104に通電すると(図11参照)、回路C1にブラシ101からブラシ104に向かう電流I1が流れ、回路C2にブラシ101からブラシ102に向かう電流I2が流れ、回路C3にブラシ103からブラシ102に向かう電流I3が流れ、回路C4にブラシ103からブラシ104に向かう電流I4が流れる。すなわち、全ての回路C1,C2,C3,C4に電流が流れる。
As shown in FIGS. 11 to 13, the armature 100 in which the winding is wound by the lap winding method has four parallel circuits (series coils) C1, C2, C3, and C4.
When the four brushes 101, 102, 103, 104 are energized (see FIG. 11), a current I1 from the brush 101 to the brush 104 flows through the circuit C1, and a current I2 from the brush 101 to the brush 102 flows through the circuit C2. A current I3 from the brush 103 to the brush 102 flows through C3, and a current I4 from the brush 103 to the brush 104 flows through circuit C4. That is, a current flows through all the circuits C1, C2, C3, and C4.

これに対し、3つのブラシ101,102,104に通電すると(図12参照)、回路C1と回路C2のみに電流I1,I2が流れる。したがって、3ブラシ通電時のトルクは、4ブラシ通電時の半分のトルクしか得られない。
一方、2つのブラシ101,102に通電すると(図13参照)、各回路C1,C2,C3,C4に電流I1,I2,I3,I4’が流れる。
In contrast, when the three brushes 101, 102, and 104 are energized (see FIG. 12), currents I1 and I2 flow only in the circuit C1 and the circuit C2. Therefore, only half of the torque at the time of energizing the four brushes can be obtained.
On the other hand, when the two brushes 101 and 102 are energized (see FIG. 13), currents I1, I2, I3, and I4 ′ flow through the circuits C1, C2, C3, and C4.

ここで、図13に示すように、回路C4に流れる電流I4’はブラシ104からブラシ103に向かって流れる。つまり、2ブラシ通電時の回路C4に流れる電流I4’は、4ブラシ通電時の回路C4に流れる電流I4と向きが逆になり、回路C1または回路C3のトルクと打ち消しあう。したがって、2ブラシ通電時のトルクは、4ブラシ通電時の1/3のトルクしか得られない。
このように、各ブラシ101,102,103,104の通電パターンを変えることで、有効導体数や通電電流を変えてトルクを変化させ、回転速度を切替えることができる。
特開2006−204070号公報
Here, as shown in FIG. 13, the current I <b> 4 ′ flowing through the circuit C <b> 4 flows from the brush 104 toward the brush 103. That is, the current I4 ′ flowing through the circuit C4 when the two brushes are energized is opposite in direction to the current I4 flowing through the circuit C4 when the four brushes are energized, and cancels out with the torque of the circuit C1 or the circuit C3. Therefore, the torque at the time of energizing the two brushes can only obtain 1/3 of the torque at the time of energizing the four brushes.
Thus, by changing the energization pattern of each brush 101, 102, 103, 104, the number of effective conductors and the energization current can be changed to change the torque, and the rotation speed can be switched.
JP 2006-204070 A

しかしながら、上述の従来技術のように並列回路数が4回路の4ブラシ付電動モータでは、各ブラシ101,102,103,104の通電パターンを変えることで回転速度を切替えることができるが、アーマチュアコアに巻線を集中巻き方式にて巻装した場合にあっては並列回路数が2回路になるため、ブラシの通電パターンを変えても回転速度を切替えることが困難であるという課題がある。   However, in the four-brush electric motor having four parallel circuits as in the prior art described above, the rotation speed can be switched by changing the energization pattern of each brush 101, 102, 103, 104. In the case where the windings are wound by the concentrated winding method, the number of parallel circuits is two, so there is a problem that it is difficult to switch the rotation speed even if the brush energization pattern is changed.

そこで、この発明は、巻線を集中巻き方式にて巻装した場合であっても、4つのブラシの通電パターンを変えることで回転速度の切替えを行うことができる電動モータ用アーマチュア、および電動モータを提供するものである。   Therefore, the present invention provides an armature for an electric motor, and an electric motor that can change the rotation speed by changing the energization pattern of four brushes even when the winding is wound by a concentrated winding method. Is to provide.

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、8極の磁極を有するヨークと、前記ヨークに軸支される回転軸と、前記回転軸に取り付けられ径方向に向かって放射状に延び、巻線が集中巻き方式にて巻装される10個のティースと、該ティース間に形成され軸線方向に沿って延びる10個のスロットとを有するアーマチュアコアと、前記回転軸に前記アーマチュアコアと隣接して設けられ20枚のセグメントを周方向に配置したコンミテータと、前記セグメントを介して前記巻線に給電を行うための4つのブラシとを備え、前記4つのブラシを陽極側ブラシと陰極側ブラシとの組みを2つ備えて構成し、同極側同士のブラシを前記回転軸を中心にして対向配置すると共に、異極側同士のブラシを電気角で180度周方向に間隔をあけて配置している5相構造の電動モータであって、前記セグメントを前記回転軸を中心にして互いに点対称位置に存在する2つのセグメント群で構成し、各セグメント群の同電位となるセグメント同士を短絡部材で短絡すると共に、各セグメント群の隣接するセグメント間に接続された各相の巻線をそれぞれ前記回転軸を中心に対向配置されている同相同士のティースに直列に巻装したことを特徴とする。
このように構成することで、ティースに集中巻き方式にて巻線を巻装しても2つのセグメント群にそれぞれ各相の巻線が接続されるので、5相構造の2つの閉回路が形成される。すなわち、集中巻き方式にて構成されている閉回路は、並列回路数が2回路であるため、これを2つ設けることで並列回路数が4回路になる。
また、各相の巻線はそれぞれ回転軸を中心に対向配置されている同相同士のティースに直列に巻装されているので、ブラシの通電パターンを変化させて例えば、3つのブラシに通電した場合であっても通電される巻線のバランスが悪化することを防止できる。すなわち、ブラシの通電パターンを変化させることで、2つの閉回路のうち、一方の閉回路の巻線のみが通電される場合であってもこの通電されている巻線が一方に偏ることなく、回転軸を中心に互いに点対称位置に存在する各巻線に通電される。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in claim 1 includes a yoke having an 8-pole magnetic pole, a rotating shaft supported by the yoke, and a radial attached to the rotating shaft in a radial direction. And an armature core having 10 teeth wound in a concentrated winding manner, 10 slots formed between the teeth and extending along the axial direction, and the armature on the rotating shaft A commutator provided adjacent to the core and having 20 segments arranged in the circumferential direction; and four brushes for supplying power to the windings via the segments, the four brushes being anode-side brushes Two pairs of cathode side brushes are provided, the same polarity side brushes are arranged opposite to each other around the rotation axis, and the different polarity side brushes are spaced at an electrical angle of 180 degrees in the circumferential direction. An electric motor having a five-phase structure, wherein the segment is composed of two segment groups that are located symmetrically with respect to the rotation axis, and each segment group has the same potential. While short-circuiting each other with a short-circuit member, the windings of each phase connected between adjacent segments of each segment group are wound in series on the teeth of the same phase arranged facing each other around the rotation axis. It is characterized by that.
By configuring in this way, even if the windings are wound around the teeth by the concentrated winding method, the windings of each phase are connected to the two segment groups, so two closed circuits of a five-phase structure are formed. Is done. That is, since the closed circuit configured by the concentrated winding method has two parallel circuits, the number of parallel circuits becomes four by providing two.
Also, since the windings of each phase are wound in series on the teeth of the same phase that are arranged opposite to each other around the rotation axis, for example, three brushes are energized by changing the energization pattern of the brushes. Even if it is a case, it can prevent that the balance of the coil | winding supplied with electricity deteriorates. That is, by changing the energization pattern of the brush, even when only one of the two closed circuits is energized, the energized winding is not biased to one, The windings are energized to the respective windings existing in point symmetry with respect to the rotation axis.

請求項2に記載した発明は、nを2以上の自然数、aを1以上の自然数で、かつnよりも小さい数としたとき、前記各相の巻線は、この巻線に対応するティースで、かつ巻き始め端が接続されているセグメントの近傍に存在するティースにn−a回巻回し、該ティースと同じ相であって、かつその他のティースにn回巻回した後、再度巻き始めのティースにa回巻回するように構成されていることを特徴とする。
このように構成することで、各相のコイルを形成するにあたり、巻線の巻き始めとなるティースと巻き終わりとなるティースとを同じティースに設定するので、巻き始め端から巻き始めのティースに至るまでの配線長さ、および巻き終わりのティースから巻き終わり端に至るまでの配線長さを短く設定することができる。
According to the second aspect of the present invention, when n is a natural number of 2 or more, a is a natural number of 1 or more, and smaller than n, the winding of each phase is a tooth corresponding to this winding. , And wound around the teeth existing in the vicinity of the segment to which the winding start end is connected, the same phase as that of the teeth, and after winding n times around the other teeth, It is configured to be wound around the teeth a times.
With this configuration, when forming the coils of each phase, the teeth that start winding and the teeth that end winding are set to the same teeth, so the winding starts from the winding start end to the winding start teeth. And the wiring length from the winding end tooth to the winding end end can be set short.

請求項3に記載した発明は、前記各相の巻線の巻き始めの配線長さと巻き終わりの配線長さとがほぼ等しくなる位置に、対応するセグメントを設定して各セグメント郡を配設したことを特徴とする。
このように構成することで、各相の巻線の巻き始め端と巻き終わり端とをコンミテータの首下周りで捻った状態にすることができる。
In the invention described in claim 3, each segment group is arranged by setting a corresponding segment at a position where the wiring length at the beginning of winding of each phase winding is substantially equal to the wiring length at the end of winding. It is characterized by.
By comprising in this way, the winding start end and winding end end of each phase winding can be twisted around the neck of the commutator.

請求項1に記載した発明によれば、ティースに集中巻き方式にて巻線を巻装しても2つのセグメント群にそれぞれ各相の巻線が接続されるので、5相構造の2つの閉回路が形成される。すなわち、集中巻き方式にて構成されている閉回路は、並列回路数が2回路であるため、これを2つ設けることで並列回路数が4回路になる。
このため、4ブラシ通電時、3ブラシ通電時、および2ブラシ通電時において、電流が流れる巻線の本数を変化させることができ、それぞれトルクの大きさを変化させることが可能になる。よって、巻線を集中巻き方式にて巻装した場合であっても、4つのブラシの通電パターンを変えることで回転速度の切替えを行うことができる。
According to the first aspect of the present invention, the windings of each phase are connected to the two segment groups even if the windings are wound around the teeth by the concentrated winding method. A circuit is formed. That is, since the closed circuit configured by the concentrated winding method has two parallel circuits, the number of parallel circuits becomes four by providing two.
For this reason, the number of windings through which a current flows can be changed at the time of energizing four brushes, at the time of energizing three brushes, and at the time of energizing two brushes, and the magnitude of torque can be changed. Therefore, even when the winding is wound by the concentrated winding method, the rotation speed can be switched by changing the energization patterns of the four brushes.

また、各相の巻線はそれぞれ回転軸を中心に対向配置されている同相同士のティースに直列に巻装されているので、ブラシの通電パターンを変化させて例えば、3つのブラシに通電した場合であっても通電される巻線のバランスが悪化することを防止できる。すなわち、ブラシの通電パターンを変化させることで、2つの閉回路のうち、一方の閉回路の巻線のみが通電される場合であってもこの通電されている巻線が一方に偏ることなく、回転軸を中心に互いに点対称位置に存在する各巻線に通電される。
このため、通電巻線によるアーマチュアの振れ回りを低減することが可能になると共に、回転軸を中心に対向する相の電磁気バランスの差異や抵抗差によって生じる循環電流を低減させることが可能になる。
Also, since the windings of each phase are wound in series on the teeth of the same phase that are arranged opposite to each other around the rotation axis, for example, three brushes are energized by changing the energization pattern of the brushes. Even if it is a case, it can prevent that the balance of the coil | winding supplied with electricity deteriorates. That is, by changing the energization pattern of the brush, even when only one of the two closed circuits is energized, the energized winding is not biased to one, The windings are energized to the respective windings existing in point symmetry with respect to the rotation axis.
For this reason, it becomes possible to reduce the swing of the armature due to the energization winding, and it is possible to reduce the circulating current caused by the difference in the electromagnetic balance and the resistance difference between the phases facing the rotation axis.

請求項2に記載した発明によれば、各相のコイルを形成するにあたり、巻線の巻き始めとなるティースと巻き終わりとなるティースとを同じティースに設定するので、巻き始め端から巻き始めのティースに至るまでの配線長さ、および巻き終わりのティースから巻き終わり端に至るまでの配線長さを短く設定することができる。このため、アーマチュアコアとコンミテータとの間の巻き太りを解消することができ、アーマチュアの小型化を図ることが可能になる。   According to the second aspect of the present invention, when forming the coil of each phase, the teeth that start winding and the teeth that end winding are set to the same teeth. The wiring length from the end of the winding to the end of the winding can be set short. For this reason, the thickening between the armature core and the commutator can be eliminated, and the armature can be downsized.

請求項3に記載した発明によれば、コンミテータの首下周りに配索される巻線を捻った状態にすることができる。
このため、アーマチュアコアとコンミテータとの間の巻き太りを容易に解消することができ、アーマチュアをさらに小型化することが可能になる。
According to the third aspect of the present invention, the windings arranged around the neck of the commutator can be twisted.
For this reason, the winding thickness between the armature core and the commutator can be easily eliminated, and the armature can be further downsized.

次に、この発明の第一実施形態を図1〜図5に基づいて説明する。
図1に示すように、電動モータ1は、例えば、自動車のパワーウインドウモータ、ワイパモータ、およびファンモータ等に用いられる車両搭載用の直流モータであって、有底円筒形状のヨーク2内にアーマチュア3を回転自在に配置している。ヨーク2の内周面には周方向にセグメント型の永久磁石4が磁極を順番に変えながら8個固定されている。
Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, an electric motor 1 is a direct current motor mounted on a vehicle used for, for example, a power window motor, a wiper motor, and a fan motor of an automobile, and includes an armature 3 in a bottomed cylindrical yoke 2. Is arranged so that it can rotate freely. Eight segment-type permanent magnets 4 are fixed to the inner peripheral surface of the yoke 2 in the circumferential direction while changing the magnetic poles in order.

アーマチュア3は、回転軸5に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、アーマチュアコア6の一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、リング状の金属板8を軸線方向に複数枚積層したものである。金属板8の外周部には軸線方向平面視で略T字状を有するティース9が放射状に10個形成されている。各ティース9には、U相、V相、W相、X相、Y相の5相が周回り方向にこの順で割り当てられている。   The armature 3 includes an armature core 6 fixed to the rotating shaft 5, an armature coil 7 wound around the armature core 6, and a commutator 13 disposed on one end side of the armature core 6. The armature core 6 is obtained by laminating a plurality of ring-shaped metal plates 8 in the axial direction. Ten teeth 9 having a substantially T-shape in a plan view in the axial direction are radially formed on the outer peripheral portion of the metal plate 8. To each tooth 9, five phases of U phase, V phase, W phase, X phase, and Y phase are assigned in this order in the circumferential direction.

複数枚の金属板8を回転軸5に外嵌することにより、アーマチュアコア6の外周には隣接するティース9間に蟻溝状のスロット11が形成されている。スロット11は軸線方向に沿って延びており、周方向に沿って等間隔に10個形成されている。このスロット11間にはエナメル被覆の巻線12が巻装され、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。   By fitting a plurality of metal plates 8 to the rotating shaft 5, dovetail-shaped slots 11 are formed between adjacent teeth 9 on the outer periphery of the armature core 6. Ten slots 11 extend along the axial direction, and are formed at equal intervals along the circumferential direction. An enamel-wrapped winding 12 is wound between the slots 11, whereby a plurality of armature coils 7 are formed on the outer periphery of the armature core 6.

コンミテータ13は回転軸5の一端に外嵌固定されている。コンミテータ13の外周面には、導電材で形成されたセグメント14が20枚取り付けられている。セグメント14は軸線方向に長い板状の金属片からなり、互いに絶縁された状態で周方向に沿って等間隔に並列に固定されている。   The commutator 13 is externally fitted and fixed to one end of the rotating shaft 5. Twenty segments 14 made of a conductive material are attached to the outer peripheral surface of the commutator 13. The segment 14 is made of a plate-like metal piece that is long in the axial direction, and is fixed in parallel at equal intervals along the circumferential direction while being insulated from each other.

各セグメント14のアーマチュアコア6側の端部には、外径側に折り返す形で折り曲げられたライザ15が一体形成されている。ライザ15には、アーマチュアコイル7の巻き始め端部と巻き終わり端部となる巻線12が掛け回わされ、巻線12はヒュージングによりライザ15に固定されている。これにより、セグメント14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。また、ライザ15には、同電位となるセグメント14同士に後述する接続線25a,25bが掛け回されてヒュージングにより固定され、同電位のセグメント14同士が短絡されている。   A riser 15 is integrally formed at an end portion of each segment 14 on the armature core 6 side and is bent in a manner of being folded back to the outer diameter side. The riser 15 is wound around the winding 12 that is the winding start end and the winding end of the armature coil 7, and the winding 12 is fixed to the riser 15 by fusing. Thereby, the segment 14 and the armature coil 7 corresponding to this are electrically connected. In addition, connecting lines 25a and 25b, which will be described later, are hung around the segments 14 having the same potential and fixed by fusing, and the segments 14 having the same potential are short-circuited.

回転軸5の他端側は、ヨーク2に突出形成されたボス内の軸受け16によって回転自在に支持されている。一方、ヨーク2の開口端にはカバー17が設けられており、このカバー17の内側にはホルダステー18が取り付けられている。ホルダステー18には周方向に沿ってブラシホルダ19が4箇所設けられている。
ブラシホルダ19には、それぞれブラシ21がスプリング29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21の先端部は、スプリング29によって付勢されているためコンミテータ13に摺接しており、外部からの電源がブラシ21を介してコンミテータ13に供給されるようになっている。
The other end side of the rotating shaft 5 is rotatably supported by a bearing 16 in a boss protruding from the yoke 2. On the other hand, a cover 17 is provided at the open end of the yoke 2, and a holder stay 18 is attached to the inside of the cover 17. The holder stay 18 is provided with four brush holders 19 along the circumferential direction.
Each brush holder 19 is provided with a brush 21 that can be moved in and out in a state where the brush 21 is urged through a spring 29. The tip portions of these brushes 21 are urged by springs 29 so as to be in sliding contact with the commutator 13, and power from the outside is supplied to the commutator 13 via the brushes 21.

図2に示すように、ブラシ21は、陽極側ブラシ51a,52aと陰極側ブラシ51b,52bとの組みを2つ備えた4つのブラシ51a,51b,52a,52bで構成されている。そして、陽極側ブラシ51a,52a同士、および陰極側ブラシ51b,52b同士は互いに回転軸5を中心に対向配置されていると共に、陽極側ブラシ51a,52aと陰極側ブラシ51b,52bは周方向に45°間隔をあけて配置されている。すなわち、同極側同士のブラシは、機械角で180°、異極側同士のブラシは電気角で180°間隔をあけて配置されている。なお、陽極側ブラシ51a,52aと陰極側ブラシ51b,52bとの配置を互いに反対にしてもよい。   As shown in FIG. 2, the brush 21 includes four brushes 51a, 51b, 52a, and 52b including two sets of anode-side brushes 51a and 52a and cathode-side brushes 51b and 52b. The anode-side brushes 51a and 52a and the cathode-side brushes 51b and 52b are opposed to each other around the rotation shaft 5, and the anode-side brushes 51a and 52a and the cathode-side brushes 51b and 52b are arranged in the circumferential direction. They are arranged at 45 ° intervals. That is, the brushes on the same polarity side are arranged at a mechanical angle of 180 °, and the brushes on the opposite polarity side are arranged at an electrical angle of 180 °. The arrangement of the anode side brushes 51a and 52a and the cathode side brushes 51b and 52b may be opposite to each other.

このように、永久磁石4が8個、つまり、磁極が8極、スロット11が10個、セグメント14が20枚設けられ、8極10スロット20セグメントの5相に構成された電動モータ1のアーマチュア3には、以下のように巻線12が巻装されてアーマチュアコイル7が形成されている。
図3、図4はアーマチュア3のセグメント14(ライザ15)とティース9を展開した図面であり、隣接するティース9間の空隙がスロット11に相当している。なお、以下の図面においては、各セグメント14、各ティース9、および巻装された巻線12にそれぞれ符号を附し、各ティース9にU相、V相、W相、X相、Y相をこの順で割り当てて説明する。
As described above, the armature of the electric motor 1 having eight permanent magnets 4, that is, eight magnetic poles, ten slots 11, 20 segments 14, and five phases of eight poles 10 slots 20 segments. 3, an armature coil 7 is formed by winding a winding 12 as follows.
3 and 4 are views in which the segment 14 (riser 15) and the teeth 9 of the armature 3 are developed, and the gap between the adjacent teeth 9 corresponds to the slot 11. FIG. In the following drawings, each segment 14, each tooth 9, and the wound winding 12 are respectively given reference numerals, and each tooth 9 is assigned a U phase, V phase, W phase, X phase, and Y phase. This will be described in this order.

ここで、セグメント14は、回転軸5を中心にして互いに点対称位置に存在する第一セグメント群41と第二セグメント郡42との2つのセグメント郡41,42で構成され、各々セグメント群41,42には、同電位となるセグメント14同士を短絡する接続線25a,25bが接続されている。すなわち、1番セグメント14aから10番セグメント14dに至る間で第一セグメント群41を構成すると共に、11番セグメント14eから20番セグメント14hに至る間で第二セグメント群42を構成している。そして、第一セグメント群41のうち、同電位となる4つ置きのセグメント14(例えば、1番セグメント14aと6番セグメント14c)同士が接続線25aによって短絡されていると共に、第二セグメント郡42のうち、同電位となる4つ置きのセグメント14(例えば、11番セグメント14eと16番セグメント14g)同士が接続線25bによって短絡されている。   Here, the segment 14 is composed of two segment groups 41, 42 of a first segment group 41 and a second segment group 42 that are located in a point-symmetrical position with respect to the rotation axis 5. 42 is connected to connection lines 25a and 25b for short-circuiting the segments 14 having the same potential. That is, the first segment group 41 is configured from the first segment 14a to the tenth segment 14d, and the second segment group 42 is configured from the eleventh segment 14e to the twentieth segment 14h. And every four segments 14 (for example, the 1st segment 14a and the 6th segment 14c) which become the same electric potential among the 1st segment groups 41 are short-circuited by the connection line 25a, and the 2nd segment group 42 Among them, every fourth segment 14 (for example, the 11th segment 14e and the 16th segment 14g) having the same potential is short-circuited by the connection line 25b.

巻線12は、例えば、その巻き始め端30が第一セグメント群41の1番セグメント14aより巻き始められた場合、まず、1番セグメント14aのライザ15に掛け回された後、1番セグメント14aの近傍に存在する1−10番ティース9の間のスロット11aに引き込まれる。続いて、1番ティース9にn回(nは2以上の自然数であって、各ティース9に対する所望の巻回数)巻回された後、1−2番ティース9の間のスロット11bから巻線12が引き出される。   For example, when the winding start end 30 starts to be wound from the first segment 14a of the first segment group 41, the winding 12 is first wound around the riser 15 of the first segment 14a and then the first segment 14a. Is drawn into the slot 11a between the 1-10th teeth 9 existing in the vicinity. Subsequently, after being wound around the first tooth 9 n times (n is a natural number of 2 or more and a desired number of turns for each tooth 9), winding is performed from the slot 11b between the first and second teeth 9. 12 is pulled out.

そして、5−6番ティース9の間のスロット11cに引き込んで1番ティース9と同相であって、かつ回転軸5を中心にして対向位置に存在する6番ティース9にn回巻回される。その後、巻線12は6−7番ティース9の間のスロット11dから引き出され、1番セグメント14aに隣接する2番セグメント14bに巻き終わり端40が接続される。これにより、1−2番セグメント14a,14b間にはU相の1番ティース9、および6番ティース9に直列にn回巻装されたU相のアーマチュアコイルUが形成される。   Then, it is drawn into the slot 11c between the 5th and 6th teeth 9 and is wound n times around the 6th tooth 9 that is in phase with the 1st tooth 9 and that exists at the opposite position with the rotary shaft 5 as the center. . Thereafter, the winding 12 is pulled out from the slot 11d between the 6th and 7th teeth 9, and the winding end 40 is connected to the second segment 14b adjacent to the first segment 14a. As a result, a U-phase armature coil U wound n times in series around the U-phase first tooth 9 and the sixth tooth 9 is formed between the first and second segments 14a and 14b.

また、V相のアーマチュアコイルV、W相のアーマチュアコイルW、X相のアーマチュアコイルX、Y相のアーマチュアコイルYについてもそれぞれU相のアーマチュアコイルUと同様に巻線12を巻装し、この巻き始め端30、および巻き終わり端40を対応する第一セグメント郡41のセグメント14間に接続する。すると、第一セグメント郡41には、4極5スロットの5相(U,V,W,X,Y相)構造の第一閉回路H1が形成される(図4参照)。   Similarly, the V-phase armature coil V, the W-phase armature coil W, the X-phase armature coil X, and the Y-phase armature coil Y are wound with windings 12 in the same manner as the U-phase armature coil U. The winding start end 30 and the winding end end 40 are connected between the segments 14 of the corresponding first segment group 41. Then, in the first segment group 41, a first closed circuit H1 having a five-phase (U, V, W, X, Y phase) structure with four poles and five slots is formed (see FIG. 4).

一方、第二セグメント郡42の11番セグメント14eより巻き始められた巻線12は、11番セグメント14eのライザ15に掛け回された後、11番セグメント14eの近傍に存在する5−6番ティース9の間のスロット11cに引き込まれる。続いて、6番ティース9にn回巻回された後、6−7番ティース9の間のスロット11dから巻線12が引き出される。   On the other hand, the winding 12 that has begun to be wound from the 11th segment 14e of the second segment group 42 is wound around the riser 15 of the 11th segment 14e, and then the 5th-6th teeth existing in the vicinity of the 11th segment 14e. 9 is drawn into the slot 11c. Subsequently, after being wound n times around the 6th tooth 9, the winding 12 is drawn out from the slot 11 d between the 6th and 7th teeth 9.

そして、1−10番ティース9の間のスロット11aに引き込んで1番ティース9にn回巻回される。その後、巻線12は1−2番ティース9の間のスロット11bから引き出され、11番セグメント14eに隣接する12番セグメント14fに巻き終わり端40が接続される。これにより、11−12番セグメント14e,14f間にはU相の6番ティース9、および1番ティース9に直列にn回巻装されたU相のアーマチュアコイルU’が形成される。   And it draws in the slot 11a between 1-10th teeth 9, and is wound by the 1st teeth 9 n times. Thereafter, the winding 12 is pulled out from the slot 11b between the first and second teeth 9, and the winding end 40 is connected to the twelfth segment 14f adjacent to the eleventh segment 14e. As a result, a U-phase sixth tooth 9 and a U-phase armature coil U 'wound n times in series on the first tooth 9 are formed between the 11th and 12th segments 14e and 14f.

また、V相のアーマチュアコイルV’、W相のアーマチュアコイルW’、X相のアーマチュアコイルX’、Y相のアーマチュアコイルY’についてもそれぞれU相のアーマチュアコイルU’と同様に巻線12を巻装し、この巻き始め端30、および巻き終わり端40を対応する第一セグメント郡42のセグメント14間に接続する。すると、第二セグメント郡42には、4極5スロットの5相(U’,V’,W’,X’,Y’相)構造の第二閉回路H2が形成される(図4参照)。   Similarly, the V-phase armature coil V ′, the W-phase armature coil W ′, the X-phase armature coil X ′, and the Y-phase armature coil Y ′ are each provided with the winding 12 in the same manner as the U-phase armature coil U ′. The winding start end 30 and the winding end end 40 are connected between the segments 14 of the corresponding first segment group 42. Then, a second closed circuit H2 having a five-phase (U ′, V ′, W ′, X ′, Y ′ phase) structure with four poles and five slots is formed in the second segment group 42 (see FIG. 4). .

したがって、図5に示すように、コンミテータ13には、5相構造の第一閉回路H1と第二閉回路H2とが並列に接続されている状態となる。なお、図5は、各陽極側ブラシ51a,52aがそれぞれ1−2番セグメント14a,14b間と11−12番セグメント14e,14f間とに存在し、各陰極側ブラシ51b,52bがそれぞれ4番セグメント14iと14番セグメント14jに存在している場合の回路図を示すものであって、4つのブラシ51a,51b,52a,52b全てが通電されている状態を示している。   Therefore, as shown in FIG. 5, the commutator 13 is in a state where the first closed circuit H1 and the second closed circuit H2 having a five-phase structure are connected in parallel. In FIG. 5, each of the anode-side brushes 51a and 52a exists between the first and second segments 14a and 14b and between the eleventh and twelfth segments 14e and 14f, and each of the negative-side brushes 51b and 52b has a fourth number. The circuit diagram when it exists in the segment 14i and the 14th segment 14j is shown, Comprising: The four brushes 51a, 51b, 52a, and 52b are all shown in the energized state.

次に、図6〜図8に基づいて、この第一実施形態のアーマチュア3の作用について説明する。
図6に示すように、例えば、陽極側ブラシ51a,52aがそれぞれ1−2番セグメント14a,14b間、11−12番セグメント14e,14f間に存在し、陰極側ブラシ51b,52bがそれぞれ4番セグメント14i、14番セグメント14jに存在している場合、つまり、各閉回路H1,H2上に各々一対のブラシ51a,51b,52a,52bが存在している場合であって、これら全てを通電させた状態では、V,W,X,Y相の8つのアーマチュアコイルV,V’,W,W’,X,X’,Y,Y’に電流が流れる。
Next, based on FIGS. 6-8, the effect | action of the armature 3 of this 1st embodiment is demonstrated.
As shown in FIG. 6, for example, anode brushes 51a and 52a exist between the first and second segments 14a and 14b and between the eleventh and twelfth segments 14e and 14f, respectively, and the cathode brushes 51b and 52b each have the fourth number. When there is a segment 14i and a 14th segment 14j, that is, when there is a pair of brushes 51a, 51b, 52a, and 52b on each of the closed circuits H1 and H2, all of them are energized. In this state, current flows through the eight armature coils V, V ′, W, W ′, X, X ′, Y, and Y ′ of the V, W, X, and Y phases.

すなわち、1−2番セグメント14a,14b間に形成されたU相のアーマチュアコイルUと、11−12番セグメント14e,14f間に形成されたU相のアーマチュアコイルU’は、陽極側ブラシ51a,52aによって短絡された状態となる。これに対し、V相のアーマチュアコイルV,V’とX相のアーマチュアコイルX,X’には順方向(図6における時計回り)に電流が流れ、W相のアーマチュアコイルW,W’とY相のアーマチュアコイルY,Y’には逆方向(図6における反時計回り)に電流が流れる。   That is, the U-phase armature coil U formed between the first and second segments 14a and 14b, and the U-phase armature coil U ′ formed between the eleventh and twelfth segments 14e and 14f are formed of the anode brush 51a, It becomes the state short-circuited by 52a. On the other hand, current flows through the V-phase armature coils V and V ′ and the X-phase armature coils X and X ′ in the forward direction (clockwise in FIG. 6), and the W-phase armature coils W, W ′ and Y A current flows through the phase armature coils Y and Y ′ in the opposite direction (counterclockwise in FIG. 6).

図7に示すように、3つのブラシを通電させた場合、つまり、例えば、図7において1−2番セグメント14a,14b間、11−12番セグメント14e,14f間に存在する陽極側ブラシ51a,52aと、2つのセグメント郡41,42のうちの第一セグメント郡41に存在している(4番セグメント14iに存在している)陰極側ブラシ51bの3つのブラシに通電した場合にあっては、第一閉回路H1のV,W,X,Y相のアーマチュアコイルV,W,X,Yのみに電流が流れる。すなわち、4つのブラシ51a,51b,52a,52bを通電する場合と比較して、電流が流れるティース9の数は同一となるが、これらのティース9に流れる電流値は、第二閉回路H2に電流が流れていないので約半分になる。   As shown in FIG. 7, when three brushes are energized, that is, for example, the anode side brush 51a, which exists between the first and second segments 14a and 14b and between the eleventh and twelfth segments 14e and 14f in FIG. 52a, and when the three brushes of the cathode side brush 51b existing in the first segment group 41 of the two segment groups 41 and 42 (present in the fourth segment 14i) are energized, The current flows only through the V, W, X, and Y-phase armature coils V, W, X, and Y of the first closed circuit H1. That is, compared with the case where the four brushes 51a, 51b, 52a, and 52b are energized, the number of teeth 9 through which current flows is the same, but the current value flowing through these teeth 9 is applied to the second closed circuit H2. Since current is not flowing, it becomes about half.

これは、2つのブラシを通電させた場合であっても、各閉回路H1,H2上、つまり、各セグメント郡41,42に各々一対のブラシ51a,51b,52a,52bが存在している場合であれば同じことがいえる。つまり、図7において1−2番セグメント14a,14b間に存在する陽極側ブラシ51aと4番セグメント14iに存在する陰極側ブラシ52bの2つのブラシ51a,52bに通電した場合であっても第一閉回路H1のV,W,X,Y相のアーマチュアコイルV,W,X,Yのみに電流が流れる。   Even when two brushes are energized, a pair of brushes 51a, 51b, 52a, 52b exists on each closed circuit H1, H2, that is, each segment group 41, 42. Then the same can be said. That is, in FIG. 7, even when the two brushes 51a and 52b of the anode side brush 51a existing between the first and second segments 14a and 14b and the cathode side brush 52b existing in the fourth segment 14i are energized, the first Current flows only through the V, W, X, and Y-phase armature coils V, W, X, and Y of the closed circuit H1.

しかしながら、図8に示すように、例えば、2つのブラシ51a,52bに通電し、且つこれら2つのブラシ51a,52bが9−10番セグメント14k,14l間と、12番セグメント14f上に存在するとき、つまり、一対のブラシ51a,52bが2つの閉回路H1,H2(2つのセグメント郡41,42)に跨って存在しているときは、何れのアーマチュアコイルU,U’,V,V’,W,W’,X,X’,Y,Y’にも電流が流れない、無通電状態となる。   However, as shown in FIG. 8, for example, when the two brushes 51a and 52b are energized, and the two brushes 51a and 52b exist between the 9th to 10th segments 14k and 14l and on the 12th segment 14f. That is, when the pair of brushes 51a and 52b exists over two closed circuits H1 and H2 (two segment groups 41 and 42), any of the armature coils U, U ′, V, V ′, No current flows through W, W ′, X, X ′, Y, Y ′, and no power is applied.

したがって、上述の第一実施形態によれば、8極10スロット20セグメントの5相に構成された電動モータ1のアーマチュア3に5相集中巻きで4極5スロットの閉回路H1,H2を2つ形成することで並列回路数を合計4回路とすることができる。
このため4つのブラシ51a,51b,52a,52b全てを通電させたときには、例えば、V,W,X,Y相の8つのアーマチュアコイルV,V’,W,W’,X,X’,Y,Y’に電流が流れ、通常の8極10スロット集中巻き方式と同様のトルク(モータ特性)を得ることができる(図6参照)。一方、3つのブラシに通電させたときには、例えば、第一閉回路H1のV,W,X,Y相のアーマチュアコイルV,W,X,Yのみに電流が流れる。このため、3ブラシ通電時のトルクを4ブラシ通電時の半分のトルクとすることができる(図7参照)。
Therefore, according to the above-described first embodiment, two closed circuits H1 and H2 having four poles and five slots are concentrated on the armature 3 of the electric motor 1 configured in five phases of eight poles and ten slots and 20 segments. By forming, the total number of parallel circuits can be four.
For this reason, when all four brushes 51a, 51b, 52a, 52b are energized, for example, eight armature coils V, V ′, W, W ′, X, X ′, Y of V, W, X, Y phase are used. , Y ′, a torque (motor characteristic) similar to that of the normal 8-pole 10-slot concentrated winding method can be obtained (see FIG. 6). On the other hand, when the three brushes are energized, for example, current flows only through the V, W, X, and Y phase armature coils V, W, X, and Y of the first closed circuit H1. For this reason, the torque at the time of 3 brush energization can be made into the half torque at the time of 4 brush energization (refer FIG. 7).

また、2つのブラシに通電させたときには、例えば、第一閉回路H1のV,W,X,Y相のアーマチュアコイルV,W,X,Yのみに電流が流れる状態(図7参照)と、何れのアーマチュアコイルU,U’,V,V’,W,W’,X,X’,Y,Y’にも電流が流れない、無通電状態(図8参照)とがある。このため、無通電状態の間、アーマチュア3の回転軸5は惰性で回転することになり、この結果、2ブラシ通電時は3ブラシ通電時よりもトルクが低減される。   When the two brushes are energized, for example, a state in which current flows only through the V, W, X, and Y phase armature coils V, W, X, and Y of the first closed circuit H1 (see FIG. 7), Any armature coil U, U ′, V, V ′, W, W ′, X, X ′, Y, Y ′ has a non-energized state in which no current flows (see FIG. 8). For this reason, during the non-energized state, the rotating shaft 5 of the armature 3 rotates by inertia, and as a result, the torque is reduced when the two brushes are energized than when the three brushes are energized.

すなわち、4つのブラシ51a,51b,52a,52bの通電パターンを変えることで電流が流れる巻線12の本数(アーマチュアコイル7の数)を変化させることができ、トルクの大きさを変化させることが可能になる。よって、巻線12を集中巻き方式でアーマチュアコア6に巻装した場合であっても、アーマチュア3の回転軸5の回転速度の切替えを行うことができる。   That is, by changing the energization pattern of the four brushes 51a, 51b, 52a, 52b, the number of windings 12 (the number of armature coils 7) through which current flows can be changed, and the magnitude of torque can be changed. It becomes possible. Therefore, even when the winding 12 is wound around the armature core 6 by the concentrated winding method, the rotation speed of the rotating shaft 5 of the armature 3 can be switched.

さらに、各相のアーマチュアコイルU,U’,V,V’,W,W’,X,X’,Y,Y’は、それぞれ回転軸5を中心に対向配置されている同相同士のティース9に直列に巻装されているので、ブラシ51a,51b,52a,52bの通電パターンを変化させても通電される巻線12のバランスが悪化することを防止できる。すなわち、図7に示すように、例えば、3つのブラシ51a,51b,52aを通電させ、第一閉回路H1のV,W,X,Y相のアーマチュアコイルV,W,X,Yのみに電流が流れる場合であっても通電される巻線12が一方に偏ることがなく、回転軸5を中心に互いに点対称位置に存在する同相のティース9に巻装されている巻線12の全てに電流が流れる。このため、通電される巻線12によるアーマチュア3の振れ回りを低減することが可能になると共に、回転軸5を中心に対向する相の電磁気バランスの差異や抵抗差によって生じる循環電流を低減させることが可能になる。   Furthermore, the armature coils U, U ′, V, V ′, W, W ′, X, X ′, Y, Y ′ of each phase are teeth of the same phase that are arranged opposite to each other around the rotation axis 5. 9, the balance of the energized winding 12 can be prevented from deteriorating even if the energization pattern of the brushes 51a, 51b, 52a, 52b is changed. That is, as shown in FIG. 7, for example, three brushes 51a, 51b, and 52a are energized, and current is supplied only to the V, W, X, and Y-phase armature coils V, W, X, and Y of the first closed circuit H1. Even when the current flows, the energized winding 12 is not biased to one side, and all the windings 12 wound around the in-phase teeth 9 that are in point-symmetrical positions with respect to the rotating shaft 5 are used. Current flows. For this reason, it becomes possible to reduce the swing of the armature 3 due to the energized winding 12, and to reduce the circulating current caused by the difference in electromagnetic balance and the resistance difference between the phases facing the rotating shaft 5. Is possible.

次に、この発明の第二実施形態を図1、図2を援用し、図9に基づいて説明する。なお、第一実施形態と同一態様には、同一符号を付して説明する(以下の実施形態でも同様)。また、以下の実施形態において、電動モータ1は8極10スロット20セグメントの5相に構成されたものである点、コンミテータ13に摺接する4つのブラシ51a,51b,52a,52bは同極側同士が機械角で180°、異極側同士が電気角で180°間隔をあけて配置されている点等の基本的構成は前記第一実施形態と同様である。
ここで、第二実施形態においては、各相のアーマチュアコイルU,U’,V,V’,W,W’,X,X’,Y,Y’を形成するにあたり、巻線12の巻き始めとなるティース9と巻き終わりとなるティース9とが同じティース9に設定されている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described based on FIG. 9 with reference to FIGS. In addition, the same aspect as 1st embodiment is attached | subjected and demonstrated (it is the same also in the following embodiment). Further, in the following embodiment, the electric motor 1 is configured in five phases of eight poles, ten slots, and twenty segments, and the four brushes 51a, 51b, 52a, and 52b that are in sliding contact with the commutator 13 are on the same pole side. Are the same as those in the first embodiment, such that the mechanical angle is 180 ° and the different polar sides are spaced apart by an electrical angle of 180 °.
Here, in the second embodiment, in forming the armature coils U, U ′, V, V ′, W, W ′, X, X ′, Y, Y ′ of each phase, the winding 12 starts to be wound. The teeth 9 and the teeth 9 at the end of winding are set to the same teeth 9.

すなわち、例えば、巻線12の巻き始め端30が第一セグメント群41の1番セグメント14aより巻き始められた場合、まず、1番セグメント14aのライザ15に掛け回された後、1番セグメント14aの近傍に存在する1−10番ティース9の間のスロット11aに引き込まれる。続いて、1番ティース9にn−a回(aは1以上の自然数であって、かつnよりも小さい数)巻回し、主コイル71を形成する。   That is, for example, when the winding start end 30 of the winding 12 starts to be wound from the first segment 14a of the first segment group 41, first, the first segment 14a is wound around the riser 15 of the first segment 14a. Is drawn into the slot 11a between the 1-10th teeth 9 existing in the vicinity. Subsequently, the main coil 71 is formed by winding the first tooth 9 na times (a is a natural number of 1 or more and smaller than n).

そして、巻線12を1−2番ティース9の間のスロット11bから引き出して5−6番ティース9の間のスロット11cに引き込む。引き続き、1番ティース9と同相であって、かつ回転軸5を中心にして対向位置に存在する6番ティース9にn回巻回する。その後、巻線12は6−7番ティース9の間のスロット11dから引き出され、再び1−10番ティース9の間のスロット11aに引き込まれる。そして、1番ティース9に巻線12をa回巻回し、副コイル72を形成する。   Then, the winding 12 is pulled out from the slot 11b between the first and second teeth 9 and pulled into the slot 11c between the fifth and sixth teeth 9. Subsequently, it is wound n times around the 6th tooth 9 that is in phase with the 1st tooth 9 and is located at the opposite position around the rotation shaft 5. After that, the winding 12 is pulled out from the slot 11d between the 6th and 7th teeth 9 and again into the slot 11a between the 1th and 10th teeth 9. Then, the winding 12 is wound around the first tooth 9 a times to form the auxiliary coil 72.

この後、巻線12は1−2番ティース9の間のスロット11bから引き出され、1番セグメント14aに隣接する2番セグメント14bに巻き終わり端40が接続される。これにより、U相の1番ティース9には、n−a回巻回された主コイル71とa回巻回された副コイル72とによって巻線12がn回巻回されていることになる。したがって、1−2番セグメント14a,14b間にはU相の1番ティース9、および6番ティース9に直列にn回巻装されたU相のアーマチュアコイルUが形成される。   Thereafter, the winding 12 is pulled out from the slot 11b between the first and second teeth 9, and the winding end 40 is connected to the second segment 14b adjacent to the first segment 14a. As a result, the winding 12 is wound n times on the first tooth 9 of the U phase by the main coil 71 wound n−a times and the sub coil 72 wound a times. . Therefore, a U-phase armature coil U wound n times in series around the U-phase first tooth 9 and the sixth tooth 9 is formed between the first and second segments 14a and 14b.

また、V相のアーマチュアコイルV、W相のアーマチュアコイルW、X相のアーマチュアコイルX、Y相のアーマチュアコイルYについてもそれぞれU相のアーマチュアコイルUと同様に巻線12を巻装し、この巻き始め端30、および巻き終わり端40を対応する第一セグメント郡41のセグメント14間に接続する。これにより、第一セグメント郡41に4極5スロットの5相(U,V,W,X,Y相)構造の第一閉回路H1を形成する。   Similarly, the V-phase armature coil V, the W-phase armature coil W, the X-phase armature coil X, and the Y-phase armature coil Y are wound with windings 12 in the same manner as the U-phase armature coil U. The winding start end 30 and the winding end end 40 are connected between the segments 14 of the corresponding first segment group 41. As a result, a first closed circuit H1 having a four-phase five-slot five-phase (U, V, W, X, Y phase) structure is formed in the first segment group 41.

一方、第二閉回路H2の6,7,8,9,10番ティースに巻装される各相のアーマチュアコイルU’,V’,W’,X’,Y’もn−a回巻きの主コイル71とa回巻きの副コイル72とで構成する。そして、第二セグメント郡42の各セグメント14間に各相のアーマチュアコイルU’,V’,W’,X’,Y’の巻き始め端30、および巻き終わり端40を接続する。これにより、第二セグメント郡42に4極5スロットの5相(U,V,W,X,Y相)構造の第二閉回路H2を形成する。   On the other hand, the armature coils U ′, V ′, W ′, X ′, and Y ′ of each phase wound around the 6th, 7th, 8th, 9th, and 10th teeth of the second closed circuit H2 are also wound in na times. It comprises a main coil 71 and an a-turn secondary coil 72. Then, the winding start end 30 and the winding end end 40 of the armature coils U ′, V ′, W ′, X ′, Y ′ of each phase are connected between the segments 14 of the second segment group 42. As a result, a second closed circuit H2 having a four-phase five-slot five-phase (U, V, W, X, Y phase) structure is formed in the second segment group 42.

したがって、上述の第二実施形態によれば、前述した第一実施形態と同様の効果を奏することができる。これに加え、各相のアーマチュアコイルU,U’,V,V’,W,W’,X,X’,Y,Y’を形成するにあたり、巻線12の巻き始めとなるティース9と巻き終わりとなるティース9とが同じティース9に設定されているので、巻き始め端30から巻き始めのティース9に至るまでの配線長さ、および巻き終わりのティース9から巻き終わり端40に至るまでの配線長さを短く設定することができる。このため、アーマチュアコア6とコンミテータ13との間の巻き太りを解消することができ、アーマチュア3の小型化を図ることが可能になる。   Therefore, according to the second embodiment described above, the same effects as those of the first embodiment described above can be achieved. In addition to this, in forming the armature coils U, U ′, V, V ′, W, W ′, X, X ′, Y, and Y ′ of each phase, the teeth 9 and the windings that start the winding of the winding 12 are wound. Since the end teeth 9 are set to the same teeth 9, the wiring length from the winding start end 30 to the winding start teeth 9 and the winding end teeth 9 to the winding end end 40 are set. The wiring length can be set short. For this reason, the winding thickness between the armature core 6 and the commutator 13 can be eliminated, and the armature 3 can be downsized.

次に、この発明の第三実施形態を図10に基づいて説明する。
この第三実施形態にあっては、各相のアーマチュアコイルU,U’,V,V’,W,W’,X,X’,Y,Y’の巻き始めの配線長さと巻き終わりの配線長さとがほぼ等しくなるように各セグメント郡41,42を配設している。
すなわち、例えば、第一セグメント郡41を構成する1番セグメント14aは1番ティース9の近傍に配置せず、この1番ティース9の近傍から周回り方向にずれた位置に配置されている。そして、各セグメント14は、1番セグメント14aから周回り方向に順に2〜20番セグメント14が配置されている。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the third embodiment, the winding start wiring length and winding end wiring of the armature coils U, U ′, V, V ′, W, W ′, X, X ′, Y, Y ′ of each phase The segment groups 41 and 42 are arranged so that their lengths are almost equal.
That is, for example, the first segment 14a constituting the first segment group 41 is not disposed in the vicinity of the first tooth 9, but is disposed at a position shifted in the circumferential direction from the vicinity of the first tooth 9. And each segment 14 has the 2nd-20th segment 14 arrange | positioned in order from the 1st segment 14a in the circumference direction.

このため、第一セグメント郡41は、1番ティース9から5番ティース9に至るまでの間の部位に対応するように配置されておらず、周回り方向にずれて配置された状態になっていると共に、第二セグメント郡42は、11番ティース9から20番ティース9に至るまでの間の部位に対応するように配置されておらず、周回り方向にずれて配置された状態になっている。   For this reason, the first segment group 41 is not arranged so as to correspond to the portion from the first tooth 9 to the fifth tooth 9, but is shifted in the circumferential direction. At the same time, the second segment group 42 is not arranged so as to correspond to the portion from the 11th tooth 9 to the 20th tooth 9 and is arranged so as to be shifted in the circumferential direction. Yes.

したがって、上述の第三実施形態によれば、前述した第一実施形態と同様の効果を奏することができる。これに加え、各セグメント郡41,42が対応するティース9に対して周回り方向にずれて配置されているので、コンミテータ13の首下周り、つまり、アーマチュアコア6とコンミテータ13との間に配索される巻線12を捻った状態にすることができる。このため、アーマチュアコア6とコンミテータ13との間の巻き太りを容易に解消することができ、アーマチュア3をさらに小型化することが可能になる。   Therefore, according to the above-described third embodiment, the same effects as those of the first embodiment described above can be achieved. In addition, since each segment group 41, 42 is arranged in a circumferential direction with respect to the corresponding tooth 9, it is arranged around the neck of the commutator 13, that is, between the armature core 6 and the commutator 13. The wound winding 12 can be in a twisted state. For this reason, the thickening between the armature core 6 and the commutator 13 can be easily eliminated, and the armature 3 can be further downsized.

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、巻線12の巻き始め端30、および巻き終わり端40がそれぞれ接続されるセグメント14は上述の実施形態に限られるものではなく、同じ閉回路内、つまり、対応するセグメント郡41,42であって、かつ接続線25a,25bによって短絡されている同電位のセグメント14であればよい。すなわち、上述の実施形態では、例えば、第一閉回路H1のU相のアーマチュアコイルUの巻き終わり端40が2番セグメント14bに接続されている場合について説明した。しかしながら、このアーマチュアコイルUの巻き終わり端40を同じセグメント郡41の7番セグメント14に接続してもよい。
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.
Further, the segment 14 to which the winding start end 30 and the winding end end 40 of the winding 12 are respectively connected is not limited to the above-described embodiment, but in the same closed circuit, that is, in the corresponding segment groups 41 and 42. In addition, the segment 14 having the same potential that is short-circuited by the connection lines 25a and 25b may be used. That is, in the above-described embodiment, for example, the case where the winding end 40 of the U-phase armature coil U of the first closed circuit H1 is connected to the second segment 14b has been described. However, the winding end 40 of the armature coil U may be connected to the seventh segment 14 of the same segment group 41.

本発明の実施形態における電動モータの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the electric motor in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における電動モータのブラシ配置図である。It is a brush arrangement diagram of the electric motor in the embodiment of the present invention. 本発明の第一実施形態におけるアーマチュアコイルの巻装状態を示すアーマチュアの展開図である。It is an expanded view of the armature which shows the winding state of the armature coil in 1st embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態におけるアーマチュアコイルの巻装状態を示すアーマチュアの展開図である。It is an expanded view of the armature which shows the winding state of the armature coil in 1st embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるアーマチュアの回路図である。It is a circuit diagram of the armature in the embodiment of the present invention. 本発明の第一実施形態におけるアーマチュアの作用説明図である。It is action | operation explanatory drawing of the armature in 1st embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態におけるアーマチュアの作用説明図である。It is action | operation explanatory drawing of the armature in 1st embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態におけるアーマチュアの作用説明図である。It is action | operation explanatory drawing of the armature in 1st embodiment of this invention. 本発明の第二実施形態におけるアーマチュアコイルの巻装状態を示すアーマチュアの展開図である。It is an expanded view of the armature which shows the winding state of the armature coil in 2nd embodiment of this invention. 本発明の第三実施形態におけるアーマチュアコイルの巻装状態を示すアーマチュアの展開図である。It is an expanded view of the armature which shows the winding state of the armature coil in 3rd embodiment of this invention. 従来の電動モータにおけるアーマチュアへの通電パターンを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the electricity supply pattern to the armature in the conventional electric motor. 従来の電動モータにおけるアーマチュアへの通電パターンを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the electricity supply pattern to the armature in the conventional electric motor. 従来の電動モータにおけるアーマチュアへの通電パターンを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the electricity supply pattern to the armature in the conventional electric motor.

符号の説明Explanation of symbols

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,U〜W’ アーマチュアコイル(コイル)
9 ティース
11,11a〜11d スロット
12 巻線
13 コンミテータ
14、14a〜14m セグメント
21 ブラシ
25a,25b 接続線(短絡部材)
30 巻き始め端
40 巻き終わり端
41 第一セグメント郡
42 第二セグメント郡
51a,52a 陽極側ブラシ
51b,52b 陰極側ブラシ
71 主コイル
72 副コイル
H1 第一閉回路
H2 第二閉回路
1 Electric motor 2 Yoke 3 Armature 4 Permanent magnet (magnetic pole)
5 Rotating shaft 6 Armature core 7, U to W 'Armature coil (coil)
9 Teeth 11, 11a to 11d Slot 12 Winding 13 Commutator 14, 14a to 14m Segment 21 Brush 25a, 25b Connection line (short-circuit member)
30 winding start end 40 winding end end 41 first segment group 42 second segment group 51a, 52a anode side brush 51b, 52b cathode side brush 71 main coil 72 sub coil H1 first closed circuit H2 second closed circuit

Claims (3)

8極の磁極を有するヨークと、
前記ヨークに軸支される回転軸と、
前記回転軸に取り付けられ径方向に向かって放射状に延び、巻線が集中巻き方式にて巻装される10個のティースと、該ティース間に形成され軸線方向に沿って延びる10個のスロットとを有するアーマチュアコアと、
前記回転軸に前記アーマチュアコアと隣接して設けられ20枚のセグメントを周方向に配置したコンミテータと、
前記セグメントを介して前記巻線に給電を行うための4つのブラシとを備え、
前記4つのブラシを陽極側ブラシと陰極側ブラシとの組みを2つ備えて構成し、
同極側同士のブラシを前記回転軸を中心にして対向配置すると共に、異極側同士のブラシを電気角で180度周方向に間隔をあけて配置している5相構造の電動モータであって、
前記セグメントを前記回転軸を中心にして互いに点対称位置に存在する2つのセグメント群で構成し、
各セグメント群の同電位となるセグメント同士を短絡部材で短絡すると共に、
各セグメント群の隣接するセグメント間に接続された各相の巻線をそれぞれ前記回転軸を中心に対向配置されている同相同士のティースに直列に巻装したことを特徴とする電動モータ。
A yoke having eight magnetic poles;
A rotating shaft pivotally supported by the yoke;
10 teeth attached to the rotary shaft and extending radially in the radial direction, and windings are wound in a concentrated winding manner, and 10 slots formed between the teeth and extending along the axial direction An armature core having,
A commutator provided adjacent to the armature core on the rotating shaft and having 20 segments arranged in the circumferential direction;
Comprising four brushes for feeding the windings through the segments;
The four brushes are configured to include two sets of an anode side brush and a cathode side brush,
This is an electric motor having a five-phase structure in which brushes on the same polarity side are arranged opposite to each other around the rotation axis, and brushes on the opposite polarity sides are arranged at an electrical angle of 180 degrees in the circumferential direction. And
The segment is composed of two segment groups that exist in point-symmetric positions with respect to the rotation axis,
While short-circuiting the segments having the same potential in each segment group with a short-circuit member,
An electric motor characterized in that windings of respective phases connected between adjacent segments of each segment group are wound in series on teeth of the same phase arranged so as to face each other around the rotation axis.
nを2以上の自然数、aを1以上の自然数で、かつnよりも小さい数としたとき、
前記各相の巻線は、この巻線に対応するティースで、かつ巻き始め端が接続されているセグメントの近傍に存在するティースにn−a回巻回し、
該ティースと同じ相であって、かつその他のティースにn回巻回した後、再度巻き始めのティースにa回巻回するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の電動モータ。
When n is a natural number of 2 or more, a is a natural number of 1 or more, and a number smaller than n,
The winding of each phase is wound in teeth corresponding to the winding and the teeth existing near the segment to which the winding start end is connected, na times,
2. The electric motor according to claim 1, wherein the electric motor according to claim 1 has the same phase as the teeth and is wound n times around the other teeth and then wound a times around the first winding tooth. motor.
前記各相の巻線の巻き始めの配線長さと巻き終わりの配線長さとがほぼ等しくなる位置に、対応するセグメントを設定して各セグメント郡を配設したことを特徴とする請求項1に記載の電動モータ。


The segment group is arranged by setting a corresponding segment at a position where the wiring length at the beginning of winding and the wiring length at the end of winding of each phase winding are substantially equal. Electric motor.


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