JP2016073026A - コミテータ、ロータおよびモータ - Google Patents
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Abstract
【課題】高性能なモータを実現する技術を提供する。
【解決手段】コミテータは、3個のコミテータ片66と、コミテータ片が環状に取り付けられた筒体70と、を備える。筒体70は、回転軸が取り付けられる円筒部74と、円筒部から径方向外側へ張り出したフランジ部76と、を有する。フランジ部76の環状の端面76aには3個の第1溝78および3個の第2溝80とが交互に放射状に形成されている。コミテータ片66は、円筒部に接する円弧状の本体部と、本体部の軸方向の端部から径方向へ向かって形成された、巻線結線用の端子部68と、本体部の軸方向の端部から径方向へ向かって形成された係止部86と、を有する。第2溝80は、該第2溝の溝壁と係止部86との隙間G2が、第1溝78の溝壁と端子部68との隙間G1よりも広くなるように構成されている。
【選択図】図18
【解決手段】コミテータは、3個のコミテータ片66と、コミテータ片が環状に取り付けられた筒体70と、を備える。筒体70は、回転軸が取り付けられる円筒部74と、円筒部から径方向外側へ張り出したフランジ部76と、を有する。フランジ部76の環状の端面76aには3個の第1溝78および3個の第2溝80とが交互に放射状に形成されている。コミテータ片66は、円筒部に接する円弧状の本体部と、本体部の軸方向の端部から径方向へ向かって形成された、巻線結線用の端子部68と、本体部の軸方向の端部から径方向へ向かって形成された係止部86と、を有する。第2溝80は、該第2溝の溝壁と係止部86との隙間G2が、第1溝78の溝壁と端子部68との隙間G1よりも広くなるように構成されている。
【選択図】図18
Description
本発明は、コミテータ、ロータおよびモータに関する。
従来、様々な装置や製品の駆動源としてモータが用いられている。例えば、小型モータでは多くの分野でDCモータが用いられている。このようなモータは、ハウジングの内部に環状の永久磁石が固定されており、その中心部にロータが配設されている。ロータの回転軸はハウジングに取り付けられた軸受により回転自在に支持されている。また、回転軸には整流子(コミテータ)が設けられており、ハウジング側に取り付けられたブラシが、回転する整流子に摺動接触することで電流をロータの巻線にタイミングよく通電することが可能となっている。
整流子は、例えば、円筒部の一端部にフランジ部が形成された筒体と、筒体に取り付けられる複数の金属製の整流子片(コミテータ片)と、整流子片の外周面に装着されるリングとを備えている。整流子片には、電機子巻線結線用の一つの端子部が一体的に取り付けられている(特許文献1参照)。
ところで、上述のような整流子片は、その一部がロータの径方向に突出するような形状となっている。そのため、ロータに巻線を巻く場合、巻線装置や巻線自体が整流子片と干渉しないように、巻線装置の構成や動作、巻線の線径・ターン数が制限されることになる。
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高性能なモータを実現する技術を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある態様のコミテータは、n個(nは3以上の整数)のコミテータ片と、n個のコミテータ片が環状に取り付けられた筒体と、を備える。筒体は、回転軸が取り付けられる円筒部と、円筒部から径方向外側へ張り出したフランジ部と、を有する。フランジ部の環状の端面にはn個の第1溝およびn個の第2溝とが交互に放射状に形成されている。コミテータ片は、円筒部に接する円弧状の本体部と、本体部の軸方向の端部から径方向へ向かって形成された、巻線結線用の端子部と、本体部の軸方向の端部から径方向へ向かって形成された係止部と、を有する。端子部は、第1溝の内部で固定されており、係止部は、第2溝の内部で固定されている。第2溝は、該第2溝の溝壁と係止部との隙間が、第1溝の溝壁と端子部との隙間よりも広くなるように構成されている。
この態様によると、コミテータ片が端子部と係止部の2箇所で筒体に固定されるため、コミテータ片を1箇所で筒体に固定した場合と比較して、コミテータ片の姿勢が安定する。例えば、端子部にコイルを巻き付ける際や、端子部とコイルとを溶接や半田等で固定する際に、端子部に力がかかっても、コミテータ片がずれにくくなる。そのため、コミテータ片が筒体に対して精度よく位置決めされた状態を維持しやすくなり、コミテータ全体の真円度が向上する。また、第1溝の溝壁と端子部との隙間を小さくすることで、端子部を精度よく位置決めすることができる。一方、第2溝の溝壁と係止部との隙間はある程度大きくすることで、製造誤差により端子部に対する係止部の位置が多少ずれていたとしても、係止部を第2溝の内部で固定することができる。なお、第1溝の溝壁と端子部との隙間を極力狭くすることで、あるいは、端子部の幅を第1溝の溝幅よりもわずかに大きくすることで、第1溝に端子部が嵌合するようにしてもよい。また、第1溝に係止部を固定させ、第2溝に端子部を固定させてもよい。
第2溝の幅は、第1溝の幅よりも広い。これにより、係止部の幅と端子部の幅とを異ならせなくても、第2溝の溝壁と係止部との隙間を、第1溝の溝壁と端子部との隙間よりも広くできる。
係止部は、回転軸を通り本体部を周方向に二分する平面を挟んで、端子部と反対側に形成されていてもよい。これにより、コミテータ片を筒体に載置し固定した場合のバランスが向上し、コミテータ片の姿勢が安定するため、コミテータ全体の真円度が更に向上する。
筒体は、フランジ部の環状の端面の内周部であって第1溝と第2溝との間の領域に形成されたスリットを有してもよい。コミテータ片は、スリットに挿入される凸部を有してもよい。凸部は、本体部の軸方向の端部であって、端子部と係止部との間の領域から軸方向へ向かって形成されていてもよい。これにより、コミテータ片の凸部を筒体のスリットに挿入することで、コミテータ片を所望の位置で保持することが容易となる。また、スリットにより凸部の移動が規制されることで、コミテータ片の位置決めが容易となる。
筒体は、絶縁性の樹脂部材で構成されていてもよい。樹脂材料は熱によって変形しやすくなる場合があり、端子部とコイルとを溶接や半田等で固定する際に、熱が筒体の第1溝近傍に伝達され筒体の一部が柔らかくなると、筒体に固定されているコミテータ片が傾くことが有り得る。しかしながら、上述の態様では、係止部が第2溝の内部で固定されているため、コミテータ片の傾きを抑制できる。
本発明の他の態様は、ロータである。このロータは、回転軸を中心に放射状に設けられた複数のティースを有するコアと、2以上のティースを一組として組毎に巻き回された複数のコイルと、を備えている。また、ロータは、コアの中心を貫通するシャフトと、シャフトに固定され、ロータとともに回転する上述のコミテータと、を更に備えている。コミテータの端子部は、複数のコイルの頂部からずれて配置されている。これにより、端子部とコイルの頂部との距離が広がり、巻線機の動作に対する制限が減少し、また、端子部とコイルとの半田付けや溶接に用いられる装置と、コイルとの干渉を抑制できる。そのため、コイルのターン数を増やしたり、線径の大きなコイルを用いたりすることが可能となり、モータ特性の改善に寄与する。また、端子部は、複数のコイルのうち外側に巻かれたコイルの頂部からずれて配置してもよい。
端子部は、隣接するティースの中間位置からずれた位置に配置されていてもよい。
コアは、隣接するティースの間に周方向に順に形成された第1〜第6スロットを有してもよい。複数のコイルは、第3スロットおよび第1スロットの間に巻き回された第1コイルと、第1コイルを巻き回してから、第4スロットおよび第6スロットの間に巻き回された第2コイルと、第2コイルを巻き回してから、第5スロットおよび第3スロットの間に巻き回された第3コイルと、第3コイルを巻き回してから、第6スロットおよび第2スロットの間に巻き回された第4コイルと、第4コイルを巻き回してから、第1スロットおよび第5スロットの間に巻き回された第5コイルと、第5コイルを巻き回してから、第2スロットおよび第4スロットの間に巻き回された第6コイルと、を有してもよい。n個のコミテータ片は、第1スロットの回転軸側に配置された第1コミテータ片と、第3スロットの回転軸側に配置された第2コミテータ片と、第5スロットの回転軸側に配置された第3コミテータ片と、を有してもよい。第1コミテータ片の第1端子部は、第6コイルおよび第1コイルと接続されており、第2コミテータ片の第2端子部は、第2コイルおよび第3コイルと接続されており、第3コミテータ片の第3端子部は、第4コイルおよび第5コイルと接続されていてもよい。これにより、例えば、最も外側に巻かれた第6コイルの頂部から第2コミテータ片の第2端子部がずれて配置される。
本発明の別の態様は、モータである。このモータは、対向する一対の第1側面が平坦面であり、平坦面を連結する一対の第2側面が曲面である筒状のハウジングと、ハウジングの内面に沿って設けられ、一対以上の磁極を有する固定子と、固定子に対向配置された上述のロータと、コミテータの外周面を摺動するように設けられている一対のブラシと、を備えている。
この態様によると、各コミテータ片、各スロット、各コイルの互いの位置関係を変更せずに、端子部をずらすことができる。例えば、コミテータ片が3つ、スロットが6つの場合、端子部は、コミテータ片の中心から周方向に30°ずれて設けてもよい。なお、ずらす角度は必ずしも30°である必要はなく、例えば、10°〜50°、あるいは20〜40°、あるいは25°〜35°といった範囲で好適な値を選択してもよい。
本発明の更に別の態様は、モータである。このモータは、対向する一対の第1側面が平坦面であり、平坦面を連結する一対の第2側面が曲面である筒状のハウジングと、ハウジングの内面に沿って設けられ、一対以上の磁極を有する固定子と、固定子に対向配置されたロータと、コミテータの外周面を摺動するように設けられている一対のブラシと、を備える。ロータは、回転軸を中心に放射状に設けられた複数のティースを有するコアと、2以上のティースを一組として組毎に巻き回された複数のコイルと、コアの中心を貫通するシャフトと、シャフトに固定され、ロータとともに回転するコミテータと、を備える。コミテータは、n個(nは3以上の整数)のコミテータ片と、n個のコミテータ片が環状に取り付けられた筒体と、を備える。筒体は、回転軸が取り付けられる円筒部と、円筒部から径方向外側へ張り出したフランジ部と、を有する。フランジ部の環状の端面にはn個の第1溝およびn個の第2溝とが交互に放射状に形成されており、コミテータ片は、円筒部に接する円弧状の本体部と、本体部の軸方向の端部から径方向へ向かって形成された、巻線結線用の端子部と、本体部の軸方向の端部から径方向へ向かって形成された係止部と、を有する。端子部は、第1溝の内部で固定されており、係止部は、第2溝の内部で固定されており、コミテータの端子部は、複数のコイルの頂部からずれて配置されている。これにより、端子部とコイルの頂部との距離が広がり、巻線機の動作に対する制限が減少し、また、端子部とコイルとの半田付けや溶接に用いられる装置と、コイルとの干渉を抑制できる。そのため、コイルのターン数を増やしたり、線径の大きなコイルを用いることが可能となり、モータ特性の改善に寄与する。
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
本発明によれば、高性能なモータを実現できる。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、以下に述べる構成は例示であり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。
(直流モータ)
はじめに、本発明の前提となる、コミテータを有する直流モータの全体構成について概略を説明する。図1は、直流モータの外観を示す斜視図である。図2は、図1に示す直流モータの一部分を断面で示す正面断面図である。図3は、図1に示す直流モータの側面断面図である。なお、図1乃至図3に示す直流モータは、ハウジングにフラット部(平坦面)が設けられた、いわゆるフラットタイプのモータを示している。
はじめに、本発明の前提となる、コミテータを有する直流モータの全体構成について概略を説明する。図1は、直流モータの外観を示す斜視図である。図2は、図1に示す直流モータの一部分を断面で示す正面断面図である。図3は、図1に示す直流モータの側面断面図である。なお、図1乃至図3に示す直流モータは、ハウジングにフラット部(平坦面)が設けられた、いわゆるフラットタイプのモータを示している。
図1および図2に示すように、直流モータ(以下、適宜「モータ」という。)10は、内部に固定子12が取り付けられたケーシング14と、ケーシング14の内部に配設されたロータ16とを備えている。ロータ16は、回転軸22を有しており、回転軸22は、ケーシング14に設けられた軸受部材18,20により回転自在に支持されている。
ケーシング14は、例えば軟鋼を素材とした冷間圧延鋼板のような金属材料によって有底中空筒状に形成されたハウジング24と、ハウジング24の開口部26に嵌着され、例えば樹脂材料またはその他の絶縁材料によって形成された蓋部材28とを備えており、ケーシング14には平行面を形成する一対のフラット部30が形成されている。
図2及び図3に示すように、固定子12は、ハウジング24の円筒状の内周面31に固着されている。固定子12は、例えばハードフェライトのような磁性材料によってアークセグメント状に形成された一対の永久磁石からなっている。
ロータ16は、回転中心となる中心軸の方向に延びる回転軸22と、回転軸22に取り付けられ、コイル32が巻回されたコア33と、回転軸22に取り付けられるとともにコイル32に電気的に接続された組立式のコミテータ34とを備えている。コミテータ34の詳細については後述する。コア33は、固定子12に対して所定のギャップを介してその内方に配置されている。
蓋部材28には、導体の材料により形成された複数組(例えば2組)のブラシ35が組立式のコミテータ34に摺接して電流を流すように設けられている。また、各ブラシ35にそれぞれ電気的に接続された複数(例えば1対)の接続端子36が蓋部材28に取り付けられ、各接続端子36の各端部37が蓋部材28の表面38から外方に突出している。なお、モータ10は、図3に示すように2極3溝(スロット)のモータである。
このような構成を有するモータ10においては、接続端子36からブラシ35及びコミテータ34を介してコイル32に電流を流せば、一対の永久磁石からなる固定子12によって形成されている磁界中に存在するロータ16に回転力が付与されてロータ16は回転運動をする。これにより、モータ10は、回転する回転軸22の出力部39を介して、図示しない種々の機器などを駆動する。
図4は、参考例に係るコミテータ34の概略構成を示す図である。コミテータ34は、円筒部40の一端部にフランジ部42が形成された筒体44と、筒体44に取り付けられる複数(例えば3個)の金属製のコミテータ片46と、コミテータ片46の外周面に装着されるリング48とを備えている。
コミテータ片46は、電機子巻線と結線される端子部50が一体的に形成されている。また、各コミテータ片46は、隣接するコミテータ片との間にスリット52が形成されるように配置されており、互いが導通しないように構成されている。また、コミテータ34は、図2に示すロータ16の回転軸22に取り付けられる。図1乃至図3に示すモータ10は、3個のコミテータ片46が使用されている。
図5は、参考例に係るロータにおけるコイルとコミテータ片との位置関係および結線状態を説明するための図である。
はじめに、導線を第1端子部50aに巻き回した後、第2スロットS2と第1スロットS1との間のティースT1に複数回巻き回してコイルC1を形成する。次に、第2端子部50bに巻き回した後、第3スロットS3と第2スロットS2との間のティースT2に複数回巻き回してコイルC2が形成される。次に、第3端子部50cに巻き回した後、第1スロットS1と第3スロットS3との間のティースT3に複数回巻き回してコイルC3が形成される。最後に、第1端子部50aに巻き回すことで、コイル32が巻き回されたコア33と、コミテータ34とを備えたロータ16が完成する。
図5に示す巻線方法は、いわゆる集中巻きに相当するものであり、一つのティース毎にコイルが巻かれており、全体として対称的な巻姿となっている。そして、第1端子部50a〜第3端子部50cのそれぞれは、放射状に各スロットS1〜S3のほぼ中央に配置されている。そのため、例えば、第1端子部50aは、コイルC1とコイルC3との間に位置することとなり、それぞれのコイルと干渉しにくくなっている。第2端子部50bおよび第3端子部50cも同様である。
したがって、上述のモータ10による構成であれば、コミテータの端子部とロータのコイルとの干渉は余り問題とならない。しかしながら、図3に示す構成で、コアを6スロットにした場合、コミテータの端子部とロータのコイルとの干渉が問題になり得る。
(実施例1)
図6は、実施例1に係るロータにおけるコイルの巻姿を説明するための図である。図7は、実施例1に係るロータの結線状態を説明するための図である。なお、前述のモータ10と同様の構成については同じ符号を付して説明を適宜省略する。
図6は、実施例1に係るロータにおけるコイルの巻姿を説明するための図である。図7は、実施例1に係るロータの結線状態を説明するための図である。なお、前述のモータ10と同様の構成については同じ符号を付して説明を適宜省略する。
図6に示すロータ60は、回転軸Cを中心に放射状に設けられた複数のティースT1〜T6を有するコア62と、2以上のティースを一組として組毎に巻き回された複数のコイルC1〜C6を備える。ティースT1〜T6は、コイルを巻き回すことができる形状であればよく、例えば、回転軸に垂直な断面形状がコアの径方向に延びたアーム(I)状のものや、その先端が周方向両側に分岐したT字状のものであってもよい。
また、ロータ60は、コア62の中心を貫通する回転軸C(例えばシャフト)と、回転軸Cに固定され、ロータ60とともに回転するコミテータ64と、を更に備えている。なお、図6におけるコミテータ64は要部のみを示しており、コミテータ64全体の詳細については後述する。
図6及び図7に示すように、コア62は、隣接するティースの間に周方向に順に形成された第1〜第6スロットS1〜S6を有している。複数のコイルは、第3スロットS3および第1スロットS1の間に巻き回されたコイルC1と、コイルC1を巻き回してから、第4スロットS4および第6スロットS6の間に巻き回されたコイルC2と、コイルC2を巻き回してから、第5スロットS5および第3スロットS3の間に巻き回されたコイルC3と、コイルC3を巻き回してから、第6スロットS6および第2スロットS2の間に巻き回されたコイルC4と、コイルC4を巻き回してから、第1スロットS1および第5スロットS5の間に巻き回されたコイルC5と、コイルC5を巻き回してから、第2スロットS2および第4スロットS4の間に巻き回されたコイルC6と、を有している。また、コミテータ64を構成する3個のコミテータ片は、第1スロットS1の回転軸側に配置された第1コミテータ片66aと、第3スロットS3の回転軸側に配置された第2コミテータ片66bと、第5スロットS5の回転軸側に配置された第3コミテータ片66cと、を有している。第1コミテータ片66aの第1端子部68aは、コイルC6およびコイルC1と接続されており、第2コミテータ片66bの第2端子部68bは、コイルC2およびコイルC3と接続されており、第3コミテータ片66cの第3端子部68cは、コイルC4およびコイルC5と接続されている。
この場合、各コイルC1〜C6の巻数を同じにしようとすると、最も外側に巻かれるコイルC6やコイルC5は全体が大きくなるため、コイルC6やコイルC5と、コミテータとが近づくことになる。そのため、図6に示すロータ60の場合、第2コミテータ片66bの第2端子部68b(点線位置)は、コイルC6の頂部の真上に位置することになり、巻線機の動作に制限が生じたり、端子部とコイルとの半田付けや溶接に用いられる装置と、コイルとの干渉が生じたりする、といった問題がある。
そこで、実施例1に係るロータ60では、コミテータ64の端子部は、複数のコイルのうち外側に巻かれたコイルの頂部からずれて配置されている。具体的には、各コミテータ片の端子部68a〜68cは、図6に示す点線の位置から実線の位置にずれて配置されている。その結果、端子部68a〜68cは、隣接するティースの中間位置(スロットの中央部)からずれた位置に配置されることになる。
これにより、第2端子部68bは、最も外側に巻かれたコイルC6の頂部(点線位置)からずれて配置される(実線位置)ため、第2端子部68bとコイルC6の頂部との距離が広がり、巻線機の動作に対する制限が減少し、また、第2端子部68bとコイルC6との半田付けや溶接に用いられる装置と、コイルC6との干渉を抑制できる。そのため、コイルのターン数を増やしたり、線径の大きなコイルを用いたりすることが可能となり、モータ特性の改善に寄与する。一方、第3端子部68cは、ロータの軸方向から見て、最も外側に巻かれるコイルC5と重なるようになるが(実線位置)、コイルC5の頂部からずれて配置されている。
(コミテータ)
次に、本発明のある態様のモータやロータに好適な実施例1に係るコミテータについて詳述する。図8は、実施例1に係るコミテータの斜視図である。図9は、実施例1に係るコミテータ64の側面図である。図10は、実施例1に係るコミテータ64の上面図である。
次に、本発明のある態様のモータやロータに好適な実施例1に係るコミテータについて詳述する。図8は、実施例1に係るコミテータの斜視図である。図9は、実施例1に係るコミテータ64の側面図である。図10は、実施例1に係るコミテータ64の上面図である。
コミテータ64は、3個のコミテータ片66a〜66cと、3個のコミテータ片が66a〜66cが環状に取り付けられた絶縁材料からなる筒体70と、コミテータ片66a〜66c(以下、適宜「コミテータ片66」と称する場合がある。)を筒体70に固定するためのリング部材72と、を備える。なお、コミテータ片の数は3個に限られず、3個より多くてもよい(例えば、4個、5個、3n(nは1以上の整数)個等)。
(筒体)
図11は、実施例1に係る筒体70の斜視図である。図12は、実施例1に係る筒体70の側面図である。図13は、実施例1に係る筒体70の上面図である。
図11は、実施例1に係る筒体70の斜視図である。図12は、実施例1に係る筒体70の側面図である。図13は、実施例1に係る筒体70の上面図である。
筒体70は、回転軸22(図2参照)が取り付けられる円筒部74と、円筒部74から径方向外側へ張り出したフランジ部76と、を有する。フランジ部76の環状の端面76aにはコミテータ片の数と同じ3個の第1溝78および3個の第2溝80とが交互に放射状に形成されている。また、筒体70は、フランジ部76の環状の端面76aの内周部であって第1溝78と第2溝80との間の領域に形成された3つ以上のスリット82を有している。
(コミテータ片)
図14は、実施例1に係るコミテータ片66の斜視図である。図15は、実施例1に係るコミテータ片66の上面図である。図16は、実施例1に係るコミテータ片66の側面図である。
図14は、実施例1に係るコミテータ片66の斜視図である。図15は、実施例1に係るコミテータ片66の上面図である。図16は、実施例1に係るコミテータ片66の側面図である。
コミテータ片66は、筒体70の円筒部74に接する円弧状の本体部84と、本体部84の軸方向の端部84aから径方向へ向かって形成された、巻線結線用の端子部68と、本体部84の軸方向の端部84aから径方向へ向かって形成された係止部86と、本体部84の軸方向の端部84aであって、端子部68と係止部86との間の領域から軸方向へ向かって形成された凸部88と、を有する。コミテータ片66は、例えば、金属板を打ち抜き、曲げ加工することで製造することができる。あるいは、所定形状の平板をプレス加工することで製造してもよい。
次に、コミテータの組立て方法を説明しながら、各部品の作用効果について詳述する。図17は、筒体に3つのコミテータ片を取り付けた状態を示す斜視図である。図18は、筒体に3つのコミテータ片を取り付けた状態を示す上面図である。
はじめに、3つのコミテータ片66の凸部88を、筒体70の対応するスリット82にそれぞれ挿入する。この際、コミテータ片66は、端子部68が第1溝78に載置され、係止部86が第2溝80に載置されるように構成されている。このように、コミテータ片66の凸部88を筒体70のスリット82に挿入することで、コミテータ片66を所望の位置で保持することが容易となる。また、スリット82に挿入された凸部88は、スリット82内で移動が規制されることで、コミテータ片66の位置決めが容易となる。そして、この状態で、筒体70の円筒部74の上方からリング部材72を挿入することで、コミテータ片66の本体部84が、円筒部74とリング部材72とで挟持され、固定される。
また、図14に示すように、係止部86は、回転軸Cを通り円弧状の本体部84を周方向に二分する平面Pを挟んで、端子部68と反対側に形成されている。これにより、コミテータ片66を筒体70に載置し固定した場合のバランスが向上し、コミテータ片66の姿勢が安定するため、コミテータ64全体の真円度が更に向上する。
なお、例えば、コミテータ片が3つ、コアのスロットが6つの場合、端子部68は、コミテータ片66の中心線Lから周方向に30°ずれた位置に形成されている(図15参照)。そのため、このようなコミテータ片66を備えたコミテータ64を、図6に示すロータ60に用いることで、各コミテータ片、各スロット、各コイルの互いの位置関係を変更せずに、端子部68(図6に示す端子部68a〜68c)を30°ずらすことができる。なお、ずらす角度は必ずしも30°である必要はなく、例えば、10°〜50°、あるいは20〜40°、あるいは25°〜35°といった範囲で好適な値を選択してもよい。
図19は、図10に示すコミテータ64のX−X断面図である。図19に示すように、端子部68は、第1溝78の内部で固定されており、係止部86は、第2溝80の内部で固定されている。また、図18に示すように、第2溝80は、第2溝80の溝壁と係止部86との隙間G2(両側に隙間がある場合はそれらの合計)が、第1溝78の溝壁と端子部68との隙間G1(両側に隙間がある場合はそれらの合計)よりも広くなるように構成されている。
このように、コミテータ片66が端子部68と係止部86の2箇所で筒体70に固定されるため、コミテータ片66を1箇所で筒体70に固定した場合と比較して、コミテータ片66の姿勢が安定する。例えば、端子部68にコイルを巻き付ける際や、端子部68とコイルとを溶接や半田等で固定する際に、端子部68に力がかかっても、コミテータ片66がずれにくくなる。
そのため、コミテータ片66が筒体70に対して精度よく位置決めされた状態を維持しやすくなり、コミテータ64全体の真円度が向上する。また、第1溝78の溝壁と端子部68との隙間G1を小さくすることで、端子部68を精度よく位置決めすることができる。一方、第2溝80の溝壁と係止部86との隙間はある程度大きくすることで、製造誤差により端子部に対する係止部86の位置が多少ずれていたとしても、係止部86を第2溝の内部で固定することができる。
なお、第1溝78の溝壁と端子部68との隙間G1を極力狭くすることで、あるいは、端子部68の幅を第1溝78の溝幅よりもわずかに大きくすることで、第1溝78に端子部68が嵌合するようにしてもよい。また、第1溝78に係止部86を固定させ、第2溝80に端子部68部を固定させてもよい。第2溝80の幅W2は、第1溝78の幅W1よりも広い。これにより、係止部86の幅と端子部68の幅とを異ならせなくても、第2溝80の溝壁と係止部86との隙間を、第1溝78の溝壁と端子部68との隙間よりも広くできる。
なお、実施例1に係る筒体70は、絶縁性の樹脂部材で構成されている。樹脂材料は熱によって変形しやすくなる場合があり、端子部68とコイルとを溶接や半田等で固定する際に、熱が筒体70の第1溝78近傍に伝達され筒体70の一部が柔らかくなると、筒体70に固定されているコミテータ片66が傾くことが有り得る。しかしながら、上述の態様では、係止部86が第2溝80の内部で固定されているため、コミテータ片66の傾きを抑制できる。
上述の構成を換言すると以下のようなロータも本発明に含まれうる。実施例1に係るモータは、対向する一対の第1側面が平坦面であり、平坦面を連結する一対の第2側面が曲面である筒状のハウジング24と、ハウジングの内面に沿って設けられ、一対以上の磁極を有する固定子12と、固定子12に対向配置された上述のロータ60と、コミテータ64の外周面を摺動するように設けられている一対のブラシ35と、を備えている(図1乃至図3参照)。
そして、図6に示すように、ロータ60は、回転軸Cを中心に放射状に設けられた複数のティースT1〜T6を有するコア62と、2以上のティースを一組として組毎に巻き回された複数のコイルC1〜C6と、コア62の中心を貫通する回転軸C(シャフト)と、回転軸Cに固定され、ロータ60とともに回転するコミテータ64と、を備える。コミテータ64の端子部は、複数のコイルのうち外側に巻かれたコイルの頂部からずれて配置されている。これにより、特に第2端子部68bとコイルC6の頂部との距離が広がり、巻線機の動作に対する制限が減少し、また、端子部とコイルとの半田付けや溶接に用いられる装置と、コイルとの干渉を抑制できる。そのため、コイルのターン数を増やしたり、線径の大きなコイルを用いることが可能となり、モータ特性の改善に寄与する。
(実施例2)
実施例2に係るロータは、実施例1に係るロータと比較して、コイルを巻き回すティースや順番が異なる。そのため、完成したロータにおけるコイルの巻姿も異なる。具体的には、三角形状に3つの内側コイルをコアの内側に巻き回した後、その外側に三角形状に3つの外側コイルを巻き回している。図20は、実施例2に係るロータにおけるコイルの巻姿を説明するための図である。図21は、実施例2に係るロータの結線状態を説明するための図である。なお、実施例1と同様の構成については同じ符号を付して説明を適宜省略する。
実施例2に係るロータは、実施例1に係るロータと比較して、コイルを巻き回すティースや順番が異なる。そのため、完成したロータにおけるコイルの巻姿も異なる。具体的には、三角形状に3つの内側コイルをコアの内側に巻き回した後、その外側に三角形状に3つの外側コイルを巻き回している。図20は、実施例2に係るロータにおけるコイルの巻姿を説明するための図である。図21は、実施例2に係るロータの結線状態を説明するための図である。なお、実施例1と同様の構成については同じ符号を付して説明を適宜省略する。
図20及び図21に示すように、コア62は、隣接するティースの間に周方向に順に形成された第1〜第6スロットS1〜S6を有している。複数のコイルは、第4スロットS4および第2スロットS2の間に巻き回されたコイルC1と、コイルC1を巻き回してから、第2スロットS2および第6スロットS6の間に巻き回されたコイルC2と、コイルC2を巻き回してから、第6スロットS6および第4スロットS4の間に巻き回されたコイルC3と、コイルC3を巻き回してから、第3スロットS3および第1スロットS1の間に巻き回されたコイルC4と、コイルC4を巻き回してから、第5スロットS5および第3スロットS3の間に巻き回されたコイルC5と、コイルC5を巻き回してから、第1スロットS1および第5スロットS5の間に巻き回されたコイルC6と、を有している。また、コミテータ64を構成する3個のコミテータ片は、第1スロットS1の回転軸側に配置された第1コミテータ片66aと、第3スロットS3の回転軸側に配置された第2コミテータ片66bと、第5スロットS5の回転軸側に配置された第3コミテータ片66cと、を有している。第1コミテータ片66aの第1端子部68aは、コイルC6およびコイルC1、並びに、コイルC3およびコイルC4と接続されており、第2コミテータ片66bの第2端子部68bは、コイルC2およびコイルC3、並びに、コイルC4およびコイルC5と接続されており、第3コミテータ片66cの第3端子部68cは、コイルC1およびコイルC2 並びに、コイルC5およびコイルC6と接続されている。
この場合、各コミテータ片66a〜66cの端子部68a〜68c(点線位置)は、コイルC1〜コイルC3の頂部の真上に位置することになり、巻線機の動作に制限が生じたり、端子部とコイルとの半田付けや溶接に用いられる装置と、コイルとの干渉が生じたりする、といった問題となる。
そこで、実施例2に係るロータ90では、コミテータ64の端子部は、コイルC1〜コイルC3の頂部からずれて配置されている。具体的には、各コミテータ片の端子部68a〜68cは、図20に示す点線の位置から実線の位置にずれて配置されている。
これにより、端子部68a〜68cは、コイルC1〜コイルC3の頂部(点線位置)からずれて配置される(実線位置)ため、端子部68a〜68cとコイルC1〜コイルC3の頂部との距離がそれぞれ広がり、巻線機の動作に対する制限が減少し、また、各端子部と各コイルとの半田付けや溶接に用いられる装置と、各コイルとの干渉を抑制できる。そのため、コイルのターン数を増やしたり、線径の大きなコイルを用いたりすることが可能となり、モータ特性の改善に寄与する。
以上、本発明を上述の実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。
C1 コイル、 G1 隙間、 S1 第1スロット、 T1 ティース、 W1 幅、 C2 コイル、 G2 隙間、 S2 第2スロット、 T2 ティース、 W2 幅、 C3 コイル、 S3 第3スロット、 T3 ティース、 C4 コイル、 S4 第4スロット、 C5 コイル、 S5 第5スロット、 C6 コイル、 S6 第6スロット、 10 モータ、 12 固定子、 16 ロータ、 22 回転軸、 24 ハウジング、 30 フラット部、 31 内周面、 32 コイル、 33 コア、 34 コミテータ、 35 ブラシ、 60 ロータ、 62 コア、 64 コミテータ、 66 コミテータ片、 68 端子部、 70 筒体、 72 リング部材、 74 円筒部、 76 フランジ部、 76a 端面、 78 第1溝、 80 第2溝、 82 スリット、 84 本体部、 84a 端部、 86 係止部、 88 凸部、 90 ロータ。
Claims (10)
- n個(nは3以上の整数)のコミテータ片と、
前記n個のコミテータ片が環状に取り付けられた筒体と、を備え、
前記筒体は、
回転軸が取り付けられる円筒部と、
前記円筒部から径方向外側へ張り出したフランジ部と、を有し、
前記フランジ部の環状の端面にはn個の第1溝およびn個の第2溝とが交互に放射状に形成されており、
前記コミテータ片は、
前記円筒部に接する円弧状の本体部と、
前記本体部の軸方向の端部から径方向へ向かって形成された、巻線結線用の端子部と、
前記本体部の軸方向の端部から径方向へ向かって形成された係止部と、を有し、
前記端子部は、前記第1溝の内部で固定されており、
前記係止部は、前記第2溝の内部で固定されており、
前記第2溝は、該第2溝の溝壁と前記係止部との隙間が、前記第1溝の溝壁と前記端子部との隙間よりも広くなるように構成されていることを特徴とするコミテータ。 - 前記第2溝の幅は、前記第1溝の幅よりも広いことを特徴とする請求項1に記載のコミテータ。
- 前記係止部は、回転軸を通り前記本体部を周方向に二分する平面を挟んで、前記端子部と反対側に形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載のコミテータ。
- 前記筒体は、前記フランジ部の環状の端面の内周部であって前記第1溝と前記第2溝との間の領域に形成されたスリットを有し、
前記コミテータ片は、前記スリットに挿入される凸部を有し、
前記凸部は、前記本体部の軸方向の端部であって、前記端子部と前記係止部との間の領域から軸方向へ向かって形成されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のコミテータ。 - 前記筒体は、絶縁性の樹脂部材で構成されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のコミテータ。
- 回転軸を中心に放射状に設けられた複数のティースを有するコアと、
2以上のティースを一組として組毎に巻き回された複数のコイルと、を備えたロータであって、
前記コアの中心を貫通するシャフトと、
前記シャフトに固定され、前記ロータとともに回転する請求項1乃至5のいずれか1項に記載のコミテータと、を更に備え、
前記コミテータの端子部は、前記複数のコイルの頂部からずれて配置されていることを特徴とするロータ。 - 前記端子部は、隣接するティースの中間位置からずれた位置に配置されていることを特徴とする請求項6に記載のロータ。
- 前記コアは、隣接する前記ティースの間に周方向に順に形成された第1〜第6スロットを有し、
前記複数のコイルは、
第3スロットおよび第1スロットの間に巻き回された第1コイルと、
第1コイルを巻き回してから、第4スロットおよび第6スロットの間に巻き回された第2コイルと、
第2コイルを巻き回してから、第5スロットおよび第3スロットの間に巻き回された第3コイルと、
第3コイルを巻き回してから、第6スロットおよび第2スロットの間に巻き回された第4コイルと、
第4コイルを巻き回しれから、第1スロットおよび第5スロットの間に巻き回された第5コイルと、
第5コイルを巻き回してから、第2スロットおよび第4スロットの間に巻き回された第6コイルと、を有し、
前記n個のコミテータ片は、
前記第1スロットの回転軸側に配置された第1コミテータ片と、
前記第3スロットの回転軸側に配置された第2コミテータ片と、
前記第5スロットの回転軸側に配置された第3コミテータ片と、を有し、
前記第1コミテータ片の第1端子部は、前記第6コイルおよび前記第1コイルと接続されており、
前記第2コミテータ片の第2端子部は、前記第2コイルおよび前記第3コイルと接続されており、
前記第3コミテータ片の第3端子部は、前記第4コイルおよび前記第5コイルと接続されている、
ことを特徴とする請求項6または7に記載のロータ。 - 対向する一対の第1側面が平坦面であり、前記平坦面を連結する一対の第2側面が曲面である筒状のハウジングと、
前記ハウジングの内面に沿って設けられ、一対以上の磁極を有する固定子と、
前記固定子に対向配置された請求項6〜8のいずれか1項に記載のロータと、
前記コミテータの外周面を摺動するように設けられている一対のブラシと、
を備えたことを特徴とするモータ。 - 対向する一対の第1側面が平坦面であり、前記平坦面を連結する一対の第2側面が曲面である筒状のハウジングと、
前記ハウジングの内面に沿って設けられ、一対以上の磁極を有する固定子と、
前記固定子に対向配置されたロータと、
コミテータの外周面を摺動するように設けられている一対のブラシと、を備え、
前記ロータは、
回転軸を中心に放射状に設けられた複数のティースを有するコアと、
2以上のティースを一組として組毎に巻き回された複数のコイルと、
前記コアの中心を貫通するシャフトと、
前記シャフトに固定され、前記ロータとともに回転するコミテータと、を備え、
前記コミテータは、
n個(nは3以上の整数)のコミテータ片と、
前記n個のコミテータ片が環状に取り付けられた筒体と、を備え、
前記筒体は、
回転軸が取り付けられる円筒部と、
前記円筒部から径方向外側へ張り出したフランジ部と、を有し、
前記フランジ部の環状の端面にはn個の第1溝およびn個の第2溝とが交互に放射状に形成されており、
前記コミテータ片は、
前記円筒部に接する円弧状の本体部と、
前記本体部の軸方向の端部から径方向へ向かって形成された、巻線結線用の端子部と、
前記本体部の軸方向の端部から径方向へ向かって形成された係止部と、を有し、
前記端子部は、前記第1溝の内部で固定されており、
前記係止部は、前記第2溝の内部で固定されており、
前記コミテータの端子部は、前記複数のコイルの頂部からずれて配置されている、
ことを特徴とするモータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014197359A JP2016073026A (ja) | 2014-09-26 | 2014-09-26 | コミテータ、ロータおよびモータ |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2014197359A JP2016073026A (ja) | 2014-09-26 | 2014-09-26 | コミテータ、ロータおよびモータ |
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JP2014197359A Pending JP2016073026A (ja) | 2014-09-26 | 2014-09-26 | コミテータ、ロータおよびモータ |
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