JP2016119834A - Rotary armature, rotary electric machine, and manufacturing method of rotary armature - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転電機子、回転電機、回転電機子の製造方法に関する。 The present invention relates to a rotary armature, a rotary electric machine, and a method for manufacturing a rotary armature.
従来、複数のティースを等角度間隔に有する電機子コアと、電機子コアと同軸上に配置され、周方向に配列された複数のセグメントを有する整流子と、それぞれ複数のティースのうち複数本のティースに跨って複数回巻回されると共に、電機子コアの周方向に隣り合う同士で一部重なる重ね巻とされた複数のコイル部とを備える回転電機子がある（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, an armature core having a plurality of teeth at equiangular intervals, a commutator having a plurality of segments arranged coaxially with the armature core and arranged in the circumferential direction, and a plurality of teeth out of each of the plurality of teeth. There is a rotary armature that includes a plurality of coil portions that are wound a plurality of times across a tooth and overlapped with each other adjacent to each other in the circumferential direction of the armature core (see, for example, Patent Document 1). ).
上記回転電機子では、整流子に設けられた複数のセグメントに複数のブラシが摺接されて電流が整流される。この複数のブラシ間で整流のタイミングにずれが生じると、複数のコイル部に磁界のアンバランスが発生する虞がある。この磁界のアンバランスは、回転電機子の回転時の振動や騒音の原因になる。 In the rotating armature, a plurality of brushes are slidably contacted with a plurality of segments provided in the commutator to rectify the current. If a deviation occurs in the rectification timing between the plurality of brushes, there is a possibility that magnetic field imbalance occurs in the plurality of coil portions. This magnetic field imbalance causes vibration and noise during rotation of the rotating armature.
そこで、複数のコイル部に磁界のアンバランスが発生することを抑制するために、複数のセグメントのうち一のセグメントと、該一のセグメントと同位相となる他のセグメントとを均圧線や均圧部材等で接続する手法が採用されることがある。 Therefore, in order to suppress the occurrence of magnetic field imbalance in the plurality of coil portions, one segment of the plurality of segments and another segment having the same phase as the one segment are connected to the equalizing line or the equalization line. A technique of connecting with a pressure member or the like may be employed.
しかしながら、この手法では、部材点数が増加してコストアップになることに加え、先に切り替わるブラシに過電流が生じる。このブラシへの過電流は、ブラシの短寿命化の原因になる。 However, with this method, the number of members increases and the cost increases, and overcurrent occurs in the brush that switches first. This overcurrent to the brush causes a shortened life of the brush.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、コストアップを抑制しつつ、磁界のアンバランス及びブラシへの過電流を抑制することができる回転電機子、回転電機、及び、回転電機子の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and the object thereof is to provide a rotary armature, a rotary electric machine, which can suppress an unbalance of a magnetic field and an overcurrent to a brush while suppressing an increase in cost. And it is providing the manufacturing method of a rotary armature.
本発明の回転電機子は、複数のティースを等角度間隔に有する電機子コアと、前記電機子コアと同軸上に配置され、周方向に配列された複数のセグメントを有する整流子と、それぞれ前記複数のティースのうち複数本のティースに跨って複数回巻回されると共に、前記電機子コアの周方向に隣り合う同士で一部重なる重ね巻とされた複数のコイル部と、を備え、前記電機子コアの周囲に設けられた複数の磁極の数をｍ、自然数をｎとした場合に、前記複数のティース間のスロットの数は、ｍ×ｎであり、前記複数のコイル部の各々が跨ぐティースの本数は、同じとされ、前記複数のコイル部を形成する複数の巻線の各々には、前記複数のコイル部のうち前記電機子コアの周方向に等間隔で配置され直列に接続された複数個のコイル部が形成され、前記複数個のコイル部を有する各前記巻線は、前記複数のセグメントのうち一のセグメントと、該一のセグメントと同位相となる他のセグメントとに結線されている。 The rotating armature of the present invention includes an armature core having a plurality of teeth at equiangular intervals, a commutator having a plurality of segments arranged coaxially with the armature core and arranged in a circumferential direction, A plurality of coil portions that are wound a plurality of times among a plurality of teeth among a plurality of teeth and that are overlapped with each other adjacent to each other in the circumferential direction of the armature core, and When the number of the plurality of magnetic poles provided around the armature core is m and the natural number is n, the number of slots between the plurality of teeth is m × n, and each of the plurality of coil portions is The number of teeth straddling is the same, and the plurality of windings forming the plurality of coil portions are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the armature core among the plurality of coil portions and connected in series. A plurality of coil portions formed are formed. , Each of said windings having a plurality of coil portions, and one segment of the plurality of segments, are connected to the other segment of the said one segment and the same phase.
また、本発明の回転電機は、本発明の回転電機子と、前記電機子コアの周囲に設けられた複数の磁極と、前記複数のセグメントと摺接される複数のブラシと、を備える。 The rotating electrical machine of the present invention includes the rotating armature of the present invention, a plurality of magnetic poles provided around the armature core, and a plurality of brushes slidably in contact with the plurality of segments.
また、本発明の回転電機子の製造方法は、複数のティースを等角度間隔に有する電機子コアと、前記電機子コアと同軸上に配置され、周方向に配列された複数のセグメントを有する整流子と、それぞれ前記複数のティースのうち複数本のティースに跨って複数回巻回されると共に、前記電機子コアの周方向に隣り合う同士で一部重なる重ね巻とされた複数のコイル部と、を備え、前記電機子コアの周囲に設けられた複数の磁極の数をｍ、自然数をｎとした場合に、前記複数のティース間のスロットの数が、ｍ×ｎである回転電機子の製造方法であって、前記複数のコイル部の各々が跨ぐティースの本数を同じとして、前記複数のコイル部を形成する複数の巻線の各々に、前記複数のコイル部のうち前記電機子コアの周方向に等間隔で配置され直列に接続された複数個のコイル部を形成すると共に、前記複数個のコイル部を有する各前記巻線を、前記複数のセグメントのうち一のセグメントと、該一のセグメントと同位相となる他のセグメントとに結線することを含む。 The rotating armature manufacturing method of the present invention includes an armature core having a plurality of teeth at equiangular intervals, and a rectifier having a plurality of segments arranged coaxially with the armature core and arranged in the circumferential direction. And a plurality of coil portions that are wound a plurality of times across a plurality of teeth of each of the plurality of teeth and partially overlapped with each other adjacent to each other in the circumferential direction of the armature core; , Wherein the number of the plurality of magnetic poles provided around the armature core is m and the natural number is n, the number of slots between the plurality of teeth is m × n. It is a manufacturing method, Comprising: The number of the teeth which each of these coil parts straddles is made the same, Each of a plurality of windings which form the coils part of the armature core among the coil parts It is arranged at equal intervals in the circumferential direction Forming a plurality of coil portions connected to a row, and forming each of the windings having the plurality of coil portions with one segment out of the plurality of segments and in phase with the one segment; Including connecting to other segments.
以上の本発明の回転電機子、回転電機、及び、回転電機子の製造方法によれば、コストアップを抑制しつつ、磁界のアンバランス及びブラシへの過電流を抑制することができる。 According to the rotary armature, the rotary electric machine, and the manufacturing method of the rotary armature of the present invention described above, the magnetic field imbalance and the overcurrent to the brush can be suppressed while suppressing the cost increase.
以下、本発明の一実施形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.
図１では、本実施形態の回転電機Ｍの構成要素が直線状に並べられて示されている。この図１に示されるように、本実施形態の回転電機Ｍは、電機子コア１２と、整流子１４と、複数の巻線１６と、複数の磁極１８と、複数のブラシ２０とを備える。電機子コア１２、整流子１４、及び、複数の巻線１６は、回転電機子１０を構成している。複数の磁極１８は、電機子コア１２の周囲に設けられている。 In FIG. 1, the components of the rotating electrical machine M of the present embodiment are shown arranged in a straight line. As shown in FIG. 1, the rotating electrical machine M of this embodiment includes an armature core 12, a commutator 14, a plurality of windings 16, a plurality of magnetic poles 18, and a plurality of brushes 20. The armature core 12, the commutator 14, and the plurality of windings 16 constitute the rotary armature 10. The plurality of magnetic poles 18 are provided around the armature core 12.
電機子コア１２は、複数のティース２２を有する。この複数のティース２２は、図２に示されるように、電機子コア１２の軸芯部を中心にして放射状に形成されており、等角度間隔で並んでいる。整流子１４は、シャフト２３に電機子コア１２と共に固定されており、電機子コア１２と同軸上に配置されている。この整流子１４は、周方向に配列された複数のセグメント２４を有する。複数の巻線１６の構成については、後述する巻線方法（回転電機子の製造方法）と併せて説明する。 The armature core 12 has a plurality of teeth 22. As shown in FIG. 2, the plurality of teeth 22 are formed radially around the axial core portion of the armature core 12 and are arranged at equal angular intervals. The commutator 14 is fixed to the shaft 23 together with the armature core 12, and is disposed coaxially with the armature core 12. The commutator 14 has a plurality of segments 24 arranged in the circumferential direction. The configuration of the plurality of windings 16 will be described together with a winding method (a method for manufacturing a rotary armature) described later.
図１に示される本実施形態の回転電機Ｍは、一例として、６極１８スロットとされており、磁極１８は６極、ティース２２は１８本設けられている。各ティース２２間は、スロットとされている。複数の磁極１８は、「Ｓ極」又は「Ｎ極」であり、「Ｓ極」、「Ｎ極」は、周方向に交互に配列されている。セグメント２４は、ティース２２と同数の１８個設けられており、複数のブラシ２０は、磁極１８と同数の６個設けられている。複数のセグメント２４には、複数のブラシ２０が摺接される。複数のブラシ２０は、正極のブラシと負極のブラシに分類される。図１，図２において、複数のティース２２、及び、複数のセグメント２４には、識別番号「１」〜「１８」がそれぞれ付されている。 The rotating electrical machine M of the present embodiment shown in FIG. 1 has, for example, 6 poles and 18 slots, 6 magnetic poles 18 and 18 teeth 22 are provided. Between each tooth 22 is a slot. The plurality of magnetic poles 18 are “S pole” or “N pole”, and “S pole” and “N pole” are alternately arranged in the circumferential direction. Eighteen segments 24 are provided in the same number as the teeth 22, and six brushes 20 are provided in the same number as the magnetic poles 18. A plurality of brushes 20 are in sliding contact with the plurality of segments 24. The plurality of brushes 20 are classified into a positive brush and a negative brush. 1 and 2, identification numbers “1” to “18” are assigned to the plurality of teeth 22 and the plurality of segments 24, respectively.
次に、本実施形態の回転電機の製造方法について説明する。 Next, the manufacturing method of the rotary electric machine of this embodiment is demonstrated.
本実施形態の回転電機Ｍの製造方法において、巻線１６の巻回には、ダブルフライヤが用いられる。図１には、ダブルフライヤを用いた場合の一方側のダイヤグラムが示されている。また、図１は、ダブルフライヤの一方側において巻線１６の巻回をセグメント「１」から開始するダイヤグラムである。ダブルフライヤの他方側において巻線の巻回はセグメント「１０」（１８０°対向する位置）から開始される。 In the method for manufacturing the rotating electrical machine M of the present embodiment, a double flyer is used for winding the winding 16. FIG. 1 shows a diagram on one side when a double flyer is used. FIG. 1 is a diagram in which winding of the winding 16 is started from the segment “1” on one side of the double flyer. On the other side of the double flyer, winding of the winding starts from segment "10" (position facing 180 °).
先ず、図１に示されるように、巻線１６の一端をセグメント「１」に結線し、この巻線１６を３本のティース「１８，１，２」に跨って複数回巻回し、１番目のコイル部２６を形成する。その後、巻線１６の他端をセグメントに結線せず、３本のティース「６，７，８」に跨って複数回巻回し、２番目のコイル部２６を形成する。また同様に、巻線１６の他端をセグメントに結線せず、３本のティース「１２，１３，１４」に跨って複数回巻回し、３番目のコイル部２６を形成する。このように、本実施形態では、１本の巻線１６に直列に接続された３個のコイル部２６が形成される。そして、セグメント「２」と同位相となるセグメント「１４」に巻線１６の他端を結線する。 First, as shown in FIG. 1, one end of the winding 16 is connected to the segment “1”, and this winding 16 is wound a plurality of times across the three teeth “18, 1, 2”. The coil portion 26 is formed. Thereafter, the other end of the winding 16 is not connected to the segment, but is wound a plurality of times across the three teeth “6, 7, 8” to form the second coil portion 26. Similarly, the other end of the winding 16 is not connected to the segment, but is wound a plurality of times over the three teeth “12, 13, 14” to form the third coil portion 26. Thus, in this embodiment, the three coil parts 26 connected in series with the one coil | winding 16 are formed. Then, the other end of the winding 16 is connected to the segment “14” having the same phase as the segment “2”.
続いて、上述の１番目の巻線１６の他端が結線されたセグメント２４を開始点として、次の巻線を上記１番目の巻線１６と同様の要領で巻回する。ダブルフライヤを用いる場合には、以上の作業を９回繰り返して行う。図１には、上記要領で上述の１番目の巻線から３番目の巻線が巻回された状態が示されている。また、図２には、直列に接続された３個のコイル部２６を有する１番目の巻線１６が巻回された状態が示されている。 Subsequently, with the segment 24 to which the other end of the first winding 16 is connected as a starting point, the next winding is wound in the same manner as the first winding 16. When a double flyer is used, the above operation is repeated 9 times. FIG. 1 shows a state in which the third winding is wound from the first winding as described above. Further, FIG. 2 shows a state where the first winding 16 having three coil portions 26 connected in series is wound.
また、図３〜図５には、ダブルフライヤを用い、上記要領で１８本の巻線が順に巻回される様子が示されている。図３〜図５において、濃い色で表示されたコイル部２６は、ダブルフライヤの一方側で形成されたものであり、薄い色で表示されたコイル部２６は、ダブルフライヤの他方側で形成されたものである。以下、複数のティース２２、及び、複数のセグメント２４の各々を識別する場合には、図面に記された識別番号「１」〜「１８」を用いて説明する。 FIGS. 3 to 5 show a state in which 18 windings are wound in order as described above using a double flyer. 3 to 5, the coil portion 26 displayed in a dark color is formed on one side of the double flyer, and the coil portion 26 displayed in a light color is formed on the other side of the double flyer. It is a thing. Hereinafter, when each of the plurality of teeth 22 and the plurality of segments 24 is identified, the identification numbers “1” to “18” shown in the drawings will be used.
図３（Ａ）には１セット目が示されており、ダブルフライヤの一方側では、直列に接続される３個のコイル部として、ティース「１８，１，２」に跨るコイル部２６、ティース「６，７，８」に跨るコイル部２６、ティース「１２，１３，１４」に跨るコイル部２６が形成され、ダブルフライヤの他方側では、直列に接続される３個のコイル部として、ティース「９，１０，１１」に跨るコイル部２６、ティース「１５，１６，１７」に跨るコイル部２６、ティース「３，４，５」に跨るコイル部２６が形成される。 FIG. 3 (A) shows the first set. On one side of the double flyer, three coil parts connected in series are the coil part 26 straddling the teeth “18, 1, 2”, the tooth The coil part 26 straddling “6, 7, 8” and the coil part 26 straddling the teeth “12, 13, 14” are formed. On the other side of the double flyer, the teeth are formed as three coil parts connected in series. A coil portion 26 straddling “9, 10, 11”, a coil portion 26 straddling the teeth “15, 16, 17”, and a coil portion 26 straddling the teeth “3, 4, 5” are formed.
また、図３（Ｂ）には２セット目が示されており、ダブルフライヤの一方側では、直列に接続される３個のコイル部として、ティース「１３，１４，１５」に跨るコイル部２６、ティース「１，２，３」に跨るコイル部２６、ティース「７，８，９」に跨るコイル部２６が形成され、ダブルフライヤの他方側では、直列に接続される３個のコイル部として、ティース「４，５，６」に跨るコイル部２６、ティース「１０，１１，１２」に跨るコイル部２６、ティース「１６，１７，１８」に跨るコイル部２６が形成される。 FIG. 3B shows the second set. On one side of the double flyer, three coil parts connected in series are coil parts 26 straddling the teeth “13, 14, 15”. , A coil part 26 straddling the teeth “1, 2, 3” and a coil part 26 straddling the teeth “7, 8, 9” are formed, and on the other side of the double flyer, as three coil parts connected in series The coil part 26 straddling the teeth “4, 5, 6”, the coil part 26 straddling the teeth “10, 11, 12”, and the coil part 26 straddling the teeth “16, 17, 18” are formed.
また、図３（Ｃ）には３セット目が示されており、ダブルフライヤの一方側では、直列に接続される３個のコイル部として、ティース「８，９，１０」に跨るコイル部２６、ティース「１４，１５，１６」に跨るコイル部２６、ティース「２，３，４」に跨るコイル部２６が形成され、ダブルフライヤの他方側では、直列に接続される３個のコイル部として、ティース「１７，１８，１」に跨るコイル部２６、ティース「５，６，７」に跨るコイル部２６、ティース「１１，１２，１３」に跨るコイル部２６が形成される。 FIG. 3C shows a third set. On one side of the double flyer, three coil parts connected in series are coil parts 26 straddling the teeth “8, 9, 10”. The coil part 26 straddling the teeth “14, 15, 16” and the coil part 26 straddling the teeth “2, 3, 4” are formed. On the other side of the double flyer, three coil parts connected in series are formed. The coil part 26 straddling the teeth “17, 18, 1”, the coil part 26 straddling the teeth “5, 6, 7”, and the coil part 26 straddling the teeth “11, 12, 13” are formed.
また、図４（Ａ）には４セット目が示されており、ダブルフライヤの一方側では、直列に接続される３個のコイル部として、ティース「３，４，５」に跨るコイル部２６、ティース「９，１０，１１」に跨るコイル部２６、ティース「１５，１６，１７」に跨るコイル部２６が形成され、ダブルフライヤの他方側では、直列に接続される３個のコイル部として、ティース「１２，１３，１４」に跨るコイル部２６、ティース「１８，１，２」に跨るコイル部２６、ティース「６，７，８」に跨るコイル部２６が形成される。 FIG. 4A shows the fourth set. On one side of the double flyer, three coil portions connected in series are coil portions 26 straddling the teeth “3, 4, 5”. The coil part 26 straddling the teeth “9, 10, 11” and the coil part 26 straddling the teeth “15, 16, 17” are formed, and on the other side of the double flyer, as three coil parts connected in series The coil portion 26 straddling the teeth “12, 13, 14”, the coil portion 26 straddling the teeth “18, 1, 2”, and the coil portion 26 straddling the teeth “6, 7, 8” are formed.
また、図４（Ｂ）には５セット目が示されており、ダブルフライヤの一方側では、直列に接続される３個のコイル部として、ティース「１６，１７，１８」に跨るコイル部２６、ティース「４，５，６」に跨るコイル部２６、ティース「１０，１１，１２」に跨るコイル部２６が形成され、ダブルフライヤの他方側では、直列に接続される３個のコイル部として、ティース「７，８，９」に跨るコイル部２６、ティース「１３，１４，１５」に跨るコイル部２６、ティース「１，２，３」に跨るコイル部２６が形成される。 FIG. 4 (B) shows the fifth set. On one side of the double flyer, three coil parts connected in series are coil parts 26 straddling the teeth “16, 17, 18”. , A coil part 26 straddling the teeth “4, 5, 6” and a coil part 26 straddling the teeth “10, 11, 12” are formed, and on the other side of the double flyer, as three coil parts connected in series The coil portion 26 straddling the teeth “7, 8, 9”, the coil portion 26 straddling the teeth “13, 14, 15”, and the coil portion 26 straddling the teeth “1, 2, 3” are formed.
また、図４（Ｃ）には６セット目が示されており、ダブルフライヤの一方側では、直列に接続される３個のコイル部として、ティース「１１，１２，１３」に跨るコイル部２６、ティース「１７，１８，１」に跨るコイル部２６、ティース「５，６，７」に跨るコイル部２６が形成され、ダブルフライヤの他方側では、直列に接続される３個のコイル部として、ティース「２，３，４」に跨るコイル部２６、ティース「８，９，１０」に跨るコイル部２６、ティース「１４，１５，１６」に跨るコイル部２６が形成される。 FIG. 4C shows the sixth set. On one side of the double flyer, three coil portions connected in series are coil portions 26 straddling the teeth “11, 12, 13”. The coil part 26 straddling the teeth “17, 18, 1” and the coil part 26 straddling the teeth “5, 6, 7” are formed. On the other side of the double flyer, three coil parts connected in series are formed. The coil part 26 straddling the teeth “2, 3, 4”, the coil part 26 straddling the teeth “8, 9, 10”, and the coil part 26 straddling the teeth “14, 15, 16” are formed.
また、図５（Ａ）には７セット目が示されており、ダブルフライヤの一方側では、直列に接続される３個のコイル部として、ティース「６，７，８」に跨るコイル部２６、ティース「１２，１３，１４」に跨るコイル部２６、ティース「１８，１，２」に跨るコイル部２６が形成され、ダブルフライヤの他方側では、直列に接続される３個のコイル部として、ティース「１５，１６，１７」に跨るコイル部２６、ティース「３，４，５」に跨るコイル部２６、ティース「９，１０，１１」に跨るコイル部２６が形成される。 FIG. 5 (A) shows the seventh set. On one side of the double flyer, three coil parts connected in series are coil parts 26 straddling the teeth “6, 7, 8”. The coil part 26 straddling the teeth “12, 13, 14” and the coil part 26 straddling the teeth “18, 1, 2” are formed. On the other side of the double flyer, three coil parts connected in series are formed. The coil part 26 straddling the teeth “15, 16, 17”, the coil part 26 straddling the teeth “3, 4, 5”, and the coil part 26 straddling the teeth “9, 10, 11” are formed.
また、図５（Ｂ）には８セット目が示されており、ダブルフライヤの一方側では、直列に接続される３個のコイル部として、ティース「１，２，３」に跨るコイル部２６、ティース「７，８，９」に跨るコイル部２６、ティース「１３，１４，１５」に跨るコイル部２６が形成され、ダブルフライヤの他方側では、直列に接続される３個のコイル部として、ティース「１０，１１，１２」に跨るコイル部２６、ティース「１６，１７，１８」に跨るコイル部２６、ティース「４，５，６」に跨るコイル部２６が形成される。 FIG. 5B shows the eighth set. On one side of the double flyer, three coil parts connected in series are coil parts 26 straddling the teeth “1, 2, 3”. The coil part 26 straddling the teeth “7, 8, 9” and the coil part 26 straddling the teeth “13, 14, 15” are formed, and on the other side of the double flyer, as three coil parts connected in series The coil part 26 straddling the teeth “10, 11, 12”, the coil part 26 straddling the teeth “16, 17, 18”, and the coil part 26 straddling the teeth “4, 5, 6” are formed.
また、図５（Ｃ）には９セット目が示されており、ダブルフライヤの一方側では、直列に接続される３個のコイル部として、ティース「１４，１５，１６」に跨るコイル部２６、ティース「２，３，４」に跨るコイル部２６、ティース「８，９，１０」に跨るコイル部２６が形成され、ダブルフライヤの他方側では、直列に接続される３個のコイル部として、ティース「５，６，７」に跨るコイル部２６、ティース「１１，１２，１３」に跨るコイル部２６、ティース「１７，１８，１」に跨るコイル部２６が形成される。 FIG. 5 (C) shows the ninth set. On one side of the double flyer, three coil parts connected in series are coil parts 26 straddling the teeth “14, 15, 16”. , A coil part 26 straddling the teeth “2, 3, 4” and a coil part 26 straddling the teeth “8, 9, 10” are formed, and on the other side of the double flyer, as three coil parts connected in series The coil part 26 straddling the teeth “5, 6, 7”, the coil part 26 straddling the teeth “11, 12, 13”, and the coil part 26 straddling the teeth “17, 18, 1” are formed.
以上のようにして製造された回転電機子では、それぞれ３本のティース２２に跨って複数回巻回された複数のコイル部２６が、電機子コア１２の周方向に隣り合う同士で一部重なる重ね巻とされる。この複数のコイル部２６の総数は、３個×２×９セット分＝５４個である（図５の（Ｃ）参照）。 In the rotary armature manufactured as described above, the plurality of coil portions 26 wound around each of the three teeth 22 are partially overlapped with each other adjacent to each other in the circumferential direction of the armature core 12. It is a layered roll. The total number of the plurality of coil portions 26 is 3 × 2 × 9 sets = 54 (see FIG. 5C).
また、図３〜図５に示されるように、複数のコイル部２６の各々が跨ぐティース２２の本数は、３本で同じとされ、複数のコイル部２６を形成する複数の巻線１６の各々には、電機子コア１２の周方向に等間隔で配置された３個のコイル部２６が形成される。さらに、図１に示されるように、複数の巻線１６の各々において、３個のコイル部２６は、直列に接続されており、且つ、この３個のコイル部２６を有する各巻線１６は、複数のセグメント２４のうち一のセグメント２４と、該一のセグメント２４と同位相となる他のセグメント２４とに結線される。 As shown in FIGS. 3 to 5, the number of teeth 22 that each of the plurality of coil portions 26 straddles is the same, and each of the plurality of windings 16 forming the plurality of coil portions 26 is the same. The three coil portions 26 are formed at equal intervals in the circumferential direction of the armature core 12. Furthermore, as shown in FIG. 1, in each of the plurality of windings 16, the three coil portions 26 are connected in series, and each winding 16 having the three coil portions 26 is One segment 24 of the plurality of segments 24 is connected to another segment 24 that is in phase with the one segment 24.
また、図１に示されるように、複数の巻線１６の各々において、複数個のコイル部２６を連結する連結線２８は、複数個のコイル部２６の巻回方向とは逆向きに配線されており（渡らせており）、連結線２８が最短距離で配線されている。つまり、コイル部２６の巻回方向は、矢印Ｐ方向であり、連結線２８の配線方向は、矢印Ｐ方向とは逆方向とされている。 Further, as shown in FIG. 1, in each of the plurality of windings 16, the connecting wires 28 that connect the plurality of coil portions 26 are wired in the direction opposite to the winding direction of the plurality of coil portions 26. The connecting line 28 is wired with the shortest distance. That is, the winding direction of the coil portion 26 is the arrow P direction, and the wiring direction of the connecting wire 28 is opposite to the arrow P direction.
また、図３（Ａ）〜（Ｃ）に示される１セット目から３セット目までに形成されたコイル部２６は、１層目を構成し、図４（Ａ）〜（Ｃ）に示される４セット目から６セット目までに形成されたコイル部２６は、２層目を構成し、図５（Ａ）〜（Ｃ）に示される７セット目から９セット目までに形成されたコイル部２６は、３層目を構成する。従って、各コイル部２６がそれぞれ巻回される各３本のティース２２（各ティース群）には、コイル部２６が複数層（本実施形態では３層）巻回される。 Moreover, the coil part 26 formed from the first set to the third set shown in FIGS. 3 (A) to 3 (C) constitutes the first layer, and is shown in FIGS. 4 (A) to (C). The coil portion 26 formed from the fourth set to the sixth set constitutes the second layer, and the coil portion formed from the seventh set to the ninth set shown in FIGS. 5 (A) to (C). 26 constitutes the third layer. Therefore, a plurality of layers (three layers in this embodiment) of the coil portion 26 are wound around each of the three teeth 22 (each tooth group) around which each coil portion 26 is wound.
この各層を構成する複数のコイル部２６は、第一の巻線１６（濃い色）に形成された複数の第一のコイル部２６と、第二の巻線１６（薄い色）に形成された複数の第二のコイル部２６とによって構成されており、第一のコイル部２６と第二のコイル部２６とは、電機子コア１２の周方向に交互に配置される。また、第一のコイル部２６の一方の端部（第二のコイル部２６側の端部）と第二のコイル部２６の他方の端部（第一のコイル部２６側の端部）とは、複数のティース２２間における同一のスロットに挿入される。 The plurality of coil portions 26 constituting each layer are formed on the plurality of first coil portions 26 formed on the first winding 16 (dark color) and on the second winding 16 (light color). The first coil portions 26 and the second coil portions 26 are alternately arranged in the circumferential direction of the armature core 12. Further, one end of the first coil portion 26 (end on the second coil portion 26 side) and the other end of the second coil portion 26 (end on the first coil portion 26 side) Are inserted into the same slot between the plurality of teeth 22.
また、１層目のターン数、２層目のターン数、３層目のターン数の合計は、各３本のティース２２（各ティース群）に巻回された３層のコイル部２６の総ターン数となる。各層が同一ターンの場合、例えば、６＋６＋６で従来の１８ターンの回転電機に相当する。各層のターン数は同一に限らなくても良く、例えば、６＋６＋５ならば１７ターンの回転電機に相当する。巻線の線径は従来の回転電機と同じであれば同じ出力特性の回転電機となる。本実施形態では、１２０°間隔に均等配置された同位相の３個のコイル部を１／３ターンで直列に接続し且つ３層巻きする。３層巻きの各ターンは１／３に限らず、各３本のティース（各ティース群）に巻回された３層のコイル部２６の総ターン数（和）が一致すれば良い。 The total number of turns in the first layer, the number of turns in the second layer, and the number of turns in the third layer are the total of the three layers of coil portions 26 wound around the three teeth 22 (each tooth group). Number of turns. When each layer has the same turn, for example, 6 + 6 + 6 corresponds to a conventional 18-turn rotating electrical machine. The number of turns in each layer need not be the same. For example, 6 + 6 + 5 corresponds to a 17-turn rotating electrical machine. If the wire diameter of the winding is the same as that of a conventional rotating electric machine, the rotating electric machine has the same output characteristics. In the present embodiment, three coil portions having the same phase, which are equally arranged at intervals of 120 °, are connected in series with 1/3 turn and three layers are wound. The number of turns of the three-layer winding is not limited to 1/3, and the total number of turns (sum) of the three-layer coil portions 26 wound around each of the three teeth (each tooth group) may be the same.
なお、以上は、ダブルフライヤを用いた場合であるが、本実施形態では、シングルフライヤを用いることも可能である。 In addition, although the above is a case where a double flyer is used, in this embodiment, it is also possible to use a single flyer.
図６〜図９には、シングルフライヤを用い、１８本の巻線１６が順に巻回される様子が示されている。すなわち、図６（Ａ）には１セット目が示されており、直列に接続される３個のコイル部として、ティース「１８，１，２」に跨るコイル部２６、ティース「６，７，８」に跨るコイル部２６、ティース「１２，１３，１４」に跨るコイル部２６が形成される。 FIGS. 6 to 9 show how 18 windings 16 are wound in order using a single flyer. That is, FIG. 6 (A) shows the first set. As three coil parts connected in series, the coil part 26 straddling the teeth “18, 1, 2” and the teeth “6, 7, 8 ”and the coil portion 26 straddling the teeth“ 12, 13, 14 ”are formed.
また、図６（Ｂ）には２セット目が示されており、直列に接続される３個のコイル部として、ティース「１３，１４，１５」に跨るコイル部２６、ティース「１，２，３」に跨るコイル部２６、ティース「７，８，９」に跨るコイル部２６が形成される。 6B shows the second set. As three coil parts connected in series, the coil part 26 straddling the teeth “13, 14, 15”, the teeth “1, 2, 3 ”and the coil portion 26 straddling the teeth“ 7, 8, 9 ”are formed.
また、図６（Ｃ）には３セット目が示されており、直列に接続される３個のコイル部として、ティース「８，９，１０」に跨るコイル部２６、ティース「１４，１５，１６」に跨るコイル部２６、ティース「２，３，４」に跨るコイル部２６が形成される。 FIG. 6C shows the third set. As three coil parts connected in series, the coil part 26 straddling the teeth “8, 9, 10” and the teeth “14, 15, 16 ”and the coil portion 26 straddling the teeth“ 2, 3, 4 ”are formed.
また、図７（Ａ）には４セット目が示されており、直列に接続される３個のコイル部として、ティース「３，４，５」に跨るコイル部２６、ティース「９，１０，１１」に跨るコイル部２６、ティース「１５，１６，１７」に跨るコイル部２６が形成される。 FIG. 7A shows the fourth set. As three coil parts connected in series, the coil part 26 straddling the teeth “3, 4, 5” and the teeth “9, 10, 11 ”and the coil portion 26 straddling the teeth“ 15, 16, 17 ”are formed.
また、図７（Ｂ）には５セット目が示されており、直列に接続される３個のコイル部として、ティース「１６，１７，１８」に跨るコイル部２６、ティース「４，５，６」に跨るコイル部２６、ティース「１０，１１，１２」に跨るコイル部２６が形成される。 FIG. 7B shows the fifth set. As three coil parts connected in series, the coil part 26 straddling the teeth “16, 17, 18”, the teeth “4, 5, 6 ”and the coil portion 26 straddling the teeth“ 10, 11, 12 ”are formed.
また、図７（Ｃ）には６セット目が示されており、直列に接続される３個のコイル部として、ティース「１１，１２，１３」に跨るコイル部２６、ティース「１７，１８，１」に跨るコイル部２６、ティース「５，６，７」に跨るコイル部２６が形成される。 FIG. 7C shows the sixth set. As three coil parts connected in series, the coil part 26 straddling the teeth “11, 12, 13” and the teeth “17, 18, 1 ”and the coil portion 26 straddling the teeth“ 5, 6, 7 ”are formed.
また、図８（Ａ）には７セット目が示されており、直列に接続される３個のコイル部として、ティース「６，７，８」に跨るコイル部２６、ティース「１２，１３，１４」に跨るコイル部２６、ティース「１８，１，２」に跨るコイル部２６が形成される。 FIG. 8A shows the seventh set. As three coil parts connected in series, the coil part 26 straddling the teeth “6, 7, 8” and the teeth “12, 13, 14 ”and the coil portion 26 straddling the teeth“ 18, 1, 2 ”are formed.
また、図８（Ｂ）には８セット目が示されており、直列に接続される３個のコイル部として、ティース「１，２，３」に跨るコイル部２６、ティース「７，８，９」に跨るコイル部２６、ティース「１３，１４，１５」に跨るコイル部２６が形成される。 FIG. 8B shows the eighth set. As three coil parts connected in series, the coil part 26 straddling the teeth “1, 2, 3” and the teeth “7, 8, 9 ”and the coil portion 26 straddling the teeth“ 13, 14, 15 ”are formed.
また、図８（Ｃ）には９セット目が示されており、直列に接続される３個のコイル部として、ティース「１４，１５，１６」に跨るコイル部２６、ティース「２，３，４」に跨るコイル部２６、ティース「８，９，１０」に跨るコイル部２６が形成される。 FIG. 8C shows the ninth set. As three coil parts connected in series, the coil part 26 straddling the teeth “14, 15, 16” and the teeth “2, 3, 4 ”and the coil portion 26 straddling the teeth“ 8, 9, 10 ”are formed.
また、図９には１０セット目が示されており、直列に接続される３個のコイル部として、ティース「９，１０，１１」に跨るコイル部２６、ティース「１５，１６，１７」に跨るコイル部２６、ティース「３，４，５」に跨るコイル部２６が形成される。 FIG. 9 shows the 10th set. As three coil parts connected in series, the coil part 26 straddling the teeth “9, 10, 11” and the teeth “15, 16, 17” are shown. The coil part 26 straddling and the coil part 26 straddling the teeth “3, 4, 5” are formed.
また、以降図示しないが、１１セット目では、直列に接続される３個のコイル部として、ティース「４，５，６」に跨るコイル部２６、ティース「１０，１１，１２」に跨るコイル部２６、ティース「１６，１７，１８」に跨るコイル部２６が形成される。 Although not shown in the drawings, in the eleventh set, as three coil parts connected in series, the coil part 26 straddling the teeth “4, 5, 6” and the coil part straddling the teeth “10, 11, 12” 26, the coil part 26 straddling the teeth “16, 17, 18” is formed.
また、１２セット目では、直列に接続される３個のコイル部として、ティース「１７，１８，１」に跨るコイル部２６、ティース「５，６，７」に跨るコイル部２６、ティース「１１，１２，１３」に跨るコイル部２６が形成される。 In the 12th set, as three coil parts connected in series, the coil part 26 straddling the teeth “17, 18, 1”, the coil part 26 straddling the teeth “5, 6, 7”, and the tooth “11” , 12, 13 "is formed.
また、１３セット目では、直列に接続される３個のコイル部として、ティース「１２，１３，１４」に跨るコイル部２６、ティース「１８，１，２」に跨るコイル部２６、ティース「６，７，８」に跨るコイル部２６が形成される。 Further, in the 13th set, as three coil parts connected in series, the coil part 26 straddling the teeth “12, 13, 14”, the coil part 26 straddling the teeth “18, 1, 2”, and the tooth “6” , 7, 8 "is formed.
また、１４セット目では、直列に接続される３個のコイル部として、ティース「７，８，９」に跨るコイル部２６、ティース「１３，１４，１５」に跨るコイル部２６、ティース「１，２，３」に跨るコイル部２６が形成される。 In the 14th set, as three coil parts connected in series, the coil part 26 straddling the teeth “7, 8, 9”, the coil part 26 straddling the teeth “13, 14, 15”, and the tooth “1” , 2, 3 "is formed.
また、１５セット目では、直列に接続される３個のコイル部として、ティース「２，３，４」に跨るコイル部２６、ティース「８，９，１０」に跨るコイル部２６、ティース「１４，１５，１６」に跨るコイル部２６が形成される。 In the 15th set, the three coil parts connected in series include the coil part 26 straddling the teeth “2, 3, 4”, the coil part 26 straddling the teeth “8, 9, 10”, and the tooth “14”. , 15, 16 "is formed.
また、１６セット目では、直列に接続される３個のコイル部として、ティース「１５，１６，１７」に跨るコイル部２６、ティース「３，４，５」に跨るコイル部２６、ティース「９，１０，１１」に跨るコイル部２６が形成される。 In the 16th set, as three coil parts connected in series, the coil part 26 straddling the teeth “15, 16, 17”, the coil part 26 straddling the teeth “3, 4, 5”, and the tooth “9” , 10, 11 "is formed.
また、１７セット目では、直列に接続される３個のコイル部として、ティース「１０，１１，１２」に跨るコイル部２６、ティース「１６，１７，１８」に跨るコイル部２６、ティース「４，５，６」に跨るコイル部２６が形成される。 In the 17th set, as three coil parts connected in series, the coil part 26 straddling the teeth “10, 11, 12”, the coil part 26 straddling the teeth “16, 17, 18”, and the tooth “4” , 5, 6 "is formed.
また、１８セット目では、直列に接続される３個のコイル部として、ティース「５，６，７」に跨るコイル部２６、ティース「１１，１２，１３」に跨るコイル部２６、ティース「１７，１８，１」に跨るコイル部２６が形成される。 In the 18th set, as three coil parts connected in series, the coil part 26 straddling the teeth “5, 6, 7”, the coil part 26 straddling the teeth “11, 12, 13”, and the tooth “17” , 18, 1 "is formed.
このようにシングルフライヤを用いた場合にも、ダブルフライヤを用いた場合と同様に、各巻線１６において同電位の３個のコイル部２６が直列に接続された回転電機子が製造される。 As described above, even when a single flyer is used, a rotating armature in which three coil portions 26 having the same potential are connected in series in each winding 16 is manufactured as in the case of using a double flyer.
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。 Next, the operation and effect of this embodiment will be described.
先ず、本実施形態の作用及び効果を明確にするために、第一及び第二比較例について説明する。 First, in order to clarify the operation and effect of this embodiment, the first and second comparative examples will be described.
＜第一比較例＞
図２６，図２７に示される第一比較例では、同電位の３個のセグメント２４間を均圧線３０で短絡する方法が採用されている。図２６には、ダブルフライヤを用いた場合のダイヤグラムが示されている。また、図２６は、ダブルフライヤの一方側において巻線１６の巻回をセグメント「１」から開始し、ダブルフライヤの他方側において巻線１６の巻回をセグメント「１０」（１８０°対向する位置）から同時に開始するダイヤグラムである。
<First comparative example>
In the first comparative example shown in FIGS. 26 and 27, a method of short-circuiting the three segments 24 having the same potential with the pressure equalizing wire 30 is employed. FIG. 26 shows a diagram when a double flyer is used. In FIG. 26, winding of the winding 16 starts from the segment “1” on one side of the double flyer, and winding of the winding 16 starts from the segment “10” on the other side of the double flyer. ) At the same time.
巻線１６は、上述の本実施形態と同じ線径、同じターン数であり、巻線１６の加工前に均圧線３０がセグメント２４間に追加されている。均圧線３０については、コイル部２６（主巻線）の前に単独で加工を行う（例えば、セグメント「1」→「７」→「１３」を結ぶ）。図２７には、１番目の巻線１６が巻回された状態が示されている。各巻線１６は、３本のティース２２に跨って巻回される。 The winding 16 has the same wire diameter and the same number of turns as the above-described embodiment, and a pressure equalizing wire 30 is added between the segments 24 before the winding 16 is processed. The pressure equalizing wire 30 is processed independently before the coil portion 26 (main winding) (for example, connecting segments “1” → “7” → “13”). FIG. 27 shows a state where the first winding 16 is wound. Each winding 16 is wound over the three teeth 22.
図２８〜図３０には、ダブルフライヤを用い、１８本の巻線が順に巻回される様子が示されている。すなわち、図２８（Ａ）には１セット目が示されており、ダブルフライヤの一方側では、ティース「１８，１，２」に跨るコイル部２６が形成され、ダブルフライヤの他方側では、ティース「９，１０，１１」に跨るコイル部２６が形成される。 FIGS. 28 to 30 show a state in which 18 windings are wound in order using a double flyer. That is, FIG. 28 (A) shows the first set. On one side of the double flyer, a coil portion 26 straddling the teeth “18, 1, 2” is formed, and on the other side of the double flyer, the teeth are formed. A coil portion 26 extending over “9, 10, 11” is formed.
また、図２８（Ｂ）には２セット目が示されており、ダブルフライヤの一方側では、ティース「１，２，３」に跨るコイル部２６が形成され、ダブルフライヤの他方側では、ティース「１０，１１，１２」に跨るコイル部２６が形成される。 FIG. 28 (B) shows the second set. On one side of the double flyer, a coil portion 26 is formed over the teeth “1, 2, 3”, and on the other side of the double flyer, the teeth are formed. A coil portion 26 straddling “10, 11, 12” is formed.
また、図２８（Ｃ）には３セット目が示されており、ダブルフライヤの一方側では、ティース「２，３，４」に跨るコイル部２６が形成され、ダブルフライヤの他方側では、ティース「１１，１２，１３」に跨るコイル部２６が形成される。 FIG. 28 (C) shows the third set, in which one side of the double flyer is formed with a coil portion 26 extending over the teeth “2, 3, 4”, and on the other side of the double flyer, there is a tooth. A coil portion 26 straddling “11, 12, 13” is formed.
また、図２９（Ａ）には４セット目が示されており、ダブルフライヤの一方側では、ティース「３，４，５」に跨るコイル部２６が形成され、ダブルフライヤの他方側では、ティース「１２，１３，１４」に跨るコイル部２６が形成される。 FIG. 29 (A) shows the fourth set. On one side of the double flyer, a coil portion 26 is formed straddling the teeth “3, 4, 5”, and on the other side of the double flyer, the teeth are formed. A coil portion 26 straddling “12, 13, 14” is formed.
また、図２９（Ｂ）には５セット目が示されており、ダブルフライヤの一方側では、ティース「４，５，６」に跨るコイル部２６が形成され、ダブルフライヤの他方側では、ティース「１３，１４，１５」に跨るコイル部２６が形成される。 FIG. 29 (B) shows the fifth set. On one side of the double flyer, a coil portion 26 straddling the teeth “4, 5, 6” is formed, and on the other side of the double flyer, the teeth are formed. A coil portion 26 extending over “13, 14, 15” is formed.
また、図２９（Ｃ）には６セット目が示されており、ダブルフライヤの一方側では、ティース「５，６，７」に跨るコイル部２６が形成され、ダブルフライヤの他方側では、ティース「１４，１５，１６」に跨るコイル部２６が形成される。 FIG. 29 (C) shows the sixth set. On one side of the double flyer, a coil portion 26 is formed over the teeth “5, 6, 7”, and on the other side of the double flyer, the teeth are formed. A coil portion 26 straddling “14, 15, 16” is formed.
また、図３０（Ａ）には７セット目が示されており、ダブルフライヤの一方側では、ティース「６，７，８」に跨るコイル部２６が形成され、ダブルフライヤの他方側では、ティース「１５，１６，１７」に跨るコイル部２６が形成される。 FIG. 30 (A) shows the seventh set, in which one side of the double flyer is formed with a coil portion 26 straddling the teeth “6, 7, 8”, and on the other side of the double flyer, there is a tooth. A coil portion 26 extending over “15, 16, 17” is formed.
また、図３０（Ｂ）には８セット目が示されており、ダブルフライヤの一方側では、ティース「７，８，９」に跨るコイル部２６が形成され、ダブルフライヤの他方側では、ティース「１６，１７，１８」に跨るコイル部２６が形成される。 FIG. 30 (B) shows the eighth set. On one side of the double flyer, a coil portion 26 straddling the teeth “7, 8, 9” is formed, and on the other side of the double flyer, the tooth is set. A coil portion 26 straddling “16, 17, 18” is formed.
また、図３０（Ｃ）には９セット目が示されており、ダブルフライヤの一方側では、ティース「８，９，１０」に跨るコイル部２６が形成され、ダブルフライヤの他方側では、ティース「１７，１８，１」に跨るコイル部２６が形成される。 FIG. 30 (C) shows the ninth set. On one side of the double flyer, a coil portion 26 straddling the teeth “8, 9, 10” is formed, and on the other side of the double flyer, the tooth is set. A coil portion 26 straddling “17, 18, 1” is formed.
しかしながら、この第一比較例では、次の問題がある。図３１には、第一比較例における、ブラシ２０、セグメント２４、コイル部２６、及び、均圧線３０の配線接続図が示されており、図３２には、第一比較例における、コイル部２６の通電励磁状態が示されている。 However, this first comparative example has the following problems. FIG. 31 shows a wiring connection diagram of the brush 20, the segment 24, the coil portion 26, and the pressure equalizing wire 30 in the first comparative example, and FIG. 32 shows the coil portion in the first comparative example. 26 energization excitation states are shown.
図３１，図３２において、複数のコイル部２６には、識別番号「１」〜「１８」が付されている。複数のコイル部２６のうち識別番号にアンダーバーが付されたコイル部は、逆向きに電流が流れるコイル部（逆励磁のコイル部）を示している。また、複数のセグメント２４のうち識別番号にアンダーバーが付されたセグメントは、負極のブラシ２０と接するセグメントを示している。 31 and 32, identification numbers “1” to “18” are assigned to the plurality of coil portions 26. Among the plurality of coil portions 26, the coil portion with an underbar attached to the identification number indicates a coil portion (reverse excitation coil portion) through which a current flows in the opposite direction. Further, among the plurality of segments 24, the segment with an underbar attached to the identification number indicates a segment in contact with the negative electrode brush 20.
図３１に示されるように、第一比較例では、複数のコイル部２６に磁界のアンバランスが発生することを抑制するために、同位相のセグメント２４間に巻線１６の一部で均圧線３０が形成されている。又は、均圧線３０の代わりに、均圧部材を用いる場合もある。しかしながら、このような均圧線や均圧部材等を用いた場合、部材点数が増加してコストアップになったり、構造が複雑大型化したりする虞がある。 As shown in FIG. 31, in the first comparative example, in order to suppress the occurrence of magnetic field imbalance in the plurality of coil portions 26, equalization is performed by a part of the winding 16 between the segments 24 in the same phase. A line 30 is formed. Alternatively, a pressure equalizing member may be used instead of the pressure equalizing line 30. However, when such a pressure equalizing line, a pressure equalizing member, or the like is used, there is a possibility that the number of members increases, resulting in an increase in cost or a complicated and enlarged structure.
また、図３２に示されるように、第一比較例では、６つ目のブラシに摺接するセグメントにおいて通電が切り替わるまで、励磁不釣合いの状態となる。つまり、第一比較例では、図３２（Ａ）に示されるように、先ず、セグメント「１」（＋）〜「４」（−）間の通電が切り替わり、その後、図示しないが、セグメント「４」（−）〜「７」（＋）間が次に切り替わる。 Further, as shown in FIG. 32, in the first comparative example, the excitation is not balanced until the energization is switched in the segment that is in sliding contact with the sixth brush. That is, in the first comparative example, as shown in FIG. 32A, first, the energization between the segments “1” (+) to “4” (−) is switched, and then the segment “4” is not shown. "(-) To" 7 "(+) is next switched.
次いで、図３２（Ｂ）に示されるように、セグメント「７」（＋）〜「１０」（−）間の通電が切り替わり、その後、図示しないが、セグメント「１０」（−）〜「１３」（＋）間が次に切り替わる。そして、最後に、図３２（Ｃ）に示されるように、セグメント「１３」（＋）〜「１６」（−）間の通電が切り替わる。 Next, as shown in FIG. 32 (B), the energization between the segments “7” (+) to “10” (−) is switched, and then the segments “10” (−) to “13” are not shown. The interval between (+) switches next. Finally, as shown in FIG. 32C, the energization between the segments “13” (+) to “16” (−) is switched.
このように、第一比較例では、６つ目のブラシに摺接するセグメントにおいて通電が切り替わるまで、励磁不釣合いの状態となる。このため、複数のコイル部２６に磁界のアンバランスが発生する。この磁界のアンバランスは、回転電機子の回転時の振動や騒音の原因になる。さらに、先に切り替わるブラシへの過電流によるブラシ短寿命化を招く虞がある。 Thus, in a 1st comparative example, it will be in the state of excitation imbalance until electricity supply switches in the segment which slidably contacts with the 6th brush. For this reason, magnetic field imbalance occurs in the plurality of coil portions 26. This magnetic field imbalance causes vibration and noise during rotation of the rotating armature. Furthermore, there is a risk of shortening the brush life due to overcurrent to the brush that switches first.
また、均圧線３０を用いる場合、セグメントの係止爪に絡げる線の本数が増加するためセグメントの間隔、及び、整流子の外径を大きくする必要があり、ヒュージング加工の難易度が高くなると共に、整流子が大型化する。また、主巻線であるコイル部２６と別の均圧線３０を付与する専用巻線設備が必要となり、コストアップになる。さらに、均圧線３０の端末も主巻線が終了するまで不安定な状態となり、均圧線３０の端末に線抜けなどの不良が発生する虞がある。 In addition, when the pressure equalizing wire 30 is used, it is necessary to increase the interval between the segments and the outer diameter of the commutator because the number of wires entangled with the locking claws of the segment is increased. Increases and the commutator becomes larger. Further, a dedicated winding facility for providing the coil portion 26 which is the main winding and a separate equalizing wire 30 is required, which increases the cost. Further, the end of the pressure equalizing line 30 is also in an unstable state until the main winding is finished, and there is a possibility that a defect such as a wire omission occurs at the end of the pressure equalizing line 30.
＜第二比較例＞
図３３，図３４に示される第二比較例では、３個のコイル部２６を同電位のセグメント２４に接続すると共に各巻線１６を細線で形成し、且つ、コイル部２６を３層とし独立してクロス巻きにする方法が採用されている。図３３には、ダブルフライヤを用いた場合の一方側のダイヤグラムが示されている。また、図３３は、ダブルフライヤの一方側において巻線１６の巻回をセグメント「１」から開始し、ダブルフライヤの他方側において巻線１６の巻回をセグメント「１０」（１８０°対向する位置）から同時に開始するダイヤグラムである。第二比較例の巻線１６は、本実施形態の巻線１６の１／３の断面積の線径とされ、ターン数は第一比較例と同じである。
<Second comparative example>
In the second comparative example shown in FIGS. 33 and 34, the three coil portions 26 are connected to the segment 24 having the same potential, the windings 16 are formed by thin wires, and the coil portions 26 are formed in three layers independently. A method of cross winding is adopted. FIG. 33 shows a diagram on one side when a double flyer is used. Further, FIG. 33 shows that winding of the winding 16 is started from the segment “1” on one side of the double flyer and the winding of the winding 16 is turned to the segment “10” (180 ° opposite position) on the other side of the double flyer. ) At the same time. The winding 16 of the second comparative example has a wire diameter of 1/3 cross-sectional area of the winding 16 of the present embodiment, and the number of turns is the same as that of the first comparative example.
図３４には、１層目から３層目の巻線１６が巻回される様子が示され、特に各層の１コイル目の巻線１６のみが示されている。すなわち、図３４（Ａ）には１層目の１コイル目が示されており、セグメント「１」からティース「１２，１３，１４」に跨るコイル部２６が形成されセグメント「２」に結線される。続けてセグメント「２」からティース「１３，１４，１５」に跨るコイル部２６が形成されセグメント「３」に結線される。これをもう一方のフライヤと共に各９回、計１８コイルを繰り返し巻線し１層目が完了する。図３４（Ｂ）には２層目の１コイル目が示されており、セグメント「１」からティース「６，７，８」に跨るコイル部２６が形成されセグメント「２」に結線される。１層目と同様に計１８コイルを繰り返し巻線し２層目が完了する。図３４（Ｃ）には３層目の１コイル目が示されており、セグメント「１」からティース「１８，１，２」に跨るコイル部２６が形成されセグメント「２」に結線される。１層目同様に計１８コイルを繰り返し巻線し３層目が完了する。 FIG. 34 shows a state in which the windings 16 of the first to third layers are wound, and in particular, only the winding 16 of the first coil of each layer is shown. That is, FIG. 34A shows the first coil of the first layer, and a coil portion 26 extending from the segment “1” to the teeth “12, 13, 14” is formed and connected to the segment “2”. The Subsequently, a coil portion 26 extending from the segment “2” to the teeth “13, 14, 15” is formed and connected to the segment “3”. This is repeated nine times with the other flyer for a total of 18 coils to complete the first layer. FIG. 34B shows the first coil of the second layer, and a coil portion 26 extending from the segment “1” to the teeth “6, 7, 8” is formed and connected to the segment “2”. As with the first layer, a total of 18 coils are repeatedly wound to complete the second layer. FIG. 34C shows the first coil of the third layer, and a coil portion 26 extending from the segment “1” to the teeth “18, 1, 2” is formed and connected to the segment “2”. As with the first layer, a total of 18 coils are repeatedly wound to complete the third layer.
しかしながら、この第二比較例では、次の問題がある。つまり、総ターン数、結線回数が３倍となるため、巻線加工時間が掛り、コストアップになる。また、セグメントの係止爪に絡げる線の本数が増加する。また、１、２層目は、コイル部２６と巻線１６の端末との間の渡り線が整流子の首下に巻かれて線長が長くなるため、整流子と電機子コアの間が長くなり、その結果、回転電機子、ひいては、回転電機が大型化する。 However, this second comparative example has the following problems. That is, since the total number of turns and the number of connections are tripled, the winding process takes time and the cost increases. In addition, the number of lines entangled with the locking claws of the segment increases. In the first and second layers, the connecting wire between the coil portion 26 and the end of the winding 16 is wound under the neck of the commutator to increase the wire length. As a result, the rotating armature, and consequently the rotating electric machine, becomes larger.
＜本実施形態＞
これに対し、本実施形態によれば、上述の第一及び第二比較例に対し、次の有利な作用効果を奏することができる。
<This embodiment>
On the other hand, according to the present embodiment, the following advantageous operational effects can be achieved with respect to the first and second comparative examples described above.
すなわち、図１に示されるように、本実施形態では、複数の巻線１６の各々において、複数個（本実施形態では、３個）のコイル部２６は、直列に接続され、この複数個のコイル部２６を有する各巻線１６は、複数のセグメント２４のうち一のセグメント２４と、該一のセグメント２４と同位相となる他のセグメント２４とに結線されている。また、この各巻線１６において直列に接続された複数個のコイル部２６は、電機子コア１２の周方向に等間隔で配置されている。従って、同位相となるセグメント２４に直列に接続された複数個のコイル部２６が電機子コア１２の周方向に均等に分散されているため、均圧線や均圧部材を用いた場合と同様に、整流のタイミングにずれがあっても磁界のアンバランスが発生することを抑制することができる。 That is, as shown in FIG. 1, in this embodiment, a plurality (three in this embodiment) of coil portions 26 are connected in series in each of the plurality of windings 16. Each winding 16 having the coil portion 26 is connected to one segment 24 among the plurality of segments 24 and another segment 24 having the same phase as that of the one segment 24. In addition, the plurality of coil portions 26 connected in series in each winding 16 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the armature core 12. Accordingly, since the plurality of coil portions 26 connected in series to the segments 24 having the same phase are evenly distributed in the circumferential direction of the armature core 12, it is the same as in the case where a pressure equalizing line or a pressure equalizing member is used. In addition, it is possible to suppress the occurrence of magnetic field imbalance even when the rectification timing is shifted.
ここで、図１０Ａ〜図２５Ｂを用いて本実施形態の回転電機子の動作を説明する。図１０Ａ〜図２５Ｂには、各位相における、ブラシ２０とセグメント２４との接触状態、及び、コイル部２６の通電励磁状態が示されている。 Here, operation | movement of the rotary armature of this embodiment is demonstrated using FIG. 10A-FIG. 25B. 10A to 25B show the contact state between the brush 20 and the segment 24 and the energization excitation state of the coil portion 26 in each phase.
図１０Ａ〜図２５Ｂにおいて、複数のセグメント２４、及び、複数のコイル部２６には、識別番号「１」〜「１８」がそれぞれ付されており、複数のブラシ２０には、識別番号「１」〜「６」が付されている。識別番号「１」、「３」、「５」のブラシ２０は、正極のブラシであり、識別番号「２」、「４」、「６」のブラシ２０は、負極のブラシである。複数のセグメント２４のうち識別番号にアンダーバーが付されたセグメントは、負極のブラシ２０と接するセグメントを示している。また、複数のコイル部２６のうち識別番号にアンダーバーが付されたコイル部は、逆向きに電流が流れるコイル部（逆励磁のコイル部）を示している。 10A to 25B, the plurality of segments 24 and the plurality of coil portions 26 are assigned identification numbers “1” to “18”, respectively, and the plurality of brushes 20 have an identification number “1”. To “6”. The brushes 20 with the identification numbers “1”, “3”, and “5” are positive brushes, and the brushes 20 with the identification numbers “2”, “4”, and “6” are negative brushes. Of the plurality of segments 24, the segment with an underbar attached to the identification number indicates a segment in contact with the negative electrode brush 20. In addition, among the plurality of coil portions 26, the coil portion with an underbar attached to the identification number indicates a coil portion (reverse excitation coil portion) through which a current flows in the opposite direction.
以下、複数のブラシ２０の各々を識別する場合には、図面に記された識別番号「１」〜「６」を用いて説明する。同様に、複数のセグメント２４、及び、複数のコイル部２６の各々を識別する場合には、図面に記された識別番号「１」〜「１８」を用いて説明する。複数のコイル部２６は、回転電機子１０のティース２２に径方向内側から外側へ順に３層に積層されている。 Hereinafter, the identification of each of the plurality of brushes 20 will be described using identification numbers “1” to “6” shown in the drawings. Similarly, when identifying each of the plurality of segments 24 and the plurality of coil portions 26, description will be given using identification numbers “1” to “18” shown in the drawings. The plurality of coil portions 26 are laminated in three layers in order from the radially inner side to the outer side on the tooth 22 of the rotary armature 10.
（位相：０°）
図１０Ａ，図１０Ｂの段階では、計６個のブラシ「１」〜「６」が、計１８個のセグメント「１」〜「１８」のうち向かい合う各１対のセグメントとそれぞれ接している。また、正極のブラシ「１」は、セグメント「１」と接し、正極のブラシ「３」は、セグメント「７」と接し、正極のブラシ「５」は、セグメント「１３」と接している。
(Phase: 0 °)
10A and 10B, a total of six brushes “1” to “6” are in contact with a pair of segments facing each other among a total of 18 segments “1” to “18”. The positive brush “1” is in contact with the segment “1”, the positive brush “3” is in contact with the segment “7”, and the positive brush “5” is in contact with the segment “13”.
さらに、負極のブラシ「２」は、セグメント「４」と接し、負極のブラシ「４」は、セグメント「１０」と接し、負極のブラシ「６」は、セグメント「１６」と接している。 Further, the negative brush “2” is in contact with the segment “4”, the negative brush “4” is in contact with the segment “10”, and the negative brush “6” is in contact with the segment “16”.
この状態では、各セグメント２４に結線された「１」〜「１８」×３層＝計５４個全てのコイル部２６が回転バランス良く励磁されている。６個のブラシ２０の切り替わりタイミングにズレがあっても励磁バランスが崩れる事なく、次のセグメント２４へシフトする状態を以下に示す。 In this state, “1” to “18” × 3 layers connected to each segment 24 = a total of 54 coil portions 26 are excited with a good rotational balance. A state in which the excitation balance is not lost even when the switching timing of the six brushes 20 is shifted without shifting to the next segment 24 is shown below.
（位相：０°→２０°）［ステップ１］
回転電機子１０が回転し、図１１Ａ，図１１Ｂの段階では、ブラシ「１」がセグメント「１」とセグメント「２」を跨いだ状態となっている。この状態では、セグメント「２」が正極となり、３層目のコイル部「１」、「７」、「１３」が同極のセグメント２４に挟まれてオフとなるが、励磁バランスは保たれる。
(Phase: 0 ° → 20 °) [Step 1]
The rotating armature 10 rotates, and at the stage of FIGS. 11A and 11B, the brush “1” is in a state of straddling the segment “1” and the segment “2”. In this state, the segment “2” becomes the positive electrode, and the coil portions “1”, “7”, and “13” of the third layer are turned off by being sandwiched by the segments 24 of the same polarity, but the excitation balance is maintained. .
（位相：０°→２０°）［ステップ２］
回転電機子１０が回転し、図１２Ａ，図１２Ｂの段階では、ブラシ「２」がセグメント「４」とセグメント「５」を跨いだ状態となっている。この状態では、セグメント「５」が負極となり、１層目のコイル部「４」、「１０」、「１６」が同極のセグメント２４に挟まれてオフとなるが、励磁バランスは保たれる。
(Phase: 0 ° → 20 °) [Step 2]
The rotating armature 10 rotates, and the brush “2” straddles the segment “4” and the segment “5” at the stage of FIGS. 12A and 12B. In this state, the segment “5” becomes the negative electrode, and the coil portions “4”, “10”, “16” of the first layer are turned off by being sandwiched by the segments 24 of the same polarity, but the excitation balance is maintained. .
（位相：０°→２０°）［ステップ３］
回転電機子１０が回転し、図１３Ａ，図１３Ｂの段階では、ブラシ「３」がセグメント「７」とセグメント「８」を跨いだ状態となっている。この状態では、セグメント「８」が正極となり、２層目のコイル部「１」、「７」、「１３」が同極のセグメント２４に挟まれてオフとなるが、励磁バランスは保たれる。
(Phase: 0 ° → 20 °) [Step 3]
The rotating armature 10 rotates, and in the stage of FIGS. 13A and 13B, the brush “3” straddles the segment “7” and the segment “8”. In this state, the segment “8” becomes the positive electrode, and the coil portions “1”, “7”, “13” of the second layer are turned off by being sandwiched by the segments 24 of the same polarity, but the excitation balance is maintained. .
（位相：０°→２０°）［ステップ４］
回転電機子１０が回転し、図１４Ａ，図１４Ｂの段階では、ブラシ「４」がセグメント「１０」とセグメント「１１」を跨いだ状態となっている。この状態では、セグメント「１１」が負極となり、３層目のコイル部「４」、「１０」、「１６」が同極のセグメント２４に挟まれてオフとなるが、励磁バランスは保たれる。
(Phase: 0 ° → 20 °) [Step 4]
The rotating armature 10 rotates, and at the stage of FIGS. 14A and 14B, the brush “4” straddles the segment “10” and the segment “11”. In this state, the segment “11” becomes the negative electrode, and the coil portions “4”, “10”, and “16” in the third layer are turned off by being sandwiched by the segments 24 having the same polarity, but the excitation balance is maintained. .
（位相：０°→２０°）［ステップ５］
回転電機子１０が回転し、図１５Ａ，図１５Ｂの段階では、ブラシ「５」がセグメント「１３」とセグメント「１４」を跨いだ状態となっている。この状態では、セグメント「１４」が正極となり、１層目のコイル部「１」、「７」、「１３」が同極のセグメント２４に挟まれてオフとなるが、励磁バランスは保たれる。
(Phase: 0 ° → 20 °) [Step 5]
The rotating armature 10 rotates, and in the stage of FIGS. 15A and 15B, the brush “5” straddles the segment “13” and the segment “14”. In this state, the segment “14” becomes the positive electrode, and the coil portions “1”, “7”, “13” in the first layer are turned off by being sandwiched by the segments 24 of the same polarity, but the excitation balance is maintained. .
（位相：０°→２０°）［ステップ６］
回転電機子１０が回転し、図１６Ａ，図１６Ｂの段階では、ブラシ「６」がセグメント「１６」とセグメント「１７」を跨いだ状態となっている。この状態では、セグメント「１７」が負極となり、２層目のコイル部「４」、「１０」、「１６」が同極のセグメント２４に挟まれてオフとなるが、励磁バランスは保たれる。この状態では、ブラシ「１」〜「６」の全てが２つのセグメント２４を跨いだ状態となり、計１８個のコイル部２６がオフとなるが、オンの状態にあるコイル部２６の励磁バランスは崩れていない。
(Phase: 0 ° → 20 °) [Step 6]
The rotary armature 10 rotates, and in the stage of FIGS. 16A and 16B, the brush “6” straddles the segment “16” and the segment “17”. In this state, the segment “17” becomes the negative electrode, and the coil portions “4”, “10”, and “16” in the second layer are sandwiched by the same-polarity segment 24 and turned off, but the excitation balance is maintained. . In this state, all of the brushes “1” to “6” straddle the two segments 24 and a total of 18 coil portions 26 are turned off, but the excitation balance of the coil portions 26 in the on state is It has not collapsed.
（位相：０°→２０°）［ステップ７］
回転電機子１０が更に回転し、図１７Ａ，図１７Ｂの段階では、ブラシ「１」がセグメント「１」から離れてセグメント「２」と単独で接した状態となっている。この状態では、セグメント「１」からの通電が無くなり、１層目のコイル部「１」、「７」、「１３」が逆励磁でオンになるが、励磁バランスは保たれる。
(Phase: 0 ° → 20 °) [Step 7]
The rotating armature 10 further rotates, and at the stage of FIGS. 17A and 17B, the brush “1” is separated from the segment “1” and is in contact with the segment “2” alone. In this state, no current is supplied from the segment “1”, and the coil portions “1”, “7”, “13” on the first layer are turned on by reverse excitation, but the excitation balance is maintained.
（位相：０°→２０°）［ステップ８］
回転電機子１０が更に回転し、図１８Ａ，図１８Ｂの段階では、ブラシ「２」がセグメント「４」から離れてセグメント「５」と単独で接した状態となっている。この状態では、セグメント「４」からの通電が無くなり、２層目のコイル部「４」、「１０」、「１６」が逆励磁でオンになるが、励磁バランスは保たれる。
(Phase: 0 ° → 20 °) [Step 8]
The rotating armature 10 further rotates, and at the stage of FIGS. 18A and 18B, the brush “2” is separated from the segment “4” and is in contact with the segment “5” alone. In this state, no current is supplied from the segment “4”, and the coil portions “4”, “10”, and “16” in the second layer are turned on by reverse excitation, but the excitation balance is maintained.
（位相：０°→２０°）［ステップ９］
回転電機子１０が更に回転し、図１９Ａ，図１９Ｂの段階では、ブラシ「３」がセグメント「７」から離れてセグメント「８」と単独で接した状態となっている。この状態では、セグメント「７」からの通電が無くなり、３層目のコイル部「１」、「７」、「１３」が逆励磁でオンになるが、励磁バランスは保たれる。
(Phase: 0 ° → 20 °) [Step 9]
The rotating armature 10 further rotates, and at the stage of FIGS. 19A and 19B, the brush “3” is separated from the segment “7” and is in contact with the segment “8” alone. In this state, power is not supplied from the segment “7”, and the coil portions “1”, “7”, “13” in the third layer are turned on by reverse excitation, but the excitation balance is maintained.
（位相：０°→２０°）［ステップ１０］
回転電機子１０が更に回転し、図２０Ａ，図２０Ｂの段階では、ブラシ「４」がセグメント「１０」から離れてセグメント「１１」と単独で接した状態となっている。この状態では、セグメント「１０」からの通電が無くなり、１層目のコイル部「４」、「１０」、「１６」が逆励磁でオンになるが、励磁バランスは保たれる。
(Phase: 0 ° → 20 °) [Step 10]
The rotating armature 10 further rotates, and at the stage of FIGS. 20A and 20B, the brush “4” is separated from the segment “10” and is in contact with the segment “11” alone. In this state, no current is supplied from the segment “10”, and the coil portions “4”, “10”, and “16” in the first layer are turned on by reverse excitation, but the excitation balance is maintained.
（位相：０°→２０°）［ステップ１１］
回転電機子１０が更に回転し、図２１Ａ，図２１Ｂの段階では、ブラシ「５」がセグメント「１３」から離れてセグメント「１４」と単独で接した状態となっている。この状態では、セグメント「１３」からの通電が無くなり、２層目のコイル部「１」、「７」、「１３」が逆励磁でオンになるが、励磁バランスは保たれる。
(Phase: 0 ° → 20 °) [Step 11]
The rotating armature 10 further rotates, and at the stage of FIGS. 21A and 21B, the brush “5” is separated from the segment “13” and is in contact with the segment “14” alone. In this state, no current is supplied from the segment “13”, and the coil portions “1”, “7”, “13” in the second layer are turned on by reverse excitation, but the excitation balance is maintained.
（位相：０°→２０°）［ステップ１２］
回転電機子１０が更に回転し、図２２Ａ，図２２Ｂの段階では、ブラシ「６」がセグメント「１６」から離れてセグメント「１７」と単独で接した状態となっている。この状態では、セグメント「１６」からの通電が無くなり、３層目のコイル部「４」、「１０」、「１６」が逆励磁でオンになるが、励磁バランスは保たれる。
(Phase: 0 ° → 20 °) [Step 12]
The rotating armature 10 further rotates, and at the stage of FIGS. 22A and 22B, the brush “6” is separated from the segment “16” and is in contact with the segment “17” alone. In this state, power is not supplied from the segment “16”, and the coil portions “4”, “10”, and “16” in the third layer are turned on by reverse excitation, but the excitation balance is maintained.
（位相：２０°）
回転電機子１０が更に回転し、図２３Ａ，図２３Ｂの段階では、ブラシ「１」〜「６」の全てが隣のセグメント２４に切り替わった状態となり、計５４個全てのコイル部２６がオンとなるが、励磁バランスは崩れていない。
(Phase: 20 °)
The rotating armature 10 further rotates, and at the stage of FIGS. 23A and 23B, all of the brushes “1” to “6” are switched to the adjacent segment 24, and all 54 coil portions 26 are turned on. However, the excitation balance is not broken.
（位相：４０°）
同様に、回転電機子１０が更に回転し、図２４Ａ，図２４Ｂの段階では、ブラシ「１」〜「６」の全てが隣のセグメント２４に切り替わった状態となり、計５４個全てのコイル部２６がオンとなるが、励磁バランスは崩れていない。
(Phase: 40 °)
Similarly, the rotary armature 10 further rotates, and at the stage of FIGS. 24A and 24B, all of the brushes “1” to “6” are switched to the adjacent segment 24, and all 54 coil portions 26 in total. Is turned on, but the excitation balance is not lost.
（位相：６０°）
同様に、回転電機子１０が更に回転し、図２５Ａ，図２５Ｂの段階では、ブラシ「１」〜「６」の全てが隣のセグメント２４に切り替わった状態となり、計５４個全てのコイル部２６がオンとなるが、励磁バランスは崩れていない。
(Phase: 60 °)
Similarly, the rotating armature 10 further rotates, and at the stage of FIGS. 25A and 25B, all of the brushes “1” to “6” are switched to the adjacent segment 24, and all 54 coil portions 26 in total. Is turned on, but the excitation balance is not lost.
このように、本実施形態では、各巻線１６において複数個のコイル部２６は直列に接続されているので、整流のタイミングにずれがあっても、各層において周方向の全てのコイル部２６が同時に励磁されるので、磁界のアンバランスが発生することを抑制することができる。 Thus, in this embodiment, since the plurality of coil portions 26 are connected in series in each winding 16, even if there is a deviation in the rectification timing, all the coil portions 26 in the circumferential direction in each layer simultaneously. Since it is excited, it is possible to suppress the occurrence of magnetic field imbalance.
また、均圧線や均圧部材を用いなくても、磁界のアンバランスが発生することを抑制することができるので、主巻線であるコイル部２６と別の均圧線を付与する専用巻線設備が不要となると共に、部材点数の増加を抑制することができる。これにより、第一比較例に比して、コストダウンすることができる。また、ブラシへの過電流も抑制することができるので、ブラシの寿命を伸長化させることができる。さらに、磁界のアンバランスが発生することを抑制することにより、コギングトルクを低減できる。 In addition, since it is possible to suppress the occurrence of magnetic field imbalance without using a pressure equalizing line or a pressure equalizing member, a dedicated winding that provides a separate pressure equalizing line to the coil portion 26 that is the main winding. A line facility becomes unnecessary, and an increase in the number of members can be suppressed. Thereby, the cost can be reduced as compared with the first comparative example. Moreover, since the overcurrent to a brush can also be suppressed, the lifetime of a brush can be extended. Furthermore, the cogging torque can be reduced by suppressing the occurrence of magnetic field imbalance.
また、複数のコイル部２６が直列に接続されることで、均圧線や均圧部材が無いため、第一比較例に比して、セグメント２４の係止爪への絡げ本数を削減できる。また、セグメント２４のピッチの拡大のために整流子の外径を大きくする必要が無いので、整流子、ひいては、回転電機子を小型化することができる。また、均圧線や均圧部材が無いため、セグメント２４の係止爪への絡げ作業（巻線１６、接合加工）が容易となり、回転電機の信頼性を向上させることができる。 Further, since the plurality of coil portions 26 are connected in series, there is no pressure equalizing line or pressure equalizing member, and therefore, the number of tangled segments 24 to the engaging claws can be reduced as compared with the first comparative example. . Further, since it is not necessary to increase the outer diameter of the commutator in order to increase the pitch of the segments 24, the commutator, and thus the rotating armature can be reduced in size. Further, since there is no pressure equalizing line or pressure equalizing member, the tangling operation (winding 16 and joining process) of the segment 24 to the locking claw becomes easy, and the reliability of the rotating electrical machine can be improved.
また、図３〜図５に示されるように、コイル部２６がそれぞれ巻回される各複数本のティース２２（３本のティースからなる各ティース群）には、コイル部２６が複数層（本実施形態では、３層）巻回されている。つまり、図３に示される複数のコイル部２６は１層目を構成し、図４に示される複数のコイル部２６は２層目を構成し、図５に示される複数のコイル部２６は３層目を構成する。従って、同じターン数のコイル部２６をいっぺんに巻回する場合に比して、コイル部２６を複数層に分割した分、スロット内部に発生するデッドスペースが小さくなり高占積率化が可能になるか、又は、低コイルエンド化が可能となる。 As shown in FIGS. 3 to 5, each of the plurality of teeth 22 (each group of teeth composed of three teeth) around which the coil portion 26 is wound includes a plurality of layers (the number of coils). In the embodiment, three layers) are wound. That is, the plurality of coil portions 26 shown in FIG. 3 constitute the first layer, the plurality of coil portions 26 shown in FIG. 4 constitute the second layer, and the plurality of coil portions 26 shown in FIG. Configure the layer. Therefore, as compared with the case where the coil part 26 having the same number of turns is wound all at once, the dead space generated in the slot is reduced by dividing the coil part 26 into a plurality of layers, and a high space factor can be achieved. Or, the coil end can be reduced.
特に、ダブルフライヤで巻線１６することで更に高密度でデッドスペースが少なく高占積な巻線１６を形成することが可能であり、回転電機の小型高出力化が可能となる。 In particular, by winding 16 with a double flyer, it is possible to form a winding 16 having a higher density, less dead space, and higher space, and it is possible to reduce the size and output of the rotating electrical machine.
また、各層を構成する複数のコイル部２６は、第一の巻線１６（濃い色）に形成された複数の第一のコイル部２６と、第二の巻線１６（薄い色）に形成された複数の第二のコイル部２６とによって構成され、第一のコイル部２６と第二のコイル部２６とは、電機子コア１２の周方向に交互に配置されている。また、第一のコイル部２６の一方の端部（第二のコイル部２６側の端部）と第二のコイル部２６の他方の端部（第一のコイル部２６側の端部）とは、複数のティース２２間における同一のスロットに挿入されている。これにより、より一層、スロット内部に発生するデッドスペースが小さくなり高占積率化が可能になるか、又は、低コイルエンド化が可能となる。 The plurality of coil portions 26 constituting each layer are formed on the plurality of first coil portions 26 formed on the first winding 16 (dark color) and on the second winding 16 (light color). The first coil portions 26 and the second coil portions 26 are alternately arranged in the circumferential direction of the armature core 12. Further, one end of the first coil portion 26 (end on the second coil portion 26 side) and the other end of the second coil portion 26 (end on the first coil portion 26 side) Are inserted into the same slot between the plurality of teeth 22. As a result, the dead space generated in the slot is further reduced and a high space factor can be achieved, or a low coil end can be achieved.
また、図１に示されるように、複数の巻線１６の各々において、複数個のコイル部２６を連結する連結線２８（図２も参照）は、複数個のコイル部２６の巻回方向（矢印Ｐ方向）とは逆向きに配線されている。従って、連結線２８が最短距離で配線されているため、第二比較例に比して、コイルエンドを低くすることができ、ひいては、回転電機子１０を小型化することができる。 Further, as shown in FIG. 1, in each of the plurality of windings 16, a connecting line 28 (see also FIG. 2) that connects the plurality of coil portions 26 has a winding direction ( It is wired in the direction opposite to the direction of arrow P). Therefore, since the connecting wire 28 is wired with the shortest distance, the coil end can be lowered as compared with the second comparative example, and the rotating armature 10 can be downsized.
また、ダブルフライヤによるダブル巻であっても同一パックからの巻線１６により形成されるコイル部２６が円周３等分方向に均等配置され連続巻線されるため、左右の巻線材重量差、巻線装置でテンションや経路抵抗で発生する伸長差等による重量アンバランスがあっても打ち消される（均圧線やクロス巻きの効果だけでなく千鳥巻きの効果が得られる）。 In addition, since the coil portion 26 formed by the windings 16 from the same pack is evenly arranged in the circumferential three-way direction and continuously wound even in the case of double winding by a double flyer, Even if there is a weight imbalance due to an elongation difference or the like generated by tension or path resistance in the winding device, it is negated (not only the effect of equalizing lines and cross winding but also the effect of staggered winding).
このように、本実施形態によれば、巻線１６の巻回パターンを工夫することで、従来必要とされた均圧線や整流子１４に複雑な構造を付加することなく、例えば車載回転電機に要求される小型高出力、低騒音、低振動化を低コストで実現できる。 As described above, according to the present embodiment, the winding pattern of the winding 16 is devised, for example, without adding a complicated structure to the pressure equalization line and the commutator 14 that have been conventionally required, The small size, high output, low noise, and low vibration that are required for this can be realized at low cost.
なお、本実施形態によれば、直列に接続された複数のコイル部２６のターン数を同一にすれば励磁バランスは崩れることがなく、同じスロットに重ねて巻く各層のコイル部２６のターン数を任意に設定することで様々なターン数の仕様に対応できる。つまり、例えば、１層目を６ターン、２層目を６ターン、３層目を５ターンにして従来の１７ターンに相当させることができる。 In addition, according to this embodiment, if the number of turns of the plurality of coil portions 26 connected in series is made the same, the excitation balance will not be lost, and the number of turns of the coil portions 26 of each layer wound in the same slot is overlapped. By setting it arbitrarily, it is possible to correspond to specifications of various numbers of turns. That is, for example, the first layer can have 6 turns, the second layer can have 6 turns, and the third layer can have 5 turns, corresponding to the conventional 17 turns.
次に、本実施形態の変形例について説明する。 Next, a modification of this embodiment will be described.
上記実施形態において、回転電機Ｍは、一例として、６極１８スロットとされているが、電機子コア１２の周囲に設けられた複数の磁極１８の数をｍ、自然数をｎとした場合に、複数のティース２２間のスロットの数がｍ×ｎを満たせば、複数の磁極１８の数、及び、スロットの数は、上記以外でも良い。 In the above embodiment, the rotating electrical machine M is, as an example, 6 poles and 18 slots, but when the number of the plurality of magnetic poles 18 provided around the armature core 12 is m and the natural number is n, As long as the number of slots between the plurality of teeth 22 satisfies m × n, the number of the plurality of magnetic poles 18 and the number of slots may be other than the above.
また、上記実施形態において、各巻線１６には、３個のコイル部２６が直列に接続されているが、各巻線１６において直列に接続されるコイル部２６の数は、３個以外でも良い。 In the above embodiment, three coil portions 26 are connected in series to each winding 16, but the number of coil portions 26 connected in series in each winding 16 may be other than three.
また、上記実施形態において、複数のコイル部２６は、３層に構成されているが、３層以外でも良い。 Moreover, in the said embodiment, although the some coil part 26 is comprised by 3 layers, other than 3 layers may be sufficient.
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above, and other various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. It is.
１０…回転電機子、１２…電機子コア、１４…整流子、１６…巻線、１８…磁極、２０…ブラシ、２２…ティース、２４…セグメント、２６…コイル部、２８…連結線、Ｍ…回転電機 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Rotary armature, 12 ... Armature core, 14 ... Commutator, 16 ... Winding, 18 ... Magnetic pole, 20 ... Brush, 22 ... Teeth, 24 ... Segment, 26 ... Coil part, 28 ... Connecting wire, M ... Rotating electric machine
Claims (9)
前記電機子コアと同軸上に配置され、周方向に配列された複数のセグメントを有する整流子と、
それぞれ前記複数のティースのうち複数本のティースに跨って複数回巻回されると共に、前記電機子コアの周方向に隣り合う同士で一部重なる重ね巻とされた複数のコイル部と、
を備え、
前記電機子コアの周囲に設けられた複数の磁極の数をｍ、自然数をｎとした場合に、前記複数のティース間のスロットの数は、ｍ×ｎであり、
前記複数のコイル部の各々が跨ぐティースの本数は、同じとされ、
前記複数のコイル部を形成する複数の巻線の各々には、前記複数のコイル部のうち前記電機子コアの周方向に等間隔で配置され直列に接続された複数個のコイル部が形成され、
前記複数個のコイル部を有する各前記巻線は、前記複数のセグメントのうち一のセグメントと、該一のセグメントと同位相となる他のセグメントとに結線されている、
回転電機子。 An armature core having a plurality of teeth at equiangular intervals;
A commutator disposed on the same axis as the armature core and having a plurality of segments arranged in the circumferential direction;
A plurality of coil portions wound each other over a plurality of teeth among the plurality of teeth, and a plurality of coil portions partially overlapped with each other adjacent to each other in the circumferential direction of the armature core;
With
When the number of the plurality of magnetic poles provided around the armature core is m and the natural number is n, the number of slots between the plurality of teeth is m × n,
The number of teeth that each of the plurality of coil portions straddles is the same,
Each of the plurality of windings forming the plurality of coil portions is formed with a plurality of coil portions arranged at equal intervals in the circumferential direction of the armature core and connected in series among the plurality of coil portions. ,
Each winding having the plurality of coil portions is connected to one segment of the plurality of segments and another segment having the same phase as the one segment.
Rotating armature.
請求項１に記載の回転電機子。 Each of the plurality of teeth around which each of the coil portions is wound has the coil portion wound in a plurality of layers.
The rotary armature according to claim 1.
前記第一のコイル部と前記第二のコイル部とは、前記電機子コアの周方向に交互に配置され、
前記第一のコイル部の一方の端部と前記第二のコイル部の他方の端部とは、前記複数のティース間における同一のスロットに挿入されている、
請求項２に記載の回転電機子。 The plurality of coil portions constituting each layer are constituted by a plurality of first coil portions formed in the first winding and a plurality of second coil portions formed in the second winding,
The first coil part and the second coil part are alternately arranged in the circumferential direction of the armature core,
One end of the first coil part and the other end of the second coil part are inserted into the same slot between the plurality of teeth.
The rotary armature according to claim 2.
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の回転電機子。 In each of the plurality of windings, a connection line that connects the plurality of coil portions is wired in a direction opposite to a winding direction of the plurality of coil portions.
The rotary armature according to any one of claims 1 to 3.
前記電機子コアの周囲に設けられた複数の磁極と、
前記複数のセグメントと摺接される複数のブラシと、
を備える回転電機。 The rotary armature according to any one of claims 1 to 4,
A plurality of magnetic poles provided around the armature core;
A plurality of brushes in sliding contact with the plurality of segments;
A rotating electrical machine.
前記電機子コアと同軸上に配置され、周方向に配列された複数のセグメントを有する整流子と、
それぞれ前記複数のティースのうち複数本のティースに跨って複数回巻回されると共に、前記電機子コアの周方向に隣り合う同士で一部重なる重ね巻とされた複数のコイル部と、を備え、
前記電機子コアの周囲に設けられた複数の磁極の数をｍ、自然数をｎとした場合に、前記複数のティース間のスロットの数が、ｍ×ｎである回転電機子の製造方法であって、
前記複数のコイル部の各々が跨ぐティースの本数を同じとして、前記複数のコイル部を形成する複数の巻線の各々に、前記複数のコイル部のうち前記電機子コアの周方向に等間隔で配置され直列に接続された複数個のコイル部を形成すると共に、前記複数個のコイル部を有する各前記巻線を、前記複数のセグメントのうち一のセグメントと、該一のセグメントと同位相となる他のセグメントとに結線することを含む、
回転電機子の製造方法。 An armature core having a plurality of teeth at equiangular intervals;
A commutator disposed on the same axis as the armature core and having a plurality of segments arranged in the circumferential direction;
Each of the plurality of teeth includes a plurality of coil portions that are wound a plurality of times over a plurality of teeth and that are partially overlapped with each other adjacent to each other in the circumferential direction of the armature core. ,
A method of manufacturing a rotary armature in which the number of slots between the plurality of teeth is m × n, where m is the number of magnetic poles provided around the armature core and n is a natural number. And
Assuming that the number of teeth that each of the plurality of coil sections straddles is the same, each of the plurality of windings forming the plurality of coil sections is equally spaced in the circumferential direction of the armature core among the plurality of coil sections. Forming a plurality of coil portions arranged in series and connected to each other, and each winding having the plurality of coil portions having one segment out of the plurality of segments and the same phase as the one segment; Including connecting to other segments
A manufacturing method of a rotating armature.
請求項６に記載の回転電機子の製造方法。 Each of the plurality of teeth around which each of the coil portions is wound includes winding the coil portion in a plurality of layers.
The manufacturing method of the rotary armature of Claim 6.
請求項７に記載の回転電機子の製造方法。 The plurality of coil portions constituting each layer are constituted by a plurality of first coil portions formed in the first winding and a plurality of second coil portions formed in the second winding. The first coil part and the second coil part are alternately arranged in the circumferential direction of the armature core, and one end of the first coil part and the second coil part And inserting the other end of the same into the same slot between the plurality of teeth,
A method for manufacturing a rotary armature according to claim 7.
請求項６〜請求項８のいずれか一項に記載の回転電機子の製造方法。 In each of the plurality of windings, a connection line that connects the plurality of coil portions includes wiring in a direction opposite to a winding direction of the plurality of coil portions.
The manufacturing method of the rotary armature as described in any one of Claims 6-8.
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