JP2018121382A - 回転電機子、回転電機、回転電機子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
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、同じであり、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、各前記複数本のティースには、前記コイル部が前記電機子コアの径方向に複数層巻回され、複数層の前記コイル部のうち少なくとも一の層のコイル部は、他の層のコイル部とターン数が異なっていると共に、前記電機子コアの周方向に隣り合う同じ層のコイル部とターン数が異なっている。
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。
図9〜図11には、比較例に係る回転電機子30を説明するための図6〜図8にそれぞれ対応する図が示されている。図9に示されるように、比較例に係る回転電機子30では、コイル群26R−1、コイル群26L−1、コイル群26R−2及びコイル群26L−2を構成する複数のコイル部26のターン数が6ターンとされ、コイル群26R−3及びコイル群26L−3を構成する複数のコイル部26のターン数が5ターンとされている。また、図10に示されるように、この回転電機子30では、右フライヤ及び左フライヤによって同時に形成される(各セットで形成される)2つのコイル部26のターン数は同一である。さらに、図11に示されるように、この回転電機子30では、前述の本実施形態の回転電機子10と同様に、3本のティース22に巻回された3つの層のコイル部26の総ターン数(和)が17ターンとなっている。
図12A、図12B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。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。なお、各々のコイル部26のターン数が5ターンとされた3直列コイル部が、矩形状の枠で囲まれており、この枠で囲まれた部分を、5ターン3直列コイル部Zというものとする。ここで、図12Bに示された正極のブラシ「1」「3」「5」と負極のブラシ「2」「4」「6」との間の6並列回路を見ると、1列目L1、2列目L2、4列目L4及び5列目L5には、5ターン3直列コイル部Zが存在しない。また、3列目L3及び6列目L6は、5ターン3直列コイル部Zのみによって構成されている。この状態の正負ブラシ間の合成抵抗値はRb0である。
回転電機子30が、図12A、図12Bに示された状態から20°回転した図13A、図13Bの段階では、正極のブラシ「1」は、セグメント「2」と接し、正極のブラシ「3」は、セグメント「8」と接し、正極のブラシ「5」は、セグメント「14」と接している。さらに、負極のブラシ「2」は、セグメント「5」と接し、負極のブラシ「4」は、セグメント「11」と接し、負極のブラシ「6」は、セグメント「17」と接している。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。ここで、図13Bに示された正極のブラシ「1」「3」「5」と負極のブラシ「2」「4」「6」との間の6並列回路を見ると、2列目L2及び5列目L5には、5ターン3直列コイル部Zが存在しない。また、3列目L3及び6列目L6には、1つの5ターン3直列コイル部Zが存在し、1列目L1及び4列目L4には、2つの5ターン3直列コイル部Zが存在している。この状態の正負ブラシ間の合成抵抗値はRb1である。
回転電機子30が、図13A、図13Bに示された状態から20°回転した図14A、図14Bの段階では、正極のブラシ「1」は、セグメント「3」と接し、正極のブラシ「3」は、セグメント「9」と接し、正極のブラシ「5」は、セグメント「15」と接している。さらに、負極のブラシ「2」は、セグメント「6」と接し、負極のブラシ「4」は、セグメント「12」と接し、負極のブラシ「6」は、セグメント「18」と接している。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。ここで、図14Bに示された正極のブラシ「1」「3」「5」と負極のブラシ「2」「4」「6」との間の6並列回路を見ると、3列目L3及び6列目L6には、5ターン3直列コイル部Zが存在しない。また、2列目L2及び5列目L5には、1つの5ターン3直列コイル部Zが存在し、1列目L1及び4列目L4には、2つの5ターン3直列コイル部Zが存在している。この状態の正負ブラシ間の合成抵抗値はRb1である。
回転電機子30が、図14A、図14Bに示された状態から20°回転した図15A、図15Bの段階では、正極のブラシ「1」は、セグメント「4」と接し、正極のブラシ「3」は、セグメント「10」と接し、正極のブラシ「5」は、セグメント「16」と接している。さらに、負極のブラシ「2」は、セグメント「7」と接し、負極のブラシ「4」は、セグメント「13」と接し、負極のブラシ「6」は、セグメント「1」と接している。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。ここで、図15Bに示された正極のブラシ「1」「3」「5」と負極のブラシ「2」「4」「6」との間の6並列回路を見ると、1列目L1、3列目L3、4列目L4及び6列目L6には、5ターン3直列コイル部Zが存在しない。また、2列目L2及び5列目L5は、5ターン3直列コイル部Zのみによって構成されている。この状態の正負ブラシ間の合成抵抗値はRb0である。
次に、比較例に係る回転電機子30の動作の説明で用いた図12A〜図15Bにそれぞれ対応する図16A〜図19Bを用いて、前述の本実施形態に係る回転電機子10の動作を説明する。
図16A、図16B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。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。ここで、図16Bに示された正極のブラシ「1」「3」「5」と負極のブラシ「2」「4」「6」との間の6並列回路を見ると、1列目L1〜6列目L6には、それぞれ5ターン3直列コイル部Zが1つのみ存在している。この状態の正負ブラシ間の合成抵抗値はRc0である。
回転電機子10が、図16A、図16Bに示された状態から20°回転した図17A、図17Bの段階では、正極のブラシ「1」は、セグメント「2」と接し、正極のブラシ「3」は、セグメント「8」と接し、正極のブラシ「5」は、セグメント「14」と接している。さらに、負極のブラシ「2」は、セグメント「5」と接し、負極のブラシ「4」は、セグメント「11」と接し、負極のブラシ「6」は、セグメント「17」と接している。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。ここで、図17Bに示された正極のブラシ「1」「3」「5」と負極のブラシ「2」「4」「6」との間の6並列回路を見ると、5列目L5には、5ターン3直列コイル部Zが存在しない。また、1列目L1、2列目L2、4列目L4及び6列目L6には、1つの5ターン3直列コイル部Zが存在し、3列目L3には、2つの5ターン3直列コイル部Zが存在している。この状態の正負ブラシ間の合成抵抗値はRc1である。
回転電機子10が、図17A、図17Bに示された状態から20°回転した図18A、図18Bの段階では、正極のブラシ「1」は、セグメント「3」と接し、正極のブラシ「3」は、セグメント「9」と接し、正極のブラシ「5」は、セグメント「15」と接している。さらに、負極のブラシ「2」は、セグメント「6」と接し、負極のブラシ「4」は、セグメント「12」と接し、負極のブラシ「6」は、セグメント「18」と接している。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。ここで、図18Bに示された正極のブラシ「1」「3」「5」と負極のブラシ「2」「4」「6」との間の6並列回路を見ると、4列目L4には、5ターン3直列コイル部Zが存在しない。また、1列目L1、2列目L2、3列目L3及び6列目L6には、1つの5ターン3直列コイル部Zが存在し、5列目L5には、2つの5ターン3直列コイル部Zが存在している。この状態の正負ブラシ間の合成抵抗値はRc1である。
回転電機子10が、図18A、図18Bに示された状態から20°回転した図19A、図19Bの段階では、正極のブラシ「1」は、セグメント「4」と接し、正極のブラシ「3」は、セグメント「10」と接し、正極のブラシ「5」は、セグメント「16」と接している。さらに、負極のブラシ「2」は、セグメント「7」と接し、負極のブラシ「4」は、セグメント「13」と接し、負極のブラシ「6」は、セグメント「1」と接している。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。ここで、図19Bに示された正極のブラシ「1」「3」「5」と負極のブラシ「2」「4」「6」との間の6並列回路を見ると、1列目L1〜6列目L6には、それぞれ5ターン3直列コイル部Zが1つのみ存在している。この状態の正負ブラシ間の合成抵抗値はRc0である。
図20〜図22には、第2実施形態に係る回転電機子40を説明するための図6〜図8にそれぞれ対応する図が示されている。
図23A、図23B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。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。ここで、図23Bに示された正極のブラシ「1」「3」「5」と負極のブラシ「2」「4」「6」との間の6並列回路を見ると、1列目L1〜6列目L6には、それぞれ5ターン3直列コイル部Zが1つのみ存在している。この状態の正負ブラシ間の合成抵抗値はRd0である。
回転電機子40が、図23A、図23Bに示された状態から20°回転した図24A、図24Bの段階では、正極のブラシ「1」は、セグメント「2」と接し、正極のブラシ「3」は、セグメント「8」と接し、正極のブラシ「5」は、セグメント「14」と接している。さらに、負極のブラシ「2」は、セグメント「5」と接し、負極のブラシ「4」は、セグメント「11」と接し、負極のブラシ「6」は、セグメント「17」と接している。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。ここで、図24Bに示された正極のブラシ「1」「3」「5」と負極のブラシ「2」「4」「6」との間の6並列回路を見ると、2列目L2及び5列目L5には、5ターン3直列コイル部Zが存在しない。また、3列目L3及び6列目L6には、1つの5ターン3直列コイル部Zが存在し、1列目L1及び4列目L4には、2つの5ターン3直列コイル部Zが存在している。この状態の正負ブラシ間の合成抵抗値はRd1である。
回転電機子40が、図24A、図24Bに示された状態から20°回転した図25A、図25Bの段階では、正極のブラシ「1」は、セグメント「3」と接し、正極のブラシ「3」は、セグメント「9」と接し、正極のブラシ「5」は、セグメント「15」と接している。さらに、負極のブラシ「2」は、セグメント「6」と接し、負極のブラシ「4」は、セグメント「12」と接し、負極のブラシ「6」は、セグメント「18」と接している。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。ここで、図25Bに示された正極のブラシ「1」「3」「5」と負極のブラシ「2」「4」「6」との間の6並列回路を見ると、1列目L1及び4列目L4には、5ターン3直列コイル部Zが存在しない。また、3列目L3及び6列目L6には、1つの5ターン3直列コイル部Zが存在し、2列目L2及び5列目L5には、2つの5ターン3直列コイル部Zが存在している。この状態の正負ブラシ間の合成抵抗値はRd1である。
回転電機子40が、図25A、図25Bに示された状態から20°回転した図26A、図26Bの段階では、正極のブラシ「1」は、セグメント「4」と接し、正極のブラシ「3」は、セグメント「10」と接し、正極のブラシ「5」は、セグメント「16」と接している。さらに、負極のブラシ「2」は、セグメント「7」と接し、負極のブラシ「4」は、セグメント「13」と接し、負極のブラシ「6」は、セグメント「1」と接している。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。ここで、図26Bに示された正極のブラシ「1」「3」「5」と負極のブラシ「2」「4」「6」との間の6並列回路を見ると、1列目L1〜6列目L6には、それぞれ5ターン3直列コイル部Zが1つのみ存在している。この状態の正負ブラシ間の合成抵抗値はRd0である。
上記実施形態において、回転電機M(図1参照)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。
Claims (3)
- 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、同じであり、
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、
各前記複数本のティースには、前記コイル部が前記電機子コアの径方向に複数層巻回され、
複数層の前記コイル部のうち少なくとも一の層のコイル部は、他の層のコイル部とターン数が異なっていると共に、前記電機子コアの周方向に隣り合う同じ層のコイル部とターン数が異なっている回転電機子。 - 請求項1に記載の回転電機子と、
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、
を備えた回転電機。 - 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し、各前記複数本のティースに、前記コイル部を複数層巻回すると共に、複数層の前記コイル部のうち少なくとも一の層のコイル部を、他の層のコイル部とターン数を異ならせると共に、前記電機子コアの周方向に隣り合う同じ層のコイル部とターン数を異ならせることを含む、回転電機子の製造方法。
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