JP2020058173A - Armature and electric motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アーマチュア、及び電動モータに関する。 The present invention relates to an armature and an electric motor.
モータの中には、車両等に搭載されるブラシ付きの3相直流モータ(以下、ブラシ付きモータという)がある。このブラシ付きモータは、内周面に永久磁石を取り付けた円筒状のヨークと、ヨークの径方向内側に回転自在に設けられたアーマチュアと、を備えている。
アーマチュアは、回転軸と、回転軸に外嵌固定されたアーマチュアコアと、回転軸にアーマチュアコアと隣接するように外嵌固定されたコンミテータと、を有している。
Among the motors, there is a three-phase DC motor with a brush (hereinafter referred to as a brush motor) mounted on a vehicle or the like. The brushed motor includes a cylindrical yoke having a permanent magnet attached to an inner peripheral surface thereof, and an armature rotatably provided radially inside the yoke.
The armature has a rotating shaft, an armature core externally fixed to the rotating shaft, and a commutator externally fixed to the rotating shaft so as to be adjacent to the armature core.
アーマチュアコアは、径方向に沿って延び、放射状に配置された複数のティースを有している。周方向に隣接する各ティースの間には、蟻溝状のスロットが形成される。これらスロットを介して各ティースに巻線が巻回される。複数回巻回された巻線により、1つのコイルが形成される。なお、巻線の巻回作業は、巻線装置によって行われる。
コンミテータには、複数のセグメントが周方向に沿って配置されている。これらセグメントに、巻線の端末部が接続されている。また、各セグメントには、ブラシが摺接される。ブラシは、外部電源に電気的に接続される。そして、外部電源の電力がブラシを介して各セグメントに印加されることにより、巻線に電流が供給される。
The armature core extends in a radial direction and has a plurality of teeth arranged radially. A dovetail-shaped slot is formed between adjacent teeth in the circumferential direction. A winding is wound around each tooth via these slots. One coil is formed by a plurality of turns. The winding operation of the winding is performed by a winding device.
The commutator has a plurality of segments arranged along the circumferential direction. The ends of the windings are connected to these segments. A brush is slid on each segment. The brush is electrically connected to an external power supply. Then, current is supplied to the windings by applying the power of the external power supply to each segment via the brush.
これにより、アーマチュアコアに所定の磁界が形成され、この磁界と永久磁石との間で磁気的な吸引力や反発力が生じる。このため、アーマチュアが回転する。
また、アーマチュアが回転することによって、ブラシが摺接するセグメントが順次変更され、コイルに供給される電流の向きが切替えられる、いわゆる整流が行われる。これにより、アーマチュアが継続的に回転する。
As a result, a predetermined magnetic field is formed in the armature core, and a magnetic attractive force or a repulsive force is generated between the magnetic field and the permanent magnet. Therefore, the armature rotates.
In addition, as the armature rotates, the segments with which the brush slides are sequentially changed, and the direction of the current supplied to the coil is switched, that is, so-called rectification is performed. This causes the armature to rotate continuously.
ここで、使用する巻線装置によって、ティースに巻回される巻線にかかるテンションが異なることが多い。また、巻線は、同じ線径であっても製造誤差による僅かな線径の違いが生じてしまうことが多い。このため、アーマチュアの回転バランスや重量バランスがばらついてしまう可能性があった。
このようなアーマチュアの回転バランスや重量バランスのばらつきを抑制するために、所定のティースに、巻線を巻回してなる1つのコイルを2つ配置する技術が開示されている。2つのコイルは、ティースから離間する方向に沿って積層されている。このような2つのコイルを形成する巻線を巻回する方法としては、回転軸を中心に点対称位置に存在する2つのフライヤから同時に巻線を繰り出す、いわゆるダブルフライヤ方式が採用されている。
Here, the tension applied to the winding wound on the teeth often differs depending on the winding device used. In addition, even if the windings have the same wire diameter, a slight difference in wire diameter often occurs due to a manufacturing error. For this reason, there is a possibility that the rotation balance and the weight balance of the armature may vary.
In order to suppress such variations in the rotational balance and the weight balance of the armature, there is disclosed a technique in which two coils each having a winding wound around a predetermined tooth are arranged. The two coils are stacked along a direction away from the teeth. As a method of winding the windings forming such two coils, a so-called double flyer method is adopted, in which windings are simultaneously drawn out from two flyers existing at point symmetric positions about the rotation axis.
すなわち、所定のティースに、1つ目のフライヤから繰り出される巻線を巻回して1つ目のコイル(第1コイル)を形成した後、この1つ目のコイルの上に、2つの目のフライヤから繰り出される巻線を巻回して2つ目のコイル(第2コイル)を形成する。つまり、1つの巻線、及び1つのフライヤにより、各ティースに満遍なくコイルを形成できる。また、各ティースに、1つ目のコイルの上から2つ目のコイルを満遍なく形成できる。この2つ目のコイルも、1つの巻線、及び1つのフライヤにより形成される。2つのコイルを形成するための巻線の巻回数を、それぞれ所定の巻回数の半分にすることにより、各ティースには、結果的に所定の巻回数のコイルが形成される。このように構成することで、アーマチュアの回転バランスや重量バランスのばらつきを抑制できる。 That is, after winding a coil wound from a first flyer around a predetermined tooth to form a first coil (first coil), a second coil is placed on the first coil. A second coil (second coil) is formed by winding a winding fed from a flyer. That is, a coil can be formed evenly on each tooth by one winding and one flyer. In addition, the second coil from the first coil can be uniformly formed on each tooth. This second coil is also formed by one winding and one flyer. By reducing the number of turns of the windings for forming two coils to half of the predetermined number of turns, a coil having the predetermined number of turns is eventually formed on each tooth. With this configuration, it is possible to suppress variations in the rotational balance and the weight balance of the armature.
しかしながら、1つ目のコイルの上に2つ目のコイルを形成するので、これら2つのコイルを形成する各巻線の巻回数を同数にした場合であっても、周長の違いから2つ目の巻線の長さが長くなってしまう。このため、1つ目のコイルの抵抗値と2つ目のコイルの抵抗値とが異なってしまい、所望のモータ特性を得ることが困難になる可能性があった。
また、巻線を巻回する方法として、ダブルフライヤ方式を採用すると、フライヤ毎に別々の巻線を使用することになる。巻線は、同じ線径であっても製造誤差による僅かな線径の違いが生じてしまうことがある。このため、ダブルフライヤ方式を採用すると、アーマチュアの質量を高精度に決めにくい可能性があった。
However, since the second coil is formed on the first coil, even if the number of turns of each winding forming these two coils is the same, the second coil is formed due to the difference in circumference. Winding length becomes long. Therefore, the resistance value of the first coil differs from the resistance value of the second coil, and it may be difficult to obtain desired motor characteristics.
Further, when a double flyer method is adopted as a method of winding the winding, a separate winding is used for each flyer. Even if the windings have the same wire diameter, a slight difference in wire diameter may occur due to a manufacturing error. For this reason, if the double flyer method is adopted, there is a possibility that it is difficult to determine the mass of the armature with high accuracy.
そこで、本発明は、回転バランスや重量バランスのばらつきを抑制しつつ、所望のモータ特性を確実に得ることができるとともに、全体の質量を高精度に決定することができるアーマチュア、及び電動モータを提供する。 Accordingly, the present invention provides an armature and an electric motor that can reliably obtain desired motor characteristics while suppressing variations in rotational balance and weight balance, and that can determine the overall mass with high accuracy. I do.
上記の課題を解決するために、本発明に係るアーマチュアは、周方向に並んで配置された複数のティース、及び周方向で隣接する前記ティースの間に形成された複数のスロットを有するアーマチュアコアと、各前記ティース、及び所定の前記スロットの間のいずれか一方に、巻線が所定回数巻回されてなるコイルと、前記巻線の端末部が接続されるセグメントを複数有するコンミテータと、を備え、各前記ティース、及び所定の前記スロットの間のいずれか一方に、前記コイルが複数形成され、複数の前記コイルは、各前記ティース、及び所定の前記スロットの間のいずれか一方に、ティースから離間する方向に沿って積層され、前記ティースから離間する位置にある前記コイルほど前記巻線の巻回数が少ないことを特徴とする。 In order to solve the above problem, an armature according to the present invention includes an armature core having a plurality of teeth arranged in a circumferential direction and a plurality of slots formed between the teeth adjacent in the circumferential direction. A coil formed by winding a winding a predetermined number of times, and a commutator having a plurality of segments to which terminal portions of the windings are connected, in each of the teeth and one of the predetermined slots. A plurality of the coils are formed in each of the teeth and one of the predetermined slots; and a plurality of the coils are formed in the one of the teeth and the predetermined slots by the teeth. The coil is stacked along a direction in which the coils are separated from each other, and the number of turns of the winding is smaller as the coils are positioned further away from the teeth.
積層された複数のコイルは、ティースから離間する位置にあるコイルほど巻線の巻回数が少ない。ティースから離間している分、周長が長くなるので、結果的に各コイルを形成する巻線の長さが同一になりやすい。また、各ティース又は所定のスロットの間に、コイルが複数形成されているので、アーマチュアの回転バランスや重量バランスのばらつきを抑制しやすい。このため、所望のモータ特性を確実に得ることができる。
また、巻線を巻回する方法として、1つのフライヤを用いて行う、いわゆるシングルフライヤ方式を採用できる。このため、できる限り同一の巻線を用いることができるので、アーマチュアの質量を高精度に決定することができる。
In the plurality of stacked coils, the number of turns of the winding is smaller as the coil is located farther from the teeth. Since the circumferential length is increased by the distance from the teeth, the lengths of the windings forming each coil are likely to be the same as a result. Further, since a plurality of coils are formed between each tooth or a predetermined slot, it is easy to suppress variations in the rotational balance and weight balance of the armature. Therefore, desired motor characteristics can be reliably obtained.
Further, as a method of winding the winding, a so-called single flyer method which uses one flyer can be adopted. For this reason, since the same winding can be used as much as possible, the mass of the armature can be determined with high accuracy.
本発明に係るアーマチュアにおいて、前記ティースの個数は偶数個であり、1つの前記コイルは、前記アーマチュアコアの回転軸線を中心に点対称に配置された2つの前記ティース、及び2つの所定の前記スロットの間に直列に巻回された前記巻線からなることを特徴とする。 In the armature according to the present invention, the number of the teeth is an even number, and one of the coils includes the two teeth and the two predetermined slots that are arranged point-symmetrically with respect to a rotation axis of the armature core. Characterized by comprising the winding wound in series between the windings.
このように構成することで、1つのコイルの重量バランスを確実に向上させることができる。このため、回転バランスや重量バランスのばらつきをより確実に抑制しつつ、所望のモータ特性をより確実に得ることができる。 With this configuration, the weight balance of one coil can be reliably improved. For this reason, desired motor characteristics can be obtained more reliably while variations in rotation balance and weight balance are more reliably suppressed.
本発明に係るアーマチュアは、各前記ティース、及び所定の前記スロットの間のいずれか一方に、前記コイルが2つ配置されており、内側の前記コイルを形成する前記巻線の巻回数は、内側の前記コイルの上に配置された外側の前記コイルを形成する前記巻線の巻回数よりも多いことを特徴とする。 In the armature according to the present invention, two of the coils are arranged in each of the teeth and any one of the predetermined slots, and the number of turns of the winding forming the inner coil is the inner number. The number of turns of the windings forming the outer coil disposed on the coil is larger than the number of turns.
このように構成することで、簡素な構造で、アーマチュアの回転バランスや重量バランスのばらつきを抑制しつつ、所望のモータ特性を確実に得ることができる。また、アーマチュア全体の質量を高精度に決定することができる。 With this configuration, desired motor characteristics can be reliably obtained with a simple structure while suppressing variations in the rotational balance and weight balance of the armature. In addition, the mass of the entire armature can be determined with high accuracy.
本発明に係るアーマチュアは、所定の前記セグメントの間に両端末部が接続されている各前記巻線は、各々の長さが同一であることを特徴とする。
この場合、電動モータは、所定の前記セグメントの間に両端末部が接続されている各前記巻線は、各々の抵抗が同一であってもよい。
The armature according to the present invention is characterized in that each of the windings whose both ends are connected between the predetermined segments has the same length.
In this case, in the electric motor, each of the windings having both ends connected between the predetermined segments may have the same resistance.
このように構成することで、電動モータのモータ特性を確実に向上できる。 With this configuration, the motor characteristics of the electric motor can be reliably improved.
本発明に係る電動モータは、上記に記載のアーマチュアと、前記アーマチュアを回転自在に支持し、筒状のヨークと、前記ヨークの内周面に設けられた複数の永久磁石と、複数の前記セグメントに摺接され、前記コイルに電流を供給する複数のブラシと、を備えたことを特徴とする。 The electric motor according to the present invention includes the armature described above, the armature rotatably supported, a cylindrical yoke, a plurality of permanent magnets provided on an inner peripheral surface of the yoke, and a plurality of the segments. And a plurality of brushes slidably contacting the coil to supply a current to the coil.
このように構成することで、電動モータの回転バランスや重量バランスのばらつきを抑制しつつ、所望のモータ特性を確実に得ることができる。また、電動モータ全体の質量を高精度に決定することができる。 With this configuration, it is possible to reliably obtain desired motor characteristics while suppressing variations in the rotation balance and weight balance of the electric motor. Further, the mass of the entire electric motor can be determined with high accuracy.
本発明に係る電動モータは、前記永久磁石の磁極数が4極、前記ティースの個数が6個、前記セグメントの個数が12個であることを特徴とする。 The electric motor according to the present invention is characterized in that the permanent magnet has four magnetic poles, the number of teeth is six, and the number of segments is twelve.
このように、いわゆる4極6スロット12セグメントの電動モータに、好適に用いることができる。 Thus, it can be suitably used for a so-called 4-pole, 6-slot, 12-segment electric motor.
本発明によれば、積層された複数のコイルは、ティースから離間する位置にあるコイルほど巻線の巻回数が少ない。ティースから離間している分、周長が長くなるので、結果的に各コイルを形成する巻線の長さが同一になりやすい。また、各ティース又は所定のスロットの間に、コイルが複数形成されているので、アーマチュアの回転バランスや重量バランスのばらつきを抑制しやすい。このため、所望のモータ特性を確実に得ることができる。
また、巻線を巻回する方法として、1つのフライヤを用いて行う、いわゆるシングルフライヤ方式を採用できる。このため、できる限り同一の巻線を用いることができるので、アーマチュアの質量を高精度に決定することができる。
According to the present invention, in the plurality of stacked coils, the number of turns of the winding is smaller as the coil is located farther from the teeth. Since the circumferential length is increased by the distance from the teeth, the lengths of the windings forming each coil are likely to be the same as a result. Further, since a plurality of coils are formed between each tooth or a predetermined slot, it is easy to suppress variations in the rotational balance and weight balance of the armature. Therefore, desired motor characteristics can be reliably obtained.
Further, as a method of winding the winding, a so-called single flyer method which uses one flyer can be adopted. For this reason, since the same winding can be used as much as possible, the mass of the armature can be determined with high accuracy.
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(ブラシ付きモータ)
図1は、ブラシ付きモータ1の軸方向に沿う断面図である。
ブラシ付きモータ1は、例えば、車両に搭載する電装品の駆動源として用いられる。
図1に示すように、ブラシ付きモータ1は、略有底円筒形状のヨーク2内に回転自在に設けられたアーマチュア3を備え、ヨーク2の開口部2cをエンドブラケット17で閉塞してある。以下の説明では、アーマチュア3の回転軸線方向を単に軸方向、アーマチュア3の回転方向を周方向、軸方向及び周方向に直交するアーマチュア3の径方向を単に径方向、と称して説明する。
(Motor with brush)
FIG. 1 is a cross-sectional view of the brushed
The brushed
As shown in FIG. 1, the brushed
ヨーク2の内周面には、周方向に永久磁石4が4個固定されている。つまり、磁極を4個有している。
アーマチュア3は、回転軸5と、回転軸5に固定されたアーマチュアコア6と、アーマチュアコア6に形成された各相のコイル71U〜72Wと、アーマチュアコア6の一端側に配置されたコンミテータ13と、を備えている。回転軸5の軸線は、アーマチュア3の回転軸線と一致している。
Four
The
アーマチュアコア6は、例えばリング状の金属板8を軸方向に複数枚積層したものである。しかしながら、アーマチュアコア6を、軟磁性粉を加圧成形することにより形成してもよい。
金属板8の外周部には、軸方向からみてT字型のティース50が径方向外側に向かって突出するように6個形成されている。各ティース50は、周方向に沿って等間隔に配置されている。複数枚の金属板8を回転軸5の外周面に嵌合することにより、アーマチュアコア6の外周には隣接するティース50の間に蟻溝状のスロット51が形成されている。スロット51は軸方向に沿って延びており、周方向に沿って等間隔に6個形成されている。これらスロット51を通して、ティース50に巻線7が巻回されている。巻回された巻線7は、各相のコイル71U〜72Wを形成する(詳細は後述する)。
The
Six T-shaped
コンミテータ13は、回転軸5における一端の外周面に嵌合固定されている。コンミテータ13の外周面には、導電材で形成されたセグメント14が12枚取り付けられている。このように、本実施形態のブラシ付きモータ1は、4個の永久磁石4(磁極数が4極)、6個のスロット51(6個のティース50)、及び12枚のセグメント14を有する、いわゆる4極6スロット12セグメント(倍セグメント)のモータである。
The
セグメント14は軸方向に長い板状の金属片からなり、互いに絶縁された状態で周方向に沿って等間隔に並列に固定されている。各セグメント14のアーマチュアコア6側の端部には、外径側に折り返す形で折り曲げられたライザ15が、セグメント14と一体形成されている。ライザ15には、ティース50に巻回された巻線7が掛け回わされ、例えばヒュージングにより固定されている。これにより、セグメント14とこれに対応する巻線7とが電気的に接続される。
The
また、各セグメント14のうち、所定の2個のセグメント14、つまり、同電位となる2個のセグメント14同士を短絡するように、巻線7が接続されている(図2参照、詳細は後述する)。同電位となる2個のセグメント14同士を短絡する巻線7は、均圧線(接続線)52として機能する。これら均圧線52も、所定のセグメント14のライザ15に掛け回され、例えばヒュージングにより固定されている。
The
回転軸5の他端側は、ヨーク2の底部2bに突出形成されたボス内の軸受12によって回転自在に支持されている。ヨーク2の開口部2c側端にはエンドブラケット17が設けられている。このエンドブラケット17の内側には、ホルダステー20が取り付けられている。ホルダステー20には、例えば、周方向に90°の間隔を開けて一対のブラシホルダ21が形成されている。ブラシホルダ21には、それぞれブラシ22が各々スプリング23を介して付勢された状態で出没自在に内装されている。
The other end of the
各ブラシ22は、ピグテール16を介して外部電源に電気的に接続されている。各ブラシ22は、正極ブラシと負極ブラシとに分類される。これらブラシ22の先端部は、スプリング23によって付勢されているためコンミテータ13に摺接している。また、ブラシ22は、不図示の外部電源に電気的に接続されている。これにより、外部電源からの電力がブラシ22を介してコンミテータ13に供給される。
Each
(コイルの形成方法)
次に、図2、図3に基づいて、各相のコイル71U〜72Wの形成方法について説明する。
図2は、永久磁石4と、アーマチュア3のティース50、セグメント14、及び各相のコイル71U〜72W(均圧線52)と、を展開した図であり、隣接するティース50の間の空隙がスロット51に相当している。図3は、アーマチュアコア6に対する各相のコイル71U〜72Wの配置説明図である。図3では、アーマチュアコア6を軸方向からみている。
(Coil forming method)
Next, a method of forming the
FIG. 2 is a developed view of the
ここで、各ティース50、及び各セグメント14に巻線7を巻回するにあたり、使用される巻線装置としては、巻線7を繰り出すフライヤ(巻線装置、及びフライヤのいずれも不図示)を1つ有する巻線装置が用いられる。すなわち、各ティース50、及び各セグメント14には、シングルフライヤ方式により各相のコイル71U〜72Wが形成される。
Here, in winding the winding 7 around each
図2に示すように、アーマチュア3は、3相(U相、V相、W相)構造であり、各ティース50は、周方向に沿ってU相、V相、W相の順に割り当てられている。つまり、同相同士のティース50は、回転軸5を中心に点対称に配置される。
以下の説明では、各ティース50に割り当てられた相と番号を順に付すとともに、各セグメント14に周方向に順に番号を付して説明する。なお、図2では、U1(1)番のティース50の近傍に、1番のセグメント14が位置するように各セグメント14に番号を付しているが、これに限られるものではなく、1番のセグメント14の位置を任意に設定することができる。
As shown in FIG. 2, the
In the following description, the phases and numbers assigned to the
巻線7は、各ティース50に集中巻き方式により巻回されている。巻線7は、巻き始め端7aが7番セグメント14のライザ15に掛け回されて接続される。続いて、アーマチュア3(回転軸5)の回転方向一方向(図2における右方向、以下の説明では単に一方向という)に向かって巻線7が引き回される。その後、巻線7は、1番セグメント14のライザ15に掛け回されて接続され、7,1番セグメント14の間に均圧線52を形成する。
続いて、巻線7は、1番セグメント14から一方向に向かって引き回された後、U1(1)番ティース50に順方向(図2における時計回り方向)に巻回されて第1U相順コイル171Uaを形成する。
The winding 7 is wound around each
Subsequently, the winding 7 is wound around the U1 (1)
続いて、巻線7は、U1(1)番ティース50から一方向とは逆方向(アーマチュア3(回転軸5)の回転方向他方向、図2における左方向、以下の説明では単に他方向という)に引き回される。その後、巻線7は、U2(4)番ティース50に順方向に巻回されて第2U相順コイル172Uaを形成する。これら第1U相順コイル171Uaと第2U相順コイル172Uaは、回転軸5を中心に点対称に配置され、互いに直列接続されたU相の第1コイル71Uを構成する。
Subsequently, the winding 7 is rotated from the U1 (1)
続いて、巻線7は、U2(4)番ティース50から他方向に引き回される。その後、巻線7は、2番セグメント14のライザ15に掛け回されて接続される。
このように、第1U相順コイル171Ua、及び第2U相順コイル172UaからなるU相の第1コイル71Uを形成する巻線7の端末部は、1,2番セグメント14に接続される。
Subsequently, the winding 7 is routed from the U2 (4)
As described above, the terminal portion of the winding 7 forming the U-phase
続いて、巻線7は、2番セグメント14から一方向に引き回される。その後、巻線7は、8番セグメント14のライザ15に掛け回されて接続され、2,8番セグメント14の間に均圧線52を形成する。
Subsequently, the winding 7 is wound in one direction from the
続いて、巻線7は、8番セグメント14から一方向に引き回される。その後、巻線7は、W1(3)番ティース50に順方向とは逆向きの逆方向(図2における反時計回り方向)に巻回されて第1W相逆コイル171Wbを形成する。
続いて、巻線7は、W1(3)番ティース50から一方向に引き回される。その後、巻線7は、W2(6)番ティース50に逆方向に巻回されて第2W相逆コイル172Wbを形成する。これら第1W相逆コイル171Wbと第2W相逆コイル172Wbは、回転軸5を中心に点対称に配置され、互いに直列接続されたW相の第1コイル71Wを構成する。
Subsequently, the winding 7 is wound in one direction from the
Subsequently, the winding 7 is wound in one direction from the W1 (3)
続いて、巻線7は、W2(6)番ティース50から一方向に引き回される。その後、巻線7は、3番セグメント14のライザ15に掛け回されて接続される。
このように、第1W相逆コイル171Wb、及び第2W相逆コイル172WbからなるW相の第1コイル71Wを形成する巻線7の端末部は、8,3番セグメント14に接続される。
Subsequently, the winding 7 is wound in one direction from the W2 (6)
As described above, the terminal portion of the winding 7 forming the W-phase
続いて、巻線7は、3番セグメント14から一方向に引き回される。その後、巻線7は、9番セグメント14のライザ15に掛け回されて接続され、3,9番セグメント14の間に均圧線52を形成する。
Subsequently, the winding 7 is routed in one direction from the
続いて、巻線7は、9番セグメント14から一方向に引き回される。その後、巻線7は、V2(5)番ティース50に順方向に巻回されて第2V相順コイル172Vaを形成する。
続いて、巻線7は、V2(5)番ティース50から他方向に引き回される。その後、巻線7は、V1(2)番ティース50に順方向に巻回されて第1V相順コイル171Vaを形成する。これら第2V相順コイル172Vaと第1V相順コイル171Vaは、回転軸5を中心に点対称に配置され、互いに直列接続されたV相の第1コイル71Vを構成する。
Subsequently, the winding 7 is wound in one direction from the
Subsequently, the winding 7 is routed in the other direction from the V2 (5)
続いて、巻線7は、V1(2)番ティース50から一方向に引き回される。その後、巻線7は、10番セグメント14のライザ15に掛け回されて接続される。このように、第2V相順コイル172Va、及び第1V相順コイル171VaからなるV相の第1コイル71Vを形成する巻線7の端末部は、9,10番セグメント14に接続される。
Subsequently, the winding 7 is drawn in one direction from the V1 (2)
続いて、巻線7は、10番セグメント14から一方向に引き回される。その後、巻線7は、4番セグメント14のライザ15に掛け回されて接続され、10,4番セグメント14の間に均圧線52を形成する。
Subsequently, the winding 7 is wound in one direction from the
続いて、巻線7は、4番セグメント14から一方向に引き回される。その後、巻線7は、U1(1)番ティース50に逆方向に巻回されて第1U相逆コイル171Ubを形成する。
続いて、巻線7は、U1(1)番ティース50から一方向に引き回される。その後、巻線7は、U2(4)番ティース50に逆方向に巻回されて第2U相逆コイル172Ubを形成する。
Subsequently, the winding 7 is wound in one direction from the
Subsequently, the winding 7 is wound in one direction from the U1 (1)
これら第1U相逆コイル171Ubと第2U相逆コイル172Ubは、回転軸5を中心に点対称に配置され、互いに直列接続されたU相の第2コイル72Uを構成する。U相の第2コイル72U(第1U相逆コイル171Ub、第2U相逆コイル172Ub)は、予め形成されているU相の第1コイル71U(第1U相順コイル171Ua、第2U相順コイル172Ua)の上に巻線7を巻回して形成される。このため、図3に詳示するように、U相の第1コイル71Uに対し、U相の第2コイル72Uは、ティース50から離間する方向に沿って積層されたように配置される。
The first U-phase reverse coil 171Ub and the second U-phase reverse coil 172Ub are arranged point-symmetrically about the
図2に戻り、続いて、巻線7は、U2(4)番ティース50から一方向に引き回される。その後、巻線7は、11番セグメント14のライザ15に掛け回されて接続される。このように、第1U相逆コイル171Ub、及び第2U相逆コイル172UbからなるU相の第2コイル72Uを形成する巻線7の端末部は、4,11番セグメント14に接続される。
Returning to FIG. 2, subsequently, the winding 7 is wound in one direction from the U2 (4)
続いて、巻線7は、11番セグメント14から一方向に引き回される。その後、巻線7は、5番セグメント14のライザ15に掛け回されて接続され、11,5番セグメント14の間に均圧線52を形成する。
Subsequently, the winding 7 is wound in one direction from the
続いて、巻線7は、5番セグメント14から一方向に引き回される。その後、巻線7は、W1(3)番ティース50に順方向に巻回されて第1W相順コイル171Waを形成する。
続いて、巻線7は、W1(3)番ティース50から他方向に引き回される。その後、W2(6)番ティース50に順方向に巻回されて第2W相順コイル172Waを形成する。
Subsequently, the winding 7 is wound in one direction from the
Subsequently, the winding 7 is routed from the W1 (3)
これら第1W相順コイル171Waと第2W相順コイル172Waは、回転軸5を中心に点対称に配置され、互いに直列接続されたW相の第2コイル72Wを構成する。W相の第2コイル72W(第1W相順コイル171Wa、第2W相順コイル172Wa)は、予め形成されているW相の第1コイル71W(第1W相逆コイル171Wb、第2W相逆コイル172Wb)の上に巻線7を巻回して形成される。このため、図3に詳示するように、W相の第1コイル71Wに対し、W相の第2コイル72Wは、ティース50から離間する方向に沿って積層されたように配置される。
The first W-phase forward coil 171Wa and the second W-phase forward coil 172Wa are arranged point-symmetrically about the
図2に戻り、続いて、巻線7は、W2(6)番ティース50から他方向に引き回される。その後、巻線7は、6番セグメント14のライザ15に掛け回されて接続される。このように、第1W相順コイル171Wa、及び第2W相順コイル172WaからなるW相の第2コイル72Wを形成する巻線7の端末部は、5,6番セグメント14に接続される。
Returning to FIG. 2, subsequently, the winding 7 is routed in the other direction from the W2 (6)
続いて、巻線7は、6番セグメント14から一方向に引き回される。その後、巻線7は、12番セグメント14のライザ15に掛け回されて接続され、6,12番セグメント14の間に均圧線52を形成する。
Subsequently, the winding 7 is wound in one direction from the
続いて、巻線7は、12番セグメント14から一方向に引き回される。その後、V2(5)番ティース50に逆方向に巻回されて第2V相逆コイル172Vbを形成する。
続いて、巻線7は、V2(5)番ティース50から一方向に引き回される。その後、巻線7は、V1(2)番ティース50に逆方向に巻回されて第1V相逆コイル171Vbを形成する。
Subsequently, the winding 7 is wound in one direction from the
Subsequently, the winding 7 is routed in one direction from the V2 (5)
これら第2V相逆コイル172Vbと第1V相逆コイル171Vbは、回転軸5を中心に点対称に配置され、互いに直列接続されたV相の第2コイル72Vを構成する。V相の第2コイル72V(第2V相逆コイル172Vb、第1V相逆コイル171Vb)は、予め形成されているV相の第1コイル71V(第2V相順コイル172Va、第1V相順コイル171Va)の上に巻線7を巻回して形成される。このため、図3に詳示するように、V相の第1コイル71Vに対し、V相の第2コイル72Vは、ティース50から離間する方向に沿って積層されたように配置される。
The second V-phase reverse coil 172Vb and the first V-phase reverse coil 171Vb are arranged point-symmetrically with respect to the
図2に戻り、続いて、巻線7は、V1(2)番ティース50から一方向に引き回される。その後、巻線7は、巻き終わり端7bが7番セグメント14のライザ15に掛け回されて接続される。このように、第2V相逆コイル172Vb、及び第1V相逆コイル171VbからなるV相の第2コイル72Vを形成する巻線7の端末部は、12,7番セグメント14に接続される。また、これにより、第1フライヤから繰り出される巻線7の巻回作業が完了する。
Returning to FIG. 2, subsequently, the winding 7 is routed in one direction from the V1 (2)
(巻線の巻回数)
次に、各相の第1コイル71U,71V,71W、及び第2コイル72U,72V,72Wを形成する巻線7の巻回数について詳述する。
各相の第1コイル71U,71V,71Wを構成する第1U相順コイル171Ua、第2U相順コイル172Ua、第2V相順コイル172Va、第1V相順コイル171Va、第1W相逆コイル171Wb、及び第2W相逆コイル172Wbは、それぞれ巻線7の巻回数が全て同一である。これらの巻線7の巻回数が全て同一であるので、この巻回数を各相の第1コイル71U,71V,71Wの巻回数N1とする。
(Number of turns of winding)
Next, the number of turns of the
The first U-phase forward coil 171Ua, the second U-phase forward coil 172Ua, the second V-phase forward coil 172Va, the first V-phase forward coil 171Va, the first W-phase reverse coil 171Wb and the
一方、各相の第2コイル72U,72V,72Wを構成する第1U相逆コイル171Ub、第2U相逆コイル172Ub、第2V相逆コイル172Vb、第1V相逆コイル171Vb、第1W相順コイル171Wa、及び第2W相順コイル172Waは、それぞれ巻線7の巻回数が全て同一である。これらの巻線7の巻回数が全て同一であるので、この巻回数を各相の第2コイル72U,72V,72Wの巻回数N2とする。
On the other hand, the first U-phase reverse coil 171Ub, the second U-phase reverse coil 172Ub, the second V-phase reverse coil 172Vb, the first V-phase reverse coil 171Vb, and the first W-phase forward coil 171Wa constituting the
ここで、各相の第1コイル71U,71V,71Wに対し、各相の第2コイル72U,72V,72Wは、ティース50から離間する方向に沿って積層されたように配置される。このため、ティース50の周囲に各相の第1コイル71U,71V,71Wを形成する巻線7が1回巻回される場合の周長に対し、ティース50の周囲に各相の第2コイル72U,72V,72Wを形成する巻線7が1回巻回される場合の周長が長くなる。
Here, the
そこで、本実施形態では、各相の第1コイル71U,71V,71Wの巻回数N1を、各相の第2コイル72U,72V,72Wの巻回数N2よりも多くした。例えば、1つのティース50に対する巻線7の所定巻回数を21回としたとき、各相の第1コイル71U,71V,71Wの巻回数N1は、11回に設定されている。また、各相の第2コイル72U,72V,72Wの巻回数N2は、10回に設定されている。
Therefore, in the present embodiment, the number of turns N1 of the
このように構成することで、各相の第1コイル71U,71V,71Wを形成する巻線7の全長と、各相の第2コイル72U,72V,72Wを形成する巻線7の全長と、がほぼ同一になる。この結果、各相の第1コイル71U,71V,71Wを形成する巻線7の抵抗と、各相の第2コイル72U,72V,72Wを形成する巻線7の抵抗と、がほぼ同一になる。
With this configuration, the total length of the
図4は、縦軸を巻線7の抵抗値[Ω]とし、横軸を巻線7の抵抗値を測定するためのセグメント14の位置とした場合の巻線7の抵抗値の変化を示すグラフである。図4において、横軸の2つの数字(例えば、「1−2」)は、それぞれセグメント14に付した番号を示している。なお、図4中、符号INは、各相の第1コイル71U,71V,71W、及び各相の第2コイル72U,72V,72Wのうち、ティース50に近い(内側に位置している)各相の第1コイル71U,71V,71Wを示している。図4中、符号OUTは、各相の第1コイル71U,71V,71Wよりもティース50から離間している各相の第2コイル72U,72V,72Wを示している。
図4に示すように、セグメント14の各測定位置において、巻線7の抵抗がほぼ同等であることが確認できる。
FIG. 4 shows a change in the resistance value of the winding 7 when the vertical axis is the resistance value [Ω] of the winding 7 and the horizontal axis is the position of the
As shown in FIG. 4, at each measurement position of the
このように、上述の実施形態では、各ティース50に、それぞれ対応する相の第1コイル71U,71V,71Wと、第2コイル72U,72V,72Wと、が積層されている。これら2つのコイル71U〜72Wは、ティース50から離間しているコイルほど、巻線7の巻回数が少ない。つまり、各相の第1コイル71U,71V,71Wを形成する巻線7の巻回数よりも、これら第1コイル71U,71V,71Wよりもティース50から離間している各相の第2コイル72U,72V,72Wを形成する巻線7の巻回数が少ない。このため、各コイル71U〜72Wを形成する各巻線7の長さ、及び抵抗をほぼ同一にすることができる。よって、アーマチュア3の回転バランスや重量バランスのばらつきを抑制しつつ、ブラシ付きモータ1の所望のモータ特性を確実に得ることができる。
Thus, in the above-described embodiment, the
また、巻線7を巻回する方法として、シングルフライヤ方式を採用できる。このため、できる限り同一の巻線7を用いることができるので、アーマチュア3の質量を高精度に決定することができる。
また、上述の実施形態のブラシ付きモータ1は、いわゆる4極6スロット12セグメント(倍セグメント)のモータであり、ティース50の個数が偶数個である。そして、同相同士のティース50は、回転軸5を中心に点対称に配置される。同相同士のティース50に巻線7を連続して(直列にして)巻回し、各コイル71U〜72Wを形成している。このため、各コイル71U〜72Wそれぞれの重量バランスを確実に向上させることができる。よって、回転バランスや重量バランスのばらつきをより確実に抑制しつつ、所望のモータ特性をより確実に得ることが可能なブラシ付きモータ1を提供できる。
In addition, a single flyer method can be adopted as a method of winding the winding 7. For this reason, since the same winding 7 can be used as much as possible, the mass of the
The brushed
なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
例えば、上述の実施形態では、ブラシ付きモータ1は、車両に搭載する電装品(例えば、パワーウインドウ)の駆動源として用いられる場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、さまざまな機器の駆動用としてブラシ付きモータ1を採用することができる。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications of the above-described embodiment without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, a case has been described in which the brushed
また、上述の実施形態では、ブラシ付きモータ1は、4個の永久磁石4(磁極数が4極)、6個のスロット51(6個のティース50)、及び12枚のセグメント14を有する、いわゆる4極6スロット12セグメント(倍セグメント)のモータである場合について説明した。さらに、各ティース50に、対応する相の第1コイル71U〜71Wと、第2コイル72U〜72Wとの2つのコイル71U〜72Wを形成した場合について説明した。この上で、上述の実施形態では、例えば、1つのティース50に対する巻線7の所定巻回数を21回としたとき、各相の第1コイル71U,71V,71Wの巻回数N1を11回に設定した場合について説明した。さらに、各相の第2コイル72U,72V,72Wの巻回数N2を10回に設定した場合について説明した。そして、各コイル71U〜72Wを形成する巻線7の長さ、及び抵抗をほぼ同一にした場合について説明した。
しかしながら、モータは、4極6スロット12セグメントのモータに限られない。各ティース50に、これらティース50から離間する方向に沿って2層以上の複数のコイルが積層されているさまざまなモータに、上述の実施形態のコイル71U〜72Wの形成方法を採用することができる。ティース50の個数は、偶数個であることが望ましい。各ティース50に積層されたコイルは、ティース50から離間する位置にあるコイルほど巻線7の巻回数が少なければよい。各コイルの巻回数は上記巻回数に限定されるものではなく、各コイルを形成する各巻線7の各々の長さが同一になるように巻回数が設定されたり、各巻線7の各々の抵抗が同一になるように巻回数が設定されたりしていればよい。
In the above-described embodiment, the brushed
However, the motor is not limited to a motor having 4 poles, 6 slots, and 12 segments. The method of forming the
また、上述の実施形態では、各ティース50に巻線7が集中巻き方式により巻回されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、複数のティース50を跨いで所定のスロット51の間に巻線7を巻回する、いわゆる重ね巻き方式や波巻き方式にも、上述の実施形態のコイル71U〜72Wの形成方法を採用することができる。
In the above-described embodiment, the case where the winding 7 is wound around each
1…ブラシ付きモータ(電動モータ)、2…ヨーク、3…アーマチュア、4…永久磁石、5…回転軸、6…アーマチュアコア、7…巻線、7a…巻き始め端(端末部)、7b…巻き終わり端(端末部)、13…セグメント、14…コンミテータ、22…ブラシ、50…ティース、51…スロット、52…均圧線、71U…U相の第1コイル(コイル)、71V…V相の第1コイル(コイル)、71W…W相の第1コイル(コイル)、72U…U相の第2コイル(コイル)、72V…V相の第2コイル(コイル)、72W…W相の第2コイル(コイル)、171Ua,271Ua…第1U相順コイル、171Ub,271Ub…第1U相逆コイル、171Va,271Va…第1V相順コイル、171Vb,271Vb…第1V相逆コイル、171Wa,271Wa…第1W相順コイル、171Wb,271Wb…第1W相逆コイル、172Ua,272Ua…第2U相順コイル、172Ub,272Ub…第2U相逆コイル、172Va,272Va…第2V相順コイル、172Vb,272Vb…第2V相逆コイル、172Wa,272Wa…第2W相順コイル、172Wb,272Wb…第2W相逆コイル、N1,N2…巻回数
DESCRIPTION OF
Claims (7)
各前記ティース、及び所定の前記スロットの間のいずれか一方に、巻線が所定回数巻回されてなるコイルと、
前記巻線の端末部が接続されるセグメントを複数有するコンミテータと、
を備え、
各前記ティース、及び所定の前記スロットの間のいずれか一方に、前記コイルが複数形成され、
複数の前記コイルは、各前記ティース、及び所定の前記スロットの間のいずれか一方に、ティースから離間する方向に沿って積層され、前記ティースから離間する位置にある前記コイルほど前記巻線の巻回数が少ない
ことを特徴とするアーマチュア。 An armature core having a plurality of teeth arranged side by side in the circumferential direction, and a plurality of slots formed between the teeth adjacent in the circumferential direction;
A coil formed by winding a predetermined number of times on each of the teeth and any one of the predetermined slots;
A commutator having a plurality of segments to which a terminal portion of the winding is connected;
With
A plurality of the coils are formed in each of the teeth and any one of the predetermined slots,
The plurality of coils are stacked on one of the teeth and one of the predetermined slots along a direction away from the teeth. An armature characterized by a small number of times.
1つの前記コイルは、前記アーマチュアコアの回転軸線を中心に点対称に配置された2つの前記ティース、及び2つの所定の前記スロットの間のいずれか一方に直列に巻回された前記巻線からなる
ことを特徴とする請求項1に記載のアーマチュア。 The number of the teeth is an even number,
One of the coils is composed of the two teeth that are arranged point-symmetrically about the rotation axis of the armature core, and the winding wound in series on one of two predetermined slots. The armature according to claim 1, wherein the armature comprises:
内側の前記コイルを形成する前記巻線の巻回数は、内側の前記コイルの上に配置された外側の前記コイルを形成する前記巻線の巻回数よりも多い
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のアーマチュア。 In each of the teeth and any one of the predetermined slots, two coils are arranged,
The number of turns of the winding forming the inner coil is greater than the number of turns of the winding forming the outer coil disposed on the inner coil. An armature according to claim 2.
ことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のアーマチュア。 The armature according to any one of claims 1 to 3, wherein each of the windings having both ends connected between the predetermined segments has the same length. .
ことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のアーマチュア。 The armature according to any one of claims 1 to 4, wherein each of the windings having both ends connected between the predetermined segments has the same resistance.
前記アーマチュアを回転自在に支持し、筒状のヨークと、
前記ヨークの内周面に設けられた複数の永久磁石と、
複数の前記セグメントに摺接され、前記コイルに電流を供給する複数のブラシと、
を備えたことを特徴とする電動モータ。 The armature according to any one of claims 1 to 5,
Rotatably supporting the armature, a cylindrical yoke,
A plurality of permanent magnets provided on the inner peripheral surface of the yoke,
A plurality of brushes that are in sliding contact with the plurality of segments and supply current to the coil;
An electric motor comprising:
ことを特徴とする請求項6に記載の電動モータ。 The electric motor according to claim 6, wherein the number of magnetic poles of the permanent magnet is four, the number of the teeth is six, and the number of the segments is twelve.
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