JP3566265B2 - 回転電機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はエンジン用スタータ等に用いられる回転電機における電機子巻線に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のブラシ付直流モータにおいて、その電機子巻線方法として、重ね巻と波巻があるが、波巻の場合、（ｋ±１）／ｐ＝整数（ｋ：セグメント数，２ｐ：極数）の式を満足する必要があり、電機子巻線は短節巻、あるいは長節巻となる。一般的に整流上、短節巻の方が好ましいと言われるが、短節度δ（δ＝｜Ｎｓ／２ｐ−ｙｂ｜，ｙｂ：後ピッチ，Ｎｓ：スロット数）をあまり大きくすると、整流帯がひろがり、かえって整流上好ましくないので、δはできるだけ小さく選んだ方が良い。
【０００３】
図６は従来の電機子巻線の巻線図であり、図において、２１は整流子片、２２は電機子コイル、２３は電機子における歯、２４はスロットである。
図６に示すように、例えば２ｐ＝６、Ｎｓ＝２３の場合、Ｎｓ／２ｐ＝３．８３であり、上記の理由により通常、１番のスロットから５番のスロットに電機子コイル２２を入れ、後ピッチｙｂを４とし、δ＝０．１７の長節巻とすることが考えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の回転電機は以上のように構成されているので、長節巻にした場合、電機子コイルのインダクタンスが増加し、出力が低下してしまうという問題点があった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、コイルのインダクタンスを減少させることにより、出力を向上させることができる回転電機を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る回転電機は、ステータ内部に電機子を設け、電機子に設けられたスロット内に電機子巻線を挿入してなるものであって、電機子巻線を波巻かつ短節巻にするとともに、短節度をδとしたとき、０．５＜δ＜１となるように構成したものである。
【０００７】
この発明の請求項２に係る回転電機は、ステータを永久磁石により構成し、その内部に電機子を設け、電機子に設けられたスロット内に電機子巻線を挿入してなるものであって、電機子巻線を波巻かつ短節巻にするとともに、短節度をδとしたとき、０．５＜δ＜１となるように構成したものである。
【０００８】
この発明の請求項３に係る回転電機は、整流を行なうための整流子及びブラシを設けるとともに、整流子の回転方向に対し抵抗率の異なる材料を組み合わせることによりブラシを構成したものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
一般にエンジン用スタータは、ドライバーのキー操作に連動してバッテリー回路を開閉するスイッチ部と、バッテリーより供給される直流電流を、ブラシを介して整流し回転駆動する直流モータ部と、このモータの回転力をエンジンに伝達する機構部から構成され、本発明はこのようなエンジン用スタータに用いられるモータに関するものである。
【００１０】
以下、この発明の一実施形態を図に基づいて説明する。
図１はこの発明の実施の形態１による電機子巻線の巻線図であり、図において、１は整流片、２は電機子コイル、３は電機子における歯、４はスロットである。
又、２ｐは極数、Ｎｓはスロット数、ｙｂは後ピッチ、δ（δ＝｜Ｎｓ／２ｐ−ｙｂ｜）は短節度をそれぞれ表わしている。
【００１１】
エンジンを始動するスタータに使用されるモータにおいて、図１に示すように、例えば波巻で２ｐ＝６、Ｎｓ＝２３の場合、短節度δが０．５＜δ＜１を満足するよう電機子コイル２の両辺を１番のスロットから４番のスロットに入れ、後ピッチｙｂを３とすることによって、δ＝｜２３／６−３｜＝｜３．８３−３｜＝０．８３の短節巻とする。
図２は本実施形態と従来による電流と出力，トルク並びに回転速度との関係を示す特性曲線であり、図において、実線は本実施形態における特性曲線、点線は従来技術による特性曲線である。
【００１２】
図２に示すように、短節度が大きくなることにより、整流帯が増加し整流は悪化し、主磁極の下で通電される有効コイル数が減少することにより、トルクは低下し、回転数は増加する傾向があるが、それ以上に電機子コイル２の相互インダクタンスが減少するため、出力は向上する。
【００１３】
又、短節巻にすることによりコイルの後ピッチが減少するため、コイルエンド長が短くなり、モータの短縮が図れる。
図３はコイルエンド部を示す平面図であり、図において、２ａは本発明の電機子コイル、２ｂは従来の電機子コイルである。図３に示すように、従来のコイルエンド長がＬ１で、本発明のコイルエンド長がＬ２としたとき、Ｌ１＞Ｌ２となり、本発明の方がコイルエンド長が短くなっていることが判る。
【００１４】
実施の形態２．
本実施形態によれば、ステータによる界磁は永久磁石により構成したものであり、図４は実施の形態２による回転電機を示す正面断面図である。
図において、５は永久磁石、６は補助極、７は電機子、８は幾何学的中性軸、９はブラシ位置、αｐは磁極の角度（ポールアーク）である。
そして、磁極の角度（ポールアーク）αｐは３６０°／２ｐの７０〜７８％となるように設定する。
又、ブラシの位置９は幾何学的中性軸８から電機子７の回転方向とは逆の方向へ４〜７°移動した位置に設定する。
【００１５】
上記のように、永久磁石式スタータに適用することにより、主磁極の下で通電される有効コイル数が減少し、電機子反作用による影響が少なくなるため、大電流が通電された際に電機子反作用により生じる滅磁が発生しにくくなる。
又、磁極のポールアークαｐを３６０°／２ｐの７０〜７８％にし、更にブラシ位置９を幾何学的中性軸８から電機子７の回転方向とは逆の方向へ４〜７°移動することにより、整流悪化が抑制され、出力が向上する。
【００１６】
実施の形態３．
整流改善方法としてブラシの抵抗を利用した抵抗整流があるが、この抵抗整流とは、接触抵抗の大きいブラシを用いると、整流がブラシの接触抵抗だけの助けによって行なわれ、整流曲線がほぼ直線になることをいう。
しかし、ブラシの抵抗率を大きくすると、モータの出力が低下してしまう。
そこで本実施形態においては、ブラシに抵抗率の小さい高銅量材と、抵抗率の大きい低銅量材を組み合わせた２層ブラシを使用するものである。
【００１７】
図５は実施の形態３による回転電機におけるブラシ部を示す正面図であり、図において、１０は整流子、１１はブラシ、１１ａは高銅量材、１１ｂは低銅量材である。
このように、整流子１０の回転方向に対し抵抗率の異なる材料を組み合わせた２層式のブラシ１１としたものである。
上記のように、２層ブラシと組み合わせることにより、出力低下を伴うことなく、整流悪化を防ぐことができる。
【００１８】
【発明の効果】
この発明の請求項１に係る回転電機によれば、ステータ内部に電機子を設け、電機子に設けられたスロット内に電機子巻線を挿入してなるものであって、電機子巻線を波巻かつ短節巻にするとともに、短節度をδとしたとき、０．５＜δ＜１となるように構成したので、コイルのインダクタンスが減少し、出力が向上する。
【００１９】
この発明の請求項２に係る回転電機によれば、ステータを永久磁石により構成し、その内部に電機子を設け、電機子に設けられたスロット内に電機子巻線を挿入してなるものであって、電機子巻線を波巻かつ短節巻にするとともに、短節度をδとしたとき、０．５＜δ＜１となるように構成したので、電機子巻線に大電流が通電された際に、電機子反作用によりステータの永久磁石が減磁されにくくすることができる。
【００２０】
この発明の請求項３に係る回転電機によれば、整流を行なうための整流子及びブラシを設けるとともに、整流子の回転方向に対し抵抗率の異なる材料を組み合わせることによりブラシを構成したので、出力低下を伴うことなく、整流悪化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による電機子巻線の巻線図である。
【図２】整流と出力、トルク並びに回転速度との関係を示すグラフである。
【図３】コイルエンド部を示す平面図である。
【図４】この発明の実施の形態２による回転電機を示す正面断面図である。
【図５】この発明の実施の形態３による回転電機のブラシ部を示す正面図である。
【図６】従来の電機子巻線の巻線図である。
【符号の説明】
２ 電機子巻線、４ スロット、５ 永久磁石、７ 電機子、１０ 整流子、１１ ブラシ。
【発明の属する技術分野】
この発明はエンジン用スタータ等に用いられる回転電機における電機子巻線に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のブラシ付直流モータにおいて、その電機子巻線方法として、重ね巻と波巻があるが、波巻の場合、（ｋ±１）／ｐ＝整数（ｋ：セグメント数，２ｐ：極数）の式を満足する必要があり、電機子巻線は短節巻、あるいは長節巻となる。一般的に整流上、短節巻の方が好ましいと言われるが、短節度δ（δ＝｜Ｎｓ／２ｐ−ｙｂ｜，ｙｂ：後ピッチ，Ｎｓ：スロット数）をあまり大きくすると、整流帯がひろがり、かえって整流上好ましくないので、δはできるだけ小さく選んだ方が良い。
【０００３】
図６は従来の電機子巻線の巻線図であり、図において、２１は整流子片、２２は電機子コイル、２３は電機子における歯、２４はスロットである。
図６に示すように、例えば２ｐ＝６、Ｎｓ＝２３の場合、Ｎｓ／２ｐ＝３．８３であり、上記の理由により通常、１番のスロットから５番のスロットに電機子コイル２２を入れ、後ピッチｙｂを４とし、δ＝０．１７の長節巻とすることが考えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の回転電機は以上のように構成されているので、長節巻にした場合、電機子コイルのインダクタンスが増加し、出力が低下してしまうという問題点があった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、コイルのインダクタンスを減少させることにより、出力を向上させることができる回転電機を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る回転電機は、ステータ内部に電機子を設け、電機子に設けられたスロット内に電機子巻線を挿入してなるものであって、電機子巻線を波巻かつ短節巻にするとともに、短節度をδとしたとき、０．５＜δ＜１となるように構成したものである。
【０００７】
この発明の請求項２に係る回転電機は、ステータを永久磁石により構成し、その内部に電機子を設け、電機子に設けられたスロット内に電機子巻線を挿入してなるものであって、電機子巻線を波巻かつ短節巻にするとともに、短節度をδとしたとき、０．５＜δ＜１となるように構成したものである。
【０００８】
この発明の請求項３に係る回転電機は、整流を行なうための整流子及びブラシを設けるとともに、整流子の回転方向に対し抵抗率の異なる材料を組み合わせることによりブラシを構成したものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
一般にエンジン用スタータは、ドライバーのキー操作に連動してバッテリー回路を開閉するスイッチ部と、バッテリーより供給される直流電流を、ブラシを介して整流し回転駆動する直流モータ部と、このモータの回転力をエンジンに伝達する機構部から構成され、本発明はこのようなエンジン用スタータに用いられるモータに関するものである。
【００１０】
以下、この発明の一実施形態を図に基づいて説明する。
図１はこの発明の実施の形態１による電機子巻線の巻線図であり、図において、１は整流片、２は電機子コイル、３は電機子における歯、４はスロットである。
又、２ｐは極数、Ｎｓはスロット数、ｙｂは後ピッチ、δ（δ＝｜Ｎｓ／２ｐ−ｙｂ｜）は短節度をそれぞれ表わしている。
【００１１】
エンジンを始動するスタータに使用されるモータにおいて、図１に示すように、例えば波巻で２ｐ＝６、Ｎｓ＝２３の場合、短節度δが０．５＜δ＜１を満足するよう電機子コイル２の両辺を１番のスロットから４番のスロットに入れ、後ピッチｙｂを３とすることによって、δ＝｜２３／６−３｜＝｜３．８３−３｜＝０．８３の短節巻とする。
図２は本実施形態と従来による電流と出力，トルク並びに回転速度との関係を示す特性曲線であり、図において、実線は本実施形態における特性曲線、点線は従来技術による特性曲線である。
【００１２】
図２に示すように、短節度が大きくなることにより、整流帯が増加し整流は悪化し、主磁極の下で通電される有効コイル数が減少することにより、トルクは低下し、回転数は増加する傾向があるが、それ以上に電機子コイル２の相互インダクタンスが減少するため、出力は向上する。
【００１３】
又、短節巻にすることによりコイルの後ピッチが減少するため、コイルエンド長が短くなり、モータの短縮が図れる。
図３はコイルエンド部を示す平面図であり、図において、２ａは本発明の電機子コイル、２ｂは従来の電機子コイルである。図３に示すように、従来のコイルエンド長がＬ１で、本発明のコイルエンド長がＬ２としたとき、Ｌ１＞Ｌ２となり、本発明の方がコイルエンド長が短くなっていることが判る。
【００１４】
実施の形態２．
本実施形態によれば、ステータによる界磁は永久磁石により構成したものであり、図４は実施の形態２による回転電機を示す正面断面図である。
図において、５は永久磁石、６は補助極、７は電機子、８は幾何学的中性軸、９はブラシ位置、αｐは磁極の角度（ポールアーク）である。
そして、磁極の角度（ポールアーク）αｐは３６０°／２ｐの７０〜７８％となるように設定する。
又、ブラシの位置９は幾何学的中性軸８から電機子７の回転方向とは逆の方向へ４〜７°移動した位置に設定する。
【００１５】
上記のように、永久磁石式スタータに適用することにより、主磁極の下で通電される有効コイル数が減少し、電機子反作用による影響が少なくなるため、大電流が通電された際に電機子反作用により生じる滅磁が発生しにくくなる。
又、磁極のポールアークαｐを３６０°／２ｐの７０〜７８％にし、更にブラシ位置９を幾何学的中性軸８から電機子７の回転方向とは逆の方向へ４〜７°移動することにより、整流悪化が抑制され、出力が向上する。
【００１６】
実施の形態３．
整流改善方法としてブラシの抵抗を利用した抵抗整流があるが、この抵抗整流とは、接触抵抗の大きいブラシを用いると、整流がブラシの接触抵抗だけの助けによって行なわれ、整流曲線がほぼ直線になることをいう。
しかし、ブラシの抵抗率を大きくすると、モータの出力が低下してしまう。
そこで本実施形態においては、ブラシに抵抗率の小さい高銅量材と、抵抗率の大きい低銅量材を組み合わせた２層ブラシを使用するものである。
【００１７】
図５は実施の形態３による回転電機におけるブラシ部を示す正面図であり、図において、１０は整流子、１１はブラシ、１１ａは高銅量材、１１ｂは低銅量材である。
このように、整流子１０の回転方向に対し抵抗率の異なる材料を組み合わせた２層式のブラシ１１としたものである。
上記のように、２層ブラシと組み合わせることにより、出力低下を伴うことなく、整流悪化を防ぐことができる。
【００１８】
【発明の効果】
この発明の請求項１に係る回転電機によれば、ステータ内部に電機子を設け、電機子に設けられたスロット内に電機子巻線を挿入してなるものであって、電機子巻線を波巻かつ短節巻にするとともに、短節度をδとしたとき、０．５＜δ＜１となるように構成したので、コイルのインダクタンスが減少し、出力が向上する。
【００１９】
この発明の請求項２に係る回転電機によれば、ステータを永久磁石により構成し、その内部に電機子を設け、電機子に設けられたスロット内に電機子巻線を挿入してなるものであって、電機子巻線を波巻かつ短節巻にするとともに、短節度をδとしたとき、０．５＜δ＜１となるように構成したので、電機子巻線に大電流が通電された際に、電機子反作用によりステータの永久磁石が減磁されにくくすることができる。
【００２０】
この発明の請求項３に係る回転電機によれば、整流を行なうための整流子及びブラシを設けるとともに、整流子の回転方向に対し抵抗率の異なる材料を組み合わせることによりブラシを構成したので、出力低下を伴うことなく、整流悪化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による電機子巻線の巻線図である。
【図２】整流と出力、トルク並びに回転速度との関係を示すグラフである。
【図３】コイルエンド部を示す平面図である。
【図４】この発明の実施の形態２による回転電機を示す正面断面図である。
【図５】この発明の実施の形態３による回転電機のブラシ部を示す正面図である。
【図６】従来の電機子巻線の巻線図である。
【符号の説明】
２ 電機子巻線、４ スロット、５ 永久磁石、７ 電機子、１０ 整流子、１１ ブラシ。
Claims (3)
- ステータ内部に電機子を設け、上記電機子に設けられたスロット内に電機子巻線を挿入してなる回転電機において、上記電機子巻線を波巻かつ短節巻にするとともに、短節度をδとしたとき、０．５＜δ＜１となるように構成したことを特徴とする回転電機。
- ステータを永久磁石により構成し、その内部に電機子を設け、上記電機子に設けられたスロット内に電機子巻線を挿入してなる回転電機において、上記電機子巻線を波巻かつ短節巻にするとともに、短節度をδとしたとき、０．５＜δ＜１となるように構成したことを特徴とする回転電機。
- 整流を行なうための整流子及びブラシを設けるとともに、上記整流子の回転方向に対し抵抗率の異なる材料を組み合わせることにより上記ブラシを構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の回転電機。
Priority Applications (5)
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| JP2002110006A JP3566265B2 (ja) | 2002-04-12 | 2002-04-12 | 回転電機 |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002110006A JP3566265B2 (ja) | 2002-04-12 | 2002-04-12 | 回転電機 |
Publications (2)
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|---|---|
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Family
ID=28672536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002110006A Expired - Lifetime JP3566265B2 (ja) | 2002-04-12 | 2002-04-12 | 回転電機 |
Country Status (5)
| Country | Link |
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| US (1) | US6768241B2 (ja) |
| JP (1) | JP3566265B2 (ja) |
| KR (1) | KR100479643B1 (ja) |
| CN (1) | CN1263212C (ja) |
| FR (1) | FR2838574B1 (ja) |
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2002
- 2002-04-12 JP JP2002110006A patent/JP3566265B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 2002-12-18 KR KR10-2002-0081165A patent/KR100479643B1/ko active IP Right Grant
- 2002-12-24 CN CNB02159774XA patent/CN1263212C/zh not_active Expired - Fee Related
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- 2002-12-27 FR FR0216795A patent/FR2838574B1/fr not_active Expired - Fee Related
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