JP3625202B2

JP3625202B2 - Armature and armature manufacturing method

Info

Publication number: JP3625202B2
Application number: JP2001331943A
Authority: JP
Inventors: 一志杉島; 章浩鈴木
Original assignee: Asmo Co Ltd
Current assignee: Asmo Co Ltd
Priority date: 2001-10-30
Filing date: 2001-10-30
Publication date: 2005-03-02
Anticipated expiration: 2021-10-30
Also published as: JP2003143790A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は直流電動機等の回転電機に適用される電機子及び電機子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転電機のうち、界磁として永久磁石を用いた回転電機（直流電動機）が知られている。この種の直流電動機では、モータヨークの内側に界磁磁石（一般的には偶数個）が互いに対向した状態で固定されており、さらに界磁磁石の内方には、巻線を施した電機子が配置されている。この電機子はコアスロットに巻線が施されて（巻き回されて）構成されており、各巻線は、電機子のコアスロットに対応して設けられた整流子の各セグメントに電気的にそれぞれ接続されている。整流子のセグメントには、正極ブラシ及び負極ブラシが圧接されている。これにより、電機子の各スロットに各ブラシ及びセグメントを介して給電（整流）する構成である。
【０００３】
ところで、このような直流電動機においては、電動機の振動や騒音の発生を低減させることが重要である。このため、従来では、低騒音・低振動化に対し、原因となるトルク変動や回転ムラを低減するための対策として、電機子コアや界磁磁石に所謂スキュー部を設けたり、整流子のセグメントを多数化する（コアスロットの数に対し例えば２〜３倍の数の整流子のセグメントを設け、この倍数化されたセグメントに、一つのコアスロットに巻き回された巻線１ターンを２〜３分割するようにして結線する）等の方法が考えられ実施されていた。しかしながら、このような従来の対策では、何れの場合も、部品や加工設備が複雑になり、加工が煩雑でコスト高になる欠点があった。
【０００４】
また一方、このような直流電動機の更なる小型化を図るためには、電機子のコアスロットに巻き回された巻線の占有率を増加させ（如何に緊密にスペースの無駄無く巻き回すか）、しかもコイルエンド部分（最も外側に巻き回される巻線）の高さ（径）寸法を低く抑えること等により、電機子を小型化することが有効である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事実を考慮し、トルク変動や回転ムラを少なくして振動や騒音の発生を低減することができると共に小型化をも図ることができ、かつこれを加工設備やコストの増加を伴うことなく実現することができる電機子及び電機子の製造方法を得ることが目的である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明の電機子は、一の整流子セグメントに結線された巻線が所定の一対のコアスロット間に巻き回され、次ぎの整流子セグメントに結線することなく前記所定の一対のコアスロットとは別の他の一対のコアスロット間に巻き回された後に、前記次ぎの整流子セグメントに結線され、前記次ぎの整流子セグメントに結線された後の巻線が前記他の一対のコアスロット間に再び巻き回されて、前記巻線の巻き回し及び結線が順次繰り返されており、かつ、特定の一対のコアスロット間に巻き回された前記巻線は特定の一の整流子セグメントに一対一で対応して結線されて成ることを特徴としている。
【０００７】
ここで、従来では、一の整流子セグメントに結線された巻線は所定の一対のコアスロット間に巻き回された後に（ターン数Ｒ）、そのまま次ぎの整流子セグメントに結線される。このため、電機子の作動（回転）中においては、ブラシが一組の整流子セグメントへまたいで接触する際、すなわち給電状態が切り替わる際には、各コアスロットに巻き回された巻線のターン数Ｒ分の磁界がそのまま切り替えられていた。
【０００８】
これに対し、請求項１記載の電機子では、一の整流子セグメントに結線された巻線は、例えば２つに分散して巻き回され（一対のコアスロット間と、別の他の一対のコアスロット間にそれぞれ巻き回され）、しかる状態で次ぎの整流子セグメントに結線されている。換言すれば、請求項１記載の電機子では、各コアスロットに最終的に巻き回される巻線のターン数Ｒは、従来と実質的に変わらないものの（所定の一対のコアスロット間に巻き回す巻線のターン数Ｘと、別の他の一対のコアスロット間に巻き回す巻線のターン数Ｙとの総和ターン数が、各コアスロットに最終的に巻き回される巻線のターン数Ｒとなる）、このターン数Ｒの巻線は複数のコアスロット（所定の一対のコアスロットと、別の他の一対のコアスロット）に直列的でかつ分散して巻き回されている。このため、電機子の作動（回転）中においてブラシと整流子セグメントによる給電状態が切り替わる際には、各コアスロットに巻き回された巻線のターン数Ｘとターン数Ｙとによる磁界が順次滑らかに切り換わることになる。このため、磁界の変動幅が小さくなり、電機子の吸引力または反発力が急激に変化せずコギングの発生を低減することができる。したがって、トルク変動や回転ムラが少なくなり、騒音や振動が低減される。
【０００９】
しかもこの場合、従来の如く電機子コアや界磁磁石に所謂スキュー部を設けたり整流子のセグメントを多数化する等の構成ではなく、ターン数Ｒの巻線を複数のコアスロットに直列的でかつ分散して巻き回した構成であるため、部品や加工設備が複雑になることがなく、既存の加工設備で実施可能であり、コストが増加することもない。
【００１０】
またしかも、各コアスロットに巻き回された巻線のターン数Ｒが従来と実質的に同じであっても、このターン数Ｒの巻線を分散しながら順次巻き回した構成であるため、各コアスロットのスペースに緊密に無駄なく巻き回すことができ、コアスロットに巻き回された巻線の占有率が増加すると共に、コイルエンド部分（最も外側に巻き回される巻線）の高さ（径）寸法が低く抑えられる。したがって、この電機子すなわち回転電機の更なる小型化を図ることができる。
【００１１】
このように、請求項１記載の電機子は、トルク変動や回転ムラを少なくして振動や騒音の発生を低減することができると共に小型化をも図ることができ、かつこれを加工設備やコストの増加を伴うことなく実現することができる。
【００１２】
なお、ターン数Ｒの巻線を複数のコアスロット（所定の一対のコアスロットと、別の他の一対のコアスロット）に直列的でかつ分散して巻き回す際に、別の他の一対のコアスロットは、基準とする所定の一対のコアスロットよりも電気的整流（磁界発生順序）における「進み角」となるものであっても「遅れ角」となるものであっても差し支えなく、また、互いに隣接し合うコアスロットでなくても差し支えない。
【００１３】
さらに、２組のスロット対に巻線を分散して巻き回すに限らず、３組以上のスロット対に巻線を分散して巻き回すように構成してもよい。
【００１４】
また、分散して巻き回す巻線のターン数（ターン数Ｘとターン数Ｙ）は、必ずしも等分にする必要はなく、要求される電機子（回転電機）の性能等に応じて異ならせて構成してもよい。
【００１５】
一方、請求項２に係る発明の電機子の製造方法は、整流子セグメントに結線された巻線がコアスロットに巻き回されて成る電機子の製造方法において、一の整流子セグメントに結線された後の巻線を所定の一対のコアスロット間に巻き回し、その後に、次ぎの整流子セグメントに結線することなく前記所定の一対のコアスロットとは別の他の一対のコアスロット間に巻き回し、しかる後に前記次ぎの整流子セグメントに結線し、前記次ぎの整流子セグメントに結線された後の巻線を前記他の一対のコアスロット間に再び巻き回して、前記巻線の巻き回し及び結線を、特定の一対のコアスロット間に巻き回した前記巻線が特定の一の整流子セグメントに一対一で対応しかつ全てのコアスロット及び整流子セグメントについて、各コアスロットの巻線のターン数が等しくなるまで順次繰り返して行う、ことを特徴としている。
【００１６】
ここで、従来では、一の整流子セグメントに結線した巻線を所定の一対のコアスロット間に巻き回した後に（ターン数Ｒ）、そのまま次ぎの整流子セグメントに結線していた。このため、この電機子の作動（回転）中においては、ブラシが一組の整流子セグメントへまたいで接触する際、すなわち給電状態が切り替わる際には、各コアスロットに巻き回された巻線のターン数Ｒ分の磁界がそのまま切り替えられていた。
【００１７】
これに対し、請求項２記載の電機子の製造方法では、一の整流子セグメントに結線した巻線は、次ぎの整流子セグメントに結線することなく例えば２つに分散して巻き回し（一対のコアスロット間と、別の他の一対のコアスロット間にそれぞれ巻き回し）、しかる状態で次ぎの整流子セグメントに結線している。換言すれば、請求項２記載の電機子の製造方法では、各コアスロットに最終的に巻き回す巻線のターン数Ｒは、従来と実質的に変わらないものの（所定の一対のコアスロット間に巻き回す巻線のターン数Ｘと、別の他の一対のコアスロット間に巻き回す巻線のターン数Ｙとの総和ターン数が、各コアスロットに最終的に巻き回される巻線のターン数Ｒとなる）、このターン数Ｒの巻線は複数のコアスロット（所定の一対のコアスロットと、別の他の一対のコアスロット）に直列的でかつ分散して巻き回している。このため、この電機子の作動（回転）中においてブラシと整流子セグメントによる給電状態が切り替わる際には、各コアスロットに巻き回した巻線のターン数Ｘとターン数Ｙとによる磁界が順次滑らかに切り換わることになる。このため、磁界の変動幅が小さくなり、電機子の吸引力または反発力が急激に変化せずコギングの発生を低減することができる。したがって、トルク変動や回転ムラが少なくなり、騒音や振動が低減される。
【００１８】
しかもこの場合、従来の如く電機子コアや界磁磁石に所謂スキュー部を設けたり整流子のセグメントを多数化する等の構成ではなく、ターン数Ｒの巻線を複数のコアスロットに直列的でかつ分散して巻き回した構成であるため、部品や加工設備が複雑になることがなく、既存の加工設備で実施可能であり、コストが増加することもない。
【００１９】
またしかも、各コアスロットに巻き回された巻線のターン数Ｒが従来と実質的に同じであっても、このターン数Ｒの巻線を分散しながら順次巻き回した構成であるため、各コアスロットのスペースに緊密に無駄なく巻き回すことができ、コアスロットに巻き回された巻線の占有率が増加すると共に、コイルエンド部分（最も外側に巻き回される巻線）の高さ（径）寸法が低く抑えられる。したがって、この電機子すなわち回転電機の更なる小型化を図ることができる。
【００２０】
このように、請求項２記載の電機子の製造方法によれば、トルク変動や回転ムラを少なくして振動や騒音の発生を低減することができると共に小型化をも図ることができ、かつこれを加工設備やコストの増加を伴うことなく実現することができる。
【００２１】
なお、ターン数Ｒの巻線を複数のコアスロット（所定の一対のコアスロットと、別の他の一対のコアスロット）に直列的でかつ分散して巻き回す際に、別の他の一対のコアスロットは、基準とする所定の一対のコアスロットよりも電気的整流（磁界発生順序）における「進み角」となるものであっても「遅れ角」となるものであっても差し支えなく、また、互いに隣接し合うコアスロットでなくても差し支えない。
【００２２】
さらに、２組のスロット対に巻線を分散して巻き回すに限らず、３組以上のスロット対に巻線を分散して巻き回すように構成してもよい。
【００２３】
また、分散して巻き回す巻線のターン数（ターン数Ｘとターン数Ｙ）は、必ずしも等分にする必要はなく、要求される電機子（回転電機）の性能等に応じて異ならせて構成してもよい。
【００２４】
請求項３に係る発明の電機子の製造方法は、請求項２記載の電機子の製造方法において、電機子コアの中心部に装着された回転軸を中心として略対向位置に、前記巻線を複数同時に巻き回す、ことを特徴としている。
【００２５】
請求項３記載の電機子の製造方法では、所定量（ターン数Ｒ）の巻線を全てのコアスロットに短時間で巻き回すことができ、加工効率が向上する。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１及び図２（Ａ）乃至図２（Ｃ）には、本発明の実施の形態に係る電機子１０の構成が断面図にて示されている。
【００２７】
この電機子１０は、例えば、シロッコファンを駆動するための回転電機に適用され、積層コア１８の中央部には回転軸２０を有しており、さらに、積層コア１８の各ティース間のスロット２２には、所定ターン数Ｒの巻線２３が巻き回されてコイルが構成されている。
【００２８】
本実施の形態においては、スロット２２（ティース）の数は「１２」とされている。また、スロット２２に巻き回される巻線２３のターン数Ｒは、例えば１２ターンとなっている。
【００２９】
スロット２２の巻線２３は、セグメント２４の数が「１２」とされた整流子２６（図３参照）にそれぞれ対応して接続されている。この整流子２６には、正極及び負極一対のブラシ（図示省略）が圧接されており、このブラシと整流子２６によって、電機子１０の各スロット２２（巻線２３）へ給電（整流）する構成である。
【００３０】
ここで、図３には、スロット２２に巻き回された巻線２３、及びこの巻線２３が結線された整流子２６の構成が模式的な展開図にて示されている。
【００３１】
図３に示す如く、この電機子１０においては、セグメント２４の「１Ａ」から次ぎのセグメント２４の「２Ａ」の間には、所定のスロット２２の「１Ｂ」とスロット２２の「６Ｂ」間、及び隣接するスロット２２の「２Ｂ」とスロット２２の「７Ｂ」の間に、所定のターン数Ｒの巻線２３を分散して巻き回している（ターン数Ｘとターン数Ｙ）。なお、本実施の形態においては、ターン数Ｘとターン数Ｙは、それぞれ６ターンとなっている。
【００３２】
すなわち、セグメント２４の「１Ａ」に結線した巻線２３は、スロット２２の「１Ｂ」とスロット２２の「６Ｂ」間にターン数Ｘを巻き回し、次ぎのセグメント２４の「２Ａ」に結線することなく、スロット２２の「２Ｂ」とスロット２２の「７Ｂ」の間にターン数Ｙを巻き回し、しかる状態で次ぎのセグメント２４の「２Ａ」に結線している（図１及び図２（Ａ）図示状態）。
【００３３】
さらにその後は、セグメント２４の「２Ａ」からセグメント２４の「３Ａ」へは、先に巻線２３が分散して（ターン数Ｙ）巻き回されたスロット２２の「２Ｂ」とスロット２２の「７Ｂ」間、及びスロット２２の「３Ｂ」とスロット２２の「８Ｂ」間に、セグメント２４の「１Ａ」とセグメント２４の「２Ａ」の間と同様に、ターン数Ｘとターン数Ｙに分散した巻線２３を順次重ねて巻き回していく（図２（Ｂ）図示状態）。
【００３４】
最終のセグメント２４の「１２Ａ」と巻始めのセグメント２４の「１Ａ」間は、同様に、スロット２２の「１２Ｂ」とスロット２２の「５Ｂ」間にターン数Ｘを巻き回すと共に、スロット２２の「１Ｂ」とスロット２２の「６Ｂ」間にターン数Ｙを巻き回して、巻線２３の巻き回しを終了した構成となっている（図２（Ｃ）図示状態）。
【００３５】
これにより、各スロット２２に巻き回された総ターン数Ｒ（導体数）は、ターン数Ｘとターン数Ｙの総和となり、各スロット２２で全て等しくなっている。
【００３６】
なお、図１及び図２（Ａ）乃至図２（Ｃ）に示す電機子１０においては、前述の如く巻線２３を巻き回す際に、積層コア１８の中心部に装着された回転軸２０を中心として略対向する位置に、巻線２３を複数（２線）同時に巻き回した状態で示してある。
【００３７】
次に本実施の形態の作用を、電機子１０の製造方法（巻線２３の巻き回しの仕方）と共に従来の電機子と対比しながら説明する。
【００３８】
本実施の形態に係る電機子１０及びその製造方法においては、セグメント２４の「１Ａ」に結線した巻線２３は、スロット２２の「１Ｂ」とスロット２２の「６Ｂ」間にターン数Ｘを巻き回し、次ぎのセグメント２４の「２Ａ」に結線することなく、スロット２２の「２Ｂ」とスロット２２の「７Ｂ」の間にターン数Ｙを巻き回し、しかる状態で次ぎのセグメント２４の「２Ａ」に結線している。さらに、この巻線２３の巻き回し及び結線は、全てのスロット２２及びセグメント２４について、各スロット２２の巻線２３のターン数が等しくなるまで順次繰り返して行われ、巻線２３の巻き回しが終了した状態では、各スロット２２に巻き回された総ターン数Ｒ（導体数）は、ターン数Ｘとターン数Ｙの総和となり、各スロット２２で全て等しくなっている。
【００３９】
ここで、図４及び図５（Ａ）乃至図５（Ｃ）には、従来の電機子５０の構成が断面図にて示されている。また、図６には、この従来の電機子５０におけるスロット５２に巻き回された巻線５４及びこの巻線５４が結線された整流子５６の構成が、図３に対応する模式的な展開図にて示されている。
【００４０】
従来の電機子５０では、整流子５６のセグメント５８の「１Ａ」に結線した巻線５４は、スロット５２の「１Ｂ」とスロット５２の「６Ｂ」間にターン数Ｒを全て巻き回した後に、そのまま次ぎのセグメント５８の「２Ａ」に結線していた（図４及び図５（Ａ）図示状態）。さらにその後は、次ぎのセグメント５８からその次ぎのセグメント５８へ、順次隣接するスロット５２の「２Ｂ」とスロット５２の「７Ｂ」間にターン数Ｒの巻線５４を順次重ねて巻き回していく（図５（Ｂ）図示状態）。最終のセグメント５８の「１２Ａ」と巻始めのセグメント２４の「１Ａ」間も、同様に、スロット５２の「１２Ｂ」とスロット２２の「５Ｂ」間にターン数Ｒの巻線５４を巻き回して、巻線５４の巻き回しを終了した構成となっている（図５（Ｃ）図示状態）。
【００４１】
このため、この従来の電機子５０の作動（回転）中においては、ブラシが整流子５６の一組のセグメント５８へまたいで接触する際、すなわち給電状態が切り替わる際には、各スロット５２に巻き回された巻線５４のターン数Ｒ分の磁界がそのまま切り替えられていた。このため、磁界の変動幅が大きくなり、電機子５０の吸引力または反発力が急激に変化してコギングが発生してトルク変動や回転ムラが生じ、騒音や振動が大きくなる原因であった。
【００４２】
またさらに、ターン数Ｒ分の巻線５４をそのまま一度に一対のスロット５２間に巻き回す構成であったため、スロット５２に巻き回された巻線５４の占有率が不要に低下していた。すなわち、図４に示す如く、コイルエンド部分（外側に巻き回される巻線５４）がその次に巻き回される巻線５４の巻回スペースを侵食してしまい（そのスペースを塞いでしまい）、巻線収容不可領域（デッドスペース）Ｄが生じていた。
【００４３】
これに対し、本実施の形態に係る電機子１０及びその製造方法によれば、整流子２６の一のセグメント２４に結線した巻線２３は、次ぎのセグメント２４に結線することなく例えば２つに分散して巻き回し（一対のスロット２２間と、別の他の一対のスロット２２間にそれぞれ巻き回し）、しかる状態で次ぎのセグメント２４に結線している。換言すれば、本実施の形態に係る電機子１０及びその製造方法では、各スロット２２に最終的に巻き回す巻線２３のターン数Ｒは、従来と実質的に変わらないものの（所定の一対のスロット２２間に巻き回す巻線２３のターン数Ｘと、別の他の一対のスロット２２間に巻き回す巻線２３のターン数Ｙとの総和ターン数が、各スロット２２に最終的に巻き回される巻線２３のターン数Ｒとなる）、このターン数Ｒの巻線２３は複数のスロット２２（所定の一対のスロット２２と、別の他の一対のスロット２２）に直列的でかつ分散して巻き回している。
【００４４】
このため、この電機子１０の作動（回転）中においてブラシと整流子２６のセグメント２４による給電状態が切り替わる際には、各スロット２２に巻き回した巻線２３のターン数Ｘとターン数Ｙとによる磁界が順次滑らかに切り換わることになる。このため、磁界の変動幅が小さくなり、電機子１０の吸引力または反発力が急激に変化せずコギングの発生を低減することができる。したがって、トルク変動や回転ムラが少なくなり、騒音や振動が低減される。
【００４５】
しかもこの場合、従来の如く電機子コアや界磁磁石に所謂スキュー部を設けたり整流子のセグメントを多数化する等の構成ではなく、ターン数Ｒの巻線２３を複数のスロット２２に直列的でかつ分散して巻き回した構成であるため、部品や加工設備が複雑になることがなく、既存の加工設備で実施可能であり、コストが増加することもない。
【００４６】
またしかも、各スロット２２に巻き回された巻線２３のターン数Ｒが従来と実質的に同じであっても、このターン数Ｒの巻線２３を分散しながら順次巻き回した構成であるため、各スロット２２のスペースに緊密に無駄なく巻き回すことができる。すなわち、図１に示す如く、コイルエンド部分（外側に巻き回される巻線２３）がその次に巻き回される巻線２３の巻回スペースを侵食することがなく（そのスペースを塞ぐことがなく）、巻線収容不可領域（デッドスペース）が生じない。したがって、スロット２２に巻き回された巻線２３の占有率が増加すると共に、コイルエンド部分（最も外側に巻き回される巻線２３）の高さ（径）寸法が低く抑えられる。これにより、この電機子１０すなわち回転電機の更なる小型化を図ることができる。
【００４７】
さらに、図１及び図２（Ａ）乃至図２（Ｃ）に示す如く電機子１０においては、巻線２３を巻き回す際に、積層コア１８の中心部に装着された回転軸２０を中心として略対向する位置に、巻線２３を複数（２線）同時に巻き回した構成であるため、所定量（ターン数Ｒ）の巻線２３を全てのスロット２２に短時間で巻き回すことができ、加工効率が向上する。
【００４８】
このように、本実施の形態に係る電機子１０及びその製造方法によれば、トルク変動や回転ムラを少なくして振動や騒音の発生を低減することができると共に小型化をも図ることができ、かつこれを加工設備やコストの増加を伴うことなく実現することができる。
【００４９】
なお、ターン数Ｒの巻線２３を複数のスロット２２（所定の一対のスロット２２と、別の他の一対のスロット２２）に直列的でかつ分散して巻き回す際に、別の他の一対のスロット２２は、基準とする所定の一対のスロット２２よりも電気的整流（磁界発生順序）における「進み角」となるものであっても「遅れ角」となるものであっても差し支えなく、また、互いに隣接し合うスロット２２でなくても差し支えない。
【００５０】
さらに、２組のスロット２２対に巻線２３を分散して巻き回すに限らず、３組以上のスロット２２対に巻線２３を分散して巻き回すように構成してもよい。
【００５１】
また、分散して巻き回す巻線２３のターン数（ターン数Ｘとターン数Ｙ）は、必ずしも等分にする必要はなく、要求される電機子１０（回転電機）の性能等に応じて異ならせて構成してもよい。
【００５２】
またさらに、巻線２３を複数（２線）同時に巻き回しするに限らず、巻線２３を単線にて巻き回しても何ら差し支えない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る電機子の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る電機子の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る電機子のスロットに巻き回された巻線及びこの巻線が結線された整流子の構成を示す模式的な展開図である。
【図４】従来の電機子の構成を示す図１に対応する断面図である。
【図５】従来の電機子の構成を示す図２に対応する断面図である。
【図６】従来の電機子のスロットに巻き回された巻線及びこの巻線が結線された整流子の構成を示す図３に対応する模式的な展開図である。
【符号の説明】
１０電機子
２２スロット（コアスロット）
２３巻線
２４セグメント
２６整流子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an armature applied to a rotary electric machine such as a DC motor and a method for manufacturing the armature.
[0002]
[Prior art]
Among rotating electric machines, rotating electric machines (DC motors) using permanent magnets as field magnets are known. In this type of DC motor, field magnets (generally an even number) are fixed inside a motor yoke in a state of facing each other, and an electric machine with windings is provided inside the field magnet. A child is placed. This armature is configured by winding (winding) around a core slot, and each winding is electrically connected to each segment of a commutator provided corresponding to the core slot of the armature. It is connected. A positive brush and a negative brush are pressed against the commutator segment. Accordingly, power is supplied (rectified) to each slot of the armature via each brush and segment.
[0003]
By the way, in such a DC motor, it is important to reduce the vibration and noise generation of the motor. For this reason, conventionally, as a measure for reducing torque fluctuations and rotational unevenness that are a cause of low noise and low vibration, a so-called skew portion is provided in the armature core or field magnet, or a commutator segment is provided. (For example, two to three times as many commutator segments as the number of core slots are provided, and one turn of the winding wound around one core slot is assigned to this multipled segment. The method of connecting the wires in such a manner as to be divided into three) has been considered and implemented. However, such conventional measures have the disadvantage that in any case, parts and processing equipment become complicated, and processing becomes complicated and expensive.
[0004]
On the other hand, in order to further reduce the size of such a DC motor, the occupation ratio of the winding wound around the core slot of the armature is increased (how tightly it is wound without waste of space). Moreover, it is effective to reduce the size of the armature by keeping the height (diameter) dimension of the coil end portion (the winding wound around the outermost side) low.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In consideration of the above facts, the present invention can reduce the occurrence of vibrations and noises by reducing torque fluctuations and rotation unevenness, and can reduce the size, and this involves an increase in processing equipment and costs. It is an object to obtain an armature and a method for manufacturing an armature that can be realized without any problems.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In the armature according to the first aspect of the present invention, the winding connected to one commutator segment is wound between a predetermined pair of core slots, and the predetermined pair of pairs is connected without connecting to the next commutator segment. After being wound between another pair of core slots different from the core slot, it is connected to the next commutator segment, and the winding after being connected to the next commutator segment is connected to the other pair of commutator segments. The winding is wound again between the core slots, the winding and connection of the windings are sequentially repeated, and the winding wound between a specific pair of core slots is a specific commutator segment. It is characterized by being connected in a one-to-one correspondence .
[0007]
Here, conventionally, a winding connected to one commutator segment is wound between a predetermined pair of core slots (number of turns R) and then connected to the next commutator segment as it is. Therefore, during the operation (rotation) of the armature, when the brush contacts the pair of commutator segments, that is, when the power supply state is switched, the turn of the winding wound around each core slot is changed. The magnetic fields for several R were switched as they were.
[0008]
On the other hand, in the armature according to claim 1, the windings connected to one commutator segment are, for example, distributed in two and wound (between a pair of core slots and another pair of other windings). Each is wound between the core slots) and is then connected to the next commutator segment. In other words, in the armature according to the first aspect, although the number of turns R of the winding finally wound around each core slot is substantially the same as the conventional one (a winding between a predetermined pair of core slots). The total number of turns of the number of turns X of the winding to be rotated and the number of turns Y of the winding to be wound between another pair of core slots is the number of turns of the winding finally wound around each core slot. The winding having the number of turns R is wound in series and distributed in a plurality of core slots (a predetermined pair of core slots and another pair of core slots). For this reason, when the power supply state by the brush and the commutator segment is switched during the operation (rotation) of the armature, the magnetic field due to the number of turns X and the number of turns Y of the winding wound around each core slot is smoothed sequentially. Will be switched to. For this reason, the fluctuation range of the magnetic field is reduced, and the attractive force or repulsive force of the armature does not change abruptly, and the occurrence of cogging can be reduced. Therefore, torque fluctuation and rotation unevenness are reduced, and noise and vibration are reduced.
[0009]
In addition, in this case, the armature core or field magnet is not provided with a so-called skew portion or the number of commutator segments is increased, but a winding having a number of turns R is serially connected to a plurality of core slots. In addition, since the configuration is distributed and wound, the parts and processing equipment do not become complicated, can be implemented with existing processing equipment, and cost does not increase.
[0010]
In addition, even if the number of turns R of the winding wound around each core slot is substantially the same as the conventional one, since the winding of the number of turns R is sequentially wound while being distributed, It can be wound tightly in the space of the core slot without waste, the occupancy of the winding wound around the core slot is increased, and the height of the coil end portion (the winding wound on the outermost side) ( (Diameter) dimension can be kept low. Therefore, further miniaturization of the armature, that is, the rotating electric machine can be achieved.
[0011]
As described above, the armature according to claim 1 can reduce the occurrence of vibration and noise by reducing torque fluctuations and rotation unevenness, and can be reduced in size, and can be reduced in machining equipment and cost. This can be realized without an increase.
[0012]
When winding a winding having the number of turns R in series and dispersedly around a plurality of core slots (a predetermined pair of core slots and another pair of core slots), another pair of other windings is wound. The core slot may be a “lead angle” or a “lag angle” in electrical rectification (magnetic field generation order) than a predetermined pair of core slots as a reference, and may be a “lag angle”. The core slots may not be adjacent to each other.
[0013]
Furthermore, the windings are not limited to be distributed and wound around two pairs of slots, but may be configured such that windings are distributed and wound around three or more pairs of slots.
[0014]
Further, the number of turns (the number of turns X and the number of turns Y) of the windings that are wound in a distributed manner does not necessarily need to be equally divided, and is varied depending on the required performance of the armature (rotating electrical machine). It may be configured.
[0015]
On the other hand, the armature manufacturing method of the invention according to claim 2 is the armature manufacturing method in which the winding connected to the commutator segment is wound around the core slot, and the armature is connected to one commutator segment. The subsequent winding is wound between a predetermined pair of core slots, and then is wound between another pair of core slots different from the predetermined pair of core slots without being connected to the next commutator segment. Thereafter, the winding is connected to the next commutator segment, the winding after being connected to the next commutator segment is wound again between the other pair of core slots, and the winding and connection of the winding are performed. the, for the corresponding vital all core slots and the commutator segments are the windings wound between specific pair of core slots in a one-to-one to one particular of the commutator segments, each core slot Performed sequentially repeated until the number of turns the line are equal, it is characterized in that.
[0016]
Here, conventionally, a winding connected to one commutator segment is wound between a predetermined pair of core slots (number of turns R) and then connected to the next commutator segment as it is. For this reason, during operation (rotation) of the armature, when the brush contacts the pair of commutator segments, that is, when the power supply state is switched, the windings wound around the core slots are The magnetic field for the number of turns R was switched as it was.
[0017]
On the other hand, in the armature manufacturing method according to claim 2, the windings connected to one commutator segment are dispersed and wound, for example, in two without being connected to the next commutator segment (a pair of windings). It is wound between the core slots and another pair of core slots, respectively), and is then connected to the next commutator segment. In other words, in the armature manufacturing method according to the second aspect, the number of turns R of the winding finally wound around each core slot is substantially the same as that of the prior art (between a predetermined pair of core slots). The total number of turns of the number of turns X of the winding to be wound and the number of turns Y of the winding to be wound between another pair of core slots is the number of turns of the winding finally wound in each core slot. The winding having the number of turns R is wound in series and distributed in a plurality of core slots (a predetermined pair of core slots and another pair of core slots). For this reason, when the power supply state by the brush and the commutator segment is switched during the operation (rotation) of the armature, the magnetic field due to the number of turns X and the number of turns Y of the winding wound around each core slot is smoothed sequentially. Will be switched to. For this reason, the fluctuation range of the magnetic field is reduced, and the attractive force or repulsive force of the armature does not change abruptly, and the occurrence of cogging can be reduced. Therefore, torque fluctuation and rotation unevenness are reduced, and noise and vibration are reduced.
[0018]
In addition, in this case, the armature core or field magnet is not provided with a so-called skew portion or the number of commutator segments is increased, but a winding having a number of turns R is serially connected to a plurality of core slots. In addition, since the configuration is distributed and wound, the parts and processing equipment do not become complicated, can be implemented with existing processing equipment, and cost does not increase.
[0019]
In addition, even if the number of turns R of the winding wound around each core slot is substantially the same as the conventional one, since the winding of the number of turns R is sequentially wound while being distributed, It can be wound tightly in the space of the core slot without waste, the occupancy of the winding wound around the core slot is increased, and the height of the coil end portion (the winding wound on the outermost side) ( (Diameter) dimension can be kept low. Therefore, further miniaturization of the armature, that is, the rotating electric machine can be achieved.
[0020]
Thus, according to the armature manufacturing method of claim 2, it is possible to reduce torque fluctuations and rotation unevenness to reduce the generation of vibrations and noises, and to reduce the size of the armature. Can be realized without an increase in processing equipment and cost.
[0021]
When winding a winding having the number of turns R in series and dispersedly around a plurality of core slots (a predetermined pair of core slots and another pair of core slots), another pair of other windings is wound. The core slot may be a “lead angle” or a “lag angle” in electrical rectification (magnetic field generation order) than a predetermined pair of core slots as a reference, and may be a “lag angle”. The core slots may not be adjacent to each other.
[0022]
Furthermore, the windings are not limited to be distributed and wound around two pairs of slots, but may be configured such that windings are distributed and wound around three or more pairs of slots.
[0023]
Further, the number of turns (the number of turns X and the number of turns Y) of the windings that are wound in a distributed manner does not necessarily need to be equally divided, and is varied depending on the required performance of the armature (rotating electrical machine). It may be configured.
[0024]
A method for manufacturing an armature according to a third aspect of the present invention is the method for manufacturing an armature according to the second aspect, wherein the winding is disposed at a substantially opposite position centering on a rotation shaft attached to a central portion of the armature core. It is characterized by winding a plurality of pieces simultaneously.
[0025]
In the armature manufacturing method according to the third aspect, a predetermined amount (number of turns R) of windings can be wound around all the core slots in a short time, and the processing efficiency is improved.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 and 2A to 2C show cross-sectional views of the structure of the armature 10 according to the embodiment of the present invention.
[0027]
The armature 10 is applied to, for example, a rotating electric machine for driving a sirocco fan. The armature 10 has a rotating shaft 20 at the center of the laminated core 18, and the slots 22 between the teeth of the laminated core 18. A coil is formed by winding a winding 23 having a predetermined number of turns R.
[0028]
In the present embodiment, the number of slots 22 (teeth) is “12”. The number of turns R of the winding 23 wound around the slot 22 is, for example, 12 turns.
[0029]
The windings 23 of the slots 22 are connected to commutators 26 (see FIG. 3) in which the number of segments 24 is “12”. A pair of positive and negative brushes (not shown) is in pressure contact with the commutator 26, and the brush and the commutator 26 feed (rectify) each slot 22 (winding 23) of the armature 10. It is.
[0030]
Here, in FIG. 3, the configuration of the winding 23 wound around the slot 22 and the commutator 26 to which the winding 23 is connected is shown in a schematic development view.
[0031]
As shown in FIG. 3, in this armature 10, between “1A” of the segment 24 and “2A” of the next segment 24, between “1B” of the predetermined slot 22 and “6B” of the slot 22, In addition, windings 23 having a predetermined number of turns R are distributed and wound between “2B” of adjacent slots 22 and “7B” of slots 22 (turn number X and turn number Y). In the present embodiment, the number of turns X and the number of turns Y are 6 turns.
[0032]
That is, the winding wire 23 connected to “1A” of the segment 24 is wound with the number of turns X between “1B” of the slot 22 and “6B” of the slot 22 and connected to “2A” of the next segment 24. Rather, the number of turns Y is wound between “2B” of the slot 22 and “7B” of the slot 22 and is connected to “2A” of the next segment 24 in an appropriate state (FIGS. 1 and 2A). As shown).
[0033]
After that, from the “2A” of the segment 24 to the “3A” of the segment 24, “2B” of the slot 22 and “7B” of the slot 22 in which the winding 23 is previously dispersed and wound (number of turns Y). , And between “3B” of slot 22 and “8B” of slot 22, as well as between “1A” of segment 24 and “2A” of segment 24, windings distributed in turn number X and turn number Y. The wires 23 are sequentially overlapped and wound (as shown in FIG. 2B).
[0034]
Similarly, between the “12A” of the final segment 24 and the “1A” of the winding start segment 24, the turn number X is wound between “12B” of the slot 22 and “5B” of the slot 22, and The number of turns Y is wound between “1B” and “6B” of the slot 22 to complete the winding of the winding 23 (shown in FIG. 2C).
[0035]
Thereby, the total number of turns R (number of conductors) wound around each slot 22 is the sum of the number of turns X and the number of turns Y, and is equal in each slot 22.
[0036]
In the armature 10 shown in FIGS. 1 and 2A to 2C, when the winding 23 is wound as described above, the rotating shaft 20 attached to the central portion of the laminated core 18 is provided. A plurality of windings (two wires) are wound at the substantially opposite position as the center.
[0037]
Next, the operation of the present embodiment will be described while comparing with a conventional armature together with a method of manufacturing the armature 10 (how to wind the winding 23).
[0038]
In the armature 10 and the manufacturing method thereof according to the present embodiment, the winding wire 23 connected to “1A” of the segment 24 winds the turn number X between “1B” of the slot 22 and “6B” of the slot 22. Without turning to “2A” of the next segment 24, the number of turns Y is wound between “2B” of the slot 22 and “7B” of the slot 22, and in the state, “2A” of the next segment 24 It is connected to. Further, the winding and connection of the windings 23 are sequentially repeated for all slots 22 and segments 24 until the number of turns of the windings 23 of the slots 22 becomes equal, and the winding of the windings 23 is completed. In this state, the total number of turns R (number of conductors) wound around each slot 22 is the sum of the number of turns X and the number of turns Y, and all the slots 22 are equal.
[0039]
Here, in FIGS. 4 and 5A to 5C, the configuration of the conventional armature 50 is shown in cross-sectional views. FIG. 6 is a schematic development view corresponding to FIG. 3 showing the configuration of the winding 54 wound around the slot 52 and the commutator 56 connected to the winding 54 in the conventional armature 50. Is shown.
[0040]
In the conventional armature 50, the winding 54 connected to “1 </ b> A” of the segment 58 of the commutator 56, after winding all the number of turns R between “1 </ b> B” of the slot 52 and “6 </ b> B” of the slot 52, It was connected to “2A” of the next segment 58 as it is (as shown in FIGS. 4 and 5A). After that, from the next segment 58 to the next segment 58, the winding 54 having the number of turns R is sequentially overlapped and wound between “2B” of the adjacent slot 52 and “7B” of the slot 52 ( FIG. 5B shows the state). Similarly, between the last segment 58 “12A” and the winding start segment 24 “1A”, the winding 54 having the number of turns R is wound between the slot 52 “12B” and the slot 22 “5B”. Thus, the winding of the winding 54 is completed (the state shown in FIG. 5C).
[0041]
Therefore, during the operation (rotation) of the conventional armature 50, when the brush contacts the pair of segments 58 of the commutator 56, that is, when the power supply state is switched, the winding is wound around each slot 52. The magnetic field for the number of turns R of the wound winding 54 was switched as it was. For this reason, the fluctuation range of the magnetic field is increased, the attractive force or the repulsive force of the armature 50 is abruptly changed to generate cogging, resulting in torque fluctuations and rotation unevenness, which increases noise and vibration.
[0042]
Furthermore, since the windings 54 corresponding to the number of turns R are wound as they are between the pair of slots 52 at once, the occupation ratio of the windings 54 wound around the slots 52 is unnecessarily reduced. That is, as shown in FIG. 4, the coil end portion (the winding 54 wound outward) erodes the winding space of the winding 54 that is wound next (blocks the space). Winding accommodation impossible area (dead space) D has occurred.
[0043]
On the other hand, according to the armature 10 and the manufacturing method thereof according to the present embodiment, the winding 23 connected to one segment 24 of the commutator 26 is, for example, two without being connected to the next segment 24. It winds in a distributed manner (between a pair of slots 22 and another pair of slots 22 respectively), and is connected to the next segment 24 in this state. In other words, in the armature 10 and the manufacturing method thereof according to the present embodiment, the number of turns R of the winding 23 finally wound around each slot 22 is not substantially different from the conventional one (a predetermined pair of turns). The total number of turns of the number of turns X of the winding 23 wound between the slots 22 and the number of turns Y of the winding 23 wound between another pair of slots 22 is finally wound around each slot 22. The windings 23 having the number R of turns are serially distributed in a plurality of slots 22 (a predetermined pair of slots 22 and another pair of slots 22). And it is winding.
[0044]
Therefore, when the power supply state by the segment 24 of the brush and commutator 26 is switched during the operation (rotation) of the armature 10, the number of turns X and the number of turns Y of the windings 23 wound around each slot 22 are The magnetic field due to is switched smoothly one after another. For this reason, the fluctuation range of the magnetic field is reduced, and the attractive force or repulsive force of the armature 10 does not change abruptly, and the occurrence of cogging can be reduced. Therefore, torque fluctuation and rotation unevenness are reduced, and noise and vibration are reduced.
[0045]
In addition, in this case, the armature core or field magnet is not provided with a so-called skew portion or the number of commutator segments is increased, but the winding 23 having the number of turns R is serially connected to the plurality of slots 22. In addition, since the structure is wound in a dispersed manner, the parts and processing equipment do not become complicated, can be implemented with existing processing equipment, and cost does not increase.
[0046]
Moreover, even if the number of turns R of the windings 23 wound around each slot 22 is substantially the same as the conventional one, the windings 23 having the number of turns R are sequentially wound while being distributed. It is possible to wind tightly around the space of each slot 22 without waste. That is, as shown in FIG. 1, the coil end portion (the winding 23 wound outward) does not erode the winding space of the winding 23 that is wound next (the space is blocked). No), no winding accommodating area (dead space) does not occur. Accordingly, the occupation ratio of the windings 23 wound around the slots 22 is increased, and the height (diameter) dimension of the coil end portion (the windings 23 wound outwardly) is kept low. Thereby, further miniaturization of this armature 10, ie, a rotary electric machine, can be achieved.
[0047]
Further, as shown in FIGS. 1 and 2A to 2C, in the armature 10, when the winding 23 is wound, the rotating shaft 20 attached to the central portion of the laminated core 18 is centered. Since the plurality of windings 23 (two wires) are wound at substantially the same position, a predetermined amount (number of turns R) of the windings 23 can be wound around all the slots 22 in a short time, Processing efficiency is improved.
[0048]
As described above, according to the armature 10 and the manufacturing method thereof according to the present embodiment, it is possible to reduce the torque fluctuation and the rotation unevenness to reduce the generation of vibration and noise, and to reduce the size. And this can be realized without increasing the processing equipment and cost.
[0049]
When the winding 23 having the number of turns R is wound in series and distributed around a plurality of slots 22 (a predetermined pair of slots 22 and another pair of slots 22), another pair of turns is wound. The slot 22 may be a "lead angle" or a "lag angle" in electrical rectification (magnetic field generation order) than a predetermined pair of slots 22 as a reference. The slots 22 may not be adjacent to each other.
[0050]
Further, the windings 23 are not limited to be distributed and wound around two pairs of slots 22 but may be configured such that the windings 23 are distributed and wound around three or more pairs of slots 22.
[0051]
Further, the number of turns (the number of turns X and the number of turns Y) of the windings 23 that are wound in a dispersed manner is not necessarily equally divided, and varies depending on the required performance of the armature 10 (rotating electrical machine). May be configured.
[0052]
Furthermore, the winding 23 is not limited to winding a plurality of (two wires) at the same time, and the winding 23 may be wound with a single wire.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of an armature according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of an armature according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic development view showing a configuration of a winding wound around a slot of an armature and a commutator to which the winding is connected according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 1 showing a configuration of a conventional armature.
FIG. 5 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 2 showing a configuration of a conventional armature.
6 is a schematic development view corresponding to FIG. 3 showing a configuration of a winding wound around a slot of a conventional armature and a commutator to which the winding is connected.
[Explanation of symbols]
10 Armature 22 Slot (core slot)
23 Winding 24 Segment 26 Commutator

Claims

A winding connected to one commutator segment is wound between a predetermined pair of core slots, and another pair of cores different from the predetermined pair of core slots without being connected to the next commutator segment. After being wound between the slots, it is connected to the next commutator segment, and the winding after being connected to the next commutator segment is again wound between the other pair of core slots, Winding and connection of windings are sequentially repeated, and the windings wound between a specific pair of core slots are connected to a specific commutator segment in a one-to-one correspondence. An armature characterized by that.

In a method of manufacturing an armature in which a winding connected to a commutator segment is wound around a core slot,
The winding after being connected to one commutator segment is wound between a predetermined pair of core slots, and then the other winding is separated from the predetermined pair of core slots without being connected to the next commutator segment. Then, the coil is wound between a pair of core slots, then connected to the next commutator segment, and the winding connected to the next commutator segment is wound again between the other pair of core slots. ,
The windings and connections of the windings wound between a specific pair of core slots correspond to a specific one commutator segment on a one-to-one basis, and for all core slots and commutator segments, Repeat sequentially until the number of turns in the core slot winding is equal,
An armature manufacturing method characterized by the above.

3. The method of manufacturing an armature according to claim 2, wherein a plurality of the windings are wound at substantially the same position around a rotation shaft attached to the central portion of the armature core.