JP3763243B2 - 整流子モータ - Google Patents
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Dc Machiner (AREA)
- Motor Or Generator Current Collectors (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は整流子モータに関し、詳しくは２つの整流子を持った多重巻線構造の整流子モータの構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、掃除機等に用いる整流子モータで直流電源と交流電源の両方を使用できるものが望まれるようになってきた。
【０００３】
従来、この種の整流子モータとしては、回転子鉄心の中心に２つの整流子を装着すると共に前記回転子鉄心には一方の整流子に接続したコイル線を下層に巻装し、他方の整流子に接続したコイル線を上層に巻装したものがある。そして電源をバッテリーとした直流電源の場合、一方の整流子に直接バッテリーから電力を供給し、電源を商用電源とした交流電源の場合、交流を整流器で整流して直流を他方の整流子に電力を供給して駆動するようになっていた。また電源をバッテリーとした直流電源（ＤＣ１２Ｖ程度）の場合も、電源を商用電源とした交流電源（ＡＣ１００Ｖ）の場合も、モータ特性が同一特性を必要とするためバッテリーのような直流電源を電源とするコイル線は太線で巻数小になるように巻装しており、商用電源のような交流電源を電源とするコイルは細線で巻数大になるように巻装していた。つまり、電圧の低いバッテリーのような直流電源を電源とする場合も、電圧の高い商用電源のような交流電源を電源とする場合も、同程度の電力が供給されるようにしている。また回転子鉄心のスロット内における太いコイル線と、細いコイル線の配置としてはスロット内の占積率を上げるため、下層に細いコイル線を巻装すると共に上層に太いコイル線を巻装するという構成であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の整流子モータでは、細いコイル線がスロット内の下層に巻装され、その上に上層の太いコイル線が巻装される構成となっていたため、細いコイル線の冷却効率が悪くて蓄熱されるための過負荷使用されるとコイルが焼損するといった問題があった。
【０００５】
本発明は叙述の点に鑑みてなされたものであって、細いコイル線の冷却効率が高く、過負荷使用においてもコイルが焼損しない整流子モータを提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明の請求項１の整流子モータは、回転子鉄心１の中心に挿通した回転軸２に２つの整流子３ａ，３ｂを装着すると共に前記回転子鉄心１に設けたスロット内には一方の整流子３ｂに接続したコイル線５ｂを下層に巻装し、他方の整流子３ａに接続したコイル線５ａを上層に巻装した整流子モータであって、下層に巻装するコイル線５ｂと上層に巻装するコイル線５ａとの太さの関係を、下層（太線）＞上層（細線）としたことを特徴とする。上層に巻装するコイル線５ａを細線としたことで、放熱しやすい位置に細いコイル線５ａを配置することで発熱しやすい細いコイル線５ａでも冷却効率を高くすることができ、過負荷使用においてもコイルが焼損しないようにできる。
【０００７】
また本発明の請求項２の整流子モータは、請求項１において、下層に巻装するコイル線５ｂの巻き終わり位置と上層に巻装するコイル線５ａの巻き始め位置を回転子鉄心１の周方向に略９０°位相をずらせたことを特徴とする。このようにすることでコイル線５ａ，５ｂを巻装する巻線スペースを小さくすることができるためモータを小型化したりモータ特性を向上したりできる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
先ず、図１に示す第１の実施の形態の例から述べる。回転子鉄心１には回転軸２を挿通して一体化してあり、回転軸２には回転子鉄心１の両端方向の位置で夫々整流子３ａ，３ｂを装着してあり、回転子鉄心１に設けたスロット内には一方の整流子３ｂに接続したコイル線５ｂを下層として巻装してあると共に他方の整流子３ａに接続したコイル線５ａを上層として巻装してある。回転軸２の両端にはベアリングのような軸受６ａ，６ｂが装着され、モータケース７の両端の軸受台８ａ，８ｂに軸受６ａ，６ｂを装着することによって回転軸２と回転子鉄心１とが回転自在に装着されている。回転子鉄心１の外周に対向する対向面には界磁マグネット９がギャップを持って配置され、界磁マグネット９がモータケース７の内面に接着等で固定されている。
【０００９】
両端の整流子３ａ，３ｂの外周には夫々カーボンブラシのようなブラシ１０ａ，１０ｂが配置され、ブラシ１０ａ，１０ｂを整流子３ａ，３ｂに接触させて給電できるようになっている。モータケース７には上記ブラシ１０ａ，１０ｂに対応するようにブラシホルダー１１が配置され、ブラシホルダー１１にブラシ１０ａ，１０ｂがスライド自在に保持されている。このブラシホルダー１１にはブラシ１０ａ，１０ｂを付勢するバネ１２や端子１３が設けられている。コイル線５ａ，５ｂへの給電は、端子１３→バネ１２→ブラシ１０ａ，１０ｂ→整流子３ａ，３ｂ→コイル線５ａ，５ｂの順に行われるが、端子１３→バネ１２→ブラシ１０ａ→整流子３ａ→コイル線５ａの給電（ａ側）と、端子１３→バネ１２→ブラシ１０ｂ→整流子３ｂ→コイル線５ｂの給電（ｂ側）とは独立した回路を形成している。回転子鉄心１には回転子鉄心１と一緒に回転して冷却する冷却ファン１４を一体に設けてある。
【００１０】
上層のコイル線５ａと下層のコイル線５ｂとはコイル線５ｂが太くて巻数小であり、コイル線５ａが細くて巻数大である。下層のコイル線５ｂには整流子３ｂを介してバッテリーのような直流電源から電気（ＤＣ１２Ｖ程度）が供給されるようになっており、上層のコイル線５ａには整流子３ａを介して商用電源のような交流電源（ＡＣ１００Ｖ）から全波整流した直流の電気を供給できるようになっている。電源をバッテリーのような直流電源としたときは低電圧であるが、太くて巻数小のコイル線５ｂに給電し、電源を商用電源のような交流電源としたときは高電圧であるが、細くて巻数大のコイル線５ａに給電するために供給される電力が略同じになり、直流のときも交流のときもモータ特性が殆ど同じになる。細いコイル線５ａは発熱しやすいが、上層側に巻装してあるために蓄熱を防止できると共に冷却ファン１４の風を受けて放熱性を向上でき、コイル部分の温度上昇を低減でき、コイル焼損防止が図れる。尚、太いコイル線５ｂは発熱が小さく、下層側に配置することによる不具合は発生しない。
【００１１】
また図２、図３は他の例を示すものである。本例も上記例と基本的に同じであり、異なる点だけを述べる。回転子鉄心１のスロットの下層に巻装される太いコイル線５ｂは回転子鉄心１の歯１６の５極に跨って対向面を同時に巻いている。所定の巻数に達すると反時計方向に歯１６の１極分ずらせて上記と同じ巻線動作を行い、これを６回繰り返す。図２（ａ）はコイル線５ｂを巻き始めた状態であり、Ａはコイル線５ｂの巻き始め位置を示す。図２（ｂ）はコイル線５ｂを全部巻き終えた状態であり、Ｂはコイル線５ｂの巻き終わり位置を示す。下層のコイル線５ｂの巻線が完了すると、回転子鉄心１を９０°回転させ、上層に巻装される細いコイル線５ａをコイル線５ｂと同様に巻装する。図２（ｃ）は上層のコイル線５ａを巻き始めた状態であり、Ｃはコイル線５ａの巻き始めの位置であり、コイル線５ｂの巻き終わりの位置Ｂに対して回転子鉄心１の周方向に９０°位相がずれている。そして上層のコイル線５ａにおいても下層のコイル線５ｂと同様に巻線を６回繰り返す。上記のようにコイル線５ａ，５ｂを巻くと、巻線径を同一とした場合、図３に示すコイル高さＨ及び巻線径φＤを最小限に抑えることができる。このため巻線スペースを小さくすることができるため、特性が同一であればモータの小型化ができ、モータ体格が同じであればモータ特性を向上させることが可能となる。
【００１２】
【発明の効果】
本発明の請求項１の発明は回転子鉄心の中心に挿通した回転軸に２つの整流子を装着すると共に前記回転子鉄心に設けたスロット内には一方の整流子に接続したコイル線を下層に巻装し、他方の整流子に接続したコイル線を上層に巻装した整流子モータであって、下層に巻装するコイル線と上層に巻装するコイル線との太さの関係を、下層（太線）＞上層（細線）としたので、上層に巻装するコイル線を細線とすることになり、放熱しやすい位置に細いコイル線を配置することで発熱しやすい細いコイル線でも冷却効率を高くすることができ、過負荷使用においてもコイルが焼損しないようにできるものである。
【００１３】
また本発明の請求項２の発明は、請求項１において、下層に巻装するコイル線の巻き終わり位置と上層に巻装するコイル線の巻き始め位置を回転子鉄心の周方向に略９０°位相をずらせたので、コイル線を巻装する巻線スペースを小さくすることができ、モータを小型化したりモータ特性を向上したりできるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の整流子モータ全体を示す半断面図である。
【図２】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は同上の他の例のコイル線の巻装状態を説明する側面図である。
【図３】同上のコイル線を巻装した回転子鉄心を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は右側面図である。
【符号の説明】
１ 固定子鉄心
２ 回転軸
３ａ 整流子
３ｂ 整流子
５ａ コイル線
５ｂ コイル線
【発明の属する技術分野】
本発明は整流子モータに関し、詳しくは２つの整流子を持った多重巻線構造の整流子モータの構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、掃除機等に用いる整流子モータで直流電源と交流電源の両方を使用できるものが望まれるようになってきた。
【０００３】
従来、この種の整流子モータとしては、回転子鉄心の中心に２つの整流子を装着すると共に前記回転子鉄心には一方の整流子に接続したコイル線を下層に巻装し、他方の整流子に接続したコイル線を上層に巻装したものがある。そして電源をバッテリーとした直流電源の場合、一方の整流子に直接バッテリーから電力を供給し、電源を商用電源とした交流電源の場合、交流を整流器で整流して直流を他方の整流子に電力を供給して駆動するようになっていた。また電源をバッテリーとした直流電源（ＤＣ１２Ｖ程度）の場合も、電源を商用電源とした交流電源（ＡＣ１００Ｖ）の場合も、モータ特性が同一特性を必要とするためバッテリーのような直流電源を電源とするコイル線は太線で巻数小になるように巻装しており、商用電源のような交流電源を電源とするコイルは細線で巻数大になるように巻装していた。つまり、電圧の低いバッテリーのような直流電源を電源とする場合も、電圧の高い商用電源のような交流電源を電源とする場合も、同程度の電力が供給されるようにしている。また回転子鉄心のスロット内における太いコイル線と、細いコイル線の配置としてはスロット内の占積率を上げるため、下層に細いコイル線を巻装すると共に上層に太いコイル線を巻装するという構成であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の整流子モータでは、細いコイル線がスロット内の下層に巻装され、その上に上層の太いコイル線が巻装される構成となっていたため、細いコイル線の冷却効率が悪くて蓄熱されるための過負荷使用されるとコイルが焼損するといった問題があった。
【０００５】
本発明は叙述の点に鑑みてなされたものであって、細いコイル線の冷却効率が高く、過負荷使用においてもコイルが焼損しない整流子モータを提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明の請求項１の整流子モータは、回転子鉄心１の中心に挿通した回転軸２に２つの整流子３ａ，３ｂを装着すると共に前記回転子鉄心１に設けたスロット内には一方の整流子３ｂに接続したコイル線５ｂを下層に巻装し、他方の整流子３ａに接続したコイル線５ａを上層に巻装した整流子モータであって、下層に巻装するコイル線５ｂと上層に巻装するコイル線５ａとの太さの関係を、下層（太線）＞上層（細線）としたことを特徴とする。上層に巻装するコイル線５ａを細線としたことで、放熱しやすい位置に細いコイル線５ａを配置することで発熱しやすい細いコイル線５ａでも冷却効率を高くすることができ、過負荷使用においてもコイルが焼損しないようにできる。
【０００７】
また本発明の請求項２の整流子モータは、請求項１において、下層に巻装するコイル線５ｂの巻き終わり位置と上層に巻装するコイル線５ａの巻き始め位置を回転子鉄心１の周方向に略９０°位相をずらせたことを特徴とする。このようにすることでコイル線５ａ，５ｂを巻装する巻線スペースを小さくすることができるためモータを小型化したりモータ特性を向上したりできる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
先ず、図１に示す第１の実施の形態の例から述べる。回転子鉄心１には回転軸２を挿通して一体化してあり、回転軸２には回転子鉄心１の両端方向の位置で夫々整流子３ａ，３ｂを装着してあり、回転子鉄心１に設けたスロット内には一方の整流子３ｂに接続したコイル線５ｂを下層として巻装してあると共に他方の整流子３ａに接続したコイル線５ａを上層として巻装してある。回転軸２の両端にはベアリングのような軸受６ａ，６ｂが装着され、モータケース７の両端の軸受台８ａ，８ｂに軸受６ａ，６ｂを装着することによって回転軸２と回転子鉄心１とが回転自在に装着されている。回転子鉄心１の外周に対向する対向面には界磁マグネット９がギャップを持って配置され、界磁マグネット９がモータケース７の内面に接着等で固定されている。
【０００９】
両端の整流子３ａ，３ｂの外周には夫々カーボンブラシのようなブラシ１０ａ，１０ｂが配置され、ブラシ１０ａ，１０ｂを整流子３ａ，３ｂに接触させて給電できるようになっている。モータケース７には上記ブラシ１０ａ，１０ｂに対応するようにブラシホルダー１１が配置され、ブラシホルダー１１にブラシ１０ａ，１０ｂがスライド自在に保持されている。このブラシホルダー１１にはブラシ１０ａ，１０ｂを付勢するバネ１２や端子１３が設けられている。コイル線５ａ，５ｂへの給電は、端子１３→バネ１２→ブラシ１０ａ，１０ｂ→整流子３ａ，３ｂ→コイル線５ａ，５ｂの順に行われるが、端子１３→バネ１２→ブラシ１０ａ→整流子３ａ→コイル線５ａの給電（ａ側）と、端子１３→バネ１２→ブラシ１０ｂ→整流子３ｂ→コイル線５ｂの給電（ｂ側）とは独立した回路を形成している。回転子鉄心１には回転子鉄心１と一緒に回転して冷却する冷却ファン１４を一体に設けてある。
【００１０】
上層のコイル線５ａと下層のコイル線５ｂとはコイル線５ｂが太くて巻数小であり、コイル線５ａが細くて巻数大である。下層のコイル線５ｂには整流子３ｂを介してバッテリーのような直流電源から電気（ＤＣ１２Ｖ程度）が供給されるようになっており、上層のコイル線５ａには整流子３ａを介して商用電源のような交流電源（ＡＣ１００Ｖ）から全波整流した直流の電気を供給できるようになっている。電源をバッテリーのような直流電源としたときは低電圧であるが、太くて巻数小のコイル線５ｂに給電し、電源を商用電源のような交流電源としたときは高電圧であるが、細くて巻数大のコイル線５ａに給電するために供給される電力が略同じになり、直流のときも交流のときもモータ特性が殆ど同じになる。細いコイル線５ａは発熱しやすいが、上層側に巻装してあるために蓄熱を防止できると共に冷却ファン１４の風を受けて放熱性を向上でき、コイル部分の温度上昇を低減でき、コイル焼損防止が図れる。尚、太いコイル線５ｂは発熱が小さく、下層側に配置することによる不具合は発生しない。
【００１１】
また図２、図３は他の例を示すものである。本例も上記例と基本的に同じであり、異なる点だけを述べる。回転子鉄心１のスロットの下層に巻装される太いコイル線５ｂは回転子鉄心１の歯１６の５極に跨って対向面を同時に巻いている。所定の巻数に達すると反時計方向に歯１６の１極分ずらせて上記と同じ巻線動作を行い、これを６回繰り返す。図２（ａ）はコイル線５ｂを巻き始めた状態であり、Ａはコイル線５ｂの巻き始め位置を示す。図２（ｂ）はコイル線５ｂを全部巻き終えた状態であり、Ｂはコイル線５ｂの巻き終わり位置を示す。下層のコイル線５ｂの巻線が完了すると、回転子鉄心１を９０°回転させ、上層に巻装される細いコイル線５ａをコイル線５ｂと同様に巻装する。図２（ｃ）は上層のコイル線５ａを巻き始めた状態であり、Ｃはコイル線５ａの巻き始めの位置であり、コイル線５ｂの巻き終わりの位置Ｂに対して回転子鉄心１の周方向に９０°位相がずれている。そして上層のコイル線５ａにおいても下層のコイル線５ｂと同様に巻線を６回繰り返す。上記のようにコイル線５ａ，５ｂを巻くと、巻線径を同一とした場合、図３に示すコイル高さＨ及び巻線径φＤを最小限に抑えることができる。このため巻線スペースを小さくすることができるため、特性が同一であればモータの小型化ができ、モータ体格が同じであればモータ特性を向上させることが可能となる。
【００１２】
【発明の効果】
本発明の請求項１の発明は回転子鉄心の中心に挿通した回転軸に２つの整流子を装着すると共に前記回転子鉄心に設けたスロット内には一方の整流子に接続したコイル線を下層に巻装し、他方の整流子に接続したコイル線を上層に巻装した整流子モータであって、下層に巻装するコイル線と上層に巻装するコイル線との太さの関係を、下層（太線）＞上層（細線）としたので、上層に巻装するコイル線を細線とすることになり、放熱しやすい位置に細いコイル線を配置することで発熱しやすい細いコイル線でも冷却効率を高くすることができ、過負荷使用においてもコイルが焼損しないようにできるものである。
【００１３】
また本発明の請求項２の発明は、請求項１において、下層に巻装するコイル線の巻き終わり位置と上層に巻装するコイル線の巻き始め位置を回転子鉄心の周方向に略９０°位相をずらせたので、コイル線を巻装する巻線スペースを小さくすることができ、モータを小型化したりモータ特性を向上したりできるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の整流子モータ全体を示す半断面図である。
【図２】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は同上の他の例のコイル線の巻装状態を説明する側面図である。
【図３】同上のコイル線を巻装した回転子鉄心を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は右側面図である。
【符号の説明】
１ 固定子鉄心
２ 回転軸
３ａ 整流子
３ｂ 整流子
５ａ コイル線
５ｂ コイル線
Claims (2)
- 回転子鉄心の中心に挿通した回転軸に２つの整流子を装着すると共に前記回転子鉄心に設けたスロット内には一方の整流子に接続したコイル線を下層に巻装し、他方の整流子に接続したコイル線を上層に巻装した整流子モータであって、下層に巻装するコイル線と上層に巻装するコイル線との太さの関係を、下層（太線）＞上層（細線）としたことを特徴とする整流子モータ。
- 下層に巻装するコイル線の巻き終わり位置と上層に巻装するコイル線の巻き始め位置を回転子鉄心の周方向に略９０°位相をずらせたこととを特徴とする請求項１記載の整流子モータ。
Priority Applications (5)
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Applications Claiming Priority (1)
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| JP2000071139A JP3763243B2 (ja) | 2000-03-14 | 2000-03-14 | 整流子モータ |
Publications (2)
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Family
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000071139A Expired - Fee Related JP3763243B2 (ja) | 2000-03-14 | 2000-03-14 | 整流子モータ |
Country Status (5)
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| EP (1) | EP1193843B1 (ja) |
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