JP3975928B2 - DC motor armature structure - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、直流モータの電機子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の直流モータの電機子は略断面がV字状のV字開部を狭くしたスロットの内に巻線を施すとか、V字の開部を広くして巻線後にリング状の鉄心を覆い巻線が遠心力で抜け出さないように固定していた(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開平11−243652号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来一般の直流モータの電機子においては、V字開部が狭いスロットへの巻線ではスロット内への巻線収容率に限界があり、モータの高効率化に難があった。また、V字の開部を広くしてスロットへの巻線収容率を高くして巻線作業後に遠心力による巻線の離脱を防ぐためにリング鉄心で覆うものは電機子コアーとリング鉄心との接触部の間隙に磁気抵抗が存在しモータの高効率化に難があった。
また、電機子コアーへ絶縁処理を施して、スロット内へ直接に巻線を施さなければならず巻線の作業性が悪かった。
【0005】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、巻線作業および電機子コイルの装着の作業性が良く、電機子コイルのスロット内への巻線密度を高くして、遠心力による巻線の離脱を防ぎ、そして電機子部分の磁気間隙をなくして、高効率の直流モータを得るものである。
【0006】
さらに、第2の目的は、この発明の電機子をインタンク式燃料ポンプ等の液体中で使用する場合の渦損を軽減できる直流モータを得るものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る直流モータの電機子構造は、電機子コアーに回転軸から放射状に形成された矩形の突極の突極間に形成されるスロットに面する突極側面に回転軸と平行に設けた溝と、上記突極に挿入可能な中心穴とフランジを有する巻枠にスロットの半分を占有するようにテーパー状に巻回された電機子コイルと、磁性体平板からなり平面部両面がスロットに面する突極側面と巻枠の中心穴内面に接して両端の折り曲げ部が両フランジを挟持する掛止磁片と、この掛止磁片の平面部に突極側へ突出した突起とを備え、掛止磁片2個を対向して内側から挟持させた巻枠を含む電機子コイルを突極に挿入して溝に突起を掛止させたものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1における直流モータの電機子の断面図、図2はこの発明の電機子コアーと電機子コイルの関係を示す図、図3はこの発明における直流モータの電機子の部分断面図、図4及び、図5は掛止磁片の斜視図である。
図において、磁性薄板を積層した電機子コアー1はその中心穴に回転軸2が固着されている。電機子コアー1は放射状に突極1aが設けられている。突極1aの先端側面に張出はなく、先端は円弧の一部を形成している。各突極1aとの間は略V字状のスロット1bが形成され、突極1aのスロット1bを形成する面に回転軸2と平行に溝1cが設けられている。電機子コイル3は絶縁材からなる巻枠4に電機子コイル3はスロット1bの半分を均等に占有するようにテーパー状に巻回される。巻枠4のフランジ4a、4bはテーパー状巻線に対応させて双方の大きさは異にしている。巻枠4の巻心部は中空となっており突極1aに挿入可能になっている。
【0009】
この巻枠4への巻線作業は電機子コアー1に関係なく別の場所で巻枠4に巻回され、電機子コイル3の線端末はフランジ4aが隣接するフランジ及び電機子コイル3と干渉しない位置に設けられている線止め4cに巻き付け固定される。
また、巻枠4の巻心部は中空となっており中空穴はスロット1bと対向する側面が突極1aの断面寸法より少し大きく構成しており、巻枠4と突極1aの間に掛止磁片5が介在できるようにしている。掛止磁片5は磁性体平板からなり、両端は同一方向に折り曲げられ、一方は延長磁極5aを形成し、他方は巻枠4の小さい側のフランジ4aに掛合する爪部5b設けられ、そして巻枠4と突極1aの間に位置する部位に突極1aに向けて突起5cが設けられている。
【0010】
電機子コイル3が巻回された巻枠4の大きいフランジ4bに延長磁極5aを係合させ電機子の外周となるように2個の掛止磁片5を対向して巻枠4の中空穴の内面に挟持させて巻枠4とともに突極1aに圧入する。このとき突起5c部分は弾性変形しながら突極1aのスロット1b側の面を摺動して溝1cに掛合する。延長磁極5aは突起5cが溝1cに掛合した状態で突極1aの円弧を延長する形状にされている。フランジ4bの外側面は延長磁極5aの内面に沿う形状に形成されている。
【0011】
そして、掛止磁片5の爪部5bは2つの機能を持つ爪から構成され、そのうちのひとつの爪はフランジ4aを挟持し、巻枠4を掛止磁片5に固定する。残りの爪は開き気味に曲げられており電機子コイル3を圧入する力でスロット1bの底部に当接させて弾性変形させ、その反力は突起5cを溝1cの側面を押圧するので、巻枠4とともに電機子コイル3が突極1aへ強固に固定される。各突極1aに電機子コイル3が装着された後、電機子コイル3の巻端末は整流子6の接続片6aに接続される。
【0012】
ここで、図5に示すように拡大部を折り返し曲げて拡大磁路5dを形成し、突極1aの先端部の磁気分布を滑らかにするようにしてもよい。この場合、フランジ4bの外側面は肉落としの段部を形成して拡大磁路を収納できるようにする。
【0013】
このように構成された直流モータの電機子は、電機子コアー1とは別に電機子コイル3を施した巻枠4を掛止磁片5とともに電機子コアー1の突極1aへ嵌挿して溝1cへ突起5cを掛止させて掛止磁片5が電機子コイル3を突極1aに固定するので、巻線作業および電機子コイル3の装着の作業性が良好である。
そして、スロット1b内への電機子コイルの巻線密度を高くでき巻き数が多くなり、そして電機子コアー1の磁気回路に接続空隙が無いので高効率のモータとすることができる。
【0014】
実施の形態2.
実施の形態1の電機子は表面の凹凸が多く風損が大きく、とくに液体中で電機子を回転させる燃料ポンプに適用する場合は、渦抵抗が大きくなりポンプ効率を妨げる。このために電機子コイルを円柱に樹脂で包みモールド成形ですることが行われていた。
これに対して実施の形態2の発明は実施の形態1の電機子において掛止磁片5から延長された延長磁極5aを用いて電機子表面を簡易に平坦にし、渦抵抗を少なくするものである。
図6はこの発明の実施の形態2における直流モータの電機子の断面図、図7は実施の形態2の直流モータの電機子の組み立てを示す斜視図である。
【0015】
図において、符号1〜6は上記実施の形態1と同様である。回転軸2の電機子コアー1と整流子6の中間に中継台7が装着される。中継台7は絶縁物からなる中空多角柱であり、中空穴が回転軸2に嵌合される。中継台7の多角の各外面に複数の導電性の中継端子8が設けられ、各中継端子8は互いに電気的に絶縁され、多角平面の集電部と電機子コイル3の巻線端末が接続される端子を有している。なお、中継台7の多角の数および中継端子8の数は整流子6のセグメント数に対応させている。
【0016】
整流子6は絶縁基台6bに複数個の導電性のセグメント6cが角度均等に配設され、各セグメント6cから集電片6dが中継台7へ向けて延在されている。また、絶縁基台6bと一体に整流カバー上9が樹脂成形により設けられており、整流カバー上9はセグメント6cのブラシ接触面と反対方向に電機子コアー1と同一径の椀状に形成され椀内に中継台7を収容する。整流カバー上9の外面は平滑に形成され、椀端は櫛冠状に凹凸が構成されている。椀端の凹底9aは突極1aの側面に当接される形状に、そして椀端の櫛歯9bは断面が凸形に形成されている。櫛歯9bはスロット1b上部の相隣る延長磁極5a間に挿入されて、凸形の頂部は延長磁極5aが無い空間部分を突極1aの外径と同一にして、また凸形の段下部は延長磁極5aの下部とフランジ4bの間に侵入して、櫛歯9b自身が遠心力で飛び出すのを阻止する(図3参照)。
【0017】
整流子6と整流カバー上9をと回転軸2に所定の位置に嵌挿されたとき、集電片6dは集電部8aと接触して電機子コイル3と整流子6のセグメント6cが電気的に接続されるようになっている。
【0018】
整流カバー下10は整流カバー上9と上下が対称の椀状に構成され、上記と同様の凹底10aと櫛歯10bを有し、回転軸2が嵌挿される嵌挿穴10cが中心に形成されている。櫛歯9bと櫛歯10bを合わせた長さを電機子コアー1の積層厚さと同一にして、整流カバー上9と整流カバー下10が回転軸2に対向して嵌挿されたとき櫛歯9bと櫛歯10bはスロット1b部に挿入され、スロット空間を塞ぐ。
この整流カバー上9と整流カバー下10の装着により、電機子の表面が平坦となり電機子の回転による周囲流体との渦損を軽減することができる。
【0019】
そして、整流カバー下10の嵌挿穴10cに近接した端面に流体の内外の流入出を許容する小穴10dと、整流カバー上9の外周に小穴9dが設けてある。この小穴9d、10dは電機子の回転による遠心力の差を利用して整流カバー内の流体を小穴10dから小穴9dへ強制流通させて電機子コイル3を直接冷却する。
【0020】
上記説明では整流カバー上9と整流カバー下10の双方にスロット空間を塞ぐ櫛歯9bと櫛歯10bを設けているが、いずれか一方を電機子コアー1の積層厚さと同じ長さにして、他方は突極1aの側面に当接される形状としてもよい。
【0021】
【発明の効果】
この発明の直流モータの電機子は、電機子コアー1とは別途に巻枠4へ電機子コイル3の巻線を施して、この巻枠4を含む電機子コイル3を掛止磁片5とともに電機子コアー1の突極1aへ嵌挿して溝1cへ突起5cを掛止させて掛止磁片5が電機子コイル3を突極1aに固定するようにしたので、巻線作業および電機子コイル3の装着の作業性が良く、またスロット1b内への電機子コイルの巻線密度を高くできるため巻き数が多くなり、高効率のモータとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1を示す直流モータの電機子の断面図である。
【図2】 この発明の電機子コアーと電機子コイルの関係を示す図である。
【図3】 この発明のにおける直流モータの電機子の部分断面図である。
【図4】 この発明の掛止磁片の斜視図である。
【図5】 この発明の掛止磁片の斜視図である。
【図6】 この発明の実施の形態2における直流モータの電機子の断面図である。
【図7】 実施の形態2の直流モータの電機子の組み立てを示す図である。
【符号の説明】
1 電機子コアー、1a 突極、1b スロット、1c 溝、2 回転軸、
3 電機子コイル、4 巻枠、4a フランジ、4b フランジ、
5 掛止磁片、5a 延長磁極、5c 突起、5d 拡大磁路、
6 整流子、6d 集電片、7 中継台、8 中継端子、
9 整流カバー上、9a 凹底、9b 櫛歯、9d 小穴、
10 整流カバー下、10a凹底、 10b櫛歯、10d 小穴。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an armature for a DC motor.
[0002]
[Prior art]
The armature of a conventional DC motor has a substantially V-shaped V-shaped opening with a winding wound in a narrow slot, or the V-shaped opening is widened to cover the ring-shaped iron core after winding. The winding was fixed so as not to be pulled out by centrifugal force (for example, see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-243651
[Problems to be solved by the invention]
Conventional armatures of direct current motors have a limitation in the capacity of the winding in a slot having a narrow V-shaped opening, and it is difficult to increase the efficiency of the motor. Also, in order to increase the winding capacity in the slot by widening the V-shaped opening, and to prevent the winding from being detached due to centrifugal force after winding work, the one covered with the ring core is the armature core and the ring core. There was a magnetic resistance in the gap between the contact portions, which made it difficult to increase the efficiency of the motor.
In addition, the armature core must be insulated and the windings must be applied directly into the slots, resulting in poor winding workability.
[0005]
The present invention was made to solve the above-described problems, has good workability in winding work and armature coil mounting, and increased winding density in the armature coil slot, It is intended to obtain a high-efficiency DC motor by preventing the winding from being separated by centrifugal force and eliminating the magnetic gap in the armature portion.
[0006]
Furthermore, the second object is to obtain a direct current motor that can reduce eddy loss when the armature of the present invention is used in a liquid such as an in-tank fuel pump.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The armature structure of a DC motor according to the present invention is provided on a salient pole side facing a slot formed between salient poles of a rectangular salient pole formed radially on the armature core from the rotary axis, in parallel with the rotary axis. An armature coil that is wound in a taper shape so as to occupy half of the slot in a winding frame having a center hole and a flange that can be inserted into the salient pole, and a flat surface on both sides of the flat portion. A hooking magnetic piece with both side flanges sandwiching both flanges in contact with the inner surface of the salient pole facing the inner surface of the reel, and a protrusion protruding toward the salient pole on the flat part of the hooking magnetic piece And an armature coil including a winding frame sandwiched by two opposing magnetic pieces from the inside is inserted into the salient poles, and the projections are latched in the grooves.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 is a sectional view of an armature of a DC motor according to
In the figure, an
[0009]
The winding work on the winding frame 4 is wound around the winding frame 4 at a different location irrespective of the
Further, the winding core 4 has a hollow core portion, and the hollow hole has a side surface facing the slot 1b slightly larger than the cross-sectional dimension of the
[0010]
The extended
[0011]
The
[0012]
Here, as shown in FIG. 5, the enlarged portion may be folded back to form the enlarged
[0013]
The armature of the DC motor configured as described above is inserted into the
The winding density of the armature coil in the slot 1b can be increased, the number of turns can be increased, and the magnetic circuit of the
[0014]
The armature of the first embodiment has a large surface irregularity and a large windage loss, and particularly when applied to a fuel pump that rotates the armature in a liquid, the vortex resistance increases and hinders pump efficiency. For this purpose, an armature coil is formed by wrapping a cylinder in resin and molding.
On the other hand, the invention of the second embodiment uses the extended
FIG. 6 is a cross-sectional view of the armature of the DC motor according to
[0015]
In the figure,
[0016]
In the commutator 6, a plurality of
[0017]
When the commutator 6 and the commutator cover 9 are inserted into the
[0018]
The rectifying cover bottom 10 is configured in a bowl shape symmetrical with the rectifying cover top 9 and has a concave bottom 10a and comb
By mounting the rectifying cover upper 9 and the rectifying cover lower 10, the surface of the armature becomes flat, and eddy loss with the surrounding fluid due to the rotation of the armature can be reduced.
[0019]
A
[0020]
In the above description, the
[0021]
【The invention's effect】
The armature of the direct current motor according to the present invention is obtained by winding the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an armature of a DC
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between an armature core and an armature coil according to the present invention.
FIG. 3 is a partial cross-sectional view of an armature of a DC motor according to the present invention.
FIG. 4 is a perspective view of a latching magnetic piece of the present invention.
FIG. 5 is a perspective view of a latching magnetic piece of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view of an armature of a DC motor according to
FIG. 7 is a diagram illustrating assembly of an armature of a DC motor according to a second embodiment.
[Explanation of symbols]
1 armature core, 1a salient pole, 1b slot, 1c groove, 2 rotating shaft,
3 Armature coil, 4 reel, 4a flange, 4b flange,
5 retaining magnetic piece, 5a extended magnetic pole, 5c protrusion, 5d enlarged magnetic path,
6 commutator, 6d current collecting piece, 7 relay stand, 8 relay terminal,
9 on the current cover, 9a concave bottom, 9b comb teeth, 9d small hole,
10 Below the rectifying cover, 10a concave bottom, 10b comb teeth, 10d small holes.
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