JP4815061B2

JP4815061B2 - Armature structure in electric motor

Info

Publication number: JP4815061B2
Application number: JP2001087966A
Authority: JP
Inventors: 幸治小林; 正範佐藤; 義親川島; 龍之齋藤; 啓司荒井; 憲児坂田; 圭介光岡
Original assignee: Mitsuba Corp
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 2001-03-26
Filing date: 2001-03-26
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2021-03-26
Also published as: JP2002291210A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電装品等の電機機器に用いられる電動モータにおけるアーマチュア構造に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
一般に、この種の電動モータに内装されるアーマチュアは、ボス部から放射状に突出する略Ｔ字形のティースが複数形成されたアーマチュアコアに、巻線を巻装することで構成され、そしてアーマチュアコアに対する巻線の巻装方式としては、ティース間に形成される各スロットのうち予め決定される個数のスロットを飛び越えた二つのスロット間に対して巻線群を巻装することを、コア軸の軸芯対称となる関係で両側に行い、かつこれを順次隣接するスロット間にずらして行う所謂ダブルフライヤ方式が広く採用されている。しかるに従来では、二層重ね巻きをダブルフライヤ方式で巻線する場合、前半の巻装工程でスロットに巻装された巻線群は、後半の巻装工程で巻装される巻線群が外周側に積層されるが、後半の巻装工程で巻装される巻線群、特に最終の巻装工程およびその一つ前の巻装工程で巻装される巻線群にあっては、外周側に巻線群が積層されない許りでなく、ティース先端の係止爪部間に形成される開口に極めて近い位置に巻装されることもあってスロットから外れ易いという不具合がある。さらに従来では、前記後半の巻装工程で巻装される巻線群を、スロットにおける占積率を高めるべく周方向に並べて巻装する場合に、後行して巻装される巻線群がスロット内に入りづらく、このため巻線の巻装工程が生産効率の低下を招いているのが実状であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、特許第３０５９７７０号公報に示されるように、異形のコア形状とし、これによって、ティース基部の強度は損なわない状態で後行して巻き掛けられる少なくとも最終の巻装工程およびその一つ前の巻装工程の巻線群が巻装される係止爪部の周方向長が長く形成されるようにして、少なくとも最終の巻装工程およびその一つ前の巻装工程で巻装される巻線群は、前記長く形成された係止爪部によって確実に係止されるようにして、外周側に巻線群が積層されず、しかも外周側開口に極めて近い位置に巻装される巻線群がスロットから外れるという従来の不具合を防止するようにしたものが提唱されている。
そしてこのものは、巻線性の向上は計れるものの、スロット深さ（スロット底径）にバラツキがあって均一でないため、鉄心幅が変化し、この結果、磁気的アンバランスが発生しトルクリップルが増加するだけでなく、回転バランスが損なわれて振れ回りが発生するという問題があり、ここに本発明が解決せんとする課題がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの欠点を一掃することができるモータにおけるアーマチュア構造を提供することを目的として創作されたものであって、巻線が巻装されるアーマチュアコアのスロットを、ボス部から放射状に突設される複数のティース基部と、該ティース基部先端から周方向両側に向けて突設され、かつ周方向に所定間隔を存して等ピッチで配設される係止爪部とで略Ｔ字形に形成されるティース間に形成すると共に、これら各スロットのうち予め決定される個数のスロットを飛び越えた二つのスロット間に対して巻線群を巻装することを、径方向に対向する一対のティースの両側に存するスロット間に対称となる関係で行い、かつこれを順次隣接するスロット間にずらして行うダブルフライヤ方式の二層重ね巻きにして、前記各スロットに巻装される二束の巻線群の各ティース基部に対する巻き掛け方向を異なるように構成してなるモータにおいて、前記各ティースのうち、最終の巻装工程およびその一つ前の巻装工程の巻線群が共に巻装されるスロットを形成する一対のティースを、スロットの基部幅は一定に維持された状態で、スロット開口側部の幅寸法が他のスロット開口側部の幅寸法より大きくなるよう係止爪部の周方向の中心に対して互いに逆方向に向けて偏倚させて、前記最終の巻装工程およびその一つ前の巻装工程の巻線群が巻装される両係止爪部の周方向長を長くして最終の巻装工程およびその一つ前の巻装工程の巻線群がスロットから外れることを防止するよう構成するにあたり、前記最終の巻装工程およびその一つ前の巻装工程の巻線群が巻装されるかつスロット深さは他のスロットと一定に統一された状態にして略一定のコギングトルクとなるように構成したことを特徴とする電動モータにおけるアーマチュア構造である。
そして本発明は、このようにすることによって、巻線がスロットから外れてしまう不具合を防止し、生産効率の向上を計ることができるよう異形スロットにしながら、スロット深さを統一することで、トルクリップルを低減し磁気的アンバランスを解消できると共に、振れ回りを回避できるようにしたものである。
【０００５】
【実施の形態】
次に、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図面において、１は電動モータであって、該モータ１のケース２内には、コア軸３に一体的に設けられるアーマチュアコア４およびコンミテータ５、該コンミテータ５に弾圧状に摺接するブラシ６、アーマチュアコア４の外周と所定間隔を存して対向する磁石７等が内装されるが、これらの構成は何れも従来通りである。
【０００６】
前記アーマチュアコア４は、ボス部４ａから放射状に突出する所定幅ａのティース基部４ｂと、該ティース基部４ｂ先端から所定幅ｂを有するべく周方向両側に向けて突設され、かつ周方向に所定間隔ｃを存して等ピッチで配設される係止爪部４ｃとで略Ｔ字形に形成されるティースＴ１〜１２が形成され、各ティースＴ間にスロットＳ１〜１２が形成されている。
【０００７】
Ｃはアーマチュアコア４に巻装される巻線群であって、該巻線群Ｃは、前記各スロットＳのうち、４個のスロットＳを飛び越えた二つのスロットＳ間に対して巻装される工程を、コア軸３の軸芯対称となる関係で両側に行うことで一回の巻装工程とし、該巻装工程を順次隣接するスロットＳ間にずらして行うことによって各スロットＳに対して二束ずつ巻装されるが、これによって各スロットＳに巻装される二束の巻線群Ｃは、各ティース基部４ｂに対する巻き掛け方向が異なるようになっている。
【０００８】
前記巻線群Ｃは、実施の形態においては、Ｓ１−Ｓ８間およびＳ２−Ｓ７間に巻装される第一巻装工程、Ｓ２−Ｓ９間およびＳ３−Ｓ８間に巻装される第二巻装工程、Ｓ３−Ｓ１０間およびＳ４−Ｓ９間に巻装される第三巻装工程、Ｓ４−Ｓ１１間およびＳ５−Ｓ１０間に巻装される第四巻装工程、Ｓ５−Ｓ１２間およびＳ６−Ｓ１１間に巻装される第五巻装工程、Ｓ６−Ｓ１間およびＳ７−Ｓ１２間に巻装される第六巻装工程を経て内周側から外周側へ順次積層状に巻装されるが、前記各ティースＴのうち、スロットＳの外周側開口近くに巻装される巻線群Ｃ４〜６が巻き掛けられるティースＴ１、２、４〜８、１０〜１２のティース基部４ｂは、係止爪部４ｃの周方向中心に対して、先行して巻き掛けられる巻線群Ｃ１〜３が巻装されるスロットＳ側に左右幅を維持した状態で偏倚している。即ち、後行して巻き掛けられる巻線群Ｃ４〜６が巻装されるスロットＳにおける係止爪部４ｃの周方向長ｄを長くすると共に、スロットＳの外周側開口近くに二束の巻線群Ｃが周方向に並ぶよう巻装されるスロットＳ、特にスロットＳ６およびＳ１２においては開口側部の幅寸法ｅを広くするようになっている。またさらに、実施の形態においては、前記ティースＴの偏倚量を、最終巻装工程に近づく程大きくなるよう設定すると共に、最終巻装工程である第六巻装工程と、その一つ手前である第五巻装工程とで巻線群Ｃ６およびＣ５が巻装されるスロットＳ６およびＳ１２にあっては、スロット深さを浅くすることによりスロットＳにおける巻線群Ｃの占積率を高めるようになっている。しかもこれら各スロットＳは、そのスロット深さＤが一定となるよう寸法設定されている。
【０００９】
叙述の如く構成された本発明の実施の形態において、アーマチュアコア４の各スロットＳには、巻線群Ｃがダブルフライヤ方式の二層重ね巻きによって内周側から順次巻装されることになり、そして、後半の巻装工程である第四〜第六巻装工程で巻装される巻線群Ｃ４〜６は、スロットＳの外周側開口近くに巻装されることになるが、巻線群Ｃ４〜６が巻き掛けられるティースＴ１、２、４〜８、１０〜１２のティース基部４ｂを、係止爪部４ｃの周方向中心に対して、先行して巻き掛けられる巻線群Ｃ１〜３が巻装されるスロットＳ側に偏倚せしめて、上記巻線群Ｃ４〜６が巻装されるスロットＳにおける係止爪部４ｃの周方向長ｄを長く形成しているので、巻線群Ｃ４〜６は長く形成された係止爪部４ｃによって確実に係止されてスロットＳから外れてしまうような不具合が無い。
【００１０】
しかも、所定ティースＴのティース基部４ｂを、幅ａについては維持した状態で偏倚させたことによって、特にスロットＳ６およびＳ１２における開口側部の幅寸法ｅが他のものよりも広く形成されることになり、このため、スロットＳ６およびＳ１２の外周側開口近くに、最終とその一つ前工程で巻装される二束の巻線群Ｃ５およびＣ６を共に一つのスロットＳ６およびＳ１２に周方向に並ぶよう巻装する際に、後行して巻装される巻線群Ｃ６を容易にスロットＳ内に巻装することができ、この結果、巻線群Ｃの巻装工程における作業効率を向上させて著しい生産性の向上を計ることができる。
このように、巻線ＣがスロットＳから外れてしまう不具合を防止し、生産効率の向上を計ることができるよう異形スロットにしながら、スロット深さＤを一定に統一することで、トルクリップルを低減し磁気的アンバランスを解消できると共に、振れ回りを回避できるようにしたものである。そして本発明が実施されたものが如何に優れているかを、図４を用いてさらに具体的に説明する。図４（Ａ）（Ｂ）には、本実施の形態のアーマチュアコアと従来例としてあげた前記特許第３０５９７７０号公報に記載される異形のアーマチュアコアとについて、同じ体格のモータを作成して実際にコギングトルクの波形を測定した結果が図示されているが、この図から、本発明の実施の形態のものは、略一定のコギングトルク状態となっているのに対し、従来の異形コアのものは、大きく波打った状態となっており、これらから本発明を実施したものは明らかにトルクリップルが低減していることが確認される。
【００１１】
さらにこのものでは、巻線群Ｃ６およびＣ５が巻装されるスロットＳ６およびＳ１２のスロット深さを浅く、それ以外のスロットＳのスロット深さを深く設定しているので、スロットＳにおける巻線群Ｃの占積率を高めることができ、もってモータ性能も向上させることができる。
【００１２】
また、偏倚されるティース基部４ｂは、切欠かれたりすることなく、他のティース基部４ｂと同様に所定幅ａが確保されているため、磁路のアンバランスに伴うモータ性能の低下が無いものとできる。
【００１３】
尚、本発明は、前記実施の形態のものに限定されないものであることは勿論であって、例えば図５、６に示す第二および第三の実施の形態のようにすることもできる。図５に示す第二の実施の形態のものは、９０度毎に同じスロット形状となるよう配置したものであり、このようにすることにより、９０度回転の積層にも対応ができることになる。また図６に示す第三の実施の形態のものは２０スロットとしたもので、４極と極数の多いものにも対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】モータの断面図である。
【図２】アーマチュアコアの側面図である。
【図３】巻線を巻装した状態の同上側面図である。
【図４】（Ａ）（Ｂ）は第一の実施の形態の異形コアと従来の異形コアのコギングトルク波形の測定結果図である。
【図５】第二実施の形態を示すアーマチュアコアの側面図である。
【図６】第三実施の形態を示すアーマチュアコアの側面図である。
【符号の説明】
１モータ
４アーマチュアコア
４ａボス部
４ｂティース基部
４ｃ係止爪部
Ｔティース
Ｓスロット
Ｃ巻線群[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an armature structure in an electric motor used in electrical equipment such as electrical equipment.
[0002]
[Prior art]
Generally, an armature installed in an electric motor of this type is configured by winding a winding around an armature core formed with a plurality of substantially T-shaped teeth protruding radially from a boss portion. As a winding method of the winding, the winding group is wound between two slots that jump over a predetermined number of slots among the slots formed between the teeth. A so-called double flyer system is widely employed which is performed on both sides so as to be symmetrical with respect to the core and is sequentially shifted between adjacent slots. However, conventionally, when two-layered winding is wound by a double flyer method, the winding group wound in the slot in the first half winding process is the outer circumference of the winding group wound in the second winding process. The winding group is wound on the side, but the winding group wound in the latter winding process, particularly the winding group wound in the final winding process and the previous winding process, The winding group is not allowed to be stacked on the side, and there is a problem that it is likely to come off from the slot because it is wound at a position very close to the opening formed between the locking claws at the tip of the tooth. Further, conventionally, when the winding group wound in the latter winding process is wound side by side in the circumferential direction so as to increase the space factor in the slot, the winding group wound backward is In reality, it is difficult to enter the slot, and the winding process of the winding leads to a decrease in production efficiency.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, as shown in Japanese Patent No. 3059770, an irregular core shape is formed, whereby at least the final winding step and the immediately preceding winding step wound in a state where the strength of the teeth base is not impaired are performed. Winding wound in at least the final winding step and the previous winding step so that the circumferential length of the locking claw portion around which the winding group of the winding step is wound is formed long. The wire group is securely locked by the long locking claw portion so that the winding group is not laminated on the outer peripheral side and is wound at a position very close to the outer peripheral side opening. A proposal has been made to prevent the conventional problem of the group coming out of the slot.
Although this can improve winding performance, the slot depth (slot bottom diameter) varies and is not uniform, so the core width changes, resulting in magnetic imbalance and increased torque ripple. In addition to this, there is a problem that the rotational balance is lost and swinging occurs, and there is a problem that the present invention does not solve.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The present invention was created with the object of providing an armature structure in a motor that can eliminate these drawbacks in view of the above circumstances, and has a slot of an armature core around which a winding is wound. , A plurality of teeth bases projecting radially from the boss, and a latch projecting from the tip of the teeth base toward both sides in the circumferential direction and arranged at equal intervals in the circumferential direction Forming between the teeth formed in a substantially T-shape with the claw portion, and winding a winding group between two slots that jump over a predetermined number of slots among these slots, carried out in a symmetrical between lie on both sides of the pair of teeth slots relationship diametrically opposed, and two layers lap winding double flier scheme for shifting between which sequentially adjacent slots Te, wherein the motor comprising a winding direction and configured differently for each tooth base of the coil groups of the two bundles which are wound around each slot, of the respective teeth, the final winding step and one that A pair of teeth forming a slot in which the winding group of the previous winding process is wound together, with the width of the slot opening side being the other slot opening side with the base width of the slot maintained constant The winding groups of the last winding step and the previous winding step are biased in opposite directions with respect to the circumferential center of the locking claw so as to be larger than the width dimension of the portion. In the configuration to prevent the winding group of the final winding process and the previous winding process from coming out of the slot by increasing the circumferential length of both the locking claws to be wound, the final Winding process and winding of the previous winding process And slot depth group is wound is an armature structure in an electric motor, characterized by being configured to be substantially constant cogging torque in the state of being united to a constant and the other slot.
In this way, the present invention prevents the problem that the winding is detached from the slot and unifies the slot depth while making the slot irregular so that the production efficiency can be improved. The ripple can be reduced and the magnetic imbalance can be eliminated, and the whirling can be avoided.
[0005]
Embodiment
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, reference numeral 1 denotes an electric motor, and a case 2 of the motor 1 includes an armature core 4 and a commutator 5 provided integrally with a core shaft 3, a brush 6 slidably contacted with the commutator 5, and an armature A magnet 7 or the like facing the outer periphery of the core 4 with a predetermined interval is housed, and these configurations are all conventional.
[0006]
The armature core 4 has a teeth base 4b having a predetermined width a projecting radially from the boss 4a, and protrudes from the tip of the teeth base 4b toward both sides in the circumferential direction so as to have a predetermined width b. Teeth T1 to T12 that are formed in a substantially T shape are formed with the locking claw portions 4c that are arranged at an equal pitch with an interval c, and slots S1 to S12 are formed between the teeth T.
[0007]
C is a winding group wound around the armature core 4, and the winding group C is wound between two slots S that jump over four slots S among the slots S. Is performed on both sides of the core shaft 3 so as to be symmetrical with respect to the axis of the core shaft 3, and the winding process is sequentially performed between adjacent slots S. Thus, two bundles of the winding group C wound around each slot S have different winding directions with respect to the teeth bases 4b.
[0008]
In the embodiment, the winding group C is a first winding step wound between S1 and S8 and between S2 and S7, and a second winding wound between S2 and S9 and between S3 and S8. Mounting step, third winding step wound between S3-S10 and between S4-S9, fourth winding step wound between S4-S11 and S5-S10, between S5-S12 and S6- Although the fifth winding step wound between S11, the sixth winding step wound between S6-S1 and between S7-S12, the winding is sequentially performed from the inner peripheral side to the outer peripheral side. Of the teeth T, the teeth bases 4b of the teeth T1, 2, 4-8, 10-12 around which the winding groups C4-6 wound around the opening on the outer peripheral side of the slot S are wound are locked. Winding groups C1 to C3 wound in advance are wound around the circumferential center of the claw portion 4c. It is offset while keeping the lateral width to the lot S side. That is, the circumferential length d of the locking claw portion 4c in the slot S in which the winding groups C4 to C6 wound in the following manner are wound is lengthened, and two bundles are wound near the outer peripheral side opening of the slot S. In the slot S wound in such a manner that the line group C is arranged in the circumferential direction, particularly in the slots S6 and S12, the width dimension e of the opening side is widened. Furthermore, in the embodiment, the amount of deviation of the teeth T is set so as to increase as it approaches the final winding process, and the sixth winding process, which is the final winding process, is just before that. In the slots S6 and S12 in which the winding groups C6 and C5 are wound in the fifth winding step, the space factor of the winding group C in the slot S is increased by reducing the slot depth. It has become. Moreover, each of the slots S is dimensioned so that the slot depth D is constant.
[0009]
In the embodiment of the present invention configured as described above, the winding group C is wound around each slot S of the armature core 4 sequentially from the inner peripheral side by double-layered double layer winding. The winding groups C4 to C6 wound in the fourth to sixth winding processes, which are the latter winding processes, are wound near the opening on the outer peripheral side of the slot S. Winding groups C1 to C1 are wound around the teeth base 4b of the teeth T1, 2, 4 to 8 and 10 to 12 around which the groups C4 to 6 are wound, with respect to the circumferential center of the locking claw 4c. 3 is biased toward the slot S where the winding group is wound, and the circumferential length d of the locking claw portion 4c in the slot S where the winding group C4-6 is wound is formed long. C4-6 are securely locked by the long locking claw portion 4c and are Problems there is no such deviates from S.
[0010]
In addition, by biasing the tooth base 4b of the predetermined tooth T while maintaining the width a, the width dimension e of the opening side portions in the slots S6 and S12 is made wider than the others. Therefore, near the outer peripheral side opening of the slots S6 and S12, the final and the two bundles of the winding groups C5 and C6 wound in the previous step are both arranged in the circumferential direction in one slot S6 and S12. When winding in such a manner, the winding group C6 wound later can be easily wound in the slot S. As a result, the working efficiency in the winding process of the winding group C can be improved. Can significantly improve productivity.
In this way, torque ripple is reduced by unifying the slot depth D while keeping the slot C irregularly shaped to prevent the winding C from coming out of the slot S and improving the production efficiency. In addition, the magnetic imbalance can be eliminated and swinging can be avoided. Then, how the embodiment of the present invention is superior will be described more specifically with reference to FIG. 4 (A) and 4 (B), motors having the same physique are actually produced by using the armature core of the present embodiment and the deformed armature core described in the above-mentioned Japanese Patent No. 3059770 as a conventional example. The result of measuring the waveform of the cogging torque is shown in Fig. 1. From this figure, the embodiment of the present invention is in a substantially constant cogging torque state, whereas that of the conventional deformed core Are in a state of being greatly undulated, and it is confirmed from these that the torque ripple is clearly reduced in the embodiment of the present invention.
[0011]
Further, in this case, since the slot depths of the slots S6 and S12 around which the winding groups C6 and C5 are wound are set shallow and the slot depths of the other slots S are set deep, the winding group in the slot S is set. The space factor of C can be increased, and thus the motor performance can be improved.
[0012]
Further, the biased teeth base 4b is not cut out and has a predetermined width a like the other teeth base 4b, so that there is no reduction in motor performance due to magnetic path unbalance. it can.
[0013]
Of course, the present invention is not limited to that of the above-described embodiment, and for example, the second and third embodiments shown in FIGS. The thing of 2nd Embodiment shown in FIG. 5 arrange | positions so that it may become the same slot shape every 90 degree | times, By doing in this way, it can respond also to lamination | stacking of 90 degree | times rotation. Further, the third embodiment shown in FIG. 6 has 20 slots, and can accommodate four poles and a large number of poles.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a motor.
FIG. 2 is a side view of an armature core.
FIG. 3 is a side view of the same as above with a winding wound.
4A and 4B are measurement result diagrams of cogging torque waveforms of the deformed core of the first embodiment and the conventional deformed core. FIG.
FIG. 5 is a side view of an armature core showing a second embodiment.
FIG. 6 is a side view of an armature core showing a third embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Motor 4 Armature Core 4a Boss 4b Teeth Base 4c Locking Claw T Teeth S Slot C Winding Group

Claims

Slots of the armature core around which the windings are wound are provided with a plurality of teeth bases projecting radially from the boss part, projecting from the tips of the teeth bases toward both sides in the circumferential direction, and at predetermined intervals in the circumferential direction. And formed between teeth formed in a substantially T-shape with locking claw portions arranged at equal pitches, and between two slots jumping over a predetermined number of slots among these slots. The winding group is wound with respect to the double flyer system in which the symmetric relationship is provided between the slots on both sides of the pair of teeth facing each other in the radial direction , and this is sequentially shifted between adjacent slots. in the two-layer lap winding, said in the motor formed by differently configured the winding direction of each tooth base of the coil groups of the two bundles which are wound around each slot of said each tooth, A pair of teeth forming a slot in which the winding group of the last winding process and the previous winding process are wound together, with the slot base width maintained constant, the slot opening side part The last winding step and the previous one are biased in the opposite directions with respect to the circumferential center of the locking claw so that the width dimension of the slot is larger than the width dimension of the other slot opening side part. The length of the circumferential direction of both locking claws around which the winding group of the winding process is wound is lengthened so that the winding group of the final winding process and the previous winding process is removed from the slot. In the construction to prevent, the winding group of the last winding process and the previous winding process is wound and the slot depth is made uniform with other slots to be substantially constant. by being configured such that the cogging torque to the electric motor, wherein the Kick the armature structure.