JP5300339B2

JP5300339B2 - Motor with brush

Info

Publication number: JP5300339B2
Application number: JP2008155347A
Authority: JP
Inventors: 直樹塩田; 義親川島
Original assignee: Mitsuba Corp
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 2008-06-13
Filing date: 2008-06-13
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2028-06-13
Also published as: JP2009303390A

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor with a brush, capable of making a rotation speed variable even when an inter-segment voltage is reduced and a coil is wound by an intensively winding method. SOLUTION: Teeth 9 are each provided with first coils 33U-33W wound in a forward direction by the intensively winding method and second coils 34U-34W wound in a reverse direction by the intensively winding method, wherein a segment 14 is configured by two segment groups 41, 42 existing at point symmetry position centered at a rotary axis, the segments 14 having the same potential in each of the segment groups 41, 42 are short-circuited by connection lines 25a, 25b, the teeth 9 are configured by two teeth groups 46, 47 existing at point symmetry positions centered at the rotary axis, the first coils 33U-33W and the second coils 34U-34W which are wound around the same teeth groups 46 and 47 are connected to the same segment groups 41, 42 respectively, and closed circuits H1, H2 are formed one for each of the two teeth groups 46, 47. COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、車両等に搭載されるブラシ付モータに関するものである。 The present invention relates to a brush motor mounted on a vehicle or the like.

一般に、ブラシ付きの３相直流モータは、内周面に永久磁石を取り付けた円筒状のヨークの内側にアーマチュアコイルが巻装されたアーマチュアが回転自在に配置された構成となっている場合が多い。アーマチュアは回転軸に外嵌固定されたアーマチュアコアを有している。アーマチュアコアには軸方向に長いティースが複数形成され、これらティース間に軸方向に長いスロットが形成されている。各ティースには３相構造のコイルが集中巻方式にて巻装されている。 Generally, a three-phase DC motor with a brush often has a configuration in which an armature around which an armature coil is wound is rotatably arranged inside a cylindrical yoke having a permanent magnet attached to the inner peripheral surface thereof. . The armature has an armature core that is externally fixed to the rotating shaft. A plurality of long teeth in the axial direction are formed on the armature core, and a long slot is formed in the axial direction between the teeth. Each tooth is wound with a three-phase coil by a concentrated winding method.

各コイルは、回転軸に取り付けられた各セグメントに導通している。各セグメントは複数のブラシと摺接可能になっており、これらブラシを介してコイルに直流電流が供給される。そして、アーマチュアコアに形成される磁界と永久磁石との間に生じる磁気的な吸引力や反発力によって回転軸が回転される。この回転によってブラシが摺接するセグメントが順次変更されコイルに流れる電流の向きが切り替えられる、所謂整流が行われ、アーマチュアコアが継続的に回転する。 Each coil is electrically connected to each segment attached to the rotating shaft. Each segment can be slidably contacted with a plurality of brushes, and a direct current is supplied to the coil through these brushes. Then, the rotating shaft is rotated by a magnetic attractive force or repulsive force generated between the magnetic field formed in the armature core and the permanent magnet. This rotation sequentially changes the segments in sliding contact with the brush and switches the direction of the current flowing in the coil, so-called rectification is performed, and the armature core continuously rotates.

この種の直流モータでは、アーマチュアの回転に伴い、ブラシがセグメントと接触、および離間を繰り返すことになる。このため、セグメント間電圧が大きいとブラシがセグメントから離間する際、コイルに蓄電された電磁エネルギーが放出されることによりブラシとセグメントとの間で放電が発生することがある。ブラシとセグメントとの間で放電が発生すると、ブラシ、およびセグメントが放電摩耗を起こし、ブラシとセグメントとの電気的接触不良を引き起こすおそれがあると共に、ブラシの寿命が短くなるおそれがある。このため、例えば、セグメントの数をスロットの数に対して２倍に設定し、セグメント間の電圧を低減させる技術が提案されている。このようにすることで、ブラシ、およびセグメントの放電摩耗の低減を図ることができる（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７−６６３３号公報 In this type of DC motor, the brush repeatedly contacts and separates from the segment as the armature rotates. For this reason, when the voltage between the segments is large, when the brush is separated from the segment, the electromagnetic energy stored in the coil is released, so that discharge may occur between the brush and the segment. When electric discharge occurs between the brush and the segment, the brush and the segment may be subjected to electric discharge wear, which may cause poor electrical contact between the brush and the segment, and may shorten the life of the brush. For this reason, for example, a technique has been proposed in which the number of segments is set to twice the number of slots to reduce the voltage between segments. By doing in this way, reduction of discharge wear of a brush and a segment can be aimed at (for example, refer to patent documents 1).
JP 2007-6633 A

ところで、上述の従来技術のような直流モータで回転速度を可変させようとしても並列回路数が２回路になるため、直流モータの回転速度を可変させるのが困難である。例えば、ブラシの数を２つから４つに変更して通電されるブラシの数を変更し、これによって速度可変させようとすることも考えられる。しかしながら、並列回路数が２回路では、コイルの有効導体数や通電電流が変化しないので、直流モータの回転速度を可変することが困難である。また、並列回路数を４回路にするべく、ティースにコイルを重ね巻（分布巻）方式にて巻装することも考えられるが、集中巻方式と比較して占積率が低下するために直流モータの大型化、モータ効率の低下を招く。 By the way, even if it is attempted to vary the rotational speed with the DC motor as in the above-described prior art, the number of parallel circuits is two, so it is difficult to vary the rotational speed of the DC motor. For example, it is conceivable to change the number of brushes to be energized by changing the number of brushes from two to four, thereby changing the speed. However, when the number of parallel circuits is two, the number of effective conductors of the coil and the energization current do not change, so it is difficult to vary the rotational speed of the DC motor. In order to reduce the number of parallel circuits to four, it is conceivable that coils are wound around the teeth by the overlapping winding (distributed winding) method. However, since the space factor decreases compared to the concentrated winding method, the direct current is reduced. Increase in motor size and decrease in motor efficiency.

そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、セグメント間電圧を低減させ、コイルを集中巻方式で巻装した場合であっても回転速度を可変させることができるブラシ付モータを提供するものである。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and is provided with a brush that can reduce the voltage between segments and vary the rotation speed even when the coil is wound in a concentrated winding method. A motor is provided.

上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、磁極を８極有するヨークと、前記ヨークの内側に回転自在に設けられる回転軸と、前記回転軸に取り付けられ径方向に向かって放射状に延びる１２個のティースと、前記ティース間に形成され軸方向に沿って延びる１２個のスロットとを有するアーマチュアコアと、前記回転軸に前記アーマチュアコアと隣接して設けられ２４枚のセグメントを周回り方向に配置したコンミテータと、前記セグメントに摺接し、給電を行うための４つのブラシとから成り、前記４つのブラシは、陽極側ブラシと陰極側ブラシとの組みを２つ備えて構成され、同極側同士のブラシは、前記回転軸を中心にして対向配置されると共に、異極側同士のブラシは電気角で１８０°周回り方向に間隔をあけて配置され、各ティースは、互いに隣接するセグメント間に電気的に接続され順方向に集中巻方式にて巻装された第一コイルと、互いに隣接する他のセグメント間に電気的に接続され逆方向に集中巻方式にて巻装された第二コイルとを備え、前記第一コイルの巻き始め端が接続されているセグメントと前記第二コイルの巻き始め端が接続されているセグメントとの相対位置が前記４つのブラシのうちの１組のブラシの相対位置に対応するように設定されているブラシ付モータであって、前記セグメントを前記回転軸を中心にして互いに点対称位置に存在する１２個ずつの２つのセグメント群で構成し、各セグメント群の同電位となるセグメント同士を短絡部材で短絡し、前記ティースを前記回転軸を中心にして互いに点対称位置に存在する６つずつの２つのティース群で構成し、同一のティース群に巻装されている第一コイル、および第二コイルをそれぞれ同一のセグメント群に接続し、前記２つのティース群それぞれに、閉回路を１つずつ形成し、前記４つのブラシの全てに通電する場合、前記４つのブラシのうち、３つのブラシに通電する場合、および前記陽極側ブラシと前記陰極側ブラシとの１組に通電する場合の３つの通電パターンの何れかの通電パターンを選択することにより、電流の流れる前記第一コイル、および前記第二コイルを変化させ、前記回転軸の回転速度を３速に切替可能としたことを特徴とする。
この場合、請求項２に記載した発明のように、各ティース群の同じ相に相当するティース同士に、前記第一コイル、および前記第二コイルを連続して直列になるように巻装してもよい。 In order to solve the above-described problems, the invention described in claim 1 is directed to a yoke having eight magnetic poles, a rotary shaft rotatably provided inside the yoke, and a radial shaft attached to the rotary shaft. An armature core having twelve teeth extending radially and twelve slots formed between the teeth and extending in the axial direction; and 24 segments provided on the rotating shaft adjacent to the armature core. Are arranged in a circumferential direction, and four brushes that are in sliding contact with the segment and perform power supply, and the four brushes are provided with two sets of anode side brushes and cathode side brushes. The brushes on the same pole side are arranged opposite to each other around the rotation axis, and the brushes on the opposite pole side are arranged at an electrical angle with a spacing of 180 ° in the circumferential direction. Each tooth is electrically connected between adjacent segments and wound in a concentrated manner in the forward direction, and electrically connected between other adjacent segments in the opposite direction. A second coil wound by a concentrated winding method, and the relative position between the segment to which the winding start end of the first coil is connected and the segment to which the winding start end of the second coil is connected is A motor with a brush set to correspond to the relative position of a pair of brushes among the four brushes, each of which has 12 segments that are in point-symmetric positions with respect to the rotation axis. The segments having the same potential in each segment group are short-circuited by a short-circuit member, and the teeth are in a point-symmetrical position with respect to each other about the rotation axis. The first coil and the second coil wound around the same tooth group are connected to the same segment group, and one closed circuit is provided for each of the two tooth groups. 3 for each of the four brushes, for energizing three of the four brushes, and for energizing one set of the anode and cathode brushes. By selecting one of the two energization patterns, the first coil and the second coil through which current flows can be changed, and the rotation speed of the rotation shaft can be switched to the third speed. To do.
In this case, as in the invention described in claim 2, the first coil and the second coil are wound around the teeth corresponding to the same phase of each tooth group so as to be continuously in series. Also good.

このように構成することで、ティースに集中巻方式にてコイルを巻装しても、閉回路が２つ形成されるので、並列回路数を４回路とすることができる。つまり、集中巻方式での１つの閉回路での並列回路数が２回路となるため、この閉回路をティース群毎に設けることで並列回路数を４回路とすることができる。これに加え、２つの閉回路を回転軸を中心にして点対称に配置すると共に、４つのブラシのうち、同極同士のブラシを回転軸を中心にして対向配置し、且つ異極同士のブラシを電気角で１８０°間隔をあけて配置している。このため、２つの閉回路それぞれに陽極側ブラシと陰極側ブラシとの組みを１組ずつ配置することができ、４ブラシ通電時、３ブラシ通電時、および２ブラシ通電時において、電流が流れるコイルの本数を変化させ、それぞれトルクの大きさを変化させることが可能になる。
また、セグメント数がスロット数に対して２倍に設定されているので、セグメント間電圧を低減させることができる。さらに、相毎に巻装されているコイルを互いに隣接する２つのセグメント間に接続すればよく、相毎の整流の中心を隣接するセグメント間の中心とすることができる。つまり、セグメントとセグメントとの間のスリットを整流の中心とすることができるため、磁極の中心、およびブラシの中心と、整流の中心を容易に合致させることができる。 With this configuration, even if the coil is wound around the teeth by the concentrated winding method, two closed circuits are formed, so that the number of parallel circuits can be four. That is, since the number of parallel circuits in one closed circuit in the concentrated winding method is two circuits, the number of parallel circuits can be made four by providing this closed circuit for each tooth group. In addition to this, two closed circuits are arranged point-symmetrically around the rotation axis, and among the four brushes, the same-polarity brushes are arranged opposite to each other around the rotation axis, and the different-polarity brushes are arranged. Are arranged at intervals of 180 ° in electrical angle. For this reason, one pair of anode side brush and cathode side brush can be arranged in each of the two closed circuits, and a coil through which current flows when energizing 4 brushes, energizing 3 brushes, and energizing 2 brushes It becomes possible to change the magnitude | size of each, and to change the magnitude | size of torque.
In addition, since the number of segments is set to be twice the number of slots, the voltage between segments can be reduced. Furthermore, a coil wound for each phase may be connected between two adjacent segments, and the center of rectification for each phase can be set as the center between adjacent segments. That is, since the slit between the segments can be used as the center of rectification, the center of the magnetic pole, the center of the brush, and the center of rectification can be easily matched.

請求項３に記載した発明は、各ティース群の前記ティース毎に、それぞれ別体の前記第一コイル、および前記第二コイルを巻装したことを特徴とする。
このように構成することで、各ティース群の同じ相に相当するティース同士に、第一コイル、および第二コイルを連続して直列になるように巻装する場合と比較して、並列回路数を磁極の数と同じにすることができ、さらに並列回路数を増大させることができる。 The invention described in claim 3 is characterized in that the first coil and the second coil, which are separate from each other, are wound for each tooth of each tooth group.
By configuring in this way, the number of parallel circuits is compared with the case where the first coil and the second coil are wound in series in series between the teeth corresponding to the same phase of each tooth group. Can be made the same as the number of magnetic poles, and the number of parallel circuits can be increased.

請求項１、および請求項２に記載した発明によれば、ティースに集中巻方式にてコイルを巻装しても、閉回路が２つ形成されるので、並列回路数を４回路とすることができる。つまり、集中巻方式での１つの閉回路での並列回路数が２回路となるため、この閉回路をティース群毎に設けることで並列回路数を４回路とすることができる。これに加え、２つの閉回路を回転軸を中心にして点対称に配置すると共に、４つのブラシのうち、同極同士のブラシを回転軸を中心にして対向配置し、且つ異極同士のブラシを電気角で１８０°間隔をあけて配置している。このため、２つの閉回路それぞれに陽極側ブラシと陰極側ブラシとの組みを１組ずつ配置することができ、４ブラシ通電時、３ブラシ通電時、および２ブラシ通電時において、電流が流れるコイルの本数を変化させ、それぞれトルクの大きさを変化させることが可能になる。よって、コイルを集中巻方式で巻装した場合であっても、４つのブラシの通電パターンを変えることで回転速度の切替えを行うことができる。
また、セグメント数がスロット数に対して２倍に設定されているので、セグメント間電圧を低減させることができる。さらに、相毎に巻装されているコイルを互いに隣接する２つのセグメント間に接続すればよく、相毎の整流の中心を隣接するセグメント間の中心とすることができる。つまり、セグメントとセグメントとの間のスリットを整流の中心とすることができるため、磁極の中心、およびブラシの中心と、整流の中心を容易に合致させることができる。よって、モータ性能を向上させることができる。 According to the invention described in claim 1 and claim 2, even if the coil is wound around the teeth by the concentrated winding method, two closed circuits are formed, so that the number of parallel circuits is four. Can do. That is, since the number of parallel circuits in one closed circuit in the concentrated winding method is two circuits, the number of parallel circuits can be made four by providing this closed circuit for each tooth group. In addition to this, two closed circuits are arranged point-symmetrically around the rotation axis, and among the four brushes, the same-polarity brushes are arranged opposite to each other around the rotation axis, and the different-polarity brushes are arranged. Are arranged at intervals of 180 ° in electrical angle. For this reason, one pair of anode side brush and cathode side brush can be arranged in each of the two closed circuits, and a coil through which current flows when energizing 4 brushes, energizing 3 brushes, and energizing 2 brushes It becomes possible to change the magnitude | size of each, and to change the magnitude | size of torque. Therefore, even when the coil is wound by the concentrated winding method, the rotation speed can be switched by changing the energization patterns of the four brushes.
In addition, since the number of segments is set to be twice the number of slots, the voltage between segments can be reduced. Furthermore, a coil wound for each phase may be connected between two adjacent segments, and the center of rectification for each phase can be set as the center between adjacent segments. That is, since the slit between the segments can be used as the center of rectification, the center of the magnetic pole, the center of the brush, and the center of rectification can be easily matched. Therefore, motor performance can be improved.

請求項３に記載した発明によれば、各ティース群の同じ相に相当するティース同士に、第一コイル、および第二コイルを連続して直列になるように巻装する場合と比較して、並列回路数を磁極の数と同じにすることができ、さらに並列回路数を増大させることができる。このため、コイルの線径を細くすることが可能になる。 According to the invention described in claim 3, compared with the case where the first coil and the second coil are wound in series in series between the teeth corresponding to the same phase of each tooth group, The number of parallel circuits can be made the same as the number of magnetic poles, and the number of parallel circuits can be further increased. For this reason, the wire diameter of the coil can be reduced.

次に、この発明の第一実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。
図１に示すように、図１に示すように、ブラシ付モータ１は、例えば、自動車のパワーウインドウモータ、ワイパモータ、およびファンモータ等に用いられる車両搭載用の直流モータであって、有底円筒形状のヨーク２内にアーマチュア３を回転自在に配置している。ヨーク２の内周面には周回り方向にセグメント型の永久磁石４が磁極を順番に変えながら８個固定されている。 Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, as shown in FIG. 1, the brushed motor 1 is a direct current motor mounted on a vehicle used for, for example, a power window motor, a wiper motor, and a fan motor of an automobile, and has a bottomed cylinder. The armature 3 is rotatably arranged in the yoke 2 having a shape. Eight segment-type permanent magnets 4 are fixed to the inner peripheral surface of the yoke 2 in the circumferential direction while changing the magnetic poles in order.

アーマチュア３は、回転軸５に固定されたアーマチュアコア６と、アーマチュアコア６に巻装されたアーマチュアコイル７と、アーマチュアコア６の一端側に配置されたコンミテータ１３とから構成されている。アーマチュアコア６は、リング状の金属板８を軸線方向に複数枚積層したものである。金属板８の外周部には軸線方向平面視で略Ｔ字状を有するティース９が放射状に１２個形成されている。各ティース９には、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相が周回り方向にこの順で割り当てられている。 The armature 3 includes an armature core 6 fixed to the rotating shaft 5, an armature coil 7 wound around the armature core 6, and a commutator 13 disposed on one end side of the armature core 6. The armature core 6 is obtained by laminating a plurality of ring-shaped metal plates 8 in the axial direction. Twelve teeth 9 having a substantially T shape in a plan view in the axial direction are radially formed on the outer peripheral portion of the metal plate 8. To each tooth 9, three phases of U phase, V phase, and W phase are assigned in this order in the circumferential direction.

複数枚の金属板８を回転軸５に外嵌することにより、アーマチュアコア６の外周には隣接するティース９間に蟻溝状のスロット１１が形成されている。スロット１１は軸線方向に沿って延びており、周回り方向に沿って等間隔に１２個形成されている。このスロット１１間にはエナメル被覆の巻線１２が巻装され、これによりアーマチュアコア６の外周に複数のアーマチュアコイル７が形成される。 By fitting a plurality of metal plates 8 to the rotating shaft 5, dovetail-shaped slots 11 are formed between adjacent teeth 9 on the outer periphery of the armature core 6. Twelve slots 11 extend along the axial direction and are formed at equal intervals along the circumferential direction. An enamel-wrapped winding 12 is wound between the slots 11, whereby a plurality of armature coils 7 are formed on the outer periphery of the armature core 6.

コンミテータ１３は回転軸５の一端に外嵌固定されている。コンミテータ１３の外周面には、導電材で形成されたセグメント１４が２４枚取り付けられている。すなわち、コンミテータ１３には、スロット１１の個数に対して２倍の数のセグメント１４が設けられている。セグメント１４は軸線方向に長い板状の金属片からなり、互いに絶縁された状態で周回り方向に沿って等間隔に並列に固定されている。 The commutator 13 is externally fitted and fixed to one end of the rotating shaft 5. 24 segments 14 made of a conductive material are attached to the outer peripheral surface of the commutator 13. That is, the commutator 13 is provided with twice as many segments 14 as the number of slots 11. The segments 14 are made of plate-shaped metal pieces that are long in the axial direction, and are fixed in parallel at equal intervals along the circumferential direction in a state of being insulated from each other.

各セグメント１４のアーマチュアコア６側の端部には、外径側に折り返す形で折り曲げられたライザ１５が一体形成されている。ライザ１５には、アーマチュアコイル７を形成する巻線１２の巻き始め端６１、および巻き終わり端６２（後述の図３で詳述する）が掛け回わされている。これら巻き始め端６１、および巻き終わり端６２は、ヒュージングによりライザ１５に固定されている。これにより、セグメント１４とこれに対応するアーマチュアコイル７とが電気的に接続される。また、ライザ１５には、同電位となるセグメント１４同士に後述する接続線２５ａ，２５ｂが掛け回されてヒュージングにより固定され、同電位のセグメント１４同士が短絡されている。 A riser 15 is integrally formed at an end portion of each segment 14 on the armature core 6 side and is bent in a manner of being folded back to the outer diameter side. The riser 15 is wound around a winding start end 61 and a winding end end 62 (described in detail in FIG. 3 described later) of the winding 12 forming the armature coil 7. The winding start end 61 and the winding end end 62 are fixed to the riser 15 by fusing. Thereby, the segment 14 and the armature coil 7 corresponding to this are electrically connected. In addition, connecting lines 25a and 25b, which will be described later, are hung around the segments 14 having the same potential and fixed by fusing, and the segments 14 having the same potential are short-circuited.

回転軸５の他端側は、ヨーク２に突出形成されたボス内の軸受け１６によって回転自在に支持されている。一方、ヨーク２の開口端にはカバー１７が設けられており、このカバー１７の内側にはホルダステー１８が取り付けられている。ホルダステー１８には周回り方向に沿ってブラシホルダ１９が４箇所設けられている。
ブラシホルダ１９には、それぞれブラシ２１がスプリング２９を介して付勢された状態で出没自在に内装されている。これらブラシ２１の先端部は、スプリング２９によって付勢されているためコンミテータ１３に摺接しており、外部からの電源がブラシ２１を介してコンミテータ１３に供給されるようになっている。 The other end side of the rotating shaft 5 is rotatably supported by a bearing 16 in a boss protruding from the yoke 2. On the other hand, a cover 17 is provided at the open end of the yoke 2, and a holder stay 18 is attached to the inside of the cover 17. The holder stay 18 is provided with four brush holders 19 along the circumferential direction.
Each brush holder 19 is provided with a brush 21 that can be moved in and out in a state where the brush 21 is urged through a spring 29. The tip portions of these brushes 21 are urged by springs 29 so as to be in sliding contact with the commutator 13, and power from the outside is supplied to the commutator 13 via the brushes 21.

図２に示すように、ブラシ２１は、陽極側ブラシ５１ａ，５２ａと陰極側ブラシ５１ｂ，５２ｂとの組みを２つ備えた４つのブラシ５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂで構成されている。そして、陽極側ブラシ５１ａ，５２ａ同士、および陰極側ブラシ５１ｂ，５２ｂ同士は互いに回転軸５を中心に対向配置されていると共に、陽極側ブラシ５１ａ，５２ａと陰極側ブラシ５１ｂ，５２ｂは周回り方向に４５°間隔をあけて配置されている。すなわち、同極側同士のブラシは、機械角で１８０°、異極側同士のブラシは電気角で１８０°間隔をあけて配置されている。なお、陽極側ブラシ５１ａ，５２ａと陰極側ブラシ５１ｂ，５２ｂとの配置を互いに反対にしてもよい。 As shown in FIG. 2, the brush 21 includes four brushes 51a, 51b, 52a, and 52b including two sets of anode-side brushes 51a and 52a and cathode-side brushes 51b and 52b. The anode-side brushes 51a and 52a and the cathode-side brushes 51b and 52b are opposed to each other around the rotation shaft 5, and the anode-side brushes 51a and 52a and the cathode-side brushes 51b and 52b are in the circumferential direction. Are arranged at 45 ° intervals. That is, the brushes on the same polarity side are arranged at a mechanical angle of 180 °, and the brushes on the opposite polarity side are arranged at an electrical angle of 180 °. The arrangement of the anode side brushes 51a and 52a and the cathode side brushes 51b and 52b may be opposite to each other.

このように、永久磁石４が８個、つまり、磁極が８極、スロット１１が１２個、セグメント１４が２４枚設けられ、８極１２スロット２４セグメントの３相に構成されたブラシ付モータ１のアーマチュア３には、以下のように巻線１２が巻装されてアーマチュアコイル７が形成されている。 As described above, the permanent magnet 4 has eight magnetic poles, that is, eight magnetic poles, twelve slots 11 and twenty-four segments 14, and the brushed motor 1 is configured in three phases of eight poles and twelve slots and 24 segments. A winding 12 is wound around the armature 3 as described below to form an armature coil 7.

図３は、アーマチュア３のセグメント１４（ライザ１５）とティース９を展開した図面であり、隣接するティース９間の空隙がスロット１１に相当している。なお、以下の図面においては、各セグメント１４、各ティース９、および巻装された巻線１２にそれぞれ符号を附し、各ティース９にＵ相、Ｖ相、Ｗ相をこの順で割り当てて説明する。つまり、１番、４番、７番、１０番ティース９がＵ相、２番、５番、８番、１１番ティース９がＶ相、３番、６番、９番、１２番ティース９がＷ相になっている。 FIG. 3 is a developed view of the segment 14 (riser 15) and the teeth 9 of the armature 3, and the gap between the adjacent teeth 9 corresponds to the slot 11. In the following drawings, each segment 14, each tooth 9, and the wound winding 12 are respectively given reference numerals, and U-phase, V-phase, and W-phase are assigned to each tooth 9 in this order. To do. That is, No. 1, No. 4, No. 7, No. 10 tooth 9 is U phase, No. 2, No. 5, No. 8, No. 11 tooth 9 is V phase, No. 3, No. 6, No. 9, No. 12 tooth 9 is W phase.

ここで、セグメント１４は、回転軸５を中心にして互いに点対称位置に存在する第一セグメント群４１と第二セグメント群４２との２つのセグメント群４１，４２で構成され、各々セグメント群４１，４２には、同電位となるセグメント１４同士を短絡する接続線２５ａ，２５ｂが接続されている。すなわち、１番セグメント１４から１２番セグメント１４に至る間の１２個のセグメント１４で第一セグメント群４１を構成すると共に、１３番セグメント１４から２４番セグメント１４に至る間の１２個のセグメント１４で第二セグメント群４２を構成している。 Here, the segment 14 is composed of two segment groups 41 and 42, which are a first segment group 41 and a second segment group 42 that exist at point-symmetric positions with respect to the rotation axis 5, and each segment group 41, 42 is connected to connection lines 25a and 25b for short-circuiting the segments 14 having the same potential. That is, the 12 segments 14 from the 1st segment 14 to the 12th segment 14 constitute the first segment group 41, and the 12 segments 14 from the 13th segment 14 to the 24th segment 14 A second segment group 42 is configured.

そして、第一セグメント群４１のうち、同電位となる５つ置きのセグメント１４（例えば、１番セグメント１４と７番セグメント１４）同士が接続線２５ａによって短絡されていると共に、第二セグメント群４２のうち、同電位となる５つ置きのセグメント１４（例えば、１３番セグメント１４と１９番セグメント１４）同士が接続線２５ｂによって短絡されている。 Of the first segment group 41, every fifth segment 14 (for example, the first segment 14 and the seventh segment 14) having the same potential is short-circuited by the connection line 25a, and the second segment group 42 Among them, every fifth segment 14 (for example, the 13th segment 14 and the 19th segment 14) having the same potential is short-circuited by the connection line 25b.

また、ティース９も隣接する各セグメント群４１，４２に対応するように回転軸５を中心にして互いに点対称位置に存在する第一ティース群４６と第二ティース群４７との２つのティース群４６，４７で構成されている。すなわち、１番ティース９から６番ティース９に至る間の６つのティース９で第一ティース群４６を構成していると共に、７番ティース９から１２番ティース９に至る間の６つのティース９で第二ティース群４７を構成している。 The teeth 9 also correspond to the adjacent segment groups 41 and 42, and the two teeth groups 46, which are the first teeth group 46 and the second teeth group 47, which exist at point symmetry positions around the rotation axis 5. , 47. That is, the first teeth group 46 is composed of six teeth 9 from the first tooth 9 to the sixth tooth 9, and the six teeth 9 from the seventh tooth 9 to the twelfth tooth 9 are configured. The 2nd teeth group 47 is comprised.

これらセグメント群４１，４２とティース群４６，４７は、それぞれ対を成して２つの閉回路を形成している。すなわち、第一セグメント群４１と第一ティース群４６とで第一閉回路Ｈ１を構成し、第一ティース群４６の各ティース９に巻装されている巻線１２は、全て第一セグメント群４１の各セグメント１４に接続されている。一方、第二セグメント群４２と第二ティース群４７とで第二閉回路Ｈ２を構成し、第二ティース群４７の各ティース９に巻装されている巻線１２は、全て第二セグメント群４２の各セグメント１４に接続されている。 The segment groups 41 and 42 and the teeth groups 46 and 47 are paired to form two closed circuits. That is, the first segment group 41 and the first tooth group 46 constitute a first closed circuit H1, and the windings 12 wound around the teeth 9 of the first tooth group 46 are all in the first segment group 41. Are connected to each segment 14. On the other hand, the second segment group 42 and the second tooth group 47 constitute a second closed circuit H2, and the windings 12 wound around the teeth 9 of the second tooth group 47 are all in the second segment group 42. Are connected to each segment 14.

より詳しく、巻線１２の巻装方法について説明する。
まず、第一閉回路Ｈ１において、巻線１２は、例えばその巻き始め端６１が１番セグメント１４より巻き始められた場合、まず、１番セグメント１４のライザ１５に掛け回された後、巻線１２を１番セグメント１４の近傍に存在する１−１２番ティース９の間のスロット１１に引き込む。そして、各ティース９に巻線１２をそれぞれｎ（ｎは１以上の自然数）回巻装するものとした場合、１番ティース９にｎ／２回順方向に巻装して順巻きコイル３３ａを形成する。 In more detail, the winding method of the coil | winding 12 is demonstrated.
First, in the first closed circuit H1, for example, when the winding start end 61 starts to be wound from the first segment 14, the winding 12 is first wound around the riser 15 of the first segment 14, and then wound. 12 is pulled into the slot 11 between the 1-12th teeth 9 existing in the vicinity of the 1st segment 14. When each of the teeth 9 is wound with n windings 12 (n is a natural number of 1 or more), the first tooth 9 is wound n / 2 times in the forward direction, and the forward winding coil 33a is installed. Form.

続いて、１−２番ティース９の間のスロット１１から巻線１２を引き出し、３−４番ティース９の間のスロット１１に引き込む。そして、４番ティース９にｎ／２回順方向に巻装した順巻きコイル３３ｂを形成する。巻線１２は、順巻きコイル３３ｂを形成した後、４−５番ティース９の間のスロット１１から引き出し、４番ティース９の近傍に存在する８番セグメント１４のライザ１５に掛け回される。そして、８番セグメント１４に巻線１２の巻き終わり端６２が接続される。これにより、１−８番セグメント１４，１４間には１番ティース９と４番ティース９に順方向に巻装され、かつ直列接続された一対の順巻きコイル３３ａ，３３ｂを備えるＵ相の第一コイル３３Ｕが形成される。 Subsequently, the winding 12 is pulled out from the slot 11 between the first and second teeth 9 and pulled into the slot 11 between the third and fourth teeth 9. Then, the forward winding coil 33b wound around the fourth tooth 9 n / 2 times in the forward direction is formed. After forming the forward winding coil 33 b, the winding 12 is pulled out from the slot 11 between the 4th and 5th teeth 9 and is wound around the riser 15 of the 8th segment 14 existing near the 4th tooth 9. Then, the winding end 62 of the winding 12 is connected to the eighth segment 14. Thereby, between the 1-8th segments 14 and 14, the 1st teeth 9 and the 4th teeth 9 are wound in the forward direction, and a U-phase first coil comprising a pair of forward winding coils 33a and 33b connected in series. One coil 33U is formed.

なお、巻き終わり端６２が接続されている８番セグメント１４と１番セグメント１４に隣接する２番セグメント１４は、接続線２５ａにより短絡されている。このため、１−８番セグメント１４，１４間の電位差は、隣接するセグメント間の電位差と等しくなる。したがって、第一コイル３３は、隣接する１−２番セグメント１４，１４間（互いに隣接するセグメント間）に電気的に接続されており、この１−２番セグメント１４，１４間にＵ相の第一コイル３３Ｕが形成されているのと等しいことになる。 In addition, the 2nd segment 14 adjacent to the 8th segment 14 and the 1st segment 14 to which the winding end 62 is connected is short-circuited by the connection line 25a. For this reason, the potential difference between the 1-8th segments 14 and 14 is equal to the potential difference between adjacent segments. Therefore, the first coil 33 is electrically connected between the adjacent first and second segments 14 and 14 (between adjacent segments), and the U-phase first segment 14 and 14 is connected between the first and second segments 14 and 14. This is equivalent to the formation of one coil 33U.

一方、４番セグメント１４のライザ１５に掛け回された巻線１２を４−５番ティース９の間のスロット１１に引き込む。そして、４番ティース９にｎ／２回逆方向に巻装して逆巻きコイル３４ｂを形成する。
続いて、３−４番ティース９の間のスロット１１から巻線１２を引き出し、１−２番ティース９の間のスロット１１に引き込む。そして、１番ティース９にｎ／２回逆方向に巻装して逆巻きコイル３４ａを形成する。 On the other hand, the winding 12 wound around the riser 15 of the 4th segment 14 is drawn into the slot 11 between the 4th and 5th teeth 9. The fourth tooth 9 is wound n / 2 times in the reverse direction to form the reverse winding coil 34b.
Subsequently, the winding 12 is pulled out from the slot 11 between the 3rd and 4th teeth 9 and pulled into the slot 11 between the 1st and 2nd teeth 9. The first tooth 9 is wound n / 2 times in the reverse direction to form the reverse winding coil 34a.

巻線１２は、逆巻きコイル３４ａを形成した後、１−１２番ティース９の間のスロット１１から引き出し、４番セグメント１４に隣接する５番セグメント１４のライザ１５に掛け回される。そして、５番セグメント１４に巻線１２の巻き終わり端６２が接続される。これにより、４−５番セグメント１４，１４間（互いに隣接する他のセグメント間）には１番ティース９と４番ティース９に逆方向に巻装され、かつ直列接続された一対の逆巻きコイル３４ａ，３４ｂを備える「−Ｕ」相の第二コイル３４Ｕが形成される。
このように、Ｕ相に相当する１番ティース９、および４番ティース９には、巻線１２が順方向にｎ／２回巻装されたＵ相の第一コイル３３Ｕと巻線１２が逆方向にｎ／２回巻装された「−Ｕ」相の第二コイル３４とを備えたｎ回巻きのアーマチュアコイル７が形成される。 After forming the reverse winding coil 34 a, the winding 12 is pulled out from the slot 11 between the 1st to 12th teeth 9 and is wound around the riser 15 of the fifth segment 14 adjacent to the fourth segment 14. Then, the winding end 62 of the winding 12 is connected to the fifth segment 14. As a result, a pair of reversely wound coils 34a are wound between the first teeth 9 and the fourth teeth 9 in the reverse direction between the 4-5th segments 14 and 14 (between other adjacent segments) and connected in series. , 34b, the second coil 34U of the “−U” phase is formed.
As described above, the first tooth 9 and the fourth tooth 9 corresponding to the U-phase have the U-phase first coil 33U and the winding 12 wound with the winding 12 wound n / 2 times in the forward direction. An n-turn armature coil 7 is formed, comprising a second coil 34 of “−U” phase wound n / 2 times in the direction.

また、一方の陽極側ブラシ５１ａが１−２番セグメント１４，１４間に当接しているとき、一方の陰極側ブラシ５１ｂは４−５番セグメント１４，１４間に当接している。すなわち、順方向に巻装されたＵ相の第一コイル３３Ｕの巻き始め端６１が接続されている１番セグメント１４と逆方向に巻装された「−Ｕ」相の第二コイル３４Ｕの巻き始め端６１が接続されている４番セグメント１４との相対位置は、１組のブラシ５１ａ，５１ｂの相対位置に対応するように周回り方向に４５°の間隔を開けて存在するように設定されている。 Further, when one anode-side brush 51 a is in contact between the first and second segments 14 and 14, one cathode-side brush 51 b is in contact between the fourth and fifth segments 14 and 14. That is, the winding of the “−U” phase second coil 34U wound in the opposite direction to the first segment 14 to which the winding start end 61 of the U phase first coil 33U wound in the forward direction is connected. The relative position with respect to the fourth segment 14 to which the start end 61 is connected is set so as to exist at an interval of 45 ° in the circumferential direction so as to correspond to the relative position of the pair of brushes 51a and 51b. ing.

同様にして、例えば、巻線１２の巻き始め端６１が３番セグメント１４より巻き始められた場合、Ｖ相に相当する２番ティース９と５番ティース９にそれぞれｎ／２回順方向に巻装して順巻きコイル３３ａ，３３ｂを形成してＶ相の第一コイル３３Ｖを形成する。その後、巻き終わり端６２を１０番セグメント１４に接続する。 Similarly, for example, when the winding start end 61 of the winding 12 starts to be wound from the third segment 14, the winding is wound n / 2 times forward around the second teeth 9 and the fifth teeth 9 corresponding to the V phase. The forward winding coils 33a and 33b are formed to form the V-phase first coil 33V. Thereafter, the winding end 62 is connected to the tenth segment 14.

一方、２番ティース９と５番ティース９とにそれぞれｎ／２回逆巻き方向に巻装した逆巻きコイル３４ａ，３４ｂを形成して「−Ｖ」相の第二コイル３４Ｖを形成する。この「−Ｖ」相の第二コイル３４Ｖの巻き始め端６１、および巻き終わり端６２は、６−７番セグメント１４，１４に接続されている。すなわち、「−Ｖ」相の第二コイル３４Ｖの巻き始め端６１が接続されている６番セグメント１４は、Ｖ相の第一コイル３３Ｖの巻き始め端６１が接続されている３番セグメント１４から周回り方向に４５°の間隔を開けて存在している。 On the other hand, the reverse winding coils 34a and 34b wound in the reverse winding direction n / 2 times are formed on the second tooth 9 and the fifth tooth 9, respectively, to form the second coil 34V of the “−V” phase. The winding start end 61 and the winding end end 62 of the “−V” phase second coil 34 V are connected to the 6th to 7th segments 14 and 14. That is, the sixth segment 14 to which the winding start end 61 of the second coil 34V of the “−V” phase is connected is from the third segment 14 to which the winding start end 61 of the first coil 33V of the V phase is connected. It exists at intervals of 45 ° in the circumferential direction.

このようにすることで、Ｖ相に相当する２番ティース９、および５番ティース９には、巻線１２が順方向にｎ／２回ずつ巻装されたＶ相の第一コイル３３Ｖと巻線１２が逆方向にｎ／２回ずつ巻装された「−Ｖ」相の第二コイル３４Ｖとを備えたｎ回巻きのアーマチュアコイル７が形成される。
そして、これを各相に対応するセグメント１４間で順次行うことにより、アーマチュアコア６には３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）巻き構造のアーマチュアコイル７が形成される。 In this way, the second tooth 9 and the fifth tooth 9 corresponding to the V-phase are wound around the V-phase first coil 33V in which the winding 12 is wound n / 2 times in the forward direction. An n-turn armature coil 7 including a second coil 34V of “−V” phase in which the wire 12 is wound n / 2 times in the opposite direction is formed.
Then, by sequentially performing this operation between the segments 14 corresponding to the respective phases, the armature core 6 is formed with an armature coil 7 having a three-phase (U, V, W phase) winding structure.

また、同電位となるセグメント１４同士が接続線２５によって短絡されているので、各々隣接するセグメント１４間は、両隣が互いに異相、かつ順逆交互となるようにＵ，「−Ｗ」，Ｖ，「−Ｕ」，Ｗ，「−Ｖ」相のコイル３３Ｕ〜３４Ｗがこの順で電気的に順次接続された構造となっている。
このような巻装方法とすることで、第一閉回路Ｈ１において、各相の第一コイル３３Ｕ〜３３Ｗの巻き始め端６１が接続されているセグメント１４と各相の第二コイル３４Ｕ〜３４Ｗの巻き始め端６１が接続されているセグメント１４との相対位置が１組のブラシ５１ａ，５１ｂ同士の相対位置と等しくすることができる。 In addition, since the segments 14 having the same potential are short-circuited by the connection line 25, the adjacent segments 14 are U, “−W”, V, “ The coils 33U to 34W of the “−U”, W, and “−V” phases are electrically connected in this order.
By adopting such a winding method, in the first closed circuit H1, the segments 14 to which the winding start ends 61 of the first coils 33U to 33W of the respective phases are connected and the second coils 34U to 34W of the respective phases are connected. The relative position with the segment 14 to which the winding start end 61 is connected can be made equal to the relative position between the pair of brushes 51a and 51b.

第二閉回路Ｈ２についても同様に巻線１２が巻装されている。すなわち、第二ティース群４７の各ティース９に、巻線１２が順方向にｎ／２回ずつ巻装された各相の第一コイル３３Ｕ〜３３Ｗと巻線１２が逆方向にｎ／２回ずつ巻装された各相の第二コイル３４Ｕ〜３４Ｗとを備えたｎ回巻きのアーマチュアコイル７を形成する。そして、第二セグメント群４２の各々隣接するセグメント１４間に、両隣が互いに異相、かつ順逆交互となるようにＵ，「−Ｗ」，Ｖ，「−Ｕ」，Ｗ，「−Ｖ」相のコイル３３Ｕ〜３４Ｗをこの順で電気的に順次接続する。 Similarly, the winding 12 is wound on the second closed circuit H2. That is, the first coil 33U to 33W of each phase in which the winding 12 is wound n / 2 times in the forward direction around each tooth 9 of the second tooth group 47 and the winding 12 is n / 2 times in the reverse direction. An n-turn armature coil 7 including second coils 34U to 34W of each phase wound one by one is formed. Then, between the adjacent segments 14 of the second segment group 42, the U, “−W”, V, “−U”, W, and “−V” phases are arranged so that both sides are different from each other and are alternately forward and reverse. The coils 33U to 34W are electrically connected sequentially in this order.

このように、８極１２スロット２４セグメントで構成されたブラシ付モータ１は、３相集中巻で４極６スロットの２つの閉回路Ｈ１，Ｈ２を有することになる。これら閉回路Ｈ１，Ｈ２は、周回り方向に並列した状態で形成されているので、アーマチュア３は、回転軸５を中心にして点対称に２つの閉回路Ｈ１，Ｈ２を配置した状態になる。
これに加え、同極側同士のブラシ２１（陽極側ブラシ５１ａ，５２ａ、または陰極側ブラシ５１ｂ，５２ｂ）が機械角で１８０°、異極側同士のブラシ２１が電気角で１８０°（機械角で４５°）間隔に配置されている。このため、１つの閉回路に並列回路数が２回路となり、アーマチュア３には、集中巻方式であっても並列回路数が４回路構成されることになる。 Thus, the brushed motor 1 constituted by 8 poles 12 slots 24 segments has two closed circuits H1 and H2 of 3 poles and 4 poles 6 slots. Since these closed circuits H1 and H2 are formed in parallel with each other in the circumferential direction, the armature 3 is in a state in which two closed circuits H1 and H2 are arranged symmetrically with respect to the rotating shaft 5.
In addition, the brushes 21 on the same polarity side (the anode side brushes 51a and 52a or the cathode side brushes 51b and 52b) have a mechanical angle of 180 °, and the brushes 21 on the opposite side have an electrical angle of 180 ° (mechanical angle). At 45 °). For this reason, the number of parallel circuits is two in one closed circuit, and the number of parallel circuits is four in the armature 3 even in the concentrated winding method.

次に、図４〜図６に基づいて、この第一実施形態のアーマチュア３の作用について説明する。
まず、図４に示すように、例えば、陽極側ブラシ５１ａ，５２ａがそれぞれ１−２番セグメント１４，１４間、１３−１４番セグメント１４，１４間に存在し、陰極側ブラシ５１ｂ，５２ｂがそれぞれ４−５番セグメント１４，１４間、１６−１７番セグメント１４，１４間に存在している場合、つまり、各閉回路Ｈ１，Ｈ２上に各々１組のブラシ５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂがそれぞれ存在している場合であって、これら全てを通電させた状態について説明する。 Next, based on FIGS. 4-6, the effect | action of the armature 3 of this 1st embodiment is demonstrated.
First, as shown in FIG. 4, for example, anode-side brushes 51a and 52a exist between the first and second segments 14 and 14 and between the 13th and 14th segments 14 and 14, respectively, and the cathode-side brushes 51b and 52b respectively When there is between the 4th-5th segments 14 and 14 and between the 16th and 17th segments 14 and 14, that is, a pair of brushes 51a, 51b, 52a and 52b respectively on the closed circuits H1 and H2. A state where all of them are energized will be described.

この場合では、各閉回路Ｈ１，Ｈ２のＵ相の第一コイル３３Ｕ、および第二コイル３４Ｕが各ブラシ５１ａ〜５２ｂに短絡され、その他のＶ相のコイル３３Ｖ，３４Ｖ、およびＷ相のコイル３３Ｗ，３４Ｗに電流が流れる。Ｖ相のコイル３３Ｖ，３４Ｖにはティース９に対して順方向（図４における時計回り）に電流が流れる一方、Ｗ相のコイル３３Ｗ，３４Ｗにはティース９に対して逆方向（図４における反時計回り）に電流が流れる。 In this case, the U-phase first coil 33U and the second coil 34U of each of the closed circuits H1 and H2 are short-circuited to the brushes 51a to 52b, and the other V-phase coils 33V and 34V and the W-phase coil 33W. , 34W. Current flows in the V-phase coils 33V and 34V in the forward direction (clockwise in FIG. 4) with respect to the teeth 9, while the W-phase coils 33W and 34W flow in the opposite direction (counter in FIG. 4) with respect to the teeth 9. Current flows clockwise.

次に、図５に示すように、各ブラシ５１ａ〜５２ｂの位置が図４と同様で、かつ４つのブラシ５１ａ〜５２ｂのうち、３つのブラシを通電させた場合、つまり、例えば、陽極側ブラシ５１ａ，５２ａと、２つのセグメント群４１，４２のうちの第一セグメント群４１に存在している（４−５番セグメント１４，１４間に存在している）陰極側ブラシ５１ｂの３つのブラシに通電した場合について説明する。 Next, as shown in FIG. 5, the positions of the brushes 51 a to 52 b are the same as those in FIG. 4, and three of the four brushes 51 a to 52 b are energized. 51a, 52a and three brushes of the cathode side brush 51b existing in the first segment group 41 of the two segment groups 41, 42 (present between the 4th and 5th segments 14, 14). A case where power is supplied will be described.

この場合、第一閉回路Ｈ１にあっては、Ｖ相のコイル３３Ｖ，３４Ｖ、およびＷ相のコイル３３Ｗ，３４Ｗに電流が流れる。第一閉回路Ｈ１のＵ相の第一コイル３３Ｕ、および第二コイル３４Ｕが各ブラシ５１ａ〜５２ｂに短絡されている。
一方、第二閉回路Ｈ２にあっては、第二セグメント群４２に存在している陰極側ブラシ５２ｂが通電されていないので、第二閉回路Ｈ２の各相のコイル３３Ｕ〜３４Ｗには電流が流れない。したがって、４つのブラシ５１ａ〜５２ｂの全てを通電させた場合（図４参照）と比較して、電流の流れるコイルが半分になる。 In this case, in the first closed circuit H1, current flows through the V-phase coils 33V and 34V and the W-phase coils 33W and 34W. The U-phase first coil 33U and the second coil 34U of the first closed circuit H1 are short-circuited to the brushes 51a to 52b.
On the other hand, in the second closed circuit H2, since the cathode side brush 52b existing in the second segment group 42 is not energized, current is supplied to the coils 33U to 34W of the respective phases of the second closed circuit H2. Not flowing. Therefore, compared to the case where all the four brushes 51a to 52b are energized (see FIG. 4), the coil through which the current flows is halved.

これは、２つのブラシを通電させた場合であっても、各閉回路Ｈ１，Ｈ２上、つまり、各セグメント群４１，４２に各々１組のブラシ５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂがそれぞれ存在している場合であれば同じことがいえる。つまり、図５において、第一セグメント群４１に存在している陽極側ブラシ５１ａと陰極側ブラシ５１ｂの１組のブラシ５１ａ，５２ｂのみを通電させた場合であっても第一閉回路Ｈ１のＶ相のコイル３３Ｖ，３４Ｖ、およびＷ相のコイル３３Ｗ，３４Ｗのみに電流が流れる。 Even when two brushes are energized, one set of brushes 51a, 51b, 52a, 52b exists on each closed circuit H1, H2, that is, each segment group 41, 42. The same is true if it is. That is, in FIG. 5, even when only one set of the brushes 51a and 52b of the anode side brush 51a and the cathode side brush 51b existing in the first segment group 41 is energized, the V of the first closed circuit H1. Current flows only in the phase coils 33V and 34V and the W phase coils 33W and 34W.

しかしながら、図６に示すように、例えば、１組のブラシ５１ａ，５１ｂに通電し、かつこれらブラシ５１ａ，５２ｂが１１−１２番セグメント１４，１４間と、１４−１５番セグメント１４，１４間に存在するとき、つまり、１組のブラシ５１ａ，５１ｂが２つの閉回路Ｈ１，Ｈ２（２つのセグメント群４１，４２）に跨って存在しているときは、何れのコイル３３Ｕ〜３４Ｗにも電流が流れない、無通電状態となる。 However, as shown in FIG. 6, for example, a pair of brushes 51a and 51b are energized, and the brushes 51a and 52b are connected between the 11-12th segments 14 and 14 and between the 14-15th segments 14 and 14. When it exists, that is, when one set of brushes 51a and 51b exists over two closed circuits H1 and H2 (two segment groups 41 and 42), current flows in any of the coils 33U to 34W. It does not flow and is in a non-energized state.

したがって、上述の第一実施形態によれば、８極１２スロット２４セグメントの３相に構成されたブラシ付モータ１のアーマチュア３に、３相集中巻きで４極６スロットの閉回路Ｈ１，Ｈ２を２つ形成することで並列回路数を合計４回路とすることができる。
このため、４つのブラシ５１ａ〜５２ｂの全てを通電させたときには、例えば、Ｖ相のコイル３３Ｖ，３４Ｖ、およびＷ相のコイル３３Ｗ，３４Ｗに電流が流れる（図４参照）。一方、４つのブラシ５１ａ〜５２ｂのうち、３つのブラシを通電させた場合、４つのブラシ５１ａ〜５２ｂの全てを通電させた場合と比較して、電流の流れるコイルが半分になる（図５参照）。このため、３ブラシ通電時のトルクを４ブラシ通電時の半分のトルクとすることができる。 Therefore, according to the first embodiment described above, the armature 3 of the brushed motor 1 configured in 3 phases of 8 poles, 12 slots and 24 segments is provided with the closed circuits H1 and H2 of 4 poles and 6 slots by concentrated winding of 3 phases. By forming two, the total number of parallel circuits can be four.
Therefore, when all of the four brushes 51a to 52b are energized, for example, current flows through the V-phase coils 33V and 34V and the W-phase coils 33W and 34W (see FIG. 4). On the other hand, when three brushes are energized among the four brushes 51a to 52b, the coil through which the current flows is halved compared to the case where all the four brushes 51a to 52b are energized (see FIG. 5). ). For this reason, the torque at the time of 3 brush energization can be made into the half torque at the time of 4 brush energization.

また、２つのブラシ、つまり、１組のブラシ５１ａ，５１ｂのみを通電させたときは、例えば、第一閉回路Ｈ１のＶ相のコイル３３Ｖ，３４Ｖ、およびＷ相のコイル３３Ｗ，３４Ｗのみに電流が流れる場合と、何れのコイル３３Ｕ〜３４Ｗにも電流が流れない無通電状態となる場合とがある（図６参照）。このため、無通電状態の間、アーマチュア３の回転軸５は惰性で回転することになり、この結果、２ブラシ通電時は３ブラシ通電時よりもトルクが低減される。 Further, when only two brushes, that is, a pair of brushes 51a and 51b are energized, for example, current is supplied only to the V-phase coils 33V and 34V and the W-phase coils 33W and 34W of the first closed circuit H1. May flow, and there may be a non-energized state in which no current flows through any of the coils 33U to 34W (see FIG. 6). For this reason, during the non-energized state, the rotating shaft 5 of the armature 3 rotates by inertia, and as a result, the torque is reduced when the two brushes are energized than when the three brushes are energized.

すなわち、４つのブラシ５１ａ〜５２ｂの通電パターンを変えることで電流が流れる巻線１２の本数を変化させることができ、トルクの大きさを変化させることが可能になる。よって、巻線１２を集中巻方式でアーマチュアコア６に巻装した場合であっても、アーマチュア３の回転軸５の回転速度の切替えを行うことができる。 That is, by changing the energization pattern of the four brushes 51a to 52b, the number of windings 12 through which current flows can be changed, and the magnitude of torque can be changed. Therefore, even when the winding 12 is wound around the armature core 6 by the concentrated winding method, the rotation speed of the rotating shaft 5 of the armature 3 can be switched.

また、コンミテータ１３には、スロット１１の個数に対して２倍の数のセグメント１４が設けられているので、巻線１２に電流を供給する場合、各ブラシ５１ａ〜５２ｂによるセグメント１４間の印加電圧を低減することができる。このため、ブラシ５１ａ〜５２ｂとセグメント１４との間での放電を防止することが可能になる。 Further, since the commutator 13 is provided with twice as many segments 14 as the number of slots 11, when current is supplied to the winding 12, the applied voltage between the segments 14 by the brushes 51a to 52b. Can be reduced. For this reason, it becomes possible to prevent the discharge between the brushes 51 a to 52 b and the segment 14.

さらに、セグメント数がスロット数の２倍に設定されていても、相毎に巻装されている巻線１２を互いに隣接する２つのセグメント１４間に接続することができ、相毎の整流の中心を隣接するセグメント間の中心とすることができる。
具体的には、Ｕ相のコイル３３Ｕ，３４Ｕが形成されている１−２番セグメント１４，１４で考えた場合、１番セグメント１４と２番セグメント１４との間のスリット２７を整流の中心とすることができる（図３参照）。このため、このスリット２７と、相の中心である永久磁石４の中心、およびブラシ２１（図３においては陽極側ブラシ５１ａ）の中心とを容易に合致させることができる。このようにすることで、進角と遅角との整流の差異をなくす（整流を改善する）ことができ、モータの性能を向上させることができる。 Furthermore, even if the number of segments is set to be twice the number of slots, the windings 12 wound for each phase can be connected between two adjacent segments 14, and the center of rectification for each phase Can be the center between adjacent segments.
Specifically, when considering the first and second segments 14 and 14 in which the U-phase coils 33U and 34U are formed, the slit 27 between the first and second segments 14 and 14 is the center of rectification. (See FIG. 3). Therefore, the slit 27 can be easily matched with the center of the permanent magnet 4 that is the center of the phase and the center of the brush 21 (the anode side brush 51a in FIG. 3). By doing so, the difference in commutation between the advance angle and the retard angle can be eliminated (rectification is improved), and the performance of the motor can be improved.

そして、隣接するセグメント１４間は、各相の両隣が互いに異相、かつ順逆交互となるようにＵ，「−Ｗ」，Ｖ，「−Ｕ」，Ｗ，「−Ｖ」相のコイル３３Ｕ〜３４Ｗがこの順で電気的に順次接続された構造となっているため、アーマチュアコイル７に適正な磁界を形成することができる。よって、確実にモータ特性を向上させることができる。 Between adjacent segments 14, coils 33U to 34W of U, “−W”, V, “−U”, W, and “−V” phases are arranged so that both sides of each phase are different from each other and are alternately reversed. However, an appropriate magnetic field can be formed in the armature coil 7. Therefore, the motor characteristics can be reliably improved.

次に、この発明の第二実施形態を図１、図２を援用し、図７に基づいて説明する。なお、第一実施形態と同一態様には、同一符号を付して説明する。
この第二実施形態において、ブラシ付モータ１は８極１２スロット２４セグメントの３相に構成されたものである点、コンミテータ１３に摺接する４つのブラシ５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂは同極側同士が機械角で１８０°、異極側同士が電気角で１８０°間隔をあけて配置されている点、セグメント１４は、回転軸５を中心にして互いに点対称位置に存在する第一セグメント群４１と第二セグメント群４２との２つのセグメント群４１，４２で構成され、各々セグメント群４１，４２には、同電位となるセグメント１４同士を短絡する接続線２５ａ，２５ｂが接続されている点、ティース９も隣接する各セグメント群４１，４２に対応するように回転軸５を中心にして互いに点対称位置に存在する第一ティース群４６と第二ティース群４７との２つのティース群４６，４７で構成されている点、これらセグメント群４１，４２とティース群４６，４７は、それぞれ対を成して２つの閉回路Ｈ１，Ｈ２を形成している点等の基本的構成は前記第一実施形態と同様である。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated to the same aspect as 1st embodiment.
In this second embodiment, the brushed motor 1 is configured in three phases of 8 poles, 12 slots, and 24 segments, and the four brushes 51a, 51b, 52a, and 52b that are in sliding contact with the commutator 13 are on the same pole side. Are segmented at a point-symmetrical position with respect to the rotation axis 5 as a first segment group 41. And the second segment group 42, the segment groups 41, 42 are connected to connection lines 25 a, 25 b that short-circuit the segments 14 having the same potential, respectively, The first teeth group 46 and the second teeth group 4 that exist at point-symmetrical positions around the rotation axis 5 so that the teeth 9 also correspond to the adjacent segment groups 41 and 42. 7 is composed of two teeth groups 46 and 47, and the segment groups 41 and 42 and the teeth groups 46 and 47 are paired to form two closed circuits H1 and H2, respectively. The basic configuration is the same as that of the first embodiment.

ここで、前記第一実施形態の各閉回路Ｈ１，Ｈ２は、それぞれ同じ相同士のティース９に一対の順巻きコイル３３ａ，３３ｂを直列接続して各相の第一コイル３３Ｕ、３３Ｖ，３３Ｗを形成すると共に、逆巻きコイル３４ａ，３４ｂを直列接続して各相の第二コイル３４Ｕ，３３Ｖ，３３Ｗを形成しているのに対し、この第二実施形態の各閉回路Ｈ１，Ｈ２は、それぞれティース９毎に別体の巻線１２を巻装して各相の第一コイル３３Ｕ、３３Ｖ，３３Ｗ、および各相の第二コイル３４Ｕ，３３Ｖ，３３Ｗを形成している。 Here, each closed circuit H1, H2 of said 1st embodiment connects a pair of forward winding coils 33a, 33b in series to the teeth 9 of the same phase, respectively, and connects the first coils 33U, 33V, 33W of each phase. In addition to forming the second coils 34U, 33V, and 33W of the respective phases by connecting the reverse winding coils 34a and 34b in series, the closed circuits H1 and H2 of the second embodiment have teeth respectively. A separate winding 12 is wound every nine to form first coils 33U, 33V, 33W for each phase and second coils 34U, 33V, 33W for each phase.

より詳しくは、例えば、第一閉回路Ｈ１において、巻線１２の巻き始め端６１が１番セグメント１４より巻き始められた場合、まず、１番セグメント１４のライザ１５に掛け回された後、巻線１２を１番セグメント１４近傍に存在する１−１２番ティース９の間のスロット１１に引き込む。そして、１番ティース９にｎ／２回順方向に巻装する。
続いて、巻線１２は１−２番ティース９の間のスロット１１から引き出され、１番セグメント１４に隣接する２番セグメント１４のライザ１５に掛け回される。そして、２番セグメント１４に巻き終わり端６２が接続される。これにより、１−２番セグメント１４，１４間には、１番ティース９に順方向に巻装されたＵ相の第一コイル３３Ｕが形成される。 More specifically, for example, in the first closed circuit H1, when the winding start end 61 of the winding 12 starts to be wound from the first segment 14, it is first wound around the riser 15 of the first segment 14 and then wound. The wire 12 is drawn into the slot 11 between the 1-12th teeth 9 existing in the vicinity of the 1st segment 14. The first tooth 9 is wound n / 2 times in the forward direction.
Subsequently, the winding 12 is pulled out from the slot 11 between the first and second teeth 9 and is wound around the riser 15 of the second segment 14 adjacent to the first segment 14. Then, the winding end 62 is connected to the second segment 14. As a result, a U-phase first coil 33 U wound around the first tooth 9 in the forward direction is formed between the first and second segments 14 and 14.

一方、４番セグメント１４のライザ１５に掛け回された巻線１２を１−２番ティース９の間のスロット１１に引き込む。そして、１番ティース９にｎ／２回逆方向に巻装する。
続いて、巻線１２は１−１２番ティース９の間のスロット１１から引き出され、４番セグメント１４に隣接する５番セグメント１４のライザ１５に掛け回される。そして、５番セグメント１４に巻き終わり端６２が接続される。これにより、４−５番セグメント１４，１４間には、１番ティース９に逆方向に巻装された「−Ｕ」相の第二コイル３４Ｕが形成される。 On the other hand, the winding 12 wound around the riser 15 of the fourth segment 14 is drawn into the slot 11 between the first and second teeth 9. Then, the first tooth 9 is wound n / 2 times in the reverse direction.
Subsequently, the winding 12 is pulled out from the slot 11 between the 1-12th teeth 9 and is wound around the riser 15 of the 5th segment 14 adjacent to the 4th segment 14. Then, the winding end 62 is connected to the fifth segment 14. As a result, a “−U” phase second coil 34 U wound around the first tooth 9 in the reverse direction is formed between the fourth and fifth segments 14 and 14.

したがって、Ｕ相に相当する１番ティース９には、巻線１２が順方向にｎ／２回巻装されたＵ相の第一コイル３３Ｕと巻線１２が逆方向にｎ／２回巻装された「−Ｕ」相の第二コイル３４Ｕとを備えたｎ回巻きのアーマチュアコイル７が形成される。
そして、これを各相に対応するセグメント１４間で順次行うことにより、アーマチュアコア６には３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）巻き構造のアーマチュアコイル７が形成される。 Accordingly, the first tooth 9 corresponding to the U-phase has the U-phase first coil 33U in which the winding 12 is wound n / 2 times in the forward direction and the winding 12 is wound n / 2 times in the reverse direction. The n-turn armature coil 7 having the second coil 34U of the “−U” phase formed is formed.
Then, by sequentially performing this operation between the segments 14 corresponding to the respective phases, the armature core 6 is formed with an armature coil 7 having a three-phase (U, V, W phase) winding structure.

第二閉回路Ｈ２についても同様に巻線１２が巻装されている。すなわち、第二ティース群４７の各ティース９それぞれに、巻線１２が順方向にｎ／２回ずつ巻装された各相の第一コイル３３Ｕ〜３３Ｗと巻線１２が逆方向にｎ／２回ずつ巻装された各相の第二コイル３４Ｕ〜３４Ｗとを備えたｎ回巻きのアーマチュアコイル７を形成する。そして、第二セグメント群４２の各々隣接するセグメント１４間に、両隣が互いに異相、かつ順逆交互となるようにＵ，「−Ｗ」，Ｖ，「−Ｕ」，Ｗ，「−Ｖ」相のコイル３３Ｕ〜３４Ｗをこの順で電気的に順次接続する。 Similarly, the winding 12 is wound on the second closed circuit H2. That is, the first coil 33U to 33W of each phase in which the winding 12 is wound n / 2 times in the forward direction on each tooth 9 of the second tooth group 47 and the winding 12 in the reverse direction n / 2. An n-turn armature coil 7 including the second coils 34U to 34W of each phase wound by turns is formed. Then, between the adjacent segments 14 of the second segment group 42, the U, “−W”, V, “−U”, W, and “−V” phases are arranged so that both sides are different from each other and are alternately forward and reverse. The coils 33U to 34W are electrically connected sequentially in this order.

このように、各閉回路Ｈ１，Ｈ２の各ティース群４６，４７のティース９毎に、それぞれ各相の第一コイル３３Ｕ、３３Ｖ，３３Ｗと、各相の第二コイル３４Ｕ，３４Ｖ，３４Ｗを巻装してアーマチュアコイル７を形成すると、前記第一実施形態の場合と比較して、並列回路数を増加させることができる。この場合、並列回路数と極数が同じ数となる（具体的には８回路）。
したがって、上述の第二実施形態によれば、前述した第一実施形態と同様の効果に加え、並列回路数を増やすことができるので、巻線１２の線径を細くすることが可能になる。 As described above, the first coils 33U, 33V, and 33W of the respective phases and the second coils 34U, 34V, and 34W of the respective phases are wound around the teeth 9 of the respective tooth groups 46 and 47 of the closed circuits H1 and H2. When the armature coil 7 is formed by mounting, the number of parallel circuits can be increased as compared with the case of the first embodiment. In this case, the number of parallel circuits and the number of poles are the same number (specifically, 8 circuits).
Therefore, according to the second embodiment described above, in addition to the same effects as those of the first embodiment described above, the number of parallel circuits can be increased, so that the wire diameter of the winding 12 can be reduced.

なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
また、上述の実施形態では、第一セグメント群４１と第一ティース群４６とで第一閉回路Ｈ１を構成し、第一ティース群４６の各ティース９に巻装されている巻線１２は、全て第一セグメント群４１の各セグメント１４に接続されている一方、第二セグメント群４２と第二ティース群４７とで第二閉回路Ｈ２を構成し、第二ティース群４７の各ティース９に巻装されている巻線１２は、全て第二セグメント群４２の各セグメント１４に接続されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、第一セグメント群４１と第二ティース群４７とで閉回路を構成する一方、第二セグメント群４２と第一ティース群４６とで閉回路を構成してもよい。この場合、各閉回路内で巻線１２の巻き始め端６１、および巻き終わり端６２をそれぞれ対応するセグメント１４に接続するようにすればよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications made to the above-described embodiment without departing from the spirit of the present invention.
In the above-described embodiment, the first segment group 41 and the first tooth group 46 constitute the first closed circuit H1, and the winding 12 wound around each tooth 9 of the first tooth group 46 is While all are connected to each segment 14 of the first segment group 41, the second segment group 42 and the second tooth group 47 constitute a second closed circuit H2, and are wound around each tooth 9 of the second tooth group 47. The case where all the mounted windings 12 are connected to each segment 14 of the second segment group 42 has been described. However, the present invention is not limited to this, and the first segment group 41 and the second teeth group 47 constitute a closed circuit, while the second segment group 42 and the first teeth group 46 constitute a closed circuit. Good. In this case, the winding start end 61 and the winding end end 62 of the winding 12 may be connected to the corresponding segment 14 in each closed circuit.

また、上述の実施形態では、アーマチュアコア６は、リング状の金属板８を軸方向に複数枚積層したものであって、金属板８の外周部には略Ｔ字状を有するティース９が形成されている場合について説明した。しかしながらこれに限られるものではなく、アーマチュアコア６を周回り方向に分割可能な分割コア方式としてもよいし、ティース９を軸方向に対して捩れつつ傾斜するように所定のスキュー角を有するように形成してもよい。 In the above-described embodiment, the armature core 6 is formed by laminating a plurality of ring-shaped metal plates 8 in the axial direction, and the teeth 9 having a substantially T-shape are formed on the outer peripheral portion of the metal plate 8. Explained the case. However, the present invention is not limited to this, and a split core system in which the armature core 6 can be divided in the circumferential direction may be used, or the teeth 9 may have a predetermined skew angle so as to be inclined while twisting with respect to the axial direction. It may be formed.

本発明の実施形態におけるブラシ付モータの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the motor with a brush in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるブラシ付モータのブラシ配置図である。It is a brush arrangement | positioning figure of the motor with a brush in embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態におけるアーマチュアの展開図である。It is an expanded view of the armature in the first embodiment of the present invention. 本発明の第一実施形態におけるアーマチュアの作用説明図である。It is action | operation explanatory drawing of the armature in 1st embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態におけるアーマチュアの作用説明図である。It is action | operation explanatory drawing of the armature in 1st embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態におけるアーマチュアの作用説明図である。It is action | operation explanatory drawing of the armature in 1st embodiment of this invention. 本発明の第二実施形態におけるアーマチュアの展開図である。It is an expanded view of the armature in 2nd embodiment of this invention.

Explanation of symbols

１ブラシ付モータ
２ヨーク
３アーマチュア
４永久磁石（磁極）
５回転軸
６アーマチュアコア
７アーマチュアコイル
９ティース
１１スロット
１２巻線
１３コンミテータ
１４セグメント
２１ブラシ
２５ａ，２５ｂ接続線（短絡部材）
３３Ｕ，３３Ｖ，３３Ｗ第一コイル
３４Ｕ，３４Ｖ，３４Ｗ第二コイル
４１第一セグメント群（セグメント群）
４２第二セグメント群（セグメント群）
４６第一ティース群（ティース群）
４７第二ティース群（ティース群）
５１ａ，５２ａ陽極側ブラシ
５１ｂ，５２ｂ陰極側ブラシ
６１巻き始め端
６２巻き終わり端
Ｈ１第一閉回路（閉回路）
Ｈ２第二閉回路（閉回路） 1 Motor with brush 2 Yoke 3 Armature 4 Permanent magnet (magnetic pole)
5 Rotating shaft 6 Armature core 7 Armature coil 9 Teeth 11 Slot 12 Winding 13 Commutator 14 Segment 21 Brushes 25a, 25b Connecting wire (short-circuit member)
33U, 33V, 33W First coil 34U, 34V, 34W Second coil 41 First segment group (segment group)
42 Second segment group (segment group)
46 First Teeth Group (Teeth Group)
47 Second Teeth Group (Teeth Group)
51a, 52a Anode-side brush 51b, 52b Cathode-side brush 61 Winding start end 62 Winding end H1 First closed circuit (closed circuit)
H2 Second closed circuit (closed circuit)

Claims

A yoke having eight magnetic poles;
A rotating shaft rotatably provided inside the yoke;
An armature core having twelve teeth attached to the rotary shaft and extending radially in the radial direction; and twelve slots formed between the teeth and extending along the axial direction;
A commutator provided on the rotating shaft adjacent to the armature core and having 24 segments arranged in a circumferential direction;
It consists of four brushes that are in sliding contact with the segment and for feeding power,
The four brushes are configured to include two sets of an anode side brush and a cathode side brush,
The brushes on the same pole side are arranged opposite to each other around the rotation axis, and the brushes on the opposite pole side are arranged at an electrical angle of 180 ° in the circumferential direction,
Each tooth is electrically connected between adjacent segments and wound in the forward direction with a concentrated winding method, and electrically connected between other adjacent segments and concentrated in the opposite direction. A second coil wound in a manner,
The relative position of the segment to which the winding start end of the first coil is connected and the segment to which the winding start end of the second coil is connected corresponds to the relative position of one set of the four brushes. A motor with a brush that is set to
The segment is composed of two segment groups of twelve each existing at point symmetry positions around the rotation axis, and the segments having the same potential in each segment group are short-circuited by a short-circuit member,
The teeth are composed of two groups of six teeth each having point symmetry with respect to the rotation axis,
Connect the first coil wound around the same tooth group, and the second coil to the same segment group,
A closed circuit is formed for each of the two teeth groups ,
Three energization patterns for energizing all of the four brushes, energizing three of the four brushes, and energizing one set of the anode brush and the cathode brush A brush motor characterized in that by selecting one of the energization patterns, the first coil and the second coil through which current flows can be changed, and the rotation speed of the rotation shaft can be switched to the third speed . .

The brush motor according to claim 1, wherein the first coil and the second coil are wound around the teeth corresponding to the same phase of each tooth group so as to be continuously in series.

The motor with a brush according to claim 1, wherein the first coil and the second coil, which are separate from each other, are wound for each tooth of each tooth group.