JP6141608B2 - 電動モータ - Google Patents
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Description
このとき、減速比を大きくする分、モータの回転数を増加させる必要があるが、スロット数が多い場合、磁極数とスロット数との最小公倍数により決定する次数が大きくなる。
このため、モータの騒音が高音質になり、この騒音が耳障りになるという課題がある。
さらに、一極対あたりのセグメント数が少ないので、セグメント間電圧が大きくなり、整流性が悪化するという課題がある。
そして、ティースに、分布巻方式にてコイルを巻回するので、コイルエンドの重なりが多くなり、コイルの線材コストが嵩むと共に、モータ性能を低下させ、電動モータが大型化してしまうという課題がある。
また、スロット数を減少させることにより、この分、アーマチュアコアの形状が簡素化でき、アーマチュアの生産性を高めることができる。さらに、スロット数を減少させる分、各々スロットの大きさを大きく設定することができる。このため、各ティースへのコイルの巻回数を多く設定することができる。この結果、アーマチュアコアの小型、軽量化を図ることが可能になる。
また、ティースに、集中巻方式にてコイルを巻回するので、分布巻方式にてコイルを巻回する場合と比較してコイルの占積率を向上させることができると共に、コイルエンドの重なりを減少させることができる。このため、コイルの線材コストを低減させることができ、安価な電動モータを提供することが可能になる。さらに、モータ性能を同一とした場合、アーマチュアコアの小型、軸短化を図ることができる。
さらに、セグメントとコイルとの接続不良を確実に防止することができる。また、コンミテータの首下のコイルの広がりを確実に抑制できるので、隣り合うライザに掛け回されたコイル同士の接触を抑制できる。このため、熱の発生を抑えることが可能になると共に、コイルの被覆が剥離して隣り合うライザに掛け回されたコイル同士が接触することによる電動モータの作動不良を防止することができる。
また、スロット数を減少させることにより、この分、アーマチュアコアの形状が簡素化でき、アーマチュアの生産性を高めることができる。さらに、スロット数を減少させる分、各々スロットの大きさを大きく設定することができる。このため、各ティースへのコイルの巻回数を多く設定することができる。この結果、アーマチュアコアの小型、軽量化を図ることが可能になる。
また、ティースに、集中巻方式にてコイルを巻回するので、分布巻方式にてコイルを巻回する場合と比較してコイルの占積率を向上させることができると共に、コイルエンドの重なりを減少させることができる。このため、コイルの線材コストを低減させることができ、安価な電動モータを提供することが可能になる。さらに、モータ性能を同一とした場合、アーマチュアコアの小型、軸短化を図ることができる。
さらに、セグメントとコイルとの接続不良を確実に防止することができる。また、コンミテータの首下のコイルの広がりを確実に抑制できるので、隣り合うライザに掛け回されたコイル同士の接触を抑制できる。このため、熱の発生を抑えることが可能になると共に、コイルの被覆が剥離して隣り合うライザに掛け回されたコイル同士が接触することによる電動モータの作動不良を防止することができる。
(減速機付モータ)
次に、この発明の第1実施形態を図1〜図6に基づいて説明する。
図1は、本発明に係る電動モータが適用された減速機付モータの縦断面図、図2は、電動モータを軸方向からみた平面図である。
図1、図2に示すように、減速機付モータ1は、例えば、自動車のワイパ駆動用に用いるものであって、電動モータ2と、電動モータ2の回転軸3に連結された減速機構4とを備えている。電動モータ2は、有底筒状のヨーク5と、ヨーク5内に回転自在に設けられたアーマチュア6とを有している。
ヨーク5の底壁(エンド部)51には、径方向中央に軸方向外側に向かって突出する軸受ハウジング19が形成され、ここに回転軸3の一端を回転自在に軸支するための滑り軸受18が設けられている。この滑り軸受18は、回転軸3の調心機能を有している。
これらスロット13を介してアーマチュアコア8にアーマチュアコイル9が巻装される。
このように、電動モータ2は、永久磁石7が4つ(磁極数が4極)、スロット13の個数が6つ、セグメント15の枚数が18枚に設定された所謂4極6スロット18セグメントの電動モータである。
図3は、ブラシ収納部の平面図である。
図3に示すように、ブラシ収納部22は、ギヤハウジング23の電動モータ2側に凹状に形成されたものである。ブラシ収納部22の周壁30は、断面略長円形に形成されており、平面壁30aと円弧壁30bとで構成されている。
ここで、図4に基づいて、接続線17の結線構造、及びアーマチュアコイル9の巻装構造について詳述する。
図4は、アーマチュア6の展開図であり、隣接するティース12間の空隙がスロット13に相当している。尚、以下の図4においては、各セグメント15、各ティース12、及び巻装されたアーマチュアコイル9にそれぞれ符号を付して説明する。
また、1番セグメント15から巻き始められる巻線14と、10番セグメント15から巻き始められる巻線14の引き回し手順は、回転軸3を中心にして点対称となるので、以下の説明では、10番セグメント15から巻き始められる巻線14のみについて説明する。
そして、2番ティース12には、V相コイル91d、「−V相」コイル92d、及び「−V相」コイル93dにより構成されるN回巻回されたV相のアーマチュアコイル9V2が形成される。また、4番ティース12には、U相コイル91e、「−U相」コイル92e、及び「−U相」コイル93eにより構成されるN回巻回されたU相のアーマチュアコイル9U2が形成される。さらに、6番ティース12には、「−W相」コイル91f、「−W相」コイル92f、及びW相コイル93fにより構成されるN回巻回されたW相のアーマチュアコイル9W2が形成される。
そして、隣接するセグメント15間には、各相コイル91a〜93fがU,「−W」,「−W」,V,「−U」,「−U」,W,「−V」,「−V」相の順で電気的に順次接続されている。
さらに、アーマチュアコア6とコンミテータ10との間に引き回される巻線14、及び接続線17を形成するために引き回される巻線14の引き回し方向が、回転軸3周りに全て同一方向(図4における右方向)となるように設定されているので、各セグメント15のライザ16に、巻線14がα巻により巻き付けられる。
図5は、各セグメントのライザへの巻線の掛け回し方法を示す説明図である。
同図に示すように、アーマチュアコア6とコンミテータ10との間に引き回される巻線14、及び接続線17を形成するために引き回される巻線14の引き回し方向が、回転軸3周りに全て同一方向(図4における右方向)となるように設定されていることから、各セグメント15のライザ16に掛け回される巻線14は、常に左方向からライザ16に掛け回され、右方向へと引き出される。このため、図5のA部に示すように、ライザ16に巻線14がα巻により巻き付けられる。
図1に示すように、このような電動モータ2が取付けられているギヤハウジング23には、ハウジング本体42に歯車群41が収納されている。歯車群41は、電動モータ2の回転軸3に連結されたウォーム軸25と、ウォーム軸25に噛合う1対の段付歯車26,26と、段付歯車26に噛合うスパーギヤ27とで構成されている。
また、ウォーム軸25は、互いに逆ネジの第1ネジ部25a、及び第2ネジ部25bを有している。これら第1ネジ部25a、及び第2ネジ部25bは、1条又は2条に形成されている。しかしながら、第1ネジ部25a、及び第2ネジ部25bを、3条以上に形成してもよい。
1対の段付歯車26は、ウォーム軸25に噛合うウォームホイール28と、ウォームホイール28よりも小径に形成された小径歯車29とが一体成形されたものである。段付歯車26の径方向中央には、アイドラー軸61が圧入されている。アイドラー軸61は、小径歯車29とは反対側に突出しており、この突出した端部61aがハウジング本体42に回転自在に軸支されている。一方、アイドラー軸61の端部61aとは反対側端に存在する小径歯車29の先端は、ボトムプレート43に回転自在に軸支されている。
また、ハウジング本体42の側壁42bには、コネクタ68が回転軸3の軸方向に沿って突設されている。コネクタ68は、不図示の制御機器に接続され、不図示の外部電源の電力を電動モータ2に供給する。
次に、図4に基づいて、電動モータ2の作用について説明する。
例えば、図4に示すように、1−2番セグメント15間に低速用ブラシ21aが配置され、6番セグメント15に共通ブラシ21cが配置された状態であって、これら低速用ブラシ21aと共通ブラシ21cとの間に電圧を印加した場合について説明する。
この場合、1−2番セグメント15,15間に跨って低速用ブラシ21aが配置されているので、U相の順巻きコイル91a,91eが短絡した状態になる。
一方、3番ティース12、及び6番ティース12に巻回されている「−W相」コイル91b,91f、「−W相」コイル92b,92f、及びW相コイル93b,93fには、それぞれ逆方向に電流が流れる。
回転軸3が回転し始めると、ブラシ21a,21cに摺接するセグメント15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、所謂整流が行われる。これにより、回転軸3が回転し続ける。
したがって、上述の第1実施形態によれば、ヨーク5に永久磁石7を4つ設け、アーマチュアコア8にスロット13を6つ形成し、コンミテータ10にセグメント15を18枚設け、磁極数とスロット数との最小公倍数により決定する次数を12次とすることができる。これに対し、従来の電動モータは、磁極数が4極、スロット数が16に設定されているので、次数が32次となる。このため、モータ性能を悪化させることなく、従来と比較して次数を減少させることができるので、電動モータ2の高速回転時の高音質な騒音を防止することができる。
さらに、スロット数を減少させる分、各々スロット13の大きさを大きく設定することができる。このため、各ティース12への巻線14の巻回数を多く設定することができ、この結果、アーマチュアコア8の小型、軽量化を図ることが可能になる。
また、各ティース12には巻線14が集中巻方式により巻回されているので、隣接するティース12間に跨る巻線14の渡り線を無くすことができる。この分、アーマチュアコイル9の線材コストを低減させることができ、安価な電動モータ2を提供することが可能になる。
図6は、コンミテータのライザ部分の拡大斜視図であって、ライザに巻線がα巻により巻き付けられている状態を示す。図7は、コンミテータのライザ部分の拡大斜視図であって、ライザに巻線がα巻により巻き付けられていない状態を示す。
図6に示すように、各ライザ16に巻線14がα巻により巻き付けられることにより、巻線14が各ライザ16の周囲を囲繞するように掛け回される。これに対し、ライザ16に巻線14がα巻により巻き付けられていない場合、換言すればライザ16に巻線14がU巻状に巻き付けられている場合、巻線14がライザ16に引っ掛かっているだけの状態になる。このため、各ライザ16に巻線14がα巻により巻き付けられることにより、セグメント15と巻線14との接続不良を確実に防止することができる。
次に、この発明の第2実施形態を、図1、図2を援用し、図8に基づいて説明する。
図8は、第2実施形態におけるアーマチュアの展開図であり、図4に対応している。尚、第1実施形態と同一態様には、同一符号を付して説明する(以下の実施形態についても同様)。
この第2実施形態において、減速機付モータ1は、例えば、自動車のワイパ駆動用に用いるものであって、電動モータ2と、電動モータ2の回転軸3に連結された減速機構4とを備えている点、電動モータ2は、有底筒状のヨーク5と、ヨーク5内に回転自在に設けられたアーマチュア6とを有している点、電動モータ2は、ヨーク5に配設された永久磁石7が4つ、アーマチュアコア8に形成されているスロット13の個数が6つ、コンミテータ10に設けられているセグメント15の枚数が18枚に設定された所謂4極6スロット18セグメントの電動モータである点、各ティース12は、それぞれU相、V相、W相が周回り方向にこの順で割り当てられている点、同電位となるセグメント15同士は、接続線17によって短絡されている点、各ティース12に巻装されるアーマチュアコイル9、及び接続線17は、アーマチュアコア8やコンミテータ10のライザ16に、巻線14をダブルフライヤ方式によって巻回されることにより形成されている点、アーマチュアコア6とコンミテータ10との間に引き回される巻線14、及び接続線17を形成するために引き回される巻線14の引き回し方向は、回転軸3周りに全て同一方向となるように設定されている点等の基本的構成は、上述した第1実施形態と同様である(以下の実施形態についても同様)。
以下、接続線17の結線構造、及びアーマチュアコイル9U1〜9W2の巻装構造について詳述する。
尚、巻線14の巻き始め箇所は、前述の第1実施形態と同様に、1番セグメント15、及び10番セグメント15として説明する。また、1番セグメント15から巻き始められる巻線14と、10番セグメント15から巻き始められる巻線14の引き回し手順は、回転軸3を中心にして点対称となるので、以下の説明では、10番セグメント15から巻き始められる巻線14のみについて説明する。
そして、同相で、且つ同じ方向に巻回される各相コイル91a〜93fが、対応する2つのティース12に連続して形成される。
これにより、アーマチュアコイル9は、1番、4番ティース12に形成されているU相のアーマチュアコイル9U1,9U2と、2番、5番ティース12に形成されているV相のアーマチュアコイル9V1,9V2と、3番、6番ティース12に形成されているW相のアーマチュアコイル9W1,9W2とにより構成され、並列回路数は4つとなる。
したがって、上述の第2実施形態では、前述の第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
次に、この発明の第3実施形態を、図9、図10に基づいて説明する。
図9は、第3実施形態におけるブラシ収納部の平面図であり、図3に対応している。また、図10は、第3実施形態におけるアーマチュアの展開図であり、図4に対応している。
図9、図10に示すように、この第3実施形態と前述の第1実施形態との相違点は、第1実施形態では、ブラシ21は、陽極側に接続されている低速用ブラシ21a、および高速用ブラシ21bと、これら低速用ブラシ21aと高速用ブラシ21bとに共通使用され陰極側に接続されている共通ブラシ21cとの3つのブラシ21で構成されているのに対し、第3実施形態では、ブラシ121は、陽極側に接続されている陽極側ブラシ121aと、陰極側に接続されている陰極側ブラシ121bとの2つのブラシ121で構成されている点にある。
このように構成した減速機付モータ1を、例えば、自動車のワイパ駆動用に用いる場合、2つの減速機付モータ1を用いてワイパブレードを往復動させる。これにより、前述の第1実施形態と同様の効果を奏することができる。これに加え、ワイパブレードを下反転位置と上反転位置との間における往復払拭範囲を調整したり、ワイパブレードの未使用時のワイパの収納位置を、ワイパ使用時のワイパの下反転位置よりも車体の内部に設定し、自動車全体の美観性を向上させたりすることも可能になる。
例えば、上述の第2実施形態では、所謂ダブルフライヤ方式により、各ティース12に巻線14をN/6回ずつ巻回しながら各相コイル91a〜93fを形成した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、所謂シングルフライヤ方式を採用し、各ティース12に巻線14をN/3回ずつ巻回しながら各相コイル91a〜93fを形成してもよい。すなわち、各相コイル91a〜93fを、各ティース12に一度に形成してもよい。このように構成する場合、並列回路数は2つとなる。
2 電動モータ
3 回転軸
5 ヨーク
7 永久磁石(磁極)
8 アーマチュアコア
9 アーマチュアコイル(コイル)
10 コンミテータ
11 コア本体
11a 貫通孔
11b 空孔
12 ティース
13 スロット
14 巻線(コイル)
15 セグメント
16 ライザ
17 接続線
21 ブラシ
21a 低速用ブラシ
21b 高速用ブラシ
21c 共通ブラシ
91a,91e U相コイル(U相のコイル)
92a,93a,92e,93e −U相コイル(−U相のコイル)
91b,92b,91f,92f −W相コイル(−W相のコイル)
93b,93f W相コイル(W相のコイル)
91c,91d V相コイル(V相のコイル)
92c,93c,92d,93d −V相コイル(−V相のコイル)
9U1,9U2 U相のアーマチュアコイル
9V1,9V2 V相のアーマチュアコイル
9W1,9W2 W相のアーマチュアコイル
Claims (2)
- 4極の磁極を有するヨークと、
前記ヨークの内側に回転自在に設けられる回転軸と、
前記回転軸が取り付けられる貫通孔が形成されたコア本体、前記コア本体から径方向に向かって放射状に延びる6つのティース、及びこれらティース間に形成される6つのスロットを有するアーマチュアコアと、
各ティースに、それぞれ集中巻方式にて巻装されるコイルと、
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18つのセグメントを周方向に配置したコンミテータと、
各セグメントのうち、前記回転軸を中心にして対向し同電位となるセグメント同士を接続する接続線と、
前記セグメントを介して前記コイルに給電を行う低速用ブラシ、高速用ブラシ、及びこれらに共通して用いられ、前記低速用ブラシに対して周方向に90°間隔をあけて配設される共通ブラシの3つのブラシとを備え、
前記コア本体には、周方向に複数の空孔が形成され、
各ティースに巻装されているコイルは、順方向に巻回して形成された1つの順巻きコイルと、逆方向に巻回して形成されて2つの逆巻きコイルとを備え、
各ティースを周回り方向にU相、V相、W相の順で割り当て、各相に巻装されている前記順巻きコイルをそれぞれU相、V相、W相のコイルとし、各相に巻装されている前記逆巻きコイルをそれぞれ−U相、−V相、−W相のコイルとしたとき、
隣接するセグメント間に、U相、−W相、−W相、V相、−U相、−U相、W相、−V、−V相のコイルをこの順で電気的に接続し、これらU相、−W相、−W相、V相、−U相、−U相、W相、−V相、−V相のコイルと共に前記接続線を一連に形成し、
且つ、前記アーマチュアコアと前記コンミテータとの間に引き回される前記コイルは、前記回転軸周りに同一方向に向かって引き回され、前記セグメントに形成されているライザに、前記コイル及び前記接続線を同一方向のα巻により巻き付け、前記セグメントと前記コイルとを接続したことを特徴とする電動モータ。 - 4極の磁極を有するヨークと、
前記ヨークの内側に回転自在に設けられる回転軸と、
前記回転軸が取り付けられる貫通孔が形成されたコア本体、前記コア本体から径方向に向かって放射状に延びる6つのティースと、及びこれらティース間に形成される6つのスロットを有するアーマチュアコアと、
各ティースに、それぞれ集中巻方式にて巻装されるコイルと、
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18つのセグメントを周方向に配置したコンミテータと、
各セグメントのうち、前記回転軸を中心にして対向し同電位となるセグメント同士を接続する接続線と、
前記セグメントを介して前記コイルに給電を行い、周方向に90°間隔をあけて配設される2つのブラシとを備え、
前記コア本体には、周方向に複数の空孔が形成され、
各ティースに巻装されているコイルは、順方向に巻回して形成された1つの順巻きコイルと、逆方向に巻回して形成されて2つの逆巻きコイルとを備え、
各ティースを周回り方向にU相、V相、W相の順で割り当て、各相に巻装されている前記順巻きコイルをそれぞれU相、V相、W相のコイルとし、各相に巻装されている前記逆巻きコイルをそれぞれ−U相、−V相、−W相のコイルとしたとき、
隣接するセグメント間に、U相、−W相、−W相、V相、−U相、−U相、W相、−V、−V相のコイルをこの順で電気的に接続し、これらU相、−W相、−W相、V相、−U相、−U相、W相、−V相、−V相のコイルと共に前記接続線を一連に形成し、
且つ、前記アーマチュアコアと前記コンミテータとの間に引き回される前記コイルは、前記回転軸周りに同一方向に向かって引き回され、前記セグメントに形成されているライザに、前記コイル及び前記接続線を同一方向のα巻により巻き付け、前記セグメントと前記コイルとを接続したことを特徴とする電動モータ。
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