JPH02142348A - 整流子型電気回転機械及び電機子の巻線方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は整流子型の電動機、発電機等の電気回転機械
の改良、及び、整流子型の電気回転機器の電機子の巻線
方法の改良に関する。

（従来の技術） 従来の電機子の巻線方法においては、あるスロットから
他のスロットに巻線を導く際には、巻線は回転軸の右側
あるいは左側のみを通っていた。

（発明の解決使用とする課′：ｌＪ） 電気回転機器はその効率（出力／入力）をより改善する
ことが望まれている。

また、従来の整流子型交流モーターでは、電圧整流が用
いられているが、整流があまり良く行われず、入力電圧
あるいは出力電圧が高くなると、あるいは回転数が高く
なると整流が困難になるという問題がある。このため、
従来、例えば、高圧交流用の整流子型モーター、あるは
高電圧用のユニバーサルモーターの実用化は困難であっ
た。

この発明の目的は、整流が好ましく行われ、効率の良い
整流子型の電気回転機器を提供すること、及び効率の良
い電気回転機器を提供するすることのできる電機子の巻
線方法を提供することである。

（発明の構成） 上記目的を達成するため、この発明にかかる電気回転機
器では、電機子巻線が、整流子片毎に設けられ、一端が
対応する整流子片に接続され、他端が前記対応する整流
子片に隣接する整流子片に接続され、対応する１対のス
ロットに複数回巻かれ、一方のスロット（２２叉は２１
）から他方のスロット（２１叉は２２）に導かれる部分
が回転軸の右側を通る回数と回転軸の左側を通る回数の
差が１叉は０であるように、前記電機子に巻かれること
とした。

また、この発明にかかる巻線方法は、巻線のうちの一方
のスロット（２２）から他方のスロット（２１）に導か
れる部分が回転軸の右側を通る回数と回転軸の左側を通
る回数の差が１叉はＱであるように、巻線を巻くことと
した。

（作用） この発明にかかる電気回転機器では、従来に比して整流
が良好に行われ、その効率が高い。従って、例えば、高
圧交流用モーター、高電圧用のユニバーサルモーター等
も比較的容具に実現できる。

（実施例） 以下第１図を参照してこの発明の一実施例にかかる整流
子型モーターの巻線方法を説明する。

第１図のように、界磁片が２極、スロット数が２２のモ
ーターの電機子に１１ピツチで巻線を巻く場合を考える
。この場合、この実施例では、例えば、スロットＡとス
ロットＢに巻線を巻く際に、巻線を中心（回転）軸Ｏの
右側と左側を同一方向に同一の回数づつ巻く。他のスロ
ットに巻線を巻く場合についても同様に、中心軸Ｏの右
側と左側を同一方向にほぼ同一の回数づつ巻く。

第２Ａ図から第２Ｄ図を参照して上述の巻線方法をユニ
バーサルモーター（交流中直流両用モーター）を例に具
体的に説明する。第２Ａ図は電機子１をブラシ側（正面
側）から見たときの図であり、回転軸３を挟んで対向す
る２組のスロット２１から２４、ブラシ１１．１２、整
流子片３１から３３、及びそれらの周辺部分を示す。ブ
ラシ１１．１２には直流電源１３または交流型［１４が
接続される。第２Ｂ図は第２Ａ図の電機子を反対側（背
面側）から見た図を示す。第２Ｃ図は第２Ａ図の回転子
を側面から見た図を示す。

第２Ｄ図は電機子の斜視図であり、理解を容易にするた
め、スロット２１．２２及び整流子片、巻線の一部のみ
が示されている。なお、第２Ａ図から第２Ｄ図には示さ
れていないが、電機子を挟んで通常知られた一対（２極
）の界磁片が第１図のように配置されている。

以下、この実施例の巻線方法を具体的に説明する。この
実施例では、各スロットに８回巻線を巻くこととする。

ブラシ１１により短絡されている整流子片の１つ３１か
ら引き出された巻線ｖ１は対応するスロット２１に導か
れ（第２Ａ、　２Ｄ図）、スロット２１内を巻かれ（ス
ロット２１内を這わされ）、スロット２１から回転軸の
右側（第２Ｂ図）を通ってスロット２２に導かれ、スロ
ット２２内を巻かれ、スロット２２から回転軸の右側（
第２Ａ、　２Ｄ図）を通ってスロット２■に導かれる。

２回目の巻線ｖ２はスロット２１内を巻かれ、スロット
２１から回転軸の右側（第２Ｂ図）を通ってスロット２
２に導かれ、スロット２２内を巻かれ、スロット２２か
ら回転軸の左側（第２Ａ、　２Ｄ図）を通ってスロット
２１に導かれる。第３回目の巻線ｖ３はスロット２１内
を這わされ、スロット２１から回転軸の左側（第２Ｂ図
）を通ってスロット２２に導かれ、スロット２２内を巻
かれ、スロット２２から回転軸の左側（第２Ａ、　２Ｄ
図）を通ってスロット２１に導かれる。

４回目の巻線ν４はスロット２１内を巻かれ、スロット
２１から回転軸の左側（第２Ｂ図）を通ってスロット２
２に導かれ、スロット２２内を巻かれ、スロット２２か
ら回転軸の右側（第２Ａ、　２０図）を通って整流子片
３１の隣の整流子片３２に接続される。

整流子片３２から引き出された巻線ｖ５はスロット２３
に導かれ（第２Ａ図）、スロット２３内を巻かれ、スロ
ット２３から回転軸の右側（第２Ｂ図）を通ってスロッ
ト２４に導かれ、スロット２４内を巻かれ、スロット２
４から回転軸の右側（第２Ａ図）を通ってスロット２３
に導かれる。２回目の巻線ｗ６はスロット２３内を巻か
れ、スロット２３から回転軸の右側（第２Ｂ図）を通っ
てスロット２４に導かれ、スロット２４内を巻かれ、ス
ロット２４から回転軸の左側（第２Ａ図）を通ってスロ
ット２３に導かれる。第３回目の巻線ｖ７はスロット２
３内を這わされ、スロット２３から回転軸の左側（第２
Ｂ図）を通ってスロット２４に導かれ、スロット２４内
を巻かれ、スロット２４から回転軸の左側（第２Ａ図）
を通ってスロット２３に導かれる。４回目の巻線ν８は
スロット２３内を巻かれ、スロット２３から回転軸の左
側（第２Ｂ図）を通ってスロット２４に導かれ、スロッ
ト２４内を巻かれ、スロット２４から回転軸の右側（第
２Ａ図）を通って整流子片３２の隣の整流子片３３に接
続される。

以後、同様にして、全ての整流子片について同様の巻線
が施される。この結果、各スロットには、４回づつ２回
巻線が施されることとなり、最終的に８導体が各スロッ
トξ配置される。巻線が終了した状態での、回転子の形
状が第２Ｃ図に示される。

上記構成とする事により、あるスロットから他のスロッ
トに導かれる巻線が中心軸の右側を通る回数と左側を通
る回数の差は０または１となる。

なお、右、左はモーターを見る方向、回転子の回転角に
よって変化する。しかし、電機子の平坦な部分上で巻線
の伸びる方向を中心に考えると、この発明の理解が容品
となる。例えば、第２Ａ図に示されるように、スロット
２２からスロット２１に導かれる巻線のうち２つ（ｖ２
．ｖ３）は回転軸の左側を１つ（ｖｌ）は回転軸３の右
側を通り、その差は１である。また第２Ｂ図に示される
ように、スロット２１からスロット２２に導かれる巻線
は中心軸の左右を同一回数（２回づつ）通ることになり
、差は０となる。

なお、各スロット内の導体数が例えば、６の場合、各ス
ロットには３回づつ２回巻線が施される。

この場合、電機子の正面側でスロット２２からスロット
２１に導かれる巻線が回転軸の左側を通日数と回転軸の
右側を通る回数の差は０となる。また、電機子の背面側
でスロット２１からスロット２２に導かれる巻線が中心
軸の左側を通日数と右側を通る回数の差は１となる。

上記構成のブラシ間に交流電圧または直流電圧を印加す
ると、例えば、第１図に示されるように、各スロット内
の巻線を流れる電流の方向は従来と全く同一となる。同
様に、回路図上の巻線の接続も従来と同一となり、モー
ターは回転する。

このような巻線構成とすると、整流が良好に行われ、補
極を設ける必要性、整流軸を中性軸に対し傾ける必要性
等が減少する。さらに、モーター自体の効率も向上する
。

実験 上記構成を採用したモータの特性をチエツクするため、
実験を行った。

実験は次の条件のもとで行った。

電機子のスロット数は２２．１スロツト内の導体数は２
４、電機子巻線の太さは０．４５ｍｍ、とした。この条
件のもとで、従来の第１のモーター、従来の第２のモー
ター　この発明の一実施例にかがるモーターについて実
験を行った。第１の従来のモーターは整流軸を中性軸に
一致させ、第２の従来のモーターは整流軸を回転方向の
反対方向に後進させ、本願のモーターは整流軸を中性軸
に一致させた。３つのモーターの負荷として全く同一の
ファンを用いた。

実験結果を第３図に示す。

なお、従来の第１のモーター、即ち、整流軸を中性軸に
一致させた従来の巻線が施されたモーターの場合には、
ブラシ近傍で火花が激しく、データは取得できなかった
。なお、本願のモーターでは、火花の発生はなかった。

第３図の実験結果では、従来の第２のモーターよりも本
実施例にかかるモーターの方が効率が良く、この実施例
によれば、モーターの効率が改善されることが確認され
た。

この発明にかかる巻線方法によれば、整流が良好に行わ
れるため、補極を設けること、整流軸を中性軸に対し傾
けること等の必要性が減少する。

このため、高圧交流用のモーターを、補極等を設けずと
も、実現できる。この実施例に基づいて、実際に作成さ
れた高圧交流モーターの入出力特性の一例を表−に示す
。実験に使用したモーターには補極は設けられておらず
、整流軸は中性軸に対し傾けていない。

表　　　　　　１ Ｖ　　　　　　　Ｉ　　　　　　　　Ｎ２４０Ｖ　　　
　Ｏ，５２Ａ　　　１０９５０１０９５０ｒｐＩ　　　
　Ｏ，５５Ａ　　　１１７５０ｒｐｉ２８０Ｖ　　　　
Ｏ，５８Ａ　　　１２１００ｒｐＩＩ３００Ｖ　　　　
Ｏ，６０Ａ　　　１２７０Ｏｒｐｍ３２０Ｖ　　　　Ｏ
，６４Ａ　　　１３３００ｒｐｍ３４０Ｖ　　　　Ｏ，
６８＾　　　１３９００ｒｐｍ３６０Ｖ　　　　　Ｏ，
７３＾　　　１４５０口ｒｐＩａ３８０Ｖ　　　　Ｏ，
７７Ａ　　　　Ｉ５６００ｒｐｍ４００Ｖ　　　　Ｏ，
８１＾　　　１５７５Ｏｒｐｍ４２０Ｖ　　　　０．８
５Ａ　　　　１６１００ｒｐｍ４４０Ｖ　　　　Ｏ，９
０＾　　　１８７００ｒｐｍこの発明は上記実施例に限
定されない。例えば、上記実施例では、２２スロツトの
電機子に１１ピツチで、巻線を施す場合を考えたが、ス
ロット数、ピッチ数は他の値でも良い。例えば、２４あ
るいは２０スロツト数の電機子に１０あるいは９ピツチ
で巻線を施すような場合にもこの発明゛は有効である。

但し、この発明は２極で、回転軸を挟んでほぼ対向する
２つのスロットに巻線を施す場合に特に有効である。

なお、巻線が中心軸の右と左を通る順番は特に問題とな
らない。最終的に中心軸の右と左を通口数の差が、０叉
は１となるように、巻線を施せば良い。

巻線ワイヤは整流子毎に切断されても良く、また、全て
又は一部のコミューンについて１本の連続するワイヤを
用いても良い。

本実施例では、第２Ａ図に示されるように、ブラシは整
流子片２つ分の大きさを有し、これにより、火花が低減
されている。

上記説明では、ユニバーサルモーターを中心に説明した
が、この実施例は、直流モーター、単相交流モーター等
に応用できる。

上記実施例では、モーターを中心に説明したが、この発
明は整流子型の発電機にも同様に適用可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、整流が良好に
行われる。このため、補極を設ける必要性、整流軸を中
性軸に対し、傾ける必要性等が減少し、モーターの効率
を向上できる。また、高圧交流モーターも実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例にかかるモーターの構成を
示す図であり、第２Ａ図、第２Ｂ図、第２ｃ図、第２Ｄ
図はこの発明の一実施例にかかるモーターの構成を示す
図、第３図は第２Ａ図から第２Ｄ図に示されるモーター
の特性と従来のモーターの特性を比較するためのグラフ
である。 ＋１．＋２・・・ブラシ、２＋、２２．２３，２４．、
、スロット、３１　、３２　、３３　・・・整流子片、
ｖｌ、ｖ２．ｗ３．ｖ４．ｗ５．ｗ６．ｗ７．ｗ８・・
・巻線。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転軸と複数のスロットと複数の整流子片を備え
   る電機子（１）と、 前記整流子片に接する一対のブラシ（１１、１３）と、
   前記電機子を挟んで、対向して配置される一対の界磁片
   （Ｎ、Ｓ）と、 前記整流子片毎に設けられ、一端が対応する整流子片（
   ３１）に接続され、他端が前記対応する整流子片に隣接
   する整流子片（３２）に接続され、対応する１対のスロ
   ット（２１、２２）に複数回巻かれ、一方のスロットか
   ら他方のスロットに導かれる部分が回転軸の一方を通る
   回数と回転軸の他方を通る回数の差が１叉は０であるよ
   うに、前記電機子に巻かれている巻線（ｗ１．．．ｗ８
   ）と、を具備することを特徴とする整流子型電気回転機
   器。
2. （２）回転軸と複数のスロットを有する電機子のスロッ
   トの対に複数回巻線を巻く電機子の巻線方法において、 巻線のうちの一方のスロット（２２）から他方のスロッ
   ト（２１）に導かれる部分が回転軸の一方を通る回数と
   回転軸の他方を通る回数の差が１叉は０であるように、
   巻線を巻くことを特徴とする電機子の巻線方法。