JPH0819235A - ユニバーサルモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 界磁用コイルの巻き線作業が一回で済み、固
定子磁極の製造も簡単なユニバーサルモータを得るこ
と。 【構成】 固定子ヨークが電機子３と直交して相対向す
る二つの金属板１１，１２とこの金属板１１，１２から
電機子３と平行にそれぞれ切り起こされた切り起こし部
１１ａ，１２ａとで構成されている。磁極部分となる切
り起こし部１１ａ，１２ａの外周には、界磁用コイルと
して、一つのドーナッツ状の巻きコイル２がボビン２１
を介して配置される。電機子３には、電機子コイル４と
整流子５とが設置され、この整流子５にブラシ６が接触
している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、交流でも直流でも使え
る交直両用の単相直巻整流子モータ、即ち、ユニバーサ
ルモータに関する。更に詳述すると、本発明は、固定子
ヨークやこの固定子ヨークの磁極部分に巻かれた界磁用
コイル等の構成を簡単化したユニバーサルモータに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のユニバーサルモータは、図９から
図１１に示されるように、固定子ヨーク９１と、この固
定子ヨーク９１に巻かれた界磁用コイル９２と、固定子
ヨーク９１間に回転自在に配置された電機子９３と、こ
の電機子９３に巻かれた電機子コイル９４と、電機子９
３に設置され電機子コイル９４と接続する整流子９５
と、この整流子９５と接触するブラシ９６とから、その
主要部が構成されている。そして、界磁用コイル９２を
通る電流Ｉをブラシ９６と整流子９５を介して電機子コ
イル９４へ流すように両コイル９２，９４を直列に接続
している。

【０００３】なお、固定子ヨーク９１は、二つの突極
（ヨークから突出した界磁極）９１ａ，９１ｂを保有し
ており、各突極９１ａ，９１ｂに界磁用コイル９２が巻
かれている。また、電機子９３は、多くのスロット９３
ａを持つ円筒状とされている。そして、この多数のスロ
ット９３ａに、電機子コイル９４が分布巻される。即
ち、各相のコイルを二個以上のスロット９３ａに分散し
て巻き、起磁力分布を正弦波に近づけている。また、固
定子ヨーク９１と電機子９３は、交番磁界におけるうず
電流損を低減するため、成層鉄心が用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のユニバーサルモータは、固定子ヨーク９１の
二つの突極９１ａ，９１ｂに界磁用コイル９２を巻く構
造となっており、二カ所への巻き線作業が必要であっ
た。また、固定子磁極９１を成層鉄心で形成しているの
で、固定子磁極９１の製造に時間がかかる上、材料も多
く必要となっていた。

【０００５】本発明は、界磁用コイルの巻き線作業が一
回で済み、固定子磁極の製造も簡単なユニバーサルモー
タを得ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、請求項１の発明は、ユニバーサルモータの固定子ヨ
ークは、電機子と直交して相対向する二つの金属板とこ
の金属板からそれぞれ電機子と平行に切り起こされた切
り起こし部とで構成されている。そして、界磁用コイル
が切り起こし部の外周にその切り起こし部全体を囲む形
で配置される一つのドーナッツ状の巻きコイルで構成さ
れている。

【０００７】また、請求項２の発明は、請求項１のユニ
バーサルモータにおいて、界磁用コイルを絶縁性のボビ
ンに巻かれた巻きコイルとしている。

【０００８】

【作用】したがって、上記のように構成されたユニバー
サルモータでは、二つの金属板からそれぞれ電機子と平
行な方向に切り起こされた切り起こし部を、電機子コイ
ルを囲む形で対向させれば、二つの金属板とその切り起
こし部が固定子ヨーク及びそれから突出した界磁極とな
る。また、その切り起こし部の外周に一つのドーナッツ
状の巻きコイルを配置すれば、そのコイルが界磁用コイ
ルとなる。このように、極めて簡単な作業でユニバーサ
ルモータが出来上がる。そして、その巻きコイルに電流
を流せば、一方の金属板から切り起こされた切り起こし
部がＮＳの一方の極に、他方の金属板から切り起こされ
た切り起こし部がＮＳの他方の極にそれぞれ励磁され、
間に配置された電機子が回転する。

【０００９】加えて、請求項２の発明は、界磁用コイル
を絶縁性のボビンに巻かれた巻きコイルとしているの
で、切り起こし部との絶縁が十分となる。また、予め界
磁用コイルをボビン付きで作っておき、切り起こし部の
外周にはめ込むことにより、組み立てることができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の構成を図面に示す実施例に基
づいて詳細に説明する。

【００１１】本発明の実施例であるユニバーサルモータ
の固定子ヨーク１は、図１から図３に示されるように、
二つの金属板１１，１２と、それらからそれぞれ切り起
こされた切り起こし部１１ａ，１２ａとで構成されてい
る。二つの金属板１１，１２には、切り起こしにより形
成された切り起こし孔１１ｃ，１１ｃ，１２ｃ，１２ｃ
が設けられている。この切り起こし部１１ａ，１２ａの
外周には、二つの金属板１１，１２に挟まれる形で、ボ
ビン２１にドーナッツ状に巻かれた巻きコイル２が配置
されている。この巻きコイル２が界磁用コイルとして機
能する。ボビン２１は、電気的に絶縁性を有する樹脂か
ら作られている。また、切り起こし部１１ａ，１２ａ間
には、成層鉄心で構成される電機子３が、軸受け３１，
３１に軸受けされる回転軸３２を回転中心として回転自
在に配置されている。なお、この電機子３には、電機子
コイル４が巻かれている。また、この電機子３には、電
機子コイル４と接続する整流子５が設けられている。こ
の整流子５と接触するブラシ６は、ブラシ保持部材２１
ａで保持される。このブラシ保持部２１ａはボビン２１
に設けてもよいし、別部材として金属板１２に固定させ
ても良い。

【００１２】なお、金属板１１は、モータの取り付け板
としての機能も保有しており、その周縁には取り付け部
１１ｂ，１１ｂが設けられている。この金属板１１の中
心部には、更に、回転軸３２を軸受けする軸受け３１，
３１の一方がはめ込まれている。金属板１２は、モータ
の側板の機能も保有していると共に、該金属板１２の中
心部には、回転軸３２を軸受けする軸受け３１，３１の
他方がはめ込まれている。この金属板１２には、更に、
巻きコイル２に接続されるリード線７の外部への取り出
し孔１２ｂが形成されている。また、金属板１１，１２
の電機子３側の面には、電機子３や整流子５やブラシ６
等との電気的な絶縁を行うために、絶縁紙８，８が載置
されている。また、巻きコイル２の外周を覆うようにケ
ース１３が金属板１１，１２と係合している。なお、切
り起こし部１１ａ，１２ａは、それぞれ、回転軸３２と
平行でかつ、電機子３を囲む半円筒形に形成されてい
る。そして、両切り起こし部１１ａ，１２ａで円筒を構
成するように対向的に組み合わされている。

【００１３】ブラシ６の位置は、通常は、切り起こし部
１１ａ，１２ａと直角方向（図２のＸ方向）となるが、
本実施例では、切り起こし部１２ａとブラシ６とが接触
してしまうので、図２のように角度αだけずらして配置
してある。このため、整流子５も、その分ずらしてあ
る。

【００１４】電機子３の鉄心は、図４に示すように、三
つのＴ形の突極３ａ，３ａ，３ａと三つのスロット３
ｂ，３ｂ，３ｂを有し、各スロット３ｂ，３ｂ，３ｂ内
に収まるようにして各突極３ａ，３ａ，３ａに電機子コ
イル４（図示省略）が巻かれる。この構成は、オーデイ
オや玩具等に使われている一般のブラシ付きモータのロ
ータと同様な構成となっている。このため、電機子コイ
ル４の巻き線作業は、従来のような分布巻ではなく、集
中巻きができ、大幅な時間短縮と品質の安定、維持が可
能となる。

【００１５】このように構成されたユニバーサルモータ
の組立は、まず、ブラシ６をボビン２１のブラシ保持部
２１ａにあるいは場合によっては金属板１２のブラシ保
持部に固定する。次に、軸受け３１が固定された金属板
１２をケース１３に固定し、その後、巻きコイル２が巻
かれているボビン２１を配置する。そして、電機子３や
整流子５等と一体回転する回転軸３２を、金属板１２に
固定された軸受け３１に挿入する。その際、整流子５が
ブラシ６に挟み込まれる構造とする。次に、軸受け３１
がはめ込まれた金属板１１を回転軸３２が貫通する形で
挿入し、ケース１３の溝１３ａ，１３ａに取り付け部１
１ｂ，１１ｂをはめ合わせ、金属板１１をケース１３に
対し固定する。なお、ボビン式のコイルを界磁用コイル
として使用しているので、従来に比べ、簡単に界磁用コ
イルを形成することができると共に、予め、多数の界磁
用コイルを作っておくことが可能となる。また、切り起
こし部との絶縁が十分となる。

【００１６】このように組み立てられたユニバーサルモ
ータの電気結線は、図５に示されるように、界磁用コイ
ルである巻きコイル２と電機子コイル４とは、ブラシ６
と整流子５を介して、交流電圧ＡＣに対して直列に接続
されている。更に詳細に述べれば、電機子コイル４は、
電機子３の鉄心の三つの突極３ａ，３ａ，３ａにそれぞ
れ巻かれた三つの突極コイル４ａ，４ａ，４ａからな
り、それらは三角結線されている。なお、三角結線では
なく、他の結線方法、例えばＹ結線の採用も可能であ
る。三つの結線部は、整流子５を形成している三つの整
流子片５ａ，５ａ，５ａにそれぞれ接続されている。そ
して回転軸３２と共に回転する三つの整流子片５ａ，５
ａ，５ａは、整流子５を挟む形で平行に配置された二つ
のブラシ片６ａ，６ａに交互に接触し、交流電圧ＡＣに
よる電流Ｉを巻きコイル２と電機子コイル４に流してい
る。この結線の具体的な方法は、図６に示すように、ボ
ビン２１にブラシ６ａ，６ａを保持させ、巻きコイル２
の一端２ａをコイル端子２２に接続し、他端２ｂをブラ
シ６の一方のブラシ６ａの端子に接続し、交流電圧ＡＣ
をコイル端子２２とブラシ６の他方のブラシ６ａの端子
に接続している。この接続方法は、巻きコイル２とブラ
シ６の間の接続を、巻きコイル２のワイヤで行ってお
り、特別なリード線が不要となり、接続箇所も少なくな
る。なお、具体的な結線の方法は、この方法に限られ
ず、種々の方法が採用されうる。

【００１７】この電気結線の結果、交流電圧ＡＣの電流
Ｉにより、切り起こし部１１ａ，１２ａが交互に反対の
磁極に励磁されると共に、電機子３の三つの凸部３ａ，
３ａ，３ａもＮ磁極となったり、Ｓ磁極となったりす
る。そして、それらの相互作用により電機子３が回転す
る。

【００１８】次に、スペース効率を上げた他の実施例に
ついて、図７に基づき説明する。このユニバーサルモー
タの固定子ヨーク１は、先の実施例と同様に、二つの金
属板１１，１２と、それらからそれぞれ切り起こされた
切り起こし部１１ａ，１２ａとで構成されている。しか
し、二つの金属板１１，１２は、半円形状とされ、切り
起こし部１１ａ，１２ａの形成は、先の実施例と異な
り、中心部側から外周側に向かって切り起こされてい
る。そして、二つの金属板１１，１２は、ボビン２１の
側面の凹陥部２１ａ，２１ａに嵌合している。また、金
属板１１は、軸受け３１と絶縁紙８を固定保持する円形
平面状の金属ケース１３ａに、リベット１４等で固定さ
れている。なお、この金属ケース１３ａにはモータの取
り付け板としての機能がある。一方、金属板１２は、小
径円筒部Ｓと大径円筒部Ｌを有する円筒状の金属ケース
１３ｂに、リベット１４等で固定されている。この金属
ケース１３ｂの小径円筒部Ｓの開放端には、軸受け３１
と絶縁紙８とが固定保持された円形平面状の金属ケース
１３ｃが嵌合し、固定されている。

【００１９】そして、切り起こし部１１ａ，１２ａの外
周には、ボビン２１にドーナッツ状に巻かれた巻きコイ
ル２が配置されている。この巻きコイル２が界磁用コイ
ルとして機能する。ボビン２１は、電気的に絶縁性を有
する樹脂から作られている。また、切り起こし部１１
ａ，１２ａ間には、成層鉄心で構成される電機子３が、
軸受け３１，３１に軸受けされる回転軸３２を回転中心
として回転自在に配置されている。なお、この電機子３
には、電機子コイル４が巻かれている。また、この電機
子３には、電機子コイル４と接続する整流子５が設けら
れている。この整流子５は、金属ケース１３ｂの小径円
筒部Ｓにくるように配置される。また、この整流子５と
接触するブラシ６は、金属ケース１３ｂの小径円筒部Ｓ
にくるように配置されると共に、金属ケース１３ｃに固
定されたブラシ保持部６１に保持固定されている。な
お、金属ケース１３ｂには、巻きコイル２に接続される
リード線７の外部への取り出し孔（図示省略）が形成さ
れている。

【００２０】この例においては、ブラシ６を通常の位
置、即ち、切り起こし部１１ａ，１２ａと直角方向（図
２のＸ方向）とすることができ、整流子５もずらす必要
がない。また、この例においては、ボビン２１でブラシ
６を保持する構造ではないので、ボビン２１を軸方向に
厚く形成する必要がない。そのため、金属ケース１３ｂ
の一部であるブラシ６の外周部を小径円筒部Ｓのように
小径にでき、大径の場合に比べスペース的に有利とな
る。

【００２１】なお、上述の各実施例は、本発明の好適な
実施例の一例ではあるが、これに限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実
施可能である。例えば、ケース１３は、金属板１１，１
２と別部材となっているが、金属板１１，１２の一方と
一体化した部材としても良い。また、巻きコイル２とし
て、コイルを巻いた後、接着材等で固めたものをボビン
を使わずに切り起こし部１１ａ，１２ａに配置しても良
いが、その際は、巻きコイル２と固定子ヨーク１との絶
縁手段、例えば、絶縁紙８のような手段が必要となる。

【００２２】また、樹脂モールドのアウトサート成型に
より、金属板１１と金属板１２とを樹脂で一体化しても
良い。その際には、切り起こし部１１ａ，１２ａの外周
にボビンも併せて樹脂で一体形成しても良い。

【００２３】上述の実施例の切り起こし部１１ａ，１２
ａの形状は、展開すると直角四辺形となるが、磁束飽和
しやすい根元の磁束密度を下げるために、図８のように
テーパを付け、台形状としても良い。この場合、切り起
こし部１１ａ，１２ａの根元の幅βは、機械角で１８０
度から２１０度にし、本実施例の約１５５度に対し大幅
に広げている。なお、このようにした場合、切り起こし
部１２ａとブラシ６とが接触してしまう危険性が更に高
くなるので、図２の角度αも更に大きくする必要が生じ
る。

【００２４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１の発明のユニバーサルモータでは、二つの金属板とこ
の金属板からそれぞれ切り起こされた切り起こし部とで
固定子ヨークとそれから突出した界磁極を構成し、それ
と共に、界磁用コイルを、界磁極となる切り起こし部の
外周にその切り起こし部全体を囲む形で配置される一つ
のドーナッツ状の巻きコイルで構成しているので、極め
て簡単な作業で固定子磁極と界磁用コイルを形成でき
る。また、界磁用コイルが一つの巻きコイルなので、巻
き線作業の時間短縮と界磁用コイルの品質安定、維持が
可能となる。

【００２５】また、請求項２の発明のユニバーサルモー
タでは、更に、界磁用コイルを絶縁性のボビンに巻かれ
た巻きコイルとしているので、簡単に界磁用コイルを形
成することができると共に、予め、多数の界磁用コイル
を作っておくことが可能となる。また、切り起こし部と
の絶縁が十分となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のユニバーサルモータの内部構造を示す
図２のI−I線に沿う断面図である。

【図２】本発明のモータの内部構造の一部と取り付け面
側の構造を示す側面図である。

【図３】本発明のモータの内部構造の一部と、取り付け
面と反対側の構造とを示す側面図である。

【図４】本発明のモータの電機子鉄心を示す平面図であ
る。

【図５】本発明のモータの結線図である。

【図６】本発明のモータの具体的な結線方法を示す図で
ある。

【図７】本発明の他の実施例の内部構造を示す断面図で
ある。

【図８】本発明のモータの固定子磁極形状の他の実施例
である。

【図９】従来のユニバーサルモータの内部構造図であ
る。

【図１０】従来のユニバーサルモータの固定子磁極と電
機子の各鉄心を示す平面図である。

【図１１】従来のユニバーサルモータの結線図である。

【符号の説明】

１ 固定子ヨーク １１，１２ 金属板 １１ａ，１２ａ 切り起こし部（界磁極） ２ 界磁用コイル（巻きコイル） ２１ ボビン ３ 電機子 ４ 電機子コイル ５ 整流子 ６ ブラシ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定子ヨークと、この固定子ヨークの磁
   極部分に巻かれた界磁用コイルと、前記固定子磁極間に
   回転自在に配置された電機子と、この電機子に巻かれた
   電機子コイルと、前記電機子に設置され前記電機子コイ
   ルと接続する整流子と、この整流子と接触するブラシと
   から構成され、前記界磁用コイルを通る電流を前記ブラ
   シと前記整流子を介して前記電機子コイルへ流すように
   したユニバーサルモータにおいて、前記電機子と直交し
   て相対向する二つの金属板とこの金属板から前記電機子
   と平行にそれぞれ切り起こされた切り起こし部とで前記
   固定子ヨークを構成し、前記切り起こし部の外周にその
   切り起こし部全体を囲む形で配置される一つのドーナッ
   ツ状の巻きコイルで前記界磁用コイルを構成したことを
   特徴とするユニバーサルモータ。
2. 【請求項２】 請求項１のユニバーサルモータにおい
   て、界磁用コイルを電気絶縁性のボビンに巻かれた巻き
   コイルとしたことを特徴とするユニバーサルモータ。