JPS627768B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は直流機の電機子に係り、特に振動、騒
音を低減し、かつ整流性能を改善し得る直流機の
電機子に関する。

従来の直流機の電機子は電機子鉄心に多数のス
ロツトを設け、これらのスロツトのそれぞれに上
および下コイルからなる電機子巻線を巻装してい
る。電機子鉄心はスロツトリツプルによる振動、
騒音を低減する場合はスロツトを軸方向に傾斜さ
せた構造、すなわちスキユースロツトを採用す
る。

第１図はスロツトをスキユーした場合の電機子
の概略構成を示す。図において、１０は電機子鉄
心のテイース、１１はスロツトで、鉄心の積厚方
向にスキユーしている。１２は電機子巻線で、１
２ａ，１２ｃは上コイル、１２ｂ，１２ｄは下コ
イルである。１３は整流子、１３ａ〜１３ｄは整
流子片、１５はブラシである。ブラシ１５の位置
がＡの場合は上コイル１２ａと下コイル１２ｂの
整流が終つた時点であり、この時の電流変化di／
dtによりスロツト漏れ磁束φ_lが第２図イに示す
ごとく生じ、リアクタンス電圧er＝ｄφ_l／dt＝
−Ldi／dt（Ｌは整流コイルのインダクタンス）
が発生する。そして、このリアクタンス電圧が火
花電圧を越えると、ブラシ１５の出口側端面に火
花が発生し、直流機の性能を左右する。第１図で
ブラシ１５の位置がＡの場合、第２図イのように
スロツト漏れ磁束φ_lが生じるが、同一スロツト
中には上コイル１２ｃと下コイル１２ｄが整流片
１３ｂ，１３ｃにつながれて、ブラシ１５で短絡
されているので、短絡回路を構成し、スロツト漏
れ磁束φ_lの発生を抑制する作用をなす。次に、
整流子１３が矢印方向に距離Tsだけ回転し、ブ
ラシ１５がＢの位置にきて上コイル１２ｃと下コ
イル１２ｄの整流が終る場合、第２図ロに示すご
とく、スロツト漏れ磁束φ_l′が生じる。この時は
同一スロツトにはブラシ１５で短絡されたコイル
が存在しない。このため、上コイル１２ａ、下コ
イル１２ｂの整流終了時に発生するスロツト型れ
磁束と比較すると、スロツト漏れ磁束の大きさは
φ_l＜φ_l′＜の関係となる。すなわち、リアクタン
ス電圧は上コイル１２ｃ、下コイル１２ｄの整流
終了時に大きくなる。このようなリアクタンス電
圧の差異はスロツトをスキユーしても、なくすこ
とができないので、整流性能は同一スロツト中で
最後に整流が終るコイルで決つてしまう欠点があ
つた。

なお、特開昭55−43935では電機子鉄心のスロ
ツトを軸方向に上層（もしくは下層）のコイル辺
数の整数倍に区分するとともに、各区分したスロ
ツトの周方向位置を、スロツトピツトをコイル辺
数で割つたピツチずつ異ならせ、かつ、コイル辺
がスロツトの各区分内の異なる各位置を通るよう
にしているので、各整流コイルの整流終了時のス
ロツト漏れ磁束の大きさを等しくすることがで
き、整流性能向上することができることが示さ
れ、さらにスロツトを周方向でずらすことによ
り、スキユーと同一の効果が得られることは当然
であると考えられていた。

しかしながら、各整流コイルのリアクタンス電
圧を均一化できる上記構成の直流機で実験してみ
ると新たな問題が生じた。すなわち、コイル辺数
が２の場合では電機子の鉄心を軸方向に２つに区
分して、区分した一方の鉄心のスロツト中心を基
準にすると、区分した他方の鉄心のスロツト中心
は0.5スロツトピツチずれることになり、一方の
鉄心のスロツト位置の中心は他方の鉄心のテイー
スの中心と一致することになる。また、電機子の
回転に伴つて主極鉄心の表面に発生するスロツト
リツプルによる磁束脈動は主極中心にスロツト中
心が一致する時とテイース中心が一致する時で、
脈動磁束の値に差異が生じ、スロツトリツプル周
波数による磁気音が発生することになるが、区分
してスロツト位置をずらした上記構成では区分し
た電機子鉄心の一方の鉄心のスロツト中心が主極
鉄心中心に一致した時に脈動磁束が小さいとする
と、他方の鉄心のテイース中心が主極中心に一致
しているので他方の鉄心では脈動磁束が大きいこ
とになる。

この結果、主極鉄心と電機子鉄心の間の磁気吸
引力に軸方向位置で差異が生じる結果となり、主
極鉄心の軸方向両端の一方が径方向に対して外側
に動くと、他方が内側に動く現象を生じ、新たな
振動、騒音が問題となつた。

本発明の目的は上記した従来技術の欠点をなく
し、主極鉄心の軸方向で磁気吸引力の変動が生じ
ないようにできるスキユースロツトを有する直流
機の電機子を提供するにある。

この目的を達成するため、本発明は、回転子鉄
心のスロツトを軸方向に区分し、かつ、区分した
スロツトをさらにスキユーするようにしたことを
特徴とする。

以下、本発明の一実施例を第３図ないし第６図
について説明する。第３図および第４図は本発明
が適用される直流電動機の一例を示す上半部縦断
側面図および縦断正面図である。これらの図にお
いて、１は継鉄、２，３は継鉄１に固着された界
磁鉄心および補極鉄心、４，５は界磁鉄心２およ
び補極鉄心３にそれぞれ巻装された界磁巻線およ
び補極巻線、６は継鉄１の両開口端部に取付けら
れたエンドブラケツトで、これらの各部分１〜６
により固定子が構成されている。７は前記エンド
ブラケツト６に軸受８を介して支承されたシヤフ
ト、９はシヤフト７に固着された電機子鉄心で、
その外周部に多数のテイース１０およびスロツト
１１が形成されている。１２はスロツト１１内に
巻装された電機子巻線、１３はシヤフト７に固着
された整流子で、これらの各部分７〜１３により
回転子が構成されている。また、１４はエンドブ
ラケツト６に取付けられたブラシ保持器で、ブラ
シ１５を整流子１３に摺接するように保持してい
る。

外部からブラシ１５および整流子１３を介して
電機子巻線１２に電力を供給すると同時に、界磁
巻線４に励磁電流を流して主磁束を発生させる
と、この主磁束と電機子巻線１２に流れる電流と
の相互作用により駆動力が生じるが、この際電機
子巻線１２に流れる電流は、ブラシ１５による整
流区間、つまり電機子線線１２の一部が接続され
ている整流子片間がブラシ１５で短絡され始めて
から、短絡が終了する期間内で反転する。この時
の電流変化di／dtとブラシ１５で短絡される整流
コイルのインダクタンスＬとの積でリアクタンス
電圧eiが発生するが、前述のように、この値が火
花電圧以上になると、ブラシ１５から激しい火花
が発生する。。

このリアクタンス電圧を補償するために、補極
鉄心３および補極巻線５からなる補極を設ける
が、このような補償手段を設けても、前述の如き
１スロツト内の各整流コイルのインダクタンスの
差異によるリアクタクス電圧の差異をすべて補償
することは困難であるために特開昭55―43935の
ような、電機子構成が採用される。この構成の採
用により、各整流コイルのリアクタンス電圧が等
しく整流性能が向上したが、新たな主極鉄心の軸
方向における径方向振動の大きさに差異が生じる
ことになつた。

そこで、本実施例では、第５図および第６図に
示すような電機子構造とする。すなわち、この実
施例のようにコイル辺数が２の場合は、電機子鉄
心９は積厚方向、つまり軸方向にそつて２つに分
割され、２つに分割された各鉄心部分は一方の鉄
心部分のテイース１０a₁，１０a₂およびスロツト
１１a₁〜１１a₃と他方の鉄心部分のテイース１０
b₁〜１０b₃およびスロツト１１b₁〜１１b₃の周方
向位置が互に１／２スロツトピツチだけずれるように 配置し、かつ、区分した各鉄心のスロツトのすべ
てを軸方向にスキユーさせるようにした。

また、電機子巻線１２は上コイル１２ａ，１２
ｃ、下コイル１２ｂ，１２ｄで構成し、例えば、
第５図に示す場合、区分した鉄心の一方の鉄心の
スロツト１１a₁に入つている上コイル１２ａと１
２ｃは巻線ピツチ離れた鉄心のスロツト１１ａ_i
の下コイル１２ｂ，１２ｄとエンドコイルを介し
て配置されているとともに、他の区分された鉄心
のスロツトではスロツト１１b₁に上コイル１２ａ
が、スロツト１１b₂に上コイル１２ｃが分岐して
入り、巻線ピツチ離れた下コイル１２ｂはスロツ
ト１１ｂ_iに、下コイル１２ｄは１１ｂ_iに配置さ
れる構成とする。この結果、ブラシ１５が図示の
位置Ａにあるときすなわち、整流子片１３ａ，１
３ｂに接続されているコイル１２ａ―１２ｂの整
流が終る瞬時には整流子片１３ｂ，１３ｃに接続
されるコイル１２ｃ―１２ｄがブラシ１５で短絡
されているため、スロツト１１a₁及びスロツト１
１a₁内の両コイル間に相互誘導作用が働く。次に
ブラシ位置が１セグメント距離Tsずれての位置
にきて、コイル１２ｃ―１２ｄの整流が終ると
き、整流子片１３ｃ，１３ｄがブラシで短絡され
ており、この整流子片に接続されたコイル１２ａ
―１２ｂはスロツト１１b₂及びスロツト１１ｂ_i
内でコイル１２ｃ―１２ｄとの間に相互誘導作用
が働く。このため、コイル１２ａ―１２ｂ及びコ
イル１２ｃ―１２ｄのいずれのコイル整流が終る
ときもリアクタンス電圧がほぼ同一値となり、各
整流コイルのリアクタンス電圧を均一化すること
ができることは勿論、さらに主極鉄心表面へのス
ロツトリツプルによる脈動磁束はテイースをスキ
ユーしているために区分した電機子鉄心の一方及
び他方に対応した主極鉄心への磁気吸引力が平滑
化されるので主極鉄心の軸方向端部のそれぞれの
振動方向の差異が小さくなり、かつ、振動の絶対
値も少さくなる。この結果、騒音を、減少させる
ことができることになる。

なお、前記各実施例では、コイル辺の数が２
で、コイル辺を横積みした場合について述べた
が、コイル辺の数が３以上の場合や、コイル辺を
縦積みした場合についても同様に適用することが
できる。また、電機子鉄心を軸方向に区分する数
も２に限られず、３以上でもよいことはいうまで
もない。

以上説明した様に、本発明によれば、軸方向に
区分した鉄心の、そのスロツト位置を周方向にず
らし、さらに区分した各鉄心をスキユーしている
ので主極鉄心表面に入射するスロツトリツプルに
よる脈動磁束が減少し主極鉄心の振動を低減する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電機子におけるスキユースロツ
トと電機子巻線コイルの巻装状態を示す構成図、
第２図イ，ロは各整流状態におけるスロツト漏れ
磁束を示す説明図、第３図および第４図は本発明
が適用される直流機の一例を示す上半部縦断側面
図および縦断正面図、第５図ないし第６図は本発
明の各実施例に係る電機子におけるスキユースロ
ツトと電機子巻線コイルの巻装状態を示す構成図
である。 ９…電機子鉄心、１０a₁〜１０ａ_i，１０b₁〜
１０ｂ_i…テイース、１１a₁〜１１ａ_i，１１b₁〜
１１ｂ_i…スロツト、１２…電機子巻線、１２
ａ，１２ｃ…上コイル、１２ｂ，１２ｄ…下コイ
ル、１３…整流子、１５…ブラツ、１６…軸方向
区分空間。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 多数のスロツトを有する回転子鉄心と、この
   回転子鉄心のスロツト内に巻装された複数本のコ
   イル辺を有する上コイルおよび下コイルからなる
   電機子巻線とを備え、前記スロツトを軸方向に前
   記コイル辺の数の整数倍に区分するとともに、こ
   の各区分の周方向位置を、スロツトピツチを前記
   コイル辺の数で割つたピツチずつ異ならせ、前記
   コイル辺が前記スロツトの各区分内の異なる各位
   置を通るようにした前記電機子巻線を有する直流
   機の電機子において、前記軸方向に区分した各鉄
   心のすべてを軸方向にスキユーさせたことを特徴
   とする直流機の電機子。