WO2019138662A1 - モータ - Google Patents

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WO2019138662A1
WO2019138662A1 PCT/JP2018/040278 JP2018040278W WO2019138662A1 WO 2019138662 A1 WO2019138662 A1 WO 2019138662A1 JP 2018040278 W JP2018040278 W JP 2018040278W WO 2019138662 A1 WO2019138662 A1 WO 2019138662A1
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tooth
coil
wound
drawn
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English (en)
French (fr)
Inventor
直樹 緒方
直樹 塩田
Original Assignee
株式会社ミツバ
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K13/00Structural associations of current collectors with motors or generators, e.g. brush mounting plates or connections to windings; Disposition of current collectors in motors or generators; Arrangements for improving commutation
    • H02K13/04Connections between commutator segments and windings
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/08Forming windings by laying conductors into or around core parts
    • H02K15/09Forming windings by laying conductors into or around core parts by laying conductors into slotted rotors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K23/00DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors
    • H02K23/26DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by the armature windings
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K23/00DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors
    • H02K23/26DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by the armature windings
    • H02K23/38DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by the armature windings having winding or connection for improving commutation, e.g. equipotential connection
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/04Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/28Layout of windings or of connections between windings

Definitions

  • the present invention relates to a motor.
  • Priority is claimed on Japanese Patent Application No. 2018-002168, filed January 10, 2018, the content of which is incorporated herein by reference.
  • a brushed three-phase DC motor mounted on a vehicle or the like.
  • This brushed motor includes a cylindrical yoke having a permanent magnet attached to the inner peripheral surface thereof, and an armature rotatably provided radially inward of the yoke.
  • the armature has a rotating shaft, an armature core fixed to the rotating shaft, and a commutator fixed to the rotating shaft so as to be adjacent to the armature core.
  • the armature core has a plurality of radially extending teeth arranged radially.
  • a dovetail shaped slot is formed between the teeth adjacent in the circumferential direction.
  • a coil is wound around each tooth via these slots.
  • a plurality of segments are arranged along the circumferential direction. Coils are connected to these segments. Further, a brush is in sliding contact with each segment. The brush is electrically connected to an external power supply. Then, the electric power of the external power supply is applied to each segment through the brush, whereby a current is supplied to each coil.
  • a predetermined magnetic field is formed in the armature core, and a magnetic attractive force or repulsive force is generated between the magnetic field and the permanent magnet. Because of this, the armature rotates. Further, as the armature rotates, the segments in contact with the brush are sequentially changed, and so-called rectification is performed in which the direction of the current supplied to the coil is switched. This causes the armature to rotate continuously.
  • the coil when the coils have 6 teeth and 12 segments, and the teeth are numbered sequentially from 1 to 6 in the circumferential direction, and the segments are numbered sequentially from 1 to 12 in the circumferential direction, the coil is ,
  • the winding start end is connected to the seventh segment.
  • the seventh segment is connected to the first segment, and the first segment is wound in the forward direction from the first segment to the first tooth.
  • the first tooth is connected to the second segment, and the second segment is connected to the eighth segment. It is wound in the reverse direction from the 8th segment to the 3rd tooth, and is connected to the 3rd segment to the 3rd segment. It is connected to the third segment to the ninth segment and wound in the forward direction from the ninth segment to the fifth tooth.
  • the 5th tooth is connected to the 10th segment, and the 10th segment is connected to the 4th segment. It is wound in the reverse direction from the 4th segment to the 1st tooth, and is connected to the 1st tooth to the 11th segment. It is connected to the 11th segment to the 5th segment and wound in the forward direction from the 5th segment to the 3rd tooth.
  • the third tooth is connected to the sixth segment, and the sixth segment is connected to the twelfth segment. It is wound in the reverse direction from the 12th segment to the 5th tooth.
  • the winding end drawn from the 5th tooth is connected to the 7th segment again.
  • the segments having the same potential are short-circuited by a pressure equalizing line (connection line) (see, for example, Patent Document 1).
  • each tooth is electrically connected between the segments adjacent to each other, and the first coil wound in the forward direction and the other coil electrically connected between the other segments adjacent to each other and reversely wound
  • Some have two coils.
  • 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 set to correspond to the relative position of the pair of brushes. ing.
  • the segments having the same potential are short-circuited by a pressure equalizing line (connection line) (see, for example, Patent Document 2).
  • Patent Document 1 there are segments to which the coil wound around the teeth is not connected.
  • the current value flowing in the pressure equalization line becomes large, and there is a possibility that the pressure equalization line may be damaged.
  • the winding apparatus since it is necessary to route the pressure-equalizing line with another facility, the winding apparatus may be complicated.
  • FIG. 4 is an explanatory view showing an electric circuit of the coil 207 in Patent Document 2.
  • the coil 207 is connected to the first segment 214 via the pressure equalizing line 252.
  • Electrical circuits are connected in parallel between the seventh segment 214 and the first segment 214 connected to the fourth segment 214 via the equalizing wire 252.
  • the current value of the current supplied to the brush 222 is 4 [i]
  • the current value of the current supplied to the coil 207 is 2 [i]
  • the No. 1-7 segment 214 The current value of the current supplied to the voltage equalization line 252 is 4 [i].
  • the current value of the current supplied to the pressure equalizing line 252 between the fourth and first segments 214 is also 4 [i].
  • the value of the current flowing through the pressure equalizing line 252 is increased, and the pressure equalizing line 252 may be damaged.
  • Patent Document 2 since the coil wound around the teeth is connected to each segment, the current value flowing in the pressure equalizing line can be reduced more than in Patent Document 1.
  • the winding apparatus performs two coil winding operations at the same time by a so-called double flyer having two flyers for drawing out the coils. There is a need. This complicates the winding device. Further, the amount of winding of the coil is increased due to the double flyer, and there is a problem that it is difficult to improve the space factor of the coil.
  • the present invention can reduce the current value flowing in the pressure equalizing wire while achieving downsizing, can simplify the winding apparatus, can improve the space factor of the coil, and can simplify the winding operation. provide.
  • a motor includes a yoke having four magnetic poles, a rotary shaft rotatably provided radially inward of the yoke, and the rotary shaft.
  • An armature core having six teeth mounted and extending radially outward, and six slots formed between the circumferentially adjacent teeth, and wound around the teeth.
  • a coil a commutator provided on the rotary shaft adjacent to the armature core and having twelve segments arranged in a circumferential direction, and a plurality of brushes for feeding power to the coil via the segments;
  • the coil is: The foremost end is connected to No. 1 segment, and it is wound from No. 1 segment toward one direction of the rotational direction of the rotating shaft and wound forward to No. 5 teeth, and from No. 5 teeth to the above one direction It is drawn and wound in a forward direction on No. 2 teeth, drawn from No. 2 teeth in the one direction and connected to No. 12 segment, and drawn from No.
  • coating is performed on copper forming each coil. At that time, the amount of coating is applied with substantially the same thickness even when the wire diameter is different. For this reason, when winding a coil by a single flyer compared with the case where a coil is wound by a double flyer, the number of turns of a coil can be reduced and the amount of coating can be reduced. As a result, the space factor of the coil can be improved.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the brushed motor 1 along the axial direction.
  • the brushed motor 1 is used, for example, as a drive source of an electrical component mounted on a vehicle.
  • the motor with brush 1 includes an armature 3 rotatably provided in a substantially bottomed cylindrical yoke 2, and an opening 2 c of the yoke 2 is closed by an end bracket 17.
  • Four permanent magnets 4 are fixed to the inner peripheral surface of the yoke 2 in the circumferential direction. That is, it has four magnetic poles.
  • the armature 3 is composed of an armature core 6 fixed to the rotation shaft 5, a 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 formed, for example, by stacking a plurality of ring-shaped metal plates 8 in the axial direction.
  • the armature core 6 may be formed by pressure molding soft magnetic powder.
  • T-shaped teeth 50 are radially formed at equal intervals along the circumferential direction on the outer peripheral portion of the metal plate 8 as viewed in the axial direction.
  • a dovetail shaped slot 51 is formed between the adjacent teeth 50 on the outer periphery of the armature core 6.
  • the slots 51 extend in the axial direction, and six slots 51 are formed at regular intervals in the circumferential direction.
  • the coils 7 are wound around the teeth 50 in a concentrated winding manner through the slots 51 (details will be described later).
  • the commutator 13 is externally fitted and fixed to one end of the rotating shaft 5. Twelve segments 14 formed of a conductive material are attached to the outer peripheral surface of the commutator 13.
  • the brushed motor 1 of the present embodiment has four permanent magnets 4 (four magnetic poles), six slots 51 (six teeth 50), and twelve segments 14. It is a so-called 4 pole 6 slot 12 segment (double segment) motor.
  • the segments 14 are formed of axially long plate-like metal pieces, and are fixed in parallel at equal intervals along the circumferential direction in a mutually insulated state.
  • a riser 15 is formed integrally with the segment 14 so as to be folded back to the outer diameter side.
  • the coil 7 wound around the teeth 50 is wound around the riser 15 and fixed, for example, by fusing. Thereby, the segment 14 and the coil 7 corresponding to this are electrically connected.
  • the coil 7 is connected so as to short two predetermined segments 14 of the segments 14, that is, the two segments 14 having the same potential (see FIG. 2 and details will be described later). ).
  • a coil 7 shorting two segments 14 having the same potential functions as a pressure equalizing line (connection line) 52.
  • the pressure equalizing lines 52 are also wound around the riser 15 of the predetermined segment 14 and fixed, for example, by fusing.
  • the other end side of the rotating shaft 5 is rotatably supported by a bearing 12 in a boss which is formed to project from the bottom 2 b of the yoke 2.
  • An end bracket 17 is provided at the opening 2 c side end of the yoke 2.
  • a holder stay 20 is attached to the inside of the end bracket 17.
  • a pair of brush holders 21 are formed on the holder stay 20 at intervals of 90 ° in the circumferential direction.
  • the brush holders 21 are internally mounted so as to be able to retract and retract in a state where the brushes 22 are respectively biased via the springs 23.
  • Each brush 22 is electrically connected to an external power supply via a pigtail 16.
  • Each brush 22 is classified into a positive electrode brush and a negative electrode brush. The tips of the brushes 22 are urged by the springs 23 and are in sliding contact with the commutator 13, and power from the outside is supplied to the commutator 13 through the brushes 22.
  • FIG. 2 is a developed view of permanent magnet 4 and teeth 50 of armature 3, segment 14 and coil 7 (voltage equalizing line 52).
  • the space between adjacent teeth 50 corresponds to slot 51.
  • the armature 3 has a three-phase (U-phase, V-phase, W-phase) structure, and the teeth 50 are assigned in the order of U-phase, V-phase, W-phase along the circumferential direction There is.
  • the phases and the numbers assigned to the teeth 50 are sequentially given, and the numbers are sequentially given to the segments 14 in the circumferential direction.
  • each segment 14 is numbered in FIG. 2 so that the segment 14 of No. 1 is located near the tooth 50 of No. U1 (1), the present invention is not limited to this.
  • the position of the segment 14 can be set arbitrarily.
  • a coil 7 is drawn around each tooth 50 and each segment 14 in a series like a single stroke.
  • the coil 7 is always drawn in one direction of the rotational direction of the armature 3 (rotational shaft 5).
  • FIG. 2 the coil 7 is drawn to the right. That is, first, in the coil 7, the winding start end 7a is connected to the first segment 14. Subsequently, the coil 7 is wound in the forward direction (clockwise direction in FIG. 2) from the first segment 14 to the V2 (5) teeth 50 to form a second V-phase forward coil 72Va.
  • the coil 7 is pulled out from the V2 (5) number teeth 50, and this coil 7 is wound around the V1 (2) number teeth 50 in the forward direction to form a first V-phase forward coil 71 Va.
  • the coil 7 is pulled out from the V1 (2) No. 50 tooth, and this coil 7 is wound around the riser 15 of the twelfth segment 14.
  • the coil 7 is wound around the risers 15 of the 12th segment 14 to the 6th segment 14.
  • the coil 7 is pulled out from the sixth segment 14 and wound around the W2 (6) tooth 50 in the reverse direction (counterclockwise direction in FIG. 2) to form a second W-phase reverse coil 72Wb.
  • the coil 7 is pulled out from the W2 (6) number teeth 50, and this coil 7 is wound around the W1 (3) number teeth 50 in the reverse direction to form a first W-phase reverse coil 71Wb. Subsequently, the coil 7 is pulled out from the W1 (3) No. 50 tooth, and this coil 7 is wound around the riser 15 of the eleventh segment 14. Subsequently, the coil 7 is wound around the risers 15 of the 11th segment 14 to the 5th segment 14.
  • the coil 7 is pulled out from the fifth segment 14, and the coil 7 is wound around the U1 (1) number teeth 50 in the forward direction to form a first U-phase forward coil 71Ua. Subsequently, the coil 7 is pulled out from the U1 (1) No. teeth 50, and this coil 7 is wound around the U2 (4) No. 50 teeth in the forward direction to form a second U-phase forward coil 72Ua. Subsequently, the coil 7 is pulled out from the U2 (4) No. 50 tooth, and this coil 7 is wound around the riser 15 of the fourth segment 14.
  • the coil 7 is wound around the riser 15 of the fourth segment 14 to the tenth segment 14. Subsequently, the coil 7 is pulled out from the tenth segment 14 and wound around the V1 (2) tooth 50 in the reverse direction to form a first V-phase reverse coil 71Vb. Subsequently, the coil 7 is pulled out from the V1 (2) No. teeth 50, and this coil 7 is wound around the V2 (5) No. 50 teeth in the reverse direction to form a second V-phase reverse coil 72 Vb.
  • the coil 7 is pulled out from the V2 (5) No. 50 tooth, and this coil 7 is wound around the riser 15 of the third segment 14. Subsequently, the coil 7 is wound around the riser 15 of the third segment 14 to the ninth segment 14. Subsequently, the coil 7 is pulled out from the ninth segment 14, and the coil 7 is wound around the W1 (3) th tooth 50 in the forward direction to form a first W-phase forward coil 71Wa.
  • the coil 7 is pulled out from the W1 (3) number teeth 50, and this coil 7 is wound around the W2 (6) number teeth 50 in the forward direction to form a second W-phase forward coil 72Wa. Subsequently, the coil 7 is pulled out from the W2 (6) No. 50 tooth, and this coil 7 is wound around the riser 15 of the eighth segment 14. Subsequently, the coil 7 is wound around the eighth segment 14 to the riser 15 of the second segment 14.
  • the coil 7 is pulled out from the No. 2 segment 14 and wound around U2 (4) No. 50 in the reverse direction to form a second U-phase reverse coil 72 Ub. Subsequently, the coil 7 is pulled out from the U2 (4) number teeth 50, and this coil 7 is wound around the U1 (1) number teeth 50 in the reverse direction to form a first U-phase reverse coil 71 Ub.
  • the coil 7 is pulled out from the U1 (1) No. 50 tooth, and the coil 7 is wound around the riser 15 of the seventh segment 14. Subsequently, the coil 7 is pulled out from the seventh segment 14, and the winding end 7 b of the coil 7 is connected to the first segment 14. Thus, the winding operation of the coil 7 is completed.
  • FIG. 3 is an explanatory view showing an electric circuit of the coil 7.
  • the brushes 22 are in sliding contact with the first segment 14 and the fourth segment 14, respectively, a circuit in which the coil 7 is connected in series between the first to fourth segments 14. And a circuit in which the coils 7 are connected in series between the seventh and tenth segments 14. These two circuits are connected in parallel. Therefore, for example, when the current value supplied to the brush 22 is 4 [i], the current supplied to each circuit has a current value of 2 [i]. In addition, the current supplied to the pressure equalizing line 52 also has a current value of 2 [i].
  • the coils 7 wound around the teeth 50 can be connected to the segments 14 while downsizing the brushed motor 1. For this reason, it can prevent that the electric current value which flows into the coil 7 which connected the segments 14 of the same electric potential becomes large.
  • work of the coil 7 can be performed in series like 1 stroke writing by a single flyer. Therefore, the winding device can be simplified and the winding operation of the coil 7 can be facilitated.
  • the coil 7 is wound by the single flyer as compared with the case where the coil 7 is wound by the double flyer, the number of turns of the coil 7 can be reduced and the amount of coating of the coil 7 can be reduced. As a result, the space factor of the coil 7 can be improved.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes the above-described embodiment with various modifications, without departing from the spirit of the present invention.
  • the brushed motor 1 is used as a drive source of an electrical component (for example, a power window) mounted on a vehicle.
  • the present invention is not limited to this, and the brushed motor 1 can be adopted for driving various devices.
  • SYMBOLS 1 motor with a brush (motor), 2 ... yoke, 3 ... armature, 4 ... permanent magnet (magnetic pole), 5 ... rotating shaft, 6 ... armature core, 7 ... coil, 7a ... winding start end, 7b ... winding end end , 14 ... Segments, 22 ... Brushes, 50 ... Tees, 51 ... Slots

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Abstract

コイル(7)は、一筆書きの如く一連に各ティース(50)に巻回されるとともに、各セグメント(14)に接続される。

Description

モータ
 本発明は、モータに関する。
 本願は、2018年1月10日に、日本に出願された特願2018-002168号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 モータの中には、車両等に搭載されるブラシ付きの3相直流モータ(以下、ブラシ付きモータという)がある。このブラシ付きモータは、内周面に永久磁石を取り付けた円筒状のヨークと、ヨークの径方向内側に回転自在に設けられたアーマチュアと、を備えている。
 アーマチュアは、回転軸と、回転軸に外嵌固定されたアーマチュアコアと、回転軸にアーマチュアコアと隣接するように外嵌固定されたコンミテータと、を有している。
 アーマチュアコアには、径方向に沿って延び、放射状に配置された複数のティースを有している。周方向に隣接する各ティース間には、蟻溝状のスロットが形成される。これらスロットを介して各ティースにコイルが巻回される。
 コンミテータには、複数のセグメントが周方向に沿って配置されている。これらセグメントに、コイルが接続されている。また、各セグメントには、ブラシが摺接される。ブラシは、外部電源に電気的に接続される。そして、外部電源の電力がブラシを介して各セグメントに印加されることにより、各コイルに電流が供給される。
 これにより、アーマチュアコアに所定の磁界が形成され、この磁界と永久磁石との間で磁気的な吸引力や反発力が生じる。このため、アーマチュアが回転する。
 また、アーマチュアが回転することによって、ブラシが摺接するセグメントが順次変更され、コイルに供給される電流の向きが切替えられる、いわゆる整流が行われる。これにより、アーマチュアが継続的に回転する。
 モータの小型化、軽量化を図ろうとした場合の手段として、永久磁石の多極化が考えられる。多極化することによって磁極の1極当たりの有効磁束量を低減することが可能になる。この結果、磁気を形成するアーマチュアコアの小型化、軽量化を図ることができる。
 単純に多極化しようとするとスロット数が多くなるので、アーマチュアコアの外径を一定に保とうとすると、スロットが小さくなってしまう。この結果、コイルの巻回作業が困難になってしまう。このため、コイルの巻回作業を容易化しつつ、モータを小型化できるさまざまな技術が提案されている。
 例えば、6個のティースと、12個のセグメントを有し、ティースに周方向に1から6まで順に番号を付するとともに、セグメントに周方向に1から12まで順に番号を付したとき、コイルは、巻き始め端が7番セグメントに接続される。7番セグメントから1番セグメントに接続され、1番セグメントから1番ティースに順方向に巻回される。1番ティースから2番セグメントに接続され、2番セグメントから8番セグメントに接続される。8番セグメントから3番ティースに逆方向に巻回され、3番ティースから3番セグメントに接続される。3番セグメントから9番セグメントに接続され、9番セグメントから5番ティースに順方向に巻回される。5番ティースから10番セグメントに接続され、10番セグメントから4番セグメントに接続される。4番セグメントから1番ティースに逆方向に巻回され、1番ティースから11番セグメントに接続される。11番セグメントから5番セグメントに接続され、5番セグメントから3番ティースに順方向に巻回される。3番ティースから6番セグメントに接続され、6番セグメントから12番セグメントに接続される。12番セグメントから5番ティースに逆方向に巻回される。5番ティースから引き出された巻き終わり端が、再び7番セグメントに接続されている。同電位となるセグメント同士は、均圧線(接続線)によって短絡されている(例えば、特許文献1参照)。
 例えば、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巻装された第1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巻装された第2コイルとを備えたものがある。そして、第1コイルの巻き始め端が接続されているセグメントと、第2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、一対のブラシ同士の相対位置に対応するように設定されている。同電位となるセグメント同士は、均圧線(接続線)によって短絡されている(例えば、特許文献2参照)。
特開2017-131035号公報 特開2008-113485号公報
 しかしながら、上述の特許文献1にあっては、ティースに巻回されたコイルが接続されないセグメントが存在する。このようなセグメントにブラシが摺接された場合、均圧線に流れる電流値が大きくなってしまい、均圧線が損傷する可能性があった。また、均圧線を別の設備で引き回す必要があるので、巻線装置が複雑化する可能性があった。
 図4に基づいて、より具体的に説明する。
 図4は、特許文献2におけるコイル207の電気回路を示す説明図である。
 図4に示すように、例えば、1番セグメント214と4番セグメント14とに各々ブラシ222が摺接されている場合、コイル207は、1番セグメント214と均圧線252を介して接続されている7番セグメント214と、4番セグメント214と均圧線252を介して接続されている1番セグメント214と、の間で電気回路が並列となるように接続されている形になる。
 このため、例えば、ブラシ222に供給される電流の電流値が4[i]である場合、コイル207に供給される電流の電流値は2[i]となるものの、1番-7番セグメント214間の均圧線252に供給される電流の電流値は4[i]となる。同様に、4番-1番セグメント214間の均圧線252に供給される電流の電流値も4[i]となる。
 このように、均圧線252に流れる電流値が大きくなってしまい、均圧線252が損傷する可能性があった。
 これに対し、上述の特許文献2にあっては、各セグメントにティースに巻回されたコイルが接続されているので、均圧線に流れる電流値を、特許文献1よりは低減できる。しかしながら、本特許文献2のようなコイルの巻回構造を実現するためには、巻線装置は、コイルを繰り出すフライヤを2つ有する、いわゆるダブルフライヤによって、2本同時にコイルの巻回作業を行う必要がある。このため、巻線装置が複雑になる。また、ダブルフライヤとする分、コイルの引き回し量が増大し、コイルの占積率を向上しにくいという課題があった。
 ダブルフライヤに代わって、フライヤが1つのシングルフライヤによってコイルの巻回作業を行うことも不可能ではない。しかしながらが、シングルフライヤによってダブルフライヤの如くコイルを巻回しようとしても同じダブルフライヤと同じ巻回数にしないとモータ特性を同じにすることが難しく、単純に巻回工数が2倍になってしまう。また、各ティースにコイルを巻回すべく、コイルを引き回す際に、先に巻回されたコイルが邪魔になって巻回作業自体が煩わしい。
 そこで、本発明は、小型化を図りつつ、均圧線に流れる電流値を低減でき、巻線装置を簡素化でき、コイルの占積率を向上でき、且つ巻回作業を容易化できるモータを提供する。
 上記の課題を解決するために、本発明の第1態様によれば、モータは、4極の磁極を有するヨークと、前記ヨークの径方向内側に回転自在に設けられる回転軸、前記回転軸に取り付けられ径方向外側に向かって放射状に延びる6個のティース、及び周方向に隣接する各前記ティース間に形成される6個のスロットを有するアーマチュアコアと、各前記ティースに、それぞれ巻回されるコイルと、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12個のセグメントを周方向に配置したコンミテータと、各前記セグメントを介して前記コイルに給電を行う複数のブラシと、を備え、前記ティースに周方向に1から6まで順に番号を付するとともに、前記セグメントに周回り方向に1から12まで順に番号を付したとき、前記コイルは、巻き始め端が1番セグメントに接続され、1番セグメントから前記回転軸の回転方向の一方向に向かって引き回されて5番ティースに順方向に巻回され、5番ティースから前記一方向に引き回されて2番ティースに順方向に巻回され、2番ティースから前記一方向に引き回されて12番セグメントに接続され、12番セグメントから前記一方向に引き回されて6番セグメントに接続され、6番セグメントから前記一方向に引き回されて6番ティースに前記順方向とは逆向きの逆方向に巻回され、6番ティースから前記一方向に引き回されて3番ティースに逆方向に巻回され、3番ティースから前記一方向に引き回されて11番セグメントに接続され、11番セグメントから前記一方向に引き回されて5番セグメントに接続され、5番セグメントから前記一方向に引き回されて1番ティースに順方向に巻回され、1番ティースから前記一方向に引き回されて4番ティースに順方向に巻回され、4番ティースから前記一方向に引き回されて4番セグメントに接続され、4番セグメントから前記一方向に引き回されて10番セグメントに接続され、10番セグメントから前記一方向に引き回されて2番ティースに逆方向に巻回され、2番ティースから前記一方向に引き回されて5番ティースに逆方向に巻回され、5番ティースから前記一方向に引き回されて3番セグメントに接続され、3番セグメントから前記一方向に引き回されて9番セグメントに接続され、9番セグメントから前記一方向に引き回されて3番ティースに順方向に巻回され、3番ティースから前記一方向に引き回されて6番ティースに順方向に巻回され、6番ティースから前記一方向に引き回されて8番セグメントに接続され、8番セグメントから前記一方向に引き回されて2番セグメントに接続され、2番セグメントから前記一方向に引き回されて4番ティースに逆方向に巻回され、4番ティースから前記一方向に引き回されて1番ティースに逆方向に巻回され、1番ティースから前記一方向に引き回されて7番セグメントに接続され、7番セグメントから前記一方向に引き回されて1番セグメントに接続される。
 このように構成することで、モータの小型化を図りつつ、各セグメントに、ティースに巻回されたコイルを接続することができる。このため、同電位のセグメント同士を接続したコイルに流れる電流値が大きくなってしまうことを防止できる。
 また、シングルフライヤによって、一筆書きの如く一連にコイルの巻回作業を行うことができる。このため、巻線装置を簡素化できるとともに、コイルの巻回作業を容易化できる。
 ここで、各コイルを形成する銅にコーティングを行っている。その際にコーティングの量は線径が異なる場合でも略同様の厚さでコーティングを行っている。このため、ダブルフライヤによってコイルを巻回する場合と比較して、シングルフライヤによってコイルを巻回する場合は、コイルの巻回数を減少でき、コーティングの量を減らすことができる。この結果、コイルの占積率を向上させることが可能になる。
 上記のモータによれば、小型化を図りつつ、接続線に流れる電流値を低減でき、巻線装置を簡素化でき、コイルの占積率を向上でき、且つ巻回作業を容易化できるモータを提供できる。
本発明の実施形態におけるブラシ付きモータの軸方向に沿う断面図。 本発明の実施形態における永久磁石、ティース、セグメント、及びコイルを展開した図。 本発明の実施形態におけるコイルの電気回路を示す説明図。 従来におけるコイルの電気回路を示す説明図。
 次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
(ブラシ付きモータ)
 図1は、ブラシ付きモータ1の軸方向に沿う断面図である。
 ブラシ付きモータ1は、例えば、車両に搭載する電装品の駆動源として用いられる。
 図1に示すように、ブラシ付きモータ1は、略有底円筒形状のヨーク2内に回転自在に設けられたアーマチュア3を備え、ヨーク2の開口部2cをエンドブラケット17で閉塞してある。
 ヨーク2の内周面には周方向に永久磁石4が4個固定されている。つまり、磁極を4個有している。
 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に巻回されたコイル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、例えばリング状の金属板8を軸方向に複数枚積層したものである。しかしながら、アーマチュアコア6を、軟磁性粉を加圧成形することにより形成してもよい。
 金属板8の外周部には、軸方向からみてT字型のティース50が周方向に沿って等間隔に6個放射状に形成されている。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50間に蟻溝状のスロット51が形成されている。スロット51は軸方向に沿って延びており、周方向に沿って等間隔に6個形成されている。これらスロット51を通して、ティース50にコイル7が集中巻方式により巻回されている(詳細は後述する)。
 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12枚取り付けられている。このように、本実施形態のブラシ付きモータ1は、4個の永久磁石4(磁極数が4極)、6個のスロット51(6個のティース50)、及び12枚のセグメント14を有する、いわゆる4極6スロット12セグメント(倍セグメント)のモータである。
 セグメント14は軸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方向に沿って等間隔に並列に固定されている。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、セグメント14と一体形成されている。ライザ15には、ティース50に巻回されたコイル7が掛け回わされ、例えばヒュージングにより固定されている。これにより、セグメント14とこれに対応するコイル7とが電気的に接続される。
 また、各セグメント14のうち、所定の2個のセグメント14、つまり、同電位となる2個のセグメント14同士を短絡するように、コイル7が接続されている(図2参照、詳細は後述する)。同電位となる2個のセグメント14同士を短絡するコイル7は、均圧線(接続線)52として機能する。これら均圧線52も、所定のセグメント14のライザ15に掛け回され、例えばヒュージングにより固定されている。
 回転軸5の他端側は、ヨーク2の底部2bに突出形成されたボス内の軸受12によって回転自在に支持されている。ヨーク2の開口部2c側端にはエンドブラケット17が設けられている。このエンドブラケット17の内側にはホルダステー20が取り付けられている。ホルダステー20には、例えば、周回り方向に90°の間隔を開けて一対のブラシホルダ21が形成されている。ブラシホルダ21には、それぞれブラシ22が各々スプリング23を介して付勢された状態で出没自在に内装されている。
 各ブラシ22は、ピグテール16を介して外部電源に電気的に接続されている。各ブラシ22は、正極ブラシと負極ブラシとに分類される。これらブラシ22の先端部は、スプリング23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22を介してコンミテータ13に供給される。
(コイルの巻回方法)
 次に、図2に基づいて、コイル7の巻回方法について説明する。
 図2は、永久磁石4と、アーマチュア3のティース50、セグメント14、及びコイル7(均圧線52)と、を展開した図であり、隣接するティース50間の空隙がスロット51に相当している。
 図2に示すように、アーマチュア3は、3相(U相、V相、W相)構造であり、各ティース50は、周方向に沿ってU相、V相、W相の順に割り当てられている。以下の説明では、各ティース50に割り当てられた相と番号を順に付すとともに、各セグメント14に周方向に順に番号を付して説明する。なお、図2では、U1(1)番のティース50の近傍に、1番のセグメント14が位置するように各セグメント14に番号を付しているが、これに限られるものではなく、1番のセグメント14の位置を任意に設定することができる。
 各ティース50、及び各セグメント14には、コイル7が一筆書きの如く一連に引き回される。また、コイル7は、常にアーマチュア3(回転軸5)の回転方向一方向に向かって引き回される。図2では、コイル7は、右側に向かって引き回される。
 すなわち、まず、コイル7は、巻き始め端7aが1番セグメント14に接続される。続いて、1番セグメント14からV2(5)番ティース50に、コイル7を順方向(図2における時計回り方向)に巻回して第2V相順コイル72Vaを形成する。
 続いて、V2(5)番ティース50からコイル7を引き出し、このコイル7をV1(2)番ティース50に順方向に巻回して第1V相順コイル71Vaを形成する。
 続いて、V1(2)番ティース50からコイル7を引き出し、このコイル7を12番セグメント14のライザ15に掛け回す。
 続いて、12番セグメント14から6番セグメント14のライザ15に、コイル7を掛け回す。
 続いて、6番セグメント14からコイル7を引き出し、このコイル7をW2(6)番ティース50に逆方向(図2における反時計回り方向)に巻回して第2W相逆コイル72Wbを形成する。
 続いて、W2(6)番ティース50からコイル7を引き出し、このコイル7をW1(3)番ティース50に逆方向に巻回して第1W相逆コイル71Wbを形成する。
 続いて、W1(3)番ティース50からコイル7を引き出し、このコイル7を11番セグメント14のライザ15に掛け回す。
 続いて、11番セグメント14から5番セグメント14のライザ15に、コイル7を掛け回す。
 続いて、5番セグメント14からコイル7を引き出し、このコイル7をU1(1)番ティース50に順方向に巻回して第1U相順コイル71Uaを形成する。
 続いて、U1(1)番ティース50からコイル7を引き出し、このコイル7をU2(4)番ティース50に順方向に巻回して第2U相順コイル72Uaを形成する。
 続いて、U2(4)番ティース50からコイル7を引き出し、このコイル7を4番セグメント14のライザ15に掛け回す。
 続いて、4番セグメント14から10番セグメント14のライザ15に、コイル7を掛け回す。
 続いて、10番セグメント14からコイル7を引き出し、このコイル7をV1(2)番ティース50に逆方向に巻回して第1V相逆コイル71Vbを形成する。
 続いて、V1(2)番ティース50からコイル7を引き出し、このコイル7をV2(5)番ティース50に逆方向に巻回して第2V相逆コイル72Vbを形成する。
 続いて、V2(5)番ティース50からコイル7を引き出し、このコイル7を3番セグメント14のライザ15に掛け回す。
 続いて、3番セグメント14から9番セグメント14のライザ15に、コイル7を掛け回す。
 続いて、9番セグメント14からコイル7を引き出し、このコイル7をW1(3)番ティース50に順方向に巻回して第1W相順コイル71Waを形成する。
 続いて、W1(3)番ティース50からコイル7を引き出し、このコイル7をW2(6)番ティース50に順方向に巻回して第2W相順コイル72Waを形成する。
 続いて、W2(6)番ティース50からコイル7を引き出し、このコイル7を8番セグメント14のライザ15に掛け回す。
 続いて、8番セグメント14から2番セグメント14のライザ15に、コイル7を掛け回す。
 続いて、2番セグメント14からコイル7を引き出し、このコイル7をU2(4)番ティース50に逆方向に巻回して第2U相逆コイル72Ubを形成する。
 続いて、U2(4)番ティース50からコイル7を引き出し、このコイル7をU1(1)番ティース50に逆方向に巻回して第1U相逆コイル71Ubを形成する。
 続いて、U1(1)番ティース50からコイル7を引き出し、このコイル7を7番セグメント14のライザ15に掛け回す。
 続いて、7番セグメント14からコイル7を引き出し、コイル7の巻き終わり端7bを1番セグメント14に接続する。これにより、コイル7の巻回作業が完了する。
(コイルの電気回路について)
 次に、図3に基づいて、上記のように巻回されたコイル7の電気回路について説明する。
 図3は、コイル7の電気回路を示す説明図である。
 図3に示すように、例えば、1番セグメント14と4番セグメント14とに各々ブラシ22が摺接されている場合、1番-4番セグメント14間に、コイル7が直列に接続された回路が形成されるとともに、7番―10番セグメント14間に、コイル7が直列に接続された回路が形成される。これら2つの回路は、並列接続となる。このため、例えば、ブラシ22に供給される電流値が4[i]である場合、各回路に供給される電流は、それぞれ電流値が2[i]となる。また、均圧線52に供給される電流も、電流値が2[i]となる。
 このように、上述の実施形態では、ブラシ付きモータ1の小型化を図りつつ、各セグメント14に、各ティース50に巻回されたコイル7を接続することができる。このため、同電位のセグメン14ト同士を接続したコイル7に流れる電流値が大きくなってしまうことを防止できる。
 また、シングルフライヤによって、一筆書きの如く一連にコイル7の巻回作業を行うことができる。このため、巻線装置を簡素化できるとともに、コイル7の巻回作業を容易化できる。
 また、ダブルフライヤによってコイル7を巻回する場合と比較して、シングルフライヤによってコイル7を巻回するので、コイル7の巻回数を減少でき、コイル7のコーティングの量を減らすことができる。この結果、コイル7の占積率を向上させることが可能になる。
 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。
 例えば、上述の実施形態では、ブラシ付きモータ1は、車両に搭載する電装品(例えば、パワーウインドウ)の駆動源として用いられ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、さまざまな機器の駆動用としてブラシ付きモータ1を採用することができる。
 上記のモータによれば、小型化を図りつつ、接続線に流れる電流値を低減でき、巻線装置を簡素化でき、コイルの占積率を向上でき、且つ巻回作業を容易化できるモータを提供できる。
1…ブラシ付きモータ(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…コイル、7a…巻き始め端、7b…巻き終わり端、14…セグメント、22…ブラシ、50…ティース、51…スロット

Claims (1)

  1.  4極の磁極を有するヨークと、
     前記ヨークの径方向内側に回転自在に設けられる回転軸、前記回転軸に取り付けられ径方向外側に向かって放射状に延びる6個のティース、及び周方向に隣接する各前記ティース間に形成される6個のスロットを有するアーマチュアコアと、
     各前記ティースに、それぞれ巻回されるコイルと、
     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12個のセグメントを周方向に配置したコンミテータと、
     各前記セグメントを介して前記コイルに給電を行う複数のブラシと、を備え、
     前記ティースに周方向に1から6まで順に番号を付するとともに、前記セグメントに周回り方向に1から12まで順に番号を付したとき、
     前記コイルは、
     巻き始め端が1番セグメントに接続され、
     1番セグメントから前記回転軸の回転方向の一方向に向かって引き回されて5番ティースに順方向に巻回され、
     5番ティースから前記一方向に引き回されて2番ティースに順方向に巻回され、
     2番ティースから前記一方向に引き回されて12番セグメントに接続され、
     12番セグメントから前記一方向に引き回されて6番セグメントに接続され、
     6番セグメントから前記一方向に引き回されて6番ティースに前記順方向とは逆向きの逆方向に巻回され、
     6番ティースから前記一方向に引き回されて3番ティースに逆方向に巻回され、
     3番ティースから前記一方向に引き回されて11番セグメントに接続され、
     11番セグメントから前記一方向に引き回されて5番セグメントに接続され、
     5番セグメントから前記一方向に引き回されて1番ティースに順方向に巻回され、
     1番ティースから前記一方向に引き回されて4番ティースに順方向に巻回され、
     4番ティースから前記一方向に引き回されて4番セグメントに接続され、
     4番セグメントから前記一方向に引き回されて10番セグメントに接続され、
     10番セグメントから前記一方向に引き回されて2番ティースに逆方向に巻回され、
     2番ティースから前記一方向に引き回されて5番ティースに逆方向に巻回され、
     5番ティースから前記一方向に引き回されて3番セグメントに接続され、
     3番セグメントから前記一方向に引き回されて9番セグメントに接続され、
     9番セグメントから前記一方向に引き回されて3番ティースに順方向に巻回され、
     3番ティースから前記一方向に引き回されて6番ティースに順方向に巻回され、
     6番ティースから前記一方向に引き回されて8番セグメントに接続され、
     8番セグメントから前記一方向に引き回されて2番セグメントに接続され、
     2番セグメントから前記一方向に引き回されて4番ティースに逆方向に巻回され、
     4番ティースから前記一方向に引き回されて1番ティースに逆方向に巻回され、
     1番ティースから前記一方向に引き回されて7番セグメントに接続され、
     7番セグメントから前記一方向に引き回されて1番セグメントに接続される、モータ。
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