JP2012196043A - Method for winding coil of dc motor and dc motor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、直流モータの巻線巻装方法、及びこの方法を用いて製造された直流モータに関するものである。 The present invention relates to a winding method for a DC motor, and a DC motor manufactured by using this method.
直流モータとして、例えば、有底筒状のヨークの内周面に永久磁石を複数配置し、この永久磁石よりも径方向内側にアーマチュアを回転自在に設けたものがある。アーマチュアは、回転軸に外嵌固定されたアーマチュアコアと、複数のセグメントが配設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、径方向外側に向かって延びる複数のティースが設けられ、これらティース間に軸方向に長いスロットが複数形成されている。これらスロットから巻線が挿通され、各ティースに、例えば、分布巻き方式で巻線が巻装される。これにより、アーマチュアコアの外周にアーマチュアコイルが形成される。 As a DC motor, for example, there is one in which a plurality of permanent magnets are arranged on the inner peripheral surface of a bottomed cylindrical yoke, and an armature is rotatably provided radially inward of the permanent magnet. The armature includes an armature core that is externally fixed to a rotating shaft, and a commutator in which a plurality of segments are disposed. The armature core is provided with a plurality of teeth extending radially outward, and a plurality of axially long slots are formed between the teeth. The windings are inserted from these slots, and the windings are wound around the teeth by, for example, a distributed winding method. Thereby, an armature coil is formed on the outer periphery of the armature core.
巻線は、コンミテータのセグメントに導通している。各セグメントには、巻線に給電を行うためのブラシが摺接されており、このブラシを介して巻線に電流が供給されるようになっている。また、同電位のセグメントが複数ある場合、これら同電位のセグメントを接続線(均圧線)で短絡することにより、ブラシの設置個数を減少させることができる。 The winding is in conduction with the commutator segment. Each segment is in sliding contact with a brush for supplying power to the winding, and current is supplied to the winding through this brush. Further, when there are a plurality of segments having the same potential, the number of brushes installed can be reduced by short-circuiting the segments having the same potential with a connection line (equal pressure equalization line).
ここで、図5に基づいて、従来の巻線の巻装構造の一例について具体的に説明する。
図5は、磁極(永久磁石104)が4極、ティース109(スロット111)が10個、セグメント114が10個設けられた、所謂4極10スロット10セグメントの直流モータ101における、アーマチュア103を構成するアーマチュアコア106のティース109、及びセグメント114と、永久磁石104とを展開した図面である。なお、隣接するティース109の空隙がスロット111に相当している。
Here, based on FIG. 5, an example of the winding structure of the conventional coil | winding is demonstrated concretely.
FIG. 5 shows the
同図に示すように、同電位となるセグメント114同士は、接続線125によって短絡されている。つまり、回転軸を中心にして対向する4つ置きのセグメント14同士は、それぞれ接続線125によって短絡されている。
また、アーマチュアコア106の外周に形成されるアーマチュアコイル107は、隣接する2つのティース109,109に跨るように分布巻き方式で巻線112が巻装されることにより形成され、U相、V相、W相、X相、Y相の5相構造になっている。
As shown in the figure, the
The armature coil 107 formed on the outer periphery of the
すなわち、例えば、1番―2番ティース109,109、及び6番−7番ティース109,109には、巻線112が一連に巻装され、U相のアーマチュアコイル107Uを形成している。そして、このU相のアーマチュアコイル107Uを形成した巻線112の巻き始め端131が、この巻き始め端131の引き出し位置近傍に存在し、U相のアーマチュアコイル107Uに対応する1番セグメント114に接続される。一方、巻き終わり端132が、1番セグメント114に隣接する2番セグメント114と同電位となる7番セグメント114に接続される。この7番セグメント114は、巻き終わり端132の引き出し位置近傍に位置している。
In other words, for example, the first and
以下、V相〜Y相のアーマチュアコイル107V〜107Yも所定のティース109に巻線112を巻装することにより形成され、各巻線112の巻き始め端131、及び巻き終わり端132がこれらの引き出し位置近傍に位置する所定のセグメント114に接続される。
つまり、2番―3番ティース109,109、及び7番−8番ティース109,109に、巻線112が一連に巻装され、V相のアーマチュアコイル107Vを形成している。そして、このV相のアーマチュアコイル107Vを形成した巻線112の巻き始め端131が2番セグメント114に接続される一方、巻き終わり端132が2番セグメント114に隣接する3番セグメント114と同電位となる8番セグメント114に接続される。
Hereinafter, the V-phase to Y-
That is, the winding 112 is wound in series around the 2nd-
また、3番―4番ティース109,109、及び8番−9番ティース109,109に、巻線112が一連に巻装され、W相のアーマチュアコイル107Wを形成している。そして、このW相のアーマチュアコイル107Wを形成した巻線112の巻き始め端131が3番セグメント114に接続される一方、巻き終わり端132が3番セグメント114に隣接する4番セグメント114と同電位となる9番セグメント114に接続される。
Further, a winding 112 is wound around the third to
さらに、4番―5番ティース109,109、及び9番−10番ティース109,109に、巻線112が一連に巻装され、X相のアーマチュアコイル107Xを形成している。そして、このX相のアーマチュアコイル107Xを形成した巻線112の巻き始め端131が4番セグメント114に接続される一方、巻き終わり端132が4番セグメント114に隣接する5番セグメント114と同電位となる10番セグメント114に接続される。
Further, a winding 112 is wound around the 4th-
そして、5番―6番ティース109,109、及び10番−1番ティース109,109に、巻線112が一連に巻装され、Y相のアーマチュアコイル107Yを形成している。そして、このY相のアーマチュアコイル107Yを形成した巻線112の巻き始め端131が5番セグメント114に接続される一方、巻き終わり端132が5番セグメント114に隣接する6番セグメント114と同電位となる1番セグメント114に接続される。
このような構成のもと、セグメント114の周囲には、周方向に90度間隔をあけて2つのブラシ121,121が配置されている。そして、ブラシ121からセグメント114を介して巻線112に電流が供給されると、アーマチュアコア106に磁界が形成される。この磁界と永久磁石104との間に生じる磁気的な吸引力や反発力によって、アーマチュア103が回転する(例えば、特許文献1参照)。
Under such a configuration, two
ところで、上述の従来技術での巻線の巻装構造にあっては、機械的な重量バランスが取れるという点では優れているが、電気的なバランスが悪い。
より具体的に、図6に基づいて説明する。
図6は、図5のセグメント114と各相のアーマチュアコイル107U〜107Yとの結線状態を示す説明図である。
図5、図6に示すように、上述の従来技術にあっては、1番セグメント114にはU相、Y相の2相のアーマチュアコイル107U,107Yが接続され、6番セグメント114にアーマチュアコイル107が接続されていない。このため、6番セグメント114は、接続線125を介して1番セグメント114にのみ接続された状態になる。
By the way, in the winding structure of the winding in the above-mentioned prior art, it is excellent in that the mechanical weight balance can be taken, but the electrical balance is bad.
More specifically, a description will be given based on FIG.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a connection state between the
As shown in FIGS. 5 and 6, in the above-described prior art, the U-phase and Y-phase two-phase armature coils 107 </ b> U and 107 </ b> Y are connected to the
このような状態において、2つのブラシ121,121のうち、陽極側となるブラシ121が6番セグメント114に摺接する一方、陰極側となるブラシ121が8番−9番セグメント114,114間に摺接すると、6番−1番セグメント114,114間を短絡する接続線125の電流値が、他の結線箇所と比較して2倍になってしまう。このように、ブラシ121の摺接位置によって、巻線112に過電流が供給され、直流モータ101の発熱が大きくなるという課題がある。
In such a state, the
そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、電気的なバランスの優れた4極10スロット10セグメントの直流モータの巻線巻装方法、及び直流モータを提供するものである。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides a winding method for a 4-pole 10-slot 10-segment DC motor with excellent electrical balance, and a DC motor. is there.
上記の課題を解決するために、請求項1に記載した発明は、4極の磁極を有するヨークと、前記ヨークに回転自在に支持される回転軸と、前記回転軸に設けられたアーマチュアコアと、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たコンミテータとを備え、前記アーマチュアコアは、径方向に向かって放射状に延びる10個のティースと、これらティース間に形成される10個のスロットとを有し、各ティースには、それぞれ隣接する2つのティースに跨るように分布巻き方式で巻線が巻装されU相、V相、W相、X相、Y相の5相構造のコイルが形成され、互いに前記回転軸を中心にして対向する位置に形成された前記コイルが同相のコイルとなり、且つこれら同相のコイルが一連に形成されており、前記コンミテータは、各相に対応する同電位の2つのセグメントが前記回転軸を中心にして対向配置されるように、総計10個の前記セグメントが周方向に沿って配置され、同電位のセグメント同士が前記巻線で短絡されている4極10スロット10セグメントの直流モータの巻線巻装方法であって、前記アーマチュアコアの前記ティースに、U相、V相、W相、X相、Y相の5相構造のコイルを順に形成し、この際、前記U相のコイルの巻き始め端を、前記U相のコイルの巻き終わり端が接続されているセグメントに隣接するセグメントに接続するか、又は前記Y相のコイルの巻き終わり端を、前記Y相のコイルの巻き始め端が接続されているセグメントに隣接するセグメントに接続し、前記V相、W相、及びX相のコイルは、それぞれの巻き始め端、及び巻き終わり端が、隣接する2つのセグメントの電位差と同じで、且つ前記回転軸を中心にして両側に配置され、各相に対応する2つのセグメントに接続されていることを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, the invention described in
このような巻線巻装方法とすることで、コイルが接続されないセグメントが存在しないようにすることができる。 By adopting such a winding method, it is possible to prevent a segment to which no coil is connected from existing.
請求項2に記載した発明は、各セグメントに、周方向に順に1番から10番の番号を付して、1番セグメントと6番セグメントとを同電位のセグメントに設定し、2番セグメントと7番セグメントとを同電位に設定し、3番セグメントと8番セグメントとを同電位に設定し、4番セグメントと9番セグメントとを同電位に設定し、5番セグメントと10番セグメントとを同電位に設定したとき、6番セグメントに前記巻線の巻き始め端を接続した後、1番セグメントに前記巻線を接続し、この後、前記U相に対応する4つのティースに前記巻線を巻装し、この後、7番セグメント、2番セグメントの順に前記巻線を接続し、この後、前記V相に対応する4つのティースに前記巻線を巻装し、この後、8番セグメント、3番セグメントの順に前記巻線を接続し、この後、前記W相に対応する4つのティースに前記巻線を巻装し、この後、9番セグメント、4番セグメントの順に前記巻線を接続し、この後、前記X相に対応する4つのティースに前記巻線を巻装し、この後、10番セグメント、5番セグメントの順に前記巻線を接続し、この後、前記Y相に対応する4つのティースに前記巻線を巻装し、最後に、前記巻線の巻き終わり端を6番セグメントに接続することを特徴とする。
In the invention described in
このような巻線巻装方法とすることで、アーマチュアコアへの巻線の巻装作業、及びセグメントへの巻線の接続作業を一連で行うことができる。換言すれば、アーマチュアコアへの巻線の巻装作業、及びセグメントへの巻線の接続作業を一筆書きの要領で連続で行うことができる。 By setting it as such a winding method, the winding operation | work to the armature core and the connection operation | work of the winding to a segment can be performed in series. In other words, the winding operation for winding the armature core and the connecting operation for connecting the winding to the segment can be performed continuously in the manner of a single stroke.
請求項3に記載した発明は、前記巻線が掛け渡される所定のセグメントと所定のティースとの位置関係は、前記回転軸を中心にして対向する位置関係になっていることを特徴とする。
The invention described in
このような巻線巻装方法とすることで、コンミテータの首下の巻線が回転軸に掛かるように配索することができる。 By adopting such a winding winding method, it is possible to route the winding so that the winding under the neck of the commutator is applied to the rotating shaft.
請求項4に記載した発明は、請求項1〜請求項3の何れかに記載の直流モータの巻線巻装方法を用いて前記巻線が巻装された前記アーマチュアコアと、前記コンミテータとを備えたことを特徴とする直流モータとした。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the armature core in which the winding is wound using the winding method for a DC motor according to any one of the first to third aspects, and the commutator. A direct current motor is provided.
このような構成とすることで、電気的なバランスの優れた4極10スロット10セグメントの直流モータを提供できる。 By adopting such a configuration, it is possible to provide a 4-pole 10-slot 10-segment DC motor with excellent electrical balance.
請求項1に記載した発明によれば、コイルが接続されないセグメントが存在しないようにすることができる。このため、巻線構造の電気的バランスが向上し、セグメントに摺接するブラシの位置によって一部の巻線に過電流供給され、発熱の促進を防止できる。 According to the first aspect of the present invention, there can be no segment to which the coil is not connected. For this reason, the electrical balance of the winding structure is improved, and overcurrent is supplied to some windings depending on the position of the brush that is in sliding contact with the segment, thereby preventing the generation of heat.
請求項2に記載した発明によれば、アーマチュアコアへの巻線の巻装作業、及びセグメントへの巻線の接続作業を一連で行うことができる。換言すれば、アーマチュアコアへの巻線の巻装作業、及びセグメントへの巻線の接続作業を一筆書きの要領で連続で行うことができる。このため、アーマチュアへのコイルの巻装時間、及びセグメントへの接続線の接続時間の総時間を短縮し、製造コストを低減できる。 According to the second aspect of the present invention, the winding operation for winding the armature core and the connecting operation for winding the winding to the segment can be performed in series. In other words, the winding operation for winding the armature core and the connecting operation for connecting the winding to the segment can be performed continuously in the manner of a single stroke. For this reason, the total time of the winding time of the coil to an armature and the connection time of the connection line to a segment can be shortened, and manufacturing cost can be reduced.
請求項3に記載した発明によれば、コンミテータの首下の巻線が回転軸に掛かるように配索することができる。このため、コンミテータの首下の巻線が径方向外側に向かって弛んでしまうのを防止でき、巻線による巻太りを低減することができる。
According to the invention described in
請求項4に記載した発明によれば、電気的なバランスの優れた4極10スロット10セグメントの直流モータを提供できる。 According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to provide a 4-pole 10-slot 10-segment DC motor excellent in electrical balance.
(第1実施形態)
(直流モータ)
次に、この発明の第1実施形態を図1〜図3に基づいて説明する。
図1は、直流モータの縦断面図である。
同図に示すように、直流モータ1は、車両に搭載する電装品の駆動源となるものであって、有底円筒形状のヨーク2内にアーマチュア3を回転自在に配置した構成となっている。ヨーク2の内周面には周方向に4つの永久磁石4が磁極が順番となるように配設されている。これによって、直流モータ1は、ヨーク2内に4極の磁極が形成された状態になっている。
(First embodiment)
(DC motor)
Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a DC motor.
As shown in the figure, a
アーマチュア3は、回転軸5に外嵌固定されたアーマチュアコア6と、アーマチュアコア6に巻装されたアーマチュアコイル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(整流子)13とから構成されている。アーマチュアコア6は、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。金属板8の外周部には軸方向平面視T字型のティース9が周方向に沿って等間隔で、かつ放射状に10個形成されている。
The
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9間に蟻溝状のスロット11が形成されている。スロット11は軸方向に沿って延びており、周方向に沿って等間隔に10個形成されている。
このスロット11間にはエナメル被覆の巻線12が巻装され、これによりアーマチュアコア6の外周に複数のアーマチュアコイル7が形成される。
By fitting a plurality of
An enamel-wrapped winding 12 is wound between the
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10枚取り付けられている。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が一体形成されている。ライザ15には、アーマチュアコイル7や後述の接続線(均圧線)25を形成する巻線12の巻き始め端31、及び巻き終わり端32(図2参照)とが掛け回わされ、ヒュージングによりライザ15に固定されている。これにより、セグメント14とこれに対応するアーマチュアコイル7、及び接続線25とが電気的に接続される。
The
回転軸5の他端側は、ヨーク2に突出形成されたボス内の軸受16によって回転自在に支持されている。ヨーク2の開口端にはカバー17が設けられており、このカバー17の内側にはホルダステー18が取り付けられている。ホルダステー18には、周方向に所定の角度(本実施形態では90度)間隔をあけて2つのブラシホルダ19が設けられている。
The other end of the
各ブラシホルダ19には、それぞれブラシ21がスプリングSを介して付勢された状態で出没自在に内装されている。これらブラシ21の先端部は、スプリングS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21を介してコンミテータ13に供給されるようになっている。
Each
(巻線の巻装方法)
図2は、アーマチュア3のセグメント14(ライザ15)とティース9、そして、ヨーク2側に配設されている永久磁石4とを展開した図面であり、隣接するティース9の空隙がスロット11に相当している(以下の図面についても同様)。なお、以下の図面においては、各セグメント14、及び各ティース9に回転方向に沿って順に番号を付けると共に、巻装された巻線12にそれぞれ符号を付して説明する。また、図2において、アーマチュア3の回転方向(以下、単に回転方向という)は、右方向とする。
(Wound winding method)
FIG. 2 is a developed view of the segment 14 (riser 15) of the
ここで、アーマチュアコア6の外周に形成されるアーマチュアコイル7は、隣接する2つのティース9,9に跨るように分布巻き方式で巻線12が巻装されることにより形成され、U相、V相、W相、X相、Y相の5相構造になっている。そして、各相のアーマチュアコイル7は、それぞれ回転軸5を中心にして対向するように2箇所に形成される。すなわち、アーマチュアコイル7は、第1U相コイル71U、第2U相コイル72U、第1V相コイル71V、第2V相コイル72V、第1W相コイル71W、第2W相コイル72W、第1X相コイル71X、第2X相コイル72X、第1Y相コイル71Y、第2Y相コイル72Yにより構成されている。
Here, the
また、同電位となるセグメント14同士、つまり、回転軸5を中心にして対向する2つのセグメント14同士は、接続線25によって短絡されている。
このような構成のアーマチュアコイル7、及び接続線25は、互いに一連に巻線12を引き回すことにより形成される。以下、より具体的に説明する。
Further, the
The
図2に示すように、まず、例えば、巻線12の巻き始め端31が6番セグメント14のライザ15に掛け回された場合、続いて6番セグメント14と同電位となる1番セグメント14のライザ15に巻線12が掛け回される。そして、6番セグメント14と1番セグメント14とを短絡する接続線25を形成する。
As shown in FIG. 2, first, for example, when the winding start end 31 of the winding 12 is wound around the
次に、1番セグメント14の近傍に存在している10番−1番ティース9,9間のスロット11に、巻線12を引き込む。そして、10番−1番ティース9,9間のスロット11と、ここから回転方向前方のスロット11を1つ飛ばして存在する2番−3番ティース9,9間のスロット11との間に巻線12がN回(Nは自然数)巻回され、第1U相コイル71Uが形成される。
Next, the winding 12 is drawn into the
第1U相コイル71Uを形成した巻線12は、2番−3番ティース9,9間のスロット11から引き出され、回転方向に向かって配索された後、5番−6番ティース9,9間のスロット11に引き込まれる。そして、5番−6番ティース9,9間のスロット11と、ここから回転方向前方のスロット11を1つ飛ばして存在する7番−8番ティース9,9間のスロット11との間に巻線12がN回巻回され、第2U相コイル72Uが形成される。
The winding
続いて、巻線12は、7番−8番ティース9,9間のスロット11から引き出され、このスロット11の近傍に存在し、且つ6番セグメント14に隣り合う7番セグメント14のライザ15に掛け回される。さらに、巻線12は、7番セグメント14と同電位となる2番セグメント14のライザ15に掛け回される。これにより、7番セグメント14と2番セグメント14とを短絡する接続線25が形成される。
Subsequently, the winding 12 is pulled out from the
次に、2番セグメント14の近傍に存在している1番−2番ティース9,9間のスロット11に巻線12を引き込み、1番−2番ティース9,9間のスロット11と、ここから回転方向前方のスロット11を1つ飛ばして存在する3番−4番ティース9,9間のスロット11との間に巻線12がN回巻回され、第1V相コイル71Vが形成される。
Next, the winding 12 is drawn into the
第1V相コイル71Vを形成した巻線12は、3番−4番ティース9,9間のスロット11から引き出され、回転方向に向かって配索された後、6番−7番ティース9,9間のスロット11に引き込まれる。そして、6番−7番ティース9,9間のスロット11と、ここから回転方向前方のスロット11を1つ飛ばして存在する8番−9番ティース9,9間のスロット11との間に巻線12がN回巻回され、第2V相コイル72Vが形成される。
The winding
続いて、巻線12は、8番−9番ティース9,9間のスロット11から引き出され、このスロット11の近傍に存在し、且つ7番セグメント14に隣り合う8番セグメント14のライザ15に掛け回される。さらに、巻線12は、8番セグメント14と同電位となる3番セグメント14のライザ15に掛け回される。これにより、8番セグメント14と3番セグメント14とを短絡する接続線25が形成される。
Subsequently, the winding 12 is pulled out from the
この後、第1U相コイル71U〜第2V相コイル72Vを形成したときと同様の手順で、2番−3番ティース9,9間のスロット11と、4番−5番ティース9,9間のスロット11との間で第1W相コイル71Wが形成され、7番−8番ティース9,9間のスロット11と、9番−10番ティース9,9間のスロット11との間で第2W相コイル72Wが形成される。
Thereafter, in the same procedure as when the first U-phase coil 71U to the second V-
さらに、再び対応するセグメント14のライザ15に巻線12が掛け回され、続いて同電位となるセグメント14に巻線12が掛け回される。そして、同電位となるセグメント14間を短絡する接続線25が形成される。この後、再び巻線12がアーマチュアコア6側に引き出され、所定のスロット11間に第1X相コイル71X、及び第2X相コイル72Xが形成される。
続いて、再び対応するセグメント14のライザ15に巻線12が掛け回され、さらに同電位となるセグメント14に巻線12が掛け回されて接続線25が形成される。そして、再び巻線12がアーマチュアコア6側に引き出され、所定のスロット11間に第1Y相コイル71Y、及び第2Y相コイル72Yが形成される。
Further, the winding 12 is again wound around the
Subsequently, the winding 12 is again wound around the
ここで、第2Y相コイル72Yを形成した巻線12は、1番−2番ティース9,9間のスロット11から引き出されるが、このスロット11の近傍に存在し、且つ10番セグメント14に隣り合う1番セグメント14のライザ15に掛け回されない。
つまり、1番−2番ティース9,9間のスロット11から引き出された巻線12の巻き終わり端32は、回転方向に向かって配索され、1番セグメント14と同電位の6番セグメント14のライザ15に掛け回されて接続される。これにより、アーマチュアコア6に巻装されるアーマチュアコイル7の形成が完了する。
Here, the winding
That is, the winding
このように、巻線12は、セグメント14とアーマチュアコア6との間を一筆書きの要領で繰り返し移動するように配索されることにより、アーマチュアコイル7、及び接続線25を一連に形成する。
In this way, the winding 12 is arranged so as to repeatedly move between the
また、セグメント14からアーマチュアコア6に向かって巻線12を配索する際、巻線12が引き出されるセグメント14のライザ15と、巻線12が引き込まれるスロット11とが回転軸5を中心にしてほぼ対向する位置に存在している。同様に、アーマチュアコア6からセグメント14に向かって巻線12を配索する際、巻線12が引き出されるスロット11と、巻線12を掛け回すセグメント14のライザ15とが回転軸5を中心にしてほぼ対向する位置に存在している。このため、コンミテータ13とアーマチュアコア6との間に配索される巻線12、つまり、コンミテータ13の首下に配索される巻線12が回転軸5に若干掛かった状態になる。
When the winding 12 is routed from the
さらに、図2のように巻装された巻線12は、各セグメント14に、図3に示すようにアーマチュアコイル7、及び接続線25が接続された状態になる。
図3は、図2のセグメント14と各相のコイル71U〜72Yとの結線状態を示す説明図である。
すなわち、同図に示すように、各セグメント14には、それぞれ対応する相のコイル71U〜72Yの一端が接続されていると共に、接続線25の一端が接続されている。
Further, the winding 12 wound as shown in FIG. 2 is in a state where the
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a connection state between the
That is, as shown in the figure, to each
このような構成のもと、ブラシ21を介して各コイル71U〜72Yに順次電流が供給されると、アーマチュアコア6の所定の位置に順次磁界が発生する。すると、ヨーク2に設けられている永久磁石4との間に反発力や吸引力が発生し、アーマチュア3が回転する。
このとき、各セグメント14には、それぞれ対応する相のコイル71U〜72Yの一端が接続されていると共に、接続線25の一端が接続されているので、図6に示す従来のように、巻線12に過電流が供給されることがない。
Under such a configuration, when a current is sequentially supplied to each of the coils 71 </ b> U to 72 </ b> Y via the
At this time, one end of the corresponding phase coil 71U to 72Y is connected to each
(効果)
したがって、上述の第1実施形態によれば、アーマチュアコア6に第1U相コイル71Uから順に第2Y相コイル72Yまで形成する際、U相、V相、W相、及びX相のコイル71U〜72Xは、それぞれの端末が互いに回転軸5を中心にして両側に位置するセグメント14,14間に接続されているのに対し、Y相のコイル71Y,72Yは、このうち最後に形成される第2Y相コイル72Yの巻き終わり端32を、Y相のコイル71Yの巻き始め端が接続されている5番セグメント14に隣接する6番セグメント14に接続することで、各セグメント14に、それぞれ対応する相のコイル71U〜72Yの一端を接続すると共に、接続線25の一端を接続することができる(図3参照)。このため、巻線構造の電気的バランスが向上し、ブラシ21に位置によらず、巻線12に過電流が供給されることがなく、直流モータ1の発熱の促進を防止できる。
(effect)
Therefore, according to the first embodiment described above, when forming the
また、アーマチュアコイル7、及び接続線25を形成するにあたって、巻線12を一筆書きの要領で繰り返し移動するように配索することにより、アーマチュアコイル7、及び接続線25を一連に形成することができるので、アーマチュアコア6への巻線12の巻装時間、及びセグメント14間に渡る接続線25の形成時間の総時間を短縮することができる。この結果、直流モータ1の製造コストを低減できる。
In forming the
(第2実施形態)
次に、この発明の第2実施形態を図1を援用し、図4に基づいて説明する。
図4は、この第2実施形態におけるアーマチュア3のセグメント14(ライザ15)とティース9、そして、ヨーク2側に配設されている永久磁石4とを展開した図である。なお、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。
この第2実施形態において、直流モータ1は、永久磁石4を4つ、スロット11を10個、セグメント14を10個有したモータである点、アーマチュアコア6の外周に形成されるアーマチュアコイル7は、隣接する2つのティース9,9に跨るように分布巻き方式で巻線12が巻装されることにより形成され、U相、V相、W相、X相、Y相の5相構造になっている点、そして、各相のアーマチュアコイル7は、それぞれ回転軸5を中心にして対向するように2箇所に形成される点、同電位となるセグメント14同士、つまり、回転軸5を中心にして対向する2つのセグメント14同士は、接続線25によって短絡されている点等の基本的構成は、前述の第1実施形態と同様である(以下の実施形態でも同様)。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described based on FIG. 4 with reference to FIG.
FIG. 4 is a developed view of the segment 14 (riser 15) and
In this second embodiment, the
ここで、前述の第1実施形態と、この第2実施形態との相違点は、各セグメント14とアーマチュアコア6との間の巻線12の配索経路が異なる点にある。より具体的に、以下に説明する。
Here, the difference between the first embodiment described above and the second embodiment is that the routing path of the winding 12 between each
(巻線の巻装方法)
図4に示すように、まず、例えば、巻線12の巻き始め端31が6番セグメント14のライザ15に掛け回された場合、続いて6番セグメント14と同電位となる1番セグメント14のライザ15に巻線12が掛け回される。そして、6番セグメント14と1番セグメント14とを短絡する接続線25を形成する。
(Wound winding method)
As shown in FIG. 4, first, for example, when the winding start end 31 of the winding 12 is wound around the
次に、1番セグメント14とは回転軸5を中心にしてほぼ対向する位置に存在している7番−8番ティース9,9間のスロット11に、巻線12を引き込む。そして、7番−8番ティース9,9間のスロット11と、ここから回転方向とは逆側のスロット11を1つ飛ばして存在する5番−6番ティース9,9間のスロット11との間に巻線12がN回巻回され、第1U相コイル71Uが形成される。
Next, the winding 12 is drawn into the
第1U相コイル71Uを形成した巻線12は、5番−6番ティース9,9間のスロット11から引き出され、回転方向に向かって配索された後、2番−3番ティース9,9間のスロット11に引き込まれる。そして、2番−3番ティース9,9間のスロット11と、ここから回転方向とは逆側のスロット11を1つ飛ばして存在する10番−1番ティース9,9間のスロット11との間に巻線12がN回巻回され、第2U相コイル72Uが形成される。
The winding
続いて、巻線12は、10番−1番ティース9,9間のスロット11から引き出され、このスロット11とは回転軸5を中心にしてほぼ対向する位置に存在し、且つ6番セグメント14に隣り合う7番セグメント14のライザ15に掛け回される。さらに、巻線12は、7番セグメント14と同電位となる2番セグメント14のライザ15に掛け回される。これにより、7番セグメント14と2番セグメント14とを短絡する接続線25が形成される。
Subsequently, the winding 12 is pulled out from the
次に、2番セグメント14とは回転軸5を中心にしてほぼ対向する位置に存在している8番−9番ティース9,9間のスロット11に巻線12を引き込み、8番−9番ティース9,9間のスロット11と、ここから回転方向とは逆側のスロット11を1つ飛ばして存在する6番−7番ティース9,9間のスロット11との間に巻線12がN回巻回され、第1V相コイル71Vが形成される。
Next, the winding 12 is drawn into the
第1V相コイル71Vを形成した巻線12は、6番−7番ティース9,9間のスロット11から引き出され、回転方向に向かって配索された後、3番−4番ティース9,9間のスロット11に引き込まれる。そして、3番−4番ティース9,9間のスロット11と、ここから回転方向とは逆側のスロット11を1つ飛ばして存在する1番−2番ティース9,9間のスロット11との間に巻線12がN回巻回され、第2V相コイル72Vが形成される。
The winding
続いて、巻線12は、1番−2番ティース9,9間のスロット11から引き出され、このスロット11とは回転軸5を中心にしてほぼ対向する位置に存在し、且つ7番セグメント14に隣り合う8番セグメント14のライザ15に掛け回される。さらに、巻線12は、8番セグメント14と同電位となる3番セグメント14のライザ15に掛け回される。これにより、8番セグメント14と3番セグメント14とを短絡する接続線25が形成される。
Subsequently, the winding 12 is pulled out from the
この後、第1U相コイル71U〜第2V相コイル72Vを形成したときと同様の手順で、9番−10番ティース9,9間のスロット11と、7番−8番ティース9,9間のスロット11との間で第1W相コイル71Wが形成され、4番−5番ティース9,9間のスロット11と、2番−3番ティース9,9間のスロット11との間で第2W相コイル72Wが形成される。
Thereafter, in the same procedure as when the first U-phase coil 71U to the second V-
さらに、再び対応するセグメント14のライザ15に巻線12が掛け回され、続いて同電位となるセグメント14に巻線12が掛け回される。そして、同電位となるセグメント14間を短絡する接続線25が形成される。この後、再び巻線12がアーマチュアコア6側に引き出され、所定のスロット11間に第1X相コイル71X、及び第2X相コイル72Xが形成される。
Further, the winding 12 is again wound around the
続いて、再び対応するセグメント14のライザ15に巻線12が掛け回され、さらに同電位となるセグメント14に巻線12が掛け回されて接続線25が形成される。そして、再び巻線12がアーマチュアコア6側に引き出され、所定のスロット11間に第1Y相コイル71Y、及び第2Y相コイル72Yが形成される。
Subsequently, the winding 12 is again wound around the
ここで、第2Y相コイル72Yを形成した巻線12は、4番−5番ティース9,9間のスロット11から引き出されるが、このスロット11とは回転軸5を中心にしてほぼ対向する位置に存在し、且つ10番セグメント14に隣り合う1番セグメント14のライザ15に掛け回されない。
つまり、4番−5番ティース9,9間のスロット11から引き出された巻線12の巻き終わり端32は、このスロット11の近傍に存在し、且つ1番セグメント14と同電位の6番セグメント14のライザ15に掛け回されて接続される。さらに、このとき、巻線12は、4番−5番ティース9,9間のスロット11から引き出された後、直接6番セグメント14に配索されず、一旦回転軸5の周囲を回転方向に向かって配索される。そして、回転軸5に巻線12を掛け回した後、この巻線12が6番セグメント14に接続されている。これにより、アーマチュアコア6に巻装されるアーマチュアコイル7の形成が完了する。
Here, the winding
That is, the winding
(効果)
したがって、上述の第2実施形態によれば、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。
また、セグメント14からアーマチュアコア6に向かって巻線12を配索する際、巻線12が引き出されるセグメント14のライザ15と、巻線12が引き込まれるスロット11とが回転軸5を中心にしてほぼ対向する位置に存在している。同様に、アーマチュアコア6からセグメント14に向かって巻線12を配索する際、巻線12が引き出されるスロット11と、巻線12を掛け回すセグメント14のライザ15とが回転軸5を中心にしてほぼ対向する位置に存在している。このため、コンミテータ13とアーマチュアコア6との間に配索される巻線12、つまり、コンミテータ13の首下に配索される巻線12が回転軸5に若干掛かった状態になる。よって、コンミテータ13の首下の巻線12が径方向外側に向かって弛んでしまうのを防止でき、コンミテータ13の首下における巻線12の巻太りを低減することができる。
(effect)
Therefore, according to the second embodiment described above, the same effects as those of the first embodiment described above can be achieved.
When the winding 12 is routed from the
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、ホルダステー18に、2つのブラシホルダ19が設けられ、2つのブラシ21,21がセグメント14に摺接してい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、極数と同じ数である4つまでブラシ21を増加させることが可能である。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications made to the above-described embodiment without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the case where the two
また、上述の第1実施形態、及び第2実施形態では、アーマチュアコイル7、及び接続線25を、一筆書きの要領で巻線12を移動させることにより、一連に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、アーマチュアコイル7と接続線25とを別々の巻線12で形成してもよい。
In the first and second embodiments described above, the case where the
さらに、上述の第1実施形態、及び第2実施形態では、第2Y相コイル72Yを形成した後、巻線12の巻き終わり端32が1番セグメント14ではなく、Y相のコイル71Y,72Yの巻き始め端が接続されている5番セグメント14に隣り合う6番セグメント14に接続される場合について説明した。
しかしながら、アーマチュアコイル7と接続線25とを別々の巻線12で形成する場合においては、第2Y相コイル72Yを形成した後、巻線12の巻き終わり端32を1番セグメント14に接続する一方、U相のコイル71U,72Uの巻き始め端、つまり、第1U相コイル71Uの巻き始め端を、U相のコイル71U,72Uの巻き終わり端、つまり、第2U相コイル72Uの巻き終わり端が接続される7番セグメント14に隣り合う6番セグメント14に接続するように構成してもよい。このように構成した場合であっても、上述の第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
Furthermore, in the first embodiment and the second embodiment described above, after the second Y-
However, when the
1 直流モータ
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 アーマチュアコイル(コイル)
9 ティース
11 スロット
12 巻線
13 コンミテータ
14 セグメント
25 接続線
71U 第1U相コイル
72U 第2U相コイル
71V 第1V相コイル
72V 第2V相コイル
71W 第1W相コイル
72W 第2W相コイル
71X 第1X相コイル
72X 第2X相コイル
71Y 第1Y相コイル
72Y 第2Y相コイル
1
5 Rotating
9
Claims (4)
前記ヨークに回転自在に支持される回転軸と、
前記回転軸に設けられたアーマチュアコアと、
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たコンミテータとを備え、
前記アーマチュアコアは、径方向に向かって放射状に延びる10個のティースと、これらティース間に形成される10個のスロットとを有し、各ティースには、それぞれ隣接する2つのティースに跨るように分布巻き方式で巻線が巻装されU相、V相、W相、X相、Y相の5相構造のコイルが形成され、互いに前記回転軸を中心にして対向する位置に形成された前記コイルが同相のコイルとなり、且つこれら同相のコイルが一連に形成されており、
前記コンミテータは、各相に対応する同電位の2つのセグメントが前記回転軸を中心にして対向配置されるように、総計10個の前記セグメントが周方向に沿って配置され、同電位のセグメント同士が前記巻線で短絡されている4極10スロット10セグメントの直流モータの巻線巻装方法であって、
前記アーマチュアコアの前記ティースに、U相、V相、W相、X相、Y相の5相構造のコイルを順に形成し、この際、前記U相のコイルの巻き始め端を、前記U相のコイルの巻き終わり端が接続されているセグメントに隣接するセグメントに接続するか、又は前記Y相のコイルの巻き終わり端を、前記Y相のコイルの巻き始め端が接続されているセグメントに隣接するセグメントに接続し、
前記V相、W相、及びX相のコイルは、それぞれの巻き始め端、及び巻き終わり端が、隣接する2つのセグメントの電位差と同じで、且つ前記回転軸を中心にして両側に配置され、各相に対応する2つのセグメントに接続されていることを特徴とする直流モータの巻線巻装方法。 A yoke having four poles;
A rotating shaft rotatably supported by the yoke;
An armature core provided on the rotating shaft;
A commutator provided adjacent to the armature core on the rotating shaft;
The armature core has ten teeth extending radially in the radial direction and ten slots formed between the teeth, and each tooth spans two adjacent teeth. The windings are wound by the distributed winding method to form a coil having a five-phase structure of U phase, V phase, W phase, X phase, and Y phase, and formed at positions facing each other around the rotation axis. The coils are in-phase coils, and these in-phase coils are formed in series.
The commutator has a total of ten segments arranged along the circumferential direction so that two segments of the same potential corresponding to each phase are opposed to each other around the rotation axis. Is a winding method of a 4-pole 10-slot 10-segment DC motor that is short-circuited by the winding,
A coil having a U-phase, V-phase, W-phase, X-phase, and Y-phase structure is sequentially formed on the teeth of the armature core, and at this time, the winding start end of the U-phase coil is connected to the U-phase. The winding end of the Y phase coil is connected to a segment adjacent to the connected segment, or the winding end of the Y phase coil is adjacent to the segment to which the winding start end of the Y phase coil is connected. Connected to the segment
The V-phase, W-phase, and X-phase coils have winding start ends and winding end ends that are the same as the potential difference between two adjacent segments, and are arranged on both sides around the rotation axis. A winding method for winding a DC motor, wherein the winding is connected to two segments corresponding to each phase.
6番セグメントに前記巻線の巻き始め端を接続した後、1番セグメントに前記巻線を接続し、この後、前記U相に対応する4つのティースに前記巻線を巻装し、この後、7番セグメント、2番セグメントの順に前記巻線を接続し、この後、前記V相に対応する4つのティースに前記巻線を巻装し、この後、8番セグメント、3番セグメントの順に前記巻線を接続し、この後、前記W相に対応する4つのティースに前記巻線を巻装し、この後、9番セグメント、4番セグメントの順に前記巻線を接続し、この後、前記X相に対応する4つのティースに前記巻線を巻装し、この後、10番セグメント、5番セグメントの順に前記巻線を接続し、この後、前記Y相に対応する4つのティースに前記巻線を巻装し、最後に、前記巻線の巻き終わり端を6番セグメントに接続することを特徴とする請求項1に記載の直流モータの巻線巻装方法。 Each segment is numbered from 1 to 10 in the circumferential direction in order, set segment 1 and segment 6 to the same potential, and set segment 2 and segment 7 to the same potential. When the 3rd and 8th segments are set to the same potential, the 4th and 9th segments are set to the same potential, and the 5th and 10th segments are set to the same potential,
After connecting the winding start end of the winding to the No. 6 segment, connecting the winding to the No. 1 segment, and then winding the winding around the four teeth corresponding to the U phase. The 7th segment, the 2nd segment are connected in this order, and then the winding is wound around the 4 teeth corresponding to the V phase, and then the 8th segment, the 3rd segment. The winding is connected, and then the winding is wound around the four teeth corresponding to the W phase, and then the winding is connected in the order of the 9th segment and the 4th segment. The windings are wound around the four teeth corresponding to the X phase, and then the windings are connected in the order of the 10th segment and the 5th segment, and then the four teeth corresponding to the Y phase are connected. Winding the winding, and finally, the winding end of the winding Winding wound method of the DC motor according to claim 1, characterized in that connecting to the turn segment.
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