JP6316032B2 - 電動モータ - Google Patents
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Description
アーマチュアは、回転軸に外嵌固定される円環状のコア本体の外周に、径方向外方に向かって放射状に延びる複数のティースを設けたアーマチュアコアと、該アーマチュアコアの各ティースにティース間のスロットを介して巻回されたアーマチュアコイルと、アーマチュアコアと一体回転するように前記回転軸上に設けられるコンミテータと、を備えている。
本発明に係る電動モータは、周方向に複数の磁極が配列されたモータマグネットと、前記モータマグネットの内側に回転自在に設けられる回転軸と、前記回転軸に取り付けられ、径方向外方に向かって放射状に延びる複数のティースおよびこれらティース間に形成される複数のスロットを有するアーマチュアコアと、前記各ティースにそれぞれ集中巻方式にて巻装されたコイルと、前記回転軸と一体回転するよう設けられ、複数のセグメントを周方向に配置したコンミテータと、前記セグメントを介して前記コイルに給電を行うための陽極ブラシおよび陰極のブラシと、を備え、前記各ティースに、それぞれ3つのコイルが巻装されており、前記3つのコイルは、起磁力ベクトルが進角側に向かう進角コイルと、起磁力ベクトルが遅角側に向かう遅角コイルと、起磁力ベクトルが進角側にも遅角側にも向かない正コイルとされ、前記進角コイルの起磁力ベクトルの進角θ1が0°<θ1≦20°を満たし、前記遅角コイルの起磁力ベクトルの遅角θ2が0°<θ2≦20°を満たし、前記陽極ブラシの位置の進角θ3が3°<θ3≦10°を満たす場合において、前記進角コイルのターン数をT1とし、前記正コイルのターン数をT2とし、前記遅角コイルのターン数をT3としたとき、前記各ターン数T1,T2,T3は、T2>T3>T1を満たすように設定されていることを特徴とする。
本発明に係る電動モータは、周方向に複数の磁極が配列されたモータマグネットと、前記モータマグネットの内側に回転自在に設けられる回転軸と、前記回転軸に取り付けられ、径方向外方に向かって放射状に延びる複数のティースおよびこれらティース間に形成される複数のスロットを有するアーマチュアコアと、前記各ティースにそれぞれ集中巻方式にて巻装されたコイルと、前記回転軸と一体回転するよう設けられ、複数のセグメントを周方向に配置したコンミテータと、前記セグメントを介して前記コイルに給電を行うための陽極ブラシおよび陰極のブラシと、を備え、前記各ティースに、それぞれ3つのコイルが巻装されており、前記3つのコイルは、起磁力ベクトルが進角側に向かう進角コイルと、起磁力ベクトルが遅角側に向かう遅角コイルと、起磁力ベクトルが進角側にも遅角側にも向かない正コイルとされ、前記進角コイルの起磁力ベクトルの進角θ1が0°<θ1≦20°を満たし、前記遅角コイルの起磁力ベクトルの遅角θ2が0°<θ2≦20°を満たし、前記陽極ブラシの位置の進角θ3がθ3=20°を満たす場合において、前記進角コイルのターン数をT1とし、前記正コイルのターン数をT2とし、前記遅角コイルのターン数をT3としたとき、前記各ターン数T1,T2,T3は、T3>T2>T1を満たすように設定されていることを特徴とする。
(減速機付モータ)
次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明に係る電動モータが適用された減速機付モータの外観側面図、図2は、その縦断面図である。
図3は、アーマチュアの外観側面図である。
図2および図3に示すように、アーマチュア6は、回転軸3に外嵌固定されたアーマチュア本体80と、回転軸3の他端側(減速機構4側)に配置されたコンミテータ10とを備えている。
図5に示すように、アーマチュアコア8は、円環状のコア本体11を有している。コア本体11の中心には、回転軸3を圧入するための貫通孔11aが形成されている。また、コア本体11の外周部には、周方向に等間隔にティース12が放射状に6つ設けられている。各ティース12は、軸方向平面視略T字型に形成されたものであって、コア本体11から径方向に沿って放射状に突出する巻胴部12aと、巻胴部12aの先端から周方向に沿って延び、アーマチュアコア8の外周を構成する鍔部12bとにより構成されている。
次に、アーマチュアの他の構成について述べる。
図2および図3に示すように、回転軸3のアーマチュアコア8よりも他端側(減速機構4側)には、コンミテータ10が外嵌固定されている。コンミテータ10には、外周面に、導電材で形成されたセグメント15が複数取り付けられている。セグメント15は、アーマチュアコア8のティース12およびスロット13の数の3倍の18枚取り付けられている。セグメント15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。このように、電動モータ2は、磁極数が4極、スロット13の個数が6つ、セグメント15の枚数が18枚に設定されたいわゆる4極6スロット18セグメントの電動モータとして構成されている。
次に、図4、図5に基づいて、アーマチュアコイル9の形成方法の一例について説明する。
図4は、アーマチュアの展開図であり、隣接するティース間の空隙がスロットに相当している。図5は、巻線の巻回方向を示す図であり、コンミテータが配置されていない後方側からアーマチュアを見たものである。なお、以下の図4においては、各セグメント15、各ティース12、および、形成されたアーマチュアコイル9にそれぞれ符号を付して説明する。ここで、18枚のセグメント15のうち、180°対向する位置にあるもの(同電位となるセグメント15同士)は、不図示の接続線等により電気的に接続されている。従って、ブラシに対して同条件のセグメント15には、1〜9の同符号を付してある。
続いて、1−6番ティース12の間のスロット13から巻線14を引き出し、5番セグメント15に隣接する6番セグメント15のライザ16に掛け回す。そして、6番セグメント15に巻き終わり端14bを接続する。これにより、5−6番セグメント15間には、1番ティース12に逆方向に巻回された「−U」相の第2コイル92が形成される。
電動モータ2の動作説明にあたり、2つの陽極ブラシ(低速用ブラシ21a、高速用ブラシ21b)のうち、低速用ブラシ21aに電圧を印加した場合ついて説明する。
例えば、図4に示すように、1−2番セグメント15間に低速用ブラシ21aが配置されると共に、6番セグメント15に共通ブラシ21cが配置された場合、U相の第1コイル91は、短絡された状態になる。
次に、アーマチュア6が回転するのに伴う、各ティース12の3つのコイル91、92、93の変化について説明する。
ここで、以下の説明では、ブラシ21の位置自体が進角されていない低速用ブラシ21aに電圧を印加した場合について説明する。また、3相のうち、U相について代表して述べるが、他の相についても同様である。
表1にその分類を示す。なお、表1中に記載の「seg」とはセグメントの略称である。
T2>T1>T3 ・・・(1)
ただし、「T1+T2+T3=一定」の条件内でT1、T2、T3の大小関係を決めている。
(1)0°≦θ≦3° の場合は、T2>T1>T3
(2)3°<θ≦10°の場合は、T2>T3>T1
(3)θ=20°の場合は、 T3>T2>T1
に設定する。
したがって、上述の実施形態によれば、各ティース12に3つのコイル91、92、93が形成されている電動モータ2において、3つのコイル91、92、93のうち、1つのコイルのターン数を他の2つのコイルのターン数よりも少なく設定することにより、各ティース12に巻装された3つのコイル91、92、93による起磁力ベクトルの不一致による整流性の悪化の影響を軽減できる。また、整流の改善によりブラシ寿命を延命させることができる。
とりわけ、低速用ブラシ21aの位置に応じ、各コイル91、92、93のターン数の条件を上記の条件(1)〜(3)に設定することにより、確実に整流性の悪化の影響を低減でき、ブラシ寿命を延命させることができる。
例えば、上述の実施形態では、自動車のワイパ駆動用に用いる減速機付モータ1の電動モータ2に、上記の3つのコイル91、92、93の構成を適用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、各ティースに3つのコイルが形成されるさまざまな電動モータに上記の3つのコイル91、92、93の構成を適用することが可能である。
2…電動モータ
6…アーマチュア
7…モータマグネット
8…アーマチュアコア
9…アーマチュアコイル
10…コンミテータ
15…セグメント
12…ティース
13…スロット
21…ブラシ
91,92,93…コイル
Claims (4)
- 周方向に複数の磁極が配列されたモータマグネットと、
前記モータマグネットの内側に回転自在に設けられる回転軸と、
前記回転軸に取り付けられ、径方向外方に向かって放射状に延びる複数のティースおよびこれらティース間に形成される複数のスロットを有するアーマチュアコアと、
前記各ティースにそれぞれ集中巻方式にて巻装されたコイルと、
前記回転軸と一体回転するよう設けられ、複数のセグメントを周方向に配置したコンミテータと、
前記セグメントを介して前記コイルに給電を行うための陽極ブラシおよび陰極のブラシと、を備え、
前記各ティースに、それぞれ3つのコイルが巻装されており、
前記3つのコイルは、起磁力ベクトルが進角側に向かう進角コイルと、起磁力ベクトルが遅角側に向かう遅角コイルと、起磁力ベクトルが進角側にも遅角側にも向かない正コイルとされ、
前記進角コイルの起磁力ベクトルの進角θ1が
0°<θ1≦20°
を満たし、
前記遅角コイルの起磁力ベクトルの遅角θ2が
0°<θ2≦20°
を満たし、
前記陽極ブラシの位置の進角θ3が
0°≦θ3≦3°
を満たす場合において、
前記進角コイルのターン数をT1とし、前記正コイルのターン数をT2とし、前記遅角コイルのターン数をT3としたとき、
前記各ターン数T1,T2,T3は、
T2>T1>T3
を満たすように設定されていることを特徴とする電動モータ。 - 周方向に複数の磁極が配列されたモータマグネットと、
前記モータマグネットの内側に回転自在に設けられる回転軸と、
前記回転軸に取り付けられ、径方向外方に向かって放射状に延びる複数のティースおよびこれらティース間に形成される複数のスロットを有するアーマチュアコアと、
前記各ティースにそれぞれ集中巻方式にて巻装されたコイルと、
前記回転軸と一体回転するよう設けられ、複数のセグメントを周方向に配置したコンミテータと、
前記セグメントを介して前記コイルに給電を行うための陽極ブラシおよび陰極のブラシと、を備え、
前記各ティースに、それぞれ3つのコイルが巻装されており、
前記3つのコイルは、起磁力ベクトルが進角側に向かう進角コイルと、起磁力ベクトルが遅角側に向かう遅角コイルと、起磁力ベクトルが進角側にも遅角側にも向かない正コイルとされ、
前記進角コイルの起磁力ベクトルの進角θ1が
0°<θ1≦20°
を満たし、
前記遅角コイルの起磁力ベクトルの遅角θ2が
0°<θ2≦20°
を満たし、
前記陽極ブラシの位置の進角θ3が
3°<θ3≦10°
を満たす場合において、
前記進角コイルのターン数をT1とし、前記正コイルのターン数をT2とし、前記遅角コイルのターン数をT3としたとき、
前記各ターン数T1,T2,T3は、
T2>T3>T1
を満たすように設定されていることを特徴とする電動モータ。 - 周方向に複数の磁極が配列されたモータマグネットと、
前記モータマグネットの内側に回転自在に設けられる回転軸と、
前記回転軸に取り付けられ、径方向外方に向かって放射状に延びる複数のティースおよびこれらティース間に形成される複数のスロットを有するアーマチュアコアと、
前記各ティースにそれぞれ集中巻方式にて巻装されたコイルと、
前記回転軸と一体回転するよう設けられ、複数のセグメントを周方向に配置したコンミテータと、
前記セグメントを介して前記コイルに給電を行うための陽極ブラシおよび陰極のブラシと、を備え、
前記各ティースに、それぞれ3つのコイルが巻装されており、
前記3つのコイルは、起磁力ベクトルが進角側に向かう進角コイルと、起磁力ベクトルが遅角側に向かう遅角コイルと、起磁力ベクトルが進角側にも遅角側にも向かない正コイルとされ、
前記進角コイルの起磁力ベクトルの進角θ1が
0°<θ1≦20°
を満たし、
前記遅角コイルの起磁力ベクトルの遅角θ2が
0°<θ2≦20°
を満たし、
前記陽極ブラシの位置の進角θ3が
θ3=20°
を満たす場合において、
前記進角コイルのターン数をT1とし、前記正コイルのターン数をT2とし、前記遅角コイルのターン数をT3としたとき、
前記各ターン数T1,T2,T3は、
T3>T2>T1
を満たすように設定されていることを特徴とする電動モータ。 - 前記磁極が4極、前記スロットの個数が6個、前記セグメントの個数が18個に設定され、
前記各ティースに巻装されている前記3つのコイルは、順方向に巻回して形成された1つの順巻きコイルと、逆方向に巻回して形成された2つの逆巻きコイルと、により構成され、
前記各ティースを周回り方向にU相、V相、W相の順で割り当て、各相に巻装されている前記順巻きコイルをそれぞれU相、V相、W相のコイルとし、各相に巻装されている前記逆巻きコイルをそれぞれ−U相、−V相、−W相のコイルとしたとき、隣接する前記セグメント間に、U相、−W相、−W相、V相、−U相、−U相、W相、−V相、−V相のコイルがこの順で電気的に接続され、
巻装されている1つの順巻きコイルおよび2つの逆巻きコイルのうち、1つのコイルのターン数が他の2つのコイルのターン数よりも少なく設定されていることを特徴とする請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の電動モータ。
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