JPH05336719A - 直流電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 短絡コイルに生じる誘導電流を大幅に低減す
ることができ、これにより整流作用を良好にして振動や
騒音を低減することができる直流電動機を得る。 【構成】 直流電動機１０の電機子２２は、２１個のテ
ィース２６に波巻き線が施され２１個のスロット２８か
ら構成されている。界磁磁石１２、１４、１６、１８
は、電機子２２に不等間隔に生じる短絡コイル３８、４
０、４２、４４に対向して中心線が一致した状態で配置
されている。したがって、短絡コイル３８、４０、４
２、４４は界磁磁石１２、１４、１６、１８の磁界内に
入り込むことがなく、磁界の影響を受けない。このた
め、短絡コイル３８、４０、４２、４４に誘導電流（短
絡電流）が生じることがなく、整流作用を阻害すること
がない。これにより、直流電動機１０の振動や回転トル
クの変動あるいは騒音が大幅に低減され、寿命も延び
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は直流電動機に係り、特
に、界磁として永久磁石を用いると共に奇数のティース
に巻線が施されて奇数のスロットから成る電機子を備え
た直流電動機に関する。

【０００２】

【従来の技術】直流電動機のうち、界磁として永久磁石
を用いた直流電動機が知られている。この種の直流電動
機では、一般的に偶数個の界磁磁石がモータヨークの内
側に互いに対向した状態で固定されており、さらに界磁
磁石の内方には、巻線を施した電機子が配置されてい
る。

【０００３】この場合、例えば四個の界磁磁石を用いて
４極の構成とする場合でも、整流用ブラシを２つにする
ことができる等の理由により、奇数個のティースに波巻
き線が施されて奇数のスロットから電機子が構成されて
いる。

【０００４】ここで、このような直流電動機において
は、電機子の各スロットに対応して設けられた整流子の
各セグメントにブラシを圧接させて給電（整流）する構
成であるため、電機子の回転に伴ってブラシにより短絡
コイルが発生する（例えば、図１に示す如く４極２ブラ
シの場合には４箇所）。この短絡コイルは、電機子のス
ロット（整流子のセグメント）とブラシとの位置関係に
よって、発生位置が一義的に決定されるが、前述の如く
奇数個のティースに波巻き線が施されて奇数のスロット
から電機子が構成された場合には、短絡コイルの発生箇
所は必然的に周方向に沿った等間隔にはならない（換言
すれば、周方向に沿った互いの相対間隔が不等間隔とな
る）。

【０００５】ここで、このような従来の４極の構成とさ
れた直流電動機においては、四個の界磁磁石は互いに等
間隔に（９０度間隔毎に）配置されて固定されているた
め、前述の短絡コイルとの関係においてズレを生じる。
すなわち、界磁磁石の磁界の影響を受ける部位に、短絡
コイルが入り込む状態となる。したがって、この短絡コ
イルに、電機子の回転に伴う電磁誘導によって逆起電力
（誘導電流）が生じ、この誘導電流（所謂、短絡電流）
が整流子のセグメントとブラシとによる整流作用を阻害
する原因であった。

【０００６】このような短絡コイルに生じた短絡電流に
よって整流の乱れが生じると、電動機の振動や回転トル
クの変動あるいは騒音の発生を招くことになり、このた
めの対策が切望されていた。

【０００７】この場合、良好な整流作用を得るために、
電機子の各スロットを、これに対応して設けられた整流
子の各セグメントに対して周方向に変位させた直流電動
機が提案されている（例えば、実開昭６１−９８２３７
９号公報）。しかしながら、この直流電動機では、各ス
ロットを全て画一的に単に変位させた構成であるため、
波巻き線を施して奇数のスロットから電機子を構成した
場合には、依然として前述の短絡コイルに起因する問題
（整流の乱れ）が残存する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事実を考
慮し、短絡コイルに生じる誘導電流を大幅に低減するこ
とができ、これにより整流作用を良好にして振動や騒音
を低減することができる直流電動機を得ることが目的で
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る直流電動機
は、界磁磁石がモータヨークの内側に固定され、奇数の
ティースに巻線が施されて奇数のスロットから成る電機
子が前記界磁磁石の内方に配置された直流電動機におい
て、前記電機子のスロットと整流用ブラシとによって発
生位置が一義的に決定される短絡コイルに対向する位置
に、前記界磁磁石を固定したことを特徴としている。

【００１０】

【作用】上記構成の直流電動機では、短絡コイルに対向
する位置に界磁磁石が固定されているため、奇数のティ
ースに波巻き線が施されて奇数のスロットから電機子が
構成されることにより短絡コイルが周方向に沿って不等
間隔に発生しても、界磁磁石の磁界の影響を受ける部位
には短絡コイルが入り込まない状態、換言すれば、界磁
磁石は磁界の影響を短絡コイルに与えない状態となる。
このため、短絡コイルに、電機子の回転に伴う誘導電流
が生じることがなく、整流子のセグメントとブラシとに
よる整流作用を阻害することがない。

【００１１】したがって、整流作用が良好に行なわれ、
これにより振動や騒音が大幅に低減される。

【００１２】

【実施例】図１には本発明に係る直流電動機１０の回転
軸線に直交する方向に沿った全体断面図が示されてい
る。また、図２には直流電動機１０の構成が概略展開図
にて示されている。

【００１３】直流電動機１０では、４個の界磁磁石１
２、界磁磁石１４、界磁磁石１６、界磁磁石１８がモー
タヨーク２０の内側に後に詳述する位置に（間隔で）固
定されており、さらに界磁磁石１２、１４、１６、１８
の内方には、電機子２２が配置されている。

【００１４】電機子２２は、コア２４の各ティース２６
間に波巻き線が施されてスロット２８が構成されてい
る。本実施例においては、ティース２６の数は２１とさ
れており、また、波巻き線のスロットピッチは１：６と
なっている。なお、図１においては、説明の都合上、後
述する短絡コイル３８、４０及び短絡コイル４２、４４
のみを示している。スロット２８の波巻き線は、図２に
示す如く、セグメント３２の数が２１でセグメントピッ
チ１：１１とされた整流子３０にそれぞれ対応して接続
されている。さらに整流子３０には一対のブラシ３４、
ブラシ３６が圧接されており、このブラシ３４、３６及
び整流子３０によって各スロット２８へ給電（整流）す
る構成である。ブラシ３４とブラシ３６との対向角度は
８５．７度となっている。

【００１５】ここで、電機子２２においては、奇数のテ
ィース２６に波巻き線が施されてスロット２８が構成さ
れ、各スロット２８に対応して設けられた整流子３０の
各セグメント３２にブラシ３４、３６を圧接させて給電
（整流）する構成であるため、電機子２２の回転に伴っ
て短絡コイル３８、４０、短絡コイル４２、４４が発生
する。この短絡コイル３８、４０、短絡コイル４２、４
４は、電機子２２のスロット２８（整流子３０のセグメ
ント３２）とブラシ３４、３６との位置関係によって、
発生位置が図１に示す如く、ティース２６の６ピッチ毎
に発生し、互いの周方向間隔は等間隔にはならない。

【００１６】一方、４個の界磁磁石１２、界磁磁石１
４、界磁磁石１６、界磁磁石１８は、共に同一形状とさ
れ、周方向両端部の開角度は６５度に形成されており、
前述の構成の電機子２２に対応して配置されている。こ
こで、界磁磁石１２、１４、１６、１８の対向角度（周
方向中心線の隣接角度）は、界磁磁石１２と界磁磁石１
４との間、界磁磁石１４と界磁磁石１６との間、及び界
磁磁石１６と界磁磁石１８との間においては共に８５．
７度に設定されており、界磁磁石１２と界磁磁石１８と
の間は１０２．９度に設定されている。すなわち、各界
磁磁石１２、１４、１６、１８の間隔は不等間隔となっ
ており、前述した短絡コイル３８、４０、短絡コイル４
２、４４にそれぞれ対向して（換言すれば、界磁磁石１
２、１４、１６、１８は、その周方向における中心線
が、短絡コイル３８、４０、短絡コイル４２、４４の周
方向中心線に一致する状態で）配置されている。

【００１７】次に本実施例の作用を説明する。上記構成
の直流電動機１０では、奇数のティース２６に波巻き線
が施されて電機子２２が構成され、各スロット２８に対
応して設けられた整流子３０の各セグメント３２にブラ
シ３４、３６を圧接させて給電（整流）する構成である
ため、電機子２２の回転に伴って短絡コイル３８、４
０、短絡コイル４２、４４が発生する。この短絡コイル
３８、４０、短絡コイル４２、４４は、電機子２２のス
ロット２８（整流子３０のセグメント３２）とブラシ３
４、３６との位置関係によって、発生位置が一義的に決
定され、図１に示す如くティース２６の６ピッチ毎に発
生して、互いの周方向間隔は等間隔にはならない。

【００１８】この場合、図３に示す如く従来の４極の構
成とされた直流電動機７０においては、四個の界磁磁石
は互いに等間隔に（９０度間隔毎に）配置されて固定さ
れていたため、短絡コイル７２、７４との関係において
ズレを生じる。すなわち、界磁磁石の磁界Ｇの影響を受
ける部位に、短絡コイル７２、７４が入り込む状態とな
る。したがって、この短絡コイル７２、７４に、電機子
の回転に伴う電磁誘導によって誘導電流が生じ、この誘
導電流（短絡電流）が整流子のセグメントとブラシとに
よる整流作用を阻害した。

【００１９】これに対し、本実施例に係る直流電動機１
０では、図２に示す如く、短絡コイル３８、４０、短絡
コイル４２、４４にそれぞれ対向する位置に、すなわち
短絡コイル３８、４０、短絡コイル４２、４４の周方向
中心線に一致する状態で、界磁磁石１２、界磁磁石１
４、界磁磁石１６、界磁磁石１８が固定されているた
め、奇数のティース２６に波巻き線が施され奇数のスロ
ット２８から電機子２２が構成されることにより短絡コ
イル３８、４０、短絡コイル４２、４４が周方向に沿っ
て不等間隔に発生しても、界磁磁石１２、界磁磁石１
４、界磁磁石１６、界磁磁石１８の磁界Ｇの影響を受け
る部位には短絡コイル３８、４０、短絡コイル４２、４
４が入り込まない状態、換言すれば、界磁磁石１２、１
４、１６、１８は磁界Ｇの影響を短絡コイル３８、４
０、４２、４４に与えない状態となる。

【００２０】このため、短絡コイル３８、４０、短絡コ
イル４２、４４に、電機子２２の回転に伴う誘導電流
（短絡電流）が生じることがなく、整流子３０のセグメ
ント３２とブラシ３４、３６とによる整流作用を阻害す
ることがない。したがって、整流作用が良好に行なわ
れ、これにより直流電動機１０の振動や回転トルクの変
動あるいは騒音が大幅に低減される。また、ブラシ３
４、３６の磨耗を少なくでき、直流電動機１０の寿命を
延ばすことができる。

【００２１】なお、本実施例においては、ティース２６
に施された波巻き線のスロットピッチを１：６とし界磁
磁石１２、１４、１６、１８の周方向両端部の開角度を
６５度に形成した構成としたが、隣合う界磁磁石同士の
整流作用に対する悪影響を考慮して、スロットピッチや
界磁磁石の周方向開角度を変更してもよい。

【００２２】例えば、図４に示す直流電動機５０の如
く、ティース５２に施された波巻き線のスロットピッチ
を１：５とし界磁磁石５４、５６、５８、６０の周方向
両端部の開角度を略６０度に形成した構成としてもよ
い。この直流電動機５０においても、短絡コイル６２、
６４、短絡コイル６６、６８にそれぞれ対向する位置に
界磁磁石５４、５６、５８、６０を固定することによ
り、界磁磁石５４、５６、５８、６０の磁界の影響を受
ける部位に短絡コイル６２、６４、短絡コイル６６、６
８が入り込まない状態となる。したがって、短絡コイル
６２、６４、短絡コイル６６、６８に短絡電流が生じる
ことがなく、整流作用が良好に行なわれ、直流電動機５
０の振動や回転トルクの変動あるいは騒音が大幅に低減
される。

【００２３】

【発明の効果】以上説明した如く本発明に係る直流電動
機は、短絡コイルに生じる誘導電流を大幅に低減するこ
とができ、これにより整流作用を良好にして振動や騒音
を低減することができると共に、ブラシの磨耗を少なく
でき直流電動機の寿命を延ばすことができるという優れ
た効果を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る直流電動機の回転軸線に
直交する方向に沿った全体断面図である。

【図２】本発明に係る直流電動機の構成を示す概略展開
図である。

【図３】従来の直流電動機の構成を示す図２に対応した
概略展開図である。

【図４】本発明の他の実施例に係る直流電動機の回転軸
線に直交する方向に沿った図１に対応する全体断面図で
ある。

【符号の説明】

１０ 直流電動機 １２ 界磁磁石 １４ 界磁磁石 １６ 界磁磁石 １８ 界磁磁石 ２２ 電機子 ２６ ティース ２８ スロット ３０ 整流子 ３２ セグメント ３４ ブラシ ３６ ブラシ ３８ 短絡コイル ４０ 短絡コイル ４２ 短絡コイル ４４ 短絡コイル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 界磁磁石がモータヨークの内側に固定さ
   れ、奇数のティースに巻線が施されて奇数のスロットか
   ら成る電機子が前記界磁磁石の内方に配置された直流電
   動機において、 前記電機子のスロットと整流用ブラシとによって発生位
   置が一義的に決定される短絡コイルに対向する位置に、
   前記界磁磁石を固定したことを特徴とする直流電動機。