JPH0667163B2 - Commutator motor - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、整流子を有する整流子電動機、例えば電気掃
除機や、電動工具などに用いられる整流子電動機に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a commutator motor having a commutator, for example, a commutator motor used in a vacuum cleaner, an electric tool, or the like.

従来の技術 従来より整流子を有する整流子電動機において、ブラシ
寿命と効率向上とは相反していた為、ブラシ寿命を延ば
して効率向上が望まれている。2. Description of the Related Art Conventionally, in a commutator motor having a commutator, brush life and efficiency improvement are contradictory. Therefore, it is desired to extend brush life and improve efficiency.

以下図面を参照しながら、従来の整流子電動機について
説明する。A conventional commutator motor will be described below with reference to the drawings.

第３図において、１は電機子、２は界磁である。３はブ
ラケットＡ、４はブラケットＢ、５は整流子、６はブラ
シ、７はブラシ保持器である。電機子１は軸、電機子鉄
心、電機子コイル、整流子、軸受により構成される。In FIG. 3, 1 is an armature and 2 is a field. 3 is a bracket A, 4 is a bracket B, 5 is a commutator, 6 is a brush, and 7 is a brush holder. The armature 1 is composed of a shaft, an armature core, an armature coil, a commutator, and a bearing.

界磁２は界磁鉄心と、界磁コイルより構成される。ま
た、界磁鉄心の外径と内径との比は０．５以下である。The field 2 is composed of a field iron core and a field coil. Further, the ratio of the outer diameter to the inner diameter of the field iron core is 0.5 or less.

ブラシ保持器７内に装備したブラシ６は、スプリングに
より整流子方向に押圧され、ブラシ保持器内を摺動可能
となっている。The brush 6 installed in the brush holder 7 is pressed in the direction of the commutator by the spring and can slide in the brush holder.

ブラケットＢ４は、界磁２とブラシ保持器７が取り付け
られ、界磁鉄心は電機子鉄心の位置と、またブラシ６が
整流子５の位置と対向するよう配設されている。ブラケ
ットＡ３は、ブラケットＢ４と共に電動機の外枠を構成
している。The field B and the brush holder 7 are attached to the bracket B4, and the field iron core is arranged so as to face the position of the armature iron core, and the brush 6 faces the position of the commutator 5. The bracket A3 constitutes an outer frame of the electric motor together with the bracket B4.

第４図は従来の整流子電動機の電機子コイルの巻線状態
の一部を示す。ただし、整流子片が２４、電機子鉄心の
スロット数が１２の場合である。第４図において、８は
電機子鉄心である。９は前記電機子鉄心８に設けられた
スロットであり、９−１，９−２，…９−６，９−１２
はスロット番号を表す。FIG. 4 shows a part of a winding state of an armature coil of a conventional commutator motor. However, this is the case where the commutator pieces are 24 and the number of slots in the armature core is 12. In FIG. 4, 8 is an armature core. Reference numeral 9 is a slot provided in the armature core 8 and includes 9-1, 9-2, ... 9-6, 9-12.
Represents the slot number.

前記電機子鉄心８に設けられたスロット９の中には電機
子巻線１０が装着される。An armature winding 10 is installed in the slot 9 provided in the armature core 8.

５は整流子であり、５−１，５−２…５−２４は整流子
片の番号を表す。６はブラシである。5 is a commutator, 5-1, 5-2 ... 5-24 represents the number of a commutator piece. 6 is a brush.

電機子巻線１０は、コイル１０−１と、コイル１０−２
を含む。コイル１０−１はスロット９−１及び同９−６
内に巻装され、始端が整流子片５−１に接続し、終端は
整流子片５−２に接続する。コイル１０−２は、その始
端がコイル１０−１の終端に接続し、コイル１０−１が
巻装されたスロット９−１及び９−６内に巻装され、そ
の終端は整流子片５−２の隣りの整流子片５−３に接続
する。The armature winding 10 includes a coil 10-1 and a coil 10-2.
including. The coil 10-1 includes slots 9-1 and 9-6.
The inner end is connected to the commutator piece 5-1 and the end is connected to the commutator piece 5-2. The coil 10-2 has its starting end connected to the terminal end of the coil 10-1, and is wound inside the slots 9-1 and 9-6 in which the coil 10-1 is wound, and its terminal end is the commutator piece 5-. 2 to the adjacent commutator piece 5-3.

このようにして、コイル１０−１及び同１０−２が電機
子巻線１０を形成する。In this way, the coils 10-1 and 10-2 form the armature winding 10.

同様に電機子巻線１１は、スロット９−２及び同９−７
に巻装されたコイル１１−１及び同１１−２からなる。Similarly, the armature winding 11 has slots 9-2 and 9-7.
It is composed of a coil 11-1 and a coil 11-2 which are wound around.

以下同様に電機子鉄心８のスロット９に全周にわたり１
２個の電機子巻線が巻装され、それらが全体として電機
子コイルを構成する。Similarly, in the slot 9 of the armature iron core 8 over the entire circumference
Two armature windings are wound and they together constitute an armature coil.

Ｐは電機子１の回転方向を示す。また、ブラシ６の図示
位置は、電機子巻線１０を構成する一つのコイル１０−
１が整流を完了する寸前に対応し、この状態でブラシ６
は少なくとも回転方向後位のコイル１０−２を短絡して
いる。P indicates the rotation direction of the armature 1. Further, the illustrated position of the brush 6 is one coil 10- which constitutes the armature winding 10.
1 is on the verge of completing rectification, and brush 6 in this state
At least short-circuits the coil 10-2 at the rear of the rotation direction.

以上のように構成された整流子電動機において、回転方
向前位のコイル１０−１が整流を終わる時点では、ブラ
シ６で短絡された同一スロット内コイル１０−２との変
圧器作用による火花抑制効果により、火花発生が小さ
い。In the commutator motor configured as described above, at the time when the coil 10-1 in the front in the rotation direction finishes commutation, the spark suppressing effect by the transformer action with the coil 10-2 in the same slot short-circuited by the brush 6 is obtained. Therefore, the spark generation is small.

しかし回転方向後位のコイル１０−２が整流を終わる時
点では、同一スロット内ではブラシ６で短絡されたコイ
ルが存在せず、回転方向後位のスロット９−２内に巻装
された電機子巻線１１の回転方向前後のコイル１１−１
との相互インダクタンスのみに頼るため、花火抑制効果
が少なく、ズラックバー現象が発生していた。However, at the time when the coil 10-2 at the rear in the rotation direction finishes commutation, there is no coil shorted by the brush 6 in the same slot, and the armature wound in the slot 9-2 at the rear in the rotation direction is present. Coil 11-1 before and after the winding direction of the winding 11
Since it depends only on the mutual inductance with, the fireworks suppression effect was small, and the slack bar phenomenon occurred.

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、効率を上げる為の
電機子巻線の巻数を多くして界磁の巻数を少なくし、界
磁の鉄損及び銅損を少なくして、効率を上げるという方
法がとれなかった。DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention However, in the above configuration, the number of windings of the armature winding is increased to improve the efficiency, the number of windings of the field is reduced, and the iron loss and the copper loss of the field are reduced. I couldn't find a way to improve efficiency.

また、巻線のスロット断面積の関係上、界磁鉄心の外径
と内径の比は０．５以上に出来なかった。In addition, the ratio of the outer diameter to the inner diameter of the field iron core could not be 0.5 or more because of the slot cross-sectional area of the winding.

本発明は、上記の欠点に鑑み、火花抑制効果を大きくす
ることにより、電機子巻数を多くし、界磁の鉄損及び銅
損、電機子の銅損を減少させることで効率向上を図った
整流子電動機を提供することを目的とする。In view of the above-mentioned drawbacks, the present invention aims to improve efficiency by increasing the number of armature windings by increasing the spark suppression effect, and reducing iron loss and copper loss of field, and copper loss of armature. An object of the present invention is to provide a commutator motor.

問題点を解決するための手段 この目的を達成するために、本発明の整流子電動機は、
１対のスロットに巻装されたコイルと、前記１対のスロ
ットを含む２対のスロットに巻装されたコイルとから成
る電機子巻線を順次接続して電機子コイルが構成されて
いる。Means for Solving the Problems In order to achieve this object, the commutator motor of the present invention comprises:
An armature coil is configured by sequentially connecting armature windings each including a coil wound around a pair of slots and a coil wound around two pairs of slots including the pair of slots.

作用 この構成によって、電圧器作用の効果を向上させて、電
機子巻線の巻数を多くして界磁の巻数を少なくして、界
磁の鉄損及び銅損を減少させ、また、界磁鉄心の外径に
対する内径の比を上げることにより、電機子の銅損を減
少させて効率の向上を図る。Action With this configuration, the effect of the voltage action is improved, the number of turns of the armature winding is increased, the number of turns of the field is reduced, the iron loss and the copper loss of the field are reduced, and the field By increasing the ratio of the inner diameter to the outer diameter of the iron core, the copper loss of the armature is reduced and the efficiency is improved.

実施例 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第１図は、本発明の実施例における整流子電動機の電機
子のコイルの巻装状態の一部を示すものであり、整流子
片の数が２４、電機子鉄心のスロット数が１２の場合で
ある。FIG. 1 shows a part of a winding state of a coil of an armature of a commutator motor according to an embodiment of the present invention, where the number of commutator pieces is 24 and the number of slots of the armature core is 12. Is.

第１図において、８０は電機子鉄心である。９０は前記
回転鉄心８０に設けられたスロットであり、９０−１，
９０−２，…９０−６，…９０−１２はスロット番号を
表す。前記電機子鉄心８０に設けられたスロット９０の
中には順次電機子巻線が装着され、第１図には巻線１０
０，１１０を例示した。５０は整流子であり、５０−
１，５０−２…５０−２４は整流子片の番号を表す。６
０はブラシである。In FIG. 1, 80 is an armature core. 90 is a slot provided in the rotary iron core 80, and 90-1,
90-2, ... 90-6, ... 90-12 represent slot numbers. The armature windings are sequentially installed in the slots 90 provided in the armature core 80.
0,110 is illustrated. 50 is a commutator, 50-
1, 50-2, ..., 50-24 represent the numbers of the commutator pieces. 6
0 is a brush.

電機子巻線１００はコイル１００−１とコイル１００−
２からなる。コイル１００−１は始端が整流子片５０−
１に接続し、スロット９０−１及び同９０−６内に巻装
され、終端が整流子片５０−２に接続する。The armature winding 100 includes a coil 100-1 and a coil 100-.
It consists of two. The start end of the coil 100-1 is a commutator piece 50-
1 and is wound in the slots 90-1 and 90-6, and the ends thereof are connected to the commutator piece 50-2.

コイル１００−２はその始端がコイル１００−１の終端
に接続し、前述のコイル１００−１が巻装されたスロッ
ト９０−１及び９０−６内とこれらに隣接するスロット
９０−２及び９０−７内の２対のスロット内に巻装さ
れ、終端は整流子片５０−３に接続する。The coil 100-2 has its starting end connected to the terminal end of the coil 100-1, and inside the slots 90-1 and 90-6 in which the coil 100-1 is wound and the adjacent slots 90-2 and 90-. It is wound in two pairs of slots in 7, and the terminal end is connected to the commutator piece 50-3.

同様に電機子巻線１１０は、スロット９０−２及び同９
０−７に巻装されたコイル１１０−１と、スロット９０
−２及び９０−７並びにスロット９０−３及び同９０−
８に巻装されたコイル１１０−２により構成されてい
る。Similarly, the armature winding 110 has slots 90-2 and
Coil 110-1 wound around 0-7 and slot 90
-2 and 90-7 and slots 90-3 and 90-
The coil 110-2 is wound around eight.

以下同様に、電機子鉄心８０のスロット９０の全周にわ
たり巻装した１２個の電機子巻線が電機子コイルを構成
している。Similarly, twelve armature windings wound around the entire circumference of the slot 90 of the armature core 80 constitute armature coils.

Ｐは電機子の回転方向を示す。またブラシ６０の図示位
置は、電機子巻線１００を構成する１つのコイル１００
−１が整流し完了する寸前に対応しこの状態でブラシ６
０は、少なくとも、回転方向後位のコイル１００−２を
短絡している。P indicates the rotation direction of the armature. In addition, the illustrated position of the brush 60 is one coil 100 that constitutes the armature winding 100.
-1 is rectified and corresponds to the point where it is completed.
0 short-circuits at least the coil 100-2 at the rear in the rotational direction.

第２図は、本発明の実施例における整流子電動機の界磁
鉄心を示すものである。第２図において、Ａは界磁鉄心
２１の外径寸法であり、Ｂは前記界磁鉄心２１の内径寸
法を示すものである。ここで、前記外径寸法Ａと、前記
内径寸法Ｂとの比は１：０．５１以上としている。FIG. 2 shows the field core of the commutator motor in the embodiment of the present invention. In FIG. 2, A is the outer diameter of the field core 21, and B is the inner diameter of the field core 21. Here, the ratio between the outer diameter dimension A and the inner diameter dimension B is set to 1: 0.51 or more.

以上のように構成された本発明の整流子電動機におい
て、電機子の回転方向前位のコイル１００−１が整流を
終わる時点では、ブラシ６０で短絡された同一スロット
内のコイル１００−２との変圧器作用による火花抑制効
果により、火花発生が小さい。また回転方向後位のコイ
ル１００−２が整流を終わる時点では、回転方向後位の
コイルの次のコイル１１０−１との変圧器作用による火
花抑制効果により火花発生が小さく、ブラックバー現象
を抑制することができる。ここで、ブラシ寿命は従来と
同じ時間とすると、前記ブラックバー現象を抑制した分
だけ、電機子リアクタンスを増加させ、電機子の巻数を
多くすることができる。言い換えれば、電機子の巻数を
多くし、界磁の巻数を少なくすることができ、界磁鉄心
の外径と内径の比を０．５１以上とすることができる。
内径を大きくすることができれば、電機子巻線の線径を
太くすることができ、電機子の銅損を減少させることが
できる。In the commutator motor of the present invention configured as described above, when the coil 100-1 at the front side in the rotating direction of the armature finishes commutation, the coil 100-2 in the same slot short-circuited by the brush 60 Spark generation is small due to the spark suppression effect of the transformer action. Further, at the time when the coil 100-2 at the rear of the rotation direction ends the rectification, spark generation is small due to the spark suppressing effect by the transformer action with the coil 110-1 next to the coil at the rear of the rotation, and the black bar phenomenon is suppressed. can do. Here, if the brush life is the same as the conventional one, the armature reactance can be increased and the number of windings of the armature can be increased by the amount by which the black bar phenomenon is suppressed. In other words, the number of turns of the armature can be increased and the number of turns of the field can be reduced, and the ratio of the outer diameter to the inner diameter of the field core can be 0.51 or more.
If the inner diameter can be increased, the wire diameter of the armature winding can be increased and the copper loss of the armature can be reduced.

以上のように本実施例によれば、電機子鉄心のスロット
数の整数倍の整流子片を備え、電機子鉄心の一対のスロ
ットに巻装されたコイルと、前記１対のスロットを含む
２対のスロットに巻装されたコイルとからなる電機子巻
線によって電機子コイルを構成した電機子と、界磁鉄心
が外径と内径との比が０．５１以上とした界磁とで構成
しているので、電機子巻線の線径増、界磁巻数減によ
り、界磁鉄損及び同銅損電機子銅損を減少させることが
できる。ひいては、電動機の効率向上することになる。
５００Ｗ級の交流整流子電動機にて検討した結果、効率
を５％（従来比）向上させることができることを確認し
た。As described above, according to the present embodiment, the commutator pieces having an integral multiple of the number of slots of the armature core are provided, and the coil wound around the pair of slots of the armature core and the pair of slots are provided. An armature in which an armature coil is configured by an armature winding including a coil wound around a pair of slots, and a field iron core having a ratio of the outer diameter to the inner diameter of 0.51 or more. Therefore, the field iron loss and the copper loss of the armature can be reduced by increasing the wire diameter of the armature winding and decreasing the number of field windings. As a result, the efficiency of the electric motor is improved.
As a result of studying with a 500 W class AC commutator motor, it was confirmed that the efficiency could be improved by 5% (compared with the conventional one).

なお、本実施例では、整流子片が２４個で電機子鉄心の
スロット数が１２ある場合について説明したが、本発明
にとっては、整流子片数が、電機子鉄心スロット数の２
倍以上の整数倍であればよい。例えば３倍であれば３つ
めのコイルを２対のスロットに巻装すればよい。In the present embodiment, the case where the number of commutator pieces is 24 and the number of slots in the armature core is 12 has been described. However, in the present invention, the number of commutator pieces is 2 which is the number of slots in the armature core.
It may be an integral multiple of at least twice. For example, if it is three times, the third coil may be wound around two pairs of slots.

また、上記説明した実施例では、回転方向前位にあるコ
イルを１対のスロットに巻装し、回転方向後位にあるコ
イルを２対のスロットに巻装したが、回転方向前位にあ
るコイルを、より前位にある電機子コイルの後位コイル
の巻装されるスロットを含む２対のスロットに巻装し、
回転方向後位のコイルを１対のスロットに巻装してもよ
いことは言うまでもない。Further, in the above-described embodiment, the coil at the front side in the rotation direction is wound around the pair of slots, and the coil at the back side in the rotation direction is wound around the two pairs of slots. Winding the coil into two pairs of slots including slots in which the rear coil of the armature coil in the front is wound.
It goes without saying that the coil rearward in the rotational direction may be wound around the pair of slots.

発明の効果 以上のように本発明は、界磁鉄心の外径と内径の比を
０．５１以上にして火花抑制効果を大きくすることによ
り、電機子線径を太くして、界磁の鉄損及び銅損と電機
子の銅損を減少させ効率向上を図ることができ、その実
用的効果は大なるものがある。Effects of the Invention As described above, according to the present invention, the armature wire diameter is increased by increasing the spark suppressing effect by setting the ratio of the outer diameter to the inner diameter of the field iron core to 0.51 or more, thereby increasing the iron of the field iron. Loss and copper loss and the copper loss of the armature can be reduced to improve efficiency, and the practical effect thereof is great.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第１図は本発明の一実施例を示す整流子電動機の電機子
コイルの巻線配置を示す結線図、第２図は界磁鉄心の平
面図、第３図は整流子電動機の断面図、第４図は従来の
整流子電動機の電機子コイルの巻線配置を示す結線図で
ある。 ２１……界磁鉄心、５０……整流子、６０……ブラシ、
８０……電機子鉄心、９０……スロット、１００，１１
０……電機子巻線。FIG. 1 is a wiring diagram showing a winding arrangement of an armature coil of a commutator motor showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of a field iron core, FIG. 3 is a sectional view of a commutator motor, FIG. 4 is a connection diagram showing a winding arrangement of armature coils of a conventional commutator motor. 21 ... field iron core, 50 ... commutator, 60 ... brush,
80 ... Armature core, 90 ... Slot, 100, 11
0 ... Armature winding.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】電機子鉄心スロット数の２倍以上の整数倍
の整流子片を備え、２つのコイルの一方の終端を他方の
コイルの始端に接続してなる電機子巻線を順次接続して
電機子コイルを構成し、電機子巻線の第１のコイルが１
対のスロットに巻装され、第２のコイルが当該１対のス
ロットと、隣接する電機子巻線の一方のコイルが巻装さ
れた１対のスロットとの２対のスロットに巻装された電
機子と、外径と内径との比が０．５１以上の界磁鉄心を
備えた補極がない整流子電動機。1. An armature winding comprising a commutator element having an integral multiple of twice or more the number of armature core slots and sequentially connecting armature windings formed by connecting one end of two coils to the start of the other coil. To form an armature coil, and the first coil of the armature winding is 1
The second coil is wound around a pair of slots, and the second coil is wound around two pairs of slots, that is, the pair of slots and one of the adjacent armature winding coils. A commutator motor having no armature and an armature and a field iron core having an outer diameter to inner diameter ratio of 0.51 or more.