JPH0467433B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0467433B2 JPH0467433B2 JP4263282A JP4263282A JPH0467433B2 JP H0467433 B2 JPH0467433 B2 JP H0467433B2 JP 4263282 A JP4263282 A JP 4263282A JP 4263282 A JP4263282 A JP 4263282A JP H0467433 B2 JPH0467433 B2 JP H0467433B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coil
- armature
- slots
- turns
- commutator
- Prior art date
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- Expired
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 16
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 11
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K27/00—AC commutator motors or generators having mechanical commutator
- H02K27/02—AC commutator motors or generators having mechanical commutator characterised by the armature winding
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Windings For Motors And Generators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
一般の整流子電動機、特に電気掃除機、電動工
具などに使用される交流整流子電動機は、電機子
巻線の１コイルの巻回数が８〜12回と多いため、
整流コイルのインダクタンスが大きくなつてブラ
シから大きな火花が発生し、ブラシ寿命が短いと
いう欠点があつた。
具などに使用される交流整流子電動機は、電機子
巻線の１コイルの巻回数が８〜12回と多いため、
整流コイルのインダクタンスが大きくなつてブラ
シから大きな火花が発生し、ブラシ寿命が短いと
いう欠点があつた。
この対策として、各コイルを２対のスロツトに
等ピツチに分布して巻装し、整流コイルの実効イ
ンダクタンスを低減する電機子巻線方法が従来提
案されている。
等ピツチに分布して巻装し、整流コイルの実効イ
ンダクタンスを低減する電機子巻線方法が従来提
案されている。
しかし、ただ単に１コイルを２対のスロツトに
等ピツチで分布する従来の巻線方式では整流改善
効果は不充分であるという欠点が残る。
等ピツチで分布する従来の巻線方式では整流改善
効果は不充分であるという欠点が残る。
この発明の目的は動機子巻線方式の一層の改善
によつてより良い整流性能を得ることである。
によつてより良い整流性能を得ることである。
この発明の構成は、各コイルを等ピツチで２対
のスロツトに分布させて巻装する場合において、
回転方向前位にあるコイルの巻回数を回転方向後
位にあるコイルの巻回数より少なくした点を特徴
とするものである。
のスロツトに分布させて巻装する場合において、
回転方向前位にあるコイルの巻回数を回転方向後
位にあるコイルの巻回数より少なくした点を特徴
とするものである。
以下本発明の構成、作用、効果を図示の実施例
によつて説明する。
によつて説明する。
第１図は本発明が適用される無補極の整流子電
動機の構造例を示す。
動機の構造例を示す。
ハウジング１内には両端を軸受２Ａ，２Ｂで支
承されたシヤフト３が配置されている。シヤフト
３には、円周上に複数個のスロツト４が形成され
た電機子鉄心５が固定され、右鉄心の各スロツト
内に、第２図に示すように、複数個のコイル６が
巻回されて電機子巻線７が形成される。シヤフト
３の一端には第２図に示した複数個の整流子片８
Ａ，８Ｂなどから成る整流子８が楔着されてい
る。整流子８の外周面には、ハウジング１に支承
されたブラシ９が、弾性体１０により、圧接され
ている。ハウジング１には、電機子鉄心５の外周
に対応する位置に固定子鉄心１１が固定されてい
る。電動機への給電は、界磁巻線１２→ブラシ９
→整流子８→電機子巻線７を通して行われる。
承されたシヤフト３が配置されている。シヤフト
３には、円周上に複数個のスロツト４が形成され
た電機子鉄心５が固定され、右鉄心の各スロツト
内に、第２図に示すように、複数個のコイル６が
巻回されて電機子巻線７が形成される。シヤフト
３の一端には第２図に示した複数個の整流子片８
Ａ，８Ｂなどから成る整流子８が楔着されてい
る。整流子８の外周面には、ハウジング１に支承
されたブラシ９が、弾性体１０により、圧接され
ている。ハウジング１には、電機子鉄心５の外周
に対応する位置に固定子鉄心１１が固定されてい
る。電動機への給電は、界磁巻線１２→ブラシ９
→整流子８→電機子巻線７を通して行われる。
第２図は２極機でスロツト当りに上下層のそれ
ぞれコイル辺数が２の場合のコイル巻装の展開図
で、電機子コイル６１のコイル群６ａ，６a′をス
ロツト４Ｂ，４Ｃ，４Ｅ，４Ｆに、電機子コイル
６２のコイル群６ｂ，６b′をスロツト４Ａ，４
Ｂ，４Ｄ，４Ｅ内に、電機子コイル６３のコイル
群６ｃ，６c′をスロツト４Ｆ，４Ｇ，４Ｈ，４Ｉ
内に、同様に、電機子コイル６４のコイル群６
ｄ，６d′を４Ｇ…内に等ピツチで１スロツトずれ
た位置に分布して巻回した状態を示すものであ
る。
ぞれコイル辺数が２の場合のコイル巻装の展開図
で、電機子コイル６１のコイル群６ａ，６a′をス
ロツト４Ｂ，４Ｃ，４Ｅ，４Ｆに、電機子コイル
６２のコイル群６ｂ，６b′をスロツト４Ａ，４
Ｂ，４Ｄ，４Ｅ内に、電機子コイル６３のコイル
群６ｃ，６c′をスロツト４Ｆ，４Ｇ，４Ｈ，４Ｉ
内に、同様に、電機子コイル６４のコイル群６
ｄ，６d′を４Ｇ…内に等ピツチで１スロツトずれ
た位置に分布して巻回した状態を示すものであ
る。
図に示したように、電機子コイル６１のコイル
群６ａは始端を整流子片８Ａに接続してスロツト
４Ｂ，４Ｅ内に挿入され、終端が電機子コイル６
１のコイル群の６a′の始端となり、このコイル群
６a′がスロツト４Ｃ，４Ｆ内に挿入され、終端を
整流子片８Ｂに接続して電機子コイル６の一つの
コイル６１を形成する。同様にして、電機子コイ
ル６２のコイル群６ｂ，６b′、電機子コイル６３
のコイル群６ｃ，６c′、電機子コイル６４のコイ
ル群６ｄ，６d′…を順次巻装するようにして、こ
れらの多数の電機子コイルによつて第１図に示し
た電機子巻線７の全体を形成する。
群６ａは始端を整流子片８Ａに接続してスロツト
４Ｂ，４Ｅ内に挿入され、終端が電機子コイル６
１のコイル群の６a′の始端となり、このコイル群
６a′がスロツト４Ｃ，４Ｆ内に挿入され、終端を
整流子片８Ｂに接続して電機子コイル６の一つの
コイル６１を形成する。同様にして、電機子コイ
ル６２のコイル群６ｂ，６b′、電機子コイル６３
のコイル群６ｃ，６c′、電機子コイル６４のコイ
ル群６ｄ，６d′…を順次巻装するようにして、こ
れらの多数の電機子コイルによつて第１図に示し
た電機子巻線７の全体を形成する。
このような構成の電機子において、改良の対象
となる電動機は補極を設けないものであるから、
通常は不足整流となる。
となる電動機は補極を設けないものであるから、
通常は不足整流となる。
電機子コイル６の整流を左右する因子として
は、簡単化のため直流整流として考えれば、コイ
ルの実効インダクタンスによるリアクタンス電圧
erと、主磁束のもれ磁束や電機子反作用磁束と鎖
交して発生する速度起動力ecとを考慮すればよ
い。
は、簡単化のため直流整流として考えれば、コイ
ルの実効インダクタンスによるリアクタンス電圧
erと、主磁束のもれ磁束や電機子反作用磁束と鎖
交して発生する速度起動力ecとを考慮すればよ
い。
便宜上、リアクタンス電圧erと速度起動力ecの
和を残留電圧ｅと呼称すると、整流性能はこの残
留電圧ｅの大小によつて左右される。
和を残留電圧ｅと呼称すると、整流性能はこの残
留電圧ｅの大小によつて左右される。
ところで、電機子巻線を構成する電機子コイル
６１，６２，６３，６４…は２対のスロツトに分
布して巻装されるので、例えば、回転方向をＰと
すると、コイル６１の整流が完了するとき、他の
コイル６２，６３が関与する。第２図のブラシ９
Ａ，９Ｂの状態は、コイル６１，６４の整流終了
時の状態を示し、このとき、ブラシ９Ａ，９Ｂに
よりコイル６２，６３が短絡されている。すなわ
ち、分割されたコイル群６ａ，６a′がスロツト４
Ｂ，４Ｃ，４Ｅ，４Ｆに挿入されている電機子コ
イル６１の整流終了時には、ブラシ９Ａ，９Ｂで
短絡されたコイル６２，６３のコイル群６ｂおよ
び６ｃが同一スロツト４Ｂ，４Ｅおよび４Ｆ中に
存在するので、コイル６b′，６ｃによつて電機子
コイル６１の急激な電流変化が抑制され、リアク
タンス電圧erが小さくなる。このことを第３図に
よつて説明する。
６１，６２，６３，６４…は２対のスロツトに分
布して巻装されるので、例えば、回転方向をＰと
すると、コイル６１の整流が完了するとき、他の
コイル６２，６３が関与する。第２図のブラシ９
Ａ，９Ｂの状態は、コイル６１，６４の整流終了
時の状態を示し、このとき、ブラシ９Ａ，９Ｂに
よりコイル６２，６３が短絡されている。すなわ
ち、分割されたコイル群６ａ，６a′がスロツト４
Ｂ，４Ｃ，４Ｅ，４Ｆに挿入されている電機子コ
イル６１の整流終了時には、ブラシ９Ａ，９Ｂで
短絡されたコイル６２，６３のコイル群６ｂおよ
び６ｃが同一スロツト４Ｂ，４Ｅおよび４Ｆ中に
存在するので、コイル６b′，６ｃによつて電機子
コイル６１の急激な電流変化が抑制され、リアク
タンス電圧erが小さくなる。このことを第３図に
よつて説明する。
第３図は簡単化のために、コイル抵抗、ブラシ
の接触電圧降下等を無視し、電機子コイル６１，
６２の自己インダクタンスLa，Lb、両コイルに
流れる電流Ia，Ib、両コイル間の相互インダクタ
ンスをＭ、ブラシ９と整流子８の接触状態をスイ
ツチSa，Sbで置き換えてモデル化したものであ
り、電機子コイル６１の整流が完了する時点を表
わしている。
の接触電圧降下等を無視し、電機子コイル６１，
６２の自己インダクタンスLa，Lb、両コイルに
流れる電流Ia，Ib、両コイル間の相互インダクタ
ンスをＭ、ブラシ９と整流子８の接触状態をスイ
ツチSa，Sbで置き換えてモデル化したものであ
り、電機子コイル６１の整流が完了する時点を表
わしている。
第３図の状態において、スイツチSaが開くと
き、電機子コイル６１の実効インダクタンスを
Leとすると、次式が成立する。
き、電機子コイル６１の実効インダクタンスを
Leとすると、次式が成立する。
LadIa／dt＋ＭdIb／dt＝LadIa／dt ……(1)
ＭdIa／dt＋LbdIb／dt＝０ ……(2)
(1)、(2)式より電機子コイル６１のリアクタンス
電圧erは、 er＝｜−LedIa／dt｜ ＝｜−（La−M2／Lb）dIa／dt｜ ……(3) となり、両コイル６１，６２間の結合が強いほど
相互インダクタンスＭが大きくなり、リアクタン
ス電圧erが小さくなる。
電圧erは、 er＝｜−LedIa／dt｜ ＝｜−（La−M2／Lb）dIa／dt｜ ……(3) となり、両コイル６１，６２間の結合が強いほど
相互インダクタンスＭが大きくなり、リアクタン
ス電圧erが小さくなる。
一方、電機子コイルの鎖交する磁束をBjとす
ると、速度起電力ecは次式で表わされる。
ると、速度起電力ecは次式で表わされる。
ec＝２・Bj・ｌ・ｕ・ｎ ……(4)
ここで、ｌは電機子鉄心長、ｕはコイルの周
速、ｎはコイルの巻回数である。
速、ｎはコイルの巻回数である。
ところで、第２図に示した電機子コイル６は２
対のスロツトに分布して巻装してあり、電機子コ
イル６１で考えるとコイル群６ａとコイル群a′の
鎖交する磁束Bjが異なる。
対のスロツトに分布して巻装してあり、電機子コ
イル６１で考えるとコイル群６ａとコイル群a′の
鎖交する磁束Bjが異なる。
このことを第４図を用いて説明する。
第４図は電機子表面距離を横軸に、磁束密度を
縦軸にとつて、ブラシ中心軸回りの磁束Bjの分
布を示したものである。電機子コイル６１につい
て考えると、コイル群６ａとコイル群６a′の挿入
されているスロツト位置が１スロツトピツチεだ
け異なるので、コイル群６ａ，６a′の整流帯
bwa，bwa′が１スロツトピツチずれ、コイル群
６ａ，６a′の鎖交磁束密度が異なる。例えば、通
常の場合、コイル群６ａとコイル群６a′の整流終
了時の鎖交磁束密度Ba，Ba′は整流を悪化する方
向の磁束となり、電機子コイル６１の整流終了時
点において誘起する速度起電力ecは、コイル群６
ａとコイル群６a′の誘起する速度起電力eca，
eca′の和となり、 ec＝eca＋eca′ ＝2.1v・ｎ×｜−（Ba＋Ba′）｜ ……(5) eca＜eca′ となる。
縦軸にとつて、ブラシ中心軸回りの磁束Bjの分
布を示したものである。電機子コイル６１につい
て考えると、コイル群６ａとコイル群６a′の挿入
されているスロツト位置が１スロツトピツチεだ
け異なるので、コイル群６ａ，６a′の整流帯
bwa，bwa′が１スロツトピツチずれ、コイル群
６ａ，６a′の鎖交磁束密度が異なる。例えば、通
常の場合、コイル群６ａとコイル群６a′の整流終
了時の鎖交磁束密度Ba，Ba′は整流を悪化する方
向の磁束となり、電機子コイル６１の整流終了時
点において誘起する速度起電力ecは、コイル群６
ａとコイル群６a′の誘起する速度起電力eca，
eca′の和となり、 ec＝eca＋eca′ ＝2.1v・ｎ×｜−（Ba＋Ba′）｜ ……(5) eca＜eca′ となる。
整流性能を左右する評価電圧ｅは、
ｅ＝er＋ec ……(6)
であるから、整流性能を良くするには、この電圧
ｅを最小にすればよい。
ｅを最小にすればよい。
そこで、本発明の主張点は、コイル群６ａとコ
イル群６a′の速度起電力ecaとeca′の差異に着目
し、（eca＜eca′）の差を、コイル群６ａの巻回数
n1とコイル群６a′の巻回数n2の差を （n1＞n2） に調整して速度起電力ecを最小にし、上記の残留
電圧ｅを最小にしたことである。
イル群６a′の速度起電力ecaとeca′の差異に着目
し、（eca＜eca′）の差を、コイル群６ａの巻回数
n1とコイル群６a′の巻回数n2の差を （n1＞n2） に調整して速度起電力ecを最小にし、上記の残留
電圧ｅを最小にしたことである。
第５図はこの方法を採用した結果を示す。
第５図は横軸に、回転方向前位にあるコイル群
６a′の巻数n2と回転方向後位にあるコイル群６ａ
の巻回数n1との比をとり、縦軸に残留電圧ｅとブ
ラシ寿命の関係を示したものである。
６a′の巻数n2と回転方向後位にあるコイル群６ａ
の巻回数n1との比をとり、縦軸に残留電圧ｅとブ
ラシ寿命の関係を示したものである。
n1／n2を大きくしていくと、速度起電力ecは減
少する反面、リアクタンス電圧erは両コイル群６
ａ，６a′の間の均衡が破れ増加するため、残留電
圧ｅには極小値が存在する。
少する反面、リアクタンス電圧erは両コイル群６
ａ，６a′の間の均衡が破れ増加するため、残留電
圧ｅには極小値が存在する。
450W級の交流整流子電動機について検討した
結果、巻回数n1とn2をともに６ターンにした場合
に比し、n1を７ターン、n2を５ターンとした場合
の方がブラシ寿命を1.2倍化することが確認され
た。
結果、巻回数n1とn2をともに６ターンにした場合
に比し、n1を７ターン、n2を５ターンとした場合
の方がブラシ寿命を1.2倍化することが確認され
た。
上記によつて明らかになつたように、本発明は
電機子コイルを２対のスロツトに分布して巻装す
る場合において、回転方向前位にあるコイル群の
巻回数と、後位にあるコイル群の巻回数の比を調
整することにより、整流性能を改善しブラシ寿命
を向上する効果を奏したものである。
電機子コイルを２対のスロツトに分布して巻装す
る場合において、回転方向前位にあるコイル群の
巻回数と、後位にあるコイル群の巻回数の比を調
整することにより、整流性能を改善しブラシ寿命
を向上する効果を奏したものである。
第１図は本発明を実施する整流子電動機の縦断
面図、第２図は本発明による電機子コイルの巻装
を示した展開図、第３図は整流回路のモデム回路
図、第４図はブラシ中心軸回りの磁束密度の分布
を示す線図、第５図はコイル群の巻回数の比とブ
ラシ寿命の関係を示す線図である。 １……ハウジング、２……軸受、３……シヤフ
ト、４……スロツト、５……電機子鉄心、６……
電機子コイル、７……電機子巻線、８……整流
子、９……ブラシ、１０……弾性体、１１……固
定子鉄心、１２……界磁巻線。
面図、第２図は本発明による電機子コイルの巻装
を示した展開図、第３図は整流回路のモデム回路
図、第４図はブラシ中心軸回りの磁束密度の分布
を示す線図、第５図はコイル群の巻回数の比とブ
ラシ寿命の関係を示す線図である。 １……ハウジング、２……軸受、３……シヤフ
ト、４……スロツト、５……電機子鉄心、６……
電機子コイル、７……電機子巻線、８……整流
子、９……ブラシ、１０……弾性体、１１……固
定子鉄心、１２……界磁巻線。
Claims (1)
- １ 回転鉄心の多数のスロツト内に巻装されて電
機子巻線の全体を構成する各コイルを整流子片に
接続した電機子において、各コイルはこれを２対
のスロツトに分布させて巻装し、かつ回転方向前
位にあるコイルの巻回数を回転方向後位にあるコ
イルの巻回数より少なくし、各々の対スロツトに
ついて各コイルの巻回数を異ならせたことを特徴
とする整流子電動機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4263282A JPS58163258A (ja) | 1982-03-19 | 1982-03-19 | 整流子電動機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4263282A JPS58163258A (ja) | 1982-03-19 | 1982-03-19 | 整流子電動機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58163258A JPS58163258A (ja) | 1983-09-28 |
| JPH0467433B2 true JPH0467433B2 (ja) | 1992-10-28 |
Family
ID=12641385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4263282A Granted JPS58163258A (ja) | 1982-03-19 | 1982-03-19 | 整流子電動機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58163258A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102237734B (zh) * | 2010-04-23 | 2015-08-12 | 德昌电机(深圳)有限公司 | 一种电机 |
-
1982
- 1982-03-19 JP JP4263282A patent/JPS58163258A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58163258A (ja) | 1983-09-28 |
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