JPH10271788A - 整流子電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電機子巻線の線径を太くすることなく銅損低減
による高効率化が可能となり、整流子フック部の線間距
離を安定して確保でき、ヒュージング不良や断線、フッ
クの変形や巻線加工劣化等の品質上の問題点を解決する
こと。 【解決手段】回転軸１２と、回転軸１２に接続された２
２個のスロット１を持つ電機子鉄心７と、回転軸１２に
接続され、電機子鉄心７のスロット１と同数の整流子片
３を有する整流子５と、巻始めがそれぞれ対称位置にあ
る電機子鉄心７の各一対のスロットに対してそれぞれ少
なくとも１回巻線された電機子巻線２を各々の隣りの整
流子片３に連続的に順次接続して、２２／２個目の対ス
ロット巻線後に、各々の電機子巻線２をそれから更に２
２／２個目の対スロットまで順次巻線し、巻始めてから
数えて２２＋１個目の整流子片３に電機子巻線２の端末
がそれぞれ接続されるよう巻線して形成される電機子コ
イルとで構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電気掃除機及び
電動工具等の回転機器に使用される整流子電動機に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の整流子電動機は、小型・高出力化
の傾向を示し、それに使用される電機子に求められる性
能課題もコア形状、コアグレード、板厚改善による鉄損
低減や電機子巻線改善による銅損低減が求められてお
り、特に電気掃除機に使用される整流子電動機は高効率
を求めるための電機子巻線の太線化が進められている。

【０００３】図２６は例えば、特公平６−３８７０４号
公報に示された従来の整流子電動機の巻線結線図、図２
７は従来の整流子電動機の電機子側面図、図２８は従来
の整流子電動機の電機子鉄心スロットの部分切断面の拡
大図、図２９は従来の整流子電動機の整流子結線部部分
拡大図、図３０は従来の界磁鉄心と電機子鉄心を上から
見た図、図３１は従来の整流子電動機の電機子整流子部
上面図、図３２は従来の整流子電動機の電機子整流子部
側面図、図３３は従来の整流子電動機の電機子整流子部
下面図、図３４は図３３の部分拡大図、図３５は電機子
巻線を行うフライヤー巻線機の巻線投入部の図である。

【０００４】図において、１は電機子鉄心スロットで１
−１…１−１２はスロット番号を表す。前記電機子鉄心
スロット１の中には電機子巻線２が巻装される。３は整
流子片、３−１…３−２４は整流子片番号を表す。４は
カーボンブラシ、５は整流子、６は整流子巻線結線部
（以下、「フック」という）、７は電機子鉄心、８は電
機子鉄心端面絶縁部材、９は電機子鉄心スロット絶縁部
材、１０は遠心力で電機子巻線が電機子鉄心スロットか
ら飛び出さないよう保持する絶縁部材（以下、「ウェッ
ジ」という）、１１は電機子巻線を絶縁固着するワニス
等の有機液剤、１２は回転軸、１３は界磁鉄心、１４は
界磁巻線、２０は巻線機のフォーム、２１は巻線機のセ
ンターガイドである。

【０００５】次に、従来例の動作について説明する。図
では整流子５はαフックタイプで、整流子片３の数が２
４、電機子鉄心スロット１の数が１２の場合について示
す。回転軸１２に接続された１２個のスロットを持つ電
機子鉄心スロット１の両端面とこの両端面と繋がる回転
軸部１２には例えば、ＰＥＴ、ＰＢＴ等の樹脂及び紙等
でできた電機子鉄心端面絶縁部材８を配置している。ま
た、電機子鉄心スロット１の内部には例えば、ポリエス
テルフィルム及び紙等でできた電機子鉄心スロット絶縁
部材９を配置している。整流子５は電機子鉄心スロット
１と２倍の整流子片３を備えている。

【０００６】通常、巻線機の２つの巻線フライヤーに
て、電機子巻線２−１と２−２を同時に電機子鉄心スロ
ット１−１及び１−６内と１−７及び１−１２内に収納
されながら複数回重ねて巻線された電機子巻線２は、巻
線後に終端を整流子５のフック６にα状に巻付け（α−
フック方式）ながら結線され、２本の電機子巻線２はそ
れぞれ次の電機子鉄心スロット１に順次２つの巻線フラ
イヤーで連続的に巻線されて、全周に渡り巻装した１２
個の電機子巻線２が電機子コイルを構成し、それぞれ巻
始めから数えて１３個目の整流子片３に電機子巻線２の
端末が接続されるよう電機子を構成する。電機子結線終
了後、フック６を加圧しながらヒュージングにて電機子
巻線２と前記フック６を熱溶着接続させる。

【０００７】しかしながら、線径φ０．５以上の電機子
巻線２をα状に巻線した場合、図３４に示すように、線
径が太いため電機子巻線２の剛性が強くフック６の両側
では電機子巻線２の屈曲部のＲが大きく張り出してしま
うため、隣あったフック６との線間距離を確保できず、
絶縁不良が起こりやすい。また、太線をヒュージングす
る際、細線に比べて熱溶着するためには、大電流が流れ
加圧力も強くなるのでヒュージング不良や断線不良を起
こしやすい。さらに、線径が太くなると電機子巻線２の
剛性が強いため、巻線時にフック６が変形してしまうと
いう問題も発生する。

【０００８】また、図のように線径が太いと電機子巻線
２の剛性が強く、巻線テンションも十分にかからないた
め巻線を最小径で巻くことができない。電機子鉄心スロ
ット１内での太線化による占積率の拡大でウェッジ１０
の挿入スペースがなくなる恐れもある。さらに、整流子
５と電機子鉄心スロット１間の巻線部が大きくなること
から電機子巻線２を絶縁固着するワニス１１を流下する
とこのワニス１１が整流子５表面に流れ込み整流不良を
起こす恐れが生ずる。また、フック６における太線接続
後の線間距離を目視確認する必要があり工数増加による
生産性低下にもつながる恐れがある。

【０００９】また、図３５のように巻線機の所定の位置
にフライヤー（図示せず）を固定した主軸の一端に取り
付けたフォーム２０を設け、このフォーム３０とセンタ
ガイド２１に沿って電機子巻線２を巻回して電機子鉄心
７の外周面に形成された電機子鉄心スロット１に挿入す
るようにしたもので、電機子巻線２はフォーム２０に沿
ってセンターより１５°±１０°傾いた角度より電機子
鉄心スロット１へ案内される。これらのフォーム２０
は、電機子鉄心７を挟持するチャック（図示せず）に固
定され、最後のスロットまで電機子巻線２が巻けるよう
に途中、電機子がインデックスする時、フォーム２０が
コイルエンドに干渉しないように逃げを設けている。そ
のため、フォーム２０は電機子巻線２を電機子鉄心スロ
ット１の入口までしか案内できず、フォーム２０の先端
から飛んだ電機子巻線２は弛んで電機子鉄心スロット１
の中で自由な状態になる。電機子鉄心スロット１の開口
巾βは、巻線投入角度により実際はβ／２に近い値とな
るため、フライヤーより繰り出される電機子巻線２の線
径がφ０．５ｍｍ以上の場合、電機子巻線２が電機子鉄
心スロット１の開口部に接触して加工劣化を起こす恐れ
がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来の整流子電動機の
電機子巻線の巻線方法は以上のように構成されているの
で、電機子巻線２の線径がφ０．４５ｍｍ以下の比較的
細い線径のものには問題がないが、電機子巻線２の線径
がφ０．５ｍｍ以上の巻線については、電機子巻線２の
フック６での線間距離は安定して確保することが難しく
なり、フック６に対するヒュージング不良や断線、フッ
ク６の変形、また電機子巻線２が電機子鉄心スロット１
の開口部に接触して加工劣化を起こす恐れがあるなど、
品質上の問題点が多くなる。更にまた、太線化により巻
径が大きくなることによる弊害も起こり、なお且つ、電
機子巻線接続後の線間距離を目視確認する必要があり工
数増加による生産性低下にもつながる。

【００１１】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、電機子巻線の線径を太くするこ
となく銅損低減による高効率化が可能となり、また１回
目と２回目の巻回数を変えることができるために入力の
微調整が行え、さらに整流子のフックにおける線間距離
を安定して確保でき、ヒュージング不良や断線、フック
の変形や巻線加工劣化等、品質上の問題点を解決するよ
うな整流子電動機を提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１の整
流子電動機の電機子巻線の巻線方法について、電機子鉄
心のスロットと同数の整流子片を備えた１スロット−１
セグメント方式では、電機子コイルは、巻始めがそれぞ
れ対称位置にある各一対のスロットに対してそれぞれ少
なくとも１回巻線された電機子巻線を各々隣りの整流子
片に連続的に順次接続して、Ｎ／２個目の対スロットま
で順次巻線し、そのＮ／２個目の対スロット巻線後に、
各々の電機子巻線をそれから更にＮ／２個目の対スロッ
トまで順次巻線し、巻始めから数えてＮ＋１個目の整流
子片に電機子巻線の端末がそれぞれ接続されるように巻
線して形成されている。

【００１３】このように、電機子鉄心のスロットと同数
の整流子片を備えた１スロット−１セグメント方式で、
巻始めがそれぞれ対称位置にある電機子鉄心の各一対の
スロットに対して巻線された１本の電機子巻線を電機子
鉄心のスロット全周（結果として２重）にわたって巻線
を巻き回すことにより、２本の電機子巻線を電機子鉄心
のスロット半周に巻線し、電機子巻線を１重に巻回すこ
とと同じこととなるため、例えば、電機子巻線の線径が
φ０．４５ｍｍの場合、電機子巻線を２重に巻回すこと
により、電機子巻線の線径がφ０．６５ｍｍの場合に電
機子巻線を１重に巻き回すものと同等の断面積を得られ
るので、太線を巻いて得られる銅損改善の効果と同等の
ものを得ることができる。また、電機子巻線の線径がφ
０．４５ｍｍ以下であれば、細線であるため整流子フッ
ク部の線間距離を安定して確保することができ、ヒュー
ジング不良や断線、フックの変形や巻線加工劣化等、品
質上の問題点を解決することができ、さらに細線を巻線
するので巻線の剛性を弱くでき、その結果、巻径を小さ
くすることが可能となるので、製造上の不具合を改善で
きる。なお且つ、接続後の線間距離を目視確認する必要
がなくなり、工数削減による生産性向上にもなる。

【００１４】この発明の請求項２の整流子電動機につい
て、電機子全導体数と界磁巻線数との比率が６以上：１
となるよう設定する。このような巻線数の比率にするこ
とで電機子巻線の変圧器作用による火花抑制効果を改善
できる。このように、電機子巻線の巻数を多くし、界磁
の鉄損及び銅損を減少させることで、効率向上と整流改
善により寿命を従来より１．２倍長くすることが可能と
なる。

【００１５】この発明の請求項３の整流子電動機につい
て、電機子巻線の中心と界磁極の中心との位相角度を１
０°〜３０°の間になるよう設定する。このように配置
することで、回転方向の次の電機子鉄心スロット内巻線
との変圧器作用による火花抑制効果により火花発生が少
なく、ブラックバー現象を抑制することができるととも
にブラシの寿命の向上を図ることができる。

【００１６】この発明の請求項４の整流子電動機の電機
子巻線について、電機子鉄心のスロットの数に対して整
流子に２倍以上の整数倍の整流子片を備えた１スロット
−２Ｎセグメント方式では、電機子コイルは、巻始めが
それぞれ対称位置にある各一対のスロットに対してそれ
ぞれスロット数に対して整数倍の整流子片と同じ数だけ
巻線された電機子巻線を各々隣りの整流子片に連続的に
順次接続して、Ｎ／２個目の対スロットまで順次巻線
し、Ｎ／２個目の対スロットまで順次巻線し、そのＮ／
２個目の対スロット巻線後に、各々の電機子巻線をそれ
から更にＮ／２個目の対スロットまで順次巻線し、巻始
めから数えてＮ＋１個目の整流子片に電機子巻線の端末
がそれぞれ接続されるように巻線して形成されている。

【００１７】このように、電機子鉄心のスロットの数に
対して整流子に２倍以上の整数倍の整流子片を備えた１
スロット−２Ｎセグメント方式で、巻始めがそれぞれ対
称位置にある電機子鉄心の各一対のスロットに対してス
ロット数に対して整数倍の整流子片と同じ数だけ巻線さ
れた１本の電機子巻線を電機子鉄心のスロット全周（結
果としてスロット数に対して整数倍重）にわたって巻線
を巻き回すことにより、スロット数は整流子片の数の１
／整数倍となって実質的に１本の電機子巻線を電機子鉄
心のスロット全周にわたって巻線を巻き回す１スロット
−１セグメント方式の巻線形態と同じになるため、請求
項１で述べた１スロット−１セグメント方式と同じよう
に性能改善効果と生産性向上による効果を得ることがで
きる。

【００１８】この発明の請求項５の整流子電動機の電機
子巻線について、電機子鉄心のスロットと同数の整流子
片を備えた１スロット−１セグメント方式では、電機子
コイルは、巻始めがそれぞれ対称位置にある各一対のス
ロットの数に対してそれぞれ２本並列にして少なくとも
１回巻線された電機子巻線を各々隣りの整流子片に連続
的に順次接続して、Ｎ／２個目の対スロットまで順次巻
線し、巻始めから数えてＮ／２＋１個目の整流子片に電
機子巻線の端末がそれぞれ接続されるように巻線して形
成されている。

【００１９】このように、電機子鉄心のスロットと同数
の整流子片を備えた１スロット−１セグメント方式で、
巻始めがそれぞれ対称位置にある電機子鉄心の各一対の
スロットに対して巻線された２本並列にした電機子巻線
を電機子鉄心のスロット半周にわたって巻線することに
より、実質的に１本の電機子巻線を電機子鉄心のスロッ
ト全周にわたって巻線を巻き回す１スロット−１セグメ
ント方式の巻線形態と同じになるため、請求項１で述べ
た１スロット−１セグメント方式と同じように性能改善
効果と生産性向上による効果を得ることができる。

【００２０】この発明の請求項６の整流子電動機の電機
子巻線について、電機子鉄心のスロットの数に対して整
流子に２倍以上の整数倍の整流子片を備えた１スロット
−２Ｎセグメント方式では、電機子コイルは、巻始めが
それぞれ対対称位置にある各一対のスロットの数に対し
てそれぞれスロット数に対して整数倍の整流子片と同じ
数の複数の線をその数だけ巻線された電機子巻線を各々
隣りの整流子片に連続的に順次接続して、Ｎ／２個目の
対スロットまで順次巻線し、巻始めから数えてＮ／２＋
１個目の整流子片に電機子巻線の端末がそれぞれ接続さ
れるように巻線して形成されている。

【００２１】このように、電機子鉄心のスロットの数に
対して整流子に２倍以上の整数倍の整流子片を備えた１
スロット−２Ｎセグメント方式で、巻始めがそれぞれ対
称位置にある電機子鉄心の各一対のスロットに対してス
ロット数に対して整数倍の整流子片と同じ数だけ巻線さ
れた２本の電機子巻線を電機子鉄心のスロット全周（結
果としてスロット数に対して整数倍重）にわたって巻線
を巻き回すことにより、スロット数は整流子片の数の１
／整数倍となって実質的に１本の電機子巻線を電機子鉄
心のスロット全周にわたって巻線を巻き回す１スロット
−１セグメント方式の巻線形態と同じになるため、請求
項１で述べた１スロット−１セグメント方式と同じよう
に性能改善効果と生産性向上による効果を得ることがで
きる。

【００２２】この発明の請求項７の整流子電動機の電機
子巻線について、整流子にＮ個の電機子鉄心スロットと
同数の整流子片を備えた１スロット−１セグメント方式
では、電機子コイルは、巻始めがそれぞれ対称位置にあ
る各一対のスロットに対してそれぞれ少なくとも１回巻
線された電機子巻線を各々隣りの整流子片に連続的に順
次接続して、Ｎ／２個目の対スロットまで順次巻線し、
そのＮ／２個目の対スロット巻線後に一旦切断し、各々
の電機子巻線の巻始めをそれから所定位置ずらしたとこ
ろから開始し、ずらせた位置からＮ／２個目の対スロッ
トまで順次巻線し、巻始めから数えてＮ／２＋１個目の
整流子片に電機子巻線の端末がそれぞれ接続されるよう
巻線して形成されている。

【００２３】このように、電機子鉄心のスロットと同数
の整流子片を備えた１スロット−１セグメント方式で、
巻始めがそれぞれ対称位置にある電機子鉄心の各一対の
スロットに対して巻線された１本の電機子巻線を互いに
電機子鉄心のスロットの半周ずつ全周にわたって巻線す
る際に、残りの半周の巻始めをそれから所定位置ずらし
たところから開始し、ずらせた位置からＮ／２個目の対
スロットまで順次巻線することにより、請求項１で述べ
た方式と同じ効果を得ることができ、さらに１つのスロ
ット内における１回目と２回目の巻線バランスがよくな
り、電機子の初期アンバランスを３０％削減でき、電機
子バランス修正の改善につながる。

【００２４】この発明の請求項８の整流子電動機の電機
子巻線について、整流子にＮ個の電機子鉄心スロットと
同数の整流子片を備えた１スロット−１セグメント方式
では、一対のスロット内の電機子巻線で１回目と２回目
の巻線抵抗がほぼ同じになるように巻数が１回目＞２回
目となり、その比率が１．１〜１．４となるよう設定す
る。

【００２５】このように、整流子にＮ個の電機子鉄心ス
ロットと同数の整流子片を備えた１スロット−１セグメ
ント方式で、一対のスロット内の電機子巻線で１回目と
２回目の巻数が１回目＞２回目となり、その比率が１．
１〜１．４となるようにすることにより、請求項１で述
べた方式と同じ効果を得ることができ、さらに１回目と
２回目における巻線形状及び巻線抵抗が均一となり整流
バランスが改善できるので寿命の改善も期待できる。ま
た、今までどおり１回巻、もしくは１回目と２回目の巻
数が同数の仕様では巻数は１×８Ｔ、１×９Ｔと整数値
でしか表すことができなかったが、１回目と２回目の巻
数仕様を変えることで１×８．５Ｔ、１×９．５Ｔと巻
線仕様の巾を広げることができることで、入力調整を巻
線仕様にて行う際、従来に比べ大変有利となる。

【００２６】この発明の請求項９の整流子電動機の電機
子巻線について、電機子鉄心のスロットの数に対して整
流子に２倍以上の整数倍の整流子片を備えた１スロット
−２Ｎセグメント方式では、電機子コイルは、電機子コ
イルは、巻始めがそれぞれ対称位置にある各一対のスロ
ットに対してそれぞれスロット数に対して整数倍の整流
子片と同じ数だけ巻線された電機子巻線を各々隣りの整
流子片に連続的に順次接続して、Ｎ／２個目の対スロッ
トまで順次巻線し、そのＮ／２個目の対スロット巻線後
に一旦切断し、各々の電機子巻線の巻始めをそれから所
定位置ずらしたところから開始し、ずらせた位置からＮ
／２個目の対スロットまで順次巻線し、巻始めから数え
てＮ＋１個目の整流子片に電機子巻線の端末がそれぞれ
接続されるよう巻線して形成されている。

【００２７】このように、電機子鉄心のスロットの数に
対して整流子に２倍以上の整数倍の整流子片を備えた１
スロット−２Ｎセグメント方式で、巻始めがそれぞれ対
称位置にある電機子鉄心の各一対のスロットに対してス
ロット数に対して整数倍の整流子片と同じ数だけ巻線さ
れた１本の電機子巻線を互いに電機子鉄心のスロットの
半周ずつ全周にわたって巻線する際に、残りの半周の巻
始めをそれから所定位置ずらしたところから開始し、ず
らせた位置からＮ／２個目の対スロットまで順次巻線す
ることにより、請求項１で述べた方式と同じ効果を得る
ことができ、さらに１つのスロット内における１回目と
２回目の巻線バランスがよくなり、電機子の初期アンバ
ランスを３０％削減でき、電機子バランス修正の改善に
つながる。

【００２８】この発明の請求項１０の整流子電動機の電
機子巻線について、電機子鉄心のスロットの数に対して
整流子に２倍以上の整数倍の整流子片を備えた１スロッ
ト−２Ｎセグメント方式では、整流子にＮ個の電機子鉄
心スロットと同数の整流子片を備えた１スロット−１セ
グメント方式では、一対のスロット内の電機子巻線で１
回目と２回目の巻線抵抗がほぼ同じになるように巻数が
１回目＞２回目となり、その比率が１．１〜１．４とな
るよう設定する。

【００２９】このように、電機子鉄心のスロットの数に
対して整流子に２倍以上の整数倍の整流子片を備えた１
スロット−２Ｎセグメント方式で、一対のスロット内の
電機子巻線で１回目と２回目の巻数が１回目＞２回目と
なり、その比率が１．１〜１．４となるようにすること
により、請求項１で述べた方式と同じ効果を得ることが
でき、さらに１回目と２回目における巻線形状及び巻線
抵抗が均一となり整流バランスが改善できるので寿命の
改善も期待できる。また、今までどおり１回巻、もしく
は１回目と２回目の巻数が同数の仕様では巻数は１×８
Ｔ、１×９Ｔと整数値でしか表すことができなかった
が、１回目と２回目の巻数仕様を変えることで１×８．
５Ｔ、１×９．５Ｔと巻線仕様の巾を広げることができ
ることで、入力調整を巻線仕様にて行う際、従来に比べ
大変有利となる。

【００３０】

【発明の実施の形態】

発明の実施の形態１ 以下、この発明の実施の形態１を図について説明する。
図１はこの発明の実施の形態１を表す整流子電動機の巻
線結線図、図２は整流子電動機の電機子整流子部上面
図、図３は整流子結線側面図、図４は整流子電動機の整
流子結線部部分拡大図である。図において、１は電機子
鉄心スロット、１−１…１−２２はスロット番号を表
す。２は電機子巻線、前記電機子鉄心スロット１の中に
は順次電機子巻線が装着され、図１には電機子巻線２−
１、２−２を例示した。３は整流子片、３−１…３−２
２は整流子片の番号を表す。４はカーボン刷子、５は整
流子、６は整流子結線部であるフック、７は電機子鉄
心、８は電機子鉄心端面絶縁部材、９は電機子鉄心スロ
ット絶縁部材、１０は遠心力で電機子巻線が電機子鉄心
スロットから飛び出さないよう保持する絶縁部材である
ウェッジ、１１は電機子巻線を絶縁固着するワニス等の
有機溶剤、１２は回転軸である。

【００３１】次に、電機子コイルの巻線形態について説
明する。図１から図４に示すように、整流子片３の数が
２２、電機子鉄心スロット１の数が２２の場合（これを
「１スロット−１セグメント方式」という）である。２
つの巻線フライヤーを持つ巻線機で、巻始めがそれぞれ
対称位置にある電機子巻線２−１、２−２を同時に巻線
を開始する。電機子巻線２−１は巻始めが整流子片３−
１に接続し、スロット１−１及び１−１０内に巻装さ
れ、巻終わりが整流子片３−２に接続する。もう一方の
電機子巻線２−２は巻始めが整流子片３−１２に接続
し、スロット１−１２及び１−２１内に巻装され、巻終
わりが整流子片３−１３に接続する。

【００３２】以下、同様に電機子鉄心スロット１の半周
にわたり巻装し、それぞれの電機子巻線２−１は巻終わ
りが整流子片３−１２、電機子巻線２−２の巻終わりが
整流子片３−１に接続後、端末を切断せず、電機子巻線
２−１はスロット１−１２及び１−２１内に巻装され、
巻終わりが整流子片３−１３に接続する。また、電機子
巻線２−２はスロット１−１及び１−１０内に巻装さ
れ、巻終わりが整流子片３−２に接続する。このよう
に、さらにもう１回電機子鉄心スロット１のさらに半周
にわたり巻装し、電機子巻線２−１の最終的な巻終りが
整流子片３−１に接続され、また、電機子巻線２−２の
最終的な巻終りが整流子片３−１２に接続されて切断さ
れる。図において、Ｐは電機子巻線２の回転方向を示し
ている。また、カーボンブラシ４の図示位置は電機子巻
線２を構成する電機子巻線２が整流を完了する寸前に対
応している。

【００３３】このように、電機子鉄心スロット１と同数
の整流子片３を備えた１スロット−１セグメント方式
で、巻始めがそれぞれ対称位置にある電機子鉄心７の各
一対のスロットに対して巻線された１本の電機子巻線２
を電機子鉄心スロット１の全周（結果として２重）にわ
たって巻線を巻き回すことにより、２本の電機子巻線２
を電機子鉄心スロット１の半周に巻線し、電機子巻線２
を１重に巻き回すことと同じこととなるため、例えば、
電機子巻線２の線径がφ０．４５ｍｍの場合、電機子巻
線２を２重に巻回すことにより、電機子巻線２の線径が
φ０．６５ｍｍの場合に電機子巻線２を１重に巻回すも
のと同等の断面積を得られるので、太線を巻いて得られ
る銅損改善の効果と同等のものを得ることができる。

【００３４】また、電機子巻線２の線径がφ０．４５ｍ
ｍ以下であれば、細線であるため整流子のフック６にお
ける線間距離を安定して確保することができ、フック６
に対するヒュージング不良や断線、フック６の変形や巻
線加工劣化等、品質上の問題点を解決することができ、
さらに細線を巻線するので巻線の剛性を弱くでき、その
結果、巻径を小さくすることが可能となるので、製造上
の不具合を改善できる。なお且つ、接続後の線間距離を
目視確認する必要がなくなり、工数削減による生産性向
上にもなる。

【００３５】発明の実施の形態２ 次に、この発明の実施の形態２を図について説明する。
図５は界磁鉄心と電機子鉄心を上から見た図。図６は巻
数比率とカーボンブラシの寿命のグラフ。図７は整流子
電動機の側面図。この発明の実施の形態２は発明の実施
の形態１の変形例である。図において、この発明の実施
の形態１と同一の構成は同一符号を付して重複した構成
の説明を省略する。１３は界磁鉄心、１４は界磁巻線、
１９は整流子電動機である。図５及び図６に示すよう
に、電機子巻線２の全導体数と界磁巻線１４の数との比
率が６以上：１となるよう設定することで電機子巻線２
の変圧器作用による火花抑制効果を改善でき火花発生が
小さくなる。このように電機子巻線２の巻数を多くし、
界磁の鉄損及び銅損を減少させることで、効率向上と整
流改善により寿命を従来より１．２倍長くすることが可
能となる。

【００３６】電機子巻線２の全導体数と界磁巻線１４の
数との比率が６以上：１となるよう設定することによ
り、効率向上と整流改善が図られる理由を以下に説明す
る。カーボンブラシは回転体である電機子の一部分であ
る整流子との間で電流通電を行い、発電機或いは電動機
においては、カーボンブラシによって短絡されている。
電機子コイルの電流が、接触期間中に電気的に電流取り
出し方向を１８０度反転する際に流れる短絡電流を抑え
る作用を行っている。これは、電機子の各コイルが１回
転毎に２回カーボンブラシで、短絡され、その都度コイ
ル内の電流は＋１から−１へ、次には−１から−１へと
方向を反転させているためで、その時間は電機子コイル
がカーボンブラシで短絡された瞬間から始まり、短絡が
解除される時に終わるもので、極めて短時間である。

【００３７】そして、不足整流の時には磁束の遅れがあ
り、電流とともに変化するリアクタンス電圧を打消しき
れないためで、磁束の遅れがある限度以上になると整流
の終了時に電流変化が大きくなり、ブラシの出口から火
花が発生しやすくなる。また、過整流の時には不足整流
と反対に磁束の進み具合が速くなり、同様な現象を起こ
しやすくなる。反対に最も望ましいのが短絡電流がカー
ボンブラシの接触面積に比例した電流分布となる直線整
流の状態である。この状態を作るには、電機子巻線のイ
ンダクタンスＬと整流時間Ｔと電機子巻線抵抗Ｒの関係
が、Ｌ＜ＲＴとなることで満足され、この直線整流を行
うためのＲを実験にて確認した結果、図６に示したよう
にＲＴ全導体数／ＳＴ巻線の比率が６以上になるよう巻
き線仕様を設定した時の電機子巻線抵抗Ｒを大きくする
ことで、整流改善ができ、効率向上と寿命を長くするこ
とができる。

【００３８】発明の実施の形態３ 次に、この発明の実施の形態３を図について説明する。
図８は整流子電動機の電機子巻線の巻線配置を示す結線
図、図９は位相角のズレとカーボンブラシの寿命のグラ
フである。この発明の実施の形態３は発明の実施の形態
１の変形例である。図において、この発明の実施の形態
１と同一の構成は同一符号を付して重複した構成の説明
を省略する。１６は界磁極である。図８に示すように、
電機子巻線２の中心と界磁極１６の中心との位相角度Ｘ
を１０°〜３０°の間になるよう設定する。このように
配置することで、回転方向の次のスロット内巻線との変
圧器作用による火花抑制効果により火花発生が少なく、
ブラックバー現象を抑制することができると共にブラシ
の寿命の向上を図ることができる。なお、図９は定格電
圧１００Ｖで入力１３００Ｗの整流子電動機２１におけ
るカーボンブラシの寿命特性を示す。

【００３９】ここに、位相角度Ｘとは、幾何学的な中性
軸Ｘ−Ｙと電気的中性軸Ｘ’−Ｙ’とがなす角度αをい
い、一般には電機子の回転方向と逆方向を正としてい
る。通常、この角度αの調整は界磁及びカーボンブラシ
の軸は固定しておき、整流子への電機子コイルリードの
接続角度を変えることで行われている。この接続角度は
通常、電機子コアスロットに対する整流子の圧入角度で
調整する。この最適位相角度を実験的に求めたところ、
図９に示すように１０〜３０°に設定することで、流れ
る電流によって生じる磁束の向きが電機子巻線の変圧器
作用によって火花抑制効果を期待できる位置にくるので
火花発生が小さくなり、整流改善ができ、効率向上と寿
命を長くすることができる。ゆえに、界磁と電機子コア
スロットの中心から整流子の圧入角度をずらして設定す
る効果がある。

【００４０】発明の実施の形態４ 次に、この発明の実施の形態４を図について説明する。
図１０はこの発明の実施の形態を表す整流子電動機の巻
線結線図、図１１は整流子電動機の整流子結線部部分拡
大図である。図において、この発明の実施の形態１と同
一の構成は同一符号を付して重複した構成の説明を省略
する。次に、電機子コイルの巻線形態について説明す
る。図１０及び図１１に示すように、整流子片３の数が
２４、電機子鉄心スロット１の数が１２の場合（これを
「１スロット−２Ｎセグメント方式」という）である。
２つの巻線フライヤーを持つ巻線機で、巻始めがそれぞ
れ対称位置にある電機子巻線２−１、２−２を同時に巻
線を開始する。電機子巻線２−１はスロット１−１及び
１−６内に巻装され、巻始めが整流子片３−１に接続
し、巻終りが整流子片３−２に接続する。そして、再度
スロット１−１及び１−６内に巻装されて、その巻終り
は整流子片３−２の隣の整流子片３−３に接続する。こ
のような巻線方法で、順序よく巻線方向に沿って巻線を
行い、電機子コイルを形成する。

【００４１】同様に電機子巻線２−２はスロット１−７
及び１−１２内に巻装され、巻始めが整流子片３−１３
に接続し、巻終りが整流子片３−１４に接続する。そし
て、再度スロット１−７及び１−１２内に巻装されて、
その巻終りは整流子片３−１４の隣の整流子片３−１５
に接続する。以下、同様に電機子鉄心スロット１のスロ
ット数１２の半周にわたり巻装し、それぞれの電機子巻
線２−１の巻終りが３−１３に、電機子巻線２−２の巻
終りが３−１に接続後、切断せず、電機子巻線２−１は
スロット１−７及び１−１２内に巻装され、巻終りが３
−１４に接続する。電機子巻線２−２はスロット１−１
及び１−６内に巻装され、巻終りが整流子片３−２に接
続する。

【００４２】このように、さらにもう１回電機子鉄心ス
ロット１のさらに半周にわたり巻装し、電機子巻線２−
１の最終的な巻終りが整流子片３−１に接続され、ま
た、電機子巻線２−２の最終的な巻終りが整流子片３−
１３に接続されて切断される。図において、Ｐは電機子
巻２線の回転方向を示している。このように、１つの電
機子巻線２で２重巻線をすることで電機子巻線２を並列
に巻線したことと同じ効果となるため、例えば、電機子
巻線２の線径がφ０．４５ｍｍの場合、２重に巻回すこ
とによりφ０．６５ｍｍと同等の断面積を得られる。

【００４３】このように、電機子鉄心スロット１の数に
対して整流子５に２倍の整流子片３を備えた１スロット
−２Ｎセグメント方式で、巻始めがそれぞれ対称位置に
ある電機子鉄心７の各一対のスロットに対してスロット
数に対して２倍の整流子片３と同じ数だけ巻線された１
本の電機子巻線２を電機子鉄心スロット１の全周にわた
って巻線を巻き回すことにより、スロット数は整流子片
３の数の１／２倍となって実質的に１本の電機子巻線を
電機子鉄心のスロット全周にわたって巻線を巻き回す１
スロット−１セグメント方式の巻線形態と同じになるた
め、例えば、電機子巻線２の線径がφ０．４５ｍｍの場
合、電機子巻線２を２重に巻回すことにより、電機子巻
線２の線径がφ０．６５ｍｍの場合に電機子巻線２を１
重に巻回すものと同等の断面積を得られるので、太線を
巻いて得られる銅損改善の効果と同等のものを得ること
ができる。

【００４４】また、電機子巻線２の線径がφ０．４５ｍ
ｍ以下であれば、細線であるため整流子のフック６にお
ける線間距離を安定して確保することができ、フック６
に対するヒュージング不良や断線、フック６の変形や巻
線加工劣化等、品質上の問題点を解決することができ、
さらに細線を巻線するので巻線の剛性を弱くでき、その
結果、巻径を小さくすることが可能となるので、製造上
の不具合を改善できる。なお且つ、接続後の線間距離を
目視確認する必要がなくなり、工数削減による生産性向
上にもなる。なお、この発明の実施の形態４では整流子
片３の数が２４、電機子鉄心スロット１の数が１２の場
合について述べたが、整流子片３の数が、電機子鉄心ス
ロット１の数の整数倍の場合には各一対のスロットに対
してスロット数に対して整数倍の整流子片３と同じ数だ
け巻線された１本の電機子巻線２を電機子鉄心スロット
１の全周にわたって巻線を巻き回すことになる。

【００４５】発明の実施の形態５ 次に、この発明の実施の形態５を図について説明する。
図１２はこの発明の実施の形態を表す整流子電動機の巻
線結線図である。図１３は整流子電動機の整流子結線部
部分拡大図である。図１４は整流子電動機の電機子整流
子部上面図である。 図において、この発明の実施の形
態１と同一の構成は同一符号を付して重複した構成の説
明を省略する。１７は並列巻線用電機子巻線である。次
に、電機子コイルの巻線形態について説明する。図１２
及び図１３に示すように、整流子片３の数が２２、電機
子鉄心スロット１の数が２２の場合（１スロット−１セ
グメント方式）である。２つの巻線フライヤーを持つ巻
線機で、１つの巻線フライヤーにより、巻始めがそれぞ
れ対称位置にある２本の電機子巻線２−１、１７−１と
２本の電機子巻線２−２、１７−２を並列に並べて同時
に巻線を開始する。

【００４６】電機子巻線２−１、１７−１は巻始めが整
流子片３−１に接続し、スロット１−１及び１−１０内
に巻装され、巻終りが整流子片３−２に接続する。ま
た、電機子巻線２−２、１７−２は巻始めが整流子片３
−１２に接続し、スロット１−１２及び１−２１内に巻
装され、巻終りが整流子片３−１３に接続する。以下、
同様に電機子鉄心スロット１の半周にわたり巻装し、そ
れぞれの電機子巻線２−１、１７−１の巻終りが３−１
２、それぞれの電機子巻線２−２、１７−２の巻終りが
３−１に接続されるよう巻線する。

【００４７】このように、電機子鉄心スロット１と同数
の整流子片３を備えた１スロット−１セグメント方式
で、巻始めがそれぞれ対称位置にある電機子鉄心７の各
一対のスロットに対して巻線された２本並列にした電機
子巻線２を電機子鉄心スロット１の半周にわたって巻線
することにより、実質的に１本の電機子巻線２を電機子
鉄心スロット１の全周にわたって巻線を巻き回す１スロ
ット−１セグメント方式の巻線形態と同じになるため、
例えば、電機子巻線２の線径がφ０．４５ｍｍの場合、
電機子巻線２を２重に巻き回すことにより、電機子巻線
２の線径がφ０．６５ｍｍの場合に電機子巻線２を１重
に巻回すものと同等の断面積を得られるので、太線を巻
いて得られる銅損改善の効果と同等のものを得ることが
できる。

【００４８】また、電機子巻線２の線径がφ０．４５以
下であれば、細線であるため整流子のフック６における
線間距離を安定して確保することができ、フック６に対
するヒュージング不良や断線、フックの変形や巻線加工
劣化等、品質上の問題点を解決することができ、さらに
細線を巻線するので巻線の剛性を弱くでき、その結果、
巻径を小さくすることが可能となるので、製造上の不具
合を改善できる。なお且つ、接続後の線間距離を目視確
認する必要がなくなり、工数削減による生産性向上にも
なる。

【００４９】発明の実施の形態６ 次に、この発明の実施の形態６を図について説明する。
図１５はこの発明の実施の形態を表す整流子電動機の巻
線結線図である。図１６は整流子電動機の整流子結線部
部分拡大図である。この発明の実施の形態１と同一の構
成は同一符号を付して重複した構成の説明を省略する。
次に、電機子コイルの巻線形態について説明する。図１
５及び図１６に示すように、整流子片３の数が２４、電
機子鉄心スロット１の数が１２の場合（１スロット−２
Ｎセグメント方式）である。２つの巻線フライヤーを持
つ巻線機で、１つの巻線フライヤーにより、巻始めがそ
れぞれ対称位置にある２本の電機子巻線２−１、１７−
１と２本の電機子巻線２−２、１７−２を並列に並べて
同時に巻線を開始する。

【００５０】電機子巻線２−１、１７−１はスロット１
−１及び１−６内に巻装され、巻始めが整流子片３−１
に接続し、巻終りが整流子片３−２に接続する。そし
て、再度スロット１−１及び１−６内に巻装されて、そ
の巻終りは整流子片３−２の隣の整流子片３−３に接続
する。このように、電機子巻線２−１、１７−１が電機
子コイルを形成する。同様に電機子巻線２−２、１７−
２はスロット１−７及び１−１２内に巻装され、巻始め
が整流子片３−１３に接続し、巻終りが整流子片３−１
４に接続する。そして、再度スロット１−７及び１−１
２内に巻装されて、その巻終りは整流子片３−１４の隣
の整流子片３−１５に接続する。以下、同様に電機子鉄
心スロット１のスロット数１２の半周にわたり巻装し、
それぞれの電機子巻線２−１、１７−１の巻終りが３−
１３に、２−２、１７−２の巻終りが３−１に接続され
るよう巻線する。

【００５１】このように、電機子鉄心スロット１の数に
対して整流子５に２倍の整流子片３を備えた１スロット
−２Ｎセグメント方式で、巻始めがそれぞれ対称位置に
ある電機子鉄心７の各一対のスロットに対してスロット
数に対して２倍の整流子片３と同じ数だけ巻線された２
本の電機子巻線２を電機子鉄心のスロット１の全周にわ
たって巻線を巻き回すことにより、スロット数は整流子
片３の数の１／２倍となって実質的に１本の電機子巻線
２を電機子鉄心スロット１の全周にわたって巻線を巻き
回す１スロット−１セグメント方式の巻線形態と同じに
なるため、例えば、電機子巻線２の線径がφ０．４５ｍ
ｍの場合、電機子巻線２を２重に巻き回すことにより、
電機子巻線２の線径がφ０．６５ｍｍの場合に電機子巻
線２を１重に巻回すものと同等の断面積を得られるの
で、太線を巻いて得られる銅損改善の効果と同等のもの
を得ることができる。

【００５２】また、電機子巻線２の線径がφ０．４５ｍ
ｍ以下であれば、細線であるため整流子のフック６にお
ける線間距離を安定して確保することができ、フック６
に対するヒュージング不良や断線、フックの変形や巻線
加工劣化等、品質上の問題点を解決することができ、さ
らに細線を巻線するので巻線の剛性を弱くでき、その結
果、巻径を小さくすることが可能となるので、製造上の
不具合を改善できる。なお且つ、接続後の線間距離を目
視確認する必要がなくなり、工数削減による生産性向上
にもなる。なお、この発明の実施の形態６では整流子片
３の数が２４、電機子鉄心スロット１の数が１２の場合
について述べたが、整流子片３の数が電機子鉄心スロッ
ト１の数の整数倍の場合には各一対のスロットに対して
スロット数に対して整数倍の整流子片３と同じ数だけ巻
線された本数の電機子巻線を電機子鉄心のスロット１の
全周にわたって巻線を巻き回すことになる。

【００５３】発明の実施の形態７ 次にこの発明の実施の形態７を図について説明する。図
１７はこの発明の実施の形態を表す整流子電動機の巻線
結線図、図１８は整流子電動機の整流子結線部部分拡大
図、図１９は整流子電動機の電機子整流子部上面図であ
る。図において、この発明の実施の形態１と同一の構成
は同一符号を付して重複した構成の説明を省略する。次
に、電機子コイルの巻線形態について説明する。図１７
から図１９に示すように、整流子片３の数が２２、電機
子鉄心スロット１の数が２２の場合（１スロット−１セ
グメント方式）である。

【００５４】２つの巻線フライヤーを持つ巻線機で、巻
始めがそれぞれ対称位置にある電機子巻線２−１、２−
２を同時に巻線を開始する。電機子巻線２−１は巻始め
が整流子片３−１に接続し、スロット１−１及び１−１
０内に巻装され、巻終りが整流子片３−２に接続する。
電機子巻線２−２は巻始めが整流子片３−１２に接続
し、スロット１−１２及び１−２１内に巻装され、巻終
りが整流子片３−１３に接続する。以下、同様に電機子
鉄心スロット１の半周にわたり巻装し、それぞれの電機
子巻線２−１の巻終りが３−１２、２−２の巻終りが３
−１に接続後、一端切断する。

【００５５】次に、切断したところから回転方向に数え
て２セグメント位置をずらしたところから電機子巻線２
−１、２−２に相当する２−３、２−４を１回目と同
様、同時に巻線を開始する。電機子巻線２−３は巻始め
が整流子片３−３に接続し、スロット１−３及び１−１
２内に巻装され、巻終りが整流子片３−４に接続する。
電機子巻線２−４は巻始めが整流子片３−１４に接続
し、スロット１−１４及び１−１内に巻装され、巻終り
が整流子片３−１５に接続する。以下、同様に電機子鉄
心スロット１のさらに半周にわたり巻装し、それぞれの
電機子巻線２−３の巻終りが３−１４に、電機子巻線２
２−４の巻終りが３−３に接続する。

【００５６】このように、電機子鉄心スロット１と同数
の整流子片３を備えた１スロット−１セグメント方式
で、巻始めがそれぞれ対称位置にある電機子鉄心７の各
一対のスロットに対して巻線された１本の電機子巻線２
を互いに電機子鉄心スロット１の半周ずつ全周にわたっ
て巻線する際に、残りの半周の巻始めをそれから所定位
置ずらしたところから開始し、ずらせた位置からＮ／２
個目の対スロットまで順次巻線することにより、請求項
１で述べた方式と同じ効果を得ることができ、さらに１
つのスロット内における１回目と２回目の巻線バランス
がよくなり、電機子の初期アンバランスを３０％削減で
き、電機子バランス修正の改善につながる。

【００５７】発明の実施の形態８ 次に、この発明の実施の形態８を図について説明する。
図２０はこの発明の実施の形態を表す整流子電動機の電
機子整流子部上面図である。図において、この発明の実
施の形態１と同一の構成は同一符号を付して重複した構
成の説明を省略する。発明の実施の形態７では、２回目
となる残りの半周の巻始めをそれから２セグメント位置
をずらしたところから開始していたが、この発明の実施
の形態８では、２回目の巻線開始位置を次の整流子片３
から数えて６０°〜１２０°先の整流子片３から巻始め
る。巻き方は発明の実施の形態７と同じであるため具体
的説明は省略する。このような電機子巻線の巻線方法に
より前項に述べた方式と同じ効果を得ることができ、ま
た、２回目の巻線を９０°±αから巻線を殆めているた
め、電機子の初期アンバランスを約３０％削減でき、電
機子バランス修正の改善につながる。

【００５８】発明の実施の形態９ 次に、この発明の実施の形態９を図について説明する。
図２１はこの発明の実施の形態を表す巻数比率と寿命の
グラフ、図２２は巻数仕様と入力のグラフ、図２３は電
機子巻線が巻線された電機子鉄心スロット部の切断拡大
図である。図において、この発明の実施の形態１と同一
の構成は同一符号を付して重複した構成の説明を省略す
る。この発明の実施の形態９は、発明の実施の形態１及
び７のように、電機子鉄心スロット１と同数の整流子片
３を備えた１スロット−１セグメント方式で、巻始めが
それぞれ対称位置にある電機子鉄心７の各一対のスロッ
トに対して巻線された１本の電機子巻線２を互いに電機
子鉄心スロット１の半周ずつ全周にわたって巻線する
（即ち、各一対のスロットに対して１本の電機子巻線が
二重巻きする）場合に、対スロット内の巻線で１回目と
２回目の巻線抵抗がほぼ同じになるように巻数が１回目
＞２回目となり、その比率が１．１〜１．４となるよう
設定する。

【００５９】このように設定することにより、請求項１
で述べた方式と同じ効果を得ることができ、さらに１回
目と２回目における巻線形状及び巻線抵抗が均一となり
整流バランスが改善できるので、図２２に示すとおり寿
命の改善も期待できる。また、今までどおり１回巻、も
しくは１回目と２回目の巻数が同数の仕様では巻数は１
×８Ｔ、１×９Ｔと整数値でしか表すことができなかっ
たが、図２３に示すとおり１回目と２回目の巻数仕様を
変えることで１×８．５Ｔ、１×９．５Ｔと巻線仕様の
巾を広げることができることで、入力の調整を巻線仕様
にて行う際、従来に比べ大変有利となる。

【００６０】発明の実施の形態１０ 次に、この発明の実施の形態１０について説明する。図
２４はこの発明の実施の形態を表す整流子電動機の巻線
結線図、図２５は整流子電動機の整流子線部部分拡大図
である。図において、この発明の実施の形態１と同一の
構成は同一符号を付して重複した構成の説明を省略す
る。次に、電機子コイルの巻線形態について説明する。
図２４及び図２５に示すように、整流子片３の数が２
４、電機子鉄心スロット１の数が１２の場合（１スロッ
ト−２Ｎセグメント方式）である。

【００６１】２つの巻線フライヤーを持つ巻線機で、巻
始めがそれぞれ対称位置にある電機子巻線２−１、２−
２を同時に巻線を開始する。電機子巻線２−１はスロッ
ト１−１及び１−６内に巻装され、巻始めが整流子片３
−１に接続し、巻終りが整流子片３−２に接続する。そ
して、再度スロット１−１及び１−６内に巻装されて、
その巻終りは整流子片３−２の隣の整流子片３−３に接
続する。このような巻線方法で、順序よく巻線方向に沿
って巻線を行い、電機子コイルを形成する。同様に電機
子巻線２−２はスロット１−７及び１−１２内に巻装さ
れ、巻始めが整流子片３−１３に接続し、巻終りが整流
子片３−１４に接続する。そして、再度スロット１−７
及び１−１２内に巻装されて、その巻終りは整流子片３
−１４の隣の整流子片３−１５に接続する。以下、同様
に電機子鉄心スロット１のスロット数１２の半周にわた
り巻装し、それぞれの電機子巻線２−１の巻終りが３−
１３に、２−２の巻終りが３−１に接続後、一旦切断す
る。

【００６２】次に、切断したところから、回転方向に数
えて２セグメント位置をずらしたところから、電機子巻
線２−１、２−２を１回目と同様、同時に巻き線を開始
する。電機子巻線２−１はスロット１−７及び１−１２
内に巻装され、巻終りが３−１４に接続する。電機子巻
線２−２はスロット１−１及び１−６内に巻装され、巻
終りが整流子片３−２に接続する。このように、さらに
もう１回電機子鉄心スロット１のスロット数１２のさら
に半周にわたり巻装し、電機子巻線２−１の最終的な巻
終りが整流子片３−１に接続され、また、電機子巻線２
−２の最終的な巻終りが整流子片３−１３に接続されて
切断される。

【００６３】このように、電機子鉄心スロット１の数に
対して整流子５に２倍の整流子片３を備えた１スロット
−２Ｎセグメント方式で、巻始めがそれぞれ対称位置に
ある電機子鉄心７の各一対のスロットに対してスロット
数に対して２倍の整流子片３と同じ数だけ巻線された１
本の電機子巻線２を互いに電機子鉄心スロット１の半周
ずつ全周にわたって巻線する際に、残りの半周の巻始め
をそれから２セグメント位置をずらしたところから開始
し、ずらせた位置からＮ／２個目の対スロットまで順次
巻線することにより、請求項１で述べた方式と同じ効果
を得ることができ、さらに１つのスロット内における１
回目と２回目の巻線バランスがよくなり、電機子の初期
アンバランスを３０％削減でき、電機子バランス修正の
改善につながる。

【００６４】発明の実施の形態１１ 次に、この発明の実施の形態１１を図について説明す
る。発明の実施の形態１０では、２回目となる残りの半
周の巻始めをそれから２セグメント位置をずらしたとこ
ろから開始していたが、この発明の実施の形態１１で
は、２回目の巻線開始位置を次の整流子片３から数えて
６０°〜１２０°先の整流子片３から巻始める。巻き方
は発明の実施の形態１０と同じであるため具体的説明は
省略する。このような電機子巻線の巻線方法により前項
に述べた方式と同じ効果を得ることができ、また、２回
目の巻線を９０°±αから巻線を殆めているため、電機
子の初期アンバランスを約３０％削減でき、電機子バラ
ンス修正の改善につながる。さらに、巻線形状及び巻線
抵抗が均一となり整流バランスが改善できるので寿命の
改善も期待できる。

【００６５】発明の実施の形態１２ この発明の実施の形態１２は、発明の実施の形態４及び
１０のように、電機子鉄心スロット１の数に対して整流
子５に２倍の整流子片３を備えた１スロット−２Ｎセグ
メント方式で、巻始めがそれぞれ対称位置にある電機子
鉄心７の各一対のスロットに対して巻線された１本の電
機子巻線２を互いに電機子鉄心スロット１の半周ずつ全
周にわたって巻線する（即ち、各一対のスロットに対し
て１本の電機子巻線が二重巻きする）場合に、対スロッ
ト内の巻線で１回目と２回目の巻線抵抗がほぼ同じにな
るように巻数が１回目＞２回目となり、その比率が１．
１〜１．４となるよう設定する。

【００６６】このように設定することにより、請求項１
で述べた方式と同じ効果を得ることができ、さらに１回
目と２回目における巻線形状及び巻線抵抗が均一となり
整流バランスが改善できるので、図２２に示すとおり寿
命の改善も期待できる。また、今までどおり１回巻、も
しくは１回目と２回目の巻数が同数の仕様では巻数は１
×８Ｔ、１×９Ｔと整数値でしか表すことができなかっ
たが、１回目と２回目の巻数仕様を変えることで１×
８．５Ｔ、１×９．５Ｔと巻線仕様の巾を広げることが
できることで、入力の調整を巻線仕様にて行う際、従来
に比べ大変有利となる。上述した発明の実施の形態では
いずれもα−フック方式の整流子について説明したが、
スタフィング方式（電機子巻線の結線を整流子上に設け
られた溝に打ち込んで固定する方式）の整流子について
適用できることはいうまでもない。

【００６７】

【発明の効果】以上のように、この発明の請求項１の整
流子電動機においては、電機子鉄心のスロットと同数の
整流子片を備えた１スロット−１セグメント方式で、巻
始めがそれぞれ対称位置にある電機子鉄心の各一対のス
ロットに対して巻線された１本の電機子巻線を電機子鉄
心のスロット全周（結果として２重）にわたって巻線を
巻き回すことにより、２本の電機子巻線を電機子鉄心の
スロット半周に巻線し、電機子巻線を１重に巻回すこと
と同じこととなるため、例えば、電機子巻線の線径がφ
０．４５ｍｍの場合、電機子巻線を２重に巻回すことに
より、電機子巻線の線径がφ０．６５ｍｍの場合に電機
子巻線を１重に巻回すものと同等の断面積を得られるの
で、太線を巻いて得られる銅損改善の効果と同等のもの
を得ることができるという効果を奏する。また、電機子
巻線の線径がφ０．４５ｍｍ以下であれば、細線である
ため整流子フック部の線間距離を安定して確保すること
ができ、ヒュージング不良や断線、フックの変形や巻線
加工劣化等、品質上の問題点を解決することができ、さ
らに細線を巻線するので巻線の剛性を弱くでき、その結
果、巻径を小さくすることが可能となるので、製造上の
不具合を改善できる、なお且つ、接続後の線間距離を目
視確認する必要がなくなり、工数削減による生産性向上
にもなるという効果を奏する。

【００６８】この発明の請求項２の整流子電動機におい
ては、電機子全導体数と界磁巻線数との比率が６以上：
１となるよう設定することにより、電機子巻線の変圧器
作用による火花抑制効果を改善できるため、電機子巻線
の巻数を多くし、界磁の鉄損及び銅損を減少させること
で、効率向上と整流改善により寿命を従来より１．２倍
長くすることが可能となる効果を奏する。

【００６９】この発明の請求項３の整流子電動機におい
ては、電機子巻線の中心と界磁極の中心との位相角度を
１０°〜３０°の間になるよう設定することにより、回
転方向の次の電機子鉄心スロット内巻線との変圧器作用
による火花抑制効果により火花発生が少なく、ブラック
バー現象を抑制することができるとともに刷子寿命の向
上を図ることができるという効果を奏する。

【００７０】この発明の請求項４の整流子電動機におい
ては、電機子鉄心のスロットの数に対して整流子に２倍
以上の整数倍の整流子片を備えた１スロット−２Ｎセグ
メント方式で、巻始めがそれぞれ対称位置にある電機子
鉄心の各一対のスロットに対してスロット数に対して整
数倍の整流子片と同じ数だけ巻線された１本の電機子巻
線を電機子鉄心のスロット全周（結果としてスロット数
に対して整数倍重）にわたって巻線を巻き回すことによ
り、スロット数は整流子片の数の１／整数倍となって実
質的に１本の電機子巻線を電機子鉄心のスロット全周に
わたって巻線を巻き回す１スロット−１セグメント方式
の巻線形態と同じになるため、１スロット−２Ｎセグメ
ント方式でも、請求項１で述べた１スロット−１セグメ
ント方式と同じように、例えば、電機子巻線の線径がφ
０．４５ｍｍの場合、電機子巻線を２重に巻回すことに
より、電機子巻線の線径がφ０．６５ｍｍの場合に電機
子巻線を１重に巻回すものと同等の断面積を得られるの
で、太線を巻いて得られる銅損改善の効果と同等のもの
を得ることができるという効果を奏する。また、電機子
巻線の線径がφ０．４５ｍｍ以下であれば、細線である
ため整流子フック部の線間距離を安定して確保すること
ができ、ヒュージング不良や断線、フックの変形や巻線
加工劣化等、品質上の問題点を解決することができ、さ
らに細線を巻線するので巻線の剛性を弱くでき、その結
果、巻径を小さくすることが可能となるので、製造上の
不具合を改善できる、なお且つ、接続後の線間距離を目
視確認する必要がなくなり、工数削減による生産性向上
にもなるという効果を奏する。

【００７１】この発明の請求項５の整流子電動機におい
て、電機子鉄心のスロットと同数の整流子片を備えた１
スロット−１セグメント方式で、巻始めがそれぞれ対称
位置にある電機子鉄心の各一対のスロットに対して巻線
された２本並列にした電機子巻線を電機子鉄心のスロッ
ト半周にわたって巻線することにより、実質的に１本の
電機子巻線を電機子鉄心のスロット全周にわたって巻線
を巻き回す１スロット−１セグメント方式の巻線形態と
同じになるため、請求項１で述べた１スロット−１セグ
メント方式と同じように性能改善効果と生産性向上によ
る効果を得ることができる。

【００７２】この発明の請求項６の整流子電動機におい
て、電機子鉄心のスロットの数に対して整流子に２倍以
上の整数倍の整流子片を備えた１スロット−２Ｎセグメ
ント方式で、巻始めがそれぞれ対称位置にある電機子鉄
心の各一対のスロットに対してスロット数に対して整数
倍の整流子片と同じ数だけ巻線された２本の電機子巻線
を電機子鉄心のスロット全周（結果としてスロット数に
対して整数倍重）にわたって巻線を巻き回すことによ
り、スロット数は整流子片の数の１／整数倍となって実
質的に１本の電機子巻線を電機子鉄心のスロット全周に
わたって巻線を巻き回す１スロット−１セグメント方式
の巻線形態と同じになるため、請求項１で述べた１スロ
ット−１セグメント方式と同じように性能改善効果と生
産性向上による効果を得ることができる。

【００７３】この発明の請求項７の整流子電動機におい
て、電機子鉄心のスロットと同数の整流子片を備えた１
スロット−１セグメント方式で、巻始めがそれぞれ対称
位置にある電機子鉄心の各一対のスロットに対して巻線
された１本の電機子巻線を互いに電機子鉄心のスロット
の半周ずつ全周にわたって巻線する際に、一方の残りの
半周の巻始めをそれから所定位置ずらしたところから開
始し、ずらせた位置からＮ／２個目の対スロットまで順
次巻線することにより、請求項１で述べた方式と同じ効
果を得ることができ、さらに１つのスロット内における
１回目と２回目の巻線バランスがよくなり、電機子の初
期アンバランスを３０％削減でき、電機子バランス修正
の改善につながるという効果を奏する。

【００７４】この発明の請求項８の整流子電動機におい
て、整流子にＮ個の電機子鉄心スロットと同数の整流子
片を備えた１スロット−１セグメント方式では、一対の
スロット内の電機子巻線で１回目と２回目の巻線抵抗が
ほぼ同じになるように巻数が１回目＞２回目となり、そ
の比率が１．１〜１．４となるよう設定することによ
り、請求項１で述べた方式と同じ効果を得ることがで
き、さらに１回目と２回目における巻線形状及び巻線抵
抗が均一となり整流バランスが改善できるので寿命の改
善も期待できるという効果を奏する。また、今までどお
り１回巻、もしくは１回目と２回目の巻数が同数の仕様
では巻数は１×８Ｔ、１×９Ｔと整数値でしか表すこと
ができなかったが、１回目と２回目の巻数仕様を変える
ことで１×８．５Ｔ、１×９．５Ｔと巻線仕様の巾を広
げることができることで、入力調整を巻線仕様にて行う
際、従来に比べ大変有利となる。

【００７５】この発明の請求項９の整流子電動機におい
て、電機子鉄心のスロットの数に対して整流子に２倍以
上の整数倍の整流子片を備えた１スロット−２Ｎセグメ
ント方式で、巻始めがそれぞれ対称位置にある電機子鉄
心の各一対のスロットに対してスロット数に対して整数
倍の整流子片と同じ数だけ巻線された１本の電機子巻線
を互いに電機子鉄心のスロットの半周ずつ全周にわたっ
て巻線する際に、一方の残りの半周の巻始めをそれから
所定位置ずらしたところから開始し、ずらせた位置から
Ｎ／２個目の対スロットまで順次巻線することにより、
請求項１で述べた方式と同じ効果を得ることができ、さ
らに１つのスロット内における１回目と２回目の巻線バ
ランスがよくなり、電機子の初期アンバランスを３０％
削減でき、電機子バランス修正の改善につながるという
効果を奏する。

【００７６】この発明の請求項１０の整流子電動機にお
いて、電機子鉄心のスロットの数に対して整流子に２倍
以上の整数倍の整流子片を備えた１スロット−２Ｎセグ
メント方式では、整流子にＮ個の電機子鉄心スロットと
同数の整流子片を備えた１スロット−１セグメント方式
では、一対のスロット内の電機子巻線で１回目と２回目
の巻線抵抗がほぼ同じになるように巻数が１回目＞２回
目となり、その比率が１．１〜１．４となるよう設定す
ることにより、請求項１で述べた方式と同じ効果を得る
ことができ、さらに１回目と２回目における巻線形状及
び巻線抵抗が均一となり整流バランスが改善できるので
寿命の改善も期待できるという効果を奏する。また、今
までどおり１回巻、もしくは１回目と２回目の巻数が同
数の仕様では巻数は１×８Ｔ、１×９Ｔと整数値でしか
表すことができなかったが、１回目と２回目の巻数仕様
を変えることで１×８．５Ｔ、１×９．５Ｔと巻線仕様
の巾を広げることができることで、入力調整を巻線仕様
にて行う際、従来に比べ大変有利となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１を表す整流子電動機
の巻線結線図である。

【図２】 この発明の実施の形態１を表す整流子電動機
の電機子整流子部上面図である。

【図３】 この発明の実施の形態１を表す整流子結線側
面図である。

【図４】 この発明の実施の形態１を表す整流子結線部
部分拡大図である。

【図５】 この発明の実施の形態２を表す界磁鉄心と電
機子鉄心を上から見た図である。

【図６】 この発明の実施の形態２を表す巻数比率とカ
ーボンブラシの寿命のグラフである。

【図７】 この発明の実施の形態２を表す整流子電動機
の側面図である。

【図８】 この発明の実施の形態３を表す電機子巻線の
巻線配置を示す結線図である。

【図９】 この発明の実施の形態３を表す位相角のズレ
とブラシの寿命のグラフである。

【図１０】 この発明の実施の形態４を表す整流子電動
機の巻線結線図である。

【図１１】 この発明の実施の形態４を表す整流子結線
部部分拡大図である。

【図１２】 この発明の実施の形態５を表す整流子電動
機の巻線結線図である。

【図１３】 この発明の実施の形態５を表す整流子結線
部部分拡大図である。

【図１４】 この発明の実施の形態５を表す電機子整流
子部上面図である。

【図１５】 この発明の実施の形態６を表す整流子電動
機の巻線結線図である。

【図１６】 この発明の実施の形態６を表す整流子結線
部部分拡大図である。

【図１７】 この発明の実施の形態７を表す整流子電動
機の巻線結線図である。

【図１８】 この発明の実施の形態７を表す整流子結線
部部分拡大図である。

【図１９】 この発明の実施の形態７を表す電機子整流
子部上面図である。

【図２０】 この発明の実施の形態８を表す電機子整流
子部上面図である。

【図２１】 この発明の実施の形態９を表す巻数比率と
寿命のグラフである。

【図２２】 この発明の実施の形態９を表す巻数仕様と
入力のグラフである。

【図２３】 この発明の実施の形態９を表す電機子巻線
が巻線された電機子鉄心スロット部の切断拡大図であ
る。

【図２４】 この発明の実施の形態１０を表す整流子電
動機の巻線結線図である。

【図２５】 この発明の実施の形態１０を表す整流子結
線部部分拡大図である。ト切断面図である。

【図２６】 従来の整流子電動機の巻線結線図である。

【図２７】 従来の整流子電動機の電機子側面図であ
る。

【図２８】 従来の整流子電動機の電機子鉄心スロット
切断面図である。

【図２９】 従来の整流子電動機の整流子結線部部分拡
大図である。

【図３０】 従来の界磁鉄心と電機子鉄心を上から見た
図である。

【図３１】 従来の整流子電動機の電機子整流子部上面
図である。

【図３２】 従来の整流子電動機の電機子整流子部側面
図である。

【図３３】 従来の整流子電動機の電機子整流子部下面
図である。

【図３４】 図３３の部分拡大図である。

【図３５】 電機子巻線を行うフライヤー巻線機の巻線
投入部の図である。

【符号の説明】

１ 電機子鉄心スロット、２ 電機子巻線、３ 整流子
片、５ 整流子、７電機子鉄心、１２ 回転軸、１３
界磁鉄心、１４ 界磁巻線、１９ 整流子電動機。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新井 光男 埼玉県大里郡花園町大字小前田1728番地１ 三菱電機ホーム機器株式会社内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸と、回転軸に接続された複数個Ｎ
   のスロットを持つ電機子鉄心と、回転軸に接続され、電
   機子鉄心のスロットと同数の整流子片を有する整流子
   と、各対のスロット内に巻線された電機子巻線の終端を
   隣の対のスロット内に巻線された電機子巻線の始端と隣
   の整流子片に順次接続して形成された電機子コイルとで
   構成された整流子電動機において、 前記電機子コイルは、巻始めがそれぞれ対称位置にある
   各一対のスロットに対してそれぞれ少なくとも１回巻線
   された電機子巻線を各々隣りの整流子片に連続的に順次
   接続して、Ｎ／２個目の対スロットまで順次巻線し、そ
   のＮ／２個目の対スロット巻線後に、各々の電機子巻線
   をそれから更にＮ／２個目の対スロットまで順次巻線
   し、巻始めから数えてＮ＋１個目の整流子片に電機子巻
   線の端末がそれぞれ接続されるように巻線して形成され
   ていることを特徴とする整流子電動機。
2. 【請求項２】 上記整流子電動機において、電機子全導
   体数と界磁巻線数との比率が６以上となるよう設定した
   ことを特徴とする請求項第１項記載の整流子電動機。
3. 【請求項３】 上記整流子電動機において、前記電機子
   巻線の中心と界磁極の中心との位相角度を１０°〜３０
   °の間になるよう設定したことを特徴とする請求項第１
   項記載の整流子電動機。
4. 【請求項４】 回転軸と、回転軸に接続された複数Ｎ個
   のスロットを持つ電機子鉄心と、回転軸に接続され、電
   機子鉄心のスロットの数に対して２倍以上の整数倍の整
   流子片を有する整流子と、各対のスロット内にスロット
   数に対して整数倍の整流子片と同じ数だけ巻線された電
   機子巻線の終端を隣の対のスロット内に巻線された電機
   子巻線の始端と隣の整流子片に順次接続して形成された
   電機子コイルとで構成された整流子電動機において、 前記電機子コイルは、巻始めがそれぞれ対称位置にある
   各一対のスロットに対してそれぞれスロット数に対して
   整数倍の整流子片と同じ数だけ巻線された電機子巻線を
   各々隣りの整流子片に連続的に順次接続して、Ｎ／２個
   目の対スロットまで順次巻線し、Ｎ／２個目の対スロッ
   トまで順次巻線し、そのＮ／２個目の対スロット巻線後
   に、各々の電機子巻線をそれから更にＮ／２個目の対ス
   ロットまで順次巻線し、巻始めから数えてＮ＋１個目の
   整流子片に電機子巻線の端末がそれぞれ接続されるよう
   に巻線して形成されていることを特徴とする整流子電動
   機。
5. 【請求項５】 回転軸と、回転軸に接続された複数Ｎ個
   のスロットを持つ電機子鉄心と、回転軸に接続され、電
   機子鉄心のスロットと同数の整流子片を有する整流子
   と、各対のスロット内に巻線された電機子巻線の終端を
   隣の対のスロット内に巻線された電機子巻線の始端と隣
   の整流子片に順次接続して形成された電機子コイルとで
   構成された整流子電動機において、 前記電機子コイルは、巻始めがそれぞれ対称位置にある
   各一対のスロットの数に対してそれぞれ２本並列にして
   少なくとも１回巻線された電機子巻線を各々隣りの整流
   子片に連続的に順次接続して、Ｎ／２個目の対スロット
   まで順次巻線し、巻始めから数えてＮ／２＋１個目の整
   流子片に電機子巻線の端末がそれぞれ接続されるように
   巻線して形成されていることを特徴とする整流子電動
   機。
6. 【請求項６】 回転軸と、回転軸に接続された複数Ｎ個
   のスロットを持つ電機子鉄心と、回転軸に接続され、電
   機子鉄心のスロットに対して２倍以上の整数倍の整流子
   片を有する整流子と、各対のスロット内にスロット数に
   対して整数倍の整流子片と同じ数だけ巻線された電機子
   巻線の終端を隣の対のスロット内に巻線された電機子巻
   線の始端と隣の整流子片に順次接続して形成された電機
   子コイルとで構成された整流子電動機において、 前記電機子コイルは、巻始めがそれぞれ対称位置にある
   各一対のスロットの数に対してそれぞれスロット数に対
   して整数倍の整流子片と同じ数の複数の線をその数だけ
   巻線された電機子巻線を各々隣りの整流子片に連続的に
   順次接続して、Ｎ／２個目の対スロットまで順次巻線
   し、巻始めから数えてＮ／２＋１個目の整流子片に電機
   子巻線の端末がそれぞれ接続されるように巻線して形成
   されていることを特徴とする整流子電動機。
7. 【請求項７】 回転軸と、回転軸に接続された複数Ｎ個
   のスロットを持つ電機子鉄心と、回転軸に接続され、電
   機子鉄心のスロットと同数の整流子片を有する整流子
   と、各対のスロット内に巻線された電機子巻線の終端を
   隣の対のスロット内に巻線された電機子巻線の始端と隣
   の整流子片に順次接続して形成された電機子コイルとで
   構成された整流子電動機において、 前記電機子コイルは、巻始めがそれぞれ対称位置にある
   各一対のスロットに対してそれぞれ少なくとも１回巻線
   された電機子巻線を各々隣りの整流子片に連続的に順次
   接続して、Ｎ／２個目の対スロットまで順次巻線し、そ
   のＮ／２個目の対スロット巻線後に一旦切断し、各々の
   電機子巻線の巻始めをそれから所定位置ずらしたところ
   から開始し、ずらせた位置からＮ／２個目の対スロット
   まで順次巻線し、巻始めから数えてＮ／２＋１個目の整
   流子片に電機子巻線の端末がそれぞれ接続されるよう巻
   線して形成されていることを特徴とする整流子電動機。
8. 【請求項８】 上記整流子電動機において、一対のスロ
   ット内の電機子巻線で１回目と２回目の巻数が１回目＞
   ２回目であり、その巻線比率が１．１〜１．４であるこ
   とを特徴とする請求項第１項又は請求項第７項記載の整
   流子電動機。
9. 【請求項９】 回転軸と、回転軸に接続された複数Ｎ個
   のスロットを持つ電機子鉄心と、回転軸に接続され、電
   機子鉄心のスロットの数に対して２倍以上の整数倍の整
   流子片を有する整流子と、各対のスロット内にスロット
   数に対して整数倍の整流子片と同じ数だけ巻線された電
   機子巻線の終端を隣の対のスロット内に巻線された電機
   子巻線の始端と隣の整流子片に順次接続して形成された
   電機子コイルとで構成された整流子電動機において、 前記電機子コイルは、巻始めがそれぞれ対称位置にある
   各一対のスロットに対してそれぞれスロット数に対して
   整数倍の整流子片と同じ数だけ巻線された電機子巻線を
   各々隣りの整流子片に連続的に順次接続して、Ｎ／２個
   目の対スロットまで順次巻線し、そのＮ／２個目の対ス
   ロット巻線後に一旦切断し、各々の電機子巻線の巻始め
   をそれから所定位置ずらしたところから開始し、ずらせ
   た位置からＮ／２個目の対スロットまで順次巻線し、巻
   始めから数えてＮ＋１個目の整流子片に電機子巻線の端
   末がそれぞれ接続されるよう巻線して形成されているこ
   とを特徴とする整流子電動機。
10. 【請求項１０】 上記整流子電動機において、一対のス
    ロット内の電機子巻線で１回目と２回目の巻数が１回目
    ＞２回目であり、その巻線比率が１．１〜１．４である
    ことを特徴とする請求項第４項又は請求項第９項記載の
    整流子電動機。