JPS5970173A

JPS5970173A - 直流機の電機子

Info

Publication number: JPS5970173A
Application number: JP17994682A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Tawara; 田原　和雄; Takayuki Matsui; 孝行松井; Hisaya Sasamoto; 笹本　久弥; Haruo Oharagi; 春雄小原木; Noriyoshi Takahashi; 高橋　典義
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1982-10-15
Filing date: 1982-10-15
Publication date: 1984-04-20

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は直流機の電機子に係シ、特に整流作用を改善し
た直流機の電機子に関するものである。

従来直流機の電機子は、電機子鉄心に多数の直線状のス
ロツ）Ｔｈ設け、これらスロットのそれぞれに上コイル
及び下コイルからなる電機子巻線を巻装している。上コ
イル及び下コイルは各々の整流子片に接続され、同一ス
ロット中の上コイルもしくは下コイルのコイル辺数は通
當１〜５程度に選定される。

第１図にコイル辺数が２つの場合の電機子の概略構成を
示す。第１図において、電機子鉄心の外周部にティース
１０、スロット１１が形成されておシ、これらスロット
１１の中に電機子巻線１２が巻装されており、符号１２
　ａｌ及び１２ｃ１はその上コイルで、１２ｂ、及びｌ
　２ｃＬ１は下コイルである。

上コイル１２ａｘ、１２ｃｌ及び下コイル１２１）１＋
１２ｄｔを電気的に外部と接続するだめの接続端子を整
流子１３と称し、１３ａ−Ｘ３ｄけ整流子片であシ、こ
れら整流子片の間を短絡する部柚がブラシ１５である。

第２図は、第１図を平面的に示した展開図である。一般
に電機子巻線１２を構成する上コイル、下コイルからな
る１つのコイル、例えび（１２ａｔ−１２ｂ１　）、（
１２ｃ１−１２ｄｔ　　）は各素線の絶縁を行った後に
同一スロットに入る上コイル同士と下コイル同士、例え
ば上コイル同±１２ａＩと１２’ｌ、下コイル同±１２
ｂ、と１２ｄＩを外装用テープで包み、あたかも１本の
コイルのようにしてスロット内に挿入する構成がとられ
る。

このため、各コイルの整流終了時に生じるスロット内漏
れ磁束及びエンドコイル部の漏れ磁束に差異が生医整流
性能を悪化させる欠点があった。

すなわち、今、電機子の回転方向を矢印の方向とし、ブ
ラシ１５がＡの位置で整流コイル（１２ａ１−１２ｂ！
　）の整流が終了した時点で考えると、整流コイル（１
２ａｓ　　１２ｂｔ　）の電流変化でスロット内漏れ磁
束φｔ、とエンドコイル漏れ磁束φｔ、が生じるが、こ
のとき、同一スロットにある＝１イル（１２ｃｌ　−１
２ｄｌ　　）がブラシで短絡されているので、両コイル
間に相互誘導作用が働き、整流コイル（１２ａ＋　　　
１２ｂｘ　　）の実効インダクタンスが小さくなる。し
かし、ブラシ１５の位置がＢの場合は、先と同様に整流
終了時の整流コイル（１２ｃｌ　−１２ｄ＋　　）の電
流変化でスロット漏れ磁束とエンドコイル漏れ磁束が生
じても同一スロット内にブラシで短絡されたコイルが存
在せず、かつ、エンドコイルも隣接スロットの整流コイ
ル（１２ａｚ　　１２ｂｚ　　）と密接していないため
に相互誘導作用が小さい。このため整流コイル（１２ｃ
１−１２ｄｓ　　）の実効インダクタンスが大きくなり
、蛙流性能を悪化させる欠点があった。

本発明は前述した従来技術の欠点をなくシ、ｌスロット
内に複数本のコイル辺が挿入されている場合、各整流コ
イルの実効インダクタンス金より均一化して、各整流コ
イルの整流性能を同一に近づけ、整流火花を抑制した、
無火花帯の広い直流機の電機子を提供することを目的と
する。

本発明は、上記目的ｆ：ａ成するだめ、電機子鉄心のス
ロット内に設けた複数本のコイル辺のうちでスロット内
の最後に整流が終るコイルのエンドコイル部と隣接した
スロット内の最初に整流が終るコイルのエンドコイル部
を密接させるコイル配装置として、両コイル間の相互ｄ
導作用を持たせ、各整流コイルの実効インダクタンスを
よシ均−化して、各整流コイルの整流性能を同一に近づ
け、整流火花を抑制したことを特徴とする。

つぎに、本発明を図面ヲ路照して詳しく説明する。

第３図及び第４図は本発明が適用される直流電動機の一
例を示す。第３図及び第４図において、継鉄１、継鉄１
にＣｉｆ′ｉ層された界磁石２と補極鉄心３、界磁鉄心
２に巻装された界磁巻線４と補極鉄心３に巻装されだ補
極巻線５、及び継鉄１の両開口端部に取付けられたエン
ドブラケット６で、これらの各部分１〜Ｇによシ固定子
が構成されている。前記エンドブラケット６に軸受８を
介して支承されたシャフト７、シャフト７に固着された
電機子鉄心９、その外周部に形成されたティース１０１
スロツト１１、スロット１１内に巻装された電機子巻線
１２、及びシャフト７に固着された整流子１３で、これ
らの各部分７〜１３により回転子が構成されている。

また、エンドブラケット６に取付けられたプラン保持器
１４で、プツシ１５ｆｃ整流子１３に摺接するように保
持している。

外部からブラシ１５及び整流子１３を介して、電機子巻
線１２に電力を供給すると同時に界磁巻？ｆＭ４に励磁
電流を流して主磁束を発生させると、この主磁束と電機
子巻線１２に流れる′電流との相互作用により駆動力が
生じるが、この際、電機子巻線１２にＵｌすれる電流は
ブラシ１５による整流区間、つまり、電機子巻線１２の
一部が接続されている１に流子片間がブラシ１５で短絡
され始めてから、短絡が終了する期間内で反転する。こ
の時の電流変化ｄ　ｉ　／　ｄ　ｔとブラシ１５で短絡
される整流コイルのインダクタンスＬとの積でリアクタ
ンス電圧ｅｒが発生するが、前述のように、この値が火
花発生限界電圧以上になると、ブラシ１５から激しい火
花が発生する。このリアクタンス電圧を補償するために
補極鉄心３及び補極巻線５からなる補極を設けるが、こ
のよう々補償手段を設けても、前述の如く同一スロット
内の各整流コイルのインダクタンスの差異にょろりアク
タンス電圧の差１４をすべて補償することは困難である
。

そこで、本害施例では、第５図及び第６図に示すような
電機子構造とする。すなわち、この実施例のようにコイ
ル辺数が２の場合は、スロット１１ａに挿入されている
上コイル１２Ｃ１とスロワ）ｌｌｂに挿入されている上
コイ′ル１２ａのエンドコイル部を密着した配置とする
。と同時に下コイルの１２ｄ１と１２ｂ２のエンドコイ
ル部も密着させて巻装する構成にする。なお、ここでは
上コイルと下コイルの一部について述べたが、他の上コ
イルや、下コイルについても同様に巻装される。

以上のように構成された電機子では第５図に示すように
、ブラシ１５の位置がＡの場合、上コイル１２ａｌ　と
下コイル１２ｂ１の整流電流によるスロット漏れ磁束φ
ｔ、が生じるが、ブラシ１５で整流コイル（１２ｃｌ−
１２ｄｌ　）が短絡されているため抑制される。このと
き、コイル（１２ａｒ−１２ｂｌ　）のエンドコイル部
こもエンドコイル部漏れ磁束φｔ、が生じるが、整流コ
イル（１２Ｃ。

−１２ｄ１　）のエンドコイルとＦ４’＋ｅれた位置に
あるため相互−４作用が小さい。したがって、整流コイ
ル（１２ａｓ　−１２ｂｌ　）の整流終了時は整流コイ
ル（１２Ｃｔ　　　１２ｄｔ　　）のスロット内におけ
る相互誘導作用でスロット漏れ磁束φｔ、が抑制されて
整流コイル（１２ａｌ　−１２ｂｌ　）の実効インダク
タンスが小さくなる。つぎに、回転子カセクメント周期
Ｔβだけ回転して、ブラシ１５がＢの位置にあるとき整
流コイル（１２ｃｌ　　１２ｄｔ）の整流終了時点をみ
るとスロワ）ｌｌａ内にはブラシで短絡されたコイルが
存在しないことがわかる。しかし、エンドコイル部では
ブラシで短絡されている整流コイル（１２ａ２　１２ｂ
ｚ　　）と整流コイル（１２Ｃｔ　　　１２ｄｘ　　）
とが密着して配置されている。このため、整流コイル（
１２ｃ。

−１２ｄｌ）の整流電流によシ生じる漏れ磁束φｔ、は
整流コイル（１２ａ２−１２１ｇ　）の相互誘導作用で
抑制されることになり、整流コイル（１２ｃｌ　　　１
２ｄｔ　）の実効インダクタンスも小さくすることがで
き、各整流コイルの実効インダクタンスを等しい値に近
づけることができる。

第５図及び第６図の実施例ではコイル辺数が２の場合に
ついて述べたが、コイル辺数が３の場合については第７
図に示すように電機子巻線１２の配置とすればよい。す
なわち、コイル辺数が３の場合は２番目の整流コイルは
いずれの回転方向においても同一スロット内に必ずブラ
シで短絡された整流コイルが存在するので実効インダク
タンスが小さくなる。しかし、１番目と３番目のコイル
は同一スロット内に短絡コイルが存在するのはある回転
方向のみである。このためエンドコイル部の相互誘導作
用をいずれの回転方向についても得られるようにするに
は第７図のような配置とする。

今、スロワ）ｌｌａに挿入されている上コイルについて
みると、上コイル１２ａ１　　（１番目のコイル）とそ
の左側の隣接したスロワ）ＩＩＺの上コイル１２ｅ、（
３番目のコイル）のエンドコイル部を密着させる。さら
に、スロットｌｌａの上コイル１２ｅｌ　　（３番目の
コイル）とその右側の隣接したスロワ）ｌｌｂに挿入さ
れている上コイル１２ａ２　（１番目のコイル）のエン
ドコイル部とを密着させるような構成にする。この結果
、いずれの回転方向においても必ず、ブラシで短絡され
た整流コイルのエンドコイル部の相互誘導作用が働くの
で、同一スロット内に短絡コイルが存在しない整流コイ
ルも実効インダクタンスを小さくすることができるので
、整流性能を向上することができる。

なお、第８図は同一スロット内のコイル辺数がこの場合
のコイル成形の一実施例を示す。すなわち隣接したスロ
ットに入る２つのコイルのエンドコイル部を密着させる
には予め型でコイルの成形を行〜う必要がある。第８図
（イ）は第６図に示し充整流コイル（１２ｃ１　１２ｄ
ｔ　　）を、（ロ）は第６図に示した整流コイル（１，
２ａｔ−１２ｂｚ）を示す。本実施例ではスロット内に
入る直線部の長さ、ｔｌとｔ、と変えてコイル成形を行
う。このようにするとティース１０の幅分だけコイルの
直線部が周方向でずれても両コイルの上のエンドコイル
部を密着させることができる。同様にコイル辺数が３の
場合も１番目と３番目のコイルを同様な方法で成形して
巻装することができる。

以上の説明はスロット内のコイル辺の並びが周方向に並
んだ横並びで述べたが、縦並びの場合も同様に考えられ
ることはいうまでもない。

以上、上コイル及び下コイルのコイル辺数が２あるいは
３の場伴ついて述べたが、さらにコイル辺数が多くなっ
ても、あるスロツ（・の最後に整流を終えるコイルと隣
接したスロットで最初に整流を終えるコイルのエンドコ
イル同志を密着させれば同様の効果を得ることができる
。

本発明によれば、各整流コイルの実効インダクタンスの
値をほぼ等しくできるので、各整流コイルの無火花帯の
領域が同一となり、総合的な無火花帯を著しく増大する
ことができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電機子のコイル辺が２の場合の構成図、
第２図は第１図の電機子巻線の展開図、第３図は本発明
が適用される直流機の一例を示す上半部縦断側面図、第
４図は本発明が適用される直流機の一例金示す縦断正面
図、第５図は本発明の一実施例に係る電機子のコイル辺
が２の場合の構成図、第６図は第５図の電機子巻線の展
開図、第７図はコイル辺数が３の場合の電機子巻線の展
開図、第８図はコイルコイル辺数が２の場合のコイル成
形の一実施例の形状図である。１・・・継鉄、２・・・界磁鉄心、３・・・補極鉄心、
４・・・界磁巻線、５・・・補極巻線、６・・・エンド
ブラケット、７・・・シャフト、８・・・軸受、９・・
・電機子鉄心、１０・・・ティース、１１＋　１１ａ＋
　　ｌｌｂ、ｌｌｚ・・’スロット、１２　・−・電機
子巻線、１２ａＩ、１２Ｃ１。１２ｅｌ　　ｒ　　１２ａｚ　、１２ｅｗ”・上コイル
、１２ｂ１゜１２ｄｌ　　、１２ｆｓ　　、１２ｂ２．
１２ｆ、・・・下コイル、１３・・・整流子、１３ａ〜
１３ｅ・・・整流子片、１４・・・ブラシ保持器、１５
・・・ブラシ、１１　、　ｔ２・・・コイルの直線部の
長さ、φｔ、・・・スロット内漏れ磁束、φｔ、・・・
エンドコイル漏れ磁束、Ｔβ・・・セグメント周期。弔１図僧４図

Claims

【特許請求の範囲】

１、多数のスロットを有し、該スロット内に巻装された
複数本のコイル辺を有する上コイル及び下コイルからな
る電機予巻ａを備えた直流機の電機子において、スロッ
ト内に設けた複数本のコイル辺のうちでブラシで最後に
短絡が開放されるコイル辺のエンドコイル部と、隣接し
たスロットのうちで最初にブラシでの短絡が開放される
コイル辺のエンドコイル部と全長にわたってエンドコイ
ル同士を密着もしくは密接させるために該スロット内に
入るコイル辺の直線部の積厚方向長さ全土コイル同士及
び下コイル同士をそれぞれ異ならせると共に、１つのコ
イルを構成する上コイルと下コイルのスロットに入る直
線部の長さ寸法を異ならせて配置し、両コイルの整流電
流の変化に対して相互に電磁誘導作用が働くようにした
ことを特徴とする直流機の電機子。