(57)【要約】【課題】  電機子が偏心した際にも電機子振れによる磁気アンバランスに伴う振動及び異音の発生を抑制し、また、抵抗アンバランスに伴う振動や異音の発生を防ぎ、巻線プログラムを容易化して生産性を向上することができる回転電機を提供する【解決手段】巻線を、スロットコア数／［（界磁磁石の極数）／２］個の巻線コイルで構成し、各巻線コイルは波巻方式でスロットに巻回される（界磁磁石の極数）／２個のコイル部を有し、１つのコイル部の一端は所定の始端セク゛メントに接続され、任意のスロットに巻回された巻回部を経て他端が同相のセク゛メントに接続され、他の１つのコイル部の一端は上記同相のセク゛メントに接続され、同相のスロットに巻回された巻回部を経て他端が上記始端セク゛メントに対し（界磁磁石の極数）／２ヒ゜ッチ離隔した終端セク゛メントに接続され、次の巻線コイルは上記終端セク゛メントに接続され、最終の巻線コイルの他端が上記始端セク゛メントに接続されるようにした【選択図】図４
2011103735.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（界磁磁石の極数）／２の倍数のセグメント数を有し、複数組のブラシが摺接される整流子と、上記セグメント数と同数のスロットコアを有する電機子と、上記電機子のスロットに巻回され、端子が上記整流子の所定のセグメントに接続された巻線とを有する回転電機において、上記巻線は、スロットコア数／［（界磁磁石の極数）／２］個の巻線コイルで構成され、各巻線コイルは波巻方式で上記スロットに巻回される（界磁磁石の極数）／２個のコイル部を有し、１つのコイル部の一端は所定の始端セグメントに接続され、任意のスロットに巻回された巻回部を経て他端が同相のセグメントに接続され、他の１つのコイル部の一端は上記同相のセグメントに接続され、同相のスロットに巻回された巻回部を経て他端が上記始端セグメントに対し（界磁磁石の極数）／２ピッチ離隔した終端セグメントに接続され、次の巻線コイルの１つのコイル部の一端が上記終端セグメントに接続され、最終の巻線コイルの他の１つのコイル部の他端が上記始端セグメントに接続されるようにしたことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
４極の界磁磁極が設けられ、上記整流子に２組のブラシが摺接するようにされたことを特徴とする請求項１記載の回転電機。
【請求項３】
上記スロットに巻回される巻線が上下２層で構成されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の回転電機。
【請求項４】
波巻方式の巻線コイルをクロス巻またはオープン巻としたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の回転電機。
【請求項５】
上記整流子の任意のセグメントと同相のセグメントを均圧線で接続したことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は回転電機、特にその巻線構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の回転電機の巻線構造としては例えば特許文献１に開示されたものがある。即ち、スロットコアの数と同数であって回転とともに２組のブラシが摺接する整流子のセグメントを有し、各スロットにはそれぞれ上下２層からなる上層巻線と下層巻線とを上層巻線はショート巻で、下層巻線はロング巻で、かつ上下層巻線の巻数をそれぞれ同じにして巻装すると共に、同一相となる各スロットに巻装された上層巻線及び下層巻線であって、一方の同一相のスロットの下層巻線と、他方の同一相のスロットの上層巻線とを対応する一方の同一相のセグメントに接続すると共に、一方の同一相のスロットの上層巻線と他方の同一相のスロットの下層巻線とを対応する他方の同一相のセグメントに接続するようにしていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３４７４４９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に示された回転電機の巻線構造は、上層巻線及び下層巻線それぞれが一対の界磁磁石下のみを通過するため、電機子が偏心した際に電機子振れによる磁気アンバランスに伴う振動及び異音の抑制効果が小さいという問題点があった。また、上層巻線と下層巻線との巻回方法が異なっていることから、上層巻線と下層巻線とのコイル長が異なり、上層巻線と下層巻線との間に抵抗アンバランスが生じるため、振動及び異音が生じる原因になるという問題点があった。さらには、上層巻線と下層巻線との巻回方法が異なるため、巻回方法が複雑になり生産性が悪化するという問題点もあった。
【０００５】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、１つの巻線コイルが全界磁磁石下を通過するようにすることにより、電機子が偏心した際にも電機子振れによる磁気アンバランスに伴う振動及び異音の発生を抑制することができ、また、全ての巻線コイルを同じ巻回構造として全ての巻線コイルの長さを等しくすることにより、抵抗アンバランスに伴う振動や異音の発生を防ぐと共に、巻線プログラムを容易化して生産性を向上することができる回転電機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る回転電機は、（界磁磁石の極数）／２の倍数のセグメント数を有し、複数組のブラシが摺接される整流子と、上記セグメント数と同数のスロットコアを有する電機子と、上記電機子のスロットに巻回され、端子が上記整流子の所定のセグメントに接続された巻線とを有する回転電機において、上記巻線は、スロットコア数／［（界磁磁石の極数）／２］個の巻線コイルで構成され、各巻線コイルは波巻方式で上記スロットに巻回される（界磁磁石の極数）／２個のコイル部を有し、１つのコイル部の一端は所定の始端セグメントに接続され、任意のスロットに巻回された巻回部を経て他端が同相のセグメントに接続され、他の１つのコイル部の一端は上記同相のセグメントに接続され、同相のスロットに巻回された巻回部を経て他端が上記始端セグメントに対し（界磁磁石の極数）／２ピッチ離隔した終端セグメントに接続され、次の巻線コイルの１つのコイル部の一端が上記終端セグメントに接続され、最終の巻線コイルの他の１つのコイル部の他端が上記始端セグメントに接続されるようにしたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係る回転電機は上記のように構成され、１つの巻線コイルが全界磁磁石下を通過するようにしたため、電機子が偏心した際にも電機子振れによる磁気アンバランスに伴う振動及び異音の発生を抑制することができる。また、全ての巻線コイルを同じ巻回構造として全ての巻線コイルの長さを等しくしているため、抵抗アンバランスに伴う振動や異音の発生を防ぐことができると共に、巻線プログラムを容易化して生産性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１の全体構成を示すブラシ付回転電機の断面図である。
【図２】実施の形態１における整流子の構成を示す断面図である。
【図３】実施の形態１における電機子のコアの構成を示す概略図である。
【図４】実施の形態１における界磁磁石とスロットコアと巻線コイルと整流子のセグメントとの関係を示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態２における界磁磁石とスロットコアと巻線コイルと整流子のセグメントとの関係を示す説明図である。
【図６】この発明の実施の形態３における整流子のセグメントと均圧線の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図にもとづいて説明する。図１は、実施の形態１の全体構成を示すブラシ付回転電機の断面図、図２は、実施の形態１における整流子の構成を示す断面図、図３は、実施の形態１における電機子のコアの構成を示す概略図、図４は、実施の形態１における界磁磁石と、スロットコアと、巻線コイルと、整流子のセグメントとの関係を示す説明図である。
【００１０】
この発明のブラシ付回転電機１は、図１に示すように、有底筒形状のヨーク１０を有しており、このヨーク１０は、ヨーク円筒部１０ａの内周に界磁磁石１１がホルダ１２を介して圧入等で固定され、磁極を形成する界磁磁石１１の内周面と所定の空隙を介して電機子２０が配設されている。電機子２０及び整流子２２はシャフト２１に固定されている。
【００１１】
電機子２０には巻線コイル２３が巻回されており、ヨーク１０に設けられたベアリングケース部１０ｂに保持されたベアリング１３及びハウジング３０に設けられたベアリングケース部３０ａに保持されたベアリング３１によって回転自在に支持されている。
また、ブラシ３３は整流子２２の表面に形成されているセグメント２２ａにスプリングブラシ３２によって押圧され摺接するようにされている。
【００１２】
図２は、整流子２２の断面図であって、整流子２２の表面に（界磁磁石の極数）／２の倍数の数のセグメント２２ａが形成されている。図２では磁極が４極の例を示しており、２２個のセグメントが示されている。また、セグメント２２ａには複数組のブラシ、例えば図示のように２組のブラシ３３ａ、３３ｂと３３ｃ、３３ｄが摺接するようにされている。図３は、電機子２０の断面図で、電機子２０を構成するコアの形状を示している。
このコアには整流子２２の表面に形成されているセグメント２２ａと同数のスロットコア２０ａが形成されている。
【００１３】
図４は、この発明の実施の形態１による巻線コイルの巻線構造を示すもので、４極の界磁磁石１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄと、２２個のスロットコア１〜２２と、これらのスロットコアにクロス巻される１つの巻線コイル２３と、２２個の整流子セグメント１〜２２と、２組４個のブラシ３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄとの関係を例示したものである。
【００１４】
巻線コイル２３は回転電機全体としては、スロットコア数／［（界磁磁石の極数）／２］だけ設けられ、スロットコア数は（界磁磁石の極数）／２の倍数だけ設けられるため、極数が４極で、スロットコア数が２２個とされる場合には巻線コイル２３は１１個設けられることになるが、図４ではその内の１つの巻線コイルのみを示している。
【００１５】
巻線コイル２３は波巻方式でスロットコアに巻回されるが、図４では巻線コイルが整流子側でクロスしてスロットコアに巻回されるクロス巻の例を示している。
各巻線コイル２３は（界磁磁石の極数）／２個のコイル部から構成される。極数が４極の場合には２個のコイル部２３ａ、２３ｂから構成され、各コイル部がスロットコアに巻回された状態でその両端が整流子のセグメントに接続され、セグメントの接続を介して２つのコイル部が直列接続されるようになされている。
【００１６】
２つのコイル部のうち、第１のコイル部２３ａは、その一端が任意のセグメントである始端セグメント（図４ではセグメント５）に接続された後、任意のスロット（図４ではスロット９〜１３）に巻回されて巻回部を形成し、他端が同相であるセグメント（図４ではセグメント１７）に接続される。
【００１７】
２つのコイル部のうち、第２のコイル部２３ｂは、その一端がセグメント１７に接続された後、同相であるスロット（図４ではスロット２１、２２、１、２、３）に巻回されて巻回部を形成し、他端が終端セグメント７に接続されて１つの巻線コイル２３が形成される。終端セグメント７は始端セグメント５に対して（界磁磁石の極数）／２ピッチ、即ち極数が４極の場合には２ピッチ離隔した位置となる。
【００１８】
次の巻線コイル２３は、第１のコイル部２３ａの一端を接続する始端セグメントがセグメント７となり、その第２のコイル部２３ｂの終端セグメントが始端セグメント７から２ピッチ離隔したセグメント９となる。以下、同様にして他の全ての巻線コイルを巻回すると、最後の１１個目の巻線コイルの終端セグメントが最初の巻線コイルの始端セグメント５に接続される形となり電機子巻線が形成される。
【００１９】
実施の形態１は上記のように構成されているので、任意のブラシ、例えば３３ａから対応するブラシ、例えば３３ｂに電流が流れる際に、巻線コイル２３は全ての界磁磁石１１ａ〜１１ｄの下を通過することになるため、電機子２０の組み付け性が悪化して界磁磁石１１と電機子２０との間に形成されている空隙に偏りが生じたような場合においても、磁気アンバランスが生じることがないため、電機子２０が振れることなく、振動及び異音の発生を抑制することができる。
【００２０】
また、上述した特許文献１に示されたものは、上層巻線と下層巻線の巻回方法が異なるため、上層巻線と下層巻線の２層によって磁気バランスを保つ構造となっているが、実施の形態１では全ての巻線コイルが同じ巻回方法であるため、スロットコアへの巻回を上下２層の複数層構造にしても同様な効果を期待することができる他、巻回プログラムを容易化することができ、生産性を向上することができる。
【００２１】
また、全ての巻線コイルが同じ巻回方法であることにより、全ての巻線コイルの長さが等しく保たれる結果、抵抗アンバランスがなく、振動及び異音の発生を抑制することができる。さらには、クロス巻を採用することにより、スロットに巻回した後に任意のセグメントに接続するまでの巻線コイルをシャフト２１近傍に巻き付けることが可能であるため、巻太りを解消することが可能である。
【００２２】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２を図にもとづいて説明する。回転電機の全体構成は実施の形態１と同様であるため、図１〜図３を援用して図示を省略する。また、図５は、実施の形態２による巻線コイルの巻線構造を示すもので、界磁磁石と、スロットコアと、セグメントとの関係は実施の形態１と同様であるが、巻線コイルのスロットコアに対する巻回の仕方が整流子側でクロスしないオープン巻とされている点が異なる。
【００２３】
実施の形態２においても実施の形態１と同様な効果を期待することができるのに加えて、オープン巻としたことにより、スロットに巻回した後、任意のセグメントに接続するまでのコイル部の長さを短縮することができるため、巻太りを解消することが可能となる。
【００２４】
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３を図にもとづいて説明する。回転電機の全体構成及び電機子の巻線構造は実施の形態１及び２と同様であるため、図示を省略する。
実施の形態３は整流子のセグメントに均圧線を設ける点に特徴がある。
【００２５】
図６は、実施の形態３によるセグメントの均圧線を示すもので、任意のセグメント（図６ではセグメント１）と同相のセグメント（図６ではセグメント１２）を均圧線２４で接続するものである。実施の形態３を上述した実施の形態１または２と合わせて採用することにより、磁気アンバランス抑制の効果が増し、電機子２０が振れることなく、振動及び異音の発生を抑制することができるものである。
【符号の説明】
【００２６】
１  ブラシ付回転電機
１０  ヨーク
１０ａ  ヨーク円筒部
１０ｂ  ベアリングケース部
１１、１１ａ〜１１ｄ  界磁磁石
１２  ホルダ
１３  ベアリング
２０  電機子
２０ａ  スロットコア
２１  シャフト
２２  整流子
２２ａ  セグメント
２３  巻線コイル
２４  均圧線
３０  ハウジング
３０ａ  ベアリングケース部
３１  ベアリング
３２  スプリングブラシ
３３  ブラシ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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