(57)【要約】【課題】電機子コイルのスロット内への巻線密度が高く高効率であり、巻線作業および電機子コイルの装着の作業性が良好な直流モータの電機子を得る。【解決手段】回転軸２から放射状に設けた突極１ａの突極間に形成されるスロット１ｂに面する突極側面に回転軸と２平行に溝１ｃを設け、突極１ａに挿入可能な中心穴とフランジ４ａ、４ｂを有する巻枠４にスロット１ｂの半分を占有するようにテーパー状に電機子コイル３を巻回し、磁性体平板からなる掛止磁片５に溝１ｃと掛止する突起５ｃと巻枠４の両フランジ４ａ、４ｂを挟持する折り曲げ部５ａ、５ｂを設け、２個の掛止磁片５を巻枠４の中心穴内面に対向して挟持させた巻枠４を含む電機子コイル３を突極１ｃに挿入して突起５ｃを溝１ｃに掛止させて巻枠４を固定する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸から矩形の突極が放射状に形成された電機子コアーと、上記突極の間に形成されるスロットに面する突極側面に上記回転軸と平行に設けられた溝と、上記突極に挿入可能な中心穴に大きさを異にしたフランジを有する巻枠と、この巻枠にテーパー状に上記スロットの半分を占有するように巻回された電機子コイルと、磁性体平板からなり平面部両面が上記スロットに面する突極側面と上記巻枠の中心穴内面に接して両端の折り曲げ部が上記巻枠の両フランジを内側から挟持する掛止磁片と、この掛止磁片の平面部に突極側へ突出させた突起とを備え、２個の上記掛止磁片を対向して挟持させた上記巻枠とともに上記電機子コイルを上記突極に挿入して上記突起を上記溝に掛止させたことを特徴とする直流モータの電機子構造。
【請求項２】
掛止磁片の大きいフランジに係合する折り曲げ部を突極先端径と同径にして延長磁極としたことを特徴とする請求項１記載の直流モータの電機子構造。
【請求項３】
延長磁極の一部を折り返し曲げして拡大磁路を形成したことを特徴とする請求項２記載の直流モータの電機子構造。
【請求項４】
電機子コアー径と同径で椀状の一対の整流カバー上及び整流カバー下と、この整流カバー上と整流カバー下の両方又はいずれか一方の椀端を櫛冠状にしてその櫛歯の合計長さを電機子コアーの積層厚に形成し、上記整流カバー上と整流カバー下とを電機子コアーの両方から回転軸に挿入して上記櫛歯をスロット上の相隣る掛止磁片の折り曲げ部の間へ挿入係合させたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の直流モータの電機子構造。
【請求項５】
整流カバーのいずれか一方を整流子と一体に構成したことを特徴とする請求項４記載の直流モータの電機子構造。
【請求項６】
電機子コイルの巻端末が接続され上記電機子コイルと整流子の間に配置された中継端子と、整流子のセグメントから上記電機子コイル方向に延在された集電片とを備え、上記整流子と整流カバーを回転軸に挿入したとき上記中継端子に上記集電片を接触させて上記電機子コイルと上記セグメント間を電気的導通させることを特徴とする請求項５記載の直流モータの電機子構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、直流モータの電機子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の直流モータの電機子は略断面がＶ字状のＶ字開部を狭くしたスロットの内に巻線を施すとか、Ｖ字の開部を広くして巻線後にリング状の鉄心を覆い巻線が遠心力で抜け出さないように固定していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２４３６５２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来一般の直流モータの電機子においては、Ｖ字開部が狭いスロットへの巻線ではスロット内への巻線収容率に限界があり、モータの高効率化に難があった。また、Ｖ字の開部を広くしてスロットへの巻線収容率を高くして巻線作業後に遠心力による巻線の離脱を防ぐためにリング鉄心で覆うものは電機子コアーとリング鉄心との接触部の間隙に磁気抵抗が存在しモータの高効率化に難があった。
また、電機子コアーへ絶縁処理を施して、スロット内へ直接に巻線を施さなければならず巻線の作業性が悪かった。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、巻線作業および電機子コイルの装着の作業性が良く、電機子コイルのスロット内への巻線密度を高くして、遠心力による巻線の離脱を防ぎ、そして電機子部分の磁気間隙をなくして、高効率の直流モータを得るものである。
【０００６】
さらに、第２の目的は、この発明の電機子をインタンク式燃料ポンプ等の液体中で使用する場合の渦損を軽減できる直流モータを得るものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る直流モータの電機子構造は、電機子コアーに回転軸から放射状に形成された矩形の突極の突極間に形成されるスロットに面する突極側面に回転軸と平行に設けた溝と、上記突極に挿入可能な中心穴とフランジを有する巻枠にスロットの半分を占有するようにテーパー状に巻回された電機子コイルと、磁性体平板からなり平面部両面がスロットに面する突極側面と巻枠の中心穴内面に接して両端の折り曲げ部が両フランジを挟持する掛止磁片と、この掛止磁片の平面部に突極側へ突出した突起とを備え、掛止磁片２個を対向して内側から挟持させた巻枠を含む電機子コイルを突極に挿入して溝に突起を掛止させたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における直流モータの電機子の断面図、図２はこの発明の電機子コアーと電機子コイルの関係を示す図、図３はこの発明における直流モータの電機子の部分断面図、図４及び、図５は掛止磁片の斜視図である。
図において、磁性薄板を積層した電機子コアー１はその中心穴に回転軸２が固着されている。電機子コアー１は放射状に突極１ａが設けられている。突極１ａの先端側面に張出はなく、先端は円弧の一部を形成している。各突極１ａとの間は略Ｖ字状のスロット１ｂが形成され、突極１ａのスロット１ｂを形成する面に回転軸２と平行に溝１ｃが設けられている。電機子コイル３は絶縁材からなる巻枠４に電機子コイル３はスロット１ｂの半分を均等に占有するようにテーパー状に巻回される。巻枠４のフランジ４ａ、４ｂはテーパー状巻線に対応させて双方の大きさは異にしている。巻枠４の巻心部は中空となっており突極１ａに挿入可能になっている。
【０００９】
この巻枠４への巻線作業は電機子コアー１に関係なく別の場所で巻枠４に巻回され、電機子コイル３の線端末はフランジ４ａが隣接するフランジ及び電機子コイル３と干渉しない位置に設けられている線止め４ｃに巻き付け固定される。
また、巻枠４の巻心部は中空となっており中空穴はスロット１ｂと対向する側面が突極１ａの断面寸法より少し大きく構成しており、巻枠４と突極１ａの間に掛止磁片５が介在できるようにしている。掛止磁片５は磁性体平板からなり、両端は同一方向に折り曲げられ、一方は延長磁極５ａを形成し、他方は巻枠４の小さい側のフランジ４ａに掛合する爪部５ｂ設けられ、そして巻枠４と突極１ａの間に位置する部位に突極１ａに向けて突起５ｃが設けられている。
【００１０】
電機子コイル３が巻回された巻枠４の大きいフランジ４ｂに延長磁極５ａを係合させ電機子の外周となるように２個の掛止磁片５を対向して巻枠４の中空穴の内面に挟持させて巻枠４とともに突極１ａに圧入する。このとき突起５ｃ部分は弾性変形しながら突極１ａのスロット１ｂ側の面を摺動して溝１ｃに掛合する。延長磁極５ａは突起５ｃが溝１ｃに掛合した状態で突極１ａの円弧を延長する形状にされている。フランジ４ｂの外側面は延長磁極５ａの内面に沿う形状に形成されている。
【００１１】
そして、掛止磁片５の爪部５ｂは２つの機能を持つ爪から構成され、そのうちのひとつの爪はフランジ４ａを挟持し、巻枠４を掛止磁片５に固定する。残りの爪は開き気味に曲げられており電機子コイル３を圧入する力でスロット１ｂの底部に当接させて弾性変形させ、その反力は突起５ｃを溝１ｃの側面を押圧するので、巻枠４とともに電機子コイル３が突極１ａへ強固に固定される。各突極１ａに電機子コイル３が装着された後、電機子コイル３の巻端末は整流子６の接続片６ａに接続される。
【００１２】
ここで、図５に示すように拡大部を折り返し曲げて拡大磁路５ｄを形成し、突極１ａの先端部の磁気分布を滑らかにするようにしてもよい。この場合、フランジ４ｂの外側面は肉落としの段部を形成して拡大磁路を収納できるようにする。
【００１３】
このように構成された直流モータの電機子は、電機子コアー１とは別に電機子コイル３を施した巻枠４を掛止磁片５とともに電機子コアー１の突極１ａへ嵌挿して溝１ｃへ突起５ｃを掛止させて掛止磁片５が電機子コイル３を突極１ａに固定するので、巻線作業および電機子コイル３の装着の作業性が良好である。
そして、スロット１ｂ内への電機子コイルの巻線密度を高くでき巻き数が多くなり、そして電機子コアー１の磁気回路に接続空隙が無いので高効率のモータとすることができる。
【００１４】
実施の形態２．
実施の形態１の電機子は表面の凹凸が多く風損が大きく、とくに液体中で電機子を回転させる燃料ポンプに適用する場合は、渦抵抗が大きくなりポンプ効率を妨げる。このために電機子コイルを円柱に樹脂で包みモールド成形ですることが行われていた。
これに対して実施の形態２の発明は実施の形態１の電機子において掛止磁片５から延長された延長磁極５ａを用いて電機子表面を簡易に平坦にし、渦抵抗を少なくするものである。
図６はこの発明の実施の形態２における直流モータの電機子の断面図、図７は実施の形態２の直流モータの電機子の組み立てを示す斜視図である。
【００１５】
図において、符号１〜６は上記実施の形態１と同様である。回転軸２の電機子コアー１と整流子６の中間に中継台７が装着される。中継台７は絶縁物からなる中空多角柱であり、中空穴が回転軸２に嵌合される。中継台７の多角の各外面に複数の導電性の中継端子８が設けられ、各中継端子８は互いに電気的に絶縁され、多角平面の集電部と電機子コイル３の巻線端末が接続される端子を有している。なお、中継台７の多角の数および中継端子８の数は整流子６のセグメント数に対応させている。
【００１６】
整流子６は絶縁基台６ｂに複数個の導電性のセグメント６ｃが角度均等に配設され、各セグメント６ｃから集電片６ｄが中継台７へ向けて延在されている。また、絶縁基台６ｂと一体に整流カバー上９が樹脂成形により設けられており、整流カバー上９はセグメント６ｃのブラシ接触面と反対方向に電機子コアー１と同一径の椀状に形成され椀内に中継台７を収容する。整流カバー上９の外面は平滑に形成され、椀端は櫛冠状に凹凸が構成されている。椀端の凹底９ａは突極１ａの側面に当接される形状に、そして椀端の櫛歯９ｂは断面が凸形に形成されている。櫛歯９ｂはスロット１ｂ上部の相隣る延長磁極５ａ間に挿入されて、凸形の頂部は延長磁極５ａが無い空間部分を突極１ａの外径と同一にして、また凸形の段下部は延長磁極５ａの下部とフランジ４ｂの間に侵入して、櫛歯９ｂ自身が遠心力で飛び出すのを阻止する（図３参照）。
【００１７】
整流子６と整流カバー上９をと回転軸２に所定の位置に嵌挿されたとき、集電片６ｄは集電部８ａと接触して電機子コイル３と整流子６のセグメント６ｃが電気的に接続されるようになっている。
【００１８】
整流カバー下１０は整流カバー上９と上下が対称の椀状に構成され、上記と同様の凹底１０ａと櫛歯１０ｂを有し、回転軸２が嵌挿される嵌挿穴１０ｃが中心に形成されている。櫛歯９ｂと櫛歯１０ｂを合わせた長さを電機子コアー１の積層厚さと同一にして、整流カバー上９と整流カバー下１０が回転軸２に対向して嵌挿されたとき櫛歯９ｂと櫛歯１０ｂはスロット１ｂ部に挿入され、スロット空間を塞ぐ。
この整流カバー上９と整流カバー下１０の装着により、電機子の表面が平坦となり電機子の回転による周囲流体との渦損を軽減することができる。
【００１９】
そして、整流カバー下１０の嵌挿穴１０ｃに近接した端面に流体の内外の流入出を許容する小穴１０ｄと、整流カバー上９の外周に小穴９ｄが設けてある。この小穴９ｄ、１０ｄは電機子の回転による遠心力の差を利用して整流カバー内の流体を小穴１０ｄから小穴９ｄへ強制流通させて電機子コイル３を直接冷却する。
【００２０】
上記説明では整流カバー上９と整流カバー下１０の双方にスロット空間を塞ぐ櫛歯９ｂと櫛歯１０ｂを設けているが、いずれか一方を電機子コアー１の積層厚さと同じ長さにして、他方は突極１ａの側面に当接される形状としてもよい。
【００２１】
【発明の効果】
この発明の直流モータの電機子は、電機子コアー１とは別途に巻枠４へ電機子コイル３の巻線を施して、この巻枠４を含む電機子コイル３を掛止磁片５とともに電機子コアー１の突極１ａへ嵌挿して溝１ｃへ突起５ｃを掛止させて掛止磁片５が電機子コイル３を突極１ａに固定するようにしたので、巻線作業および電機子コイル３の装着の作業性が良く、またスロット１ｂ内への電機子コイルの巻線密度を高くできるため巻き数が多くなり、高効率のモータとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１を示す直流モータの電機子の断面図である。
【図２】この発明の電機子コアーと電機子コイルの関係を示す図である。
【図３】この発明のにおける直流モータの電機子の部分断面図である。
【図４】この発明の掛止磁片の斜視図である。
【図５】この発明の掛止磁片の斜視図である。
【図６】この発明の実施の形態２における直流モータの電機子の断面図である。
【図７】実施の形態２の直流モータの電機子の組み立てを示す図である。
【符号の説明】
１  電機子コアー、１ａ  突極、１ｂ  スロット、１ｃ  溝、２  回転軸、
３  電機子コイル、４  巻枠、４ａ  フランジ、４ｂ  フランジ、
５  掛止磁片、５ａ  延長磁極、５ｃ  突起、５ｄ  拡大磁路、
６  整流子、６ｄ  集電片、７  中継台、８  中継端子、
９  整流カバー上、９ａ  凹底、９ｂ  櫛歯、９ｄ  小穴、
１０  整流カバー下、１０ａ凹底、  １０ｂ櫛歯、１０ｄ  小穴。
【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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【図７】
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