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JP3545998B2 - Armature of rotating electric machine and winding method of armature - Google Patents
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JP3545998B2 - Armature of rotating electric machine and winding method of armature - Google Patents

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JP3545998B2 JP2000197679A JP2000197679A JP3545998B2 JP 3545998 B2 JP3545998 B2 JP 3545998B2 JP 2000197679 A JP2000197679 A JP 2000197679A JP 2000197679 A JP2000197679 A JP 2000197679A JP 3545998 B2 JP3545998 B2 JP 3545998B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ等の回転電機に使用される電機子に関し、特に、電機子の巻線方式に関する。
【0002】
【従来の技術】
モータや発電機等の回転電機では、アーマチュアコアのコアスロットに銅線等のワイヤを巻回して電機子(アーマチュア)を形成している。この場合、ワイヤは、コンミテータの或るセグメントからコアスロット間の同一部分に数回巻き付けられ、次のセグメントに接続される。例えば、図5に示すように、8番のセグメントから、コアティース2,3番間のコアスロットと6,8番間のコアスロットとの間でn回巻回され(n)、その後9番のセグメントに戻るようにワイヤが巻装される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、自動車などに搭載されるモータでは、電流容量などの関係から、ロック時における電流値を制限される場合がある。その一方、モータに対しては回転数やトルクの増加も求められる。この場合、ワイヤの巻回数を減らせば回転数は上がるものの、ワイヤ長が減少した分抵抗値が下がりロック電流が増大する。また、ワイヤ径を太くすればトルクは上昇するものの、線径が増加した分抵抗値が下がりロック電流が増大する。すなわち、回転数やトルクの増加とロック電流値の制限とは二律背反の関係にある。このため、モータロック時の電流要件が課せられている場合、巻数やワイヤ径を求められる特性に応じて適宜変更できず、モータの出力特性に制約が生じてしまうという問題があった。
【0004】
本発明の目的は、ロック電流の上昇を抑えつつモータ出力特性の変更が可能な回転電機の電機子および電機子巻線方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の回転電機の電機子は、複数のコアスロットを有するアーマチュアコアにワイヤを巻回させてなる回転電機の電機子であって、前記ワイヤを異なる前記コアスロット同士間に巻装して形成した主巻線と、前記主巻線とは前記ワイヤが巻装される前記コアスロットの少なくとも一方を異にし、前記主巻線よりも前記ワイヤの巻回数が少ない副巻線とを有し、前記主巻線と前記副巻線とにより1相分のコイルが形成され、前記主巻線のコイル面が前記アーマチュアコアの外側に配設された磁極と対向位置にある場合に、前記副巻線のコイル面が前記磁極による磁界の影響を受けない位置になるように前記副巻線を形成することを特徴とする。
【0006】
本発明にあっては、電機子に主巻線に加えて副巻線を形成したので、その分、巻線長を長く取ることができ、電機子の内部抵抗を増加させることができる。従って、所定の抵抗値を確保しつつ線径や巻数を変更でき、ロック電流値の上昇を抑えながら回転数やトルクを増加させることが可能となる。
【0007】
なお、主巻線と副巻線とは、それらが形成されるコアスロットの少なくとも一方を異にして形成されていれば良く、従って、両巻線のコアスロットのうちの1つが共通であっても良く、また、主巻線と副巻線とが全く別のスロットに個々に形成されていても良い。
【0008】
前記電機子において、前記副巻線を、前記主巻線が前記アーマチュアコアの外側に配設された磁極と対向位置にある場合に、前記磁極による磁界の影響を受けない位置に形成形成するようにしても良い。これにより、主巻線による回転電機の特性を損なうことなく巻線長を長くすることができ、副巻線形成による影響を最小限に抑えつつ、内部抵抗の増加を図ることが可能となる。
【0009】
また、前記副巻線を、前記主巻線が前記アーマチュアコアの外側に配設された磁極と対向位置にある場合に、前記磁極間に位置する前記コアスロット間に形成するようにしても良い。
【0010】
さらに、前記副巻線を、前記主巻線が前記アーマチュアコアの外側に配設された磁極と対向位置にある場合に、そのコイル面が前記磁極同士の中間位置に対向するように形成しても良い。なお、この場合、副巻線は磁極間にそのコイル面が向いていれば良く、必ずしも磁極の中間位置がワイヤ巻回方向と直角方向になくとも良い。
【0011】
加えて、前記主巻線が前記アーマチュアコアの外側に配設された磁極と対向位置にある場合に、前記副巻線のコイル面と前記磁極による磁界との交差角度が、前記主巻線のコイル面と前記磁界との交差角度よりも小さな角度となるように前記副巻線を形成しても良い。
【0012】
そして、副巻線をこのような形態にて形成することにより、磁界の影響を受けにくく回転電機の動作への影響が少ない位置に副巻線を形成することができる。従って、主巻線による回転電機の特性を損なうことなく巻線長を長くすることができ、副巻線形成による影響を最小限に抑えつつ、内部抵抗の増加を図ることが可能となる。
【0013】
一方、本発明の電機子の巻線方法は、複数のコアスロットを有するアーマチュアコアにワイヤを巻回させてなる電機子の巻線方法であって、前記ワイヤを異なる前記コアスロット同士間に巻装して第1の巻線を形成し、前記第1の巻線を形成した後、前記第1の巻線とは前記ワイヤが巻装される前記コアスロットの少なくとも一方を異にし、前記第1の巻線よりも前記ワイヤの巻回数が多く、かつ前記第1の巻線とにより1相分のコイルをなす第2の巻線を形成し、前記第2の巻線のコイル面が前記アーマチュアコアの外側に配設された磁極と対向位置にある場合に、前記第1の巻線のコイル面が前記磁極による磁界の影響を受けない位置になるように前記第1の巻線を形成することを特徴とする。
【0014】
これにより、電機子に、第1の巻線と、これより巻数の多い第2の巻線とを別個に形成できるので、その分、巻線長を長く取ることができ、電機子の内部抵抗を増加させることができる。従って、所定の抵抗値を確保しつつ線径や巻数を変更でき、ロック電流値の上昇を抑えながら回転数やトルクを増加させることが可能となる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明の一実施の形態であるアーマチュア(電機子)を用いたモータ(回転電機)の要部の構成を示す説明図である。当該実施の形態のモータでは、アーマチュア1は、アーマチュアシャフト2と、これに固定されたアーマチュアコア3と、アーマチュアコア3から軸方向に離れてアーマチュアシャフト2に設けられたコンミテータ4とを備えた構成となっている。アーマチュアコア3のコアスロット5にはワイヤ6が巻き付けられ、これによりアーマチュアコイル7が形成される。
【0016】
アーマチュア1の外側には、界磁装置としてマグネット8が配設されている。マグネット8は、ヨークを兼ねたハウジング9に取り付けられている。当該実施の形態では、マグネット8は図1において上下に2個設けられており、図1のモータは2極モータとなっている。
【0017】
図2は、図1におけるA−A断面の概略図である。なお、ワイヤ6は1相分のみ示されている。アーマチュアコア3は、全体的に円筒形状となっており、放射状に延びて径方向外方が開口された10個のコアスロット5を有している。各コアスロット5は、軸方向に延びて形成され、アーマチュアコア3の両端面の間を貫通している。相互に隣接し合うコアスロット5の間は、歯部つまりコアティース10となっている。コアティース10の径方向の先端部には円周方向両側に突出した鍔部分が設けられ、各コアティース10は断面がT字形状となっている。コアスロット5およびコアティース10は、図1の下半分の部分に示されるように、一端から他端に向けて、僅かに円周方向に傾斜している。
【0018】
コンミテータ4は、図1に示すように、コアスロット5の数に対応させて10個のセグメント11からなる。各セグメント11には、ワイヤ6の各端部を接続するための係合爪12が形成されている。
【0019】
ここで、本発明によるアーマチュア1では、図2に示すように、アーマチュアコイル7が主巻線(第2の巻線)7aと、主巻線7aよりも巻数の少ない少数巻線の副巻線(第1の巻線)7bとに分けて巻装されている。図3は、アーマチュアコイル7の結線状態を示す展開図である。図3に示すように、あるセグメント11を発したワイヤ6は、まず副巻線7bを形成した後、主巻線7aを形成し、隣接するセグメント11に戻る。
【0020】
例えば、7番のセグメント11を発したワイヤ6は、まず、2,3番のコアティース10間のコアスロット5a(以下、「x,y番ティース間のスロット5n」と略記する)と、8,9番ティース間のスロット5bとの間でa回(a)巻回され副巻線7bが形成される。その後、4,5番ティース間のスロット5cと、1,10番ティース間のスロット5dとの間でn回(n)巻回され主巻線7aを形成する。そして、主巻線7a形成後、6番のセグメント11に戻り1相分のアーマチュアコイル7が形成される。
【0021】
この場合、副巻線7bは、主巻線7aよりもワイヤ6の巻回数が少なく設定されており、ここでは主巻線13回に対し副巻線1回となっている。また、副巻線7bは、主巻線7aのコイル面13がマグネット8に対向位置にあるとき、マグネット8によって形成される磁界Eから影響を受けにくい位置に形成されている。すなわち、図2のように、マグネット8が主巻線7aのワイヤ巻回方向と直角方向の位置(対向位置)にある場合、副巻線7bのコイル面14が、マグネット8同士の中間位置に形成された間隙Sに対向するよう形成されている。
【0022】
磁界Eからの影響を考慮すると、図1,2のような2極のモータでは、副巻線7bのコイル面14がワイヤ巻回方向が磁界Eの方向に対して略平行となるような位置、すなわち、主巻線7aに対して90度ずれた位置に副巻線7bが巻回されているのが理想的である。この際、副巻線7bのコイル面14と磁界Eとの交差角度θbは、主巻線7aと磁界Eとの交差角度θaよりも小さいことになる。なお、当該実施の形態では、10スロットのアーマチュアコア3に3スロットを空けてワイヤ6を巻回しているため、正確に90度の位置には副巻線7bが形成できないため、主巻線7aの出力特性を相殺しない方向(プラスの方向)のスロット位置に副巻線7bを形成している。
【0023】
このように当該アーマチュア1では、主巻線7aに加えて副巻線7bを形成したので、その分、巻線長を長く取ることができ、アーマチュアコイル7の内部抵抗を増加させることができる。従って、線径や巻数を変えても所定の抵抗値を確保でき、ロック電流値の上昇を抑えつつ回転数やトルクを増加させることが可能となる。
【0024】
また、回転電機の動作に寄与する主巻線7aとは別に、磁界の影響を受けにくく回転電機の動作への影響が少ない位置に副巻線7bが形成されているため、主巻線7aによる特性を損なうことなく巻線長を長くすることができる。すなわち、副巻線形成によるモータ出力特性への影響を最小限に抑えつつ、内部抵抗の増加を図ることが可能となる。
【0025】
従って、巻線長を変えることなく主巻線7aの巻数を削減でき、ロック電流の上昇を抑えつつ、回転数を上げることが可能となる。また、主巻線の巻線数は変更せずに線径を太くしても、副巻線の分だけ巻線長を長く取れるため、内部抵抗を確保でき、ロック電流の上昇を抑えつつロックトルクを上げることが可能となる。よって、モータロック時の電流要件が課せられている場合であっても、巻数やワイヤ径を求められる特性に応じて適宜変更でき、所望のモータの出力特性を得ることが可能となる。
【0026】
次に、このような副巻線を有するアーマチュアを用いたモータにつき、発明者らが行った実験の結果について説明する。図4はその実験結果を示す表である。
【0027】
まず、線径0.47mmのワイヤを14回ずつ巻回(以下、14ターンと略記する)したアーマチュアについて、無負荷回転数、定格回転数、ロックトルク、ロック電流をそれぞれ測定した。これは、図5に示した従来のモータに該当する。
【0028】
次に、比較例2として、ワイヤ線径はそのままに、主巻線を13ターン、副巻線を1ターン形成したアーマチュアを形成して測定した。この場合、無負荷回転数や定格回転数がそれぞれ、103→108rpm,60→64rpmに増加したのに対し、ロック電流の増加を0.4A(18.7→19.1A)に抑えることができた。なお、副巻線を形成せずに、単に1ターン減少させた場合のロック電流値は19.7Aであり(比較例1)、副巻線の形成により0.6Aだけ電流値の上昇を抑えることができた。
【0029】
一方、比較例3では、主巻線の巻数はそのままに(14ターン)、線径を0.5mmに増加した上で、副巻線を1ターン形成した。この場合、ロックトルクが892N・cm(91kgf・cm)→961N・cm(98kgf・cm)に増加したのに対し、ロック電流の増加を0.7A(18.7→19.4A)に抑えることができた。なお、副巻線を形成せずに、主巻線の巻数はそのままに単に線径を0.5mmとした場合のロック電流値は20.5Aであり、副巻線の形成により0.9Aだけ電流値の上昇を抑えることができた。また、無負荷回転数をほぼ変えることなく、定格回転数も60→66rpmに増加した。
【0030】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【0031】
例えば、前述の実施の形態では2極のモータを例にとって説明したが、磁極数は2個には限定されず、4極や6極モータ等にも適用可能である。なお、この場合も副巻線7bは、主巻線7aがある磁極に対向したとき、磁極間の空隙のような磁界の中立位置に対向する部位に形成される。すなわち、4極モータでは主巻線7aと約45度の位置に、また、6極のモータでは約30°の位置にそれぞれ副巻線7bを形成すれば良い。
【0032】
さらに、前述の実験例はあくまでも一例であり、ワイヤの線径や巻数は前述のものに限定されないのは言うまでもない。また、副巻線の巻数も1巻には限定されず、主巻線よりも少ない巻数であればその回数は限定されない。但し、モータ特性への影響を考慮すれば、1〜3巻程度が好適である。なお、主巻線7aと副巻線7bは何れを先に形成しても良い。
【0033】
加えて、前述の実施の形態では、主巻線7aと副巻線7bを全く異なるコアスロット5に形成した例を示したが、同じコアスロット5を共用して両巻線7a,7bを形成しても良い。
【0034】
【発明の効果】
本発明によれば、電機子に主巻線およびこれより巻数の少ない副巻線とを形成したので、主巻線のみの場合に比して巻線長を長く取ることができ、電機子の内部抵抗を増加させることができる。従って、所定の抵抗値を確保しつつ線径や巻数を変更でき、ロック電流値の上昇を抑えながら回転数やトルクを増加させることが可能となる。よって、従来に比して少ない制約の中でモータの諸元を設定でき、ロック電流値に制限がある場合においても、モータ出力特性の設計自由度が拡大する。
【0035】
また、副巻線を、主巻線が磁極と対向位置にある場合に、磁極による磁界の影響を受けない位置に形成形成するようにしても良い。これにより、主巻線による回転電機の特性を損なうことなく巻線長を長くすることができ、副巻線形成による影響を最小限に抑えつつ、内部抵抗の増加を図ることが可能となる。
【0036】
さらに、磁極間に位置するコアスロット間に形成したり、磁極同士の中間位置に対向するように形成したり、磁極による磁界との交差角度が主巻線よりも小さな角度の位置に配設したりすることにより、磁界の影響を受けにくく回転電機の動作への影響が少ない位置に副巻線を形成することができる。従って、主巻線による回転電機の特性を損なうことなく巻線長を長くすることができ、副巻線形成による影響を最小限に抑えつつ、内部抵抗の増加を図ることが可能となる。
【0037】
さらに、本発明の電機子の巻線方法によれば、第1の巻線を形成した後、第1の巻線よりも巻回数が多い第2の巻線を形成するので、電機子に、巻数の多い第2の巻線とは別に第1の巻線が形成され、その分、巻線長を長く取ることができ、電機子の内部抵抗を増加させることができる。従って、所定の抵抗値を確保しつつ線径や巻数を変更でき、ロック電流値の上昇を抑えながら回転数やトルクを増加させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態であるアーマチュアを用いたモータの要部の構成を示す説明図である。
【図2】図1におけるA−A断面の概略図である。
【図3】アーマチュアコイルの結線状態を示す展開図である。
【図4】副巻線を有するアーマチュアを用いたモータにつき、発明者らが行った実験の結果を示す表である。
【図5】従来のモータの結線状態を示す展開図である。
【符号の説明】
1 アーマチュア
2 アーマチュアシャフト
3 アーマチュアコア
4 コンミテータ
5 コアスロット
5a〜5d コアスロット
6 ワイヤ
7 アーマチュアコイル
7a 主巻線(第2の巻線)
7b 副巻線(第1の巻線)
8 マグネット
9 ハウジング
10 コアティース
11 セグメント
12 係合爪
13 コイル面
14 コイル面
E 磁界
S 間隙
θa,θb 交差角度
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an armature used for a rotating electric machine such as a motor, and more particularly to a winding method of the armature.
[0002]
[Prior art]
In a rotating electric machine such as a motor or a generator, an armature (armature) is formed by winding a wire such as a copper wire around a core slot of an armature core. In this case, the wire is wound several times from one segment of the commutator to the same part between the core slots and connected to the next segment. For example, as shown in FIG. 5, from the eighth segment, wound n times around between the core slots between the core slots and 6,8 number between core teeth 2, the third (n t), then 9 The wire is wound back to the numbered segment.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in a motor mounted on an automobile or the like, there are cases where the current value at the time of locking is limited due to the relationship between the current capacity and the like. On the other hand, the motor is also required to increase the number of rotations and torque. In this case, if the number of turns of the wire is reduced, the number of rotations is increased, but the resistance value is reduced by the reduced wire length, and the lock current is increased. When the wire diameter is increased, the torque increases, but the resistance value decreases due to the increase in the wire diameter, and the lock current increases. That is, the increase in the number of revolutions and the torque and the limitation of the lock current value have a trade-off relationship. For this reason, when the current requirement at the time of motor lock is imposed, there is a problem that the number of turns and the wire diameter cannot be appropriately changed according to the required characteristics, and the output characteristics of the motor are restricted.
[0004]
An object of the present invention is to provide an armature of a rotating electric machine and an armature winding method capable of changing a motor output characteristic while suppressing an increase in a lock current.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
An armature of a rotating electrical machine according to the present invention is an armature of a rotating electrical machine formed by winding a wire around an armature core having a plurality of core slots, the wire being wound between the different core slots. The main winding, the main winding is different from at least one of the core slots around which the wire is wound, and has a sub winding with a smaller number of turns of the wire than the main winding, When a coil for one phase is formed by the main winding and the sub winding, and the coil surface of the main winding is located at a position facing a magnetic pole provided outside the armature core, the sub winding is formed. The sub winding is formed such that the coil surface of the wire is at a position not affected by the magnetic field due to the magnetic pole.
[0006]
According to the present invention, since the auxiliary winding is formed on the armature in addition to the main winding, the winding length can be increased accordingly, and the internal resistance of the armature can be increased. Accordingly, it is possible to change the wire diameter and the number of turns while securing a predetermined resistance value, and it is possible to increase the number of revolutions and the torque while suppressing an increase in the lock current value.
[0007]
Note that the main winding and the sub winding need only be formed so that at least one of the core slots in which they are formed is different, so that one of the core slots of both windings is common. Alternatively, the main winding and the sub winding may be individually formed in completely different slots.
[0008]
In the armature, when the main winding is located at a position facing a magnetic pole disposed outside the armature core, the sub winding is formed at a position not affected by a magnetic field generated by the magnetic pole. You may do it. As a result, the winding length can be increased without impairing the characteristics of the rotating electric machine by the main winding, and it is possible to increase the internal resistance while minimizing the influence of the formation of the sub winding.
[0009]
Further, the sub-winding may be formed between the core slots located between the magnetic poles when the main winding is located at a position facing a magnetic pole disposed outside the armature core. .
[0010]
Further, when the main winding is located at a position facing a magnetic pole disposed outside the armature core, the sub winding is formed such that a coil surface thereof faces an intermediate position between the magnetic poles. Is also good. In this case, it is sufficient that the coil surface of the sub winding is oriented between the magnetic poles, and the intermediate position of the magnetic pole does not necessarily have to be in a direction perpendicular to the wire winding direction.
[0011]
In addition, when the main winding is located at a position facing a magnetic pole disposed outside the armature core, the intersection angle between the coil surface of the sub winding and the magnetic field generated by the magnetic pole is different from that of the main winding. The sub winding may be formed so as to have an angle smaller than an intersection angle between the coil surface and the magnetic field.
[0012]
By forming the sub-winding in such a form, the sub-winding can be formed at a position that is hardly affected by the magnetic field and has little influence on the operation of the rotating electric machine. Accordingly, it is possible to increase the winding length without impairing the characteristics of the rotating electric machine by the main winding, and it is possible to increase the internal resistance while minimizing the influence of the formation of the sub winding.
[0013]
On the other hand, an armature winding method of the present invention is an armature winding method in which a wire is wound around an armature core having a plurality of core slots, wherein the wire is wound between different core slots. After forming the first winding by forming the first winding and then forming the first winding, at least one of the core slot around which the wire is wound is different from the first winding, number of turns of the wire than the first winding is rather large, and to form a second winding forming the coil of the one phase by that of the first winding, the coil plane of the second winding The first winding is positioned so that the coil surface of the first winding is at a position not affected by the magnetic field generated by the magnetic pole when the magnetic pole is located at a position facing the magnetic pole disposed outside the armature core. It is characterized by forming.
[0014]
As a result, the first winding and the second winding having a larger number of windings can be formed separately on the armature, so that the winding length can be increased accordingly, and the internal resistance of the armature can be increased. Can be increased. Accordingly, it is possible to change the wire diameter and the number of turns while securing a predetermined resistance value, and it is possible to increase the number of revolutions and the torque while suppressing an increase in the lock current value.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a main part of a motor (rotary electric machine) using an armature (armature) according to an embodiment of the present invention. In the motor according to the embodiment, the armature 1 includes the armature shaft 2, the armature core 3 fixed thereto, and the commutator 4 provided on the armature shaft 2 so as to be axially separated from the armature core 3. It has become. A wire 6 is wound around the core slot 5 of the armature core 3, whereby an armature coil 7 is formed.
[0016]
Outside the armature 1, a magnet 8 is provided as a field device. The magnet 8 is attached to a housing 9 also serving as a yoke. In this embodiment, two magnets 8 are provided at the top and bottom in FIG. 1, and the motor in FIG. 1 is a two-pole motor.
[0017]
FIG. 2 is a schematic view of an AA cross section in FIG. Note that only one phase of the wire 6 is shown. The armature core 3 has a cylindrical shape as a whole, and has ten core slots 5 extending radially and opening radially outward. Each core slot 5 is formed to extend in the axial direction, and penetrates between both end faces of the armature core 3. Between the core slots 5 adjacent to each other, tooth portions, that is, core teeth 10 are formed. A flange portion protruding from both sides in the circumferential direction is provided at a radially distal end portion of the core teeth 10, and each of the core teeth 10 has a T-shaped cross section. The core slot 5 and the core teeth 10 are slightly circumferentially inclined from one end to the other end, as shown in the lower half of FIG.
[0018]
As shown in FIG. 1, the commutator 4 includes ten segments 11 corresponding to the number of core slots 5. Each segment 11 is formed with an engagement claw 12 for connecting each end of the wire 6.
[0019]
Here, in the armature 1 according to the present invention, as shown in FIG. 2, the armature coil 7 includes a main winding (second winding) 7a and a sub winding of a minority winding having a smaller number of turns than the main winding 7a. (First winding) 7b. FIG. 3 is a developed view showing a connection state of the armature coil 7. As shown in FIG. 3, the wire 6 that has emitted a certain segment 11 first forms the sub winding 7b, then forms the main winding 7a, and returns to the adjacent segment 11.
[0020]
For example, the wire 6 that has emitted the seventh segment 11 first has a core slot 5a between the second and third core teeth 10 (hereinafter abbreviated as “slot 5n between the x and y th teeth”) and 8 , a time (a t) wound secondary winding 7b is formed between the slot 5b between No. 9 tooth. Thereafter, a slot 5c between fourth and fifth teeth, to form an n-times (n t) wound primary winding 7a between the slots 5d between 1,10 th tooth. After the main winding 7a is formed, the process returns to the sixth segment 11, and the armature coil 7 for one phase is formed.
[0021]
In this case, the number of turns of the wire 6 is set to be smaller in the sub winding 7b than in the main winding 7a. When the coil surface 13 of the main winding 7a is at a position facing the magnet 8, the sub winding 7b is formed at a position that is not easily affected by the magnetic field E formed by the magnet 8. That is, as shown in FIG. 2, when the magnet 8 is at a position (opposing position) perpendicular to the wire winding direction of the main winding 7 a, the coil surface 14 of the sub winding 7 b is located at an intermediate position between the magnets 8. It is formed so as to face the formed gap S.
[0022]
Considering the influence from the magnetic field E, in the two-pole motor as shown in FIGS. 1 and 2, the coil surface 14 of the sub winding 7b is positioned such that the winding direction of the wire is substantially parallel to the direction of the magnetic field E. That is, ideally, the sub winding 7b is wound at a position shifted by 90 degrees from the main winding 7a. At this time, the intersection angle θb between the coil surface 14 of the sub winding 7b and the magnetic field E is smaller than the intersection angle θa between the main winding 7a and the magnetic field E. In this embodiment, since the wire 6 is wound around the armature core 3 having 10 slots with three slots, the auxiliary winding 7b cannot be formed exactly at 90 degrees, so that the main winding 7a The sub winding 7b is formed at a slot position in the direction (positive direction) that does not cancel out the output characteristics of FIG.
[0023]
As described above, in the armature 1, the auxiliary winding 7 b is formed in addition to the main winding 7 a, so that the winding length can be increased accordingly, and the internal resistance of the armature coil 7 can be increased. Therefore, a predetermined resistance value can be ensured even if the wire diameter or the number of turns is changed, and it is possible to increase the number of revolutions and the torque while suppressing an increase in the lock current value.
[0024]
Also, apart from the main winding 7a that contributes to the operation of the rotating electric machine, the sub winding 7b is formed at a position that is hardly affected by the magnetic field and has little influence on the operation of the rotating electric machine. The winding length can be increased without impairing the characteristics. That is, it is possible to increase the internal resistance while minimizing the influence on the motor output characteristics due to the formation of the sub winding.
[0025]
Therefore, the number of turns of the main winding 7a can be reduced without changing the winding length, and the number of rotations can be increased while suppressing an increase in lock current. In addition, even if the wire diameter is increased without changing the number of turns of the main winding, the winding length can be increased by the amount of the sub-winding, so internal resistance can be secured and locking can be performed while suppressing an increase in lock current. It is possible to increase the torque. Therefore, even when the current requirement at the time of motor lock is imposed, the number of turns and the wire diameter can be appropriately changed according to the required characteristics, and a desired motor output characteristic can be obtained.
[0026]
Next, the results of experiments conducted by the inventors on a motor using an armature having such a sub winding will be described. FIG. 4 is a table showing the experimental results.
[0027]
First, with respect to an armature obtained by winding a wire having a wire diameter of 0.47 mm 14 times (hereinafter abbreviated as 14 turns), the no-load rotation speed, the rated rotation speed, the lock torque, and the lock current were measured. This corresponds to the conventional motor shown in FIG.
[0028]
Next, as Comparative Example 2, measurement was performed by forming an armature having 13 turns of the main winding and 1 turn of the sub winding while keeping the wire diameter. In this case, while the no-load rotation speed and the rated rotation speed have increased from 103 to 108 rpm and from 60 to 64 rpm, respectively, the increase in the lock current can be suppressed to 0.4 A (18.7 to 19.1 A). Was. The lock current value when the turn is simply reduced by one turn without forming the sub winding is 19.7 A (Comparative Example 1), and the formation of the sub winding suppresses the increase in the current value by 0.6 A. I was able to.
[0029]
On the other hand, in Comparative Example 3, the number of turns of the main winding was unchanged (14 turns), the wire diameter was increased to 0.5 mm, and the sub winding was formed one turn. In this case, while the lock torque is increased from 892 N · cm (91 kgf · cm) → 961 N · cm (98 kgf · cm), the increase in the lock current is suppressed to 0.7 A (18.7 → 19.4 A). Was completed. Note that the lock current value is 20.5 A when the wire diameter is simply set to 0.5 mm without forming the sub-winding and the number of turns of the main winding is unchanged. The rise of the current value was able to be suppressed. The rated speed was increased from 60 rpm to 66 rpm without substantially changing the no-load speed.
[0030]
As described above, the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the invention. Needless to say.
[0031]
For example, in the above-described embodiment, a two-pole motor has been described as an example, but the number of magnetic poles is not limited to two, and the present invention is also applicable to a four-pole or six-pole motor. Also in this case, when the main winding 7a is opposed to a certain magnetic pole, the sub-winding 7b is formed at a portion facing the neutral position of the magnetic field, such as a gap between the magnetic poles. That is, in the case of a four-pole motor, the auxiliary winding 7b may be formed at a position approximately 45 degrees from the main winding 7a, and in the case of a six-pole motor, the sub windings 7b may be formed at approximately 30 degrees.
[0032]
Further, the above-mentioned experimental example is merely an example, and it goes without saying that the wire diameter and the number of turns of the wire are not limited to those described above. The number of turns of the sub winding is not limited to one, and the number of turns is not limited as long as the number of turns is smaller than that of the main winding. However, in consideration of the influence on the motor characteristics, about 1 to 3 turns is preferable. Either the main winding 7a or the sub winding 7b may be formed first.
[0033]
In addition, in the above-described embodiment, an example is shown in which the main winding 7a and the sub winding 7b are formed in completely different core slots 5, but the same core slot 5 is shared to form both windings 7a and 7b. You may.
[0034]
【The invention's effect】
According to the present invention, the main winding and the auxiliary winding having a smaller number of turns are formed on the armature, so that the winding length can be made longer than in the case where only the main winding is used. Internal resistance can be increased. Accordingly, it is possible to change the wire diameter and the number of turns while securing a predetermined resistance value, and it is possible to increase the number of revolutions and the torque while suppressing an increase in the lock current value. Therefore, the specifications of the motor can be set with less restrictions than in the past, and the degree of freedom in designing the motor output characteristics is expanded even when the lock current value is limited.
[0035]
Further, the sub-winding may be formed and formed at a position that is not affected by a magnetic field due to the magnetic pole when the main winding is at a position facing the magnetic pole. As a result, the winding length can be increased without impairing the characteristics of the rotating electric machine by the main winding, and it is possible to increase the internal resistance while minimizing the influence of the formation of the sub winding.
[0036]
Furthermore, it is formed between the core slots located between the magnetic poles, is formed so as to face the intermediate position between the magnetic poles, and is disposed at a position where the crossing angle of the magnetic pole with the magnetic field is smaller than that of the main winding. As a result, the sub-winding can be formed at a position that is hardly affected by the magnetic field and has little effect on the operation of the rotating electric machine. Therefore, it is possible to increase the winding length without impairing the characteristics of the rotating electric machine by the main winding, and it is possible to increase the internal resistance while minimizing the influence of the formation of the sub winding.
[0037]
Furthermore, according to the armature winding method of the present invention, after forming the first winding, the second winding having a larger number of turns than the first winding is formed. The first winding is formed separately from the second winding having a large number of windings, so that the winding length can be made longer and the internal resistance of the armature can be increased. Therefore, it is possible to change the wire diameter and the number of turns while securing a predetermined resistance value, and it is possible to increase the number of revolutions and the torque while suppressing an increase in the lock current value.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a main part of a motor using an armature according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view of an AA cross section in FIG.
FIG. 3 is a developed view showing a connection state of an armature coil.
FIG. 4 is a table showing the results of experiments performed by the inventors on a motor using an armature having a sub winding.
FIG. 5 is a development view showing a connection state of a conventional motor.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Armature 2 Armature shaft 3 Armature core 4 Commutator 5 Core slots 5 a to 5 d Core slot 6 Wire 7 Armature coil 7 a Main winding (second winding)
7b auxiliary winding (first winding)
Reference Signs List 8 magnet 9 housing 10 core teeth 11 segment 12 engaging claw 13 coil surface 14 coil surface E magnetic field S gap θa, θb intersection angle

Claims (5)

複数のコアスロットを有するアーマチュアコアにワイヤを巻回させてなる回転電機の電機子であって、
前記ワイヤを異なる前記コアスロット同士間に巻装して形成した主巻線と、
前記主巻線とは前記ワイヤが巻装される前記コアスロットの少なくとも一方を異にし、前記主巻線よりも前記ワイヤの巻回数が少ない副巻線とを有し、
前記主巻線と前記副巻線とにより1相分のコイルが形成され、
前記主巻線のコイル面が前記アーマチュアコアの外側に配設された磁極と対向位置にある場合に、前記副巻線のコイル面が前記磁極による磁界の影響を受けない位置になるように前記副巻線を形成することを特徴とする回転電機の電機子。
An armature of a rotating electric machine formed by winding a wire around an armature core having a plurality of core slots,
A main winding formed by winding the wire between different core slots,
The main winding is different from at least one of the core slots around which the wire is wound, and has a sub winding having a smaller number of turns of the wire than the main winding,
A coil for one phase is formed by the main winding and the sub winding,
When the coil surface of the main winding is located at a position facing a magnetic pole disposed outside the armature core, the coil surface of the sub winding is positioned so as not to be affected by a magnetic field generated by the magnetic pole. An armature for a rotating electric machine, wherein the armature forms a sub winding.
請求項1記載の回転電機の電機子において、前記主巻線が前記アーマチュアコアの外側に配設された磁極と対向位置にある場合に、前記磁極間に位置する前記コアスロット間に前記副巻線を形成することを特徴とする回転電機の電機子。2. The armature of the rotating electric machine according to claim 1, wherein when the main winding is located at a position facing a magnetic pole disposed outside the armature core, the sub winding is disposed between the core slots located between the magnetic poles. 3. An armature for a rotating electric machine, wherein the armature forms a wire. 請求項1記載の回転電機の電機子において、前記主巻線が前記アーマチュアコアの外側に配設された磁極と対向位置にある場合に、前記副巻線のコイル面が前記磁極同士の中間位置に対向するように前記副巻線を形成することを特徴とする回転電機の電機子。2. The armature of the rotating electric machine according to claim 1, wherein, when the main winding is located at a position facing a magnetic pole disposed outside the armature core, a coil surface of the sub winding is located at an intermediate position between the magnetic poles. 3. An armature for a rotating electric machine, wherein the sub winding is formed so as to face the armature. 請求項1記載の回転電機の電機子において、前記主巻線が前記アーマチュアコアの外側に配設された磁極と対向位置にある場合に、前記副巻線のコイル面と前記磁極による磁界との交差角度が、前記主巻線のコイル面と前記磁界との交差角度よりも小さな角度となることを特徴とする回転電機の電機子。2. The armature of a rotating electric machine according to claim 1, wherein, when the main winding is located at a position facing a magnetic pole disposed outside the armature core, a coil surface of the sub winding and a magnetic field generated by the magnetic pole. An armature for a rotating electric machine, wherein an intersection angle is smaller than an intersection angle between a coil surface of the main winding and the magnetic field. 複数のコアスロットを有するアーマチュアコアにワイヤを巻回させてなる電機子の巻線方法であって、
前記ワイヤを異なる前記コアスロット同士間に巻装して第1の巻線を形成し、
前記第1の巻線を形成した後、前記第1の巻線とは前記ワイヤが巻装される前記コアスロットの少なくとも一方を異にし、前記第1の巻線よりも前記ワイヤの巻回数が多く、かつ前記第1の巻線とにより1相分のコイルをなす第2の巻線を形成し、
前記第2の巻線のコイル面が前記アーマチュアコアの外側に配設された磁極と対向位置にある場合に、前記第1の巻線のコイル面が前記磁極による磁界の影響を受けない位置になるように前記第1の巻線を形成することを特徴とする電機子の巻線方法。
An armature winding method comprising winding a wire around an armature core having a plurality of core slots,
Winding the wire between the different core slots to form a first winding;
After forming the first winding, the first winding is different from at least one of the core slots around which the wire is wound, and the number of turns of the wire is greater than that of the first winding. Many, and forms a second winding forming one phase of the coil by said first winding,
When the coil surface of the second winding is at a position facing a magnetic pole disposed outside the armature core, the coil surface of the first winding is at a position not affected by the magnetic field due to the magnetic pole. winding method of the armature and forming the first winding so.
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