專利名稱：旋轉(zhuǎn)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有由多個整流子片構(gòu)成的整流子的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
背景技術(shù)：
圖7為現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)電機(jī)-電動轉(zhuǎn)向用電動機(jī)100的側(cè)剖視圖。這種電動轉(zhuǎn)向用電動機(jī)100設(shè)有圓筒狀的軛鐵101；固定在該軛鐵101內(nèi)、由永久磁鐵構(gòu)成的極數(shù)為4的磁極102；通過軸承103而可旋轉(zhuǎn)自如地設(shè)在軛鐵102內(nèi)的旋轉(zhuǎn)軸104；固定在該旋轉(zhuǎn)軸104上的電樞105；固定在旋轉(zhuǎn)軸104端部的整流子106；利用彈簧(未圖示)的彈力而與該整流子106的表面抵接且由刷握107保持的電刷108。
電樞105具有設(shè)有沿軸線方向延伸的22個槽110的鐵心109；將導(dǎo)線以疊繞方式卷繞在槽110內(nèi)而構(gòu)成的繞組111。
中空圓柱狀整流子106設(shè)有等距配設(shè)的22個銅制的整流子片；配設(shè)于整流子片112間、且將相鄰整流子片112間絕緣保持的樹脂材料。
4極、疊繞方式的上述電動轉(zhuǎn)向用電動機(jī)100，通過與整流子片112抵接的電刷108從外部對繞組111供電，由此，電樞105在電磁作用下與旋轉(zhuǎn)軸104一起旋轉(zhuǎn)。
圖8及圖9是表示繞組111、磁極102、整流子106及電刷108的安裝位置關(guān)系、平面展開各個部件沿旋轉(zhuǎn)方向圓筒狀配置的繞組說明圖。
圖7的電動轉(zhuǎn)向用電動機(jī)100有22個齒、22個整流子片112、4個磁極102，但為了易于明白繞組111的構(gòu)成要素的各繞組部114及各整流子片112相互的連接關(guān)系，作相當(dāng)360°以上(720°)的拉長表示。
有N、S標(biāo)志的部分表示磁極102，最下部帶+、-標(biāo)志的部分表示電刷108。N、S標(biāo)志的下側(cè)帶1～22編號的四角表示劃分槽110的齒113，電刷108的正上帶1～22編號的四角表示整流子片112。
繞組111如

圖10所示，采用所謂的雙層疊繞構(gòu)造，即在相鄰的兩個整流子片112間并列連接2個繞組部114。其中，圖8為鐵心109的徑向外側(cè)(上段)電樞105的繞組說明圖，圖9為鐵心109的徑向內(nèi)側(cè)(下段)電樞105的繞組說明圖。
該雙層疊繞的繞組111與單層疊繞相比，由于可將導(dǎo)線作成很細(xì)，所以有利于提高繞線作業(yè)性。
并且，在圖10中，虛線所示的繞組部114如圖11所示，電刷108與兩個整流子片112抵接，在整流子片間為等電位，該虛線的繞組部114未流過電流。
全部設(shè)有22個整流子片112的本例中，繞組111的上段側(cè)及下段側(cè)分別配置有22個繞組部114A、114B，在上段與下段中，并不是將繞組部114收容于同一槽110內(nèi)，而是配置于磁性對稱位置的各槽內(nèi)。
也就是說，鄰接的兩個整流子片112間，2個繞組部114并列連接。圖12(a)顯示設(shè)于下段側(cè)的一個繞組部114B，圖12(b)顯示設(shè)于上段側(cè)的另一個繞組部114A。圖12(c)表示下段側(cè)設(shè)有繞組部114B及上段側(cè)設(shè)有繞組部114A時的情況，并且，上段側(cè)的繞組部114A與下段側(cè)的繞組部114B位于按機(jī)械角相隔180°的位置處。
這里，如著重于導(dǎo)線部115A、115B連接在整流子片112的No.12與No.13間的繞組111的上段側(cè)的繞組部114A及下段側(cè)的繞組部114B，則上段側(cè)的繞組部114A通過在齒113的No.10與No.11間的槽110、以及齒113的No.15與No.16間的槽110間多次卷繞導(dǎo)線而構(gòu)成，且位于整流子片112的No.12與No.13的近正上位置。另外，下段側(cè)的繞組部114B通過在齒113的No.21與No.22間的槽110、以及齒113的No.4與No.5間的槽110間多次卷繞導(dǎo)線而構(gòu)成，且位于整流子片112的No.1與No.2的近正上位置。即以同一整流子片112的No.12為起點(diǎn)、以同一整流子片112的No.13為終點(diǎn)的上段側(cè)繞組部114A與下段側(cè)的繞組部114B位于按機(jī)械角相隔180°的位置處。
通過上述配置，即使單側(cè)的電刷108產(chǎn)生不良情況，或由于固體差而有微妙的特性差異，由于同步整流的繞組部114配置于機(jī)械平衡的位置，所以可抑制電磁力產(chǎn)生的振動。
在上述構(gòu)造的電動轉(zhuǎn)向裝置用電動機(jī)100中，盡管繞組部114配置于機(jī)械平衡的位置，可抑制電磁力產(chǎn)生的振動，但無法防止由于電刷108間的各回路部之間產(chǎn)生的感應(yīng)電壓差而通過回路部流入電刷108的循環(huán)電流，且存在著由于各回路部之間繞組部114的差而產(chǎn)生的磁性吸力失衡的問題。
為解決上述問題，本發(fā)明的目的是，提供這樣一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)繞組部配置于機(jī)械平衡的位置，可抑制電磁力產(chǎn)生的振動，且可防止由于繞組的電刷間各電氣回路部之間產(chǎn)生的感應(yīng)電壓差而通過電氣回路流入電刷的循環(huán)電流，還可抑制由于各電氣回路部之間繞組部數(shù)量差而產(chǎn)生的磁性吸力失衡。
發(fā)明的公開本發(fā)明權(quán)利要求1中所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)具有軛鐵；固定于該軛鐵內(nèi)的磁極；可旋轉(zhuǎn)自如地設(shè)在上述軛鐵內(nèi)的旋轉(zhuǎn)軸；電樞，其設(shè)有由在固定于該旋轉(zhuǎn)軸上的鐵心外周面沿軸向延伸而成的多個槽間疊繞導(dǎo)線形成的多個繞組部構(gòu)成的繞組；設(shè)有固定在上述旋轉(zhuǎn)軸上、同時上述繞組兩端部電氣連接的多個整流子片的整流子；與上述整流子片表面抵接的多個電刷；將應(yīng)作為等電位的整流子片互相間連接的等壓線。上述整流子片間，并列連接有n個(n為上述磁極的極數(shù)及上述槽數(shù)的公約數(shù)，但在2以上)的上述繞組部，并且，繞組部相對機(jī)械角360°相互對稱配置。
本發(fā)明權(quán)利要求2中所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，繞組部由相互并列連接的多個小繞組部構(gòu)成。
本發(fā)明權(quán)利要求3中所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，槽及整流子片數(shù)為22個，極數(shù)為4個，2個繞組部并列連接于整流子片間。
本發(fā)明權(quán)利要求4中所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，導(dǎo)線及等壓線由同一構(gòu)件構(gòu)成，繞組及等壓線連續(xù)性連接。
本發(fā)明權(quán)利要求5中所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，導(dǎo)線為漆包圓線。
本發(fā)明權(quán)利要求6中所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，旋轉(zhuǎn)電機(jī)為電動轉(zhuǎn)向用電動機(jī)。
附圖的簡單說明圖1為本發(fā)明第一實(shí)施形態(tài)電動轉(zhuǎn)向裝置用電動機(jī)的剖視圖。
圖2為圖1電動轉(zhuǎn)向裝置用電動機(jī)的繞組的上段側(cè)的繞線說明圖。
圖3為圖1的電動轉(zhuǎn)向裝置用電動機(jī)的繞組的下段側(cè)的繞線說明圖。
圖4為圖1的電動轉(zhuǎn)向裝置用電動機(jī)的電氣回路圖。
圖5為并列連接的繞組部的變形例。
圖6為并列連接的繞組部的又一變形例。
圖7為現(xiàn)有電動轉(zhuǎn)向裝置用電動機(jī)的剖視圖。
圖8為圖7的電動轉(zhuǎn)向裝置用電動機(jī)的繞組上段側(cè)的繞線說明圖。
圖9為圖7的電動轉(zhuǎn)向裝置用電動機(jī)的繞組下段側(cè)的繞線說明圖。
圖10為圖7的電動轉(zhuǎn)向裝置用電動機(jī)的電氣回路圖。
圖11為圖7的電刷與整流子片關(guān)系的示圖。
圖12為表示圖7的繞組部的位置關(guān)系的說明圖。
實(shí)施形態(tài)下面，說明一下本發(fā)明的各實(shí)施形態(tài)，與現(xiàn)有電動機(jī)相同或類似的部件及部位，標(biāo)注同一符號加以說明。
實(shí)施形態(tài)1圖1是作為本發(fā)明第一實(shí)施形態(tài)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電動轉(zhuǎn)向裝置用電動機(jī)1的剖視圖。
電動轉(zhuǎn)向用電動機(jī)1設(shè)有圓筒狀軛鐵101；固定在該軛鐵101內(nèi)，由永久磁鐵構(gòu)成的極數(shù)為4的磁極102；可旋轉(zhuǎn)自如的、通過軸承103設(shè)在軛鐵102內(nèi)的旋轉(zhuǎn)軸104；固定在該旋轉(zhuǎn)軸104上的電樞105；固定在旋轉(zhuǎn)軸104端部的整流子106；利用彈簧(未圖示)的彈性而與該整流子106的表面抵接、且由刷握107保持的電刷108；電氣連接等電位的整流子片112間的等壓線200。
電樞105具有設(shè)有沿軸線方向延伸的22個槽的鐵心109；導(dǎo)線以疊繞方式卷繞于槽110上的繞組111。
中空圓柱狀整流子106設(shè)有等間距配設(shè)的22個銅制的整流子片112；配設(shè)于整流子片112間、將相鄰整流子片112間予以絕緣保持的樹脂材料。
4極、疊繞方式的上述電動轉(zhuǎn)向用電動機(jī)1中，通過與整流子片112抵接的電刷108，從外部對繞組111供給電流，電樞105通過電磁作用而與旋轉(zhuǎn)軸104一起旋轉(zhuǎn)。
圖2及圖3是表示繞組111、磁極102、整流子106及電刷108的安裝位置關(guān)系、平面展開各個部件沿旋轉(zhuǎn)方向圓筒狀配置的繞組說明圖。
圖1電動轉(zhuǎn)向裝置用電動機(jī)1有22個齒113、22個整流子片112、4個磁極102，但為易于明白繞組111的構(gòu)成要素的各繞組部114及各整流子片112相互的連接關(guān)系，作相當(dāng)360°以上(720°)的拉長表示。
有N、S標(biāo)志的部分表示磁極102，最下部帶+、-標(biāo)志的部分表示電刷108。N、S標(biāo)志的下側(cè)帶1～22編號的四角表示劃分槽110的齒113，電刷108的正上帶1～22編號的四角表示整流子片112。
繞組111如圖10所示，采用所謂的雙層疊繞構(gòu)造，即在相鄰的兩個整流子片112間并列連接2個繞組部114。其中，圖2為鐵心109的徑向外側(cè)(上段)的電樞105的繞組說明圖，圖3為鐵心109的徑向內(nèi)側(cè)(下段)的電樞105的繞組說明圖。
該雙層疊繞的繞組111與單層疊繞相比，可使用很細(xì)的導(dǎo)線，所以有利于提高繞線作業(yè)性。
在全部設(shè)有22個整流子片112的本例中，繞組111的上段側(cè)及下段側(cè)分別配置有22個繞組部114A、114B，在上段與下段中，并不是將繞組部114收容于同一槽110內(nèi)，而是配置于磁性對稱位置的各槽內(nèi)。
這里，如著重于導(dǎo)線部115A、115B連接在整流子片112的No.12與No.13間的繞組111的上段側(cè)的繞組部114A及下段側(cè)的繞組部114B，則上段側(cè)的繞組部114A通過在齒113的No.10與No.11間的槽110、以及齒113的No.15與No.16間的槽110間多次卷繞導(dǎo)線而構(gòu)成，且位于整流子片112的No.12與No.13的近正上位置。另外，下段側(cè)的繞組部114B通過在雅座113的No.21與No.22間的槽110、以及齒113的No.4與No.5間的槽110間多次卷繞導(dǎo)線而構(gòu)成，且位于整流子片112的No.1與No.2的近正上位置。即以同一整流子片112的No.12為起點(diǎn)、以同一整流子片112的No.13為終點(diǎn)的上段側(cè)繞組部114A與下段側(cè)的繞組部114B位于按機(jī)械角分離180°的位置處。
通過上述配置，即使單側(cè)的電刷108產(chǎn)生不良情況，或由于固體差而有微妙的特性差異，由于同步整流的繞組部114配置于機(jī)械平衡的位置，所以可控制電磁力產(chǎn)生的振動。
另外，利用等壓線200，將等電位的整流子片112間電氣連接。其結(jié)果，除可防止由于繞組114的電刷108間的各回路部之間產(chǎn)生的感應(yīng)電壓差而通過回路部流入電刷108的循環(huán)電流，還可控制由于各回路部之間繞組部114數(shù)差而產(chǎn)生的磁性吸力的失衡。
下面說明一下其內(nèi)容。圖4是電樞105的各繞組部114連接在各整流子片112上的電氣回路圖。在下述說明中，除數(shù)字外，還附加字母，對電刷、整流子片及繞組的各部件進(jìn)行說明。
例如，當(dāng)本來第1電刷108A及第3電刷108C上應(yīng)抵接3個整流子片112、第2電刷108B及第4電刷108D上應(yīng)抵接2個整流子片112時，會在極短時間內(nèi)，第1電刷108A只與第1及第2的2個整流子片112a、112x抵接。其結(jié)果，本來在第1至第4電刷108A～108D間的第1至第4電路部119a～119d中，繞組部114的數(shù)量在此時應(yīng)均為4個，但會產(chǎn)生不同。也就是說，在第1回路部119a中，設(shè)有5個繞組部114，即第1繞組部114a至第5繞組部114e。因此，流到第1電氣回路部119a的電流(イ)與流到第3電路部119c的電流(ロ)本來應(yīng)為相同值，但成為不同值。其結(jié)果，作用于電樞105上的磁性吸力會失衡，電樞105產(chǎn)生附加振力，產(chǎn)生動作聲。但是，由于整流子片112e與112p間由等壓線200作電氣連接，所以，第1電氣回路部119a的整流子片112e與第3電氣回路部119c的整流子片112p成為等電壓，由于磁性吸力平衡，所以可降低附加振力。并且，在圖4中，只表示2根等壓線200，省略了其他10根等壓線。
接著說明一下電樞105的各繞組部114與各整流子片112連接、并且整流子片112間由等壓線200連接的順序。導(dǎo)線及等壓線200使用相同的漆包圓線，繞組及等壓線200連續(xù)連接。
例如在表示繞組111的下段側(cè)(徑向內(nèi)側(cè))的圖3中，與整流子片112的No.2連接的疊繞繞組部114B通過將導(dǎo)線卷繞在齒113的No.15與No.16間的槽110和齒113的No.10與No.11間的槽110間而構(gòu)成，且連接在整流子片112的No.1上。然后，從整流子片112的No.1中導(dǎo)出的等壓線200與整流子片112的No.12連接。接著，利用導(dǎo)線部115B與整流子片112的No.12連接的繞組部114B通過將導(dǎo)線卷繞在齒113的No.3與No.4間的槽110和齒113的No.20與No.21間的槽110間而構(gòu)成，并連接在整流子片112的No.11上。之后，將從該整流子片112的No.11導(dǎo)出的等壓線200與整流子片112連接。這樣，一邊改變槽110的位置一邊形成各繞組部114B，制成繞組111的下段側(cè)。
然后，制造繞組111的上段側(cè)(徑向外側(cè))。在上段側(cè)，在圖2中，通過導(dǎo)線部115A與整流子片112的No.8連接的疊繞的繞組部114A通過將導(dǎo)線多次卷繞在齒113的No.6與No.7間的槽和齒113的No.11與No.12間的槽110間而構(gòu)成，并與整流子片112的No.9連接。接著，連接在整流子片112的No.上的繞組部114A通過將導(dǎo)線多次卷繞在齒113的No.7與No.8間的槽110和齒113的No.12與No.13間的槽110間而構(gòu)成，并與整流子片112的No.10連接。這樣，所連接的整流子片112及安裝的槽110的位置相對一個一個鄰接的整流子片112及槽110發(fā)生改變，而同時形成各繞組部114A，制成繞組111的上段側(cè)。
并且，如圖5所示，繞組部114也可由相互并列連接的多個小繞組部40構(gòu)成。此時，由于小繞組部40的導(dǎo)線可更細(xì)，所以有利于提高導(dǎo)線的繞線作業(yè)性。
在本實(shí)施形態(tài)中，槽數(shù)為22、極數(shù)為4、整流子片112間的并列回路部數(shù)為2，即，并列連接2個繞組部114的電樞105，但當(dāng)然不受此限定。例如如圖6所示，在6極、槽數(shù)為24的情況下，也可并列路線數(shù)為3，以機(jī)械角相隔120°配置3個繞組部。
從電磁力均一化的觀點(diǎn)出發(fā)，整流子片112間的繞組部114的數(shù)n必須為磁極102的極數(shù)及槽110數(shù)的公約數(shù)。例如，在6極、槽數(shù)為24的情況下，6和24的公約數(shù)為1、2、3、6，繞組部數(shù)量可為1、2、3、6。但在繞組部數(shù)選1時，整流子片112間無法形成并列回路，所以n不能為1。
如上所述，采用本發(fā)明權(quán)利要求1所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)，由于繞組部相對機(jī)械角360度相互對稱配置，所以可控制因電磁力產(chǎn)生的失衡所引起的振動。并且，由于以等壓線電氣連接應(yīng)作為等電位的整流子片，所以可防止由于繞組電刷間的各電氣回路部之間產(chǎn)生的感應(yīng)電壓差而通過電氣回路部流到電刷的循環(huán)電流?？刂朴捎诟麟姎饣芈凡块g的繞組部的數(shù)量差而產(chǎn)生的磁性吸力失衡，實(shí)現(xiàn)靜音化。特別是，即使負(fù)荷電流發(fā)生變動，因旋轉(zhuǎn)電機(jī)聲音變化很小，所以適用于象電動轉(zhuǎn)向用電動機(jī)那樣的負(fù)荷狀態(tài)頻繁變化的情況。
采用本發(fā)明權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，由于繞組部由相互并列連接的多個小繞組部構(gòu)成，所以卷繞在鐵心上的小繞組部的導(dǎo)線可相應(yīng)做得很細(xì)，可提高繞線作業(yè)性，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的小型化。
采用本發(fā)明權(quán)利要求3所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，由于槽及整流子片數(shù)為22個，極數(shù)為4，2個繞組部并列連接在整流子片間，所以整流子片間的2個繞組部可配置在相對的位置。
采用本發(fā)明權(quán)利要求4所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，由于導(dǎo)線及均壓線由同一種構(gòu)件構(gòu)成，繞組及等壓線連續(xù)連接，所以可極大地提高旋轉(zhuǎn)電機(jī)的制造效率。
采用本發(fā)明權(quán)利要求5所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，由于導(dǎo)線為漆包圓線，所以可容易使鐵心上卷繞導(dǎo)線來制造繞組工序機(jī)械化，可批量生產(chǎn)電樞，降低旋轉(zhuǎn)電機(jī)的制造成本。
采用本發(fā)明權(quán)利要求6所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)，由于旋轉(zhuǎn)電機(jī)為電動轉(zhuǎn)向用電動機(jī)，所以可得到低噪音、低成本及可靠性高的電動轉(zhuǎn)向用電動機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，具有軛鐵；固定在軛鐵內(nèi)的磁極；可旋轉(zhuǎn)自如地設(shè)于該軛鐵內(nèi)的旋轉(zhuǎn)軸；電樞，其設(shè)有由在固定于該旋轉(zhuǎn)軸上的鐵心的外周面沿軸線方向延伸而成的多個槽間疊繞導(dǎo)線形成的多個繞組部所構(gòu)成的繞組；設(shè)有固定在上述旋轉(zhuǎn)軸上、且上述繞組部兩端部電氣連接的多個整流子片的整流子；與上述整流子片表面抵接的多個電刷；以及將應(yīng)作為等電位的整流子片連接的等壓線，其特征在于，上述整流子片間并列連接有n個(n為上述磁極的極數(shù)與上述槽數(shù)的公約數(shù)，但在2以上)的上述繞組部，并且，該繞組部相對機(jī)械角360度對稱配置。
2.如權(quán)利要求項(xiàng)1所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，繞組部由相互并列連接的多個小繞組構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求項(xiàng)1或權(quán)利要求項(xiàng)2所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，槽及整流子片數(shù)為22個，極數(shù)為4，整流子片間并列連接2個繞組部。
4.如權(quán)利要求項(xiàng)1或權(quán)利要求項(xiàng)2所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，導(dǎo)線及等壓線由相同構(gòu)件構(gòu)成，繞組及等壓線連續(xù)連接。
5.如權(quán)利要求項(xiàng)1或權(quán)利要求項(xiàng)2所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，導(dǎo)線為漆包圓線。
6.如權(quán)利要求項(xiàng)1或權(quán)利要求項(xiàng)2所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，旋轉(zhuǎn)電機(jī)是一種電動轉(zhuǎn)向用電動機(jī)。
全文摘要
一種旋轉(zhuǎn)電機(jī),具有:設(shè)有由在固定于旋轉(zhuǎn)軸104上的鐵心(109)的外周面沿軸向延伸而成的多個槽(110)間疊繞導(dǎo)線而形成的多個繞組部構(gòu)成的繞組(111)的電樞(105);設(shè)有固定在旋轉(zhuǎn)軸(104)上、同時繞組部兩端部電氣連接的多個整流子片(112)的整流子(106);與整流子片(112)的表面連接的多個電刷(108);將應(yīng)作為等電位的整流子片(112)間連接的等壓線(200)。繞組并列連接在整流子片(112)間,該繞組部以機(jī)械角360度相互對稱配置。采用本發(fā)明,能抑制起因于電磁力引起的失衡的振動,并控制由于各電氣回路部之間的繞組部數(shù)目差而產(chǎn)生的磁性吸力失衡。
文檔編號H02K3/50GK1368783SQ0114390
公開日2002年9月11日 申請日期2001年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月2日
發(fā)明者田中俊則, 大榖晃裕, 山本京平, 米盛敬 申請人:三菱電機(jī)株式會社