換向器式電動機(jī)及其繞線的接線方法
【專利摘要】本換向器式電動機(jī)的電樞具有：電樞芯，其具有多個齒和槽；電樞線圈；以及換向器，其具有多個換向片。電樞線圈包括：多個線圈單元，各個線圈單元是將繞線卷繞于齒而形成的；多個連接線單元，其對線圈單元的彼此之間進(jìn)行接線。換向片組具有：第1換向片和第2換向片，其與線圈單元連接；第3換向片，其只與連接線單元連接。第1換向片與第2換向片鄰接配置，在該鄰接配置的旁邊配置有第3換向片。而且，包括如下的連接線單元：該連接線單元以自第3換向片到達(dá)一方的一側(cè)和自第3換向片到達(dá)另一方的一側(cè)均經(jīng)過相同的槽的方式進(jìn)行配線，從而對線圈單元的彼此之間進(jìn)行接線。
【專利說明】換向器式電動機(jī)及其繞線的接線方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及具有繞線芯(日語:卷線- 7)、換向器的換向器式電動機(jī)及其繞線的接線方法，涉及例如搭載于汽車的電氣設(shè)備、電動工具中使用的換向器式電動機(jī)及其繞線的接線方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對于例如搭載于汽車的電氣設(shè)備中使用的電動機(jī)，要求其小型化、輕量化的同時
具備聞可罪性。
[0003]作為這種電動機(jī)之一,存在具有電刷和換向器的換向器式電動機(jī)。換向器式電動機(jī)通常具有構(gòu)成勵磁件的定子和以隔著環(huán)狀間隙與該定子相對的方式配置的轉(zhuǎn)子。而且，該轉(zhuǎn)子具有包括換向器的所謂的電樞。通過向該電樞供電，換向器式電動機(jī)被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。此外，為了向電樞供電，設(shè)置有與外部直流電源連接的電刷。通過使這樣的電刷抵接于換向器，向電樞供電。此外，轉(zhuǎn)子在具有卷繞了繞線的鐵芯芯部的同時，還具有將多個換向器片(換向片)配置成環(huán)狀、筒狀而構(gòu)成的換向器。此外，作為換向器，通常廣泛使用在各換向器片上設(shè)置鉤以連接繞線的鉤式換向器。按照規(guī)定的接線方式，一邊將繞線掛或卷繞于這些鉤而進(jìn)行連接，一邊將繞線卷繞于鐵芯芯部，從而形成電樞。
[0004]在這樣的鉤式換向器中，作為將繞線連接于鉤的方法，通常采用將繞線以α狀卷繞于鉤的方法。在這里，“以α狀卷繞”是指以描畫字母α的方式將繞線卷繞于鉤。作為像這樣的鉤卷繞的一例，提出有如下技術(shù):鉤根部卷繞部的外周面在左右設(shè)置有不同高度的臺階，從而穩(wěn)定地確保將繞線以α狀卷繞于鉤時的線間距離(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。
[0005]此外，提出如下一種技術(shù)，其目的在于:在換向器式電動機(jī)中，通過在繞線的接線結(jié)構(gòu)上下功夫來實(shí)現(xiàn)驅(qū)動效率的提高和小型輕量化(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。接著，示出這樣的繞線的接線結(jié)構(gòu)的以往例。
[0006]首先，在以往例中，電樞線圈形成為包括多個線圈單元和多個連接線單元這樣的結(jié)構(gòu)。在這里，線圈單元是卷繞在齒上的線圈，連接線單元是對線圈單元的彼此之間進(jìn)行接線而進(jìn)行電連接的線。而且，在換向器的換向片組中，劃分為與線圈單元的一端連接的第I換向片、與線圈單元的另一端連接的第2換向片以及只與連接線單元連接的第3換向片，第I換向片和第2換向片鄰接配置,在鄰接配置的旁邊配置有第3換向片。而且,構(gòu)成為包括經(jīng)過槽來對線圈單元的彼此之間進(jìn)行接線這樣的連接線單元。
[0007]圖5Α、圖5Β是表示這樣的以往的連接線單元的接線的一例的圖，圖5Α是以往的電樞96的俯視圖，圖5Β是電樞96的側(cè)視圖。另外，在圖5Α、圖5Β中，為了避免繁雜化，只例示了I個連接線單元的接線。
[0008]如圖5Α、圖5Β所示，從配置于電樞芯17的上表面的第I換向片S2出來的連接線單元C91經(jīng)過線圈單元Wl與線圈單元W2之間的槽SL12而到達(dá)電樞芯17的下表面?zhèn)取?br> [0009]進(jìn)一步地,連接線單元C91經(jīng)過線圈單元W2的下表面?zhèn)?，并?jīng)過線圈單元W2與線圈單元W3之間的槽SL23而到達(dá)上表面?zhèn)?。然后，連接線單元C91以α狀卷繞于第3換向片SlO的鉤而與第3換向片SlO接線。
[0010]接著，從第3換向片SlO出來的連接線單元C91經(jīng)過線圈單元W3與線圈單元W4之間的槽SL34而到達(dá)電樞芯17的下表面?zhèn)取?br> [0011]進(jìn)一步地,連接線單元C91經(jīng)過線圈單元W4和線圈單元W5的下表面?zhèn)?，并?jīng)過線圈單元W5與線圈單元W6之間的槽SL56而到達(dá)上表面?zhèn)?。然后，連接線單元C91與第2換向片S18接線。
[0012]這樣一來，以往的換向器式電動機(jī)構(gòu)成為包括如下這樣的接線:連接線單元經(jīng)過槽而到達(dá)第3換向片。
[0013]但是，雖然如上述以往例那樣在將繞線接線于第3換向片時通過在其鉤上以α狀卷繞繞線能夠確保繞線接線方法的容易化、連接品質(zhì)，但是存在如下課題:繞線容易接觸與第3換向片鄰接的換向片的鉤，無法確保足夠的品質(zhì)。尤其是，如圖5Α、圖5Β所示，換向器的直徑Dc越接近鐵芯芯部的槽內(nèi)周的直徑Ds，像這樣的接觸就越容易發(fā)生。作為這樣的一例，像圖5A、圖5B所示的連接線單元C91的從第3換向片SlO向槽SL34去的路徑那樣，容易成為隨著連接線單元C91向換向片S9的鉤接近而連接線單元C91進(jìn)入換向片S9的鉤的下側(cè)這樣的配線，容易發(fā)生在該位置的接觸。而且，因?yàn)槔@線的連接線單元部分與鉤接觸而對繞線產(chǎn)生損傷，從而容易引起絕緣不良、接觸位置處的短路故障。
[0014]此外，在將這樣的換向器式電動機(jī)搭載在汽車上時，因?yàn)槌穗妱訖C(jī)自身的振動以外，汽車的振動也會施加于繞線，從而存在由于振動也會引起像這樣的接觸的弊端。
[0015]專利文獻(xiàn)1:日本特開平9 - 322484號公報
[0016]專利文獻(xiàn)2:國際公開第2011 / 121991號

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]本發(fā)明的換向器式電動機(jī)具有:定子，其具有多個勵磁極；電樞；以及電刷，其與換向片滑動接觸而向電樞線圈供電。并且，電樞具有:電樞芯，其具有多個齒，并在該齒的彼此之間具有槽；電樞線圈，其是將繞線卷繞于電樞芯而形成的；以及換向器，其具有由多個換向片構(gòu)成的換向片組。電樞線圈包括:多個線圈單元，各個線圈單元是將繞線卷繞于齒而形成的；多個連接線單元，各個連接線單元對線圈單元的彼此之間進(jìn)行接線而進(jìn)行電連接。換向片組具有:第I換向片，其與線圈單元的一端連接?’第2換向片，其與線圈單元的另一端連接；第3換向片，其只與連接線單元連接。第I換向片與第2換向片鄰接配置，在鄰接配置的旁邊配置有第3換向片。而且，本發(fā)明的換向器式電動機(jī)是如下結(jié)構(gòu):多個連接線單元包括以連接線單元中的自第3換向片到達(dá)一方的一側(cè)和自第3換向片到達(dá)另一方的一側(cè)均經(jīng)過相同的槽的方式進(jìn)行配線來對線圈單元的彼此之間進(jìn)行接線的連接線單元。
[0018]此外，本發(fā)明的繞線的接線方法是一種換向器式電動機(jī)的繞線的接線方法，其中，該換向器式電動機(jī)具有:定子，其具有多個勵磁極；電樞；以及電刷，其與換向片滑動接觸而向電樞線圈供電。并且，電樞具有:電樞芯，其具有多個齒，并在該齒的彼此之間具有槽；電樞線圈，其是將繞線卷繞于電樞芯而形成的；以及換向器，其具有由多個換向片構(gòu)成的換向片組。電樞線圈包括:多個線圈單元，各個線圈單元是將繞線卷繞于齒而形成的；多個連接線單元，各個連接線單元對線圈單元彼此之間進(jìn)行接線而進(jìn)行電連接。換向片組具有--第I換向片，其與線圈單元的一端連接;第2換向片，其與線圈單元的另一端連接;第3換向片，其只與連接線單元連接。第I換向片與第2換向片鄰接配置，在鄰接配置的旁邊配置有第3換向片。而且，本繞線的接線方法構(gòu)成為包括:以連接線單元中的自第3換向片到達(dá)一方的一側(cè)和自第3換向片到達(dá)另一方的一側(cè)均經(jīng)過相同的槽的方式進(jìn)行配線，從而利用連接線單元對線圈單元的彼此之間進(jìn)行接線。
[0019]采用該結(jié)構(gòu)，連接線單元不會被引向與第3換向片鄰接的換向片的方向，而是以使連接線單元的到達(dá)一方的一側(cè)與到達(dá)另一方的一側(cè)均經(jīng)過相同的槽的方式進(jìn)行配線。因此，能夠抑制連接線單元與鄰接于第3換向片的換向片的鉤接觸這樣的接線不良。
[0020]這樣一來，本發(fā)明的換向器式電動機(jī)及其繞線的接線方法因?yàn)槟軌蛞种七B接線單元與鄰接于第3換向片的換向片的鉤接觸這樣的接線不良，從而能夠?qū)崿F(xiàn)電樞中的繞線的絕緣不良的降低化，實(shí)現(xiàn)電樞中的繞線在接觸位置處的短路故障的降低化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式的換向器式電動機(jī)的剖視圖。
[0022]圖2是該換向器式電動機(jī)的拆除了托架的狀態(tài)下的俯視圖。
[0023]圖3是示出該換向器式電動機(jī)的繞線的配線例的繞線展開圖。
[0024]圖4A是表示該換向器式電動機(jī)的連接線單元的接線的更具體的例子的俯視圖。
[0025]圖4B是該換向器式電動機(jī)的連接線單元的接線的更具體的例子的側(cè)視圖。
[0026]圖5A是表示以往的連接線單元的接線的一例的俯視圖。
[0027]圖5B是以往的連接線單元的接線的一例的側(cè)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]以下，參照附圖來說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0029](實(shí)施方式)
[0030]圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式的換向器式電動機(jī)10的剖視圖。
[0031]如圖1所示，換向器式電動機(jī)10以被框架11和托架12包圍的方式構(gòu)成，該框架11構(gòu)成為杯狀的形狀，該托架12是以封堵框架11的開口部的方式來安裝的。
[0032]首先，在托架12中形成有用于保持一對電刷片30的電刷保持部。各個電刷片30以配置在一條直線上的方式來配設(shè)。電刷片30收納于電刷箱32內(nèi)，在電刷箱32內(nèi)利用彈簧33將該電刷片30向換向器20按壓。
[0033]此外,在框架11的內(nèi)壁上粘著有永磁體13a。永磁體13a配置為圓筒狀,沿著周向?qū)嵤┕潭〝?shù)目的磁化。這樣一來，通過將永磁體13a保持于框架11的內(nèi)壁而構(gòu)成定子13。而且，在永磁體13a的內(nèi)周側(cè)收納有保持著電樞16的轉(zhuǎn)子14。
[0034]轉(zhuǎn)子14具有轉(zhuǎn)軸15、電樞芯17、繞線18以及換向器20。轉(zhuǎn)軸15貫穿電樞芯17以及換向器20的中心，其兩端附近部分分別被軸承19所支承。由此，轉(zhuǎn)子14旋轉(zhuǎn)自如地支承于定子13的內(nèi)周。而且，轉(zhuǎn)軸15的一端側(cè)作為輸出軸15a從托架12向外部突出。
[0035]而且，在轉(zhuǎn)子14中，電樞芯17以隔著環(huán)狀間隙與永磁體13a相對的方式配置。電樞芯17是將電磁鋼板層疊而形成的，且卷繞有用于形成電樞線圈的繞線18。而且，在電樞芯17的一端面?zhèn)?，具有多個換向片(segment) 25的換向器20固定于轉(zhuǎn)軸15。各換向片25是換向器片，由沿著轉(zhuǎn)軸15方向長的金屬板形成，在換向器20主體的外周沿著周向等間隔地配置。此外，為了將繞線18與換向片25進(jìn)行電連接，在各換向片25的電樞芯17側(cè)分別形成有作為繞線連接部的鉤26。通過將繞線18掛于該鉤(hook) 26并進(jìn)行規(guī)定的處理，從而將繞線18與鉤26進(jìn)行電連接。通過將換向器20與卷繞有繞線18的電樞芯17像這樣地構(gòu)成，從而構(gòu)成電樞16。此外，通過彈簧33的按壓，兩個電刷片30抵接于換向器20。SP，通過將連接于外部電源的電刷片30與換向器20的換向片25滑動接觸，從而向轉(zhuǎn)子14的繞線18供電。由此，在電樞線圈與構(gòu)成勵磁件的永磁體13a之間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力，而使轉(zhuǎn)子14在定子13的內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)，其中，該電樞線圈是將繞線18卷繞于電樞芯17而形成的。
[0036]接著，以電樞16為中心說明換向器式電動機(jī)10的更詳細(xì)的結(jié)構(gòu)。
[0037]圖2是本發(fā)明的實(shí)施方式的換向器式電動機(jī)10的拆除了托架12的狀態(tài)下的俯視圖。在圖2中，構(gòu)成定子13的框架11在3個位置處具有安裝孔11a，在杯形狀部的內(nèi)周面保持有永磁體13a。在本實(shí)施方式中，例舉了保持有3個永磁體13a的一例,在3個永磁體13a彼此之間設(shè)置有磁體固定彈簧13b。這樣一來，將永磁體13a粘著固定于框架11的內(nèi)周面，形成了定子13。而且,該永磁體13a磁化成每一個永磁體13a具有N極和S極這一對勵磁極。因此，在本實(shí)施方式中，在整周上磁化出的勵磁極數(shù)為6個。此外，也可以是:該永磁體13a做成環(huán)形狀，將其內(nèi)壁沿周向以N極一 S極的方式等間隔且交替地磁化成6極。或者，也可以是:該永磁體13a做成6個圓弧狀磁體，該圓弧狀磁體被單獨(dú)磁化成N極、S極。
[0038]接著，如上述那樣，轉(zhuǎn)子14構(gòu)成為包括電樞16和用于保持電樞16的轉(zhuǎn)軸15。并且，電樞16具有卷繞了繞線18的電樞芯17和換向器20。
[0039]電樞芯17具有多個齒17T，該齒17T從固定于轉(zhuǎn)軸15的芯主體部17C向外周方向突出，并且，在周向上與齒17T交替地形成有作為空間部的槽17S。利用該齒彼此之間的槽17S的空間，將繞線18卷繞于各齒17T。而且，通過像這樣將繞線18卷繞于齒17T而形成電樞線圈18L。
[0040]換向器20具有換向片組，該換向片組由沿著固定于轉(zhuǎn)軸15的換向器主體部27的外周等間隔地配置的多個換向片25構(gòu)成，并且，各個換向片25具有鉤26。
[0041]如圖2所示，在本實(shí)施方式中，例舉出電樞芯17具有8個齒17T這一例來進(jìn)行說明。并且，在本實(shí)施方式中，將繞線18以集中繞組的方式卷繞于各齒17T。即，不是像跨躍多個齒而形成線圈這樣的分布繞組，而是相對于I個齒形成I個線圈的集中繞組。由此，如圖2所示，在電樞16上形成有電樞線圈18L，該電樞線圈18L包括線圈單元W1、W2、W3、W4、W5、W6、Tl、W8這8個線圈單元18W。而且，以集中繞組的方式形成的線圈單元18W的兩線端部像圖2那樣與各個鉤26連接。
[0042]此外，雖然具體的結(jié)構(gòu)是利用以下說明的連接線進(jìn)一步將線圈單元18W分別連接起來，但為了避免繁雜，在圖2中僅示出線圈單元18W與鉤26的連接。在后面會詳細(xì)敘述包括連接線的繞線結(jié)構(gòu)。此外，以下，將作為電樞芯17的一個面的配置有換向器20的一側(cè)的面作為上表面，將電樞芯17的另一個面作為下表面，從而適當(dāng)說明。在圖2中示出從上表面觀察到的定子13、轉(zhuǎn)子14。
[0043]圖3是示出了本實(shí)施方式的換向器式電動機(jī)10的繞線18的配線例的繞線展開圖，采用圖3說明連接線的具體的配線例。
[0044]電樞芯17具有齒11、了2、了3、了4、了5、了6、了7、了8這8個齒17T，在該齒17T彼此之間具有與齒的數(shù)量相同的槽17S。而且，電樞線圈18L由利用繞線18形成為單元的8個線圈單元Wl、W2、W3、W4、W5、W6、W7、W8與連接線單元18C構(gòu)成，該連接線單元18C是指作為對線圈單元間進(jìn)行接線的連接線的多個連接線單元Cl、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8。線圈單元W1、W2、W3、W4、W5、W6、W7、W8均是以集中繞組的方式分別將繞線18卷繞于齒T1、T2、T3、Τ4、Τ5、Τ6、Τ7、Τ8而成。例如，在齒Tl上將繞線18卷繞多圈，由此形成線圈單元W1。
[0045]另一方面，換向器20具有作為各個換向片25的自換向片SI到換向片S24這24個換向片。各換向片25的彼此之間是絕緣的，各換向片25的前端具有鉤26。在將線圈單元18W的末端、連接線單元18C與各換向片連接的情況下，雖然是與該換向片25前端的鉤26連接起來的，但以下進(jìn)行適當(dāng)省略，記載為與換向片連接。
[0046]此外，電刷片30由以180度的機(jī)械角度為間隔來配置的一對陽極側(cè)電刷片BI與陰極側(cè)電刷片Β2構(gòu)成，與換向器20的各換向片25滑動接觸。而且，該陽極側(cè)電刷片BI與陰極側(cè)電刷片Β2以連接于直流電源、并經(jīng)由換向器20向電樞線圈18L供電的方式構(gòu)成。此夕卜，以下角度表示的是機(jī)械角度。
[0047]在這里，如圖2所示，構(gòu)成電樞線圈18L的各線圈單元18W連接于彼此相鄰的換向片25。S卩，線圈單元18W的一個末端連接于某個換向片25，另一個末端連接于該換向片25旁邊的換向片25。而且，將在后述中詳細(xì)說明的是:這些線圈單元18W所連接的相鄰換向片25的旁邊的換向片25不連接線圈單元18W而只連接連接線單元18C。將這些線圈單元18W的一端所連接的換向片25定義為第I換向片、將線圈單元18W的另一端所連接的換向片25定義為第2換向片。此外，將只連接有連接線單元18C的換向片25定義為第3換向片。在圖2和圖3中，作為第I換向片Sgl、第2換向片Sg2以及第3換向片Sg3示出一例。
[0048]并且，在本實(shí)施方式中，以第3換向片位于槽17S面前的方式配置換向器20。SP，配置成:與第I換向片和第2換向片相比，第3換向片最接近槽17S的內(nèi)周側(cè)。更具體而言，如圖2的虛線線段Lcnt所示的那樣，以第3換向片與槽17S的內(nèi)周側(cè)中心17Sc在徑向上相對的方式構(gòu)成電樞16。
[0049]接著，按照上述那樣的定義，將第I換向片與第2換向片鄰接配置，在該鄰接配置的旁邊配置第3換向片。而且，該電樞線圈18L借助這些換向片組與連接線單元18C構(gòu)成串聯(lián)閉合電路。而且，該第I換向片數(shù)量、第2換向片數(shù)量以及第3換向片數(shù)量是相同的，換向片組的換向片25的總數(shù)就是這些第I換向片數(shù)量、第2換向片數(shù)量以及第3換向片數(shù)量之和。
[0050]如下述那樣進(jìn)一步詳細(xì)說明這些換向片25的配置。在本實(shí)施方式中，如圖3所示，換向片組的換向片數(shù)量是24個，因此，換向片間距為15度。配置成第I換向片彼此之間、第2換向片彼此之間以及第3換向片彼此之間均間隔45度。此外,就任意的第I換向片而言，在間隔120度的位置處配置第2換向片或者第3換向片。同樣,就任意的第2換向片而言，在間隔120度的位置處配置第3換向片或者第I換向片，就任意的第3換向片而言,在間隔120度的位置處配置第I換向片或者第2換向片。而且,在第I換向片、第2換向片以及第3換向片的彼此之間，利用連接線單元18C來進(jìn)行連接。
[0051]接著，說明具體的電樞線圈18L的繞線結(jié)構(gòu)。卷繞于齒Tl的線圈單元Wl連接于第I換向片S2和第2換向片S3。卷繞于齒T2的線圈單元W2連接于第I換向片S5和第2換向片S6。卷繞于齒T3的線圈單元W3連接于第I換向片S8和第2換向片S9。卷繞于齒T4的線圈單元W4連接于第I換向片Sll和第2換向片S12。卷繞于齒T5的線圈單元W5連接于第I換向片S14和第2換向片S15。卷繞于齒T6的線圈單元W6連接于第I換向片S17和第2換向片S18。卷繞于齒T7的線圈單元W7連接于第I換向片S20和第2換向片S21。卷繞于齒T8的線圈單元W8連接于第I換向片S23和第2換向片S24。
[0052]接著，詳細(xì)說明連接于第3換向片S1、S4、S7、S10、S13、S16、S19、S22的連接線單元18C。這些連接線單元18C對線圈單元18W的彼此之間進(jìn)行接線而進(jìn)行電連接。這些連接線單元18C將處于間隔120度的位置的第I換向片、第2換向片以及第3換向片連接起來，具體情況如下所述。
[0053]連接線單元Cl連接于第I換向片S2、第3換向片SlO以及第2換向片S18。連接線單元C2連接于第I換向片S5、第3換向片S13以及第2換向片S21。連接線單元C3連接于第I換向片S8、第3換向片S16以及第2換向片S24。連接線單元C4連接于第I換向片S11、第3換向片S19以及第2換向片S3。連接線單元C5連接于第I換向片S14、第3換向片S22以及第2換向片S6。連接線單元C6連接于第I換向片S17、第3換向片SI以及第2換向片S9。連接線單元C7連接于第I換向片S20、第3換向片S4以及第2換向片S12。連接線單元C8連接于第I換向片S23、第3換向片S7以及第2換向片S15。
[0054]如以上那樣，通過將各線圈單元18W和連接線單元18C如上述那樣連接于各換向片25，從而該電樞線圈18L構(gòu)成閉合電路。具體而言，在圖3中，例如從換向片SI向換向片S9的方向追蹤電路則如下。構(gòu)成為SI — S9 — W3 — S8 — S16 — S24 — W8 — S23 — S7 —S15 - W5 - S14 - S22 — S6 — W2 — S5 — S13 — S21 — WI — S20 — S4 — S12 - W4 -Sll - S19 - S3 - Wl - S2 - SlO — S18 - W6 - S17 — SI，形成一個接線環(huán)路，可知構(gòu)成了閉合電路。即，雖然在以上的說明中是將各線圈單元18W和連接線單元18C分開來進(jìn)行說明的，但能夠利用I根繞線18形成像這樣的接線環(huán)路。
[0055]以上所述的各連接線單元18C通過實(shí)施接下來敘述的連接方法,能夠使連接工時合理化。卷繞于齒Tl的線圈單元Wl的一端在連接于第I換向片S2之后，不在這里切斷而是延長，從而連接于第3換向片S10。同樣，卷繞于齒T6的線圈單元W6的另一端在連接于第2換向片S18之后，不在這里切斷而是延長，從而連接于第3換向片S10。像這樣，連接線單元Cl能夠由線圈單元Wl的一端的延長線與線圈單元W6的另一端的延長線來構(gòu)成,從而能夠使連接工時合理化。對于連接線單元C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8，也能夠與上述連接線單元Cl同樣地構(gòu)成。采用本實(shí)施方式，基于像這樣的連接方法，即使是利用I根繞線18也能夠形成電樞線圈18L。
[0056]接著，陽極側(cè)電刷片BI和陰極側(cè)電刷片B2配置為彼此具有等角度(180度)的間隔。而且，電刷片BI和電刷片B2的周向?qū)挾仍O(shè)定為與各換向片的周向?qū)挾认嗟然蛘弑雀鲹Q向片的周向?qū)挾刃〉某叽?。因此，電刷片BI和電刷片B2構(gòu)成為與各換向片的相鄰的任意2個位置或者I個位置滑動接觸的結(jié)構(gòu)。因?yàn)榛瑒咏佑|于I個位置的時間極其短暫，故此在以下的說明中省略。
[0057]針對在如圖3所示那樣陽極側(cè)電刷片BI與換向片S2、換向片S3滑動接觸、且與陽極側(cè)電刷片BI具有180度間隔的陰極側(cè)電刷片B2與換向片S14、換向片S15滑動接觸的狀態(tài)下的電流的流動進(jìn)行說明。
[0058]從換向片S2流入的電流自換向片S18流經(jīng)線圈單元W6，經(jīng)由換向片S17和換向片S9而流經(jīng)線圈單元W3，經(jīng)由換向片S8和換向片S24而流經(jīng)線圈單元W8，經(jīng)由換向片S23而從換向片S15流出。同樣，從換向片S3流入的電流自換向片Sll流經(jīng)線圈單元W4，經(jīng)由換向片S12和換向片S20而流經(jīng)線圈單元W7，經(jīng)由換向片S21和換向片S5而流經(jīng)線圈單元W2，經(jīng)由換向片S6而從換向片S14流出。在圖3的各線圈單元中用箭頭表示這些電流的流動方向。
[0059]如上所述，從換向片S2流入的電流流經(jīng)線圈單元W6、W3、W8的串聯(lián)電路而從換向片S15流出，從換向片S3流入的電流流經(jīng)線圈單元W4、Tl、W2的串聯(lián)電路而從換向片S14流出。這樣一來，從陽極側(cè)電刷片BI流入的電流流經(jīng)并聯(lián)電路數(shù)量為2個的電路，并從陰極側(cè)電刷片B2流出。通過像這樣的電流的流動，該結(jié)構(gòu)的換向器式電動機(jī)能夠自啟動。
[0060]并且，在本實(shí)施方式中，構(gòu)成為在多個連接線單元18C中包括如下的連接線單元18C:該連接線單元18C經(jīng)過槽17S而對線圈單元18W的彼此之間進(jìn)行接線。即，這些各個連接線單元18C還包括不是在換向器20的外周上進(jìn)行接線而是與各個線圈單元18W —起卷入到電樞芯17的槽17S中的接線。由此，不使換向器20的周邊產(chǎn)生多余的用于對連接線單元18C進(jìn)行配線的空間，有效地使用槽17S內(nèi)的空間，從而實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的小型化。
[0061]在圖3中，以連接線單元Cl為例，示出將連接線單元18C卷入槽17S來接線的一例，具體而言，示出作為用于收納連接線單元Cl的槽17S的槽SL12、SL34、SL56的位置。連接線單元Cl從第I換向片S2經(jīng)過齒Tl與齒T2之間的槽SL12、再經(jīng)過齒T3與齒T4之間的槽SL34，從而接線于第3換向片S10。并且，以從第3換向片SlO返回齒T3與齒T4之間的槽SL34的方式經(jīng)過槽SL34、再經(jīng)過齒T5與齒T6之間的槽SL56，從而接線于第2換向片S18。
[0062]圖4A、圖4B是更具體地示出圖3所示的連接線單元Cl的接線的圖。在圖4A、圖4B中，圖4A是電樞16的俯視圖，圖4B是電樞16的側(cè)視圖。此外，在圖4A、圖4B中，為了避免繁雜化，只例示了電樞16的連接線單元Cl的接線。
[0063]如圖4A、圖4B所示，從配置于電樞芯17的上表面的第I換向片S2出來的連接線單元Cl經(jīng)過線圈單元Wl與線圈單元W2之間的槽SL12而到達(dá)電樞芯17的下表面?zhèn)取?br> [0064]進(jìn)一步地,連接線單元Cl如虛線所示那樣經(jīng)過線圈單元W2和線圈單元W3的下表面?zhèn)?，并?jīng)過線圈單元W3與線圈單元W4之間的槽SL34而到達(dá)上表面?zhèn)龋瑥亩泳€于第3換向片S10。
[0065]接著，從第3換向片SlO出來的連接線單元Cl以返回線圈單元W3與線圈單元W4之間的槽SL34的方式經(jīng)過槽SL34，從而到達(dá)電樞芯17的下表面?zhèn)取?br> [0066]進(jìn)一步地,連接線單元Cl如虛線所示那樣經(jīng)過線圈單元W4和線圈單元W5的下表面?zhèn)龋⒔?jīng)過線圈單元W5與線圈單元W6之間的槽SL56而到達(dá)上表面?zhèn)?，從而接線于第2換向片S18。
[0067]以上，雖然是采用圖3、圖4A、圖4B來說明了連接線單元Cl的接線，但其它連接線單元18C也可以同樣地構(gòu)成。例如，連接線單元C2從第I換向片S5經(jīng)過線圈單元W2與線圈單元W3之間的槽17S、并經(jīng)過線圈單元W3和線圈單元W4的下表面、然后經(jīng)過線圈單元W4與線圈單元W5之間的槽17S而到達(dá)上表面?zhèn)龋瑥亩鴴煊诘?換向片S13的鉤26。進(jìn)一步地，返回線圈單元W4與線圈單元W5之間的槽17S而到達(dá)下表面?zhèn)?經(jīng)過線圈單元W5和線圈單元W6的下表面、并經(jīng)過線圈單元W6與線圈單元W7之間的槽17S，從而接線于第2換向片S21。如上所述那樣示出收納連接線單元Cl、C2的槽17S的位置，但其它連接線單元C3、C4、C5、C6、C7、C8也只要進(jìn)行相同的接線即可。
[0068]此外，優(yōu)選的是，多個連接線單元18C都構(gòu)成為像上述那樣經(jīng)過槽17S而對線圈單元18W的彼此之間進(jìn)行接線這樣的結(jié)構(gòu)。但是，也可以是幾個連接線單元18C只在電樞芯17的上表面?zhèn)葘€圈單元18W的彼此之間進(jìn)行接線的結(jié)構(gòu)。即，多個連接線單元18C只要是包括經(jīng)過槽17S而對線圈單元18W的彼此之間進(jìn)行接線的連接線單元18C的結(jié)構(gòu)即可。由此，能夠抑制在換向器周圍由于連接線單元18C密集而產(chǎn)生連接線單元18C的膨脹(日語:膨6々)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)直流電動機(jī)的小型化。
[0069]這樣一來，本實(shí)施方式的換向器式電動機(jī)10包括如下接線:從第I換向片、第2換向片出來的連接線單元18C經(jīng)過某個槽17S而到達(dá)電樞芯17的相反的一面?zhèn)?，再?jīng)過齒17T的下表面?zhèn)炔⒔?jīng)過其它槽17S而到達(dá)第3換向片。
[0070]而且，尤其是，在本實(shí)施方式中，構(gòu)成為包括如下配線:如圖4A、圖4B的槽SL34附近所例示的那樣，連接線單元18C從下表面?zhèn)冉?jīng)過槽17S而到達(dá)第3換向片，從而掛于該第3換向片的鉤26，進(jìn)一步返回同一槽17S而到達(dá)下表面。換言之，在將連接線單元18C連接于第3換向片的接線中，以連接線單元18C的配線根側(cè)18Cs和配線前端側(cè)18Ce這兩根線經(jīng)過相同的槽17S的方式進(jìn)行接線。這樣一來，在本實(shí)施方式中，以連接線單元18C中的自第3換向片到達(dá)一方的一側(cè)(配線根側(cè)18Cs)和自第3換向片到達(dá)另一方的一側(cè)(配線前端側(cè)18Ce)均經(jīng)過相同的槽17S的方式進(jìn)行配線，從而對線圈單元18W的彼此之間進(jìn)行了接線。
[0071]此外，像這樣地連接線單元18C的兩側(cè)的2根線所經(jīng)過的槽17S是位于離進(jìn)行了接線的第3換向片最近的位置的槽17S。即，如上所述，在本實(shí)施方式中，以第3換向片位于槽17S面前(距內(nèi)周側(cè)最近)的方式配置換向器，連接線單元18C的配線根側(cè)ISCs和配線前端側(cè)18Ce均經(jīng)過該第3換向片面前的槽17S。
[0072]這樣一來，在本實(shí)施方式中，構(gòu)成為如下結(jié)構(gòu):將接線于第3換向片的連接線單元18C的配線根側(cè)18Cs和配線前端側(cè)18Ce向與第3換向片接近并與之相對的面前方向的槽17S引入。因此，連接線單元18C不會被引向與第3換向片鄰接的換向片的方向。在本實(shí)施方式中，通過構(gòu)成為這樣的結(jié)構(gòu)，能夠抑制連接線單元18C與鄰接于第3換向片的換向片的鉤接觸這樣的接線不良，從而實(shí)現(xiàn)絕緣不良、短路故障的降低化。此外，因?yàn)閷煊诘?換向片的連接線單元18C引向面前的槽17S，即使是換向器20的直徑Dc接近電樞芯17的槽內(nèi)周的直徑Ds的結(jié)構(gòu)，也不會引起像上述那樣的接線不良。例如，采用本實(shí)施方式，即使換向器20的直徑Dc與槽內(nèi)周的直徑Ds之間的差(Ds — Dc)在1mm以下也能夠適用。
[0073]此外，在本實(shí)施方式中，如圖4A、圖4B所示，在將連接線單元18C連接于第3換向片時，對于該第3換向片的鉤26，將連接線單元18C以描畫英文字母“U”的方式連接成U字形狀。即，不是卷繞成α狀，而只要掛成U狀即可，因此，在本實(shí)施方式中，由此實(shí)現(xiàn)了連接方法的簡單化。此外,掛于第3換向片的鉤26的連接線單元18C的配線根側(cè)18Cs和配線前端側(cè)18Ce以向面前的槽17S拉伸的方式配置，因此，還能夠充分確保鉤26與繞線18的密合度等的連接品質(zhì)。
[0074]此外，在以上的說明中，說明了陽極側(cè)電刷片BI和陰極側(cè)電刷片B2是以180度的間隔來配置的，但也可以以60度的間隔來配置。即，相對于陽極側(cè)電刷片BI，間隔60度來配置陰極側(cè)電刷片B2。在該情況下，在將連接線單元18C連接于第3換向片的接線中，也只要以連接線單元18C的配線根側(cè)ISCs和配線前端側(cè)ISCe這2根線經(jīng)過位于該第3換向片的面前的槽17S的方式進(jìn)行接線即可。
[0075]此外，在本實(shí)施方式的換向器式電動機(jī)10中，勵磁極的磁極數(shù)量P與線圈單元數(shù)量N (與槽的數(shù)量、齒的數(shù)量相同)相乘、并將該相乘而得到的數(shù)值的二分之一作為換向片組的換向片數(shù)量T。S卩，T = (l / 2)ΡΝ。而且構(gòu)成為，磁極數(shù)量P是被2除后變?yōu)槠鏀?shù)的偶數(shù)，線圈單元數(shù)量N為偶數(shù)，該偶數(shù)不是磁極數(shù)量P的整數(shù)倍。具體而言，各個數(shù)值如下述那樣構(gòu)成，且滿足上述算式。即，換向片數(shù)量T = 24，磁極數(shù)量P = 6，集中繞組線圈單元數(shù)量N = 8。
[0076]此外，各線圈單元18W以及各連接線單元18C由被絕緣層覆蓋的導(dǎo)線構(gòu)成。該絕緣層的厚度、材質(zhì)、層數(shù)能夠根據(jù)換向器式電動機(jī)10的規(guī)格來適當(dāng)?shù)剡x擇。此外，導(dǎo)線的導(dǎo)體部、即芯線部的材質(zhì)能夠根據(jù)換向器式電動機(jī)10的規(guī)格來適當(dāng)?shù)剡x擇銅、鋁、銅合金、鋁合金、至少包含銅和鋁的合金、包含微量的雜質(zhì)的鋁或者鋁合金、鎂合金等。此外，該被絕緣層覆蓋的導(dǎo)線能夠根據(jù)換向器式電動機(jī)10的規(guī)格來適當(dāng)?shù)剡x擇單根導(dǎo)線、多根導(dǎo)線或者利茲線(絞合線)等。
[0077]以上，本發(fā)明的換向器式電動機(jī)是如下結(jié)構(gòu)，即多個連接線單元包括如下連接線單元:該連接線單元以連接線單元中的自第3換向片到達(dá)一方的一側(cè)和自第3換向片到達(dá)另一方的一側(cè)均經(jīng)過相同的槽的方式進(jìn)行配線，從而對線圈單元的彼此之間進(jìn)行接線。
[0078]此外，本發(fā)明的繞線的接線方法構(gòu)成為:以連接線單元中的自第3換向片到達(dá)一方的一側(cè)和自第3換向片到達(dá)另一方的一側(cè)均經(jīng)過相同的槽的方式進(jìn)行配線，從而利用連接線單元對線圈單元的彼此之間進(jìn)行接線。
[0079]因?yàn)楸景l(fā)明具有像這樣的結(jié)構(gòu)，連接線單元不會被引向與第3換向片鄰接的換向片的方向，而是以使連接線單元的到達(dá)一方的一側(cè)與到達(dá)另一方的一側(cè)均經(jīng)過相同的槽的方式進(jìn)行配線。因此，能夠抑制連接線單元與鄰接于第3換向片的換向片的鉤接觸這樣的接線不良，由此，能夠?qū)崿F(xiàn)電樞中的繞線的絕緣不良的降低化，實(shí)現(xiàn)電樞中的繞線在接觸位置處的短路故障的降低化。
[0080]產(chǎn)業(yè)h的可利用件
[0081]本發(fā)明的換向器式電動機(jī)因?yàn)槟軌蚪档碗姌械睦@線的絕緣不良、接觸位置處的短路故障，例如，適用于作為汽車所搭載的電氣設(shè)備、電動工具的驅(qū)動用的電動機(jī)以及其它要求高可靠性的設(shè)備的電動機(jī)。
[0082]附圖標(biāo)記說明
[0083]10換向器式電動機(jī)
[0084]11 框架
[0085]Ila安裝孔
[0086]12 托架
[0087]13 定子
[0088]13a永磁體
[0089]13b磁體固定彈簧
[0090]14 轉(zhuǎn)子
[0091]15 轉(zhuǎn)軸[0092]15a輸出軸
[0093]16，96 電樞
[0094]17電樞芯
[0095]17C芯主體部
[0096]17S 槽
[0097]17T 齒
[0098]18 繞線
[0099]18L電樞線圈
[0100]18C連接線單元
[0101]18W線圈單元
[0102]19 軸承
[0103]20換向器
[0104]25換向片
[0105]26 鉤
[0106]27換向器主體部
[0107]30電刷片
[0108]32電刷箱
[0109]33 彈簧
【權(quán)利要求】
1.一種換向器式電動機(jī),其具有: 定子，其具有多個勵磁極； 電樞，其具有:電樞芯，其具有多個齒，并在上述齒的彼此之間具有槽；電樞線圈，其是將繞線卷繞于上述電樞芯而形成的；以及換向器，其具有由多個換向片構(gòu)成的換向片組；以及 電刷，其與上述換向片滑動接觸而向上述電樞線圈供電， 上述電樞線圈包括:多個線圈單元，各個線圈單元是將上述繞線卷繞于上述齒而形成的；多個連接線單元，各個連接線單元對上述線圈單元的彼此之間進(jìn)行接線而進(jìn)行電連接， 該換向器式電動機(jī)的特征在于， 上述換向片組具有:第I換向片，其與上述線圈單元的一端連接；第2換向片，其與上述線圈單元的另一端連接;第3換向片，其只與上述連接線單元連接， 上述第I換向片與上述第2換向片鄰接配置，在上述鄰接配置的旁邊配置有上述第3換向片， 上述多個連接線單元包括以上述連接線單元中的自上述第3換向片到達(dá)一方的一側(cè)和自上述第3換向片到達(dá)另一方的一側(cè)均經(jīng)過相同的上述槽的方式進(jìn)行配線來對上述線圈單元的彼此之間進(jìn)行接線的連接線單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換向器式電動機(jī)，其特征在于， 上述換向器以上述第3換向片位于上述槽的面前的方式配置， 上述連接線單元中的自上述第3換向片到達(dá)一方的一側(cè)和自上述第3換向片到達(dá)另一方的一側(cè)均經(jīng)過上述第3換向片面前的上述槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換向器式電動機(jī)，其特征在于， 上述換向片均具有鉤， 上述連接線單元以U字狀連接于上述第3換向片的上述鉤。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換向器式電動機(jī)，其特征在于， 上述換向器的直徑與上述電樞芯的槽內(nèi)周的直徑之間的差是1mm以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換向器式電動機(jī)，其特征在于， 就上述電樞線圈而言，上述線圈單元和上述連接線單元借助上述換向片組構(gòu)成串聯(lián)閉合電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換向器式電動機(jī)，其特征在于， 上述換向片組具有數(shù)量均相同的上述第I換向片、上述第2換向片以及上述第3換向片，并且上述換向片組的換向片數(shù)量是上述第I換向片的數(shù)量、上述第2換向片的數(shù)量以及上述第3換向片的數(shù)量之和。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換向器式電動機(jī)，其特征在于， 就任意的上述第I換向片而言，在間隔120度的位置處配置有上述第2換向片或者上述第3換向片，就任意的上述第2換向片而言，在間隔120度的位置處配置有上述第3換向片或者上述第I換向片，就任意的上述第3換向片而言，在間隔120度的位置處配置有上述第I換向片或者上述第2換向片。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換向器式電動機(jī)，其特征在于， 配置成上述第I換向片彼此之間、上述第2換向片彼此之間以及上述第3換向片彼此之間均間隔45度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換向器式電動機(jī)，其特征在于， 當(dāng)上述換向片組的換向片數(shù)量為T、上述勵磁極的磁極數(shù)量為P、上述電樞線圈的線圈單元數(shù)量為N時,滿足T = (1 / 2)PN。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的換向器式電動機(jī)，其特征在于， 上述磁極數(shù)量P是被2除后變?yōu)槠鏀?shù)的偶數(shù)，上述線圈單元數(shù)量N為偶數(shù)，該偶數(shù)不是上述磁極數(shù)量P的整數(shù)倍。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的換向器式電動機(jī)，其特征在于， 上述磁極數(shù)量P是6，上述線圈單元數(shù)量N是8，上述換向片數(shù)量T是24。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換向器式電動機(jī)，其特征在于， 上述電刷包括一對陽極側(cè)電刷和陰極側(cè)電刷，上述陽極側(cè)電刷與上述陰極側(cè)電刷配置成間隔180度或者間隔60度。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換向器式電動機(jī)，其特征在于， 上述電刷與相鄰的兩個上述換向片滑動接觸，從上述電刷以并聯(lián)電路數(shù)量為2個的電路向上述電樞線圈供電。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換向器式電動機(jī)，其特征在于， 上述電樞線圈所卷裝的繞線的芯線部的材質(zhì)是至少包含銅和鋁的合金、包含微量的雜質(zhì)的招或者招合金。
15.—種換向器式電動機(jī)的繞線的接線方法,該換向器式電動機(jī)具有: 定子，其具有多個勵磁極； 電樞，其具有:電樞芯，其具有多個齒，并在上述齒的彼此之間具有槽；電樞線圈，其是將繞線卷繞于上述電樞芯而形成的；以及換向器，其具有由多個換向片構(gòu)成的換向片組；以及 電刷，其與上述換向片滑動接觸而向上述電樞線圈供電， 上述電樞線圈包括:多個線圈單元，各個線圈單元是將上述繞線卷繞于上述齒而形成的；多個連接線單元，各個連接線單元對上述線圈單元的彼此之間進(jìn)行接線而進(jìn)行電連接， 上述換向片組具有--第1換向片，其與上述線圈單元的一端連接；第2換向片，其與上述線圈單元的另一端連接；第3換向片，其只與上述連接線單元連接， 上述第1換向片與上述第2換向片鄰接配置，在上述鄰接配置的旁邊配置有上述第3換向片， 該換向器式電動機(jī)的繞線的接線方法的特征在于，包括: 以上述多個連接線單元中的自上述第3換向片到達(dá)一方的一側(cè)和自上述第3換向片到達(dá)另一方的一側(cè)均經(jīng)過相同的上述槽的方式進(jìn)行配線，從而利用連接線單元對上述線圈單元的彼此之間進(jìn)行接線。
【文檔編號】H02K13/04GK104040849SQ201380002191
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2013年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月10日
【發(fā)明者】左近正藏, 遠(yuǎn)矢和雄, 內(nèi)田保治 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社