小型電機及其製造方法
2023-05-14 04:45:41
專利名稱：小型電機及其製造方法
技術領域：
本發明涉及轉子磁極繞組，和連續進行該繞組與整流片
(commutator segment )的連4妄和連4妄徑向的對置4立置上的兩個整流片 之間的短路線的連接的小型電機及其製造方法。
背景技術：
4極磁場的直流小型電機用於例如需要用於電動工具等的大輸出 功率的領域。圖16是表示傳統技術的4極磁場的直流小型電機的轉 子繞組的原理展開圖(參照專利文獻1)。在轉子磁極數為6、整流 片數為6的情況下，以對於轉子磁極的繞組繞3磁極巻繞的所謂多極 巻繞(multi-polar winding)為例，說明傳統技術的繞組的原理。圖 示的繞組利用2根電線連續進行的，用實線表示從整流片a開始巻繞 的第一繞組，且用虛線表示從整流片a，開始巻繞的第二繞組。
圖中的整流片a和a， 、 b和b' 、 c和c'分別位於整流子上徑 向的相反側(對置位置)。用實線表示的第一繞組從整流片a開始巻 繞，繞轉子磁極3、 2、 l巻繞規定匝數後，連接(鉤住(hooked)) 至鄰接的下一個整流片b，由此，連接到與整流片b處於對置關係的 整流片b，。將連接該整流片b和b，的部分顯示為短路線。接著， 從整流片b，開始，同樣地，繞轉子磁極巻繞後，連接到鄰接的整流 片c，，然後連接至與它處於對置關係的整流片c。接著，從整流片c 開始巻繞，經由整流片a'連接至最初開始巻繞的整流片a。同樣地， 用虛線表示的第二繞組從整流片a，開始且由整流片a，結束。
圖17是表示通過傳統技術實際製造的4極磁場的直流小型電機 的轉子繞組的展開圖。在轉子磁極數為10、整流片數為10的場合，以對於轉子磁極的繞組繞3磁極巻繞的所謂多極巻繞為例，說明利用 傳統技術的繞組。為了方便顯示，圖中以上下兩重的方式顯示了轉子 磁極，其中相同的數字表示相同的轉子磁極。圖示的繞組利用2根電
線連續進行，在整流片下側顯示從整流片a開始巻繞的第一繞組，且 在整流片上側顯示從整流片a，開始巻繞的第二繞組。圖中的S表示 開始巻繞端，且E表示結束巻繞端。巻繞方法如圖17所示，與圖16 所示的方法基本相同，因此省略其說明。
如圖16或圖17所示的，實際上在4極^f茲場的直流小型電機使用 1對電刷的場合或使用2對電刷但要進一步提高電機旋轉精度的場合， 也需要連接處於對置關係的整流片之間的短路線，但是圖示的巻繞方 法可用2根電線連續進行繞組和短路線對各磁極的連接。
但是，在這種巻繞方法中，開始巻繞及結束巻繞的整流片上需要 鉤住3根電線。例如，圖17所示的整流片a除了開始巻繞線的第一鉤 住、結束巻繞線的第二鉤住以外，還要從整流片e巻繞磁極並在整流 片a上進行第三鉤住後，連接到對置位置的整流片a，。在各整流片 中，鉤住電線後，通過點焊，進行電連接及機械固定，但是尤其在電 機需要大輸出功率而在轉子繞組上使用粗線時，難以點焊。
圖18是說明電線對整流片的連接的圖。如圖18 (A)所示，位 於固定於軸(shaft)上的圓筒形整流芯上的整流片的端部被彎曲而形 成了電線連接部。接著，如(B)所示，電線在該電線連接部與整流 片之間形成的間隙中被鉤住。接著，如(C)所示，將點焊電極按在 電線連接部上加壓，並進行點焊。但是，如(D)所示，當有3根粗 電線^皮鉤住的場合，難以進行點焊。再者，如果為了改善點焊性而構 成較長的電線連接部(鉤住電線的深溝)，電機全長就會變長，因此 在電機尺寸受限制的情況下是不可取的。
此外，如圖16或圖17所示的巻繞方法中為了能以連續巻繞的方 式進行對各轉子磁極的巻繞和短路線的連接，處於對置關係的各整流 片之間，分別進行2次，即用2根短路線連接。因此，短路線在整流子與轉子磁極之間靠近整流子側而集中，尤其在使用粗線的場合在整 流子附近電線鼓脹。此外，由於巻繞形狀偏置、在繞組電阻上發生差 異，性能(電流)不穩定。圖19是說明巻繞形狀的偏置的圖，是從轉子上衝(thrust)方向 側面觀看繞組的概念圖。(A)示出利用2根電線，每2個同時連續 巻繞6個繞組的場合，並且，(B)示出通過1才艮電線連續纏上6個 繞組的場合。任何場合都是多極巻繞，通過附加在圖中用橢圓表示的 繞組上的數字，顯示巻繞順序。最初被巻上的繞組1的側面的溢出部 小，依次，在後面巻繞的繞組巻繞前一繞組之上，所以其側面的溢出 部變大(巻繞形狀偏置)。通過因短路線而在整流子附近電線鼓脹以 及用粗電線，該巻繞形狀的偏置進一步變大。因此，由連接在兩個整 流片之間的各繞組的全部長度而產生的電阻，按後面的繞組依次增 大。在4極-茲場的直流電機中，位於對極的各兩個繞組中，電流按同 一定時流過而發生同一方向的合成磁場，特別是，如圖19(A)所示， 通過使各小電阻之間以及各大電阻之間的繞組互相位於對極，轉子轉 1圈過程中流過的電流上會發生很大的變動。
圖20是轉子轉1圏的期間的電流波形的變動示圖。圖中所示傳 統例表示對如圖17所示那樣巻繞的小型電機進行測定後的電流波形 的變動。測定出與本發明(後面參照圖6及圖7進行說明的第一實施 方式)相比，在傳統例的場合，轉子1轉中流過的電流在1轉中發生 很大的變動。
在圖16或圖17所示的巻繞方法中，轉子磁極的各繞組線圏 (winding coil)兩端分別與整流片連接，並且用短路線連接對置位置 上的各整流片之間，從而處於對極關係的兩個繞組成為與直流電源並 聯連接，但也知道將各繞組串聯連接的情形。圖21是說明一例一般 的串聯連接的繞組的圖。如圖所示，從整流片a開始巻繞，接著繞轉 子磁極3、 2、 l巻繞規定匝數的繞組l,與它串聯地，繞轉子磁極8、 7、 6巻繞繞組2後，連接至鄰接的下一個整流片b。由此，通過短路線連接至與整流片b處於對置關係的整流片b，。以下，同樣地巻繞。 在這種串聯連接的繞組中，鄰接的整流片間兩個繞組會串聯連接。由 此，連接對置位置上的各整流片之間的短路線只有l根，不發生如上 述的鉤住3根的問題。但是，串聯連接的繞組與並聯連接相比在性能 上還有缺陷。通過將繞組匝數減半、並使電線面積(粗細)成為2倍， 可以發揮出與並聯連接時相同的性能，但是在製造上對於小型電機無 法纏上粗電線，並且由於粗繞組而巻繞形狀會進一步偏置，從而在轉 子電阻上會產生差異。
專利文獻1:日本實公平6 - 2463號公報
發明內容
本發明的目的在於在4極磁場以上的直流小型電機中，為了連 續巻繞在性能上有優點的並聯連接的轉子繞組，而具備用於並聯連接 的短路線，並且將鉤住到整流片的線抑制到2根或其以下，且容易進 行電線對整流片的電連接及機械固定。
在本發明的小型電機及其製造方法中，作為磁場磁極，在電機殼 體內周面安裝以NS交互的磁鐵，並且在旋轉軸上固定偶數個轉子石茲 極和具有與該轉子磁極數相同數目的整流片的整流子，該轉子磁極分 別具備凸招J茲極芯和在該磁極芯的一個或多個上巻繞的繞組，將該繞 組的兩端分別連接至整流片，且用短路線連接徑向對置位置上的兩個 整流片之間。作為連接至該整流片的繞組，組合使用將其一端及其另 一端連接至鄰接整流片的一方及另一方的第一類型繞組和至少將一 端連接至與連接該第一類型繞組的鄰接整流片處於對置位置的整流 片上的第二類型繞組。連接對置位置的各整流片之間的短路線只有1 根。
在偶數個轉子;茲極數和相同數目的整流片數為2xN、 N為整數、 且以徑向上處於對極位置的兩個繞組為l組的情況下，第一類型繞組 和第二類型繞組的組合，在N為偶數時至少為N/2組，或者N為奇數
8時至少為(N-1)/2組，剩餘組分別為第一類型繞組和第二類型繞組
的組合，或者第一類型繞組之間的組合。
此外，本發明的小型電機的轉子用l根或2根電線連續巻繞，並 且鉤住到整流片的電線連接部的電線為2根或1根。在偶數個轉子》茲 極數和相同數目的整流片數為2xN、 N為整數、且以徑向上對置的兩 個整流片為1組的情況下，在全部的N組中有N-1組是組合了集中 4根電線的整流片和集中2根電線的整流片。在包含成為開始巻繞端 及結束巻繞端的整流片的l組中，在開始巻繞和結束巻繞為同一整流 片的場合，組合集中4根電線的整流片和集中成為開始巻繞及結束巻 繞的2根電線的整流片，且，在開始巻繞和結束巻繞為對置的不同整 流片的場合，組合兩方都集中3根電線的整流片。 (發明效果)
依據本發明，在4極磁場以上的直流小型電機中，用繞線機連續 巻繞在性能上有優點的並聯連接的轉子繞組時，連接對置的整流片之 間的短路線分別只有1根，可將整流片上的鉤住線抑制到2根或其以 下a
此外，通過將短路線分別只設l根，即使在使用粗線的情況下， 短路線也在整流子與轉子磁極之間靠近整流子一側地集中，電線不會 在整流子附近鼓脹，從而，能夠抑制巻繞形狀的偏置、繞組電阻間的 不均等性，並能穩定性能(電流)。
圖1 ( A)是表示可以適用本發明的4極磁場的小型電機的整體縱 剖視圖，圖1 (B)是僅表示整流子的圖。
圖2 (A)是將軸橫向配置後觀看的巻繞前的轉子的前視圖，圖2 (B)是從整流子一側觀看的側視圖。
圖3 (A)是表示一對電刷相對整流子的位置關係的圖，圖3 (B) 是表示二對電刷的配置的圖。圖4 ( A )是說明傳統技術的最單純的4極電機連線的原理的概念 圖，圖4 (B)是說明連續巻繞時的傳統繞組的圖。
圖5 (A)是表示一例說明本發明的原理的繞組的圖，圖5 (B) 是表示本發明的不同繞組例的圖。
圖6是例示第一實施方式的轉子繞組的展開圖。
圖7是將圖6所示的繞組配置在圓周上並加以表示的說明圖。
圖8是"i兌明圖7所示的繞組結構的巻繞順序的圖。
圖9是本發明第二實施方式的示圖。
圖IO是本發明第三實褲方式的示圖。
圖ll是本發明第四實施方式的示圖。
圖12是本發明第五實施方式的示圖。
圖13是本發明第六實施方式的示圖。
圖14是本發明第七實施方式的示圖。
圖15是本發明第八實施方式的示圖。
圖16是原理性地示出傳統技術的4極^f茲場的直流小型電機的轉子 繞組的展開圖。
圖17是表示通過傳統技術來實際製造的4極磁場的直流小型電機 的轉子繞組的展開圖，
圖18是說明電線到整流片的連接的圖。
圖19是說明巻繞形狀的偏置的圖，並且是從轉子側面觀看繞組的 概念圖。
圖20是轉子旋轉1周的期間的電流波形的變動示圖。 圖21是說明一例一般的串聯連接的繞組的圖。
具體實施例方式
以下，才艮據示例對本發明的實施方式進行說明，但在說明之前， 參照圖1至圖3，對成為能夠適用本發明的本發明前提的小型電機進 行說明。圖1是表示能夠適用本發明的4極磁場的小型電機的圖，其中，(A)是表示其整體縱剖視圖；(B)是僅表示整流子的圖。在圖 示的電機中，作為磁場磁極在用金屬材料形成為有底空心筒狀的電機 殼體內周面安裝了NS交互的二對(4極)磁鐵。本發明可以適用於4 極磁場以上的電機，但是在下面以4擬J茲場的小型電機為例進行說明。
如圖1 (A)所示，電機殼體的開口部上嵌入地安裝了殼蓋。在殼 蓋的中央部收入了用於保持軸的軸承。通過設置在有底空心筒狀的電 機殼體的底部中央的軸承，軸的另一端得到支撐。在該軸上通常具備 由層疊的凸極磁極芯及纏在該磁極芯上的繞組(圖示中省略了與整流 片的連接)構成的偶數極的轉子磁極，和具有與該石茲極數相同數目的 整流片的整流子，構成小型電機的轉子。再者，接觸於該整流子的一 對或二對碳電刷經由彈簧構件被支撐於殼蓋上，並且各電刷電連接至 一對外部端子。作為示例，圖1 (B)所示的整流子具有IO個整流片。 在絕緣體(樹脂制)的整流芯之上由導電體構成的各整流片，通過縫 隙被互相分割，並且彎曲其端部而構成電線連接部。在該電線連接部 的各電線連接部上，連接有巻繞在凸極磁極芯的各繞組的端部，且被 點焊(參照圖18)。
圖2是表示巻繞前的轉子的圖，圖2 (A)是將軸橫向配置後觀看 的轉子的前視圖，圖2(B)是從整流子一側觀看的側視圖。圖3是表 示電刷相對整流子的位置關係的圖，圖3 (A)示出一對電刷的配置， 圖3 (B)示出二對電刷的配置。圖3 (B)所示的二對電刷例如以圖 示那樣的極性連接到直流電源的情況下，正極(+ )間、負極(-) 間是電連接的。此外，在圖示的例中，與對應的磁鐵中心對齊位置地 配置的電刷。
由圖2 (B)可看出在以IO個為示例的整流片(及電線連接部) 上如圖所示附記了記號a-e及a， ~ e，，且對與整流片相同數目的 轉子凸極;茲極芯附記了序號1-10,以下做具體說明。作為基本的巻 繞方法，可以巻繞成使巻繞於各磁極芯的繞組的兩端與整流片連接。 例如，巻繞於1個;茲極芯2上的繞組兩端與整流片a和b連接。如圖示的例那樣，使各繞組線圈的中心(各轉子芯凸極磁極的中心)與整 流片間縫隙一致，以使繞組的電流方向在磁場極磁鐵的中央交替，從 而，能夠連線成使巻繞於磁極芯的繞組的連接全部呈現電中性(不會 與整流片間縫隙位置錯開)，但是本發明不僅具有呈現電中性的結構，
而且可以適用於除此以外的轉子超前角(advanced angle )(或4也后角 (delayed angle))的場合。作為構成該超前角結構的方法，眾所周 知使對置電刷配置成分別與-茲鐵NS的中心對齊，而使轉子的整流片 的配置相對於各轉子A茲極的配置，在轉子旋轉方向上錯開的方法，本 發明也可適用於這種超前角(或拖后角)結構的電機。此外，為了極 力減小整流子上切換的電壓及電流的變動， 一直以來繞2極或3極等 多極進行巻繞的多極巻繞，但是本發明不只是將各繞組巻繞在1個凸 極不茲極芯上的單極巻繞結構，還可以對多極巻繞結構的繞組適用。
圖4( A)是利用傳統技術進行最單純的4極磁場的電機連線的原 理說明圖，圖4 (B)示出連續巻繞時的傳統繞組。圖5 (A)是表示 一例說明本發明的原理的繞組的圖，圖5 (B)是表示本發明的不同繞 組例的圖。在圖4及圖5中，用3角形表示各繞組線圈(分別僅圖示 2個)，示出該繞組兩端分別連接到鄰接的整流片。
如圖4 (A)所示，在利用傳統技術進行的最單純的電機連線中， 位於整流片兩側的繞組線圈的各一端、和連接對置的整流片之間的短 路線的共3根(奇數)電線，全部集中於整流片。由於這種連線方法 不可能進行連續的巻繞，例如在無短路線的情況下連續巻繞後，在後 面附加短路線。為了連續巻繞，如圖4(B)所示，需要2根短路線。 從而，全部的整流片上會集中4根(偶數根)電線，因此可利用繞線 機連續巻繞。在連續巻繞的場合，鉤住l根進入l個整流片且出去的 電線，對於4根電線而言總共鉤住2根，但是在開始巻繞及結束巻繞 的整流片中，因為開始巻繞電線和結束巻繞電線而需要分別鉤住1才艮。 因此，如參照圖16或圖17所說明的那樣，在開始巻繞及結束巻繞的 整流片中，總共要鉤住3根電線。如圖5 (A)及圖5 (B)所示，本發明組合使用繞組類型A和繞 組類型B。繞組類型A是指連接在鄰接的整流片間的繞組，且繞組類 型B是指將繞組的至少一個端從原來的整流片變更為其對置位置的整 流片的繞組。圖5 (A)中例示的繞組類型B是只將繞組的一個端乂人 原來的整流片變更為其對置位置的整流片的例子，而圖5(B)中例示 的繞組類型B是將繞組兩個端都變更為對置位置的整流片的例子。
至於圖5 ( A)的下方所示的繞組類型B (將繞組的一個端連接到 對置位置的整流片的繞組)，本來應該連接在整流片a，和整流片b， (參照圖4(B)),但是在圖5 (A)中該繞組的一個端取代整流片 a，而連接到其對置位置的整流片a上。從而，連接對置位置的整流片 間的短路線只有l才艮。再者，圖中集中於整流片a的電線與圖4 (B) 相比，照樣為4根而無變化，但是在整流片a，中從4根減至2根。 由此，如果整流片a，成為連續巻繞過程中的通過點，則其鉤住線為1 根，並且，如果整流片a，成為開始巻繞及結束巻繞端，則鉤住線為2 根。
同樣地，至於圖5(B)的下方所示的繞組類型B (將繞組端的兩 方都連接到對置位置的整流片)，也將繞組端連接到對置位置的整流 片(後面將參照圖12對具體例進行說明)。本來應該連接在(參照 圖4 (B))整流片a，和整流片b，，卻代之以將繞組的兩端分別連 接到整流片a和整流片b。從而，連接對置位置的整流片間的短路線 成為只有1根。圖中集中於整流片a、 b的電線與圖4 (B)相比，照 樣為4根而無變化，但整流片a， 、 b，中從4根減少至2根。因而， 如果整流片a， 、 b，成為連續巻繞過程中的通過點，則其鉤住線為1 根，並且，如果整流片a， 、 b，成為開始巻繞及結束巻繞端，則鉤住 線為2根。
總之，使整流片數成為與轉子磁極數相同數目的2xN(N為整 數)，在以對置的兩個整流片為1組的全部N組中，除了包含成為開 始巻繞及結束巻繞端的整流片的1組以外的，N-1組是一個整流片上集中4根電線(鉤住2根電線)，且在另一整流片上集中2根電線
(鉤住l根電線)。至於成為開始巻繞及結束巻繞端的1組，分場合 即開始巻繞和結束巻繞為同一整流片的場合及分開為對置的不同整 流片的場合，所集中的線數有所不同。在同一整流片的場合(例如參
照圖7), —個整流片上集中4根電線(鉤住2根電線)，而另一個 成為開始巻繞和結束巻繞的整流片上集中2根電線(鉤住2根電線)。 在開始巻繞和結束巻繞為對置的不同整流片的場合(例如參照圖9)， 兩個整流片上都集中3根電線(鉤住2根電線)。
接著，參照圖6至圖8,就本發明的第一實施方式進行說明。第 一實施方式為4極石茲場、1對或2對電刷、轉子石茲極數和整流片數為 相同數目且6以上的偶數2xN (N為整數)的直流小型電機。圖6 是例示10縫隙(slot)轉子繞組的展開圖，且圖7是將圖6所示的繞 組配置於圓周上加以顯示的說明圖。
如參照圖5進行說明的那樣，存在使繞組線圈兩端對於整流片的 連接方式不同2種繞組(繞組類型A，繞組類型B)。圖7中，以實 線的三角形表示的繞組類型A與任意的整流片和與它鄰接的整流片 連接。以虛線的菱形表示的繞組類型B將連接繞組的一個端部的原來 的(應該如繞組類型A那樣連接)整流片變更為其對置位置的整流片 後進行連接。在圖6及圖7所示的例子中，這種繞組類型A和繞組類 型B分別以相同數目的5組(N組)交互地配置在圓周上。在圖6的 下方所示的顯示A、 B表示繞組類型。連接對置關係中的整流片之間 的短路線各為l根，全部為整流片數(10個)的半數(5根)。從而， 在任意整流片中，都可鉤住2根線以下。此外，可用1根或2根繞組 (中途不斷)連續巻繞。
以下，進一步對繞組進行具體說明。如圖6及圖7所示，整流片 a成為開始巻繞端S,同時也成為結束巻繞端E。但是，以下任何實施 方式中，都可以使開始巻繞端S和結束巻繞端E相反而從結束巻繞端 E開始巻繞並在開始巻繞端S結束巻繞，但為了方侵^見，稱其一個為開始巻繞端S、另一個為結束巻繞端E而進行說明。
最初將第1 ~第N ( 5 )繞組作為繞組類型A進行巻繞。因此，從 整流片a開始巻繞，繞轉子磁極6、 5、 4進行多極巻繞後，鉤住在鄰 接的整流片b。接著，通過連續的短路線鉤住到處於整流片b的對置 位置的整流片b，後，繞轉子磁極2、 1、 IO進行巻繞，鉤住到鄰接的 整流片c，。以下，同樣地進行巻繞，繞組類型A的情況下，為了巻 繞最後的第N (5)繞組，從整流片e繞轉子磁極10、 9、 8進行巻繞 後，連接到鄰接的下一個整流片a'。
接著，將第(N+l) ~第2N (第6~第10)繞組以繞組類型B 的方式進行巻繞。因此，從整流片a，開始巻繞，繞轉子磁極l、 10、 9進行巻繞後，鉤住到其對置位置的整流片b上，而不是鄰接整流片 b，。以下，同樣巻繞後，第2N(10)繞組從整流片e，開始巻繞， 在巻繞轉子磁極5、 4、 3後，鉤住到對置位置的整流片a，，接著， 鉤住到最初的整流片a,結束全部巻繞。
圖8是說明圖7所示的繞組結構的巻繞順序的圖。由1到10的數 字表示巻繞順序。用實線的三角形顯示的繞組類型A和用虛線的菱形 顯示的繞組類型B在圓周上交互且徑向對置地配置。依次接著巻繞的 繞組成為與經向相反一側的繞組鄰接的繞組。但是，結束第5繞組的 巻繞後下一個第6繞組成為鄰接的位置。因而，繞組可以通過稱為單 飛(single flyer)的繞線機用1根電線連續巻繞，或者通過稱為雙飛 (double flyer)的繞線機用2根電線連續巻繞。但是，用2根電線的 情況下，也需要選擇開始巻繞及結束巻繞的整流片，以不會鉤住3根。 如此，繞組可在圓周上有序且平穩地巻繞，巻繞形狀不會偏置且轉子 繞組電阻之差小。如上述參照圖20所做的說明那樣，測定出在通過 第一實施方式構成的轉子的l轉中流過的電流在l轉中的變動比傳統 例小。
如上所述，作為繞組類型B，採用了將繞組的一個端連接到對置 位置的整流片的繞組時，若以對;f及位置的兩個繞組線圏為1組，則N- 1組由繞組類型A和繞組類型B的組合構成，而剩下的1組可為繞
組類型A和繞組類型B的組合或繞組類型A之間的組合。再者，以 下的任何實施方式中，處於對極位置的繞組類型A和繞組類型B可在 對極位置之間更換其繞組類型。以下，參照圖9至圖15，就其它幾個 典型的實施方式進行-說明。
圖9是表示本發明第二實施方式的圖。與上述第一實施方式不同 的是第二實施方式的開始巻繞位置及結束巻繞位置。在該第二實施方 式中，巻繞第IO繞組後，連接到鄰接的整流片a。然後，開始巻繞是 通過從整流片a，到整流片.a為止的短路線來開始的。在該例中，為 了將第IO繞組變更為繞組類型A,繞組類型A成為N+1個，而繞組 類型B成為N - 1個。換句話說，N - i組中對置配置了繞組類型A 和繞組類型B,而剩餘的1組中對置的兩者為繞組類型A。
圖10是表示本發明第三實施方式的圖。第三實施方式是與上述例 相同結構的電機，但巻繞順序不同。從開始巻繞端S開始按照數字的 順序巻繞。最初的4個繞組為繞組類型B，在開始第5繞組的巻繞之 前，短路線的布置全部結束。從第5繞組開始為繞組類型A，無需布 置短路線，依次向相鄰的繞組前進，最後，將第10繞組的結束巻繞 端鉤住在鄰接整流片上，結束全部的巻繞。圖示的例中，具有依次鄰 接配置的N - 1個繞組類型B和依次鄰接配置的N + 1個繞組類型A。 如此，為了在依次鄰接的位置上巻繞，巻繞形狀會偏置，但是短路線 只有1根，且也可將鉤住線抑制在2根以下。
圖11是表示本發明第四實施方式的圖。圖示的例中，具有與1 個繞組類型A鄰接地依次鄰接配置的N - 1個繞組類型B和依次鄰接 配置的N個的繞組類型A。如此，從開始巻繞端S開始按照數字順序 巻繞，最初的第1繞組為繞組類型A,且第5繞組為繞組類型B,在 這一點上與上述第三實施方式不同，但具有同樣的效果。
圖12是表示本發明第五實施方式的圖。第五實施方式中，作為繞 組類型B,採用繞組兩端均連接至對置位置的整流片的繞組(參照圖5 (B))，在這一點上與上述第一至第四實施方式不同。在圖12所
示的第五實施方式中，與上述例同樣地，用實線的三角形顯示繞組類
型A,且用虛線的菱形顯示繞組類型B。附加在繞組上的數字表示巻 繞順序。在圖示的例中例示了有3個繞組類型B，其中的l個只將繞 組的一個端連接於對置位置的整流片，且剩下的2個將繞組的兩端都 連接到對置位置的整流片。因此，在以對極位置的兩個繞組線圏為1 組的場合，3組由繞組類型A和繞組類型B的組合來構成，而剩下2 組為繞組類型A之間的組合。再者，可將對極位置的繞組類型A和繞 組類型B,在對極位置之間更換其繞組類型。
接著，對繞組進行說明。如圖12所示，就整流片a成為開始巻繞 端S並且成為結束春繞端E的情形進行說明。最初以第1 ~第5繞組 為繞組類型A進行巻繞，這一點上與上述的圖8相同。但是，在圖 12所示的例中，還將在其後第6及第8繞組也設為繞組類型A進行 巻繞。並且將第7、第9、第IO繞組設為繞組類型B進行巻繞。第7 及第9繞組的兩端都連接到對置位置的整流片。第10繞組只有繞組 的一端與對置位置的整流片連接。從而，與上述的例同樣地，連接對 置關係的整流片之間的短路線各為1根，總共為整流片數(10個)的 半數(5根)。如此，在任何整流片中，都可鉤住2根線以下。此外， 可用l根或2根繞組(中途不斷)連續巻繞。
圖13是表示本發明第六實施方式的圖。第六實施方式與第五實施 方式的不同點在於使用2個繞組類型B。圖13中例示出在以對極位置 的兩個繞組線圏為1組的情況下，有2組是由繞組類型A和繞組類型 B的組合來構成，而剩下3組成為繞組類型A之間的組合。如上所述， 本發明可以適用於轉子磁極數和整流片數為相同數目且為6以上的偶 數2xN (N為整數)的直流小型電機，但是當N為偶數時，類型A -A的組合最多為N/2，而當N為奇數時，成為(N+l)/2。因此， 類型A-B的組合，在N為偶數時至少成為N/2,而當N為奇數時至 少為(N-1)/2。如圖13所示的例那樣，在10個(N-5組的奇數)的繞組(轉子磁極數)的場合，類型A-A的組合的最多成為(5+1) /2 = 3,而類型A-B的組合至少為(5-1 ) /2 = 2。
圖14是表示本發明第七實施方式的圖。第七實施方式與第一至第 六實施方式的不同點在於轉子磁極數20 (N= IO組的偶數)。如上所 述，N為偶數，因此類型A-A的組合最多為N/2 = 5組，而類型A -B的組合至少為5組。圖14中例示了類型A-A的最大組合為5 組的場合。此外，在圖中的整流片附加的數字表示鉤住線數。
圖15是表示本發明第八實施方式的圖。第八實施方式為4極磁場、 1對或2對電刷、轉子磁極數和整流片數為相同數的6個(偶數)的 直流小型電機。第八實施方式示出只要轉子磁極數和整流片數為相同 數且為偶數，就能適用於本發明。從開始巻繞端S開始巻繞，按照數 字順序巻繞至第6繞組。
權利要求
1.一種小型電機，其中，作為磁場磁極，在電機殼體內周面安裝以NS交互的磁鐵，並且在旋轉軸上固定偶數個轉子磁極和具有與該轉子磁極數相同數目的整流片的整流子，該轉子磁極分別具備凸極磁極芯和在該磁極芯的一個或多個上卷繞的繞組，將該繞組的兩端分別連接至整流片，且用短路線連接徑向對置位置上的兩個整流片之間，作為連接至所述整流片的繞組，組合使用將其一端及其另一端連接至鄰接整流片的一方及另一方的第一類型繞組和至少將一端連接至與連接該第一類型繞組的鄰接整流片處於對置位置的整流片上的第二類型繞組，連接對置位置的各整流片之間的短路線只有1根。
2. 如權利要求1所述的小型電機，其中，在所述偶數個轉子磁極數和相同數目的整流片數為2xN、 N為 整數、且以徑向上處於對極位置的兩個繞組為l組的情況下，第一類型繞組和第二類型繞組的組合，在N為偶數時至少為N/2 組，或者N為奇數時至少為(N-1)/2組，剩餘組分別為第一類型 繞組和第二類型繞組的組合，或者第 一類型繞組之間的組合。
3. —種小型電機的轉子，其中，在旋轉軸上固定偶數個轉子磁極和具有與該轉子磁極數相同數 目的整流片的整流子，該轉子磁極分別具備凸極磁極芯和在該磁極芯 的一個或多個上巻繞的繞組，將該繞組的兩端分別連接至整流片，且 用短路線連接徑向對置位置上的兩個整流片之間，鉤住到整流片的電線連接部的電線為2根或1根。
4. 如權利要求3所述的小型電機的轉子，其中， 在所述偶數個轉子磁極數和相同數目的整流片數為2xN、 N為整數、且以徑向上對置的兩個整流片為l組的情況下，在全部的N組中有N- l組是組合了集中4根電線的整流片和集 中2根電線的整流片，在包含成為開始巻繞端及結束巻繞端的整流片的1組中，在開始 巻繞和結束巻繞為同一整流片的場合，組合集中4根電線的整流片和 集中成為開始巻繞及結束巻繞的2根電線的整流片，且，在開始巻繞 和結束巻繞為對置的不同整流片的場合，組合兩方都集中3根電線的 整流片。
5. 如權利要求4所述的小型電機的轉子，其中， 作為連接到所述整流片的繞組，組合使用將其一端及另一端連接至鄰接整流片的一方及另一方的第一類型繞組，和至少將一端連接至 與連接該第一類型繞組的鄰接整流片處於對置位置的整流片的第二 類型繞組。
6. 如權利要求5所述的小型電機的轉子，其中， 在以徑向對^^位置上的兩個繞組為l組的情況下， 第一類型繞組和第二類型繞組的組合，在N為偶數時至少為N/2
7. 如權利要求6所述的小型電機的轉子，其中，N個第一類型繞組和N個第二類型繞組交互鄰接地、且在徑向上 乂於置J4配置。
8. 如權利要求6所述的小型電機的轉子，其中， 除了最初或最後巻繞的1個繞組外，第一類型繞組和第二類型繞組交互鄰接地、且在徑向上對置地配置，並且，以最初或最後的繞組 為第一類型繞組，與其它第一類型繞組相對置地配置。 '
9. 如權利要求6所述的小型電機的轉子，其中， 具有依次鄰接地配置的N - 1個第二類型繞組和依次鄰接地配置的N+1個第一類型繞組。
10. 如權利要求6所述的小型電機的轉子，其中，具有鄰接於第一類型繞組而依次鄰接地配置的N - 1個第二類型 繞組和依次鄰接地配置的N個第一類型繞組。
11. 如權利要求6所述的小型電機的轉子，其中，所用多個所述第二類型繞組的各第二類型繞組，採用只有一端連 接至對置位置的整流片的繞組，或者兩端都連接至對置位置的整流片 的繞組。
12. —種小型電機的製造方法，其中，作為磁場磁極，在電機殼體內周面安裝以NS交互的磁鐵，並且 在旋轉軸上固定偶數個轉子磁極和具有與該轉子磁極數相同數目的 整流片的整流子，該轉子磁極分別具備凸極磁極芯和在該磁極芯的一 個或多個上巻繞的繞組，將該繞組的兩端分別連接至整流片，且用短 路線連接徑向對置位置上的兩個整流片之間，作為連接至所述整流片的繞組，組合將其一端及其另一端連接至 鄰接整流片的一方及另一方的第一類型繞組和至少將一端連接至與 連接該第一類型繞組的鄰接整流片處於對置位置的整流片上的第二 類型繞組，依次用l根或2根電線進行連續巻繞，連接對置位置的各整流片之間的短路線只有1根。
13. 如權利要求12所述的小型電機的製造方法，其中， 在所述偶數個轉子^茲極數和相同數目的整流片數為2xN、 N為整數、且以徑向上處於對極位置的兩個繞組為l組的情況下，第一類型繞組和第二類型繞組的組合，在N為偶數時至少為N/2 組，或者N為奇數時至少為(N-1)/2組，剩餘組分別為第一類型 繞組和第二類型繞組的組合，或者第 一類型繞組之間的組合。
全文摘要
用實線的三角形顯示的繞組類型A連接到任意的整流片和與其鄰接的整流片。用虛線的菱形顯示的繞組類型B將連接繞組的一個端部的原來的整流片變更為其對置位置的整流片後進行連接。組合這種繞組類型A和繞組類型B並加以使用。連接處於對置關係的整流片之間的短路線各為1根，總共成為整流片數(10個)的半數(5根)。從而，在任意整流片中都可進行2根線以下的鉤住。此外，能夠用1根或2根的繞組連續卷繞。
文檔編號H02K15/08GK101682245SQ20088001967
公開日2010年3月24日 申請日期2008年4月8日 優先權日2007年4月10日
發明者宮島祐介 申請人:馬淵馬達株式會社