JP2001095218A - 直流機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】負荷の影響を受けることなく常に良好な整流を
行うことができる直流機を提供する。 【解決手段】ブロアモータ１は、電機子コア８に電機子
コイル９を巻装して構成される電機子４と、その電機子
４を挟んで対向配置されるマグネット２，３とを有して
いる。ブラシ６で短絡される電機子コイル９の電流の向
きが反転する、いわゆる整流時には、電機子コイル９の
インダクタンスによって電流の変化を遅らせるリアクタ
ンス電圧が発生する。マグネット２，３における電機子
４の回転方向側の端部に延長部２ｂ，３ｂを延出形成す
ることで、整流中の電機子コイル９にリアクタンス電圧
を打ち消す誘起電圧を発生させる。これによって、整流
曲線が理想的な整流の１つである直線整流となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マグネットを有し
て構成される直流機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１３に示すように、直流モータ（直流
電動機）２０は、マグネット２１，２２、電機子２３、
コンミテータ２４及びブラシ２５等を有している。この
直流モータ２０では、直流電源が供給されることで、電
機子２３が図１３（ａ）→（ｂ）→（ｃ）の順に回転す
るように構成されている。

【０００３】詳しくは、電機子２３は、電機子コア２６
と電機子コイル２７とを有している。電機子コア２６に
は、複数の歯部２６ａが形成されており、そのうちの５
つの歯部２６ａの周囲に電機子コイル２７が巻き付けら
れている。なお、図示を省略しているが、５つの歯部２
６ａ毎に他の電機子コイルが同様に巻き付けられてい
る。つまり、この直流モータ２０の巻装方式は分布巻で
ある。

【０００４】コンミテータ２４は、複数のセグメント２
４ａを有し、そのセグメント２４ａに摺接するようにブ
ラシ２５が配設されている。そして、直流電流がブラシ
２５及びコンミテータ２４のセグメント２４ａを経て電
機子コイル２７に流入されるようになっている。これに
より、電機子コイル２７に流れる電流の向きが変更され
て電機子２３が時計回り方向（図中、Ｘ矢印方向）に回
転する。

【０００５】ここで、ブラシ２５から電機子コイル２７
に流入される電流変化を図１４を用いて説明する。先
ず、図１４（ａ）に示すように電機子コイル２７に右か
ら左へ電流Ｉが流れている状態から、電機子２３が回転
してコンミテータ２４が図１４（ｂ）のようにブラシ２
５に対して右側に移動する。すると、ブラシ２５によっ
て２つのセグメント２４ａが短絡されて、電機子コイル
２７に短絡電流ｉが流れる。さらに、電機子２３が回転
すると、図１４（ｃ）のように、電機子コイル２７に
は、左から右へ電流Ｉが流れるようになる。つまり、図
１４（ａ）→（ｂ）→（ｃ）の順に電機子２３が回転す
るとき、その際に電機子コイル２７を流れる電流Ｉの向
きが逆になる。なおこのとき、＋Ｉから−Ｉまで２Ｉの
変化をさせるための電流がブラシ２５から流入される。
また、図１４（ａ）〜（ｃ）は、図１３（ａ）〜（ｃ）
に対応しており、図１３（ａ）→（ｂ）→（ｃ）のよう
に電機子２３が回転する際に、電機子コイル２７を流れ
る電流Ｉの向きが変更され、そのコイル２７に巻装され
た電機子コア２６内の磁界の向きが反転する。この電機
子コイル２７の電磁力と、マグネット２１，２２からの
磁力とによって回転力が発生し、モータ２０が回転駆動
する。

【０００６】上述のように、ブラシ２５によって短絡さ
れた電機子コイル２７を流れる電流が、その短絡期間中
に反転することを、「整流」という。また、この整流時
の関係は、次式の整流方程式によって示される。

【０００７】Ｌ（ｄｉ／ｄｔ）＋ｅ＋Ｒｃｉ＋Ｒ２（Ｉ
＋ｉ）−Ｒ１（Ｉ−ｉ）＝０ ここで、Ｌ（ｄｉ／ｄｔ）は、ブラシ２５で短絡される
電機子コイル２７のインダクタンスＬの影響で生じるリ
アクタンス電圧を示し、ｅは、電機子２３の回転に伴い
電機子コイル２７に発生する誘起電圧を示す。また、Ｒ
ｃは、ブラシ２５で短絡される電機子コイル２７の抵抗
を示し、Ｒ１，Ｒ２は、ブラシ２５とコンミテータ２４
との接触抵抗を示す。なお、Ｉはブラシ２５から流入さ
れる電流であり、ｉはブラシ２５で短絡される電機子コ
イル２７の短絡電流である。

【０００８】整流時において、電機子コイル２７のリア
クタンス電圧と誘起電圧ｅが小さく無視することができ
れば、短絡電流ｉは、図１５の点線で示すように直線的
に変化して、整流を良好に行うことができる。なお、こ
の直線状の整流は、理想的な整流の一つであって直線整
流という。

【０００９】しかしながら、電機子コイル２７にリアク
タンス電圧及び誘起電圧ｅが発生するため、短絡電流ｉ
は、図１５の実線で示すように直線整流から遅れて変化
する、いわゆる不足整流が発生する。この不足整流によ
って整流の終わり、即ち、ブラシ後端での火花放電が発
生し、騒音及びブラシ摩耗の原因となってしまう。その
対策として、ブラシ位置を図１３の反時計回り方向に移
動させて、整流を改善させる方法がとられている。

【００１０】このブラシ位置の移動は、前記誘起電圧ｅ
の影響を小さくするために実施されるものである。詳し
くは、誘起電圧ｅは、電機子コイル２７を通過する磁束
量Φの変化によって同コイル２７に誘起される逆起電力
であって、次式のように示される。

【００１１】ｅ＝−ｄΦ／ｄｔ つまり、誘起電圧ｅは、電機子コイル２７を通過する磁
束量Φが減少する速さに比例して発生する。

【００１２】ここで具体的に、整流中の電機子コイル２
７に誘起される誘起電圧ｅを図１６を用いて説明する。
図１６には、電機子コイル２７を通過する磁束量Φ、つ
まり、電機子コイル２７が巻き付けられた電機子コア２
６（５つの歯部２６ａ）内を通過する磁束量Φの変化
と、その磁束量Φの変化に応じて発生する電機子コイル
２７の誘起電圧ｅ（＝−ｄΦ／ｄｔ）を示している。な
お、図１６では、図１３（ｂ）の状態を基準位置０°と
している。即ち、電機子コイル２７により巻装された電
機子コア２６（５つの歯部２６ａ）の中心が、マグネッ
ト２１，２２の中心と一致するときを基準位置０°とし
て示している。

【００１３】電機子コイル２７に電流が流れない状態で
は、電機子コイル２７を通過する磁束量Φは、マグネッ
ト２１，２２からの磁束のみを考慮すればよく、図１６
の（Ａ）のように電機子２３の回転位置が基準位置０°
（図１３（ｂ）の回転位置）のとき最も大きくなる。

【００１４】また、電機子２３の回転時には電機子コイ
ル２７に電流が流れ、その電流によって起磁力が生じ
て、マグネット２１，２２の磁束に影響をおよぼすよう
になる。詳しくは、電機子コイル２７に流れる電流は、
整流時、即ち、図１３（ａ）→（ｂ）→（ｃ）の順に電
機子２３が回転するときに反転するため、電機子コイル
２７による磁束量Φは、電機子２３の回転位置に応じて
図１６の（Ｂ）のように変化する。つまり、電機子２３
の回転位置が基準位置０°となるとき正から負へ変化す
る。その結果、マグネット２１，２２の磁束量（Ａ）と
電機子コイル２７の磁束量（Ｂ）が合成されて実際に電
機子コイル２７を通過する磁束量Φは、電機子２３の回
転位置に応じて図１６の（Ｃ）（＝（Ａ）＋（Ｂ））の
ように変化する。つまり、電機子２３が基準位置０°に
到達する前に、合成磁束量（Ｃ）は最も大きくなる。よ
って、電機子コイル２７の誘起電圧ｅは、この磁束量
（Ｃ）が最大となる位置で、負から正へ変化する。

【００１５】このように、誘起電圧ｅは整流を遅らせる
方向に誘起され、短絡電流ｉの反転が遅れて不足整流の
原因となってしまう。従って、ブラシ２５の位置を、電
機子２３の回転方向と反対方向、つまり、図１３の反時
計回り方向に移動させることで、電機子コイル２７の誘
起電圧ｅの影響を小さくし整流を良好に行うようにして
いる。なお実際には、この合成磁束量（Ｃ）による誘起
電圧ｅだけではなく前記リアクタンス電圧も考慮した上
で、ブラシ２５の位置を決定している。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、モータ負荷
が変動する場合では、電機子コイル２７を流れる電流が
変わり、モータ回転数も変化するため、良好な整流を保
つことが困難となってしまう。具体的には、例えば、自
動車用エアコンユニットで使用されるブロアモータにお
いて、高負荷となる高回転時では、電流が大きくなるた
め合成磁束量（Ｃ）が最大となる位置が回転方向に対し
て反対側（図１６のマイナス側）に移動することとな
る。また、回転数が高くなるため合成磁束量（Ｃ）によ
る誘起電圧ｅも大きくなる。さらに、電機子コイル２７
の電流に応じてリアクタンス電圧も大きくなる。従っ
て、ブラシ位置の移動量を大きくしないと良好な整流を
得ることができない。また逆に、低負荷となる低回転時
では、ブラシ位置の移動量を小さくしないと良好な整流
を得ることができない。このように、モータ負荷の変動
に応じてブラシ位置をたえず移動する必要があり、良好
な整流を保つことが困難となってしまう。

【００１７】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的は、負荷の影響を受けるこ
となく常に良好な整流を行うことができる直流機を提供
することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項１に記載の発明は、電機子コアに電機子コ
イルを巻装して構成される電機子と、前記電機子を挟ん
で対向配置されるマグネットとを備え、整流中にブラシ
で短絡される前記電機子コイルの電流の向きが反転する
直流機において、前記マグネットの端部に、整流中の前
記電機子コイルにリアクタンス電圧を打ち消す誘起電圧
を発生させるための延長部を形成したことを要旨とす
る。

【００１９】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の直流機において、前記整流中の電機子コイルに発生さ
せる誘起電圧は、初期が小さく徐々に大きくしたことを
要旨とする。

【００２０】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の直流機において、前記整流中の電機子コイルに発生さ
せる誘起電圧は、初期が小さく徐々に大きくし、前記リ
アクタンス電圧に完全に一致させたことを要旨とする。

【００２１】請求項４に記載の発明は、請求項１に記載
の直流機において、前記整流中の電機子コイルに発生さ
せる誘起電圧は、初期が大きく徐々に小さくしたことを
要旨とする。

【００２２】請求項５に記載の発明は、請求項１に記載
の直流機において、前記延長部は、その厚さが異なるよ
う形成されることを要旨とする。請求項６に記載の発明
は、請求項５に記載の直流機において、前記延長部は、
電機子の回転方向側の端部に配設され、その厚さが回転
方向に徐々に厚くなるよう形成されることを要旨とす
る。

【００２３】請求項７に記載の発明は、請求項５に記載
の直流機において、前記延長部は、電機子の回転方向側
の端部に配設され、その厚さが回転方向に徐々に薄くな
るよう形成されることを要旨とする。

【００２４】請求項８に記載の発明は、請求項５に記載
の直流機において、前記延長部は、電機子の回転方向側
と回転方向逆側の端部に配設され、そのうちの一方の延
長部の厚さが徐々に薄くなるよう形成されることを要旨
とする。

【００２５】請求項９に記載の発明は、請求項１〜８の
いずれか一項に記載の直流機において、前記延長部は、
配向の強弱が異なるよう形成されることを要旨とする。
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９のいずれか一
項に記載の直流機において、前記電機子コアには複数の
歯部が形成され、前記マグネットの延長部は、整流時に
電流が供給される電機子コイルが巻装される複数の歯部
のうち回転方向側及び回転方向逆側の端部に配置する歯
部の中心線間の角度よりも延長した部分であることを要
旨とする。

【００２６】請求項１１に記載の発明は、請求項１〜１
０のいずれか一項に記載の直流機において、前記マグネ
ットは、マグネット開角の中心部及びマグネット背部を
除く部位に目視可能手段を形成したことを要旨とする。

【００２７】請求項１２に記載の発明は、請求項１１に
記載の直流機において、前記目視可能手段は、マグネッ
トの上端部又は下端部に形成される凹部であることを要
旨とする。

【００２８】（作用）電機子の回転時には、電機子コイ
ルにそのインダクタンスにより電流を妨げる向きにリア
クタンス電圧が発生する。また、電機子の回転に伴って
整流中の電機子コイルを通過する磁束量が変化し、その
変化によって逆起電力である誘起電圧が発生する。従来
では、これらリアクタンス電圧と誘起電圧とによって整
流が遅れ不足整流となってしまうが、請求項１に記載の
発明によれば、マグネットの端部に延長部を形成するこ
とで、整流中の電機子コイルを通過する磁束量が変化し
て所望の誘起電圧が発生する。その誘起電圧によってリ
アクタンス電圧が打ち消される。このようにすれば、負
荷が変動した場合、電機子コイルの電流に応じてリアク
タンス電圧が変化するが、誘起電圧も電機子の回転に応
じて変化する。つまり、負荷が変動したとしても、常に
リアクタンス電圧を打ち消す誘起電圧が発生して整流が
良好に行われる。その結果、ブラシ火花の発生が防止さ
れるので、騒音が低減されるとともに耐久性が向上され
る。

【００２９】請求項２に記載の発明によれば、整流初期
が小さく徐々に大きくなる誘起電圧によってリアクタン
ス電圧が打ち消され、整流が良好に行われる。請求項３
に記載の発明によれば、整流初期が小さく徐々に大きく
なる誘起電圧によってリアクタンス電圧が完全に打ち消
され、理想的な直線整流となる。

【００３０】請求項４に記載の発明によれば、整流初期
が大きく徐々に小さくなる誘起電圧によってリアクタン
ス電圧が打ち消され、整流が良好に行われる。請求項５
に記載の発明によれば、整流中の電機子コイルを通過す
る磁束量が電機子の回転に伴い変化し、その変化に応じ
て誘起される誘起電圧によりリアクタンス電圧が打ち消
されて整流が良好に行われる。

【００３１】請求項６に記載の発明によれば、整流中の
電機子コイルを通過する磁束量が電機子の回転に伴い増
加し、その増加に応じて誘起される誘起電圧は、整流初
期が小さく徐々に大きくなる。この誘起電圧によりリア
クタンス電圧が打ち消されて整流が良好に行われる。

【００３２】請求項７及び請求項８に記載の発明によれ
ば、整流中の電機子コイルを通過する磁束量が電機子の
回転に伴い増加し、その増加に応じて誘起される誘起電
圧は、整流初期が大きく徐々に小さくなる。この誘起電
圧によりリアクタンス電圧が打ち消されて整流が良好に
行われる。

【００３３】請求項９に記載の発明によれば、整流中の
電機子コイルを通過する磁束量が電機子の回転に伴い変
化し、その変化に応じて誘起される誘起電圧によってリ
アクタンス電圧が打ち消される。

【００３４】請求項１０に記載の発明によれば、整流時
に電流が供給される電機子コイルが巻装される複数の歯
部のうち回転方向側及び回転方向逆側の端部に配置する
歯部の中心線間の角度よりも延長してマグネットの延長
部が形成される。

【００３５】請求項１１に記載の発明によれば、マグネ
ットにおいて、マグネット開角の中心部（マグネットの
磁極幅の中心部）及びマグネット背部を除く部位、つま
りマグネットの組み付け後に、その組み付け状態を確認
できる部位に目視可能手段が形成される。従って、マグ
ネットの逆組み付けが防止され、マグネットの整流機能
が的確に発揮される。

【００３６】請求項１２に記載の発明によれば、目視可
能手段としての凹部は、マグネットの成形と同時に形成
される。また、凹部は、マグネットの上端部又は下端部
に形成されるので、マグネットの組み付け後において目
視可能であり、同凹部によってマグネットの組み付け状
態が確認される。

【００３７】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）以下、本発明を
自動車用エアコンユニットのブロアモータに具体化した
第１実施形態を図面に従って説明する。なお、エアコン
ユニットでは、操作スイッチの位置によってブロアモー
タに流れる電流の大きさが変更される。具体的には、操
作スイッチが、Ｈｉ位置（高出力位置）に操作されたと
き、モータの電機子に１８Ａの電流が流れ、Ｌｏ位置
（低出力位置）に操作されたとき、モータの電機子に４
Ａの電流が流れるように構成されている。この電流変化
によって、モータ回転数が変更されてエアコンユニット
に送り込まれる風量が調節される。

【００３８】図１は、直流機としてのブロアモータ１の
概略構造を示す部分断面図である。図１に示すように、
ブロアモータ１は、マグネット２，３、電機子４、コン
ミテータ（整流子）５及びブラシ６を有している。

【００３９】詳述すると、本実施形態のブロアモータ１
は、２極の直流モータであって、モータハウジング７内
において、Ｎ極及びＳ極を形成する２つのマグネット
２，３が電機子４を挟んで対向配置されている。電機子
４は、電機子コア８とそのコア８に巻装される電機子コ
イル９とを有し、直流電流の供給により回転駆動する。
電機子コア８には、複数の歯部８ａが形成されており、
そのうちの５つの歯部８ａの周囲に電機子コイル９が巻
き付けられている。なお、本実施形態では、歯部８ａの
個数は１２個であり、その歯部８ａが、電機子４の周方
向に３０°毎に形成されている。つまり、隣り合う歯部
８ａは、その中心線のなす角が３０°（＝３６０°／１
２）となるように形成されている。また、図示を省略し
ているが、複数の他の電機子コイルが５つの歯部８ａ毎
に同様に巻き付けられている。つまり、巻線の巻装方式
は分布巻である。

【００４０】コンミテータ５は、電機子４の一端に配設
され、複数のセグメント（整流子片）５ａを有して構成
されている。また、ブラシ６がコンミテータ５に摺接す
るように付勢された状態で配設されている。そして、図
示しない直流電源から供給される直流電流が、ブラシ６
とコンミテータ５のセグメント５ａを経て電機子コイル
９に流入される。これによって、電機子コイル９に流れ
る電流の向きが変更されて、電機子４が時計回り方向
（図中、Ｘ矢印方向）に回転するようになっている。本
実施形態では、１２個のセグメント５ａが周方向に３０
°毎に設けられており、電機子４がブラシ６に対して３
０°回転するとき、電機子コイル９の電流の向きが変更
される。つまり、電機子４の３０°の回転によって電機
子コイル９の整流が行われる。

【００４１】本実施形態のマグネット２，３は、主磁極
部２ａ，３ａと延長部２ｂ，３ｂとを有し、主磁極部２
ａ，３ａは、図１３に示す従来のマグネット２１，２２
に相当する部分であって、その主磁極部２ａ，３ａの回
転方向側に延長部２ｂ，３ｂが形成されている。つま
り、マグネット２，３における回転方向側の端部に延長
部２ｂ，３ｂが延出形成されている。主磁極部２ａ，３
ａは、図１及び図２に示すように、整流中の電機子コイ
ル９が巻装される５つの歯部のうち回転方向側及び回転
方向逆側の端部に配置する歯部８ａの中心線間の角度
（＝１２０°の角度）に対応した長さとなるように形成
されている。その主磁極部２ａ，３ａの中心と整流中の
電機子コイル９が巻装される電機子コア８（５つの歯部
８ａ）の中心が一致する回転位置（図１の回転位置）が
整流中心となる。つまり、この回転位置において、ブラ
シ６によって短絡される電機子コイル９の電流の向きが
反転する。また、延長部２ｂ，３ｂは、整流区間の３０
°の角度に対応する区間で、回転方向に徐々に厚くなる
ように形成されている。さらに、延長部２ｂ，３ｂにお
ける先端側の５°の角度に対応する区間では、徐々に薄
くなるよう形成されている。ただし、この延長部２ｂ，
３ｂにおける先端側の区間は、モータ１の性能上最適化
がはかれれば、特に５°の角度に限定する必要はない。

【００４２】ここで、整流時の電機子コイル９によって
巻装される電機子コア８（５つの歯部８ａ）とマグネッ
ト２との位置関係を図２を用いて説明する。なお、図２
は、断面円弧状に形成されたマグネット２を直線上に展
開して示した模式図である。また、図２において、マグ
ネット２の周方向の幅を角度で示し、整流時の電機子コ
イル９によって巻装される電機子コア８（５つの歯部８
ａ）を１５０°（５×３０°）の幅で示している。

【００４３】電機子４が回転して電機子コア８の位置が
図２の（ａ）のようにコア先端がマグネット２の薄肉部
２ｃに位置するとき電機子コイル９の整流が開始され
る。その状態から（ｂ）のように１５°回転した位置が
整流中心（図１の回転位置）となり、この位置で電機子
コイル９を流れる電流の方向が反転する。さらに、
（ｃ）のように１５°回転した回転位置で整流が終了す
る。つまり、電機子コア８が（ａ）→（ｂ）→（ｃ）の
順に３０°回転するときに電機子コイル９の整流が実施
される。この整流時において、電機子コア８の先端に対
向する延長部２ｂは、整流区間の３０°の角度に対応す
る部分で徐々に厚くなるように形成されている。

【００４４】従って、図３に示すように、整流中の電機
子コイル９を通過する磁束量Φは、電機子４の回転に応
じて徐々に増加する。またこのとき、磁束量Φの増加率
は回転に応じて徐々に増加する。なお、ここで示す磁束
量Φの変化は、電機子コイル９に流れる電流による磁束
量と、マグネット２，３による磁束量との合成磁束量を
示しており、図中の点線は、図１６における合成磁束量
（Ｃ）に対応するものである。

【００４５】このように、整流中の電機子コイル９を通
過する磁束量Φが変化するため、電機子コイル９に発生
する誘起電圧ｅ（＝−ｄΦ／ｄｔ）は、整流初期時が小
さく電機子４の回転位置に応じてマイナス側に徐々に大
きくなる。なお、図３では、電機子コイル９により巻装
される電機子コア８（５つの歯部８ａ）の中心とマグネ
ット２，３の主磁極部２ａ，３ａの中心とが一致すると
き、即ち、図１における電機子２３の回転位置を基準位
置０°として示している。

【００４６】この誘起電圧ｅによって、リアクタンス電
圧が打ち消されて、図１５に示す不足整流が改善され
る。つまり、リアクタンス電圧に完全に一致する誘起電
圧ｅを発生させることで、整流曲線が図１５の点線で示
すような理想的な整流の１つである直線整流になる。

【００４７】また、エアコンのスイッチ操作によってブ
ロアモータ１の負荷が変更された場合では、電機子コイ
ル９を流れる電流が変化してリアクタンス電圧が増減す
るが、誘起電圧ｅはモータ負荷に応じてリアクタンス電
圧を打ち消すように変化する。

【００４８】具体的に、操作スイッチがＨｉ位置に操作
され、電機子コイル９に１８Ａの電流が流れると、電機
子コイル９の電流に応じてリアクタンス電圧が増加す
る。この場合、モータ回転数が高くなって誘起電圧ｅが
増加する。また、操作スイッチがＬｏ位置に操作され、
電機子コイル９に４Ａの電流が流れると、電機子コイル
９の電流に応じてリアクタンス電圧が減少する。この場
合、モータ回転数が低くなり、誘起電圧ｅが小さくな
る。このようにモータ負荷に応じて、リアクタンス電圧
が変化するが、そのリアクタンス電圧を打ち消すように
誘起電圧ｅも変化する。従って、モータ負荷が変動する
場合でも、良好な整流が保たれるので安定した運転が継
続される。

【００４９】以上記述したように、本実施の形態によれ
ば、下記のような特徴を有する。 （１）ブラシ位置を変更し整流を改善させる方法では、
負荷の変動に応じてブラシ位置をたえず移動する必要が
あり、負荷の変動に伴い過整流や不足整流となる虞があ
った。しかしながら、本実施形態のブロアモータ１で
は、ブラシ位置を移動することなくモータ負荷に応じて
リアクタンス電圧を打ち消す誘起電圧ｅが発生するの
で、常に良好な整流を行うことができる。具体的には、
整流時の整流曲線が理想的な直線整流となる。従って、
ブラシ火花が防止され、騒音を低減できるとともにブラ
シ摩耗を抑制できる。つまり、負荷が変更される場合で
も安定な運転が行われて騒音を防止でき、耐久性を向上
できる。

【００５０】（２）ブロアモータ１が安定して運転され
るので、適正な回転駆動力を得ることができ、エアコン
ユニットを好適に制御できる。 （３）ブラシ火花が発生すると、電気ノイズが発生して
他の装置の誤動作を招く虞がある。このため、ノイズ対
策が必要となる場合があるが、本実施形態のブロアモー
タ１を採用すれば、モータ１の使用全領域にわたって無
火花の良好な整流を得ることができるので、電気ノイズ
のための対策が不要となり、実用上好ましいものとな
る。

【００５１】（４）マグネット形状の変更により整流を
改善することができ、製造も容易でコスト的にも有利で
ある。 （第２実施形態）以下、本発明を具体化した第２実施形
態を図面に従って説明する。本実施形態のブロアモータ
は、図２に示す形状のマグネット２，３に代えて、図４
に示す形状のマグネット１１を有して構成される。つま
り、マグネット１１の形状以外は、図１のブロアモータ
１と同一構成であるので、その説明及び図面を省略す
る。なお、図４は、断面円弧状に形成されたマグネット
１１を直線上に展開して示した模式図である。

【００５２】図４に示すように、マグネット１１は、主
磁極部１１ａと、その主磁極部１１ａに対して電機子コ
ア８の回転方向側の端部に延出形成された延長部１１ｂ
とを有している。延長部１１ｂは、整流区間の３０°の
角度に対応する長さを有し、その厚さが回転方向に徐々
に薄くなるよう形成されている。また、主磁極部１１ａ
における回転方向逆側の端部１１ｃもその厚さが徐々に
薄くなるよう形成されている。なお、マグネット１１の
長手方向の長さに対する厚さの変化割合は、端部１１ｃ
よりも延長部１１ｂの方が小さくなっている。

【００５３】従って、電機子コア８が（ａ）→（ｂ）→
（ｃ）の順に回転する整流時において、電機子コイル９
を通過する磁束量Φは、図５に示すように、電機子４の
回転に応じて徐々に増加する。電機子４の回転に対する
磁束量Φの増加割合は、整流初期が最も大きく、電機子
４の回転に応じて徐々に小さくなる。その結果、電機子
コイル９に発生する誘起電圧ｅ（＝−ｄΦ／ｄｔ）は、
整流初期でマイナス側に最も大きく、電機子４の回転に
応じて徐々に増加して整流の終了時に０となる。

【００５４】この誘起電圧ｅによって、リアクタンス電
圧が打ち消されて、図６に示すように、整流が改善され
る。つまり、一点鎖線で示す不足整流に対して、実線で
示すように整流が改善され、点線で示す直線整流に近づ
けることができる。

【００５５】また、本実施形態でも、モータ負荷に応じ
てリアクタンス電圧を打ち消す誘起電圧ｅが発生するの
で、負荷の影響を受けることなく、常に良好な整流をお
こなうことができる。さらに、マグネット１１は、従来
のマグネット２１，２２に対して延長部１１ｂを設け、
端面形状を変更した単純な形状であるので、製造が容易
となりコスト的にも有利である。

【００５６】尚、上記実施形態は、以下の態様で実施し
てもよい。 ○上記各実施形態のマグネット２，３，１１では、回転
方向側の端部に延長部２ｂ，３ｂ，１１ｂを配設するも
のであったが、これに限定するものではない。つまり、
図７及び図８に示すマグネット１２，１３のように、電
機子コア８の回転方向側と回転方向逆側の端部に延長部
１２ｂ，１２ｃ，１３ｂ，１３ｃを配設し、そのうちの
一方の延長部１２ｃ，１３ｂの厚さが徐々に薄くなるよ
うに形成してもよい。

【００５７】詳しくは、マグネット１２は、図７に示す
ように、主磁極部１２ａと、その両端部に延出形成され
た延長部１２ｂ，１２ｃを備えている。延長部１２ｂ，
１２ｃは、整流区間の３０°の角度に対応する長さを有
している。また、延長部１２ｂは、主磁極部１２ａと同
じ厚さで形成され、延長部１２ｃは、回転方向逆側に向
かって徐々に薄くなるよう形成されている。このように
マグネット１２を形成した場合、電機子コア８が（ａ）
→（ｂ）→（ｃ）の順に回転する整流時において、電機
子コイル９を通過する磁束量Φは、図５のように変化す
る。そして、この磁束量Φの変化によって発生する誘起
電圧ｅによって、リアクタンス電圧が打ち消されて、図
６に示すように、整流を改善できる。

【００５８】また、マグネット１３は、図８に示すよう
に、主磁極部１３ａと、その両端部に延出形成された延
長部１３ｂ，１３ｃを備えている。延長部１３ｂ，１３
ｃは、整流区間の３０°の角度に対応する長さを有して
いる。延長部１３ｂは、回転方向に向かって徐々に薄く
なるよう形成され、延長部１３ｃは、主磁極部１３ａよ
りも薄く等幅で形成されている。このようにマグネット
１３を形成した場合も、電機子コア８が（ａ）→（ｂ）
→（ｃ）の順に回転する整流時において、電機子コイル
９を通過する磁束量Φは、図５のように変化する。そし
て、この磁束量Φの変化によって発生する誘起電圧ｅに
よって、リアクタンス電圧が打ち消されて、図６に示す
ように、整流を改善できる。

【００５９】○上記各実施形態では、整流時において、
電機子コイル９を通過する合成磁束量Φを増加させるべ
く、マグネット２，３，１１，１２，１３の延長部２
ｂ，３ｂ，１１ｂ，１２ｃ，１３ｂ，１３ｃの厚さを変
更するものであったが、これに限定するものではない。
例えば、図９に示すように、厚さが一定のマグネット１
４において、磁気双極子の配向の強弱を変更して具体化
してもよい。なお、図９は、略円弧状に形成されたマグ
ネット１４を直線上に展開して示した模式図である。こ
のマグネット１４も、主磁極部１４ａと延長部１４ｂを
有している。そして、配向の強弱が異なるよう延長部１
４ｂを形成することで、図３又は図５に示すように、整
流中の電機子コイル９を通過する磁束量Φを変化させ、
リアクタンス電圧を打ち消す誘起電圧ｅを発生させる。
この場合も、負荷の影響を受けることなく常に良好な整
流を行うことができる。また、厚さが一定のマグネット
において着磁の強弱を変更して具体化してもよい。さら
に、図１０に示すように、形状及び配向の強弱を組み合
わせたマグネット１５を用いて具体化してもよい。な
お、マグネット１５も、主磁極部１５ａと延長部１５ｂ
を有している。要は、マグネットの端部に延長部を形成
して、リアクタンス電圧を打ち消す所望の誘起電圧ｅを
発生させるものであればよい。

【００６０】○また、前記マグネット１４のように厚さ
が一定のマグネットでは、磁気双極子の配向の強弱を変
更した延長部１４ｂ側をその外観から判別することが不
可能であり、マグネット１４の逆組付けのおそれがあ
る。さらに、組み付け時において、マグネット１４の位
置ズレが発生すると、整流改善効果が無くなることも考
えられる。そのため、図１１に示すように、略円弧形状
の前記マグネット１４において、そのマグネット１４の
磁極幅の中心線Ｌ（マグネット開角の中心部）を避けた
位置に目視可能手段としての凹部１６を形成する。図１
１に示すマグネット１４では、中心線Ｌに対して延長部
１４ｂが形成されない側の外側上部に凹部１６が形成さ
れている。この凹部１６は、マグネット１４の成形と同
時に形成可能である。また、凹部１６は、マグネット１
４の外側上部に形成されておりマグネット１４の組み付
け後において目視可能であるため、マグネット１４の逆
組付けや位置ズレを防止でき、マグネット１４による整
流機能を確実に発揮できる。

【００６１】また、目視可能手段は、凹部１６に代えて
凸部としてもよい。但し、目視可能手段（凸部、凹部）
は、マグネット１４の磁束量に影響が無く強度的に問題
の無い箇所及び大きさで形成する。さらに、目視可能手
段は、図１２に示すように、マグネット１４の端部にお
いて、印刷等により着色されるマーキング１７でもよ
い。このようにしても、マグネット１４の逆組付けや位
置ズレを防止できる。

【００６２】つまり、目視可能手段は、位置決め可能な
箇所に、目視可能な大きさで形成するものであればよ
い。なお、位置決め可能な箇所とは、マグネットの組み
付け状態を確認できる位置、具体的には、マグネット開
角の中心部及びマグネットの背部（モータハウジング７
側となる外側）を避けた位置であり、例えばマグネット
１４の内側（電機子４と対向する側）や端部（上部、下
部、側部）等である。

【００６３】また、目視可能手段は、上記各実施形態の
マグネット２，３，１１，１２，１３，１５に形成して
もよい。この場合も、マグネットの組み付け性を向上で
きる。

【００６４】○上記第１実施形態では、整流曲線を理想
的な整流の一つである直線整流にするよう延長部２ｂ，
３ｂが形成されていたが、例えば、整流の開始時及び終
了時の電流変化がゆるやかとなる、いわゆる正弦波整流
となるように、マグネットの延長部を形成してもよい。
この場合も、整流が良好に実施されるので、ブラシ前端
及びブラシ後端での火花の発生を抑制できる。

【００６５】○上記実施形態では、直流機としてブロア
モータ１に具体化したが、直流発電機において、上記の
マグネット２，３，１１，１２，１３，１４，１５を採
用してもよい。この場合も、整流が良好に実施されるの
で、同発電機において運転状態が変更されたとしても安
定した運転が実現できる。

【００６６】さらに、上記実施形態により把握される請
求項以外の技術的思想について、以下にそれらの効果と
共に記載する。 （イ）直流電源の供給により回転駆動する請求項１〜１
２のいずれか一項に記載の直流機。この構成によれば、
直流電源の供給により回転駆動する、いわゆる直流発動
機において、負荷が変動した場合でも整流を良好に行う
ことができ、適正な回転駆動力を得ることができる。

【００６７】（ロ）請求項１〜９のいずれか一項に記載
の直流機において、前記マグネットは、主磁極部と前記
延長部とを有し、前記電機子コアには複数の歯部が形成
され、前記マグネットの主磁極部は、整流時に電流が供
給される電機子コイルが巻装される複数の歯部のうち回
転方向側と回転方向逆側の端部に配置する歯部の中心間
の角度に対応した幅となるよう形成され、前記マグネッ
トの延長部は、その主磁極部に対して延長形成した部分
である。この構成によれば、マグネットの主磁極部に対
して延長形成した延長部により、リアクタンス電圧を打
ち消す誘起電圧が発生し、整流を良好に行うことができ
る。

【００６８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
リアクタンス電圧を打ち消す誘起電圧が発生するので、
負荷の影響を受けることなく常に良好な整流を行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態における直流モータの概略構成
図。

【図２】マグネットと電機子の回転位置との関係を示す
模式図。

【図３】電機子コアの回転位置と磁束量及び誘起電圧と
の関係を示す図。

【図４】第２実施形態のマグネットと電機子の回転位置
との関係を示す模式図。

【図５】電機子コアの回転位置と磁束量及び誘起電圧と
の関係を示す図。

【図６】整流曲線を示す図。

【図７】別の実施形態のマグネットと電機子の回転位置
との関係を示す模式図。

【図８】別の実施形態のマグネットと電機子の回転位置
との関係を示す模式図。

【図９】別の実施形態のマグネットを示す模式図。

【図１０】別の実施形態のマグネットを示す模式図。

【図１１】別の実施形態のマグネットの斜視図。

【図１２】別の実施形態のマグネットの斜視図。

【図１３】従来の直流モータの概略構成図。

【図１４】整流を説明するための図。

【図１５】整流曲線を示す図。

【図１６】電機子コアの回転位置と磁束量及び誘起電圧
との関係を示す図。

【符号の説明】

１…直流機としてのブロアモータ、２，３…マグネッ
ト、２ｂ，３ｂ…延長部、４…電機子、６…ブラシ、８
…電機子コア、９…電機子コイル、１１…マグネット、
１１ｂ…延長部、１２…マグネット、１２ｂ，１２ｃ…
延長部、１３…マグネット、１３ｂ，１３ｃ…延長部、
１４…マグネット、１４ｂ…延長部、１５…マグネッ
ト、１５ｂ…延長部、１６…目視可能手段としての凹
部、１７…目視可能手段としてのマーキング。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電機子コアに電機子コイルを巻装して構
   成される電機子と、 前記電機子を挟んで対向配置されるマグネットとを備
   え、整流中にブラシで短絡される前記電機子コイルの電
   流の向きが反転する直流機において、 前記マグネットの端部に、整流中の前記電機子コイルに
   リアクタンス電圧を打ち消す誘起電圧を発生させるため
   の延長部を形成したことを特徴とする直流機。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の直流機において、 前記整流中の電機子コイルに発生させる誘起電圧は、初
   期が小さく徐々に大きくしたことを特徴とする直流機。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の直流機において、 前記整流中の電機子コイルに発生させる誘起電圧は、初
   期が小さく徐々に大きくし、前記リアクタンス電圧に完
   全に一致させたことを特徴とする直流機。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の直流機において、 前記整流中の電機子コイルに発生させる誘起電圧は、初
   期が大きく徐々に小さくしたことを特徴とする直流機。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の直流機において、 前記延長部は、その厚さが異なるよう形成されることを
   特徴とする直流機。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の直流機において、 前記延長部は、電機子の回転方向側の端部に配設され、
   その厚さが回転方向に徐々に厚くなるよう形成されるこ
   とを特徴とする直流機。
7. 【請求項７】 請求項５に記載の直流機において、 前記延長部は、電機子の回転方向側の端部に配設され、
   その厚さが回転方向に徐々に薄くなるよう形成されるこ
   とを特徴とする直流機。
8. 【請求項８】 請求項５に記載の直流機において、 前記延長部は、電機子の回転方向側と回転方向逆側の端
   部に配設され、そのうちの一方の延長部の厚さが徐々に
   薄くなるよう形成されることを特徴とする直流機。
9. 【請求項９】 請求項１〜８のいずれか一項に記載の直
   流機において、 前記延長部は、配向の強弱が異なるよう形成されること
   を特徴とする直流機。
10. 【請求項１０】 請求項１〜９のいずれか一項に記載の
    直流機において、 前記電機子コアには複数の歯部が形成され、 前記マグネットの延長部は、整流時に電流が供給される
    電機子コイルが巻装される複数の歯部のうち回転方向側
    及び回転方向逆側の端部に配置する歯部の中心線間の角
    度よりも延長した部分であることを特徴とする直流機。
11. 【請求項１１】 請求項１〜１０のいずれか一項に記載
    の直流機において、 前記マグネットは、マグネット開角の中心部及びマグネ
    ット背部を除く部位に目視可能手段を形成したことを特
    徴とする直流機。
12. 【請求項１２】 請求項１１に記載の直流機において、 前記目視可能手段は、マグネットの上端部又は下端部に
    形成される凹部であることを特徴とする直流機。