JP2006136087A - Dc machine - Google Patents

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JP2006136087A
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Takeshi Tanaka
猛 田中
Hiroyuki Harada
博幸 原田
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Asmo Co Ltd
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Asmo Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive DC machine with a linear rectifying characteristic. <P>SOLUTION: A motor 1 is provided with two brushes 5a, 5b. The brushes 5a, 5b have double layer structures each comprising a high-resistance sections 12 with a high-resistance material and a low-resistance section 13 with a low-resistance material having resistance lower than that of the material of the high-resistance section 12. The brushes 5a, 5b are disposed so that the high-resistance section 12 is arranged at the back end of a rotating commutator 9 in the rotation direction. Each segment 10 for constituting the commutator 9 slidably contacts with the high-resistance section 12, and separates from the low-resistance section 13 with respect to the brushes 5a, 5b. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、直流モータ等の直流機に関するものである。   The present invention relates to a DC machine such as a DC motor.

図6に示すように、直流モータ(直流電動機)101は、磁石102、103、電機子104、ブラシ105を有している。電機子104のコア107には、複数のティース107aが形成されており、5つのティース107aに亘ってコイル108が巻き付けられている。尚、図示を省略しているが、5つのティース107a毎に他のコイルが同様に巻き付けられている。この直流モータ101の巻装方式はいわゆる分布巻である。また、電機子104には、コンミテータ109が配設されている。コンミテータ109は、複数のセグメント110を有し、そのセグメント110に摺接するように2つのブラシ105が配設されている。コイル108の両端は、周方向に隣接する2つのセグメント110に接続されている。   As shown in FIG. 6, the DC motor (DC motor) 101 includes magnets 102 and 103, an armature 104, and a brush 105. A plurality of teeth 107a are formed on the core 107 of the armature 104, and a coil 108 is wound around the five teeth 107a. In addition, although illustration is abbreviate | omitted, another coil is similarly wound for every five teeth 107a. The winding method of the DC motor 101 is so-called distributed winding. The armature 104 is provided with a commutator 109. The commutator 109 has a plurality of segments 110, and two brushes 105 are disposed so as to be in sliding contact with the segments 110. Both ends of the coil 108 are connected to two segments 110 adjacent in the circumferential direction.

この直流モータ101において、直流電流(駆動電流)がブラシ105及びコンミテータ109のセグメント110を経てコイル108に流入される。そして、電機子104に生成される磁束と磁石102,103との間に発生する電磁力によって電機子104が回転し、その回転によってブラシ105が摺接するコンミテータ109が変更されることで、コイル108に流れる電流の向きが変更され、電機子104が継続的に回転する。   In the DC motor 101, a DC current (drive current) flows into the coil 108 through the brush 105 and the segment 110 of the commutator 109. The armature 104 is rotated by the electromagnetic force generated between the magnetic flux generated in the armature 104 and the magnets 102 and 103, and the commutator 109 with which the brush 105 is slidably contacted is changed by the rotation. The direction of the current flowing through the armature 104 is changed, and the armature 104 continuously rotates.

図7(a)〜(c)は、コンミテータ109を直線的に表した概略図である。尚、図7(a)〜(c)において、ブラシ105とセグメント110とが離れているように表されているが、実際には摺接している。   7A to 7C are schematic views showing the commutator 109 linearly. 7A to 7C, the brush 105 and the segment 110 are shown as being separated from each other, but they are actually in sliding contact with each other.

図7(a)に示すように、ブラシ105が摺接するセグメント110と、そのセグメント110と周方向(図において右方向)に隣接するセグメント110との間に接続されたコイル108には、図において左から右に向かって電流Iが流れている。同様に、ブラシ105が摺接するセグメント110と、そのセグメント110と図において左方向に隣接するセグメント110との間に接続されたコイルには図において右から左に向かって電流Iが流れている。つまり、ブラシ105には、各コイル108に流れる電流の2倍の電流(2I)が供給されている。   As shown in FIG. 7A, the coil 108 connected between the segment 110 in which the brush 105 is in sliding contact and the segment 110 adjacent to the segment 110 in the circumferential direction (right direction in the drawing) A current I flows from left to right. Similarly, a current I flows from the right to the left in the drawing in the segment 110 to which the brush 105 is slidably contacted and the segment 110 and the segment 110 adjacent to the left in the drawing. That is, the brush 105 is supplied with a current (2I) that is twice the current flowing through each coil 108.

このとき漏れ磁束の影響によって電流Iと逆方向(図中右から左)に誘起電圧eが発生する。誘起電圧eは、コイル108を通過する磁束の変化により同コイル108に誘起される逆起電力である。そして、電機子104が回転してコンミテータ109が図7(b)のようにブラシ105に対して左側に移動する。すると、ブラシ105によって2つのセグメント110が短絡される。さらに、電機子104が回転すると、図7(c)のように、コイル108には、右から左へ電流Iが流れ、誘起電圧eは電流Iと逆方向(図中左から右)に発生する。即ち、図7(a)→(b)→(c)の順に電機子104が回転するとき、その際にコイル108を流れる電流Iの向きが反転する。また、コイル108に発生する誘起電圧eの向きも反転する。このように、コイル108を流れる電流Iの向きが変更され、そのコイル108に巻装されたコア107内の磁界の向きが反転する。このコイル108の電磁力と、磁石102、103からの磁力とによって回転力が発生し、モータが回転する。   At this time, an induced voltage e is generated in the direction opposite to the current I (from right to left in the figure) due to the influence of the leakage magnetic flux. The induced voltage e is a counter electromotive force induced in the coil 108 due to a change in magnetic flux passing through the coil 108. Then, the armature 104 rotates and the commutator 109 moves to the left with respect to the brush 105 as shown in FIG. Then, the two segments 110 are short-circuited by the brush 105. Further, when the armature 104 rotates, as shown in FIG. 7C, the current I flows from the right to the left in the coil 108, and the induced voltage e is generated in the direction opposite to the current I (from left to right in the figure). To do. That is, when the armature 104 rotates in the order of FIGS. 7A to 7C, the direction of the current I flowing through the coil 108 is reversed. Further, the direction of the induced voltage e generated in the coil 108 is also reversed. Thus, the direction of the current I flowing through the coil 108 is changed, and the direction of the magnetic field in the core 107 wound around the coil 108 is reversed. A rotational force is generated by the electromagnetic force of the coil 108 and the magnetic force from the magnets 102 and 103, and the motor rotates.

上述のように、ブラシ105によって短絡されたコイル108を流れる電流Iが、その短絡期間中に反転することを「整流」という。
ここで、整流中のコイル108には、図7(d)にて破線で示すように、誘起電圧eが変化する。誘起電圧eは、整流区間(整流時の回転角度)において、図7(a)〜(c)に示したように、電機子104の回転に伴いマイナス側からプラス側へ徐々に変化して、整流区間の後半では、誘起電圧eが整流を遅らせる方向(プラス側)に発生する。そのため、図7(d)にて一点鎖線で示すように電流値の直線的な変化(理想的な整流である直線的な整流)に対して電流Iの反転が遅れ、整流区間の最後で電流Iが急激に変化することとなる。
As described above, the reversal of the current I flowing through the coil 108 short-circuited by the brush 105 during the short-circuit period is referred to as “rectification”.
Here, as shown by a broken line in FIG. 7D, the induced voltage e changes in the coil 108 being rectified. The induced voltage e gradually changes from the minus side to the plus side with the rotation of the armature 104 as shown in FIGS. 7A to 7C in the rectification section (rotation angle at the time of rectification), In the second half of the rectification period, the induced voltage e is generated in the direction (plus side) that delays rectification. Therefore, as shown by the one-dot chain line in FIG. 7D, the reversal of the current I is delayed with respect to the linear change of the current value (linear rectification which is ideal rectification), and the current at the end of the rectification section I will change rapidly.

この整流の悪化を解決するために、例えば磁石に磁束を高める延長部を設けることで、磁束量を増加させ、その結果、コイルには、誘導電圧が発生し、この誘導電圧により、リアクタンス電圧(短絡電流の変化を遅らせる方向に働く電圧)が打ち消されて整流を改善できるようにしたものが提案されている。(特許文献1参照)。
特開2004−23915号公報(段落番号0027−0030、第2図)
In order to solve this deterioration of rectification, for example, by providing an extension for increasing the magnetic flux in the magnet, the amount of magnetic flux is increased. As a result, an induced voltage is generated in the coil, and this induced voltage causes a reactance voltage ( There has been proposed a technique in which the voltage that works in the direction of delaying the change in the short-circuit current is canceled to improve the rectification. (See Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 2004-23915 (paragraph numbers 0027-0030, FIG. 2)

ところで、特許文献1に記載のモータでは、磁束を高める特殊な磁石(延長部)を用いるためコスト高となっていた。このため、周方向に均一な磁束を発生する磁石を電機子の回転面に対して略360°(フルピッチ)に配置することが考えられる。このようなモータでは、整流中に発生する誘起電圧eが高くなり、図7(d)のような遅れ整流を防止できる。しかしながら、このモータでは、図8に示すように、整流初期に急激に電流が低下するため、この電流低下によるモータの振動が発生する等の不具合が発生していた。   By the way, in the motor of patent document 1, since the special magnet (extension part) which raises magnetic flux was used, it was expensive. For this reason, it is conceivable to arrange magnets that generate a uniform magnetic flux in the circumferential direction at approximately 360 ° (full pitch) with respect to the rotation surface of the armature. In such a motor, the induced voltage e generated during rectification becomes high, and delayed rectification as shown in FIG. 7D can be prevented. However, in this motor, as shown in FIG. 8, the current suddenly decreases at the initial stage of commutation, and thus a problem such as generation of vibration of the motor due to the current decrease has occurred.

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、安価で直線的な整流特性を持つ直流機を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a DC machine that is inexpensive and has linear rectification characteristics.

上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、等角度間隔に設けられた複数のティースを有するコアにコイルを巻装して構成される電機子を円筒状のヨークに内包し、該ヨークの内側面には全周に亘って周方向に沿って異なる極性を有する複数の磁石が取着され、コンミテータの周方向に沿って配列され前記コイルに接続された複数のセグメントに摺接する複数のブラシを介して前記コイルに駆動電流を供給し、整流開始時にコイルが巻装される複数のティースにおける回転方向後端側のティースとそのティースと回転方向に隣り合うティースとの間が磁石の極性が変化する位置に配置される直流機において、前記ブラシは、高抵抗の材料からなる高抵抗部と、該高抵抗部の材料よりも抵抗値の低い材料で構成される低抵抗部とを有し、回転するコンミテータのセグメントに高抵抗部から摺接するように配置されたことを要旨とする。   In order to solve the above problem, the invention according to claim 1 includes an armature formed by winding a coil around a core having a plurality of teeth provided at equiangular intervals in a cylindrical yoke, A plurality of magnets having different polarities along the circumferential direction are attached to the inner side surface of the yoke, and are in sliding contact with a plurality of segments arranged along the circumferential direction of the commutator and connected to the coil. A drive current is supplied to the coil via a plurality of brushes, and a magnet is provided between the teeth on the rear end side in the rotation direction and the teeth adjacent to the rotation direction in the plurality of teeth around which the coil is wound at the start of rectification. In the DC machine arranged at a position where the polarity of the high-resistance part changes, the brush includes a high-resistance part made of a high-resistance material and a low-resistance part made of a material having a lower resistance value than the material of the high-resistance part. Have That it has been deployed from the high-resistance portion in sliding contact with the commutator segments to rotate the gist.

また、請求項2に記載の発明は、前記磁石は、磁束密度が径方向に均一であって、異なる極性を交互にm個配置され、前記コアは、m×n本のティースを有し、前記コイルは、n−1本のティースに亘って巻装され、前記コンミテータは、複数のコンミテータセグメントを有し、前記コイルと接続され、前記ブラシは、2つ設けられ、前記電機子の軸中心に対して180°間隔に配置されたことを要旨とする。   In the invention according to claim 2, the magnet has a uniform magnetic flux density in the radial direction, and m pieces of different polarities are alternately arranged, and the core has m × n teeth, The coil is wound over n-1 teeth, the commutator has a plurality of commutator segments, is connected to the coil, two brushes are provided, and an axial center of the armature The gist is that they are arranged at intervals of 180 °.

また、請求項3に記載の発明は、前記磁石は、磁束密度が径方向に均一であって、異なる極性を交互にm個配置され、前記コアは、m×n本のティースを有し、前記コイルは、n本のティースに亘って巻装され、前記コンミテータは、複数のコンミテータセグメントを有し、前記コイルと接続され、前記ブラシは、2つ設けられ、前記電機子の軸中心に対して180°間隔に配置されたことを要旨とする。   Further, in the invention according to claim 3, the magnet has a uniform magnetic flux density in the radial direction, and m pieces of different polarities are alternately arranged, and the core has m × n teeth, The coil is wound over n teeth, the commutator has a plurality of commutator segments, is connected to the coil, and two brushes are provided, with respect to the axial center of the armature. The main point is that they are arranged at intervals of 180 °.

また、請求項4に記載の発明は、前記電機子は、時計回り方向あるいは反時計回り方向のいずれか一方向に回転可能であって、前記ブラシは、回転する前記コンミテータに対して、前記高抵抗部が回転方向後端側となるように配置されたことを要旨とする。   According to a fourth aspect of the present invention, the armature can be rotated in any one of a clockwise direction and a counterclockwise direction, and the brush can be rotated with respect to the rotating commutator. The gist is that the resistance portion is arranged so as to be on the rear end side in the rotation direction.

また、請求項5に記載の発明は、前記電機子は、時計回り方向あるいは反時計回り方向のいずれか一方向に回転可能であって、前記ブラシは、回転する前記コンミテータに対して、前記高抵抗部がブラシの回転方向両側に配置されたことを要旨とする。   Further, in the invention according to claim 5, the armature can be rotated in either one of a clockwise direction and a counterclockwise direction, and the brush can be rotated with respect to the rotating commutator. The gist is that the resistance portions are arranged on both sides in the rotation direction of the brush.

(作用)
請求項1に記載の発明によれば、全周に亘って周方向に沿って異なる極性を有する複数の磁石を備えることでコイルに発生する誘起電圧が大きくなる。また、ブラシは、回転するコンミテータのセグメントに高抵抗部から摺接することで、上記大きな誘起電圧のもとで、電流は、急激に減少反転することなく、直線的に変化して理想的な整流が行われることとなる。このような構成とすることで、安価で直線的な整流特性を持つ直流機を実現できる。
(Function)
According to invention of Claim 1, the induced voltage which generate | occur | produces in a coil becomes large by providing the several magnet which has a different polarity along the circumferential direction over the perimeter. Also, the brush slidably contacts the rotating commutator segment from the high-resistance part, so that the current changes linearly without suddenly decreasing and reversing under the large induced voltage. Will be performed. By adopting such a configuration, it is possible to realize a DC machine that is inexpensive and has linear rectification characteristics.

請求項2に記載の発明によれば、m×n本ティースでn−1本のティースに亘り巻装され、2つのブラシが電機子の軸中心に対して180°間隔に配置された電機子を用いることで、整流区間の最初から最後まで電流値が直線的に変化して理想的な整流が行われることとなる。   According to the invention described in claim 2, the armature is wound with n × 1 teeth with m × n teeth, and two brushes are arranged at an interval of 180 ° with respect to the axis center of the armature. By using, the current value changes linearly from the beginning to the end of the rectification section, and ideal rectification is performed.

請求項3に記載の発明によれば、m×n本ティースでn本のティースに亘り巻装され、2つのブラシが電機子の軸中心に対して180°間隔に配置された電機子を用いることで、整流区間の最初から最後まで電流値が直線的に変化して理想的な整流が行われることとなる。   According to the invention described in claim 3, an armature in which m × n teeth are wound around n teeth and two brushes are arranged at an interval of 180 ° with respect to the axis center of the armature is used. As a result, the current value linearly changes from the beginning to the end of the rectification section, and ideal rectification is performed.

請求項4に記載の発明によれば、高抵抗部が回転方向後端側となるように配置されたことで、ブラシが回転するコンミテータのセグメントに高抵抗部から摺接し、コイルに流れる電流が急激に減少反転することなく、好適な整流が得られるようになる。   According to the fourth aspect of the present invention, since the high resistance portion is arranged on the rear end side in the rotation direction, the current flowing through the coil is brought into sliding contact with the segment of the commutator where the brush rotates from the high resistance portion. A suitable rectification can be obtained without sudden decrease and inversion.

請求項5に記載の発明によれば、ブラシが回転するコンミテータのセグメントに高抵抗部から摺接することによって、コイルに流れる電流が急激に減少反転することなく、好適な整流が得られるようになる。また、ブラシの高抵抗部がコンミテータから離間することによって整流区間の終りにおける急激な電流の変化を抑えることができる。   According to the fifth aspect of the present invention, since the high resistance portion slides on the commutator segment where the brush rotates, a suitable rectification can be obtained without suddenly decreasing and reversing the current flowing in the coil. . In addition, the rapid change in current at the end of the rectifying section can be suppressed by separating the high resistance portion of the brush from the commutator.

本発明によれば、安価で直線的な整流特性を持つ直流機を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a DC machine that is inexpensive and has linear rectification characteristics.

(第1の実施形態)
以下、本発明を直流機として自動車用電装品モータに具体化した第1の実施形態を図面に従って説明する。
(First embodiment)
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment in which the present invention is embodied in an automotive electrical motor as a direct current machine will be described below with reference to the drawings.

図1は、第1の実施形態の電装品モータを示す概略構成図である。
図1に示すように、モータ1は、円筒部を有するモータハウジング(ヨーク)6を備え、該モータハウジング6の内周面には断面円弧状に形成されたm個(本実施形態では2個)の磁石2、3が取着されている。磁石2、3は、それぞれ円弧角度が略180°の半円筒形状に形成され、これら2つの略180°の磁石2、3によって略360°(フルピッチ)の筒形状の磁石が構成されている。磁石2、3は内周面が互いに異なる磁極となるように着磁されている。本実施形態では、磁石2はN極に着磁され、磁石3はS極に着磁されている。即ち、本実施形態のモータ1の極数は2である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating the electrical component motor according to the first embodiment.
As shown in FIG. 1, the motor 1 includes a motor housing (yoke) 6 having a cylindrical portion, and m pieces (two pieces in this embodiment) are formed on the inner peripheral surface of the motor housing 6 in a circular arc shape in cross section. ) Magnets 2 and 3 are attached. The magnets 2 and 3 are each formed in a semi-cylindrical shape having an arc angle of approximately 180 °, and the two approximately 180 ° magnets 2 and 3 constitute a cylindrical magnet of approximately 360 ° (full pitch). The magnets 2 and 3 are magnetized so that their inner peripheral surfaces are different magnetic poles. In this embodiment, the magnet 2 is magnetized to the N pole, and the magnet 3 is magnetized to the S pole. That is, the number of poles of the motor 1 of this embodiment is 2.

モータハウジング6には、電機子4が磁石2、3により取り囲まれるように収容されている。
電機子4は、コア7と、そのコア7に巻装されるコイル(巻線)8a、8bと、コンミテータ(整流子)9と、回転軸11とを有し、コア7及びコンミテータ9は回転軸11に一体回転可能に取着されている。
The armature 4 is accommodated in the motor housing 6 so as to be surrounded by the magnets 2 and 3.
The armature 4 includes a core 7, coils (windings) 8 a and 8 b wound around the core 7, a commutator (commutator) 9, and a rotating shaft 11, and the core 7 and the commutator 9 are rotated. The shaft 11 is attached so as to be integrally rotatable.

コア7は、周方向に沿って等間隔に配置された複数のティース7aを有しており、各ティース7aは径方向に沿って延びる略T字状に形成されている。コア7は、1つの磁極に対してn本、つまり(m×n)本(本実施形態では2×6=12本)のティース7aを有している。従って、ティース7aは電機子4の周方向に30°毎に形成されている。即ち、隣り合うティース7aは、その中心線のなす角度(モータ電機子スロット角)θが30°(=360°/12)となるように形成されている。   The core 7 has a plurality of teeth 7a arranged at equal intervals along the circumferential direction, and each tooth 7a is formed in a substantially T-shape extending along the radial direction. The core 7 has n teeth, that is, (m × n) teeth (2 × 6 = 12 teeth in this embodiment) for one magnetic pole. Therefore, the teeth 7 a are formed every 30 ° in the circumferential direction of the armature 4. That is, the adjacent teeth 7a are formed so that an angle (motor armature slot angle) θ formed by the center line thereof is 30 ° (= 360 ° / 12).

コア7には、(n−1)個(本実施形態では5個)のティース7aを1組としてその周囲にコイル8a、8bが巻き付けられている。図示を省略しているが、複数の他のコイルが5個のティース7aを1組として同様に巻き付けられている。つまり、このモータ1の巻装方式はいわゆる分布巻きである。   The core 7 has (n-1) (five in this embodiment) teeth 7a as a set, and coils 8a and 8b are wound around the teeth 7a. Although not shown, a plurality of other coils are wound in the same manner with five teeth 7a as a set. That is, the winding method of the motor 1 is so-called distributed winding.

コンミテータ9は、電機子4の一端に配置されており、ティース7aと同数、つまり(m×n)個(本実施形態では12個)のセグメント(整流子片)10を有している。セグメント10は、各セグメント10間のスリットが、隣接するティース7a間の略中間に位置する、つまり、軸中心Oとセグメント間のスリットとティース7a間の中央がほぼ一直線上に並ぶように形成されている。   The commutator 9 is disposed at one end of the armature 4, and has the same number of teeth 7 a, that is, (m × n) (12 in this embodiment) segments (commutator pieces) 10. The segment 10 is formed so that the slits between the segments 10 are located approximately in the middle between the adjacent teeth 7a, that is, the axis O and the slit between the segments and the center between the teeth 7a are aligned substantially in a straight line. ing.

そして、隣接する2つのセグメント10間にはコイルが接続されている。例えば、隣接する2つのセグメント10を1組(セグメント対)とし、電機子4の軸中心Oに対して点対称位置にある2組のセグメント10a、10b、セグメント10c、10dにはコイル8aとコイル8bが接続されている。つまり、隣り合うセグメント10a、10bにはコイル8aが接続結線され、隣り合うセグメント10c、10dにはコイル8bが接続されている。そして、点対称位置にある2組のセグメント対にそれぞれ接続されたコイルは、180°対向するティース7aを残してティース7aに巻回されている。例えば、コイル8aが巻回された5本のティース7aのうちの回転方向(矢印X方向)先端側のティース7aと、コイル8bが巻回された5本のティース7aのうちの回転方向(矢印X方向)後端側のティース7aとの間に1本のティース7aが存在する。   A coil is connected between two adjacent segments 10. For example, two adjacent segments 10 are set as one set (segment pair), and two sets of segments 10a, 10b, 10c, and 10d that are point-symmetrical with respect to the axial center O of the armature 4 include a coil 8a and a coil. 8b is connected. That is, the coil 8a is connected to the adjacent segments 10a and 10b, and the coil 8b is connected to the adjacent segments 10c and 10d. The coils connected to the two pairs of segments at the point-symmetrical positions are wound around the teeth 7a leaving the teeth 7a facing each other by 180 °. For example, the rotation direction (arrow) of the teeth 7a on the tip side in the rotation direction (arrow X direction) of the five teeth 7a around which the coil 8a is wound and the rotation direction (arrows) of the five teeth 7a around which the coil 8b is wound (X direction) One tooth 7a exists between the teeth 7a on the rear end side.

モータ1は、2つのブラシ5a、5bを有している。これらブラシ5a、5bは、電機子4の軸中心O、即ち、回転軸11に対して対向位置(180°間隔)に配置され、コンミテータ9に摺接するように付勢されている。コイル8a、8bには、図示しない直流電源から供給される直流電流が、ブラシ5a、5bとコンミテータ9のセグメント10を経て流入される。コイル8a、8bに直流電流が流入すると、その直流電流によって電機子4に発生する磁界と磁石2、3の磁界とによる電磁力によって電機子4が回転し始める。そして、ブラシ5aに対して隣接する一対のセグメント10a、10bが接触し、ブラシ5bに対して隣接する一対のセグメント10c、10dが接触して、それらのセグメント10間がブラシ5a、5bを介して短絡する。これにより、コイル8a、8b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、矢印X方向)に回転し続ける。   The motor 1 has two brushes 5a and 5b. These brushes 5 a and 5 b are arranged at positions facing the axis center O of the armature 4, that is, the rotating shaft 11 (at intervals of 180 °), and are urged so as to be in sliding contact with the commutator 9. A direct current supplied from a direct current power source (not shown) flows into the coils 8 a and 8 b through the brushes 5 a and 5 b and the segment 10 of the commutator 9. When a direct current flows into the coils 8a and 8b, the armature 4 starts to rotate due to the electromagnetic force generated by the magnetic field generated in the armature 4 by the direct current and the magnetic fields of the magnets 2 and 3. Then, a pair of adjacent segments 10a and 10b are in contact with the brush 5a, a pair of adjacent segments 10c and 10d are in contact with the brush 5b, and the segment 10 is interposed between the brushes 5a and 5b. Short circuit. As a result, the direction of the current flowing through the coils 8a and 8b is changed, and the armature 4 continues to rotate in the clockwise direction (the arrow X direction in the figure).

本実施形態では、12個のセグメント10が周方向に30°毎に設けられており、電機子4がブラシ5a、5bに対して整流区間の30°回転するとき、整流中のコイル8a、8bの電流の向きが変更される。即ち、電機子4の30°の回転によってコイル8a、8bの整流が行われる。   In the present embodiment, twelve segments 10 are provided every 30 ° in the circumferential direction, and when the armature 4 rotates 30 ° in the rectifying section with respect to the brushes 5a and 5b, the coils 8a and 8b that are being rectified. The direction of current is changed. That is, the coils 8a and 8b are rectified by the 30 ° rotation of the armature 4.

尚、図1に示す電機子4の位置は、電機子4がX方向に回転し、整流区間の中間の位置を示している。つまり、整流区間の中間の位置では、整流状態にある複数のコイル(本実施形態では2つのブラシ5a、5bによって整流される2つのコイル8a、8b)間の略中央が固定子側の磁極の境界位置とほぼ一致するように、磁石2,3とブラシ5a、5b、電機子4の構成が設定されている。ちなみに、整流の開始位置は、矢印X方向と逆方向に半スロット分回転し、磁石2、3の極の変化する境界がティース7aとティース7aの間、即ち、同図A−Aに位置するように設定される。即ち、(m×n)本のティース7aを有し(n−1)本のティース7aに亘ってコイル8a、8bが巻回された電機子4を備えたモータ1の構成は、各コイルが巻回されたティース7aのうち回転方向後端のティースと、そのティースと回転方向に隣接するティースとの中間点が整流の開始時において磁極の境界点とほぼ一致するように設定されている。   The position of the armature 4 shown in FIG. 1 indicates the middle position of the rectification section when the armature 4 rotates in the X direction. That is, at the middle position of the rectifying section, the approximate center between the plurality of coils in the rectifying state (two coils 8a and 8b rectified by the two brushes 5a and 5b in this embodiment) is the magnetic pole on the stator side. The configurations of the magnets 2 and 3, the brushes 5 a and 5 b, and the armature 4 are set so as to substantially coincide with the boundary position. Incidentally, the commutation start position is rotated by a half slot in the direction opposite to the direction of the arrow X, and the boundary where the poles of the magnets 2 and 3 change is located between the teeth 7a and 7a, that is, in FIG. Is set as follows. That is, the configuration of the motor 1 including the armature 4 having the (m × n) teeth 7a and the coils 8a and 8b wound around the (n−1) teeth 7a The intermediate point between the tooth at the rear end in the rotation direction of the wound tooth 7a and the tooth adjacent to the rotation direction in the rotation direction is set to substantially coincide with the boundary point of the magnetic pole at the start of rectification.

尚、本実施形態では、セグメント10間の角度は前記ティース7a間の角度θと同じに設定され、ブラシ5a、5bとセグメント10との当接幅に対応する当接幅角度は前記ティース7a間の角度θと同じに設定されている。そして、各コイル8a、8bの整流区間に対応する電機子4の回転角度も前記ティース7a間の角度θに対応している。   In this embodiment, the angle between the segments 10 is set to be the same as the angle θ between the teeth 7a, and the contact width angle corresponding to the contact width between the brushes 5a, 5b and the segment 10 is between the teeth 7a. Is set to the same angle θ. The rotation angle of the armature 4 corresponding to the rectifying section of each coil 8a, 8b also corresponds to the angle θ between the teeth 7a.

上記のブラシ5a、5bは、それぞれ、高抵抗の材料からなる高抵抗部12と、該高抵抗部12の材料よりも抵抗値の低い材料で構成される低抵抗部13とからなる2層構造を有している。ブラシ5a、5bは、高抵抗部12及び低抵抗部13がセグメント10と摺接するように形成されている。また、ブラシ5a、5bは、回転するコンミテータ9に対して、高抵抗部12が回転方向後端側となるように配置されている。従って、コンミテータ9を構成する各セグメント10は、ブラシ5a、5bに対して、高抵抗部12から摺接し、低抵抗部13から離間する。言い換えれば、各ブラシ5a、5bは、各セグメント10に高抵抗部12から摺接し、低抵抗部13から離間する。   Each of the brushes 5a and 5b has a two-layer structure including a high resistance portion 12 made of a high resistance material and a low resistance portion 13 made of a material having a resistance value lower than that of the material of the high resistance portion 12. have. The brushes 5 a and 5 b are formed so that the high resistance portion 12 and the low resistance portion 13 are in sliding contact with the segment 10. Further, the brushes 5a and 5b are arranged so that the high resistance portion 12 is on the rear end side in the rotation direction with respect to the rotating commutator 9. Accordingly, each segment 10 constituting the commutator 9 is in sliding contact with the brushes 5 a and 5 b from the high resistance portion 12 and is separated from the low resistance portion 13. In other words, the brushes 5 a and 5 b are in sliding contact with the segments 10 from the high resistance portion 12 and are separated from the low resistance portion 13.

尚、高抵抗部12の幅は、ブラシ5a、5bの幅の半分よりもやや狭いものとする。
次に、図2を併せ参照して、この発明にかかる整流特性について説明する。尚、図2(a)〜(c)は、整流特性を説明するための概略構成図である。図2(d)は、整流特性を説明するためのグラフである。尚、図2(a)〜(c)において、ブラシ5aとセグメント10a、10bとが離れているように表されているが、実際には摺接している。
In addition, the width | variety of the high resistance part 12 shall be a little narrower than the half of the width | variety of brush 5a, 5b.
Next, the rectifying characteristic according to the present invention will be described with reference to FIG. 2A to 2C are schematic configuration diagrams for explaining the rectification characteristics. FIG. 2D is a graph for explaining the rectification characteristics. In FIGS. 2A to 2C, the brush 5a and the segments 10a and 10b are illustrated as being separated from each other, but are actually in sliding contact with each other.

図2(a)に示すように、ブラシが摺接するセグメントと、そのセグメントと周方向に隣接するセグメントとの間に接続されたコイル8aには、図において左から右に向かって電流Iが流れている。   As shown in FIG. 2A, a current I flows from the left to the right in the drawing in the coil 8a connected between the segment in which the brush is in sliding contact and the segment adjacent to the segment in the circumferential direction. ing.

このとき漏れ磁束の影響によって電流Iと逆方向(図中右から左)に誘起電圧eが発生する。誘起電圧eは、コイル8aを通過する磁束の変化により同コイル8aに誘起される逆起電力である。そして、電機子4が回転してコンミテータ9が図2(b)のようにブラシ5aに対して左側に移動する(図1の電機子の位置)。すると、ブラシ5aによって2つのセグメント10a、10bが短絡される。さらに、電機子4が回転すると、図2(c)のように、コイル8aには、右から左へ電流Iが流れ、誘起電圧eは電流Iと逆方向(図中左から右)に発生する。即ち、図2(a)→(b)→(c)の順に電機子4が回転するとき、その際にコイル8aを流れる電流Iの向きが反転する。また、コイル8aに発生する誘起電圧eの向きも反転する。このように、コイル8aを流れる電流Iの向きが変更され、そのコイル8aに巻装されたコア7内の磁界の向きが反転する。このコイル8aの電磁力と、磁石2、3からの磁力とによって回転力が発生し、モータ1が回転する。   At this time, an induced voltage e is generated in the direction opposite to the current I (from right to left in the figure) due to the influence of the leakage magnetic flux. The induced voltage e is a counter electromotive force induced in the coil 8a due to a change in magnetic flux passing through the coil 8a. Then, the armature 4 rotates and the commutator 9 moves to the left with respect to the brush 5a as shown in FIG. 2B (the position of the armature in FIG. 1). Then, the two segments 10a and 10b are short-circuited by the brush 5a. Further, when the armature 4 rotates, as shown in FIG. 2C, the current I flows from the right to the left in the coil 8a, and the induced voltage e is generated in the direction opposite to the current I (from left to right in the figure). To do. That is, when the armature 4 rotates in the order of FIGS. 2 (a) → (b) → (c), the direction of the current I flowing through the coil 8a at that time is reversed. Further, the direction of the induced voltage e generated in the coil 8a is also reversed. Thus, the direction of the current I flowing through the coil 8a is changed, and the direction of the magnetic field in the core 7 wound around the coil 8a is reversed. A rotational force is generated by the electromagnetic force of the coil 8a and the magnetic force from the magnets 2 and 3, and the motor 1 rotates.

図6に示したような従来の磁石102、103の配置では、整流中のコイル108に発生する誘起電圧eが小さいので遅れ整流になることは既に述べたが、この改良のために、整流中の誘起電圧eを大きくできる磁石配置、即ち、略360°(フルピッチ)の配置にすると誘起電圧eは大きくできる。しかし、ブラシによってセグメントが短絡される瞬間、この誘起電圧eの作用で電流は急激に減少反転し、整流が終了する。この状態は、火花こそ発生しないが、低振動を求める用途のモータには致命的な不具合である。   In the arrangement of the conventional magnets 102 and 103 as shown in FIG. 6, since the induced voltage e generated in the coil 108 being rectified is small, the delay rectification has already been described. The induced voltage e can be increased by arranging the magnet so that the induced voltage e can be increased, that is, the arrangement of about 360 ° (full pitch). However, at the moment when the segment is short-circuited by the brush, the current is suddenly decreased and reversed by the action of the induced voltage e, and the rectification is completed. This state does not generate sparks, but is a fatal problem for motors that require low vibration.

ところが、本実施の形態では、図1に示したように整流中の誘起電圧eを大きくできる磁石配置、即ち、略360°(フルピッチ)の配置にする。さらに、ブラシ5a、5bが回転するコンミテータ9に対して、高抵抗部12が回転方向後端側となるように配置されていることで図2(d)に示すように、大きい誘起電圧eのもとで、電流は、直線的に変化して理想的な整流が行われることとなる。   However, in this embodiment, as shown in FIG. 1, a magnet arrangement that can increase the induced voltage e during rectification, that is, an arrangement of about 360 ° (full pitch) is adopted. Furthermore, since the high resistance portion 12 is arranged on the rear end side in the rotation direction with respect to the commutator 9 in which the brushes 5a and 5b rotate, as shown in FIG. The current changes linearly and ideal rectification is performed.

上記したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
(1)全周(360°のフルピッチ)に亘って周方向に沿って異なる極性を有する複数の磁石2、3を備えることでコイル8a、8bに発生する誘起電圧eが大きくなる。また、ブラシ5a、5bは、回転するコンミテータ9のセグメント10に高抵抗部12から摺接することで、上記大きな誘起電圧eのもとで、電流Iは、急激に減少反転することなく、直線的に変化して理想的な整流が行われることとなる。このような構成とすることで、安価で直線的な整流特性を持つ直流機を実現できる。
As described above, the present embodiment has the following effects.
(1) The induced voltage e generated in the coils 8a and 8b is increased by providing the plurality of magnets 2 and 3 having different polarities along the circumferential direction over the entire circumference (360 ° full pitch). Further, the brushes 5a and 5b are brought into sliding contact with the segment 10 of the rotating commutator 9 from the high resistance portion 12, so that the current I is linearly reduced and not reversed rapidly under the large induced voltage e. Thus, ideal rectification is performed. By adopting such a configuration, it is possible to realize a DC machine that is inexpensive and has linear rectification characteristics.

(2)m×n本ティース7aでn−1本のティース7aに亘り巻装され、2つのブラシ5a、5bが電機子4の回転軸11に対して180°間隔に配置された電機子4を用いることで、整流区間の最初から最後まで電流値が直線的に変化して理想的な整流が行われることとなる。   (2) The armature 4 in which the m × n teeth 7 a are wound around the n−1 teeth 7 a and the two brushes 5 a and 5 b are arranged at an interval of 180 ° with respect to the rotating shaft 11 of the armature 4. By using, the current value changes linearly from the beginning to the end of the rectification section, and ideal rectification is performed.

(3)高抵抗部12が回転するコンミテータ9に対して、回転方向後端側となるように配置されたことで、コイル8a、8bに流れる電流は、急激に減少反転することなく、好適な整流が得られるようになる。   (3) With respect to the commutator 9 in which the high resistance portion 12 rotates, the current flowing in the coils 8a and 8b is preferably reduced without being rapidly reversed and reversed because it is arranged on the rear end side in the rotation direction. Rectification can be obtained.

(4)整流が理想的に行われるため、モータ1の振動は極めて少なくなる。また、火花の発生もなく騒音や電磁ノイズの発生、ブラシ5a、5bの磨耗等の不具合も好適に抑制される。   (4) Since the commutation is ideally performed, the vibration of the motor 1 is extremely reduced. In addition, there is no occurrence of sparks, and problems such as noise and electromagnetic noise, and wear of the brushes 5a and 5b are suitably suppressed.

尚、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施の形態では、5個のティース7aを1組としてその周囲にコイル8a、8bが巻き付けられているとしたが、コイル8a、8bの巻装態様としては、このようなものに限定されるものではない。例えば、図3に示すように、6個のティースを1組(コイル8a、8bの巻き角度を180°)としてその周囲にコイル8a、8bを巻き付けるようにしてもよい。このように構成されたモータにおける整流の開始位置は、ほぼ図3に示す位置に設定される。つまり、このモータは、(m×n)本のティース7aを有し(n)本のティース7aに亘ってコイル8a、8bが巻回された電機子4において、各コイルが巻回された複数のティース7aのうちの回転方向後端側のティースと回転方向に隣接するティースとの中間点が、整流の開始時において磁極の境界点とほぼ一致するように設定されている。このように構成されたモータにおいても、上記実施形態と同様に理想的な整流特性(コイルに流れる電流の値が直線的に変化する特性)を得ることができる。
In addition, you may change the said embodiment as follows.
In the above embodiment, the coils 8a and 8b are wound around the five teeth 7a as a set. However, the winding mode of the coils 8a and 8b is limited to this. It is not something. For example, as shown in FIG. 3, the coils 8a and 8b may be wound around a set of six teeth (the winding angle of the coils 8a and 8b is 180 °). The start position of commutation in the motor configured as described above is set to a position substantially shown in FIG. That is, this motor has (m × n) teeth 7a, and (n) a plurality of coils in which the coils 8a and 8b are wound around the teeth 7a. The intermediate point between the tooth on the rear end side in the rotational direction of the teeth 7a and the tooth adjacent in the rotational direction is set to substantially coincide with the boundary point of the magnetic pole at the start of commutation. Also in the motor configured as described above, ideal rectification characteristics (characteristics in which the value of the current flowing through the coil changes linearly) can be obtained as in the above embodiment.

(第2の実施形態)
以下、本発明を具体化した第2の実施形態を図4を用いて説明する。尚、第1の実施形態と同様の構成については、図面に同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, about the structure similar to 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected to drawing and the detailed description is abbreviate | omitted.

図4は、第2の実施形態のモータを示す概略構成図である。尚、図4に示すモータは、図1に示したモータ同様、整流区間の中間の位置を示している。
第1の実施形態の円弧角度が略180°の2つの磁石2、3(図1)に代えて円弧角度が略90°の4つの磁石22、23、24、25によって略360°(フルピッチ)の筒形状の磁石が構成されている。また、本実施形態のモータ21は、4つのブラシ5a、5b、5c、5dを備えている。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram illustrating a motor according to the second embodiment. Note that the motor shown in FIG. 4 shows an intermediate position in the commutation section, like the motor shown in FIG.
Instead of the two magnets 2 and 3 (FIG. 1) having an arc angle of approximately 180 ° in the first embodiment, approximately 360 ° (full pitch) by four magnets 22, 23, 24, and 25 having an arc angle of approximately 90 °. A cylindrical magnet is formed. Further, the motor 21 of the present embodiment includes four brushes 5a, 5b, 5c, and 5d.

図4に示すように、本実施形態のモータ21は、円筒部を有するモータハウジング(ヨーク)6を備え、該モータハウジング6の内周面には断面円弧状に形成されたm個(本実施形態では4個)の磁石22、23、24、25が取着されている。本実施形態では、例えば磁石22、24はN極に着磁され、磁石23、25はS極に着磁されている。即ち、本実施形態のモータ1の極数は4である。   As shown in FIG. 4, the motor 21 of this embodiment includes a motor housing (yoke) 6 having a cylindrical portion, and m pieces (this embodiment) are formed on the inner peripheral surface of the motor housing 6 in a circular arc shape in cross section. Four magnets 22, 23, 24, 25 are attached in the form. In the present embodiment, for example, the magnets 22 and 24 are magnetized to the N pole, and the magnets 23 and 25 are magnetized to the S pole. That is, the number of poles of the motor 1 of this embodiment is four.

モータハウジング6には、電機子4が磁石22、23、24、25により取り囲まれるように収容されている。
電機子4は、コア7と、そのコア7に巻装されるコイル(巻線)8a、8b、8c、8dと、コンミテータ(整流子)9と、回転軸11とを有し、コア7及びコンミテータ9は回転軸11に一体回転可能に取着されている。
The armature 4 is accommodated in the motor housing 6 so as to be surrounded by the magnets 22, 23, 24, 25.
The armature 4 includes a core 7, coils (windings) 8 a, 8 b, 8 c, 8 d wound around the core 7, a commutator (commutator) 9, and a rotating shaft 11. The commutator 9 is attached to the rotary shaft 11 so as to be integrally rotatable.

コア7は、1つの磁極に対してn本、つまり(m×n)本(本実施形態では4×3=12本)のティース7aを有している。従って、ティース7aは電機子4の周方向に30°毎に形成されている。即ち、隣り合うティース7aは、その中心線のなす角度(モータ電機子スロット角)θが30°(=360°/12)となるように形成されている。   The core 7 has n teeth, that is, (m × n) teeth (4 × 3 = 12 teeth in the present embodiment) for one magnetic pole. Therefore, the teeth 7 a are formed every 30 ° in the circumferential direction of the armature 4. That is, the adjacent teeth 7a are formed so that an angle (motor armature slot angle) θ formed by the center line thereof is 30 ° (= 360 ° / 12).

コア7には、(n−1)個(本実施形態では2個)のティース7aを1組としてその周囲にコイル8a、8b、8c、8dが巻き付けられている。図示を省略しているが、複数の他のコイルが2個のティース7aを1組として同様に巻き付けられている。つまり、このモータ1の巻装方式はいわゆる分布巻きである。   Coils 8a, 8b, 8c, and 8d are wound around the core 7 as a set of (n-1) (two in this embodiment) teeth 7a. Although not shown, a plurality of other coils are wound in the same manner with two teeth 7a as one set. That is, the winding method of the motor 1 is so-called distributed winding.

コンミテータ9は、電機子4の一端に配置されており、ティース7aと同数、つまり(m×n)個(本実施形態では12個)のセグメント(整流子片)10を有している。セグメント10は、各セグメント10間のスリットが、隣接するティース7a間の略中間に位置する、つまり、軸中心Oとセグメント間のスリットとティース7a間の中央がほぼ一直線上に並ぶように形成されている。   The commutator 9 is disposed at one end of the armature 4, and has the same number of teeth 7 a, that is, (m × n) (12 in this embodiment) segments (commutator pieces) 10. The segment 10 is formed so that the slits between the segments 10 are located approximately in the middle between the adjacent teeth 7a, that is, the axis O and the slit between the segments and the center between the teeth 7a are aligned substantially in a straight line. ing.

そして、隣接する2つのセグメント10間にはコイルが接続されている。例えば、隣接する2つのセグメント10を1組(セグメント対)とし、電機子4の軸中心Oに対して点対称位置にある4組のセグメント10a、10b、セグメント10c、10d、セグメント10e、10f、セグメント10g、10hにはコイル8a、8b、8c、8dが接続されている。つまり、隣り合うセグメント10a、10bにはコイル8aが接続され、隣り合うセグメント10c、10dにはコイル8bが接続され、隣り合うセグメント10e、10fにはコイル8cが接続され、隣り合うセグメント10g、10hにはコイル8dが接続されている。そして、点対称位置にある4組のセグメント対にそれぞれ接続されたコイルは、180°対向するティース7aを残してティース7aに巻回されている。例えば、コイル8aが巻回された2本のティース7aのうちの回転方向(矢印X方向)先端側のティース7aと、コイル8bが巻回された2本のティース7aのうちの回転方向(矢印X方向)後端側のティース7aとの間に1本のティース7aが存在する。   A coil is connected between two adjacent segments 10. For example, two adjacent segments 10 are set as one set (segment pair), and four sets of segments 10 a, 10 b, segments 10 c, 10 d, segments 10 e, 10 f, which are in point symmetry with respect to the axis center O of the armature 4, Coils 8a, 8b, 8c and 8d are connected to the segments 10g and 10h. That is, the coil 8a is connected to the adjacent segments 10a and 10b, the coil 8b is connected to the adjacent segments 10c and 10d, the coil 8c is connected to the adjacent segments 10e and 10f, and the adjacent segments 10g and 10h. Is connected to a coil 8d. The coils respectively connected to the four pairs of segments at the point-symmetrical positions are wound around the teeth 7a leaving the teeth 7a facing each other by 180 °. For example, the rotational direction (arrow X direction) of the two teeth 7a wound with the coil 8a and the rotational direction (arrow indicated by the arrow 7) of the two teeth 7a wound with the coil 8b are shown. (X direction) One tooth 7a exists between the teeth 7a on the rear end side.

また、4つのブラシ5a、5b、5c、5dは、電機子4の軸中心O、即ち、回転軸11に対して90°間隔に配置され、コンミテータ9に摺接するように付勢された状態で配設されている。   The four brushes 5 a, 5 b, 5 c, 5 d are arranged at 90 ° intervals with respect to the axial center O of the armature 4, that is, the rotating shaft 11, and are urged so as to be in sliding contact with the commutator 9. It is arranged.

コイル8a、8b、8c、8dには、図示しない直流電源から供給される直流電流が、ブラシ5a、5b、5c、5dとコンミテータ9のセグメント10を経て流入される。コイル8a、8b、8c、8dに直流電流が流入すると、その直流電流によって電機子4に発生する磁界と磁石22、23、24、25の磁界とによる電磁力によって電機子4が回転し始める。   A direct current supplied from a direct current power source (not shown) flows into the coils 8 a, 8 b, 8 c and 8 d through the brushes 5 a, 5 b, 5 c and 5 d and the segment 10 of the commutator 9. When a direct current flows into the coils 8a, 8b, 8c, and 8d, the armature 4 starts to rotate by an electromagnetic force generated by the magnetic field generated in the armature 4 by the direct current and the magnetic fields of the magnets 22, 23, 24, and 25.

そして、ブラシ5aに対して隣接する一対のセグメント10a、10bが接触し、ブラシ5bに対して隣接する一対のセグメント10c、10dが接触する。また、ブラシ5cに対して隣接する一対のセグメント10e、10fが接触し、ブラシ5dに対して隣接する一対のセグメント10g、10hが接触して、それらのセグメント10間がブラシ5a、5b、5c、5dを介して短絡する。これにより、コイル8a、8b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、矢印X方向)に回転し続ける。   Then, a pair of adjacent segments 10a and 10b are in contact with the brush 5a, and a pair of adjacent segments 10c and 10d are in contact with the brush 5b. Also, a pair of adjacent segments 10e and 10f are in contact with the brush 5c, a pair of adjacent segments 10g and 10h are in contact with the brush 5d, and the brushes 5a, 5b, 5c, Short circuit through 5d. As a result, the direction of the current flowing through the coils 8a and 8b is changed, and the armature 4 continues to rotate in the clockwise direction (the arrow X direction in the figure).

本実施形態では、12個のセグメント10が周方向に30°毎に設けられており、電機子4がブラシ5a、5b、5c、5dに対して整流区間の30°回転するとき、整流中のコイル8a、8b、8c、8dの電流の向きが変更される。即ち、電機子4の30°の回転によってコイル8a、8b、8c、8dの整流が行われる。   In the present embodiment, twelve segments 10 are provided every 30 ° in the circumferential direction, and when the armature 4 rotates 30 ° in the rectifying section with respect to the brushes 5a, 5b, 5c, and 5d, The direction of the current of the coils 8a, 8b, 8c, 8d is changed. That is, the coils 8a, 8b, 8c, and 8d are rectified by the rotation of the armature 4 by 30 °.

尚、本実施形態では、セグメント10間の角度は前記ティース7a間の角度θと同じに設定され、ブラシ5a、5b、5c、5dとセグメント10との当接幅に対応する当接幅角度は前記ティース7a間の角度θと同じに設定されている。   In the present embodiment, the angle between the segments 10 is set to be the same as the angle θ between the teeth 7a, and the contact width angle corresponding to the contact width between the brushes 5a, 5b, 5c, 5d and the segment 10 is It is set to be the same as the angle θ between the teeth 7a.

上記のブラシ5a、5b、5c、5dは、それぞれ高抵抗の材料からなる高抵抗部12と、該高抵抗部12の材料よりも抵抗値の低い材料で構成される低抵抗部13とからなる2層構造を有している。ブラシ5a、5b、5c、5dは、高抵抗部12及び低抵抗部13がセグメント10と摺接するように形成されている。また、ブラシ5a、5b、5c、5dは、回転するコンミテータ9に対して、高抵抗部12が回転方向後端側となるように配置されている。従って、コンミテータ9を構成する各セグメント10は、ブラシ5a、5b、5c、5dに対して、高抵抗部12から摺接し、低抵抗部13から離間する。言い換えれば、各ブラシ5a、5b、5c、5dは、各セグメント10に高抵抗部12から摺接し、低抵抗部13から離間する。   Each of the brushes 5a, 5b, 5c, and 5d includes a high resistance portion 12 made of a high resistance material and a low resistance portion 13 made of a material having a lower resistance value than the material of the high resistance portion 12. It has a two-layer structure. The brushes 5 a, 5 b, 5 c, and 5 d are formed so that the high resistance portion 12 and the low resistance portion 13 are in sliding contact with the segment 10. Further, the brushes 5a, 5b, 5c, and 5d are arranged such that the high resistance portion 12 is on the rear end side in the rotation direction with respect to the rotating commutator 9. Therefore, each segment 10 constituting the commutator 9 is in sliding contact with the brushes 5 a, 5 b, 5 c, and 5 d from the high resistance portion 12 and is separated from the low resistance portion 13. In other words, each brush 5 a, 5 b, 5 c, 5 d is in sliding contact with each segment 10 from the high resistance portion 12 and is separated from the low resistance portion 13.

尚、高抵抗部12の幅は、ブラシ5a、5b、5c、5dの幅の半分よりもやや狭いものとする。
このような構成とすることで、磁石22、23、24、25の配設によって、上記第1の実施形態同様もしくはそれに準じたかたちで、大きな誘起電圧eが発生する。そして、ブラシ5a、5b、5c、5dは、回転するコンミテータ9に対して、高抵抗部12が回転方向後端側となるように配置されていることでこの大きな誘起電圧eのもとで、電流Iが急激に減少反転することなく、整流区間の最初から最後まで直線的に変化する理想的に整流が実現できる。
Note that the width of the high resistance portion 12 is slightly narrower than half of the width of the brushes 5a, 5b, 5c, and 5d.
With such a configuration, a large induced voltage e is generated by arranging the magnets 22, 23, 24, and 25 in the same manner as in the first embodiment or in conformity thereto. The brushes 5a, 5b, 5c, and 5d are arranged so that the high resistance portion 12 is on the rear end side in the rotation direction with respect to the rotating commutator 9, and under this large induced voltage e, Rectification can be realized ideally in which the current I changes linearly from the beginning to the end of the rectification interval without suddenly decreasing and reversing.

以上説明した第2の実施形態によっても、先の第1の実施形態による上記(1)、(3)、(4)の効果と同様の効果もしくはそれに準じた効果を得ることができる。
(第3の実施形態)
以下、本発明を具体化した第3の実施形態を図5を用いて説明する。尚、第1の実施形態と同様の構成については、図面に同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
According to the second embodiment described above, it is possible to obtain the same effects as the effects (1), (3), and (4) according to the previous first embodiment, or effects equivalent thereto.
(Third embodiment)
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, about the structure similar to 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected to drawing and the detailed description is abbreviate | omitted.

図5は、第3の実施形態のモータを示す概略構成図である。尚、図5に示すモータは、図1、図4に示したモータ同様、整流区間の中間の位置を示している。
図5に示すように、本実施形態のモータ31は、第1の実施形態のブラシ5a、5b(図1)に代えてブラシ5e、5fを備えている。また、本実施形態のモータ31は、片回転のモータである。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram illustrating a motor according to the third embodiment. In addition, the motor shown in FIG. 5 has shown the intermediate position of the commutation area like the motor shown in FIG. 1, FIG.
As shown in FIG. 5, the motor 31 of the present embodiment includes brushes 5e and 5f instead of the brushes 5a and 5b (FIG. 1) of the first embodiment. Further, the motor 31 of the present embodiment is a one-turn motor.

図5に示すように、モータ31は、磁石2、3、電機子4及びブラシ5e、5f等を有している。詳述すると、本実施の形態のモータ31は、2極の直流モータであって、モータハウジング(ヨーク)6内において、N極及びS極を形成する断面円弧状の2つの磁石2、3が電機子4を挟んで対向配置されている。2つの磁石2、3は、それぞれ円弧角度が略180°の半円筒形状に形成され、電機子4の軸中心Oに対して点対称に配置されている。そして、この2つの略180°の磁石2、3によって略360°(フルピッチ)の筒形状の磁石が構成される。   As shown in FIG. 5, the motor 31 includes magnets 2, 3, an armature 4, brushes 5e, 5f, and the like. More specifically, the motor 31 of the present embodiment is a two-pole DC motor, and in the motor housing (yoke) 6, two magnets 2, 3 having an arcuate cross section forming an N pole and an S pole are provided. The armature 4 is disposed opposite to the armature 4. The two magnets 2 and 3 are each formed in a semi-cylindrical shape with an arc angle of approximately 180 °, and are arranged point-symmetrically with respect to the axial center O of the armature 4. The two magnets 2 and 3 of about 180 ° constitute a cylindrical magnet of about 360 ° (full pitch).

電機子4は、コア7と、そのコア7に巻装されるコイル(巻線)8a、8bと、コンミテータ(整流子)9と、回転軸11とを有し、コア7及びコンミテータ9は回転軸11に一体回転可能に取着されている。そして、供給される直流電流の方向に基づいて図4の矢印方向(時計回り方向)に回転駆動する。即ち、上述した図2のように電流が供給されると、時計回り方向の回転となる。   The armature 4 includes a core 7, coils (windings) 8 a and 8 b wound around the core 7, a commutator (commutator) 9, and a rotating shaft 11, and the core 7 and the commutator 9 are rotated. The shaft 11 is attached so as to be integrally rotatable. Then, it is driven to rotate in the direction of the arrow in FIG. 4 (clockwise direction) based on the direction of the supplied direct current. That is, when the current is supplied as shown in FIG. 2 described above, the rotation is clockwise.

ブラシ5e、5fは、それぞれ高抵抗の材料からなる高抵抗部12と、該高抵抗部12の材料よりも抵抗値の低い材料で構成される低抵抗部13とからなる2層構造を有している。ブラシ5e、5fは、高抵抗部12及び低抵抗部13がセグメント10と摺接するように形成されている。また、ブラシ5e、5fは、回転するコンミテータ9に対して、高抵抗部12がブラシ5e、5fの両側に配置されている。従って、コンミテータ9を構成する各セグメント10は、ブラシ5e、5fに対して、高抵抗部12から摺接し、低抵抗部13を通って、高抵抗部12から離間する。言い換えれば、各ブラシ5a、5bは、各セグメント10に高抵抗部12から摺接し、低抵抗部13を通って高抵抗部12から離間する。   The brushes 5e and 5f each have a two-layer structure including a high resistance portion 12 made of a high resistance material and a low resistance portion 13 made of a material having a lower resistance value than the material of the high resistance portion 12. ing. The brushes 5e and 5f are formed so that the high resistance portion 12 and the low resistance portion 13 are in sliding contact with the segment 10. Further, the brushes 5e and 5f have the high resistance portions 12 arranged on both sides of the brushes 5e and 5f with respect to the rotating commutator 9. Accordingly, each segment 10 constituting the commutator 9 is in sliding contact with the brushes 5 e and 5 f from the high resistance portion 12, passes through the low resistance portion 13, and is separated from the high resistance portion 12. In other words, the brushes 5 a and 5 b are in sliding contact with the segments 10 from the high resistance portion 12 and are separated from the high resistance portion 12 through the low resistance portion 13.

尚、高抵抗部12の幅は、ブラシ5e、5fの幅の半分よりもやや狭いものとする。
つまり、高抵抗部12は、回転するコンミテータ9に対して、ブラシ5e、5fの先端側と後端側(いわゆるブラシ5e、5fの両側)に設けられ、低抵抗部13は、同ブラシ5e、5fのその他の部分、即ち、中央部に設けられている。
Note that the width of the high resistance portion 12 is slightly narrower than half the width of the brushes 5e and 5f.
That is, the high resistance portion 12 is provided on the front end side and the rear end side of the brushes 5e and 5f with respect to the rotating commutator 9 (so-called both sides of the brushes 5e and 5f), and the low resistance portion 13 includes the brush 5e, The other part of 5f, that is, the central part is provided.

このような構成とすることで、磁石2、3の配設によって、上記第1の実施形態同様もしくはそれに準じたかたちで、大きな誘起電圧eが発生する。そして、ブラシ5e、5fの両側に高抵抗部12を設けたことで、この大きな誘起電圧eのもとで、電流Iが急激に減少反転することなく、整流区間の最初から最後まで直線的に変化して理想的な整流が実現できる。尚、整流後期には、回転するコンミテータ9に対して先端側(矢印X方向側)に高抵抗部12が設けられているため、遅れ整流になるが、もともと誘起電圧eが高くしてあり、高抵抗部12の影響は、促進側(回転するコンミテータ9に対して後端側)に強く働くため、上記遅れ整流の影響は少ない。   By adopting such a configuration, a large induced voltage e is generated by arranging the magnets 2 and 3 in the same manner as in the first embodiment or in conformity thereto. Since the high resistance portions 12 are provided on both sides of the brushes 5e and 5f, the current I does not rapidly decrease and invert under the large induced voltage e, but linearly from the beginning to the end of the rectifying section. The ideal rectification can be realized by changing. In the latter half of rectification, the high resistance portion 12 is provided on the tip side (arrow X direction side) with respect to the rotating commutator 9, so that delayed rectification occurs, but the induced voltage e is originally increased, Since the influence of the high resistance portion 12 works strongly on the acceleration side (the rear end side with respect to the rotating commutator 9), the influence of the delayed rectification is small.

以上説明した第3の実施形態によっても、先の第1の実施形態による上記(1)、(2)、(4)の効果と同様の効果もしくはそれに準じた効果を得ることができるとともに、新たに次のような効果を得ることもできる。   According to the third embodiment described above, it is possible to obtain the same effects as the effects (1), (2), and (4) of the previous first embodiment, or an effect equivalent thereto, and a new one. In addition, the following effects can be obtained.

(5)高抵抗部12がブラシ5e、5fの両側に設けられたことで、ブラシ5e、5fが回転するコンミテータ9のセグメント10に高抵抗部12から摺接することによって、コイル8a、8bに流れる電流は、急激に減少反転することなく、好適な整流が得られるようになる。また、ブラシ5e、5fの高抵抗部12がコンミテータ9から離間することによって整流子区間の終りにおける急激な電流の変化を抑えることができる。   (5) Since the high resistance portions 12 are provided on both sides of the brushes 5e and 5f, the brushes 5e and 5f flow into the coils 8a and 8b by slidingly contacting the segment 10 of the commutator 9 from which the brushes 5e and 5f rotate. The current can be suitably rectified without rapidly decreasing and reversing. Further, when the high resistance portions 12 of the brushes 5e and 5f are separated from the commutator 9, a rapid change in current at the end of the commutator section can be suppressed.

(他の実施形態)
その他、上記各実施形態に共通して変更可能な要素としては、次のようなものがある。
・上記各実施形態では、磁石は、180°の磁石2、3を2つ、あるいは、90°の磁石22、23、24、25を4つで360°(フルピッチ)の磁石を構成するとしたが、360°の磁石を1つで360°の磁石を構成してもよい。
(Other embodiments)
Other elements that can be changed in common with the above embodiments include the following.
In each of the above embodiments, the magnets are composed of two 180 ° magnets 2 and 3 or four 90 ° magnets 22, 23, 24, and 25 and constitute a 360 ° (full pitch) magnet. One 360 ° magnet may be configured as a 360 ° magnet.

第1の実施形態の直流機を示す概略構成図。The schematic block diagram which shows the DC machine of 1st Embodiment. (a)〜(d)は、この発明にかかる整流特性を説明するための概略構成図及びグラフ。(A)-(d) is a schematic block diagram and graph for demonstrating the rectification | straightening characteristic concerning this invention. 第1の実施形態の直流機の変形例を示す概略構成図。The schematic block diagram which shows the modification of the DC machine of 1st Embodiment. 第2の実施形態の直流機を示す概略構成図。The schematic block diagram which shows the DC machine of 2nd Embodiment. 第3の実施形態の直流機を示す概略構成図。The schematic block diagram which shows the DC machine of 3rd Embodiment. 従来の直流モータの概略構成図。The schematic block diagram of the conventional DC motor. (a)〜(d)は、従来の整流特性を説明するための概略構成図及びグラフ。(A)-(d) is a schematic block diagram and graph for demonstrating the conventional rectification characteristic. 従来の他の整流特性を説明するグラフ。The graph explaining other conventional rectification characteristics.

符号の説明Explanation of symbols

1、21、31…モータ、2、3、22、23、24、25、102、103…磁石、4…電機子、5a、5b、5c、5d、5e、5f…ブラシ、6…モータハウジング、7…コア、7a…ティース、8a、8b、8c、8d、108…コイル、9…コンミテータ、10、10a、10b、10c、10d、10e、10f、10g、10h…セグメント(整流子片)、11…回転軸、12…高抵抗部、13…低抵抗部、O…軸中心。   1, 2, 31, ... motor 2, 3, 22, 23, 24, 25, 102, 103 ... magnet, 4 ... armature, 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f ... brush, 6 ... motor housing, 7 ... Core, 7a ... Teeth, 8a, 8b, 8c, 8d, 108 ... Coil, 9 ... Commutator, 10, 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 10g, 10h ... Segment (commutator piece), 11 ... rotation axis, 12 ... high resistance part, 13 ... low resistance part, O ... axis center.

Claims (5)

等角度間隔に設けられた複数のティースを有するコアにコイルを巻装して構成される電機子を円筒状のヨークに内包し、該ヨークの内側面には全周に亘って周方向に沿って異なる極性を有する複数の磁石が取着され、コンミテータの周方向に沿って配列され前記コイルに接続された複数のセグメントに摺接する複数のブラシを介して前記コイルに駆動電流を供給し、整流開始時にコイルが巻装される複数のティースにおける回転方向後端側のティースとそのティースと回転方向に隣り合うティースとの間が磁石の極性が変化する位置に配置される直流機において、
前記ブラシは、高抵抗の材料からなる高抵抗部と、該高抵抗部の材料よりも抵抗値の低い材料で構成される低抵抗部とを有し、回転するコンミテータのセグメントに高抵抗部から摺接するように配置されたことを特徴とする直流機。
An armature constructed by winding a coil around a core having a plurality of teeth provided at equal angular intervals is enclosed in a cylindrical yoke, and the inner surface of the yoke is circumferentially extended along the entire circumference. A plurality of magnets having different polarities are attached, and a drive current is supplied to the coil via a plurality of brushes which are arranged along the circumferential direction of the commutator and are slidably contacted with the plurality of segments connected to the coil. In the DC machine in which the polarity of the magnet changes between the teeth on the rear end side in the rotation direction and the teeth adjacent to the rotation direction in the plurality of teeth on which the coil is wound at the start,
The brush has a high resistance portion made of a high resistance material and a low resistance portion made of a material having a resistance value lower than that of the material of the high resistance portion, and the segment of the rotating commutator has a high resistance portion. A direct current machine arranged so as to be in sliding contact.
前記磁石は、磁束密度が径方向に均一であって、異なる極性を交互にm個配置され、
前記コアは、m×n本のティースを有し、
前記コイルは、n−1本のティースに亘って巻装され、
前記コンミテータは、複数のコンミテータセグメントを有し、前記コイルと接続され、
前記ブラシは、2つ設けられ、前記電機子の軸中心に対して180°間隔に配置された請求項1に記載の直流機。
The magnet has a uniform magnetic flux density in the radial direction, and is alternately arranged with m different polarities,
The core has m × n teeth,
The coil is wound over n-1 teeth,
The commutator has a plurality of commutator segments and is connected to the coil;
2. The DC machine according to claim 1, wherein two brushes are provided and arranged at an interval of 180 ° with respect to an axis center of the armature.
前記磁石は、磁束密度が径方向に均一であって、異なる極性を交互にm個配置され、
前記コアは、m×n本のティースを有し、
前記コイルは、n本のティースに亘って巻装され、
前記コンミテータは、複数のコンミテータセグメントを有し、前記コイルと接続され、
前記ブラシは、2つ設けられ、前記電機子の軸中心に対して180°間隔に配置された請求項1に記載の直流機。
The magnet has a uniform magnetic flux density in the radial direction, and is alternately arranged with m different polarities,
The core has m × n teeth,
The coil is wound over n teeth,
The commutator has a plurality of commutator segments and is connected to the coil;
2. The DC machine according to claim 1, wherein two brushes are provided and arranged at an interval of 180 ° with respect to an axis center of the armature.
前記電機子は、時計回り方向あるいは反時計回り方向のいずれか一方向に回転可能であって、
前記ブラシは、回転する前記コンミテータに対して、前記高抵抗部が回転方向後端側となるように配置されたことを特徴とする請求項1乃至3のうちの何れか一項に記載の直流機。
The armature is rotatable in either one of a clockwise direction or a counterclockwise direction,
4. The direct current according to claim 1, wherein the brush is arranged so that the high resistance portion is on a rear end side in a rotation direction with respect to the rotating commutator. 5. Machine.
前記電機子は、時計回り方向あるいは反時計回り方向のいずれか一方向に回転可能であって、
前記ブラシは、回転する前記コンミテータに対して、前記高抵抗部がブラシの回転方向両側に配置されたことを特徴とする請求項1乃至3のうちの何れか一項に記載の直流機。
The armature is rotatable in either one of a clockwise direction or a counterclockwise direction,
4. The DC machine according to claim 1, wherein the brush has the high resistance portion disposed on both sides of the rotating direction of the brush with respect to the rotating commutator. 5.
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