JP2006197754A - Rotor and motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ロータ、及びモータに関し、特に整流機構を有するロータ、及びモータに関する。 The present invention relates to a rotor and a motor, and more particularly to a rotor and a motor having a rectifying mechanism.
DCモータは、大きな起動トルク、印加電圧の変化に対するリニアな回転特性、入力電流に対する出力トルクの直線性など、制御用モータとして優れた回転特性を有しているが、機械的接点としてのブラシとコミュテータがあるため、整流時にブラシとコミュテータの間で火花放電が発生していた。 The DC motor has excellent rotation characteristics as a control motor, such as a large starting torque, linear rotation characteristics with respect to changes in applied voltage, and linearity of output torque with respect to input current. Due to the commutator, spark discharge occurred between the brush and the commutator during rectification.
この火花放電を除去するため、従来は、図6のようなリングバリスタ9を、図7(a)〜(d)のようにコミュテータ4に半田5で接続していた(特許文献1参照)。この場合、電機子(ロータ)の等価回路は、図8のようになる。なお、リングバリスタ9を使用しない場合、ロータの等価回路は図9のようになる。
しかしながら、リングバリスタの定格電圧は、その材料の物性により100V以下が一般的であり、駆動電圧がDC100V以上のDCモータには使用できなかった。 However, the rated voltage of the ring varistor is generally 100 V or less due to the physical properties of the material, and cannot be used for a DC motor with a driving voltage of 100 V DC or more.
また、駆動電圧がDC100V以上のDCモータでは、駆動電圧がDC100V未満のDCモータより巻線のインダクタンスが大きくなるため、火花放電が発生し易くなっていた。さらに、駆動電圧が高くなるに従って火花放電量が多くなり、コミュテータのセグメント同士が短絡してしまう場合もあった。 Further, in a DC motor having a driving voltage of DC 100V or more, the winding inductance is larger than that of a DC motor having a driving voltage of less than DC 100V, so that spark discharge is likely to occur. Further, as the drive voltage increases, the amount of spark discharge increases and the commutator segments may be short-circuited.
そこで、本発明は、駆動電圧が高くても整流機構で発生する火花放電を低減し得るロータ、及びモータを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a rotor and a motor that can reduce spark discharge generated by a rectifying mechanism even when the drive voltage is high.
上記目的を達成するため、本発明は、複数のコミュテータを有するロータにおいて、前記コミュテータ間にコンデンサを接続している。 In order to achieve the above object, according to the present invention, in a rotor having a plurality of commutators, a capacitor is connected between the commutators.
本発明によれば、駆動電圧が高くても整流機構で発生する火花放電を低減し得るロータ、及びモータを提供することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if a drive voltage is high, it becomes possible to provide the rotor and motor which can reduce the spark discharge which generate | occur | produces with a rectification | straightening mechanism.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、第1〜第3の実施の形態では、ロータのスロット数(すなわち、磁極数)が「5」の場合を想定しているが、本発明は、これに限定されるものではない。また、第1〜第3の実施の形態では、整流子(コミュテータ)付きのDCモータのロータを想定しているが、整流子(コミュテータ)付きの交流直流両用のユニバーサルモータ等に適用することも可能である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the first to third embodiments, it is assumed that the number of slots (that is, the number of magnetic poles) of the rotor is “5”, but the present invention is not limited to this. In the first to third embodiments, a rotor of a DC motor with a commutator (commutator) is assumed. However, it may be applied to an AC / DC universal motor with a commutator (commutator). Is possible.
[第1の実施の形態]
第1の実施の形態に係るロータでは、図1〜図3に示したように、回転軸8に嵌合されたコミュテータ4の隣接するセグメントを、それぞれチップコンデンサ1で接続している。
[First Embodiment]
In the rotor according to the first embodiment, as shown in FIGS. 1 to 3, adjacent segments of the
すなわち、図1に示したように、5個のチップコンデンサ1を回路基板2に半田3で半田付けし、この回路基板2を図2(a)〜(d)のようにコミュテータ4に半田5で半田付けすることにより、図3に示したように、コミュテータ4の隣接するセグメント同士をそれぞれチップコンデンサ1で接続する。
That is, as shown in FIG. 1, five
なお、上記の説明では、複数のセグメントからなるコミュテータ4を1つのコミュテータとして捉えているが、これらセグメントを1つのコミュテータとして捉えた場合は、コミュテータ4は、複数のコミュテータにより構成されていることとなる。
In the above description, the
上記のようにコミュテータ4の隣接するセグメント同士をチップコンデンサ1で接続した場合、整流機構、すなわちブラシ6とコミュテータ4のセグメント間(スリット部)で放電しようとする電荷は、チップコンデンサ1に蓄電されるので、火花放電や電気ノイズが低減されることとなる。
When adjacent segments of the
この場合、駆動電圧が大きくなるに従って放電しようとする電荷が大きくなるが、駆動電圧に応じた静電容量のチップコンデンサ1を選択することにより、駆動電圧が高くても整流機構で発生する火花放電や電気ノイズを低減することが可能となる。
In this case, the electric charge to be discharged increases as the driving voltage increases, but by selecting the
なお、チップコンデンサ1は、定格電圧150V以上、静電容量0.001〜0.1μFであることが望ましい。
The
[第2の実施の形態]
第2の実施の形態に係るロータでは、図4に示したように、コミュテータ4の隣接するセグメントを、互いに並列接続されたチップコンデンサ1とチップ抵抗器7でそれぞれ接続している。
[Second Embodiment]
In the rotor according to the second embodiment, as shown in FIG. 4, adjacent segments of the
このようにチップコンデンサ1とチップ抵抗器7を用いた場合、チップ抵抗器7の電圧降下作用により、第1の実施の形態のようにチップコンデンサ1だけを用いた場合よりも火花放電や電気ノイズの低減効果が大きくなる。
When the
[第3の実施の形態]
従来のモータでは、コミュテータのセグメント数(すなわち、整流子の数)は、ロータのスロット数(すなわち、磁極数)と同数であり、例えばロータのスロット数が「5」の場合は、図10に示したように、コミュテータのセグメント数も「5」となっていた。
[Third Embodiment]
In the conventional motor, the number of commutator segments (that is, the number of commutators) is the same as the number of slots (that is, the number of magnetic poles) of the rotor. For example, when the number of slots of the rotor is “5”, As shown, the number of commutator segments was also “5”.
これに対し、第3の実施の形態では、コミュテータのセグメント数をロータのスロット数の2倍にしている。すなわち、図5に示したように、ロータのスロット数が「5」の場合は、コミュテータのセグメント数を「10」にしている。 On the other hand, in the third embodiment, the number of commutator segments is twice the number of rotor slots. That is, as shown in FIG. 5, when the number of slots of the rotor is “5”, the number of segments of the commutator is set to “10”.
また、第3の実施の形態では、ロータの1つのコイルの巻数を「1/2」にしている。すなわち、ロータのスロット数とコミュテータのセグメント数が共に「5」の場合(図10の従来の場合)のロータの1つのコイルの巻数が「T」であったとすると、ロータのスロット数が「5」でコミュテータのセグメント数が「10」の場合(図5の第3の実施の形態の場合)は、1つのコイルの巻数を「T/2」としている。 In the third embodiment, the number of turns of one coil of the rotor is set to “½”. That is, if the number of turns of one coil of the rotor is “T” when the number of slots of the rotor and the number of segments of the commutator are both “5” (conventional case in FIG. 10), the number of slots of the rotor is “5”. ”And the number of commutator segments is“ 10 ”(in the case of the third embodiment in FIG. 5), the number of turns of one coil is“ T / 2 ”.
換言すれば、第3の実施の形態では、コミュテータのセグメント数、すなわちロータのコイルの数を2倍にしたのに応じて各コイルの巻数を「1/2」にすることにより、1つの磁極当たりのコイルの巻数が変化しないようにして、モータ回転特性を変更しないようにしている。 In other words, in the third embodiment, one magnetic pole is obtained by setting the number of turns of each coil to “½” in accordance with the number of commutator segments, that is, the number of coils of the rotor being doubled. The number of turns of the winning coil is not changed, and the motor rotation characteristics are not changed.
コイルのインダクタンスは、巻数の2乗に比例するため、第3の実施の形態のようにロータの1つのコイルの巻数を「1/2」にした場合、1つのコイルのインダクタンスは、1/4となる。すなわち、図10の場合の1つのコイルのインダクタンスがHであったとすると、図5の場合の1つのコイルのインダクタンスはH/4となる。 Since the inductance of the coil is proportional to the square of the number of turns, when the number of turns of one coil of the rotor is “½” as in the third embodiment, the inductance of one coil is ¼. It becomes. That is, if the inductance of one coil in the case of FIG. 10 is H, the inductance of one coil in the case of FIG. 5 is H / 4.
このように、第3の実施の形態では、1つのコイルのインダクタンスが低減するため、駆動電圧が高くても整流機構で発生する火花放電や電気ノイズが低減することとなる。 Thus, in the third embodiment, since the inductance of one coil is reduced, spark discharge and electrical noise generated by the rectifying mechanism are reduced even when the drive voltage is high.
以上説明したように、第1〜第3の実施形態に係るロータでは、駆動電圧が高くても整流機構で発生する火花放電や電気ノイズを低減することができる。従って、モータの駆動電圧が高い場合でもコミュテータ同士が短絡するのを防止して、ロータやこのロータを使用したモータの信頼性を高めると共に寿命を延ばすことが可能となる。 As described above, in the rotors according to the first to third embodiments, it is possible to reduce spark discharge and electrical noise generated by the rectifying mechanism even when the drive voltage is high. Therefore, even when the driving voltage of the motor is high, it is possible to prevent the commutators from being short-circuited, thereby improving the reliability of the rotor and the motor using this rotor and extending the life.
なお、本発明は、上記第1〜第3の実施の形態に限定されることなく、例えば、スロットを有しないスロットレスのロータや当該ロータを用いたモータに適用することも可能である。また、チップコンデンサ以外のコンデンサ、チップ抵抗器以外の抵抗器を使用することも可能である。 The present invention is not limited to the first to third embodiments, and can be applied to, for example, a slotless rotor having no slot or a motor using the rotor. It is also possible to use capacitors other than chip capacitors and resistors other than chip resistors.
さらに、第3の実施の形態において、コミュテータのセグメント数、すなわちコミュテータの数を、ロータの磁極数の3倍、4倍、5倍…等の2倍以外の正の整数倍にすることも可能である。この場合は、各コミュテータに対応する1つのコイルの巻数を、それぞれ1/3、1/4、1/5、…とすることにより、モータ回転特性が変化しないようにすることができる。 Furthermore, in the third embodiment, the number of commutator segments, that is, the number of commutators, can be set to a positive integer multiple other than twice the number of magnetic poles of the rotor, such as three times, four times, five times, etc. It is. In this case, by setting the number of turns of one coil corresponding to each commutator to 1/3, 1/4, 1/5,..., The motor rotation characteristics can be prevented from changing.
1…チップコンデンサ
4…コミュテータ
6…ブラシ
7…チップ抵抗器
1 ...
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2005
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