JP2022107555A - DC motor - Google Patents

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Takahiro Chiba
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Abstract

To provide a DC motor which can be applied as a power machine or a generator without a commutator.SOLUTION: A DC motor 1 includes: a cylindrical first magnet 10 generating a magnetic field in a radial direction with respect to a central axis from a circumferential face; four current lines 20 which extend along the central axis and are arranged to surround the circumferential face opposite a surface of the first magnet 10; a pair of cylindrical bodies 22 with conductive property, which are coaxially disposed with the central axis on both sides of the first magnet 10 and to which ends of the current lines 20 are fixed; a support shaft 30 which is inserted into holes of the first magnet 10 and the cylindrical bodies 22, fixes the first magnet 10 and rotatably supports the cylindrical bodies 22; and support bodies 24 with conductive property, which rotatably support the cylindrical bodies 22.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、動力機或いは発電機として適用可能な直流モータに関する。 The present invention relates to a DC motor applicable as a power machine or generator.

従来、直流モータに通電することによって回転軸を回転させることにより、動力を得ることは広く行われている。また、通電していない直流モータの回転軸に外力を加えて回転軸を回転させることによって発電できることも広く知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, power is widely obtained by rotating a rotating shaft by energizing a DC motor. It is also widely known that power can be generated by applying an external force to the rotating shaft of a DC motor that is not energized to rotate the rotating shaft.

また、従来、人間がバイクのペダルを漕いでプーリを回転させ、このプーリの回転をサーボモータに伝達してサーボモータを高速に回転させることにより、電力を発生させる発電装置が提案されている(特許文献1)。 Also, conventionally, a power generator has been proposed in which a person pedals a motorcycle to rotate a pulley, and the rotation of the pulley is transmitted to a servomotor to rotate the servomotor at high speed, thereby generating electric power ( Patent document 1).

特開2008-61463号公報JP-A-2008-61463

ところで、モータは、一般に、コイルが回転して反転した際に、コイルに流れる電流の方向を交替させる整流子と、整流子に電気的に接触するブラシとを備えており、電源からの電流をブラシ及び整流子を介してコイルに流すことにより、コイルが回転する。 By the way, a motor generally includes a commutator that alternates the direction of current flowing through the coil when the coil rotates and reverses, and brushes that are in electrical contact with the commutator. The coil is rotated by passing current through the coil through the brushes and commutator.

しかしながら、モータを発電機として用いる場合には、整流子がコイルに流れる電流の方向を交替させる際に電流が瞬間的に途切れるため、発電の安定性が損なわれるおそれがある。このため、発電機として用いるモータは整流子のないものであることが望ましい。 However, when the motor is used as a generator, the current is momentarily interrupted when the commutator changes the direction of the current flowing through the coils, which may impair the stability of power generation. For this reason, it is desirable that the motor used as the generator should have no commutator.

本発明は、このような問題点に対して鑑みなされたものであり、整流子のない動力機或いは発電機として適用可能な直流モータを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a DC motor that can be used as a commutator-less motor or generator.

(1) 中心軸に対して放射方向の磁界を円周面から発生する円筒状の第1磁石部(例えば、第1磁石10)と、
前記中心軸に沿って延び、当該第1磁石部の円周面に対向して前記円周面の周りを囲むように配置される複数の電流線(例えば、4本の電流線20)と、
前記第1磁石部の両側部に前記中心軸と同軸にそれぞれ配置され、前記電流線の端部が固定される導電性を有する一対の円筒部(例えば、円筒体22)と、
前記第1磁石部及び前記円筒部の孔部に挿入され、前記第1磁石部を固定するとともに、前記円筒部を回転自在に支持する支持軸(例えば、支持軸30)と、
前記円筒部をそれぞれ回転自在に支持する一対の電極部(例えば、支持体24)と、を備えることを特徴とする直流モータ。
(1) A cylindrical first magnet portion (for example, the first magnet 10) that generates a radial magnetic field from the circumferential surface with respect to the central axis;
a plurality of current lines (for example, four current lines 20) extending along the central axis and arranged to face the circumferential surface of the first magnet portion and surround the circumferential surface;
a pair of conductive cylindrical portions (e.g., cylindrical bodies 22) arranged on both sides of the first magnet portion coaxially with the central axis and to which ends of the current lines are fixed;
a support shaft (e.g., support shaft 30) inserted into the holes of the first magnet portion and the cylindrical portion to fix the first magnet portion and rotatably support the cylindrical portion;
and a pair of electrode portions (e.g., supports 24) that rotatably support the cylindrical portions.

(1)の発明によれば、第1磁石部の円周面から中心軸に対して放射方向の磁界が生じており、中心軸の沿って延びる電流線に電極部を介して電流を流した場合、放射方向の磁界が電流線に作用して、電流線を周回方向に移動させようとする力が発生する。これにより、一対の円筒部をロータとする直流モータを構成することが可能になる。しかも、整流子を用いることなく電流線を回転させることができるため、その分、構成部品を削減することが可能になり、それに伴い、低コスト化を図ることができる。また、直流モータを発電機として用いた場合にも、整流子を用いた接続端子の切り替えがないため、安定した発電を行うことが可能になる。 According to the invention of (1), a magnetic field is generated in the radial direction from the circumferential surface of the first magnet portion with respect to the central axis, and current is passed through the electrode portion in the current line extending along the central axis. In this case, a radial magnetic field acts on the current line to generate a force that tends to move the current line in the circular direction. As a result, it is possible to configure a DC motor having a pair of cylindrical portions as a rotor. Moreover, since the current line can be rotated without using a commutator, it is possible to reduce the number of component parts accordingly, thereby reducing the cost. Moreover, even when a DC motor is used as a power generator, it is possible to stably generate power because there is no switching of connection terminals using a commutator.

(2) (1)において、
前記支持軸に挿入される孔部を有し、前記第1磁石部の両側部に配置されかつ前記支持軸に固定される円筒状の一対の第2磁石部(例えば、第2磁石12)を更に備え、
前記第2磁石部における前記第1磁石部に対向する端面に対して反対側の端面の磁極(例えば、N極)が、前記第1磁石部の前記円周面の磁極(例えば、N極)と同じであり、
前記電流線の端部は、前記中心軸に向かう曲げ部を有し、
当該曲げ部は、前記第2磁石部の前記反対側の端面に対向することを特徴とする請求項1に記載の直流モータ。
(2) In (1),
A pair of cylindrical second magnets (e.g., second magnets 12) having holes to be inserted into the support shaft, arranged on both sides of the first magnet and fixed to the support shaft further prepared,
The magnetic pole (for example, N pole) of the end surface of the second magnet portion opposite to the end surface facing the first magnet portion is the magnetic pole (for example, N pole) of the circumferential surface of the first magnet portion. is the same as
an end of the current line has a bent portion toward the central axis,
2. The DC motor according to claim 1, wherein the bent portion faces the opposite end face of the second magnet portion.

(2)の発明によれば、電流線に電流を流すことにより、第1磁石部に対向する電流線に加えて、第2磁石部に対向する電流線の端部に対して電流線を周回方向に移動させようとする力が発生する。これにより、電流線とともに一対の円筒部を安定して回転させることが可能になる。また、直流モータを発電機として用いた場合にも、電流線の端部に対して磁界が作用する分だけ発電量を増やすことが可能になる。 According to the invention of (2), by passing a current through the current line, in addition to the current line facing the first magnet section, the current line circulates around the end of the current line facing the second magnet section. A force is generated that tends to move in a direction. This makes it possible to stably rotate the pair of cylindrical portions together with the current line. Moreover, even when a DC motor is used as a generator, it is possible to increase the amount of power generated by the magnetic field acting on the ends of the current lines.

(3) (2)において、
前記第1磁石部を内側に配置する円筒状の第1磁性体(例えば、第3磁石40)、及び前記2磁石部と対向するように配置される円筒状の一対の第2磁性体(例えば、第4磁石44、44)の少なくともいずれか一方を更に備え、
前記円筒部は、前記第3磁石部の孔部(例えば、孔部40a)に回転自在に挿入され、
前記曲げ部は、前記第2磁石部と前記第2磁性体との間に配置され、
前記第3磁石部における孔部の内面の磁極(例えば、S極)は、前記第1磁石部の前記円周面の磁極(例えば、N極)と異なり、
前記第2磁性体における前記第2磁石部に対向する端面の磁極(例えば、S極)は、前記第2磁石部の前記反対側の端面の磁極(例えば、N極)と異なることを特徴とする請求項2に記載の直流モータ。
(3) In (2),
A cylindrical first magnetic body (for example, the third magnet 40) that arranges the first magnet part inside, and a pair of cylindrical second magnetic bodies (for example, , fourth magnets 44, 44),
The cylindrical portion is rotatably inserted into a hole (for example, hole 40a) of the third magnet portion,
The bending portion is arranged between the second magnet portion and the second magnetic body,
The magnetic pole (e.g., S pole) on the inner surface of the hole in the third magnet portion is different from the magnetic pole (e.g., N pole) on the circumferential surface of the first magnet portion,
The magnetic pole (e.g., S pole) of the end surface of the second magnetic body facing the second magnet portion is different from the magnetic pole (e.g., N pole) of the end surface of the second magnet portion on the opposite side. 3. The DC motor of claim 2.

(3)の発明によれば、電流線に作用する磁界を強くすることが可能になり、一対の円筒部の回転力を強くすることが可能になる。また、直流モータを発電機として用いた場合にも、電流線に作用する磁界を強くした分だけ発電量を増やすことが可能になる。 According to the invention of (3), the magnetic field acting on the current line can be strengthened, and the rotational force of the pair of cylindrical portions can be strengthened. Also, when a DC motor is used as a power generator, it is possible to increase the amount of power generation by increasing the strength of the magnetic field acting on the current line.

本発明によれば、整流子のない動力機或いは発電機として適用可能な直流モータを提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a direct-current motor that can be applied as a commutator-less motor or generator.

本発明の第1実施形態における直流モータ1の外観を示す斜視図である。1 is a perspective view showing the appearance of a DC motor 1 according to a first embodiment of the invention; FIG. 本発明の第1実施形態における直流モータ1の構成部品を示す正面図である。1 is a front view showing components of a DC motor 1 according to a first embodiment of the invention; FIG. 本発明の第1実施形態における直流モータ1の使用形態を示す説明図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is explanatory drawing which shows the type of usage of the DC motor 1 in 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態における直流モータ1の外観を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing the appearance of a DC motor 1 according to a second embodiment of the present invention; 本発明の第2実施形態における直流モータ1の構成部品を示す正面図である。FIG. 5 is a front view showing components of a DC motor 1 according to a second embodiment of the invention;

以下、本発明の直流モータの実施形態を、図面に基づいて説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of a DC motor of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は本発明の第1実施形態における直流モータ1の外観を示す斜視図、図2は本発明の第1実施形態における直流モータ1の構成部品を示す正面図である。直流モータ1は、第1磁石10と、一対の第2磁石12と、4本の電流線20と、一対の円筒体22と、支持体24と、支持軸30と、支持柱32と、を備えている。 FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of a DC motor 1 according to the first embodiment of the invention, and FIG. 2 is a front view showing components of the DC motor 1 according to the first embodiment of the invention. The DC motor 1 includes a first magnet 10, a pair of second magnets 12, four current lines 20, a pair of cylindrical bodies 22, a support body 24, a support shaft 30, and a support column 32. I have.

第1磁石10は、中央部に孔部10aが形成された円筒体であり、外側の円周面(以下、外周面と称する)がN極であり孔部10a内の内側の円周面(以下、内周面と称する)がS極である。このため、第1磁石10の外周面から、中心軸に対して放射方向に沿って外側に向かう磁界が発生する。 The first magnet 10 is a cylindrical body with a hole 10a formed in the center, the outer circumferential surface (hereinafter referred to as the outer circumferential surface) is the N pole, and the inner circumferential surface ( hereinafter referred to as the inner peripheral surface) is the S pole. Therefore, a magnetic field is generated from the outer peripheral surface of the first magnet 10 toward the outside along the radial direction with respect to the central axis.

第2磁石12は、中央部に孔部12aが形成された円筒体であり、一方の端面がN極であり他方の端面がS極である。第1磁石10及び第2磁石12は、内径及び外径が同一であり、第2磁石12の中心軸方向の長さは第1磁石10よりも短く形成されている。第2磁石12、12は、第1磁石10の両側に、第1磁石10の中心軸と第2磁石12、12の中心軸が一致するように配置されている。すなわち、第1磁石10の中心軸と第2磁石12、12とは同軸である。この時、第2磁石12のS極の端面は、第1磁石10の端面に対向し、反対面である第2磁石12のN極の端面は外側を向いている。このため、第2磁石12の外側の端面から、中心軸に沿って外側に向かう磁界が発生する。 The second magnet 12 is a cylindrical body with a hole 12a formed in the center, and has an N pole on one end face and an S pole on the other end face. The first magnet 10 and the second magnet 12 have the same inner diameter and outer diameter, and the length of the second magnet 12 in the central axis direction is shorter than that of the first magnet 10 . The second magnets 12 , 12 are arranged on both sides of the first magnet 10 such that the central axis of the first magnet 10 and the central axis of the second magnets 12 , 12 are aligned. That is, the central axis of the first magnet 10 and the second magnets 12, 12 are coaxial. At this time, the end surface of the south pole of the second magnet 12 faces the end surface of the first magnet 10, and the end surface of the north pole of the second magnet 12, which is the opposite surface, faces outward. Therefore, a magnetic field directed outward along the central axis is generated from the outer end face of the second magnet 12 .

4本の電流線20は、第1磁石10の外周面に対向して、外周面の周りを囲むように配置される。第1実施形態によれば、中心軸と隣合う電流線20、20との角度は90度である。また、電流線20の両端部は90度の曲げが施されており、電流線20はコ字状に形成されている。 The four current lines 20 are arranged so as to face the outer peripheral surface of the first magnet 10 and surround the outer peripheral surface. According to the first embodiment, the angle between the central axis and the adjacent current lines 20, 20 is 90 degrees. Both ends of the current wire 20 are bent at 90 degrees, and the current wire 20 is formed in a U shape.

円筒体22は、導電性を有する金属によって構成されており、中央部に孔部22aが形成されている。円筒体22、22は、第1磁石10の両側部の第2磁石12、12の側部にそれぞれ配置される。この時、第1磁石10の中心軸と第2磁石12、12の中心軸と円筒体22、22の中心軸が一致するように配置されている。すなわち、第1磁石10の中心軸と第2磁石12、12と円筒体22、22の中心軸は同軸である。第2磁石12、12に対向する円筒体22の端部には、4本の電流線20の端部が固定される。このため、4本の電流線20を第1磁石10の外周面に対向させた場合に、電流線20の両端部は、第2磁石12のN極の端面に対向し、中心軸に対して放射方向に延びる。 The cylindrical body 22 is made of a conductive metal, and has a hole 22a formed in the center. The cylindrical bodies 22, 22 are arranged on the sides of the second magnets 12, 12 on both sides of the first magnet 10, respectively. At this time, the central axis of the first magnet 10, the central axis of the second magnets 12, 12, and the central axes of the cylindrical bodies 22, 22 are arranged to coincide with each other. That is, the central axis of the first magnet 10 and the central axes of the second magnets 12, 12 and the cylindrical bodies 22, 22 are coaxial. The ends of the four current wires 20 are fixed to the ends of the cylindrical body 22 facing the second magnets 12 , 12 . Therefore, when the four current lines 20 are opposed to the outer peripheral surface of the first magnet 10, both ends of the current lines 20 are opposed to the end surface of the N pole of the second magnet 12 and extending radially.

支持体24は、一対の円筒体22をそれぞれ支持するものであり、ベース(図示せず)に固定されている。また、支持体24は、円筒体22を回転自在に支持する軸受部24aを備えており、軸受部24aの軸受面は導電性を備えている。このため、一対の支持体24の軸受部24aを介して4本の電流線20に対して電流を流すことが可能である。すなわち、一対の支持体24は、一方の軸受部24aが陽極、他方の軸受部24aが陰極となる電極として機能する。なお、軸受部24aは、図に示す形状に限らず、円筒体22を回転自在に支持することができれば、例えば、円筒形状等の任意の形状とすることができる。 The supports 24 respectively support the pair of cylindrical bodies 22 and are fixed to a base (not shown). The support 24 also has a bearing portion 24a that rotatably supports the cylindrical body 22, and the bearing surface of the bearing portion 24a is conductive. Therefore, it is possible to apply current to the four current lines 20 via the bearing portions 24 a of the pair of supports 24 . That is, the pair of support members 24 function as electrodes with one bearing portion 24a serving as an anode and the other bearing portion 24a serving as a cathode. The shape of the bearing portion 24a is not limited to that shown in the drawing, and may be any shape such as a cylindrical shape, as long as the cylindrical body 22 can be rotatably supported.

支持軸30は、円柱体からなり、第1磁石10、第2磁石12、12及び円筒体22、22の中心孔に挿通される。第1磁石10及び第2磁石12、12は支持軸30に固定され、円筒体22、22は支持軸30の軸周りに回転自在である。支持軸30は、ベアリング等の回転により摩擦を軽減する部材を介して、絶縁した状態で、円筒体22、22の中心孔を挿通するように設けられるのが望ましい。 The support shaft 30 is a cylindrical body and is inserted through the center holes of the first magnet 10 , the second magnets 12 , 12 and the cylindrical bodies 22 , 22 . The first magnet 10 and the second magnets 12 , 12 are fixed to the support shaft 30 , and the cylindrical bodies 22 , 22 are rotatable around the support shaft 30 . It is desirable that the support shaft 30 is inserted through the central holes of the cylindrical bodies 22, 22 in an insulated state via a member such as a bearing that reduces friction due to rotation.

支持柱32は、支持軸30の端部を支持するものである。具体的に支持軸30の両端部に支持柱32、32が配置され、支持軸30の端部が固定される。また、支持柱32は、ベース(図示せず)に固定されている。 The support column 32 supports the end of the support shaft 30 . Specifically, support columns 32, 32 are arranged at both ends of the support shaft 30, and the ends of the support shaft 30 are fixed. Also, the support column 32 is fixed to a base (not shown).

次に、第1実施形態における直流モータ1の動作について説明する。
図3(a)は、直流モータ1を動力源として使用する場合の説明図である。直流モータ1を動力源として使用する場合には、支持体24、24との間に直流電源100を接続する。これにより、直流電源100から、軸受部24a、24aを介して4本の電流線20に電流がそれぞれ同方向に流れる。電流線20に流れると電流方向に対して直角方向に第1磁石10から生じる磁界及び第2磁石12から生じる磁界が作用するため、電流線20に対して中心軸周りに周回しようとする力が発生する。この力によって4本の電流線20が回転し、この回転によって円筒体22、22が回転することにより、円筒体22、22がロータとして機能する。そして、円筒体22に取り付けたギヤ50に所定の機器の回転伝達用ギヤを接続することにより、所定の機器を作動させることが可能になる。
Next, operation of the DC motor 1 in the first embodiment will be described.
FIG. 3(a) is an explanatory diagram of a case where the DC motor 1 is used as a power source. When the DC motor 1 is used as a power source, a DC power supply 100 is connected between the supports 24,24. As a result, currents flow in the same direction from the DC power supply 100 to the four current lines 20 via the bearings 24a, 24a. When the current flows through the current line 20, the magnetic field generated by the first magnet 10 and the magnetic field generated by the second magnet 12 act in a direction perpendicular to the direction of the current. Occur. This force causes the four current lines 20 to rotate, and this rotation causes the cylindrical bodies 22, 22 to rotate, whereby the cylindrical bodies 22, 22 function as rotors. By connecting the rotation transmission gear of a predetermined device to the gear 50 attached to the cylindrical body 22, the predetermined device can be operated.

図3(b)は、直流モータ1を発電機として使用する場合の説明図である。直流モータ1を発電機として使用する場合には、支持体24、24との間に負荷101を接続する。負荷101としては、例えば、携帯端末機の充電電池や、ラジオ、懐中電灯といった直流電源を用いる電化製品、更には充電用の蓄電池等が挙げられる。次に、円筒体22に取り付けたギヤ50に、外部の回転体の回転伝達用ギヤを接続する。外部の回転体の一例としては、風車、水車のように自然エネルギーを利用して回転するものや、自転車の車輪のように人力で回転させるものが挙げられる。これにより、円筒体22を回転させることが可能になる。円筒体22を回転が回転すると、電流線20が回転して、中心軸側から直角方向の磁界に対して、直角方向に電流線20が移動するため、電流線20に直流電流が流れる。この電流が負荷101に流れることにより、負荷101を作動させることが可能になる。 FIG. 3(b) is an explanatory diagram of a case where the DC motor 1 is used as a generator. When using the DC motor 1 as a generator, a load 101 is connected between the supports 24 , 24 . Examples of the load 101 include a rechargeable battery of a mobile terminal, an electric appliance using a DC power supply such as a radio and a flashlight, and a storage battery for charging. Next, the gear 50 attached to the cylindrical body 22 is connected to the rotation transmission gear of the external rotating body. Examples of external rotating bodies include those that use natural energy to rotate, such as windmills and watermills, and those that rotate manually, such as bicycle wheels. This allows the cylinder 22 to rotate. When the cylindrical body 22 rotates, the current wire 20 rotates and moves in the direction perpendicular to the magnetic field perpendicular to the central axis, so that a direct current flows through the current wire 20 . The flow of this current to the load 101 enables the load 101 to operate.

なお、4本の電流線20は、4本の電流線20及び円筒体22が一体となって回転した際に、コ字状の形状が変形しない程度の剛性を有していることが望ましい。4本の電流線20の太さや長さは、第1磁石10及び第2磁石12の大きさに応じて適宜設定可能である。 It is desirable that the four current wires 20 have such rigidity that the U-shaped shape is not deformed when the four current wires 20 and the cylindrical body 22 rotate together. The thickness and length of the four current lines 20 can be appropriately set according to the sizes of the first magnet 10 and the second magnet 12 .

このように構成した第1実施形態によれば、整流子を用いることなく電流線20を回転させることができるため、直流モータ1の構成部品を削減することが可能になり、それに伴い、低コスト化を図ることができる。また、直流モータ1を発電機として用いた場合にも、整流子を用いた接続端子の切り替えがないため、安定した発電を行うことが可能になる。 According to the first embodiment configured in this manner, since the current line 20 can be rotated without using a commutator, it is possible to reduce the number of components of the direct current motor 1, thereby reducing the cost. can be improved. Moreover, even when the DC motor 1 is used as a generator, it is possible to stably generate power because there is no need to switch connection terminals using a commutator.

図4は本発明の第2実施形態における直流モータ2の外観を示す斜視図、図5は本発明の第2実施形態における直流モータ2の構成部品を示す正面図である。第2実施形態における直流モータ2は、第1実施形態における直流モータ1に、第3磁石40と、第3磁石40の支持体42、42と、第4磁石44、44と、第4磁石44、44の支持体46、46と、を追加したものである。なお、図4及び図5に示す第2実施形態における直流モータ2において、図1及び図2に示す第1実施形態における直流モータ1と同一の部材については同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。また、図5では、理解を容易にするため、支持体42、42及び支持体46、46の記載を省略している。 FIG. 4 is a perspective view showing the appearance of the DC motor 2 according to the second embodiment of the invention, and FIG. 5 is a front view showing components of the DC motor 2 according to the second embodiment of the invention. The DC motor 2 in the second embodiment has a third magnet 40, supports 42, 42 of the third magnet 40, fourth magnets 44, 44, and a fourth magnet 44 in addition to the DC motor 1 in the first embodiment. , 44 supports 46, 46 and . In the DC motor 2 according to the second embodiment shown in FIGS. 4 and 5, the same members as those of the DC motor 1 according to the first embodiment shown in FIGS. Description is omitted. Further, in FIG. 5, the support bodies 42, 42 and the support bodies 46, 46 are omitted for easy understanding.

第3磁石40は、中央部に孔部40aが形成された円筒体であり、外周面がN極であり内周面がS極である。第3磁石40の中心軸方向の長さは第1磁石10と同じであり、孔部40aの直径は、第1磁石10の直径(外径)よりも長く設定されている。 The third magnet 40 is a cylindrical body with a hole 40a formed in the center, and has an N pole on the outer peripheral surface and an S pole on the inner peripheral surface. The length of the third magnet 40 in the central axis direction is the same as that of the first magnet 10 , and the diameter of the hole portion 40 a is set longer than the diameter (outer diameter) of the first magnet 10 .

支持体42、42は、ベース(図示せず)に固定されており、第3磁石40は、孔部40a内に第1磁石10を位置付けた状態で支持体42、42に保持される。この時、第1磁石10の外周面と第3磁石40の内周面との間に隙間が形成され、この隙間に電流線20が配置される。このため、第1磁石10の外周面から第3磁石40の内周面に向かう強い磁界が形成され、電流線20は、この磁界に対して直角方向でかつ第1磁石10の中心軸に沿って延びる。 The supports 42, 42 are fixed to a base (not shown), and the third magnet 40 is held by the supports 42, 42 with the first magnet 10 positioned within the hole 40a. At this time, a gap is formed between the outer peripheral surface of the first magnet 10 and the inner peripheral surface of the third magnet 40, and the current line 20 is arranged in this gap. Therefore, a strong magnetic field is formed from the outer peripheral surface of the first magnet 10 toward the inner peripheral surface of the third magnet 40, and the current line 20 is perpendicular to this magnetic field and along the central axis of the first magnet 10. extend.

第4磁石44、44は、中央部に孔部44a又は孔部44bが形成された円筒体であり、一方の端面がN極であり他方の端面がS極である。一対の第4磁石44の一方には孔部44aが形成され、他方には孔部44bが形成される。孔部44a、44bは、円筒体22の直径よりも大きく設定されている。第4磁石44と第2磁石12とは、孔部44a、44bの直径が孔部12aの直径よりも大きい点以外は同形である。 The fourth magnets 44, 44 are cylindrical bodies with a hole 44a or a hole 44b formed in the center, and one end face is an N pole and the other end face is an S pole. A hole 44a is formed in one of the pair of fourth magnets 44, and a hole 44b is formed in the other. The holes 44 a and 44 b are set larger than the diameter of the cylindrical body 22 . The fourth magnet 44 and the second magnet 12 have the same shape, except that the diameters of the holes 44a and 44b are larger than the diameter of the hole 12a.

支持体46、46は、ベース(図示せず)に固定されており、第4磁石44、44は、孔部44a、44b内に円筒体22を位置付け、かつ第4磁石44のS極の端面を第2磁石12のN極の端面に対向させた状態で支持体46、46に保持される。この時、第2磁石12と第4磁石44との隙間に、電流線20の端部が配置される。このため、第2磁石12の端面から第4磁石44の端面に向かう強い磁界が形成され、電流線20は、この磁界に対して直角方向でかつ第1磁石10の中心軸に対して放射方向に延びる。 The supports 46,46 are fixed to a base (not shown) and the fourth magnets 44,44 position the cylinder 22 within the holes 44a,44b and the south pole end faces of the fourth magnets 44,44. facing the end surface of the N pole of the second magnet 12 . At this time, the end of the current line 20 is arranged in the gap between the second magnet 12 and the fourth magnet 44 . As a result, a strong magnetic field is formed from the end face of the second magnet 12 toward the end face of the fourth magnet 44, and the current lines 20 are perpendicular to this magnetic field and radial to the central axis of the first magnet 10. extends to

なお、第2実施形態における直流モータ2の動作は、上述した第1実施形態における直流モータ1の動作と同様であるため、説明は省略する。 Note that the operation of the DC motor 2 in the second embodiment is the same as the operation of the DC motor 1 in the above-described first embodiment, so description thereof will be omitted.

このように構成した第2実施形態によれば、電流線20に作用する磁界を強くすることが可能になり、一対の円筒体22、22の回転力を強くすることが可能になる。また、直流モータ2を発電機として用いた場合にも、電流線20に作用する磁界を強くした分だけ発電量を増やすことが可能になる。 According to the second embodiment configured in this manner, the magnetic field acting on the current line 20 can be strengthened, and the rotational force of the pair of cylindrical bodies 22, 22 can be strengthened. Further, even when the DC motor 2 is used as a generator, it is possible to increase the amount of power generation by increasing the strength of the magnetic field acting on the current line 20 .

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施形態は上述した実施形態に限るものではない。例えば、上述した実施形態においては、4本の電流線20を用いているが、電流線20の本数は、3本以下でもよいし、5本以上であってもよい。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, embodiment of this invention is not restricted to embodiment mentioned above. For example, in the embodiment described above, four current lines 20 are used, but the number of current lines 20 may be three or less, or five or more.

また、第1実施形態の直流モータ1において、第1磁石10又は第2磁石12のいずれかを省略することも可能である。 Also, in the DC motor 1 of the first embodiment, either the first magnet 10 or the second magnet 12 can be omitted.

また、第2実施形態の直流モータ2において、第3磁石40又は第4磁石44の代わりに、鉄、ニッケル、コバルトのような強磁性体からなる円筒体を適用してもよい。この場合にも、磁界強度を強めることが可能である。 Also, in the DC motor 2 of the second embodiment, instead of the third magnet 40 or the fourth magnet 44, a cylindrical body made of a ferromagnetic material such as iron, nickel or cobalt may be applied. Also in this case, it is possible to increase the magnetic field strength.

また、本実施形態の直流モータ1、2を発電機として用いる場合、直流モータ1、2に直接負荷を接続することにより、直流電流を使用することが可能であるが、その他にも例えば、太陽光発電装置に接続されている充電装置に更に本実施形態の直流モータ1、2を接続し、直流モータ1、2で発電した電力を充電装置に蓄えてもよい。これにより、充電装置に蓄えた電力を、災害による停電のような時に使用することができる。 When the DC motors 1 and 2 of the present embodiment are used as generators, DC current can be used by directly connecting a load to the DC motors 1 and 2. The DC motors 1 and 2 of this embodiment may be further connected to the charging device connected to the photovoltaic device, and the electric power generated by the DC motors 1 and 2 may be stored in the charging device. As a result, the power stored in the charging device can be used during a power outage due to a disaster.

1、2 直流モータ
10 第1磁石
10a 孔部
12 第2磁石
12a 孔部
20 電流線
22 円筒体
22a 孔部
24 支持体
24a 軸受部
30 支持軸
32 支持柱
40 第3磁石
40a 孔部
42 支持体
44 第4磁石
44a、44b 孔部
46 支持体
1, 2 DC motor 10 First magnet 10a Hole 12 Second magnet 12a Hole 20 Current wire 22 Cylindrical body 22a Hole 24 Support 24a Bearing 30 Support shaft 32 Support column 40 Third magnet 40a Hole 42 Support 44 fourth magnets 44a, 44b hole 46 support

Claims (3)

中心軸に対して放射方向の磁界を円周面から発生する円筒状の第1磁石部と、
前記中心軸に沿って延び、当該第1磁石部の円周面に対向して前記円周面の周りを囲むように配置される複数の電流線と、
前記第1磁石部の両側部に前記中心軸と同軸にそれぞれ配置され、前記電流線の端部が固定される導電性を有する一対の円筒部と、
前記第1磁石部及び前記円筒部の孔部に挿入され、前記第1磁石部を固定するとともに、前記円筒部を回転自在に支持する支持軸と、
前記円筒部をそれぞれ回転自在に支持する一対の電極部と、を備えることを特徴とする直流モータ。
a cylindrical first magnet portion that generates a magnetic field radially from the circumferential surface with respect to the central axis;
a plurality of current lines extending along the central axis and arranged to face the circumferential surface of the first magnet portion and surround the circumferential surface;
a pair of electrically conductive cylindrical portions arranged coaxially with the central axis on both sides of the first magnet portion and to which ends of the current lines are fixed;
a support shaft inserted into the holes of the first magnet portion and the cylindrical portion to fix the first magnet portion and rotatably support the cylindrical portion;
and a pair of electrode portions that rotatably support the cylindrical portions.
前記支持軸に挿入される孔部を有し、前記第1磁石部の両側部に配置されかつ前記支持軸に固定される円筒状の一対の第2磁石部を更に備え、
前記第2磁石部における前記第1磁石部に対向する端面に対して反対側の端面の磁極が、前記第1磁石部の前記円周面の磁極と同じであり、
前記電流線の端部は、前記中心軸に向かう曲げ部を有し、
当該曲げ部は、前記第2磁石部の前記反対側の端面に対向することを特徴とする請求項1に記載の直流モータ。
further comprising a pair of cylindrical second magnet portions having holes to be inserted into the support shaft, disposed on both sides of the first magnet portion and fixed to the support shaft;
The magnetic pole of the end surface of the second magnet portion opposite to the end surface facing the first magnet portion is the same as the magnetic pole of the circumferential surface of the first magnet portion,
an end of the current line has a bent portion toward the central axis,
2. The DC motor according to claim 1, wherein the bent portion faces the opposite end face of the second magnet portion.
前記第1磁石部を内側に配置する円筒状の第1磁性体、及び前記2磁石部と対向するように配置される円筒状の一対の第2磁性体の少なくともいずれか一方を更に備え、
前記円筒部は、前記第1磁性体の孔部に回転自在に挿入され、
前記曲げ部は、前記第2磁石部と前記第2磁性体との間に配置され、
前記第1磁性体における孔部の内面の磁極は、前記第1磁石部の前記円周面の磁極と異なり、
前記第2磁性体における前記第2磁石部に対向する端面の磁極は、前記第2磁石部の前記反対側の端面の磁極と異なることを特徴とする請求項2に記載の直流モータ。
Further comprising at least one of a cylindrical first magnetic body arranged inside the first magnet part and a pair of cylindrical second magnetic bodies arranged to face the two magnet parts,
The cylindrical portion is rotatably inserted into the hole of the first magnetic body,
The bending portion is arranged between the second magnet portion and the second magnetic body,
The magnetic pole on the inner surface of the hole in the first magnetic body is different from the magnetic pole on the circumferential surface of the first magnet part,
3. The DC motor according to claim 2, wherein the magnetic poles of the end surface of the second magnetic body facing the second magnet portion are different from the magnetic poles of the opposite end surface of the second magnet portion.
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