JP2926021B2 - 二極モータ - Google Patents

二極モータ

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JP2926021B2
JP2926021B2 JP9144088A JP14408897A JP2926021B2 JP 2926021 B2 JP2926021 B2 JP 2926021B2 JP 9144088 A JP9144088 A JP 9144088A JP 14408897 A JP14408897 A JP 14408897A JP 2926021 B2 JP2926021 B2 JP 2926021B2
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rotor
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magnets
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明 永橋
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K23/00DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors
    • H02K23/02DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by arrangement for exciting
    • H02K23/04DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by arrangement for exciting having permanent magnet excitation

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、二極モータの改良
に係り、詳しくはオートスタート機能を備えた二極モー
タに関する。
【0002】
【従来の技術】図9は、二極モータの簡略斜視図であ
る。図示したように一般に二極モータは、コイル11と
このコイル11に接続された一対の整流子13a,13
bとを備えた回転子10を、磁石15a,15bで形成
されるN,Sの磁極間に回転自在に設け、整流子13
a,13bが集電可能なように、その左右両側に固定ブ
ラシ14a,14bを接触させて設けている。
【0003】ここにおいて、従来の二極モータでは、コ
イル11の巻線の一端が接続された半割円筒形の対の整
流子13a,13bは、図10に示すように、コイル1
1の軸線方向において対向するように回転子10の軸1
2に取り付けられている。そして、この対の整流子13
a,13bは、軸12の回転により、左右の固定ブラシ
14a,14bに交互に接し、コイル11への通電方向
を切り換えることにより、コイル11の端部11a,1
1bを交互にN極とS極に励磁し、このことで、磁石1
5a,15bとの間で反発力と吸着力を生じさせ、この
力を利用して軸12を回転させるようになっている。
【0004】なお、コイル11への通電方向の切り換え
は、コイル11が水平な状態、即ち、コイル11に対し
て磁石15a,15bの磁力が最も強く作用する位置で
なされるようになっている。従って、この時、固定ブラ
シ14a,14bはいずれの整流子13a,13bとも
接せず、コイル11への通電は、一時遮断されることと
なるが、回転中は慣性力が作用しているので、回転子1
0は停止することなく、連続して回転するようになって
いる。
【0005】しかしながら一旦停止させると、コイル1
1が水平な位置で磁気的に安定して停止するので、通電
しても回転を開始しないという問題点があった。
【0006】従来、この問題点を改善したものとして
は、実公平6−26064号や実開平3−66568
号、あるいは実用新案登録番号第3011243号に示
されるものがあった。これらはいずれも回転子に所定形
状の金属片を取り付け、コイルを傾斜させた状態、つま
り、整流子が固定ブラシに接触した通電可能な状態で磁
気的に安定させ、停止させるようにしたものである。
【0007】なお、図9において符号16a,16b
は、回転子10の軸12を回転自在に支持した軸受け、
17はコイル11を端部11a,11bを除いて覆った
コイルカバーを示す。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、通常
の二極モータでは、コイルが磁石間で水平になった時、
即ち、コイルに対して磁石の磁力が最も強く作用する位
置で、コイルへの通電方向が切り換わるようになってい
る。従って、モータを停止させると、コイルは磁石の吸
着力により、上記の位置で停止するが、この時、整流子
は固定ブラシと通電可能な状態に接していない。よっ
て、この状態で固定ブラシに通電してもコイルには電流
が流れず、モータは起動しない。このため始動の際に
は、モータの軸をいずれかの方向に押してやらなくては
ならないという問題点があった。
【0009】また、この点を改善した上記実公平6−2
6064号、実開平3−66568号、実用新案登録番
号第3011243号に示されたものは、何れも回転子
に所定形状の金属片を取り付けるようにしているので、
通常の二極モータに比し、余分な部品を必要とすると共
に、その組立ての際の加工工程数も増えることとなり、
コストの上昇を招くという問題点があった。
【0010】本発明は、上記従来の二極モータが有して
いた問題点の解決を課題とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明のうち、請求項l記載の発明は、対向配置
された一対の磁石間に、端部がN極とS極に交互に励磁
される二極のコイルとこのコイルと接続された一対の整
流子とを備えた回転子が回転自在に設けられ、整流子が
回転しつつ集電可能に一対の固定ブラシと接した構成の
二極モータにおいて、上記一対の磁石を、回転子に対す
る面が、所定の比率で、N極とS極の異極に着磁された
ものとし、コイルが通電されていないときに回転子が垂
直軸に対して変位角αを有して磁気的に安定して停止
し、かつ整流子が、この停止時に固定ブラシと接するよ
うに回転子の軸に、その回転方向に対して変位角βを有
するように取り付けたものである。
【0012】請求項2記載の発明は、上記請求項1記載
の発明の構成における磁石の異極の比率を、15〜20
%に限定したことを特徴とする。
【0013】請求項3記載の発明は、上記請求項1記載
の発明の構成における変位角αと変位角βを、α<β<
45°の関係に限定したことを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示した実施の形
態に基づき詳細に説明する。
【0015】図1は、本発明に係る二極モータに用いら
れる回転子1の実施形態を示した正面図、図2は、この
回転子1を用いた二極モータの構成図である。図示した
ようにこの二極モータは、従来のものと同様に、二極の
コイル2とこのコイル2に接続された一対の整流子3
a,3bとを備えた回転子1を、磁石5a,5b間で回
転可能なように設け、この回転子1の軸4に取り付けら
れた整流子3a,3bを、その左右両側から挟み込むよ
うに固定ブラシ6a,6bを接触させて設けている。
【0016】ここにおいて、本発明の二極モータでは、
回転子1の両側に配される磁石5a,5bを、所定の比
率で異極に着磁されたものとしている。即ち、回転子1
の左側に配された磁石5aは、その殆どがN極で下端側
のみが、異極のS極であり、回転子1の右側に配された
磁石5bは、反対にその殆どがS極で上端側のみが、異
極のN極である。
【0017】なお、この異極の比率は、15〜20%が
望ましい。また、左右の磁石5a,5bにおいて、異極
は相反する極である。即ち、一方の極を基準とすると他
方の極の比率は、左右の磁石5a,5bにおいて、相反
する値となっている。
【0018】従って、この磁石5a,5bで形成される
磁界内に回転自在に設けられた回転子1は、コイル2に
通電していないと、図2に示すようにモータの垂直軸Y
に対して、変位角αを有するように傾斜した状態で磁気
的に安定し、停止する。
【0019】また、回転子1の軸4に取り付けられる半
割円筒形の一対の整流子3a,3bは、回転子1の縦軸
yに対してその回転方向(図2において左回転方向)に
所定の角度(図2に変位角βで示す)だけ前進した位置
で、軸4に互いに対向するように絶縁状態で取り付けら
れている。
【0020】なお、後述するモータの作動を確実にする
ためには、上記変位角βは、変位角αより大きく、かつ
45°以内に設定することが望ましい。
【0021】次に上記構成を有する本発明の二極モータ
の作動を図3〜図6に基づき説明する。
【0022】まず、図3はコイル2に通電していない停
止状態を示す。図示したように本発明の二極モータで
は、コイル2の両側に配された磁石5a,5bは、所定
の割合で異極(磁石5aの場合はS極、磁石5bの場合
はN極を指す)に着磁されているので、両磁石5a,5
bで形成される磁界内に回転自在に支持された回転子1
は、図示したように傾斜した状態で磁気的に安定して停
止する。この時、回転子1の軸4に、互いに絶縁した状
態で対向するように取り付けられた整流子3a,3b
は、上述の通り、回転子1の傾き(変位角α)よりも大
きな角度(変位角β)で回転方向に変位しているので、
整流子3aは固定ブラシ6aに、整流子3bは固定ブラ
シ6bに接している。従って、この状態で固定ブラシ6
a,6bに通電すると、整流子3a,3bを介してコイ
ル2に電流が流れ、コイル2の一方の端部2aがS極、
他方の端部2bがN極に励磁される。よって、近傍に位
置した磁石5b,5aとの間で反発力が生じるが、左側
の磁石5aは下方がS極に、右側の磁石5bは上方がN
極に着磁されているので、この間で吸着力が生じ、コイ
ル2が取り付けられた回転子1は、反時計回り方向の力
を受け、同方向に回転を開始する。
【0023】そして、図4で示した位置でコイル2に対
する磁石5a,5bの吸着力は最大となるが、回転を開
始した回転子1は、その慣性力により、図5に示した位
置にまで回転する。なお、その際、コイル2の端部2
a,2bと、磁石5a,5bの主要な極(磁石5aにお
いてはN極、磁石5bにおいてはS極)との間の反発力
もある程度作用しているものと思われる。
【0024】図5に示した位置では、コイル2の上端が
S極、下端がN極であるので、コイル2の上端は、左側
の磁石5aのN極と引き合い、コイルの下端は右側の磁
石5bのS極と引き合って、回転子1は同方向にさらに
回転を継続する。この回転に伴って、右側の固定ブラシ
6bと接触していた整流子3bは、左側の固定ブラシ6
aと接触し、反対に左側の固定ブラシ6aと接触してい
た整流子3aは、右側の固定ブラシ6bと接触する。こ
のことで、コイル2への通電方向が切り換わり、コイル
2は、図6に示すようにS極であった側がN極に、N極
であった側がS極に励磁され、それぞれが近傍に位置し
た磁石5a,5bとの間で反発力を生じて回転する。
【0025】以上の動作を繰り返すことにより、本発明
の二極モータは回転するようになっている。
【0026】また通電を停止すると、異極を設けた磁石
5a,5bで形成される磁界により、回転子1は図3に
示した傾斜状態で磁気的に安定し、停止する。この時、
整流子3a,3bは、図3に示したように固定ブラシ6
a,6bに接しているので、通電を開始すると、上述の
通り、回転子1は自動的に回転を始める。
【0027】以上の通り、本発明の二極モータは、通電
により自動的に回転を開始し、その後は通常のものと何
ら変わることなく、回転するものである。
【0028】なお、上記では、磁石5a,5bの一端側
を全て異極に着磁したものを例示したが、本発明の二極
モータでは、磁石5a,5bの回転子1に対する面が、
所定の比率で異極に着磁されていれば良く、図7に示し
たように内外で磁極が相違した磁石7a,7bであって
も良い。
【0029】また、図示した例では、回転子1の両側に
配される磁石5a,5bとして弧状のものを示したが、
この磁石は、回転子1の周囲に磁界を形成するものであ
れば良く、図8に示したような棒状あるいは板状の磁石
8a,8bであっても良いことは勿論である。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち、請
求項1記載の発明は、所定の比率で異極を着磁した磁石
を回転子の両側に配し、回転子の軸に取り付けられる整
流子を回転子の回転方向に変位させることにより、何ら
余分な部品を要することなく、二極モータのオートスタ
ートを可能とした。従って、回転子に金属片などを取り
付けてオートスタートを図ったものに比し、部品コスト
が削減されると共に、その組付けの手間も省かれ、コス
トの低減が図られる。
【0031】請求項2記載の発明は、磁石に着磁される
異極の比率を、15〜20%に設定することにより、最
も良い効率で上記請求項1記載の発明の効果を奏し得る
ものである。
【0032】請求項3記載の発明は、整流子の回転子に
対する変位角βを、停止時の回転子の変位角αより大き
く、かつ45°以下に設定することにより、確実に上記
請求項1記載の発明の効果を奏する二極モータを製造し
得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の二極モータに用いられる回転子の実施
形態を示した正面図である。
【図2】本発明に係る二極モータの実施形態を示した構
造図である。
【図3】実施形態による停止状態の説明図である。
【図4】実施形態による通電開始直後の状態を示した説
明図である。
【図5】実施形態によるコイルへの通電方向の切り換え
直前の状態を示した説明図である。
【図6】実施形態による通電方向の切り換え直後の状態
を示した説明図である。
【図7】本発明の他の実施形態を示す簡略正面図であ
る。
【図8】本発明のさらに他の実施形態を示す簡略正面図
である。
【図9】二極モータの簡略斜視図である。
【図10】従来の二極モータに用いられた回転子の正面
図である。
【符号の説明】
1 回転子 2 コイル 3a,3b 整流子 4 軸 5a,5b、7a,7b、9a,9b 磁石 6a,6b 固定ブラシ

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 対向配置された一対の磁石間に、端部が
    N極とS極に交互に励磁される二極のコイルとこのコイ
    ルと接続された一対の整流子とを備えた回転子が回転自
    在に設けられ、整流子が回転しつつ集電可能に一対の固
    定ブラシと接した構成の二極モータにおいて、 上記一対の磁石は、回転子に対する面が、所定の比率
    で、N極とS極の異極に着磁されており、コイルが通電
    されていないときに回転子が垂直軸に対して変位角αを
    有して磁気的に安定して停止するようになされ、かつ整
    流子が、この停止時に固定ブラシと接するように回転子
    の軸に、その回転方向に対して変位角βを有して取り付
    けられていることを特徴とする二極モータ。
  2. 【請求項2】 磁石の回転子に対する面における異極の
    比率が、15〜20%であることを特徴とする請求項1
    記載の二極モータ。
  3. 【請求項3】 変位角αと変位角βが、α<β<45゜
    の関係を有していることを特徴とする請求項l記載の二
    極モータ。
JP9144088A 1997-06-02 1997-06-02 二極モータ Expired - Lifetime JP2926021B2 (ja)

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