JP3000059B2 - 直流回転機 - Google Patents

直流回転機

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JP3000059B2 JP25943490A JP25943490A JP3000059B2 JP 3000059 B2 JP3000059 B2 JP 3000059B2 JP 25943490 A JP25943490 A JP 25943490A JP 25943490 A JP25943490 A JP 25943490A JP 3000059 B2 JP3000059 B2 JP 3000059B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は直流回転機に関するもので、特に2端両方向
導電性の非閉路電機子巻線を有する電機子に関するもの
である。
従来の直流回転機は一般に重ね巻線又は波巻線で構成
されている。これら2つの型式の巻線は巻線の全てを先
導する導線の先端をその出発端に戻して閉ループを形成
する。従って、これら従来の巻線の構成技術を直流回転
機用の無制限に延伸する非閉ループ型の電機子巻線を構
成するために使用することは不可能である。本発明は2
端両方向電導作用を有する直流回転機用の無制限に延伸
する非閉路電機子コイル巻線に関するものである。この
技術は全ての直流回転モータ並びに直流リニアモータに
適用することができる。
ドイツ国特許第DE−C−52,130号明細書は界磁極を有
する従来の回転子を備えたダイナモエレクトリック回転
機を開示しており、回転子導体は長手方向に延伸するロ
ッドである。固定子のハウジングに取付けた整流子のブ
ラシはロッドの対向端に係合する。ブラシは回転子の各
端部にそれぞれ一対で配設され、導体ロッドに沿って前
後に電流を直列または並列に向けるために各端部におい
ていくつからのブラシが互いに連結されている。
米国特許第4,185,216号明細書は磁極が円周的に分離
されている同極ダイナモエレクトリック回転機を開示し
ている。半径方向の磁界を発生させるために円筒状固定
子の凹部内に長手方向界磁コイルが配設されている。回
転子はその表面に長手方向導体を支持し、整流子は電気
回路を完成させるために回転子の各端部と接触してい
る。ブラシは固定子導体と個々に又はグループで接続さ
れている。
本発明の目的は2端両方向導電作用を有する無制限に
延伸する非閉路電機子コイル巻線を備えた直流回転機を
提供することにある。
第1実施態様によれば、本発明の直流回転機は移動時
に磁力線を切るために長手方向に均一に配設された導体
を有する非閉路電機子巻線を備えた電機子から成り、各
導体にはその一端に配設した第1整流接点と導体の他端
に配設した第2整流接点とを備え、電機子巻線に直交的
に対面するように少なくとも1つの磁極を本体に支持
し、第1整流接点と第2整流接点にそれぞれ接触させる
ために第1ブラシ機構と第2ブラシ機構を本体に支持さ
せ、各ブラシ機構を少なくとも2つのブラシから構成す
ると共に第1ブラシ機構には各極性の変更ブラシを備
え、第1及び第2ブラシ機構の各ブラシを円弧長で電気
角度180度以下の長さにすると共に少なくとも2つの整
流接点と接続可能にし、導体を平行に接続させるために
第1ブラシ機構と第2ブラシ機構とをブラシの長さの半
分まで互いに食い違わせたものである。
第2実施態様において本発明の直流回転機は移動時に
磁力線を切るために長手方向に均一に配設した導体を有
する非閉路電機子巻線を備えた円弧形状、円盤形状、又
は円錐形状の回転子にすることができる電機子から成
り、各導体にはその一端に配設させた第1整流接点と導
体の他端に配設させた第2整流接点とを備え、電機子巻
線に直交的に対面するように少なくとも1つの磁極を本
体に支持し、第1整流接点と第2整流接点とにそれぞれ
接触させるため第1ブラシ機構と第2ブラシ機構とを本
体に支持させ、各ブラシ機構を2つのブラシから構成す
ると共に第1ブラシ機構には各極性のブラシを備え、第
1及び第2ブラシ機構の各ブラシを第1又は第2整流接
点の円弧長において電気角度180度以下の長さにすると
共に短絡を阻止するためにブラシ間に1つの整流接点よ
りも大きい分離間隙を備え、導体を平行に接続させるた
めに第1ブラシ機構と第2ブラシ機構とを電気角度90度
互いに食い違わせたものである。
本発明の2端両方向導電性の非閉路電機子巻線を有す
る直流回転機は電機子スロットの内側に長手方向に埋設
した導体から構成した電機子巻線から構成されている。
各導体の各端部は整流接点セグメントを備えている。導
体は電機子が回転した時に磁力線を切るために利用され
る。少なくとも1つ又はそれ以上の磁極が電機子巻線に
直交的に対面する。磁極とブラシは同じ本体(回転本体
又は固定本体)に固定されている。電機子と磁極との間
の整合は並列接続及び直列接続を含む電機子出力接続に
依存する。
図1は2端両方向導電性の非閉路電機子巻線を有する
直流回転機用の並列接続の電機子巻線の実施例を示し、
該電機子巻線は電機子導体に直交的に対面する少なくと
も1つの磁極又は一対の磁極を備えている。
磁極とブラシは同一本体(回転本体又は固定本体)に
配設されていて、電機子導体に対して相対運動を有す
る。
電機子導体A1〜Anは連続的に配列され、その両端は各
整流接点セグメントCR1〜CRnとCL1〜CLnに接続されてい
る。電機子導体の数はブラシと磁極が配設されている移
動本体の長さにより制限されることはない。
少なくとも2つのブラシ機構が90゜の電気角度差で別
個に電機子導体の右側整流接点セグメントと左側整流接
点セグメント上にそれぞれ備えられている。各ブラシ機
構の隣接するブラシ間の間隙は1つの整流接点セグメン
ト以下の長さにしてはらず、各ブラシの最大包囲角度は
180゜以下の電気角度にしなければならない。各ブラシ
機構のブラシは電動機又は発電機の作用を生じさせるた
めに並列回路を形成するよう互いに接続されている。
図1に示した並列接続の直流電動機の応用例におい
て、プラス極からの電流はブラシB101から電動機に入
り、そして電機子導体A1〜A4を経てブラシB102に流れ
る。その後、電機子導体As〜Asを経由して逆方向に向か
ってブラシB103に流れ、その後マイナス極に入る。ブラ
シB101とB105は共にプラス極に接続され、ブラシB103と
B107は共にマイナス極に接続されている。ブラシB102,B
104,B106は電機子導体の接続を達成するために補助ブラ
シとして利用されている。従って電機子巻線は直流リニ
アモータ回路として形成されている。
図2は2端両方向導電性の非閉路電機子巻線を有する
直列接続の直流リニアモータ回路を示し、該直流リニア
モータ回路は電機子導体に直角的に対面している少なく
とも1つの磁極又は一対の磁極から成っている。
磁極とブラシは共に同一本体(回転本体又は固定本
体)に配設され、電機子に対して相対運動を有する。
電機子導体A1〜Anは連続的に配列され、その両端はそ
れぞれ関連の整流接点セグメントCR1〜CRnとCL1〜CLnに
接続されている。電機子導体の数はブラシと磁極が配設
されている移動本体の長さにより制限されることはな
い。
少なくとも2つのブラシ機構が180゜の電気角度差で
別個に電機子導体の右側と左側の整流接点セグメント上
にそれぞれ備えられている。各ブラシ機構のブラシ間の
間隙は1つの整流接点セグメント以下の長さにしてはな
らず、各ブラシの最大包囲角度は360゜以下の電気角度
にしなけらばならない。この方法において、他側のブラ
シ機構を協働させることによりこの360゜の電気角度の
範囲内の全ての電機子導体は均等に分割され、そして電
動機又は発電機の作用を生じさせるために直列回路を形
成させるよう互いに接続されている。
図2に示した直列接続の直流電動機の応用例におい
て、プラス極からの電流はブラシB201から電動機に入
り、そして電機子導体組A1〜A4を経てブラシB202に流れ
る。その後、方向を変えて電機子導体As〜Asを経てブラ
シB203に流れ、そして方向を再び変えて、電機子導体As
〜A12を経由して、ブラシB204に流れる。その後方向を
変えて、電機子導体A13〜A16を経由して、ブラシB205に
流れ、そして再び方向を変えて電機子導体A17〜A20を経
由してブラシB206に流れる。そこで方向を変えて電機子
導体A21〜A24を経由して、最後のブラシB207に流れ、そ
してマイナス極に入る。この方法において、直列接続の
直流リニアモータを形成する。
上記の並列接続と直列接続の双方の直流電動機の応用
例において、磁極の軸線と同じ方向の電流を支持する電
機子導体の中心線の軸線との間の関連角度は電機子反作
用に基いて進み角度から遅れ角度まで調整可能であり、
電機子の反作用はこの直流回転機が電動機として使用さ
れるか、又は発電機として使用されるか否かを決定す
る。
更に、これらの進み角又は遅れ角の角度調整は回転本
体と固定本体との間の反発力又は吸引力を調整するため
に使用することもでき、これらの反発力と吸引力は、同
一の動力源から来るためである。従って、それは特に高
速電動軌道列車の駆動モータとして使用することができ
る。これらの遅れ角と進み角の角度調整は磁極又はブラ
シのいずれかの位置移動によって行うことができる。
直流回転機の応用例において、回転子は円筒状構造体
であり、例えば円筒形回転子、円盤形回転子又は円錐形
回転子にすることができ、固定子は磁極を有している。
図3,図4,及び図5は並列接続の2端両方向導電性の閉
路電機子巻線を有する直流回転モータに適用した本発明
の応用例を示す。これらの図から明らかな通り、円筒形
回転子309は均等に分布された電機子巻線310を備え、こ
れらの巻線310の両端はそれぞれ整流子307,308に接続さ
れ、少なくとも2つのブラシ303,304(1つが入力用
で、他が出力用)がそれぞれ電気角度180゜以下の包囲
角を有して整流子307上に備えられている。これら2つ
のブラシ303,304間の間隙の幅は巻線が短絡するのを防
止するため1つの整流子セグメントの幅よりも大きくし
なければならない。他方の整流子308も2つの補助ブラ
シ305,306を備え、各ブラシ305,306は電気角度180゜以
下の包囲角又は円弧長を有している。これら2つのブラ
シ間の間隙も巻線が短絡するのを防止するために1つの
整流子セグメントよりも大きくしなけらばならず、これ
ら2つの補助ブラシ305,306は前述の2つのブラシ303,3
04から90゜の電気角度差を有して配設され、磁極301,30
2は永久磁石又は電磁石のいずれかで構成させることが
できる。磁極の軸線は入力ブラシと出力ブラシの軸線に
一致させてある。
各ブラシの長さは角度として説明してあり、ブラシが
包囲する角度に関するものである。360゜の円弧長はN
極に対面して配置される導電片とその後次のN極に対面
して配置される導体との間の電機子に沿う円弧の長さで
ある。
上述したように、本発明は2端両方向導電性の非閉路
電機子巻線を提供でき、この非閉路電機子巻線はブラシ
を有する直流回転モータ又はブラシを有する直流リニア
モータの双方に適用でき、各種の産業及び運輸等の用途
に用いられ、その構造が簡単で、確実に作動する。
【図面の簡単な説明】
図1図は本発明の直流回転機用の並列接続の電機子巻線
の展開図である。 図2は本発明の直流回転機用の直列接続の電機子巻線の
展開図である。 図3は本発明の並列接続の2端両方向非閉路巻線を有す
る電機子を備えた直流回転機の正面図である。 図4は図3に示した直流回転機の右側端面図である。 図5は図3に示した直流回転機の左側端面図である。 (符号の説明) B101,B103,B105,B107……ブラシ B102,B104,B106……補助ブラシ A1〜An……電機子導体 CL1〜CLn……整流接点セグメント B201,B203,B205,B207……ブラシ B202,B204,B206……補助ブラシ 301,302……磁極 303,304……ブラシ 305,306……補助ブラシ 307,308……整流子 309……回転子 310……電機子巻線

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】移動時に磁力線を切るために長手方向に均
    一に配置された導体(A1〜An)を有する非閉路電機子巻
    線(310)を備えた電機子(309)から成り、各導体(A1
    〜An)にはその一端に配設した第1整流接点(CL1〜CL
    n)とその他端に配設した第2整流接点(CR1〜CRn)と
    を備え、電機子巻線(310)と直角的に対面するように
    少なくとも1つの磁極(301,302)を本体に支持させ、
    第1整流接点(CL1〜CLn)と第2整流接点(CR1〜CRn)
    とにそれぞれ接触させるために第1及び第2ブラシ機構
    (303−306)を本体に支持し、各ブラシ機構を少なくと
    も2つのブラシから構成すると共に第1ブラシ機構には
    各極性の変更ブラシを備え、第1及び第2ブラシ機構の
    各ブラシを円弧長で電気角度180度以下の長さにすると
    共に少なくとも2つの整流接点に接続可能とし、導体を
    平行に接続させるために第1ブラシ機構と第2ブラシ機
    構とをブラシの長さの半分まで互いに食い違わせたこと
    を特徴とする直流回転機。
  2. 【請求項2】移動時に磁力線を切るために長手方向に均
    一に配置させた導体(A1〜An)を有する非閉路電機子巻
    線(310)を備えた電機子(309)から成り、各導体には
    その一端に配設させた第1整流接点(CL1〜CLn)と導体
    の他端に配設した第2整流接点(CR1〜CRn)とを備え、
    電機子巻線と直角的に対面するように少なくとも1つの
    磁極(301,302)を本体に支持し、第1整流接点と第2
    整流接点とにそれぞれ接続させるために第1ブラシ機構
    (303,304)と第2ブラシ機構(305,306)を本体に支持
    させ、各ブラシ機構を2つのブラシから構成すると共に
    第1ブラシ機構には各極性のブラシを備え、第1及び第
    2ブラシ機構の各ブラシを第1又は第2整流接点の円弧
    長で電気角度180度以下の長さにすると共にブラシ間に
    は短絡を阻止するために1つの整流接点よりも大きい分
    離間隙を備え、導体を平行に接続させるために第1ブラ
    シ機構と第2ブラシ機構とを互いに90度食い違わせたこ
    とを特徴とする直流回転機。
  3. 【請求項3】進み角度又は遅れ角度に依存して電動機又
    は発電機として作動させるために電機子巻線(310)を
    進み角度又は遅れ角度で走行するように少なくとも1つ
    の磁極(301,302)の軸線を電機子巻線の回転軸線を中
    心に角度的に調整可能にしたことを特徴とする請求項1
    乃至3のいずれか1項に記載の直流回転機。
  4. 【請求項4】少なくとも1つの磁極(301,302)を永久
    磁石としたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか
    1項に記載の直流回転機。
  5. 【請求項5】少なくとも1つの磁極(301,302)を電磁
    石にしたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1
    項に記載の直流回転機。
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