JPH04124879U - 直流電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電機子鉄心へのコイルの回転軸と垂直方向の
回巻を容易にすることにより、固定子用マグネットの配
置を変え、直流電動機の小型化を図る。 【構成】 本体に軸支された回転軸１と、回転軸１に固
定され、複数の整流子片４−１，…４−３２が周設され
た整流子４と、整流子片４−１，…４−３２と接触して
直流電流を供給する接触片５ａ，５ｂと、回転軸１に周
設され、同一半径上に複数の嵌合部を有する押え部材９
ａ，９ｂと、押え部材９ａ，９ｂの各嵌合部１２−１，
…１２−８にはめ込まれるとともに、回転軸１に直交す
る面内でループを形成するように巻回された電機子コイ
ル１４−１，…１４−８を有する複数の電機子鉄心１３
−１…１３−８と、電機子コイル１４−１，…１４−８
のループ面と対向すべく電機子鉄心１３−１，…１３−
８の少なくとも一方面側で上記本体に配置された所定数
のマグネット部材１６ｂ，１６ｃとを備えた直流電動機
である。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、直流電源を供給して回転軸を回転させる直流電動機に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来の直流電動機として、中心部に回転軸と結合した電機子鉄心を有し、この 電機子鉄心の先端部と対向する（半径方向の）外側に固定子側のマグネットを配 した一般的な構造が知られている。この従来の直流電動機は、電機子鉄心に巻回 したコイルに直流電流を流して外側に配した固定子のマグネットとの間に順次吸 引、反発力を生じさせて回転トルクを発生させ、回転軸を回転させるものである 。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

このように、従来の一般的な直流電動機においては、中心部の電機子鉄心の外 側に固定子側のマグネットが配置されていたので必然にその径が大きくなってい た。

【０００４】 なお、この欠点を解消するために、回転軸から等距離の所に電機子鉄心と固定 子用マグネットを配置する構造も考えられるが、電機子鉄心へのコイルの巻回が スペース的な点より困難であり、かつ構造が複雑になるという問題がある。

【０００５】 本考案は、前記従来の課題を解決するもので、電機子鉄心と固定子用マグネッ トを回転軸よりほぼ等距離の位置に配する構造において、電機子鉄心へのコイル の巻回も容易にし、かつその構成を簡易にしたものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案に係る直流電動機は、本体に軸支された回転軸と、この回転軸に固定さ れ、複数の整流子片が周設された整流子と、前記整流子片と接触して直流電流を 供給する接触片と、前記回転軸に周設され、同一半径上に複数の嵌合部を有する 押え部材と、前記押え部材の各嵌合部にはめ込まれるとともに、前記回転軸に直 交する面内でループを形成するように巻回された電機子コイルを有する複数の電 機子鉄心と、前記電機子コイルのループ面と対向すべく前記電機子鉄心の少なく とも一方面側で上記本体に配置された所定数のマグネット部材とを備えてなるも のである。

【０００７】

【作用】

本考案の直流電動機によれば、電機子鉄心を押え部材にはめ込む構成にするこ とにより、製造時において本体より分離された電機子鉄心に、磁界方向が回転軸 の軸方向になる磁界を発生させるコイルの巻回が容易となる。このため、固定子 側マグネットを、回転軸からの距離が電機子鉄心とほぼ等距離の位置になるよう に配置することができ、直流電動機の径を簡易な構成により小さくできる。

【０００８】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面を参照にしながら説明する。 図１は、本考案に係る直流電動機の一実施例を示す正面断面図である。

【０００９】 この図１において、１は回転軸であり、この回転軸１は、左端側では軸受２に よって支持されており、右端側では玉軸受３によって支持されている。回転軸１ は、このように２箇所で支持された状態でその中心軸１ａを中心として回転自在 になっている。この軸受３の右端は、負荷と連結可能な連結用部材１ｂで形成さ れている。

【００１０】 ４は、回転軸１の左端側に固定された整流子であり、この整流子４は、境界面 がマイカ板等により互いに絶縁された３２個の銅材の整流子片４−１，４−２， …，４−３２を円筒形に組立てて構成されたものである。

【００１１】 ５ａ，５ｂは回転軸１の回転にともなってそれぞれ整流子４の整流子片４−１ ，４−２，…，４−３２の１つと順次接触してゆくカーボン接触片であり、整流 子４を中間にはさんで互いに対向するように配置されている。これらのカーボン 接触片５ａ，５ｂはそれぞれ後端に配置されたバネ６ａ，６ｂにより整流子４側 に押圧され、これにより常に安定的に整流子片４−１，４−２，…，４−３２の いずれかに接触している。

【００１２】 ７ａ，７ｂはこの直流電動機に直流電流を入力するための入力端子であり、プ ラス側の入力端子７ａは直流電源側ではそのプラス端子と接続され、直流電動機 側ではカーボン接触片５ａと電気的接続されている真鍮端子８ａと導線により接 続されている。また、マイナス側の入力端子７ｂは、同様に、直流電源側ではそ のマイナス端子と接続され、直流電動機側ではカーボン接触片５ｂと電気的接続 されている真鍮端子８ｂと導線により接続されている。この構成により、カーボ ン接触片５ａ，５ｂに接触している整流子４の互いに反対側に位置する整流子片 のそれぞれには、直流電源より入力端子７ａ，７ｂ，真鍮端子８ａ，８ｂおよび カーボン接続片５ａ，５ｂを介して電流が供給されることになる。

【００１３】 ９ａ，９ｂは、図２に示すように中心部には、軸１に固定されている回転中心 部材１０に接続される円形孔１１を有し、その外側同一半径上に８個のほぼ長方 形の開孔１２−１，１２−２，…，１２−８を有する押え板である。この押え板 ９ａ，９ｂは互いに等間隔の対向した状態で保持されるように、外縁部にドーナ ツ状の保持用板１３を介在させている。

【００１４】 さらに、押え板９ａ，９ｂの中心側は、回転軸１に固定された回転中心部材１ ０の外縁部と嵌合し、ビス止めや溶接等によりこの回転中心部材１０に固定され ている。

【００１５】 図３は図１のＸ−Ｙ面より矢印Ａ方向（左方向）に直流電動機を見た図である 。１３−１，１３−２，…，１３−８は、一定間隔で保持された押え板９ａ，９ ｂの開孔１２−１，１２−２，…，１２−８（図２）のそれぞれ１個づつはめ込 まれ固定された８個の電機子鉄心を示している。これらの電機子鉄心１３−１， １３−２，…，１３−８のそれぞれには、回転軸１に直交する面内でループを形 成するように電機子巻線としてのコイル１４−１，１４−２，…，１４−８が巻 回されており、このコイルの巻回により回転軸１の軸方向の磁界Ｈが発生する。

【００１６】 １５ａ，１５ｂは、図４に示すように中心部に回転軸１が貫通状に遊嵌する円 形孔１６ａを有するマグネット固定用の円板であり、この円板１５ａは電機子鉄 心１３−１，１３−２，…，１３−８と対向する面に図４に示すようにＮ極マグ ネット板１６ｂとＳ極マグネット板１６ｃを有している。この図４は図１のＸ− Ｙ面より矢印Ｂ方向（Ｂ方向）に円板１５ａを示した図である。他方のマグネッ ト固定用の円板１５ｂには、円板１５ａのマグネット板と極性が逆になったマグ ネット板が対応する箇所に貼り付けその他の方法により固定されている。

【００１７】 このマグネット板１５ａ，１５ｂは、それぞれの外縁部が継鉄ケース１８の内 側に形成された固定部材１７ａ，１７ｂと嵌合して固定され、固定子の機能を有 することになる。

【００１８】 このように、電機子鉄心１３−１，１３−２，…，１３−８は右側では円板１ ５ａ上のマグネット板と対向し、左側では円板１５ｂ上のマグネット板と対向す ることにより、吸引力、反発力トルクを発生させ、これにより回転軸１が回転す ることになる。

【００１９】 次に、図５を用いて、整流子片４−１，４−２，…４−３２と電機子鉄心１３ −１，１３−２，…，１３−８との電気的接続の構成の一例を説明する。

【００２０】 同図に示すように、整流子片４−１から出たコイルは電機子鉄心１３−１に巻 回され整流子片４−２に戻る。同様にして、整流子４−２から出たコイルは、同 じ電機子鉄心１３−１に巻回され整流子片４−３に戻る。このようにして、整流 子片４−１，…，４−４の４個の整流子片から出たコイルは、同一の電機子鉄心 １３−１に並列に巻回される。

【００２１】 同様に、整流子４−５，…，４−８から出たコイルは電機子鉄心１３−２、整 流子４−９，…４−１２から出たコイルは電機子鉄心１３−３，……、整流子４ −２９，…，４−３２から出たコイルは電機子鉄心１３−８へそれぞれ並列に巻 回される。

【００２２】 したがって、同図に示すようにプラス側のカーボン接触片５ａが整流子４−１ と接触し、マイナス側のカーボン接触片が整流子片４−１７と接触している瞬間 には、直流電流は右半分側の電機子鉄心１３−１，１３−２，…，１３−４のコ イルを流れる電流と左半分側の電機子鉄心１３−８，１３−７，…，１３−５の コイルを流れる電流に２分されて、プラス側のカーボン接触片５ａからマイナス 側のカーボン接触片５ｂへ流れる。

【００２３】 これによって、右半分側の電機子鉄心１３−１，…，１３−４と左半分側の電 機子鉄心１３−８，…，１３−５で逆方向の磁界が発生することになる。

【００２４】 なお、整流子４が回転して、カーボン接触片５ａ，５ｂが接触する整流子片が 変化しても、同じ動作により、右半分側と左半分側に位置するコイルには逆方向 の磁界が発生することになる。

【００２５】 次に、図６（ａ），（ｂ）を用いて、本実施例の直流電動機の回転動作につい て説明する。

【００２６】 図６（ａ）は、固定子側となる円板１５ａの電機子鉄心側と対向する面を示し ており、マグネット板の極性の領域によって４つの領域Ａ₁，Ａ₂，Ａ₃，Ａ₄に分 けてある。領域Ａ₁とＡ₂はＳ極マグネット板１６ｂの領域にあるためＳ極となり 、Ａ₃とＡ₄はＮ極マグネット板１６ｃ上の領域であるためＮ極となっている。

【００２７】 図６（ｂ）は、図６（ａ）に対応する回転子側となる電機子鉄心側の面の極性 を示しており、電流Ｃ₁が流れるコイルが巻かれている電機子鉄心１３−２，１ ３−３，１３−４にはＳ極が現われている。他方、電流Ｃ₂が流れるコイルが巻 かれている電機子鉄心１３−８，１３−７，１３−６にはＮ極が現われている。

【００２８】 これにより、固定子側と回転子側間には、領域Ａ₁で吸引力、領域Ａ₂で反発力 、領域Ａ₃で吸引力、領域Ａ₄で反発力が生じ、さらに領域Ａ₂とＡ₃の間の領域に 位置する電機子鉄心１３−３には時計回りのトルク、領域Ａ₁とＡ₄の間の領域に 位置する電機子鉄心１３−７にも時計回りのトルクが発生する。結局、総合的に は、電機子鉄心側に右回りのトルクが発生し、これにより電機子鉄心と結合され た回転軸１が右方向回転することになる。

【００２９】 なお、左側の円板１５ｂと電機子鉄心間でも同様の動作により右回りのトルク が発生する。

【００３０】 以上の本実施例の直流電動機の特徴の１つは、電機子鉄心１３−１，１３−２ ，…１３−８を押え板９ａ，９ｂの開孔１２−１，１２−２，…１２−８にはめ 込める構成にしたことである。これにより、製造時において電機子鉄心１３−１ ，１３−２，…，１３−８は分離した状態で電機子コイル１４−１，１４−２， …１４−８を回転軸１と直角方向に容易に巻回でき、後に押え板９ａ，９ｂの開 孔１２−１，１２−２，…１２−８にはめ込める。このため、電機子鉄心と固定 子側マグネットを回転軸よりほぼ等しい位置に対向させることができ、直流電動 機の径を小さくすることができ、簡易な構成で直流電動機の小型化が達成できる 。

【００３１】 なお、本実施例では、回転子側の両側面に２枚の円板でマグネットを配置して 回転トルクを増大させたが、少なくとも一方面側に配置されればよい。また、か かる回転子と固定子との対面構成を軸方向に多段並設すればより大きな回転力を 得ることができる。更に、本実施例では、電機子鉄心を８個、マグネットを２個 としたが、本考案の回転原理の範囲内において、これらの個数は所要のものを採 用することが出来るものである。

【００３２】

【考案の効果】

以上の実施例から明らかなように、本考案によれば電機子鉄心を押え部材には め込める構成にすることにより磁界方向を回転軸の軸方向に発生させる電機子コ イルの巻回が容易となる。このため、固定子用マグネットを、回転軸からの距離 が電機子鉄心とほぼ等距離の位置になるように配置することができ、簡易な構成 により直流電動機の径を小さくできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る直流電動機の一実施例を示す正面
断面図である。

【図２】同直流電動機の押え板の正面図である。

【図３】図１のＸ−Ｙ面より矢印Ａ方向を見た側面図で
ある。

【図４】図１のＸ−Ｙ面より矢印Ｂ方向を見た側面図で
ある。

【図５】同直流電動機における整流子片と電機子鉄心の
電気的接続の状態を示す構成図である。

【図６】同直流電動機における固定子側マグネットと電
機子鉄心側の相互作用を説明するための正面図である。

【符号の説明】

１ 回転軸 ４−１，４−２，…，４−３２ 整流子片 ４ 整流子 ５ａ，５ｂ 接触片（カーボン接触片） ９ａ，９ｂ 押え部材（押え板） １２−１，１２−２，…，１２−８ 嵌合部（開孔） １３−１，１３−２，…，１３−８ 電機子鉄心 １４−１，１４−２，…，１４−８ 電機子コイル １６ｂ，１６ｃ マグネット部材（マグネット板）

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 本体に軸支された回転軸と、この回転軸
   に固定され、複数の整流子片が周設された整流子と、前
   記整流子片と接触して直流電流を供給する接触片と、前
   記回転軸に周設され、同一半径上に複数の嵌合部を有す
   る押え部材と、前記押え部材の各嵌合部にはめ込まれる
   とともに、前記回転軸に直交する面内でループを形成す
   るように巻回された電機子コイルを有する複数の電機子
   鉄心と、前記電機子コイルのループ面と対向すべく前記
   電機子鉄心の少なくとも一方面側で上記本体に配置され
   た所定数のマグネット部材とを備えてなる直流電動機。