JPH0670512A - Brush device for bi-directional rotation - Google Patents
Brush device for bi-directional rotationInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はブラシ装置、特に直流機
に使用されるブラシ装置の改良に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a brush device, and more particularly to an improvement of a brush device used in a DC machine.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、直流モータや直流発電機などで
は、任意の整流子間がブラシを用いて短絡され、整流が
行われるよう構成されている。しかし、電機子コイルの
インダクタンス等により、整流時の電流変化が非常に遅
れ、整流終了時において電流変化が大きくなるため、短
絡コイルのインダクタンスによって大きなリアクタンス
電圧が発生する。これがブラシと整流子間に火花放電を
発生させ、整流子表面を粗くし、凹凸面を形成する。こ
のため、ブラシ装置の摩耗量が大きくなり、その寿命が
著しく減少すると共に、ブラシ自体の振動音も大きくな
ってしまうという問題が発生する。2. Description of the Related Art Generally, a DC motor, a DC generator or the like is constructed so that any commutator is short-circuited with a brush to perform rectification. However, due to the inductance of the armature coil or the like, the change in current during rectification is extremely delayed, and the change in current becomes large at the end of rectification, so a large reactance voltage is generated due to the inductance of the short-circuit coil. This causes a spark discharge between the brush and the commutator, roughening the commutator surface and forming an uneven surface. Therefore, the amount of wear of the brush device is increased, the life of the brush device is significantly reduced, and the vibration noise of the brush itself is increased.
【0003】特にモータ等の小型化を実現するために、
高性能マグネットを利用し、マグネットの薄肉化を行う
と、電機子とステータヨーク間の距離が小さくなる。こ
のため、電機子の磁気抵抗が減少し、前記短絡コイルの
インダクタンスによる影響がが大きくなり、前述した問
題がさらに顕著に表れる。In particular, in order to realize downsizing of motors and the like,
When the magnet is thinned by using a high-performance magnet, the distance between the armature and the stator yoke becomes smaller. For this reason, the magnetic resistance of the armature is reduced, the influence of the inductance of the short-circuit coil is increased, and the above-mentioned problem appears more remarkably.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】このため、従来より、
無火花整流を行うための各種の方法が行われている。そ
の代表的な一つとして、ブラシの位置を磁気的中心まで
シフトするものがある。しかし、負荷変動の大きいモー
タや、上述したインダクタンスが大きなモータでは、ブ
ラシの最適シフト角が変動し易いため、安定した無火花
整流を行うことができない。Therefore, in the past,
Various methods have been implemented for performing sparkless rectification. One of the representative ones is to shift the position of the brush to the magnetic center. However, in a motor with a large load fluctuation or a motor with a large inductance as described above, the optimum shift angle of the brush is likely to fluctuate, so stable sparkless commutation cannot be performed.
【0005】また、整流子とブラシ間の接触抵抗を大き
くし、良好な整流曲線に沿った抵抗整流を行う方法も存
在するが、接触抵抗が大きくなるため、電機子に印加さ
れる電圧が低下し、モータ性能、特に出力トルクの低下
が避けられないと言う問題がある。There is also a method of increasing the contact resistance between the commutator and the brush to perform resistance rectification along a good rectification curve, but since the contact resistance increases, the voltage applied to the armature drops. However, there is a problem that a decrease in motor performance, especially output torque, cannot be avoided.
【0006】また、これ以外にも、特開平4−4654
6号公報にかかる提案も知られている。この提案では、
ブラシ前端を低抵抗材料、後端を高抵抗材料を用いて形
成し、火花発生の低減を図っている。In addition to this, Japanese Patent Laid-Open No. 4-4654
The proposal according to Japanese Patent No. 6 is also known. In this proposal,
The front end of the brush is made of a low resistance material and the back end is made of a high resistance material to reduce the generation of sparks.
【0007】しかし、この従来技術においても、ロータ
回転位置によって、整流特性は理想的な整流曲線には近
付かず、特に低抵抗材料と高抵抗材料との境界におい
て、電流の変化が急激になるため、火花の発生を完全に
抑制することは難しいという問題があった。However, even in this conventional technique, the commutation characteristics do not approach the ideal commutation curve depending on the rotor rotation position, and the current changes rapidly at the boundary between the low resistance material and the high resistance material. However, there is a problem that it is difficult to completely suppress the generation of sparks.
【0008】これに加えて、前記従来技術は、片方向回
転型の直流モータに対して使用できるにすぎず、双方向
回転型の直流モータに対しては、適用できないという問
題があった。In addition to the above, there is a problem that the above-mentioned conventional technique can be applied only to a one-way rotating type DC motor and cannot be applied to a two-way rotating type DC motor.
【0009】本発明は、このような従来の課題に鑑みな
されたものであり、その目的は、本来の直流機の性能を
損なうことなく、火花放電のない良好な整流を実現する
ことができ、しかも双方向回転型の直流機に対しても良
好な整流を行うことが可能な双方向回転用ブラシ装置を
提供することにある。The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object thereof is to realize good rectification without spark discharge without impairing the performance of the original DC machine. Moreover, it is an object of the present invention to provide a bidirectional rotating brush device capable of performing excellent rectification even on a bidirectional rotating DC machine.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、ロータ回転方向への抵抗が大きなブラシ
本体と、前記ブラシ本体のロータ回転方向両側にそれぞ
れ接続された第1の給電線及び第2の給電線と、を有
し、ロータ回転方向に応じて回転方向上流側の給電線を
選択使用し整流時に電機子コイルに発生する短絡電流を
抑制することを特徴としている。To achieve the above object, the present invention provides a brush main body having a large resistance in the rotor rotation direction, and a first power supply line connected to both sides of the brush main body in the rotor rotation direction. And a second power supply line, and selectively uses the power supply line on the upstream side in the rotation direction according to the rotor rotation direction to suppress the short-circuit current generated in the armature coil during rectification.
【0011】[0011]
【作用】このように、本発明のブラシ装置は、ブラシ本
体のロータ回転方向両側にそれぞれ接続された第1およ
び第2の給電線を有し、ロータ回転方向に応じて回転方
向上流側の給電線を選択使用するように構成されてい
る。As described above, the brush device of the present invention has the first and second power supply lines respectively connected to both sides of the brush body in the rotor rotation direction, and supplies the power supply on the upstream side in the rotation direction according to the rotor rotation direction. It is configured to selectively use an electric wire.
【0012】したがって、ブラシ本体に対する給電点か
ら、ロータ接触面にかけてのブラシ抵抗が、ロータ回転
方向の上流側から下流側に向けて次第に大きくなり、こ
の結果整流時に電機子コイルに発生する短絡電流を抑制
することができる。Therefore, the brush resistance from the feeding point to the brush main body to the rotor contact surface gradually increases from the upstream side to the downstream side in the rotor rotation direction, and as a result, the short-circuit current generated in the armature coil during commutation is reduced. Can be suppressed.
【0013】特に、本発明によれば、整流初期の段階に
おいて、給電点と整流開始側の整流子片との間のブラシ
抵抗が極めて小さくなり、短絡電流を相殺する方向に電
圧が発生することになる。したがって、短絡電流が効果
的に抑制され、火花放電のない良好な整流を行うことが
できる。In particular, according to the present invention, in the initial stage of rectification, the brush resistance between the feeding point and the commutator piece on the rectification start side becomes extremely small, and a voltage is generated in the direction of canceling the short-circuit current. become. Therefore, the short-circuit current is effectively suppressed, and good rectification without spark discharge can be performed.
【0014】さらに、従来の抵抗整流のように、ブラシ
と整流子片との接触抵抗を電機子巻線の抵抗より大きく
するようなことがないため、直流機本来の性能を損なう
ことなく、良好な整流動作を行うことができる。Further, unlike the conventional resistance rectification, the contact resistance between the brush and the commutator piece is not made larger than the resistance of the armature winding, so that the original performance of the DC machine is not impaired and the contact resistance is good. Rectification operation can be performed.
【0015】これに加えて、本発明によれば、使用する
給電線を切替えるのみで、ロータ部を正転する場合で
も、逆転する場合でも良好な整流を行うことが可能とな
る。In addition to this, according to the present invention, it is possible to perform good rectification even when the rotor portion is normally rotated and when the rotor portion is reversely rotated only by switching the power supply line to be used.
【0016】[0016]
【実施例】次に本発明の好適な実施例を図面に基づき詳
細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT A preferred embodiment of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.
【0017】第一実施例 図1〜図5には、いわゆる二重重ね巻きタイプの小型直
流モータに設けられた整流機構の好適な第1実施例が示
されている。 First Embodiment FIGS. 1 to 5 show a first preferred embodiment of a rectifying mechanism provided in a so-called double lap winding type small DC motor.
【0018】図1,図2に示すよう、実施例の直流モー
タには、ロータの回転軸に設けられた整流子10と、前
記整流子10と摺動接触するようステータ部側へ設けら
れたブラシ装置20とを有する。As shown in FIGS. 1 and 2, in the DC motor of the embodiment, the commutator 10 provided on the rotating shaft of the rotor and the commutator 10 are provided on the stator side so as to make sliding contact with the commutator 10. And a brush device 20.
【0019】前記整流子10は、ロータ回転方向に沿っ
てリング状に整列配置された複数の整流子片12−1,
12−2,12−3,……を含み、各整流子片12−
1,12−2,12−3……は、対応する電機子コイル
14により1つおきに接続されている。このような電機
子巻き線14の巻き方は、一般に二重重ね巻きと呼ばれ
ている。The commutator 10 comprises a plurality of commutator pieces 12-1 arranged in a ring shape along the rotor rotation direction.
12-2, 12-3, ... Including each commutator piece 12-
.. are connected by the corresponding armature coils 14 every other one. Such a winding method of the armature winding 14 is generally called double lap winding.
【0020】前記ブラシ装置20は、図示しないブラシ
ホルダにより整流子10へ所定の付勢力を持って摺動接
触するように保持されたブラシ本体22と、このブラシ
本体22の回転方向両側に接続された第1のピッグテー
ル24,第2のピッグテール26とを含む。The brush device 20 is connected to a brush main body 22 held by a brush holder (not shown) so as to be in sliding contact with the commutator 10 with a predetermined biasing force, and both sides of the brush main body 22 in the rotational direction. And a first pigtail 24 and a second pigtail 26.
【0021】図3(A)には、前記ブラシ本体22の外
観斜視図が概略的に示されている。このブラシ本体22
は、銅および炭素を撹拌混合した後、図中x方向へ加圧
しながらプレス成形したものであり、このようにするこ
とによりブラシ本体22は、加圧方向(x方向)に向け
た抵抗が大きく、これと直交するY方向へ向けた抵抗が
比較的小さくなるという特性を有する。なお、本実施例
では、加圧方向xが、ロータ回転方向となるように形成
されている。FIG. 3A schematically shows an external perspective view of the brush main body 22. This brush body 22
Is a mixture obtained by press-mixing copper and carbon while stirring and mixing them in the x direction in the figure. By doing so, the brush main body 22 has a large resistance in the pressing direction (x direction). The resistance in the Y direction orthogonal to this is relatively small. In this embodiment, the pressing direction x is formed so as to be the rotor rotation direction.
【0022】さらに、このブラシ本体22は、整流子片
12の2個分の幅を有しており、整流子10を図中矢印
方向Wへ回転した際、電機子コイル14で短絡された2
つの整流子片12−1,12−3にまたがって整流動作
を行うように形成されている。Further, the brush main body 22 has a width corresponding to two commutator pieces 12, and when the commutator 10 is rotated in the arrow direction W in the drawing, the brush body 22 is short-circuited by the armature coil 14.
The commutator pieces 12-1 and 12-3 are formed so as to perform a rectifying operation.
【0023】なお、前記一対のピッグテール24,26
の取り付け深さは、ブラシ本体22の側面中央からさほ
ど深くない位置までとされている。Incidentally, the pair of pigtails 24, 26.
The attachment depth of is from the center of the side surface of the brush main body 22 to a position not so deep.
【0024】図3(B)には、前記一対のピッグテール
24,26の選択切替えを行う回路が概略的に示されて
いる。ピッグテール切替器30は、ロータ回転方向に応
じて、回転方向上流側に位置するピッグテールを選択的
に電源に接続するよう構成されている。このような切替
えは、操作者が手動で行ってもよく、また回転方向設定
部32からの信号を受けてピッグテール切替器30が自
動的に行うように形成してもよい。FIG. 3B schematically shows a circuit for selectively switching the pair of pigtails 24 and 26. The pigtail switch 30 is configured to selectively connect the pigtail located on the upstream side in the rotation direction to the power supply according to the rotation direction of the rotor. Such switching may be performed manually by an operator, or may be formed so that the pigtail switching unit 30 automatically receives a signal from the rotation direction setting unit 32.
【0025】図5(A)には、ブラシ機構の整流特性が
示され、図中100は理想的な整流曲線を表し、110
は本実施例の整流曲線を表す。FIG. 5 (A) shows the rectifying characteristics of the brush mechanism. In the figure, 100 indicates an ideal rectifying curve, and 110
Represents the rectification curve of this embodiment.
【0026】たとえば、図1,図2に示すよう、整流子
10を矢印W方向に正転駆動する場合には、ピッグテー
ル切替器30により、回転方向上流側の第1のピッグテ
ール24が電源と接続され、下流側の第2のピッグテー
ル26はオフとなる。このとき、ピッグテール24から
ブラシ本体22への給電点24aと、整流子接触面28
との間のブラシ抵抗は、回転方向上流側22aから下流
側22bに向けて次第に大きくなる。For example, as shown in FIGS. 1 and 2, when the commutator 10 is normally driven in the direction of arrow W, the pigtail switch 30 connects the first pigtail 24 on the upstream side in the rotational direction to the power source. Then, the second pigtail 26 on the downstream side is turned off. At this time, the feeding point 24a from the pigtail 24 to the brush main body 22 and the commutator contact surface 28
The brush resistance between and increases gradually from the upstream side 22a in the rotational direction toward the downstream side 22b.
【0027】特に、ブラシ本体22は、図3のy方向に
比べ、回転方向xへ向けた抵抗が大きいため、回転方向
上流側の22aに比べ、下流側22bのブラシ抵抗は比
較的大きなものとなる。In particular, since the brush main body 22 has a larger resistance in the rotation direction x than in the y direction in FIG. 3, the brush resistance on the downstream side 22b is relatively larger than that on the upstream side 22a in the rotation direction. Become.
【0028】図4には、ピッグテール24からブラシ本
体22への給電点24aと、整流子片12−1,12−
3との間のブラシ抵抗がRa,Rbとして示されてい
る。図5(B)には、このブラシ抵抗Ra,Rbの整流
期間T内における変化が示されている。整流子10は、
矢印W方向に回転し、整流に突入する整流子片12−1
がブラシ本体22との接触を開始すると、ブラシ本体2
2と整流子片12−1との接触面積は次第に増加し、こ
のブラシ抵抗Raは次第に減少してくる。これとは逆に
ブラシ本体22と整流子片12−3との接触面積は次第
に減少していき、そのブラシ抵抗Rbが増大していく。In FIG. 4, a feeding point 24a from the pigtail 24 to the brush main body 22 and commutator pieces 12-1, 12-.
The brush resistance between 3 and 3 is shown as Ra and Rb. FIG. 5B shows changes in the brush resistances Ra and Rb within the rectification period T. The commutator 10 is
A commutator piece 12-1 that rotates in the direction of arrow W and plunges into the commutation
When the brush starts contacting the brush main body 22, the brush main body 2
The contact area between 2 and the commutator element 12-1 gradually increases, and the brush resistance Ra gradually decreases. On the contrary, the contact area between the brush main body 22 and the commutator piece 12-3 gradually decreases, and the brush resistance Rb increases.
【0029】ここにおいて、本実施例では、ブラシ本体
22の給電点24aから整流子接触面28にかけてのブ
ラシ抵抗が、ロータ回転方向上流側から下流側に向けて
次第に大きくなるように形成されている。このため、整
流開始直後から、整流に突入する整流子片12−1に対
するブラシ抵抗Raは小さくなり、ブラシ本体22から
離脱しようとする整流子片12−3に対するブラシ抵抗
Rbが大きくなる。したがって、整流開始直後の比較的
早い時点t1 において、ブラシ抵抗RaがRbを下回
り、整流子片12−1の電圧Vaが整流子片12−3の
電圧Vbを上回るようになり、両整流子片12−1,1
2−3を短絡する電機子コイル14(以下短絡コイル1
4という)に、短絡電流i0 を相殺する方向に電流Ia
が通電される。Here, in the present embodiment, the brush resistance from the feeding point 24a of the brush main body 22 to the commutator contact surface 28 is formed so as to gradually increase from the upstream side to the downstream side in the rotor rotation direction. . Therefore, immediately after the start of the rectification, the brush resistance Ra for the commutator piece 12-1 that enters the rectification becomes small, and the brush resistance Rb for the commutator piece 12-3 that tries to separate from the brush body 22 becomes large. Therefore, at a relatively early time point t 1 immediately after the start of rectification, the brush resistance Ra falls below Rb, the voltage Va of the commutator piece 12-1 exceeds the voltage Vb of the commutator piece 12-3, and both commutators Piece 12-1, 1
An armature coil 14 that short-circuits 2-3 (hereinafter short-circuit coil 1
4) in the direction of canceling the short circuit current i 0.
Is energized.
【0030】次に、本実施例の作用を、従来のブラシ機
構と対比しながら説明する。Next, the operation of this embodiment will be described in comparison with the conventional brush mechanism.
【0031】図10には従来のブラシ機構が示され、こ
のブラシ装置は、ブラシ本体22の回転方向中央位置に
1本のピッグテール26が接続されている。ここにおい
て、整流子10が図中矢印方向へ正転駆動され、整流に
突入する整流子片12−1とブラシ本体22との接触が
開始されると、ブラシ本体22が整流子片12−1の全
面との接触を完了するまでの間(ブラシ本体22は整流
子片12−3から完全に離脱するまでの間)が整流周期
Tとなる。この整流周期Tにおいて、ブラシ本体22に
より整流子片12−1,12−3間が短絡されると、短
絡コイル14,整流子片12−3,ブラシ本体22,整
流子片12−1の間で短絡回路が形成され、短絡コイル
14の誘起電圧によってi0 方向に短絡電流が流れる。
このとき短絡コイル14に流れる電流は、整流周期の初
期においてはi0 方向であるが、整流の終期までにはi
1 方向へ入れ代わる。このときの理想的な整流曲線は、
図11において100で表されている。しかし、従来の
ブラシ機構では、コイルのインダクタンスや短絡コイル
14に発生する誘起電圧の影響を受けて、110,12
0で示す不足整流となり、整流終期においてブラシ本体
22と整流子片12−3との間に火花放電が発生してし
まう。FIG. 10 shows a conventional brush mechanism. In this brush device, one pigtail 26 is connected to the central position of the brush main body 22 in the rotational direction. Here, when the commutator 10 is driven in the normal direction in the direction of the arrow in the figure to start contact between the brush body 22 and the commutator piece 12-1 that plunges into the commutation, the brush body 22 moves the commutator piece 12-1. Until the contact with the entire surface of the brush body 22 is completed (until the brush main body 22 is completely separated from the commutator piece 12-3). In this rectification cycle T, when the brush body 22 short-circuits the commutator pieces 12-1 and 12-3, the short-circuit coil 14, the commutator piece 12-3, the brush body 22, and the commutator piece 12-1 are connected. A short circuit is formed by, and a short circuit current flows in the i 0 direction due to the induced voltage of the short circuit coil 14.
At this time, the current flowing through the short-circuit coil 14 is in the i 0 direction at the beginning of the rectification cycle, but is i by the end of the rectification.
Change in one direction. The ideal rectification curve at this time is
It is represented by 100 in FIG. However, in the conventional brush mechanism, 110, 12 are affected by the inductance of the coil and the induced voltage generated in the short-circuit coil 14.
Insufficient rectification indicated by 0 occurs, and spark discharge occurs between the brush main body 22 and the commutator piece 12-3 at the final stage of rectification.
【0032】これに対し、本実施例では、ブラシ本体2
2の回転方向Wに向けた抵抗が大きく、しかも常にロー
タ回転方向の上流側のピッグテール24から電流を供給
する。したがって、図1に示す整流初期の段階で、整流
子片12−1に対するブラシ抵抗Raが整流子片12−
3に対するブラシ抵抗Rbを下回り、両整流子片12−
1,12−3間には短絡電流i0 を相殺する方向に電圧
が発生する。これに加えて、ブラシ本体22の回転方向
へ向けた抵抗が比較的大きくなるように形成されている
ため、この面からも短絡電流i0 が抑制される。On the other hand, in this embodiment, the brush main body 2
2 has a large resistance in the rotation direction W, and a current is always supplied from the upstream pigtail 24 in the rotor rotation direction. Therefore, at the initial stage of commutation shown in FIG. 1, the brush resistance Ra with respect to the commutator piece 12-1 is reduced to the commutator piece 12-.
3 is lower than the brush resistance Rb for 3 and both commutator pieces 12-
A voltage is generated between 1 and 12-3 in a direction to cancel the short-circuit current i 0 . In addition to this, since the resistance in the rotating direction of the brush main body 22 is formed to be relatively large, the short-circuit current i 0 is suppressed also from this surface.
【0033】このように、本実施例では、整流初期の早
い段階で短絡コイル14内を流れる電流がi0 からi1
へ変化しようとするため、過整流ぎみとなるが、実際に
は前述した誘起電圧やインダクタンスの影響が、誘起電
圧の影響を小さくしても存在するため、これらが合成さ
れ、結果として図5において130で示すような整流曲
線に沿って、整流が開始されることになる。As described above, in this embodiment, the current flowing in the short-circuit coil 14 changes from i 0 to i 1 at an early stage of the initial stage of rectification.
However, since the influence of the induced voltage and the inductance described above actually exists even if the influence of the induced voltage is reduced, they are combined and, as a result, in FIG. Commutation will be initiated along a commutation curve as shown at 130.
【0034】そして、図2に示す整流後期の段階では、
整流子片12−1はブラシ本体22の高電圧領域と十分
接触しているのに対し、整流子片12−3はブラシ本体
22の低電圧領域とわずかな面積で接触しているに過ぎ
ない。したがって、短絡コイル14内には、i1 方向
に、整流終了後に同短絡コイル14内に流れる電機子電
流I/2とほぼ等しい電流が流れ、電流変化が非常に小
さい状態で整流が終了することになる。Then, in the latter stage of rectification shown in FIG.
The commutator piece 12-1 is in sufficient contact with the high voltage region of the brush body 22, whereas the commutator piece 12-3 is only in contact with the low voltage region of the brush body 22 in a small area. . Therefore, in the short-circuit coil 14, a current substantially equal to the armature current I / 2 flowing in the short-circuit coil 14 after the rectification is finished flows in the direction i 1 , and the rectification is finished in a state where the current change is very small. become.
【0035】特に、本実施例によればブラシ抵抗Ra,
Rbが整流の進行と共になだらかに変化し、整流の全期
間内において急激な電流変化が発生することはない。Particularly, according to this embodiment, the brush resistance Ra,
Rb changes gently with the progress of rectification, and no sudden current change occurs during the entire rectification period.
【0036】したがって、本実施例によれば図5(A)
に示すよう理想的な整流曲線100に近い整流曲線13
0に沿って、整流を行うことが可能となり、ブラシシフ
トなどの整流対策を施せないようなDCモータにあって
も、火花の発生のない良好な整流を行うことが可能とな
る。Therefore, according to the present embodiment, FIG.
The rectification curve 13 close to the ideal rectification curve 100 as shown in FIG.
It is possible to perform rectification along 0, and it is possible to perform good rectification without generating sparks even in a DC motor that cannot be subjected to rectification measures such as brush shift.
【0037】これに加えて、本実施例によれば、ブラシ
本体22は、回転方向と直交するy方向に対する抵抗が
小さいため、ブラシ本体22全体を高抵抗にし、整流の
改善を図るのに比べて、ブラシ本体22部分での電圧低
下が少なくなり、出力トルクの低下などといった直流機
の本来の性能を損なうことがない。In addition to this, according to the present embodiment, since the brush body 22 has a small resistance in the y direction which is orthogonal to the rotation direction, the brush body 22 as a whole has a high resistance, and compared with the case where the rectification is improved. As a result, the voltage drop in the brush main body 22 is reduced, and the original performance of the DC machine such as the decrease in output torque is not impaired.
【0038】また、本実施例の装置では、ロータが矢印
Wとは逆方向に回転駆動する場合でも、ピッグテール切
替器30を用いて第2のピッグテール26からの給電を
行うことにより、ロータを正転する場合と同様に良好な
整流を行うことができる。Further, in the apparatus of the present embodiment, even when the rotor is rotationally driven in the direction opposite to the arrow W, the pigtail switching device 30 is used to supply electric power from the second pigtail 26 so that the rotor is positively moved. Good rectification can be performed as in the case of rolling.
【0039】第2実施例 図6には、本発明の好適な第2実施例が示されている。
実施例のブラシ本体22は、整流子片接触面44,46
が直角三角形の三角柱形状のブラシ部40,42を、絶
縁材48を用いて一体的に貼り合わせることにより形成
されている。これら各ブラシ部40,42は、前記第1
実施例と同様、x方向に高抵抗なものとして形成され、
両者が一体的に貼り合わされた状態で、第1実施例と同
様な四角柱形状となるように形成されている。 Second Embodiment FIG. 6 shows a second preferred embodiment of the present invention.
The brush main body 22 of the embodiment has commutator piece contact surfaces 44, 46.
Are formed by integrally bonding the brush parts 40 and 42 in the shape of a right-angled triangular prism with an insulating material 48. Each of these brush parts 40 and 42 is the first
Similar to the embodiment, it is formed as a material having high resistance in the x direction,
The both are integrally bonded to each other to form a rectangular prism shape similar to that of the first embodiment.
【0040】ここにおいて、ブラシ部40,42と、各
整流子片12−1,12−2,12−3との接触部を
,,,,,とすると、以下に記述する理由
から、実施例のブラシ装置は、短絡コイル14内を流れ
る電流をi0 からi1 の向きに早く変えようとする作用
が、前記第1実施例よりもさらに効果的になる。Here, assuming that the contact portions between the brush portions 40, 42 and the commutator pieces 12-1, 12-2, 12-3 are, ... The brush device described in (1) has the effect of changing the current flowing in the short-circuit coil 14 from i 0 to i 1 faster than in the first embodiment.
【0041】すなわち、整流の初期において、短絡コイ
ル14内をi0 方向に流れようとする電流は、前記第1
実施例と同様、各ブラシ部40,42がx方向に高抵抗
であることから速やかに減衰される。That is, in the initial stage of the rectification, the current which tries to flow in the short circuit coil 14 in the i 0 direction is
Similar to the embodiment, the brush portions 40 and 42 have a high resistance in the x direction, so that they are quickly damped.
【0042】これに加えて、整流子10が矢印W方向に
回転する場合に、電源に接続されたピッグテール24に
対しブラシ部40内の電位は,,の順に徐々に小
さくなり、しかもブラシ部40と整流子片との接触抵抗
は、接触面積の小さなの領域で特に大きくなる。さら
に、〜の導通経路は、→→整流子片12−2→
→となる。ここにおいて、→12−2→の部分
で、ブラシ本体22と整流子10との間の接触抵抗が発
生するため、〜の導電経路の抵抗が前記第1実施例
に比べより大きくなり、の領域における電位はより低
いものとなる。In addition to this, when the commutator 10 rotates in the direction of the arrow W, the potential in the brush portion 40 gradually decreases in the order of, with respect to the pigtail 24 connected to the power source, and further, the brush portion 40. The contact resistance between the and the commutator piece becomes particularly large in the region where the contact area is small. Further, the conduction path of is → → commutator piece 12-2 →
→ becomes Here, since the contact resistance between the brush main body 22 and the commutator 10 is generated in the portion of → 12-2 →, the resistance of the conductive path of is larger than that of the first embodiment, and the area of The potential at will be lower.
【0043】したがって、整流周期T内において、短絡
コイル14内を流れる電流をi0 からi1 の向きに変え
ようとする作用が、前記第1実施例より効果的に発生す
ることになる。Therefore, in the rectification cycle T, the action of changing the current flowing in the short-circuit coil 14 from i 0 to i 1 is more effective than that in the first embodiment.
【0044】第3実施例 図7には、本発明の好適な第3実施例が示されている。
図6に示す実施例では、長方形の対角線を結ぶようにし
て四角柱を2つのブラシ部40,42に切断し、両ブラ
シ部40,42を絶縁材48を用いて接着固定したもの
である。 Third Embodiment FIG. 7 shows a third preferred embodiment of the present invention.
In the embodiment shown in FIG. 6, a quadrangular prism is cut into two brush parts 40 and 42 so as to connect a diagonal line of a rectangle, and both brush parts 40 and 42 are adhesively fixed using an insulating material 48.
【0045】これに対し、本実施例では、四角柱形状を
断面台形形状をした2つのブラシ部40,42に分割
し、両ブラシ部40,42を絶縁材48で接着固定した
ものである。On the other hand, in this embodiment, the quadrangular prism shape is divided into two brush portions 40 and 42 each having a trapezoidal cross section, and both brush portions 40 and 42 are bonded and fixed with an insulating material 48.
【0046】このようにすることにより、ブラシ部40
と整流子片12−3との接触面積は、前記第2実施例
に比べ非常に小さくなり、しかも〜を結ぶ導通経路
も、→→12−2→→という経路となり、→
12−2→の接触抵抗部分があるため、その抵抗も大
きなものとなる。したがって、実施例のブラシ本体22
は、給電点24aからロータ接触面にかけてのブラシ抵
抗が、ロータ回転方向上流側から下流側に向けて前記第
1実施例,第2実施例より大きなものとなる。したがっ
て、短絡コイル14内を流れる短絡電流i0 を効果的に
抑制することができる。これに加えて、の接触面積が
前記第2実施例より小さいことから、電流をio からi
1 の向きに変えようとする作用も、前記第2実施例以上
に効果的なものとなる。By doing so, the brush portion 40
The contact area between the commutator piece 12-3 and the commutator piece 12-3 is much smaller than that in the second embodiment, and the conduction path connecting between is also →→ 12-2 →→.
Since there is a contact resistance portion of 12-2 →, the resistance also becomes large. Therefore, the brush body 22 of the embodiment
The brush resistance from the feeding point 24a to the rotor contact surface becomes higher from the upstream side to the downstream side in the rotor rotation direction than in the first and second embodiments. Therefore, the short-circuit current i 0 flowing in the short-circuit coil 14 can be effectively suppressed. In addition, since the contact area of is smaller than that of the second embodiment, the current is changed from i o to i
The action of changing to the direction of 1 is also more effective than the second embodiment.
【0047】これに加えて、本実施例では、整流後期に
早く整流を終了をさせるように作用するが、高抵抗なが
らも2つのブラシ部40,42が整流子10を介して導
通されているため、整流周期Tが短くなってしまうこと
もない。In addition to this, in the present embodiment, the rectification is finished early in the latter half of the rectification, but the two brush portions 40 and 42 are electrically connected through the commutator 10 although the resistance is high. Therefore, the rectification cycle T does not become short.
【0048】さらに、本実施例では前述したように2つ
のブラシ部40,42とを組み合わせ、ブラシ本体22
のロータ回転方向へ向けた抵抗が前記第1,第2実施例
に比べ大きくなるように形成されている。したがって、
ブラシ部40,42が、ロータ回転方向に高抵抗なもの
として形成されない場合でも、ブラシ本体22全体とし
ては、ロータ回転方向への抵抗が大きくなり、良好な整
流を行うことができる。Furthermore, in the present embodiment, as described above, the two brush portions 40 and 42 are combined to form the brush main body 22.
The resistance in the direction of rotor rotation is larger than that in the first and second embodiments. Therefore,
Even if the brush portions 40 and 42 are not formed with high resistance in the rotor rotation direction, the resistance of the brush body 22 as a whole in the rotor rotation direction increases, and good rectification can be performed.
【0049】第4実施例 図8には、本発明の好適な第4実施例が示されている。
本実施例では、ブラシ本体22をロータ回転方向に3分
割し、3個のブラシ部50,52,54を絶縁材56を
用いて一体的に接着形成したものである。以上の構成と
することにすることにより、ブラシ部50,52,54
間はそれぞれ整流子片12を介して、相互に接続される
ことになるため、ブラシ本体22全体としては、前記各
実施例に比べロータ回転方向への抵抗が極めて大きなも
のとなる。 Fourth Embodiment FIG. 8 shows a fourth preferred embodiment of the present invention.
In this embodiment, the brush main body 22 is divided into three parts in the rotor rotation direction, and three brush parts 50, 52 and 54 are integrally bonded and formed using an insulating material 56. With the above configuration, the brush parts 50, 52, 54
Since the gaps are connected to each other via the commutator pieces 12, the brush main body 22 as a whole has an extremely large resistance in the rotor rotation direction as compared with the respective embodiments.
【0050】特に、各ブラシ部50,52,54とし
て、x方向へ向けた抵抗がそれ程大きなものでないもの
を用いた場合でも、ブラシ本体22全体としては、ロー
タ回転方向へ向けた抵抗が非常に大きくなり、良好な整
流を実現することができる。In particular, even when each of the brush portions 50, 52 and 54 is not so large in resistance in the x direction, the brush main body 22 as a whole has very high resistance in the rotor rotation direction. It becomes large, and good rectification can be realized.
【0051】また、本実施例では、中央のブラシ部52
のみを高抵抗材料を用いて形成すれば、より良好な整流
を実現することができる。Further, in this embodiment, the central brush portion 52
Better rectification can be achieved by forming only the high resistance material.
【0052】第5実施例 図9には、本実施例の好適な第5実施例が示されてい
る。 Fifth Embodiment FIG. 9 shows a preferred fifth embodiment of this embodiment.
【0053】実施例のブラシ本体22は、前記第1実施
例のようにブラシ本体の成形時の加圧方向をxとするこ
とにより、x方向を高抵抗にするのではなく、中央に高
抵抗材料、両端に低抵抗材料を用いた積層ブラシとして
ブラシ本体22を形成したものである。The brush main body 22 of the embodiment does not have a high resistance in the x direction but a high resistance in the center by setting the pressing direction at the time of molding the brush main body to x as in the first embodiment. The brush main body 22 is formed as a laminated brush using a material and a low resistance material at both ends.
【0054】以上の構成とすることによっても、良好な
整流を実現することができる。Good rectification can also be realized with the above configuration.
【0055】その他の実施例 図12,図13には、本発明の他の実施例が示されてい
る。前記各実施例では、本発明を二重重ね巻きの直流機
に適用した場合を例にとり説明したが、本発明はこれに
限らず、例えば図11,図12に示すよう、通常の重ね
巻きタイプの直流機に対しても適用することができる。
この場合には、二重重ね巻きのDCモータに比べ、ロー
タ回転方向へ向けたブラシ本体22の幅が小さくなる。
このため、その整流効果は二重重ね巻きの場合に及ばな
いものの、それに準じた効果を得ることができる。 Other Embodiments FIGS. 12 and 13 show another embodiment of the present invention. In each of the above-described embodiments, the case where the present invention is applied to a double-lap winding DC machine has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and for example, as shown in FIGS. It can also be applied to the DC machine.
In this case, the width of the brush main body 22 in the rotor rotating direction is smaller than that of the double lap winding DC motor.
Therefore, although the rectifying effect is not equal to that of the double lap winding, an effect similar to that can be obtained.
【0056】[0056]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
直流機本来の性能を損なうことなく、火花放電のない良
好な整流を行うことができ、特に、回転子が双方向回転
する場合でも、使用する給電線を切替えることにより、
良好な整流を行うことが可能な双方向回転用ブラシ装置
を得ることができるという効果がある。As described above, according to the present invention,
Without compromising the original performance of the DC machine, good rectification without spark discharge can be performed, and especially when the rotor rotates in both directions, by switching the power supply line to be used,
There is an effect that it is possible to obtain a bidirectional rotating brush device capable of performing good rectification.
【図1】本発明が適用された双方向回転用ブラシ装置の
好適な第1実施例の概略説明図ある。FIG. 1 is a schematic explanatory view of a first preferred embodiment of a bidirectional rotating brush device to which the present invention is applied.
【図2】本発明のブラシ装置の第1実施例の説明図あ
る。FIG. 2 is an explanatory view of the first embodiment of the brush device of the present invention.
【図3】同図(A)は、第1実施例のブラシ本体の概略
斜視説明図であり、同図(B)は、ブラシ本体に接続さ
れるピッグテールの切替回路のブロック図である。FIG. 3A is a schematic perspective explanatory view of the brush main body of the first embodiment, and FIG. 3B is a block diagram of a pigtail switching circuit connected to the brush main body.
【図4】第1実施例のブラシ装置の等価回路図である。FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of the brush device according to the first embodiment.
【図5】同図(A)は、第1実施例のブラシ装置の整流
特性の説明図であり、同図(B)は整流期間内における
ブラシ抵抗の変化の様子を示す説明図である。FIG. 5A is an explanatory diagram of a rectifying characteristic of the brush device according to the first embodiment, and FIG. 5B is an explanatory diagram showing how the brush resistance changes during the rectifying period.
【図6】本発明のブラシ装置の好適な第2実施例の概略
説明図である。FIG. 6 is a schematic explanatory view of a second preferred embodiment of the brush device of the present invention.
【図7】本発明のブラシ装置の好適な第3実施例の概略
説明図である。FIG. 7 is a schematic explanatory view of a third preferred embodiment of the brush device of the present invention.
【図8】本発明のブラシ装置の好適な第4実施例の概略
説明図である。FIG. 8 is a schematic explanatory view of a preferred fourth embodiment of the brush device of the present invention.
【図9】本発明のブラシ装置の好適な第5実施例の概略
説明図である。FIG. 9 is a schematic explanatory view of a fifth preferred embodiment of the brush device of the present invention.
【図10】従来のブラシ装置の概略説明図である。FIG. 10 is a schematic explanatory view of a conventional brush device.
【図11】従来のブラシ装置の整流特性の説明図であ
る。FIG. 11 is an explanatory diagram of rectification characteristics of a conventional brush device.
【図12】本発明の他の実施例の概略説明図である。FIG. 12 is a schematic explanatory view of another embodiment of the present invention.
【図13】本発明の他の実施例の概略説明図である。FIG. 13 is a schematic explanatory view of another embodiment of the present invention.
10 整流子 12 整流子片 14 電機子コイル 20 ブラシ装置 22 ブラシ本体 24 ピッグテール 26 ピッグテール 28 整流子接触面 30 ピッグテール切替器 32 回転方向設定部 10 commutator 12 commutator piece 14 armature coil 20 brush device 22 brush body 24 pigtail 26 pigtail 28 commutator contact surface 30 pigtail switch 32 rotation direction setting part
Claims (2)
本体と、 前記ブラシ本体のロータ回転方向両側にそれぞれ接続さ
れた第1の給電線及び第2の給電線と、 を有し、ロータ回転方向に応じて回転方向上流側の給電
線を選択使用し整流時に電機子コイルに発生する短絡電
流を抑制することを特徴とする双方向回転用ブラシ装
置。1. A rotor rotation direction comprising: a brush main body having a large resistance to a rotor rotation direction; and a first power supply line and a second power supply line respectively connected to both sides of the brush main body in the rotor rotation direction. A brush device for bidirectional rotation, characterized in that a short-circuit current generated in an armature coil during rectification is suppressed by selectively using a power supply line on the upstream side in the rotation direction according to the above.
択的に電源に接続する給電線切替え手段を含むことを特
徴とする双方向回転用ブラシ装置。2. The brush device for bidirectional rotation according to claim 1, further comprising a power supply line switching unit that selectively connects a power supply line on the upstream side in the rotation direction to a power source in accordance with the rotor rotation direction.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4235232A JP3065805B2 (en) | 1992-08-11 | 1992-08-11 | Brush device for bidirectional rotation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0670512A true JPH0670512A (en) | 1994-03-11 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20140159521A1 (en) * | 2012-07-31 | 2014-06-12 | Johnson Electric S.A. | Method and apparatus for reducing noise or electromagnetic interferences in a rotatory device |
-
1992
- 1992-08-11 JP JP4235232A patent/JP3065805B2/en not_active Expired - Fee Related
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