JPS62296750A - 整流子モ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 ［技術分野］ 本発明は整流子モータに関するものである。

［背ａｔ支術］ 一般に整流子モータにおいて、ロータは、回転軸ととも
に回転する積層鉄芯からなるロータ鉄芯と、ロータ鉄芯
に巻装されたコイルと、コイルに電気的に接続され回転
軸とともに回転する整流子セグメントとを備えている。

ここで、もっとも簡単な構成の整流子モータとしては、
ロータ鉄芯を２極としたものを考えることができるが、
この構成ではロータが安定、α（永久磁石とロータ鉄芯
の磁極とが対向する位Ｆｌ）に位置しているときにコイ
ルの両端に接続された一対の整流子セグメントが刷子に
より短絡された状態となり、起動できなくなるものであ
るから、通常のロータ鉄芯は３極以上となるように形成
されている。また、ロータ鉄芯の極数は多いほど回転時
のトルクの変動が少なくなり、逆起電圧の平均値が高く
なるという利点をもたらす。しかしなから、一方で多極
にするほど極間のピッチが小さくなるものであるから、
コイルを巻装するためのスペースが狭くなり、それだけ
コイルの巻回作業が困難になるという問題が生じる。

［発明の目的１ 本発明は上述の点に鑑みて為されたものであって、その
主な目的とするところは、多極としてトルクの変動を少
なくし、かつコイルの巻装スペースが大きくとれてコイ
ルの巻装が容易となった整流子モータを提供することに
ある。

［発明の開示１ （構成） 本発明に係る整流子モータは、それぞれ複数極を備え回
転軸１とともに回転し回転軸１の軸方向に並設される複
数個のロータ鉄芯２と、各【−タ鉄芯２にそれぞれ巻装
されたコイル３と、ロータ鉄芯３の極数と個数との積に
等しい数の整流子セグメント３２と、各ロータ鉄芯２の
フィル３に順次通電されるように整流子セグメント３２
に摺接する刷子８と、ロータ鉄芯２の周囲で定位置に配
置された永久磁石７とを備え、各ロータ鉄芯２の極が回
転軸１の回りで互いに等角度離れて位置するように各ロ
ータ鉄芯２が回転軸１の回りで互いにずれた位置に配置
されて成るものである。

この構成の特徴は、ロータ鉄芯２を複数個設け、各ロー
タ鉄芯２を回転軸１の回りで互いにずれた位置に配置し
た点にあり、全体として多極のロータを形成しなからも
、１個のロータ鉄芯２については極数を少なくすること
により、コイル３を巻装しやすくしているのである。

（実施例１） 本実施例においては、ロータ鉄芯２が２個数けられ、各
ロータ鉄芯２の磁極数が２ｆｆｉである例を示す。

ｆｊＳ１図に示すように、ケーシング１０は軸方向の一
端面が開口する円筒状に形成された磁性体よりなるヨー
ク１１と、ヨーク１１の開口面を閉塞する絶縁材料より
なる第１軸受台１２とにより形成される。ヨーク１１の
底面の中心部にはｆ５２軸受台１３が装着され、両軸受
台１２．１３の中心部にはそれぞれ軸受１４．１５が装
着される。第１軸受１４は回転軸１の軸端を受け、また
第２軸受１５には回転軸１が挿通される。第１図（ａ）
に示すように、ヨーク１１の周壁内周面にはそれぞれ新
面半円状に形成された一対の永久磁石７が配設され、各
永久磁石７は内側面が互いに′Ａ極に着磁されている。

第１軸受台１２には一対の端子１Ｇが挿通され、各端子
１６のケーシング１０内での先端部にはそれぞれ刷子８
が機械的かつ電気的に結合される。刷子８の先端部は回
転軸１を挟んで互いに直径方向の反対側に位置する。こ
こにおいて永久磁石７の磁極を結ぶ方向と両刷子８の先
端部を結ぶ方向とは一致している。回転軸１にはコイル
ブロック２０お上り整流子ブロンク３０が装着されてロ
ータが形成される。

コイルブロック２０は、２個のロータ鉄芯２と、各ロー
タ鉄芯２に巻装されたフィル３とにより形成される。各
ロータ鉄芯２は第２図に示すように、外周縁が回転軸１
と同心の弧状に形成された一対の磁極片２１と、両磁極
片２１の中央部を一体にａ絡する橋絡片２２とを有した
形状に形成され、回転軸１の軸方向に８！層された積層
鉄芯であって、橋絡片２２の中央部には回転軸１が挿通
される挿通孔２３が穿設されている。コイル３は橋絡片
２２の周囲に巻回されているのであって、コイル３への
通電時に各ロータ鉄芯２の磁極片２１は互いに異極に励
磁されるようになっている。すなわち、各ロータ鉄芯２
は２極となっている。両ロータ鉄芯２は、＠１図（ｂ）
に示すように、回転軸１の勅方向に並設され、またＰｔ
５２図に示すように、回転軸１の回りで互いに９０度ず
れた位置に配置されるのであって、両ロータ鉄芯２の磁
極片２１が回転＃＋１の回りで９０度ずつずれて位置し
、コイルブロック２０は全体として４極に構成される。

整流子ブロック３０は回転軸１の定位置に固定された絶
縁材料よりなる整流子基台３１と、整流子基台３１の周
囲に互いに等１ｔｌＩ隔離間して配設された整流子セグ
メント３２とから形成される。整流子セグメント３２は
ロータ鉄芯２の極数とロータ鉄芯２の個数との積に等し
い数、すなわち４個設けられている。各整流子セグメン
ト３２には各ロータ鉄芯２に巻装されたコイル３が接続
されるのであって、各ロータ鉄芯２に巻装されたコイル
３の両端が回転軸１の直径方向の反対側に位置する一対
の整流子セグメント３２に接続されるようになっている
。ここで、各ロータ鉄芯２のフィル３は整流子セグメン
ト３２が刷子８に接触して励磁されたときに、同じ向き
の回転力が得られるように整流子セグメント３２に接続
されるのはもちろんのことである。

このように構成された整流子モータの刷子８に、第３図
に示すように、直流電源６を接続すれば、刷子８が接触
している整流子セグメント３２に対応したコイル３が励
磁されてロータ鉄芯２にローレンツ力および磁力による
回転力が作用し、回転軸１が回転する。こうして、隣接
した整流子セグメント３２に刷子８が接触するようにな
ると、その整流子セグメント３２に対応したコイル３が
励磁されてロータ鉄芯２に回転力が作用するのであり、
順次これを繰り返して回転軸１が回転するのである。し
たがって、第４図に示すようなトルク特性が得られるの
である。第４図において、破線の足は刷子８が隣接する
一対の整流子セグメント３２間に位置する点を示してい
る。

（実施例２） 本実施例では、第６図に示すように、２個のロータ鉄芯
２が用いられ、各ロータ鉄芯２がそれぞれ４極である例
を示す６ ｔＩＳ５図（ａ）に示すように、永久磁石７は４個設け
られており、永久磁石７の内周面は周方向において交互
に異極となるように着磁されている。すなわち、回転軸
１の直径方向において対向する位置に配設された永久磁
石７は互いに同極となっている。刷子８は４個設けられ
ており、回転Ｍｌの回りで互いに９０度離れた位置に配
設され、かつ回転軸１の回りで交互に異極となるように
設定される。すなわち、回転軸１の直径方向において対
向する位置に配Ｉ￥された刷子８は互いに同極に設定さ
れる。ここで、刷子８は、永久磁石７がｆｊ＆５図（、
）に示す位置であるときに、第７図に示すような位置に
配置されている。

各ロータ鉄芯２は４個の磁極片２１と、各磁極片２１間
を橋絡する十字形の橋絡片２２とを備えており、橋絡片
２２の各脚にそれぞれコイル３が巻装されている。両ロ
ータ鉄芯２は回転軸１の周方向において互いに４５度ず
れた位置に配設されており、各磁極片２１が４５度ずつ
ずれて等間隔に配置されるようになっている。整流子セ
グメント３２はロータ鉄芯２の極数とロータ鉄芯２の個
数との積に等しい数、すなわち８個設けられる。

各ロータ鉄芯２に巻装された各フィル３の両端はそれぞ
れ回転軸１の回りに９０度離れた位置の一対の整流子セ
グメント３２に接続され、異なるロータ鉄芯２のコイル
３は回転軸］の回りで互いに４５度離れた位置の整流子
セグメント３２に接続される。したがって、ｔｌｒＪ７
図に示すような接続関係となるのであり、回転軸１の直
径方向において対向する一対の磁極片２１は互いに同極
となるように励磁される。また、９０度離れた位置の一
対の磁極片２１は互いに異極に励磁される。このように
して、ロータ鉄芯２に回転力が作用し回転軸１が回転す
るのである。以上のようにして、第８図に示すようなト
ルク特性が得られるのであり、トルク変動が少なくなる
とともに、実施例１の場合に比較して平均逆起電圧が大
きく効率がよくなる。他の構成は実施例１と同様である
。

（実施例３） 本実施例は実施例２と略同様の構成を有しているが、＠
９図に示すように、刷子８は回転軸１の回りに９０度離
れた位置に２個のみ設けられている。また、回転軸１の
直径方向に対向した一対の整流子セグメント３２同士は
短絡されている。この構成によって、実施例２と同様の
動作をすることができるのである。したがって、実施例
２に比較して刷子８の数１ｔｉ１１滅されるのである。

他の構成は実施例２と同様である。

（実施例４） 本実施例では、第１１図および第１２図に示すように、
ロータ鉄芯２が積層鉄芯ではなく、回転軸１と同軸の円
柱状の第１鉄芯２５と、第１鉄芯２５の軸方向の各端面
にそれぞれ当接する扇形の橋絡片２８を有するとともに
橋絡片２８の外周縁から回転軸１と平行かつ回転軸１と
同心となる弧状の磁極片２９が延設された一対の第２鉄
芯２６とにより形成されている０両第２鉄芯２６の磁極
片２９は回転軸１の直径方向において互いに反対側に配
設されており、また回転軸１の軸方向において互いに反
対向きに延設され、両磁極片２９で第１鉄芯２５を囲ん
でいる。第１鉄芯２５の周囲にはコイル枠２　＝１が装
着され、コイル枠２４にコイル３が巻装される。コイル
３は回転軸１を中心軸とするように巻回され、フィル３
への通電時に両磁極片２９が互いに＋Ａ極に励磁される
ようになっている。

ロータ鉄芯２が以上のように構成されていることにより
、上記各実施例のようにフィル３の中心軸が回転軸１の
軸方向と直交しているものとは異なり、コイル３が回′
＠粕１を中心軸とすることになるのであり、回転軸１の
軸方向における長さが小さくなる。つまり薄型のモータ
を形成することができるのである。このように形成され
たロータ鉄芯２は第１０図に示すように、実施例１と同
様にして回転軸１の軸方向に重ねて配設し、両ロータ鉄
芯２の磁極片２９が互いに９０度離れて位置するように
配置すればよいのである。ここで、ロータ鉄芯２を２極
の構成としているが、偶数極であれば４極、６極、８極
・・・・・・等の構成も可能である。

（実施例５） 本実施例では、第１４図に示すように、２極のロータ鉄
芯２を３個用いており、各ロータ鉄芯２が回転軸１の回
りに互いに６０度離れて配設されている。各ロータ鉄芯
２は上記各実施例と同様にして、第１３図に示すように
、回転軸１の軸方向に並設される。また、整流子セグメ
ント３２は６側設けられ、刷子８は回転軸１の直径方向
に対向して２個が配置される。各ロータ鉄芯２のコイル
３の両端は回転軸１の直径方向に対向する一対の整流子
セグメント３２に接続される。この構成によって、第１
６図に示すようなトルク特性が得られるのである。他の
構成については実施例１と同様であるから省略する。

［発明の効果１ 本発明は上述のように、それぞれ複数極を備え回転軸と
ともに回餐し回転軸の軸方向に並設される複数個のロー
タ鉄芯と、各ロータ鉄芯にそれぞれ巻装されたコイルと
、ロータ鉄芯の極数と個数との積に等しい数の整流子セ
グメントと、各ロータ鉄芯のコイルに順次通電されろよ
うに整流子セグメントに摺接する刷子と、ロータ鉄芯の
周囲で定位置に配置された永久磁石とを備え、各ロータ
鉄芯の極が回転軸の回りで互いに等角度離れて位置する
ように各ロータ鉄芯が回転軸の回りで互いにずれた位置
に配置されて成るものであり、ロータ鉄芯を複数個設け
、各ロータ鉄芯を回転軸の回りで互いにずれた位置に配
置したことにより、全体として多極のロータを形成しな
からも、１個のロータ鉄芯については極数を少なくする
ことができるのであり、ロータ鉄芯へのコイルの巻装作
業が容易となり、また巻装スペースも大きくとれるとい
う利点を有する。さらに、多極となっているから、トル
ク変動幅が少なくなるとともに、平均逆起電圧が高くな
り、効率のよいモータが得られるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（、）（ｂ）は本発明の実施例１の縦断面図およ
び同図（、）中Ｘ−Ｘ線断面図、第２図は同上の原理図
、第３図は同上の接続図、ｆｉ４図は同上の動作説明図
、第５図（ａ）（ｂ）は本発明の実施例２の縦断面図お
よび同図（ａ）中Ｙ−Ｙ線断面図、第６図は同上の原理
図、第７図は同上の＃：統図、第８図は同上の動作説明
図、第９図は本発明の実施例３の接続図、第１０図は本
発明の実施例４の断面図、第１１図は同上に使用するロ
ータ鉄芯の分解斜視図、第１２図は同上に使用するロー
タ鉄芯の組立後の斜視図、第１３図は本発明の実施例５
の断面図、第１４図は同上の原理図、ｐｌ′Ｓｉｓ図は
同上の接続図、第１６図は同上の動作説明図である。 １は回転輪、２はロータ鉄芯、３はコイル、７は永久磁
石、８は刷子、２５は第１鉄芯、２６は第２鉄芯、２８
は橋絡片、２９は磁極片、３２は整流子セグメントであ
る。 代理人　弁理士　石　１）艮　七 第１図 第３図 第４図 回廟兵角度 第５図 第８図 ト 第９図 第１Ｉ図 第１２図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）それぞれ複数極を備え回転軸とともに回転し回転
   軸の軸方向に並設される複数個のロータ鉄芯と、各ロー
   タ鉄芯にそれぞれ巻装されたコイルと、ロータ鉄芯の極
   数と個数との積に等しい数の整流子セグメントと、各ロ
   ータ鉄芯のコイルに順次通電されるように整流子セグメ
   ントに摺接する刷子と、ロータ鉄芯の周囲で定位置に配
   置された永久磁石とを備え、各ロータ鉄芯の極が回転軸
   の回りで互いに等角度離れて位置するように各ロータ鉄
   芯が回転軸の回りで互いにずれた位置に配置されて成る
   ことを特徴とする整流子モータ。
2. （２）それぞれ２極に形成された２個のロータ鉄芯が回
   転軸の回りで互いに９０度ずれた位置に配置され、整流
   子セグメントは４極設けられ、刷子は回転軸の直径方向
   の一直線上に一対設けられ、永久磁石は２極設けられた
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の整流子
   モータ。
3. （３）それぞれ４極に形成された２個のロータ鉄芯が回
   転軸の回りで互いに４５度ずれた位置に配置され、整流
   子セグメントは８極設けられ、刷子は回転輪の回りで９
   ０度ずつ離れた４位置に配置されるととともに回転軸の
   周方向において交互に異極に設定され、永久磁石は４極
   設けられて成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の整流子モータ。
4. （４）回転輪の直径方向の一直線上に位置した一対の整
   流子セグメント同士が短絡され、刷子は回転軸の回りで
   ９０度離れた２位置に配置されるとともに両刷子が互い
   に異極に設定されて成ることを特徴とする特許請求の範
   囲第３項に記載の整流子モータ。
5. （５）ロータ鉄芯は、回転軸と同軸の円柱状の第１鉄芯
   と、回転軸の軸方向における第１鉄芯の各端面にそれぞ
   れ当接する橋絡片を有するとともに橋絡片の外周縁から
   回転軸と平行かつ回転軸と同心となる弧状の磁極片が第
   １鉄芯を囲む形で延設された一対の第２鉄芯とにより構
   成され、コイルが第１鉄芯の周囲に巻装され、第２鉄芯
   は回転軸の回りで各磁極片が交互に異極となるように配
   置されて成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の整流子モータ。