整流子電動機および電動ドリル 技術分野 Commutator motors and electric drills
この発明は、 この発明は、 固定子に卷カ、れた界磁卷線をブラシおよび整流子を 介して回転子に巻かれた回転子卷線と結線し、 '界磁卷線および回転子卷線に交流 零源を接続した整流子電動機に関し明、 さらに詳しくは電動機の回転子を停止状態 に保持するための構成に関するものであ田る。 また、 この発明は、 整流子を有する 交流電動機 (整流子電動機) および電動ドリルに関し、 より詳細には、 簡単な構 造で広範囲なトルク制御が可能な整流子電動機およびこれを內蔵した電動ドリル に関する。 さらに、 この発明は、 固定子に卷カれた界磁卷線をブラシおよび整流 子を介して回転子に巻かれた回転子卷線と結線し、 界磁卷線および回転子卷線に 交流電源を接続した整流子電動機に関するものである。 According to the present invention, a field winding wound on a stator is connected to a rotor winding wound on a rotor via a brush and a commutator, and the field winding and the rotor are connected to each other. The present invention relates to a commutator motor in which an AC zero source is connected to a winding, and more particularly to a configuration for holding a rotor of a motor in a stopped state. The present invention also relates to an AC motor (commutator motor) having a commutator and an electric drill, and more particularly, to a commutator motor capable of controlling a wide range of torque with a simple structure and an electric drill incorporating the same. About. Further, the present invention connects the field winding wound on the stator to the rotor winding wound on the rotor via a brush and a commutator, and exchanges the current with the field winding and the rotor winding. The present invention relates to a commutator motor connected to a power supply.
背景技術 Background art
電動機においては、 外力が働いた場合に、 電動機の回転子を停止状態に維持す るためにパーキンダブレーキのような停止状態維持機能が必要である。 従来、 電 動機の回転子を停止状態に保持するために、 電動機の出力軸をメカニカルに拘束 するロック機構を付加したもの (例えば特許文献 1 :特開平 7— 2 7 7 1 5 7号 公報) 、 あるいは位置センサの出力に基づき逆トルクを発生させて電気的に回転 子を停止状態に保持するものなどがある。 In motors, a stop state maintaining function such as a perkinda brake is required to keep the rotor of the motor stopped when external force is applied. Conventionally, a lock mechanism for mechanically restraining the output shaft of a motor is added to keep the rotor of the motor stopped (for example, Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-277715). Alternatively, there is a type in which a reverse torque is generated based on the output of the position sensor to electrically hold the rotor in a stopped state.
例えば、 サーボモータの場合は、 回転子の位置を検出し、 その検出位置をフィ 一ドバックさせて界磁卷線の電圧や電流を変化させたり、 あるいは電源の極性を 切替える必要があり、 このためには、 外部に抵抗や PWM等による大きな電力を 制御できる装置が必要となる。 また、 位置センサを使用しないで停止状態を維持 させるためには、 停止位置を保持するために常に大きな制御電流 (電力) が必要
となる。 一方、 誘導電動機の場合は、 回転磁界を固定することで同様の停止状態 保持機能を得ようとしても、 すべりがあるため時間の経過と共に位置ずれが生じ てしまうという問題がある。 さらに、 ステッピングモータの場合は、 その特性上、 停止後に位置がずれても修復ができないとカ 大容量のものがないという問題が ある。 For example, in the case of a servo motor, it is necessary to detect the position of the rotor and feed back the detected position to change the voltage and current of the field winding, or to switch the polarity of the power supply. Therefore, a device that can externally control a large amount of power using a resistor or PWM is required. Also, in order to maintain the stop state without using the position sensor, a large control current (electric power) is always required to maintain the stop position. It becomes. On the other hand, in the case of an induction motor, there is a problem that even if an attempt is made to obtain the same function of maintaining a stopped state by fixing the rotating magnetic field, there is slippage, and a positional shift occurs over time. Furthermore, in the case of stepping motors, due to their characteristics, there is a problem that there is no large-capacity motor that cannot be repaired even if the position shifts after stopping.
このように従来の電動機にあっては、 回転子の停止状態を保持するために、 メ 力二カルなロック機構であると力、 あるいは回転子の位置を検出しその検出位置 をフィードパックさせて界磁卷線の電圧や電流を変化させた'りするサーボ制御回 路が必要となり、 装置構成が複雑、 大規模、 高価となり、 電力消費量も多くなる という問題がある。 また、 サーボ制御回路を用いて停止状態を保持する場合には、 大電力を制御できる構成が必要となり、 大電力の大型機に簡単に対処し難レ、とい う問題もある。 As described above, in the conventional motor, in order to maintain the stopped state of the rotor, if the lock mechanism is a mechanical lock, the force or the position of the rotor is detected, and the detected position is fed-packed. A servo control circuit that changes the voltage and current of the field winding is required, and the device configuration is complicated, large-scale, expensive, and power consumption increases. In addition, when the stop state is maintained by using the servo control circuit, a configuration that can control high power is required, and there is a problem that it is difficult to easily deal with a large machine with high power.
また、 一般的に、 電動機において速度制御を行う場合、 例えば、 可変抵抗器に よる抵抗変化を用いて速度制御を行う方法や、 サーポ制御、 スライダック、 導通 角制御等で電圧を変化させて速度制御を行う方法、 V V V Fなどィンバータによ る周波数を変化させて速度制御を行う方法、 極数切替えにより速度制御を行う方 法等、 種々の方法が採られている。 ' In general, when speed control is performed in an electric motor, for example, a speed control method using a resistance change by a variable resistor, a speed control by changing a voltage by a servo control, a slidac, a conduction angle control, or the like. Various methods have been adopted, such as a method of performing speed control by changing the frequency using an inverter, such as VVVF, and a method of controlling speed by switching the number of poles. '
し力 しながら、 上記従来の技術によれば、 いずれの方法を採用しても、 電動機 の速度制御を行うためには制御用外部装置が必要であるため、 装置構成が複雑と なり、 コストアップを招来するという問題点や、 抵抗値や電圧値を広範囲に変化 できないと力、 数段階の速度変化のみに限ってしまうため、 速度制御範囲が限定 されるという問題点があった。 また、 抵抗、 'トライアツクなどを使用した電流制 限による回転速度制御では、 低電流時、 トルクが極端に弱くなり回転が不安定に なる。 ' However, according to the above-described conventional techniques, an external control device is required to control the speed of the motor regardless of which method is adopted, which complicates the device configuration and increases costs. If the resistance and voltage values cannot be changed over a wide range, only a few steps of speed change are required, which limits the speed control range. In addition, when controlling the rotation speed by limiting the current using a resistor or a triac, the torque becomes extremely weak and the rotation becomes unstable at low currents. '
また、 上記従来の技術において、 回転子の回転方向を切り替える場合には、 固 定子卷線の極性を切替えると 、 または回転磁界の位相を反転させるようにして いるので、 装置構成が複雑になるという問題点もあった。
また、 電動,機によってはその特性上、 回転トルクを広範囲に変化させることが できなかった ά また、 トライアツクを用いた制御では、 波形のゼロクロス付近で 不安定部分が発生するため、 低速回転時に滑らかな運転が困難であった。 Further, in the above-described conventional technique, when the rotation direction of the rotor is switched, the polarity of the stator winding is switched or the phase of the rotating magnetic field is reversed, so that the device configuration becomes complicated. There were also problems. The electric, on its properties by machine, the rotational torque could not be widely varied ά Further, in the control using the Toraiatsuku, since the unstable portion is generated in the vicinity of the zero crossing of the waveform smoothly at the time of low-speed rotation Driving was difficult.
特許文献 2 (特開 2 0 0 0— 2 7 0 5 2 9号公報) においては、 ブラシを動か 'すことで速度制御を行う手法が開示されている。 すなわち、 この特許文献 2にお いては、 ブラシを、 通常の場合、 界磁の磁極に対して 9 0度の角度、 つまり位相 が 9 0度ずれた位置に、 '電機子の磁極が形成される位置に配置し、 この位置から ブラシの位置を制御することで、 電機子の速度制御および回転方向の切り替え制 御を行うようにしている。 Patent Document 2 (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2000-270952) discloses a method of performing speed control by moving a brush. That is, in this Patent Document 2, the armature magnetic pole is formed at an angle of 90 degrees with respect to the magnetic pole of the field, that is, at a position where the phase is shifted 90 degrees with respect to the magnetic pole of the field. By controlling the brush position from this position, the armature speed control and rotation direction switching control are performed.
しかしながら、 特許文献 2においては、 電源投入時、 界磁の磁極に対して 9 0 度の角度をなす位置に電機子の磁極が形成される位置に、 ブラシを配置している ので、 電源投入時には、 界磁卷線及び電機子卷線のリアクタンスが小さな値とな り、 大きな突入電流が流れ、 界磁卷線、 電機子卷線が焼けたり、 整流子やブラシ が故障するなどの問題がある。 'これを解消するためには、 始動抵抗を入れたり、 電源周波数の位相制御を行う必要があり、 装置構成が複雑かつ高価となる。 この発明は、 上述の問題に鑑みてなされたもので、 簡単且つ安価な構成によつ て回転子の確実な停止状態を維持することができる整流子電動機を得ることを目 的とする。 However, in Patent Document 2, when the power is turned on, the brush is arranged at a position where the armature magnetic pole is formed at a position forming an angle of 90 degrees with respect to the field magnetic pole. However, the reactance of the field winding and the armature winding becomes a small value, a large inrush current flows, and the field winding and the armature winding are burned, and the commutator and the brush are damaged. . 'To solve this, it is necessary to insert a starting resistor or to control the phase of the power supply frequency, which makes the device configuration complicated and expensive. The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a commutator motor that can maintain a reliable stopped state of a rotor with a simple and inexpensive configuration.
またこの発明は、 簡単な構造で回転トルクを広範囲に変化させることができ、 速度制御において外部装置を必要とせず速度制御範囲も広く取ることができ、 回 転方向の反転も容易に行えるようにした整流子電動機およびこれを内蔵した電動 ドリノレを得ることを目的とする。 In addition, the present invention can change the rotation torque over a wide range with a simple structure, can provide a wide speed control range without requiring an external device in the speed control, and can easily reverse the rotation direction. It is an object of the present invention to obtain a commutator motor and an electric drinore incorporating the same.
また、 この発明は、 簡単かつ安価な構成で電源投入時の突入電流を小さく抑制 するとともに、 大電力の大型機への対応も容易であり、 さらに、 電流消費の少な レ、整流子電動機を提供することを目的とする。 In addition, the present invention provides a commutator motor that has a simple and inexpensive configuration, suppresses inrush current when the power is turned on, can easily cope with a large machine with high power, and consumes less current. The purpose is to do.
発明の開示
上述の目的を達成するため、 この発明にかかる整流子電動機は、 固定子に卷か れた界磁卷線をブラシおよび整流子を介して回転子に卷カゝれた回転子卷線と結線 し、 界磁卷線および回転子卷線に交流電源を接続した整流子電動機において、 前 記ブラシを整流子の周方向に回動可能に構成するとともに、 基点位置に位置する ブラシが整流子と違れ回る摩擦力がブラシと整流子との間で得られるようにブラ シに所定の接触圧を付与するブラシ付勢手段を備え、 このブラシ付勢手段によつ て回転子を停止状態に保持するようにしたことを特徴とする。 Disclosure of the invention In order to achieve the above object, a commutator motor according to the present invention connects a field winding wound on a stator to a rotor winding wound on a rotor via a brush and a commutator. In a commutator motor in which an AC power source is connected to the field winding and the rotor winding, the brush is configured to be rotatable in the circumferential direction of the commutator, and the brush positioned at the base position is connected to the commutator. A brush urging means is provided for applying a predetermined contact pressure to the brush so that different frictional force is obtained between the brush and the commutator, and the rotor is stopped by the brush urging means. It is characterized by holding.
この発明によれば、 ブラシ付勢手段によつてブラシが回転子及び整流子と連れ 回る摩擦力がブラシと整流子との間で得られるようにブラシに所定の接触圧が付 与されている。 ブラシが基点位置に位置している回転子の停止時において、 回転 子に外力が働いて回転子が正転方向に回転するとこれに伴いブラシも基点位置か ら正転方向に連れ回る。 このブラシの移動によって回転子には逆転方向のトルク が発生し、 回転子は元の位置まで逆転する。 この回転子の逆転の際、 ブラシも回 転子に連れ回る。 回転子に外力が働いて回転子が逆転方向に回転した場合も、 上 記同様であり、 回転子の逆転に伴いブラシも逆転方向に連れ回る。 このブラシの 移動によって回転午には正転方向のトルクが発生し、 回転子はブラシと共に元の 位置まで戻る。 このようにこの発明によれば、 ブラシが整流子と連れ回る摩擦力 がブラシと整流子との間で得られるようにブラシに所定の接触圧を付与すること で回転子を停止状態に保持するようにしたので、 メカ二力ノレな口ック機構あるい はサーボ制御回路が不要となり、 装置構成を簡単かつ安価なものとすることがで きる。 また、 サーボ機構が不要であるため、 大電力の大型機にも容易に対応可能 である。 さらに、 ブラシは基本的には 0度位置近辺に位置しているので、 電流消 費も少なくて済む。 According to the present invention, a predetermined contact pressure is applied to the brush by the brush urging means so that the frictional force of the brush rotating with the rotor and the commutator is obtained between the brush and the commutator. . When the rotor at which the brush is located at the base position stops, an external force acts on the rotor to rotate the rotor in the forward direction, so that the brush also rotates from the base position in the forward direction. This movement of the brush generates a reverse torque on the rotor, causing the rotor to rotate back to its original position. When the rotor rotates in reverse, the brush follows the rotor. The same applies to the case where the rotor rotates in the reverse direction due to the external force acting on the rotor. The brush also rotates in the reverse direction with the rotation of the rotor. This movement of the brush generates a torque in the forward direction at noon, and the rotor returns to its original position with the brush. As described above, according to the present invention, the rotor is kept stopped by applying a predetermined contact pressure to the brush so that the frictional force of the brush rotating with the commutator is obtained between the brush and the commutator. This eliminates the need for a mechanical lock mechanism or a servo control circuit, and allows a simple and inexpensive device configuration. In addition, since a servo mechanism is not required, it can easily handle large machines with high power. Furthermore, since the brush is basically located near the 0 degree position, current consumption can be reduced.
, つぎの発明の整流子電動機は、 固定子鉄心に卷かれた固定子卷線と、 回転子鉄 心に卷かれた回転子卷線と、 複数の整流子片から成り、 回転子卷線に結線された 整流子に接触するブラシを有し、 固定子卷線および回転子卷線のそれぞれに交流 電源を接続した整流子電動機において、 固定子卷線と回転子卷線とを直卷または
分巻の結線とし、 整流子の各整流子片を軸方向にスキューを持たせた構成どし、 整流子の軸方向に沿って、 ブラシと整流子とを相対的に移 可能に構成したこと を特敫とする。 The commutator motor of the next invention comprises a stator winding wound on a stator core, a rotor winding wound on a rotor core, and a plurality of commutator pieces. In a commutator motor having a brush contacting the connected commutator, and an AC power supply connected to each of the stator winding and the rotor winding, the stator winding and the rotor winding are directly wound or wound. A configuration in which each commutator piece of the commutator is given a skew in the axial direction by connecting windings, and the brush and the commutator are relatively movable along the axial direction of the commutator. Features.
この発明によれば、 整流子の軸方向に沿って、 ブラシと整流子とを相対的に移 動可能に構成したため、 ブラシを整流子に対して軸方向に相対移動させるだけで 広範囲なトルク制御ひいては速度制御が可能となり、 従来のインバータゃサーボ 制御等の外部装置の設置も必要なく構造が簡単で安価となり、 しかも、 回転方向 もスィツチの切替え等の操作もなくなってブラシと整流子との軸方向の相対移動 だけで容易に変更することができる。 また、 トライアツクを用いた制御のように 波形のゼ口クロス付近での不安定部分もなく、 低速回転でも滑らかな運転が可能 どなる。 According to the present invention, since the brush and the commutator are configured to be relatively movable along the axial direction of the commutator, a wide range of torque control can be achieved simply by moving the brush relative to the commutator in the axial direction. Eventually, speed control becomes possible, and there is no need to install external devices such as conventional inverter / servo control, and the structure is simple and inexpensive.In addition, there is no operation such as switching of the rotating direction and the switch between the brush and commutator. It can be easily changed only by relative movement in the direction. Also, unlike the control using triac, there is no instability near the cross-section of the waveform, and smooth operation is possible even at low speed rotation.
次の発明にかかる整流子電動機は、 上記の発明にぉレ、て、 各整流子片のスキュ 一の角度が、 ブラシと整流子の相対的な軸方向移動範囲においてブラシまたは整 流子のいずれかを移動させたどき、 ブラシと接触し得る整流子片の本数が、 その 整流子片につながる回転子卷線の電気角にて 9 0度以上の差に当たる本数になる ような角度であることを特@:とする。 In the commutator motor according to the next invention, the skew angle of each commutator piece is either brush or commutator within the relative axial movement range of the brush and the commutator. The number of commutator segments that can be brought into contact with the brush by moving the brush must be such that the difference in electrical angle of the rotor winding connected to the commutator segment is 90 degrees or more. @@.
この発明によれば、 ブラシと整流子の相対的な軸方向移動範囲内を電気角にて 9 0度以上とするスキュー角とすることにより、 少なくともトルク 0から最大付 近のトルクまでのトルク制御が可能になる。 According to the present invention, the skew angle is set to an electrical angle of 90 degrees or more in the relative axial movement range of the brush and the commutator, so that torque control from at least torque 0 to the torque near the maximum can be achieved. Becomes possible.
次の発明にかかる整流子電動機は、 上記の発明において、 ブラシと整流子との 相対的な軸方向移動範囲が、 回転子卷線の電気角で略 0度のブラシ位置を中心と して ± 9 0度以上であることを特^ [とする。 The commutator motor according to the next invention is the commutator motor according to the invention described above, wherein a relative axial movement range between the brush and the commutator is ± with respect to the brush position at an electrical angle of approximately 0 degrees of the rotor winding. It should be 90 degrees or more.
この発明によれば、 ブラシと整流子との相対的な軸方向移動範囲は、 回転子卷 線の電気角にして略 0度のブラシ位置を中心として土 9 0度以上であるため、 ブラシと整流子との相対的な軸方向移動により、 正転、 停止、 逆転のトルクもし くは回転方向制御を連続して行うことができる。 According to the present invention, the relative axial movement range of the brush and the commutator is 90 degrees or more around the brush position, which is approximately 0 degrees in electrical angle of the rotor winding. By the relative axial movement with the commutator, forward, stop, reverse torque or rotation direction control can be continuously performed.
次の発明にかかる整流子電動機は、 上記の発明において、 各整流子片によって
形成される整流子のスキューは、 整流子の軸方向一端より他端に向かって整流子 の周方向時計回りに捻り、 ついで周方向反時計回りに捻る形状にしたことを特徴 とする。 The commutator motor according to the next invention is the above-mentioned invention, wherein The skew of the formed commutator is characterized in that it is twisted clockwise in the circumferential direction of the commutator from one end in the axial direction of the commutator to the other end, and then twisted counterclockwise in the circumferential direction.
この発明によれば、 ブラシと整流子との往きまたは返りの一方向の相対的な軸 方向移動により、 例えばトルク 0からトルク最大そしてトルク 0まで、 あるいは トルク最大からトルク 0そしてトルク最大まで、 という具合に連続して変化する 制御を行うことができる。 According to the present invention, the relative axial movement of the brush and the commutator in one direction of forward or backward movement, for example, from torque 0 to torque maximum and torque 0, or from torque maximum to torque 0 and torque maximum. It is possible to perform control that continuously changes in condition.
次の電動ドリルの発明によれば、 上記の発明に記載の整流子電動機を動力源と して内蔵したため、 電動ドリルの穴あけ加工の加工工程に沿ったトルクの発生制 御や刃の回転制御を行うことができ、 操作性の良い電動ドリ'ルを得ることができ る。 According to the following electric drill invention, since the commutator motor described in the above invention is incorporated as a power source, torque generation control and blade rotation control in accordance with the drilling process of the electric drill are performed. It is possible to obtain an electric drill with good operability.
さらに、 本発明にかかる整流子電動機は、 固定子に卷かれた界磁卷線をブラシ および整流子を介して回転子に卷カゝれた回転子卷線と結線し、 界磁卷線おょぴ回 転子卷線に交流電源を接続した整流子電動機において、 前記ブラシを整流子の周 方向に回動可能に構成するとともに、 前記交流電源投入時に前記ブラシが電気角 略 0度に対応する基点位置に位置しているようにブラシを保持するブラシ保持手 段と、 前記交流電源投入後、 前記ブラシの回動位置を制御して前記回転子に正転 トルクおよび/または逆転トルクを発生させるブラシ回動駆動手段とを備えるこ とを特 ί敷とする。 Further, in the commutator motor according to the present invention, the field winding wound on the stator is connected to the rotor winding wound on the rotor via the brush and the commutator, and the field winding and the like. In a commutator motor in which an AC power source is connected to a helical winding, the brush is configured to be rotatable in a circumferential direction of the commutator, and the brush corresponds to an electrical angle of approximately 0 degrees when the AC power source is turned on. A brush holding means for holding the brush so as to be positioned at a base position to be rotated, and after turning on the AC power, controlling a rotating position of the brush to generate forward rotation torque and / or reverse rotation torque on the rotor. And a brush rotation driving means for causing the rotation.
こ'の発明によれば、 整流子に対するブラシの回動位置を制御することによって 回転子の回転方向の切り替えおよびトルク制御を行うとともに、 交流電源投入時 にはブラシが電気角略 0度に対応する基点位置に位置させるようにしているので、 電源投入時には、 界磁卷線及び電機子巻線のリアクタンスが最大となり、 これに より突入電流を微小な値に抑えることができる。 これにより、 装詹構成を簡単か つ安価なものとすることができ、 大電力の大型機にも容易に対応可能である。 さ らに、 ブラシは基本的には 0度位置近辺に位置しているので、 電流消費も少なく て済む。 また、 この発明の電動機では、 ブラシが電気角略 0度に対応する基点位
置において電動機の電源が投入され、 その後ブラシ位置を、 この基点位置から除 々に正または負方向に電気角が増大する方向に進める (回動) ことができるので、 回転始動時に必要とするトルクに応じた必要十分の電流を与えることが可能であ る。 このため、 電源投入時のみならず、 回転始動時においても大電流が流れず不 要な電力消費がない。 このとき、 外部装置により電動機の電流制限をしないため、 充分なトルクを発生する。 According to this invention, switching of the rotation direction of the rotor and torque control are performed by controlling the rotation position of the brush with respect to the commutator, and the brush corresponds to an electrical angle of approximately 0 degrees when the AC power is turned on. When the power is turned on, the reactances of the field winding and the armature winding are maximized, so that the inrush current can be suppressed to a very small value. As a result, the equipment configuration can be made simple and inexpensive, and it is possible to easily cope with large machines with high power. Furthermore, since the brush is basically located near the 0 degree position, the current consumption is small. In the electric motor according to the present invention, the brush is located at the base position corresponding to the electrical angle of approximately 0 degrees. When the power of the motor is turned on, the brush position can be gradually advanced (turned) in the positive or negative direction from this base position in the direction in which the electrical angle increases. It is possible to supply a necessary and sufficient current according to the condition. Therefore, not only when the power is turned on but also when starting the rotation, a large current does not flow and there is no unnecessary power consumption. At this time, sufficient torque is generated because the current of the motor is not limited by the external device.
図面の簡単な説明 Brief Description of Drawings
第 1図は、 この発明にかかる整流子電動機の実施の形態 1を示す概念的な分解 構成図であり、 第 2図は、 この発明の実施の形態 1の前提となるブラシ回動の原 理説明図であり、 第 3図は、 ブラシの各角度位置における.回転子の状態を示す概 念図であり、 第 4図は、 回転子の停止保持のた.めの構成を説明する概念図であり、 第 5図は、 回転子の停止保持のための構成を説明する揮念図であり、 第 6図は、 実施の形態 1の電動機を駆動源とする車両の走行、 制動およびパーキングブレー キ機構を示す図であり、 第 7図は、 この発明の実施の形態 2の簡略構成図であり、 第 8図は、 この発明の実施の形態 2にかかるスキューを有する整流子の説明図で あり、 第 9図は、 この発明の実施の形態 2の整流子と回転子卷線との展開図であ り、 第 1 0図は、 この発明の実施の形態 2の原理説明図であり、 第 1 1図は、 こ の発明の実施の形態 2の状態説明図であり、 第 1 2図は、 この発明の実施の形態 2のトルク特性線図であり、 第 1 3図は、 この発明の具体例である電動ドリルの 構成図であり、 第 1 4図は、 この発明の実施の形態 2の一具体例の簡略構成図で あり、 第 1 5図は、 この発明の実施の形態 2の他の具体例の簡略構成図であり、 第 1 6図は、 この発明の実施の形態2の変形例を示す構成図であり、 第 1 7図は、 この発明の実施の形態 3にかかる整流子電動機の実施例を示す概念的な分解構成 図であり、 第 1 8図は、 ブラシ回動による回転子回動の原理説明図であり、 第 1 9図は、 ブラシが電気角 0度のとき、 電気角 + 9 0度のとき、 電気角一 9 0度の : とき、 電気角 + 1 2 0度のときの回転子の状態などを説明するための図であり、
第 2 0図は、 実施の形態 3の実施例 1によるブラシ回動のための機構を示す図で あり、 第 2 1図は、 実施の形態 3の実施例 2によるブラシ回動のための機構を示 す図であり、 第 2 2図は、 実施の形態 3の実施例 3によるブラシ回動のための機 構を示す図であり、 第 2 3図は、 実施例 3で用いる押圧ロッドおよび前後切替口 ッドの詳細を示す図であり、 第 2 4図は、 実施例 3の変形例によるブラシ回動の ための機構を示す図である。 FIG. 1 is a conceptual exploded configuration diagram showing a first embodiment of a commutator motor according to the present invention, and FIG. 2 is a principle of brush rotation which is a premise of the first embodiment of the present invention. Fig. 3 is a conceptual diagram showing the state of the rotor at each angular position of the brush, and Fig. 4 is a conceptual diagram illustrating the configuration of the rotor for stopping and holding. FIG. 5 is a memorial view illustrating a configuration for holding and stopping the rotor, and FIG. 6 is a diagram illustrating traveling, braking, and parking brakes of a vehicle driven by the electric motor according to the first embodiment. FIG. 7 is a diagram showing a key mechanism, FIG. 7 is a simplified configuration diagram of Embodiment 2 of the present invention, and FIG. 8 is an explanatory diagram of a commutator having a skew according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 9 is a developed view of a commutator and a rotor winding according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of a second embodiment of the present invention. FIG. 11 is a diagram illustrating the state of the second embodiment of the present invention. FIG. FIG. 13 is a torque characteristic diagram of FIG. 2, FIG. 13 is a configuration diagram of an electric drill which is a specific example of the present invention, and FIG. 14 is a simplified configuration of a specific example of the second embodiment of the present invention. FIG. 15 is a simplified configuration diagram of another specific example of the second embodiment of the present invention, and FIG. 16 is a configuration diagram showing a modification of the second embodiment of the present invention. FIG. 17 is a conceptual exploded view showing an example of the commutator motor according to the third embodiment of the present invention. FIG. 18 is a diagram showing the principle of rotor rotation by brush rotation. Fig. 19 is a diagram when the brush is at 0 electrical angle, when the electrical angle is +90 degrees, when the electrical angle is 90 degrees: and when the electrical angle is +120 degrees. It is a diagram for explaining the state of the rotor and the like, FIG. 20 is a diagram showing a mechanism for rotating the brush according to the first embodiment of the third embodiment. FIG. 21 is a diagram illustrating a mechanism for rotating the brush according to the second embodiment of the third embodiment. FIG. 22 is a diagram showing a mechanism for rotating a brush according to a third embodiment of the third embodiment. FIG. 23 is a diagram showing a pressing rod and a pressing rod used in the third embodiment. FIG. 24 is a diagram showing details of a front-rear switching pad, and FIG. 24 is a diagram showing a mechanism for rotating a brush according to a modification of the third embodiment.
発明を実施するための最良の形態 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
本発明をより詳細に説術するために、 添付の図面に従ってこれを説明する。 (実施の形態 1 ) In order to explain the present invention in more detail, this will be described with reference to the accompanying drawings. (Embodiment 1)
以下に図面を参照してこの発明にかかる整流子電動機の好適な実施の形態 1を 詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of a commutator motor according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第 1図は、 この発明の実施形態 1を説明するための交流整流子電動機の概念的 な分解構成図を示すものである。 交流整流子電動機は、 誘導電動機の固定子と直 流電動機の回転子を組み合わせた構造を有し、 交流機でありながら整流子とブラ シを持っている。 第 1図の場合は、 界磁卷線 1と回転子卷線 4とが直列接続され た直卷電動機を示している。 FIG. 1 is a conceptual exploded view of an AC commutator motor for explaining Embodiment 1 of the present invention. An AC commutator motor has a structure in which the stator of an induction motor and the rotor of a DC motor are combined. Although it is an AC machine, it has a commutator and a brush. FIG. 1 shows a series motor in which a field winding 1 and a rotor winding 4 are connected in series.
' 第 1図において、 界磁卷線 1が卷かれた固定子鉄心 2を有する固定子 3に対し て、 回転子卷線 4が卷カ^ Lた回転子鉄心 5を有する回転子 6が回転自在に配置さ れている。 回転子 6には整流子 7および一対のブラシ 8が備えられており、 整流 子 7および一対のブラシ 8は回転子卷線 4と結線されている。 整流子 7は複数の 整流子片 7 1を有する。 界磁卷線 1はその一端が交流電源 (図示省略) に接続さ れ、 他端は一方のブラシ 8に接続されている。 他方のブラシ 8は交流電源に接続 されている。 ′ In FIG. 1, a rotor 6 having a rotor core 5 in which a rotor winding 4 is wound with respect to a stator 3 having a stator core 2 wound with a field winding 1 is rotated. They are arranged freely. The rotor 6 is provided with a commutator 7 and a pair of brushes 8, and the commutator 7 and the pair of brushes 8 are connected to the rotor winding 4. The commutator 7 has a plurality of commutator pieces 71. One end of the field winding 1 is connected to an AC power supply (not shown), and the other end is connected to one brush 8. The other brush 8 is connected to an AC power supply.
ここで、 第 1図に示す交流整流子電動機においては、 ブラシ 8は、 整流子7に 所定の接触圧で当接されるとともに整流子 7の周方向に回動 (移動) 可能な構造 となっている。 すなわち、 一対のブラシ 8は、 ブラシ相互の位置関係を保ったま
まで、 整流子 7の回転または停止に関係なく、 整流子 7の周方向に回動できるよ うに構成されている。 Here, in the AC commutator motor shown in FIG. 1, the brush 8 has a structure in which the brush 8 is brought into contact with the commutator 7 at a predetermined contact pressure and is rotatable (movable) in the circumferential direction of the commutator 7. ing. That is, the pair of brushes 8 maintain the positional relationship between the brushes. Until the commutator 7 rotates or stops, the commutator 7 can rotate in the circumferential direction.
第 2図を用いてブラシ 8の回動位置と発生トルクとの関係について説明する。 第 2図では、 固定子鉄心 2の界磁極を N, Sの 2極とする。 回転子鉄心 5には 2 層巻きのコイル辺 4 1を有する 4本の回転子卷線 4が備えられ、 この回転子卷線 4から引き出し線 4 2を介して 4本の整流子片 7 1が接続されている。 第 2図 ( a ) では、 図中左右の整流子片 a , a ' にブラシ 8が接触している状態 (9 0度 のブラシ位置という) を示し、 第 2図 (b ) では、 図中上下の整流子片 b, b, にブラシ 8が接触している状態 (0度のブラシ位置という) を示す。 したがって、 第 2図 (a ) と第 2図 (b ) とのブラシ位置は、 9 0度異なる位置関係となり、 2極の界磁極では 9 0度の電気角の変異となっている。 The relationship between the rotational position of the brush 8 and the generated torque will be described with reference to FIG. In Fig. 2, the field poles of stator core 2 are N and S poles. The rotor core 5 is provided with four rotor windings 4 having a two-layer winding coil side 4 1, and four commutator strips 7 1 from the rotor winding 4 via lead wires 42. Is connected. FIG. 2 (a) shows a state in which the brush 8 is in contact with the left and right commutator pieces a and a '(referred to as a 90-degree brush position) in FIG. 2 (b), and FIG. This shows the state where the brush 8 is in contact with the upper and lower commutator pieces b, b, and (called the 0-degree brush position). Therefore, the brush positions in FIGS. 2 (a) and 2 (b) have a positional relationship different from each other by 90 degrees, and the electric field changes by 90 degrees in the two field poles.
ここで、 電気角 0度のブラシ位置とは、 請求の範囲でいうところの基点位置に 対応し、 界磁卷線 1によって作られる磁束と、 回転子卷線 4によって作られる磁 束との相互角度が略平行であり、 力つ界磁卷線 1によつて作られる磁束によって 発生する磁極と回転子卷線 4によつて作られる磁束によつて発生する磁極とが吸 • 引関係にある状態をいう。 電気角 9 0度のブラシ位置とは: 界磁卷線 1によって 作られる磁束と、 回転子卷,锒 4によって作られる磁束との相互角度が略垂直であ る状態をいう。 Here, the brush position having an electrical angle of 0 degrees corresponds to the base position in the claims, and the mutual relationship between the magnetic flux created by the field winding 1 and the magnetic flux created by the rotor winding 4. The angles are substantially parallel, and the magnetic pole generated by the magnetic flux created by the force field winding 1 and the magnetic pole generated by the magnetic flux created by the rotor winding 4 have an attractive relationship. State. The brush position at an electrical angle of 90 degrees means that the mutual angle between the magnetic flux created by the field winding 1 and the magnetic flux created by the rotor winding, 锒 4, is substantially perpendicular.
このような構成にお!/ヽて、 ブラシ 8によつて接続された回転子卷線 4間には、 電機子電流 (回転子電流)が流れる結果、 コイル辺 4 1上での電機子電流の方向を 示す二種の記号、 すなわち図面の表面から裏面に向かう方向の記号と、 図面の裏 面から表面に向かう方向の記号とによって定まる電機子電流と界磁極による磁束 とにより トルクを発生する。 In such a configuration, the armature current (rotor current) flows between the rotor windings 4 connected by the brushes 8, and as a result, the armature current on the coil side 4 1 A torque is generated by the armature current and the magnetic flux generated by the field poles, which are determined by the two types of symbols indicating the direction of the arrow, namely, the symbol from the front to the back of the drawing and the symbol from the back to the front of the drawing. .
第 2図 (a ) に示す 9 0度のブラシ位置において、 左右の二層をなす2本のコ ィル辺 4 1には、 それぞれ同じ方向の電流が流れ、 上下の二層をなす 2本のコィ ノレ辺 4 1には、 それぞれ反対方向の電流が流れる。 したがって、 この場合は、 界 磁磁束の磁極直近の左右のコィノレ辺 4 1に流れる電流によって回転子 6には矢印
Kで示すように、 反時計方向のトルクが発生する。 At the 90-degree brush position shown in Fig. 2 (a), current flows in the same direction on the two coil sides 41 forming the left and right two layers, and the two coils forming the upper and lower layers. Currents in the opposite directions flow through the common sides 41 of the battery. Therefore, in this case, the current flowing through the left and right coin sides 41 immediately before the magnetic pole of the field magnetic flux causes the rotor 6 to have an arrow. As shown by K, a counterclockwise torque is generated.
一方、 第 2図 (b ) に示す 0度のブラシ位置において、 左右の二層をなす 2本 のコイル辺 4 1には、 それぞれ反対方向の電流が流れ、 上下の二層をなす 2本の コイル辺 4 1には、 それぞれ同じ方向の電流が流れる。 したがって、 この場合に は、 界磁磁束および磁極直近の左右のコイル辺 4 1に流れる電流によつて発生す るトルクは相殺し回転は生じない。 On the other hand, at the 0-degree brush position shown in Fig. 2 (b), current flows in opposite directions on the two coil sides 41 forming the left and right two layers, and the two coil layers forming the upper and lower layers. A current flows in the same direction on each of the coil sides 41. Therefore, in this case, the torque generated by the field magnetic flux and the current flowing through the left and right coil sides 41 immediately adjacent to the magnetic pole cancel each other out, and no rotation occurs.
このように、 第 2図 (a ) に示す 9 0度のブラシ位置では、 回転力が発生し、 第 2図 (b ) に示す 0度のブラシ位置では、 回転力は発生しない。 また、 ブラシ 8が 0度位置と 9 0度位置との間に位置する場合は、 ブラシ 8が 9 0度位置に近 づくに従い回転力が大きくなり、 ブラシ 8が 0度位置に近づくに従い回転力は 0 に近くなる。 さらに、 実際上は、 ブラシ位置を 9 0度以上の 1 2 0度〜 1 5 0度 の角度位置にしたときに、 回転子 6に最大トルクが発生する。 .9 0度をどのくら い過ぎた位置にて最大トルクが得られるかは、 界磁卷線 1のィンダクタンスなど に依存する。 ' , Thus, at the 90-degree brush position shown in FIG. 2 (a), a rotational force is generated, and at the 0-degree brush position shown in FIG. 2 (b), no rotational force is generated. When the brush 8 is located between the 0-degree position and the 90-degree position, the rotational force increases as the brush 8 approaches the 90-degree position, and the rotational force increases as the brush 8 approaches the 0-degree position. Becomes closer to 0. Further, in practice, the maximum torque is generated in the rotor 6 when the brush position is set to an angle position of 120 degrees to 150 degrees which is 90 degrees or more. The position at which the maximum torque is obtained at .90 degrees depends on the inductance of the field winding 1 and the like. ',
また、 第 2図では図示していないが、 ブラシ 8を第 2図 (b ) の 0度の状態か ら第 2図 (a ) と逆の反時計方向に動かしてブラシを一 9 0度位置に位置させる とき、 回転子 6には矢印 Kとは逆の時計方向の回転力が生じる。 Although not shown in FIG. 2, the brush 8 is moved from the 0-degree state in FIG. 2 (b) in a counterclockwise direction opposite to that in FIG. When it is positioned at, a rotational force in the clockwise direction opposite to the arrow K is generated in the rotor 6.
このように、 ブラシ 8の回動位置を変化させることにより、 回転子をトルクな しの状態、 正転状態、 あるいは逆転状態のいずれかに制御することができる。 す なわち、 ブラシ^:置 0度においては回転子 6に回転力が発生せず、 ブラシを 0度 位置からプラス 9 0度さらには 1 2 0度や 1 5 0度に回動するに従い正転方向の トルクが増大し、 ブラシを 0度位置から一 9 0度さらには一 1 2 0度や一 1 5 0 度に回動するに従レ、逆転方向のトルクが増大する。 As described above, by changing the rotation position of the brush 8, the rotor can be controlled to any of the state without torque, the normal rotation state, and the reverse rotation state. That is, at the brush ^: 0 degree, no rotating force is generated in the rotor 6 and the brush is rotated from the 0 degree position to the plus 90 degrees, and further to the right as the brush is rotated to 120 degrees or 150 degrees. The torque in the reverse direction increases, and the torque in the reverse direction increases as the brush is turned from the 0-degree position to 190, or even to 120 or 150 degrees.
つぎに、 ブラシを 9 0度以上の所定角度 (例えば 1 5 0度) に位置させたとき に最大トルクが発生する原因について第 3図を用いて説明する。 第 3図 (a ) 〜 第 3図 (d ) は、 ブラシを各種角度位置 (0度、 9 0度、 1 2 0度、 一 9 0度) に位置させたときの回転子の状態を示すものである。
0 Next, the cause of the generation of the maximum torque when the brush is positioned at a predetermined angle of 90 degrees or more (for example, 150 degrees) will be described with reference to FIG. Fig. 3 (a) to Fig. 3 (d) show the state of the rotor when the brush is positioned at various angular positions (0 degree, 90 degrees, 120 degrees, and 190 degrees). Things. 0
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電動機においては、 周知のとおり、 ブラシの電気角 9 0度は効率上、 最大の回 転トルク (以下単にトルクという。 ) を発生する電気角である。 しかしながら、 ブラシの電気角を 9 0度を超えて進めると、 電気角 9 0度の場合に比較し、 更に トルクが増大し、 回転速度が上昇する。 この原因は、 以下のとおりである。 In an electric motor, as is well known, the 90-degree electrical angle of the brush is an electrical angle that generates the maximum rotational torque (hereinafter simply referred to as torque) for efficiency. However, when the electrical angle of the brush is advanced beyond 90 degrees, the torque is further increased and the rotation speed is increased as compared with the case where the electrical angle is 90 degrees. The cause is as follows.
第 1の原因; First cause;
電気角を 9 0 °,を超えて進めることは、 第 3図 (c ) に示すように、 S極対 S極、 あるいは Ν極対 Ν極と云うように、 同極性の磁極を接近させることとなり. この結果、 コイルのリアクタンスが大幅に減少する。 すなわち、 ブラシの電気角 を' 9 0 ° を超えて進めると、 電気角に相関して、 コイルのリアクタンスが減少 し (電気角 1 8 0 ° の場合は極端に) 、 コイルに流れる電流が増大する。 した がって、 電気角を 9 0 ° を超えてブラシを進めることは、 電気角 9 0 ° 以外を 選択することによって理論上のトルク効率は低下するものの、 コイルの電流が増 大することにより、 トルク自体が増大し、 回転速度が上昇することになる。 To advance the electrical angle beyond 90 °, as shown in Fig. 3 (c), approaching magnetic poles of the same polarity, such as S pole vs. S pole or Ν pole vs. Ν pole As a result, the reactance of the coil is greatly reduced. In other words, when the electrical angle of the brush is advanced beyond '90 °, the reactance of the coil decreases in relation to the electrical angle (extremely when the electrical angle is 180 °), and the current flowing through the coil increases. I do. Therefore, advancing the brush beyond the electrical angle of 90 ° is not possible if the theoretical torque efficiency is reduced by selecting an electrical angle other than 90 °, but the coil current increases. However, the torque itself increases and the rotation speed increases.
第 2の原因; The second cause;
電動機の低速回転域では顕在ィ匕されなかつた回転子コイルのリアクタンスが、 高速回転域では無視できなくなり、 このリアクタンスの増大により電流が遅れ、 有効実効磁束が遅れる。 したがって、 理論上効率が最大の電気角 9 0 ° でブラ シが回転子コイルに電流を供給していても、 発生する磁束が遅れるため、 トルク に寄与する有効実効磁束は、 電気角 9 0 ° に満たない状態で回転子コイルに給 電されて発生する磁束に相当することになる。 このためトルクが減少し、 回転が 上昇しない。 The reactance of the rotor coil, which is not apparent in the low-speed rotation range of the motor, cannot be ignored in the high-speed rotation range, and the increase in the reactance delays the current and delays the effective effective magnetic flux. Therefore, even though the brush is supplying current to the rotor coil at the electrical angle of 90 °, which is theoretically the highest in efficiency, the generated magnetic flux is delayed, and the effective effective magnetic flux that contributes to the torque is 90 electrical degrees. This is equivalent to the magnetic flux generated when power is supplied to the rotor coil in a state of less than. As a result, the torque decreases and the rotation does not increase.
これを解決するため、 電気角を 9 0 ° を超えて給電する。 これにより、 遅れ て発生する有効実効磁束は、 トルク効率の良レ、電気角で回転子コィルに給電した ものと同等になり、 'トルク効率の低下を防止できる。 したがって、 トルクが増大 し、 回転速度が上昇する。 In order to solve this, power is supplied with an electrical angle exceeding 90 °. As a result, the effective effective magnetic flux that is generated with a delay is equivalent to that obtained when the rotor coil is supplied with an electric angle with good torque efficiency, and a decrease in torque efficiency can be prevented. Therefore, the torque increases and the rotation speed increases.
以上、 第 2の原因において、 電気角を進めて磁束の遅れを相殺するかたちで給 電することができる別側面からの理由は、 ブラシにおける整流子の回転方向に対
する幅が、 ある程度確保できていることで、 回転する整流子片に一定時間給電を 継続できるからである。 したがって、 進めた電気角により回転子コイルに給電し、 遅れて発生する磁束が有効実効磁束に成長する時 を確保できるためである。 As described above, in the second cause, power can be supplied by advancing the electrical angle and canceling out the delay of magnetic flux from another aspect. This is because the power supply can be continued to the rotating commutator piece for a certain period of time by ensuring that the width of the power supply to a certain extent. Therefore, power is supplied to the rotor coil by the advanced electrical angle, and the time when the magnetic flux generated with a delay grows to the effective effective magnetic flux can be secured.
.なお、 実際に実験した一例では、 電気角を 9 0。 から進めて行くと、 電気角 に比例して回転速度が上昇し、 電気角 1 5 0 ° 近傍まで回転が上昇した。 この、 電気角を 9 0 ° 'を進めて、 回転が上昇する原因は、 第 1の原因による寄与が大 きく、 トルク効率を犠牲にしても、 電気角を進めることによるコイルのリアクタ ンスの大幅減少に伴うコイルの電流の大幅増に起因し、 極めて大きなトルクが発 生するためである。 In an actual experiment, the electrical angle was 90. The rotation speed increased in proportion to the electrical angle, and increased to around 150 °. The cause of the increase in rotation when the electrical angle is advanced by 90 ° 'is that the first factor contributes greatly, and even if the torque efficiency is sacrificed, the reactance of the coil by advancing the electrical angle is greatly increased. This is because extremely large torque is generated due to the large increase in coil current accompanying the decrease.
つぎに、 第 4図及び第 5図を用いて本発明の要部である回転子の停止保持のた めの構成、 例えば電動機車両のパーキンダブレーキのための構成について説明す る。 Next, a configuration for stopping and holding the rotor, which is a main part of the present invention, for example, a configuration for a perkinda brake of an electric motor vehicle will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG.
第 4図に示すように、 ブラシ 8 ( 1個のブラシのみを示している) は、 ブラシ 付勢手段としての押圧ばね 1 0によって、 複数の (この場合 8個) の整流子片 7 1を有する整流子 7に対して適度な摩擦抵抗 (接触圧) を持って接触している。 この摩擦抵抗は、 整流子 7が回動した場合、 ブラシ 8が整流子 7と一緒に回る ( 以下連れ回るという) ことができる程度のものである。 .ただし、 ブラシは整流子 7の周方向への動きに関しては、 ストッパ 1 2 a, 1 2 bの間の可動範囲内にお いて全く規制されておらずフリーである。 ストッパ 1 2 a , 1 2 bは、 ブラシ 8 を例えば 1 5 0度〜一 1 5 0度の範囲内で自由に動けるようにしており、 これら ストッパ 1 2 a, 1 2 bの位置は可変することができる。 As shown in FIG. 4, the brush 8 (only one brush is shown) is provided with a plurality of (in this case, eight) commutator pieces 71 by a pressing spring 10 as a brush urging means. With a suitable frictional resistance (contact pressure). This frictional resistance is such that when the commutator 7 rotates, the brush 8 can rotate together with the commutator 7. However, the brush is free from any restrictions on the circumferential movement of the commutator 7 within the movable range between the stoppers 12a and 12b. The stoppers 12a and 12b allow the brush 8 to move freely within a range of, for example, 150 to 115 degrees, and the positions of the stoppers 12a and 12b are variable. be able to.
第 4図に黒塗りで示すブラシ位置は、 先の第2図 (b ) に示す 0度位置に対応 しており、 この状態で回転子 6すなわち整流子 7が停止しているとする。 ブラシ 8を矢印 E 1方向に任意角度 0 1だけ回動させてブラシ 8を破線で示す位置に位 置させた場合は、 回転子 6すなわち整流子 7には矢印 D 1で示す正転方向のトル クが発生する。 同様に、 ブラシ8を矢印 E 2方向に任意角度 Θ 2だけ回動させて ブラシ 8を一点鎖線で示す位置に位置させた場合は、 回転子 6すなわち整流子 Ί
04 005480 The brush position shown in black in FIG. 4 corresponds to the 0-degree position shown in FIG. 2 (b), and it is assumed that the rotor 6, that is, the commutator 7 is stopped in this state. When the brush 8 is rotated in the direction indicated by the broken line by rotating the brush 8 by an arbitrary angle 0 1 in the direction of the arrow E 1, the rotor 6, that is, the commutator 7, is rotated in the forward direction indicated by the arrow D 1. Torque occurs. Similarly, when the brush 8 is rotated by an arbitrary angle に2 in the direction of the arrow E2 and the brush 8 is positioned at the position indicated by the one-dot chain line, the rotor 6 or the commutator Ί 04 005480
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には矢印 D 2で示す逆転方向のトルクが発生する。 Generates a torque in the reverse direction indicated by arrow D2.
ブラシ 8は押圧ばね 1 0によって適度な摩擦抵抗 (接触圧) を持って整流子 7 に接触しているので、 外力が働いて回転子 6ひいては整流子 7が回転した場合、 ブラシ 8は整流子 7と共に連れ回る。 Since the brush 8 is in contact with the commutator 7 with an appropriate frictional resistance (contact pressure) by the pressing spring 10, if an external force acts to rotate the rotor 6 and thus the commutator 7, the brush 8 becomes a commutator. Take along with 7.
例えば、 整流子 7が外力によって矢印 D 1で示す正転方向に角度 0 2だけ回転 すると、 ブラシ 8も一点鎖線で示す位置まで角度 Θ 2だけ回転する。 ブラシ 8が 一点鎖線で示す位置に位置したときは、 前述したように、 回転子 6すなわち整流 子 7には矢印 D 2で示す逆転方向のトルクが発生する。 この逆転方向のトルクに よつて整流子 7は元の位置まで角度 0 2だけ回転する。 ブラシ 8は、 整流子 7の 回転に連れ回って、 元の 0度位置に復帰する。 For example, when the commutator 7 is rotated by the external force by the angle 0 2 in the normal rotation direction indicated by the arrow D 1, the brush 8 is also rotated by the angle Θ 2 to the position indicated by the alternate long and short dash line. When the brush 8 is located at the position indicated by the one-dot chain line, as described above, a torque in the reverse direction indicated by the arrow D2 is generated in the rotor 6, that is, the commutator 7. Due to the torque in the reverse direction, the commutator 7 rotates by the angle 0 2 to the original position. The brush 8 returns to the original 0 degree position with the rotation of the commutator 7.
—方、 整流子 7が外力によって矢印 D 2で示す逆転方向に角度 0 1だけ回転す ると、 ブラシ 8も破線で示す位置まで角度 8 1だけ回転する。 ブラシ 8が破線で 示す位置に位置したときは、 前述したように、 回転子 6すなわち整流子 7には矢 印 D 1で示す正転方向のトルクが発生する。 この正転方向のトルクによって整流 子 7は元の位置まで角度 0 1だけ回転する。 ブラシ 8は、 整流子 7の回転に連れ 回って、 元の Ό度位置に復帰する。 以上が回転子の停止保持の構成の原理である。 つぎに、 第 5図を用いて上述した停止保持のための構成について別の観点から 説明する。 On the other hand, when the commutator 7 is rotated by an external force by the angle 01 in the reverse direction shown by the arrow D2, the brush 8 is also rotated by the angle 81 to the position shown by the broken line. When the brush 8 is located at the position shown by the broken line, as described above, the rotor 6, that is, the commutator 7, generates a torque in the normal rotation direction shown by the arrow D 1. The commutator 7 rotates by the angle 01 to the original position by the torque in the forward rotation direction. The brush 8 returns to the original position with the rotation of the commutator 7. The above is the principle of the configuration for holding and stopping the rotor. Next, the above-described configuration for holding the stop will be described from another viewpoint with reference to FIG.
界磁卷線 1に通電することで固定子 3に磁束が生じ、 同様に回転子卷線 4に通 電することにより回転子 6に電磁石が生ずる。 ブラシ位置が 0度の場合は、 第 5 図 (a ) に示すように固定子 3と回転子 6からなる磁気回路は安定した吸引状態 'を保つ。 このとき、 磁気回路の吸引安定状態のためにトルクを発生させる電流値 は極めて少ない。 When a current flows through the field winding 1, a magnetic flux is generated in the stator 3. Similarly, when a current is passed through the rotor winding 4, an electromagnet is generated in the rotor 6. When the brush position is 0 degrees, the magnetic circuit including the stator 3 and the rotor 6 maintains a stable suction state as shown in FIG. 5 (a). At this time, the current value for generating torque for the stable attraction state of the magnetic circuit is extremely small.
ところが、 第 5図 (b ) 、 ( c ) に示すように、 ブラシが正転あるいは逆転の ある位置にあるときには、 磁気回路が開き界磁極と電磁石とが引き合い、 これに よりブラシは 0度位置の安定状態に戻ろうとする。 このときには、 磁気回路の磁 気ギヤップに応じた電流が流れその電流に応じたトルクが発生することになる。
つぎに、 第 6図を用いて、 本発明にかかる電動機を駆動源とする車両の走行、 制動およぴパーキンダブレーキ機構にっレ、て説明する。 However, as shown in Fig. 5 (b) and (c), when the brush is in the forward or reverse rotation position, the magnetic circuit opens and the field poles and the electromagnet attract each other. Trying to return to a stable state. At this time, a current corresponding to the magnetic gap of the magnetic circuit flows and a torque corresponding to the current is generated. Next, referring to FIG. 6, a description will be given of traveling, braking and a perkinda brake mechanism of a vehicle driven by the electric motor according to the present invention.
第 6図にぉレ、て、 ブラシ 8は、 押圧ばね 1 0によつて複数の整流子片 7 1を有 する整流子 7に対して整流午 7と連れ回りが可能な摩擦抵抗をもつて接触してい る。 As shown in FIG. 6, the brush 8 has a frictional resistance capable of rotating with the commutator 7 having a plurality of commutator pieces 71 by the pressing spring 10. Contacting.
第 6図に示すブラシ位置は、 先の第 2図 (b ) に示した 0度位置に対応してお り、 このブラシ位置では回転子にトルクは発生しない。 ブラシ 8は、 図示しない 適宜の機構によってァクセノレペダル 1 4およびブレーキペダル 1 3に接続されて いる。 ブラシ 8は、 アクセルペダル 1 4の踏み込み量に応じて 0度のブラシ位置 からストツノ 1 2 aに当接する 9 0度のブラシ位置まで回動することができる。 9 0度のブラシ位置では、 この場合の最大駆動トルクを得ることができる。 The brush position shown in FIG. 6 corresponds to the 0-degree position shown in FIG. 2 (b), and no torque is generated in the rotor at this brush position. The brush 8 is connected to the accessory pedal 14 and the brake pedal 13 by an appropriate mechanism (not shown). The brush 8 can rotate from a 0-degree brush position to a 90-degree brush position in contact with the horn 12a according to the amount of depression of the accelerator pedal 14. At the 90-degree brush position, the maximum driving torque in this case can be obtained.
また、 ブラシ 8は、 ブレーキペダル 1 3の踏み込み量に応じて 0度のブラシ位 置からストツパ 1 2 bに当接する一 9 0度のブラシ位置まで回動することができ る。 一 9 0度のブラシ位置では、 この場合の最大制動トルクを得ることができる。 なお、 第 6図では、 ± 9 0度のブラシ位置にストッパ 1 2 a , 1 2 bを備えて いるが、 前述したように、 実質的な最大トルクが得られる 9 0度〜 1 5 0度、 一 9 0度〜一 1 5 0度の位置にストツパ 1 2 a , 1 2 bを備えるようにしても良レヽ。 車両走行中にァクセルペダル 1 4の操作を解除したとき、 あるいは車両制動中 にブレーキペダル 1 3の操作を解除したときに、 ブラシ 8が 0度位置に復帰でき るように、 例えばブラシ 8とストッノ、° 1 2 aとの間おょぴブラシ 8とストッパ 1 2 bの間に復帰バネ 1 1 a, l i bが設けられている。 ただし、 この復帰バネ 1 l a , 1 1 bは、 車両が停止してパーキングブレーキを働力せるときは、 その機 能が解除され、 復帰パネとして機能しない。 すなわち、 パーキングブレーキを働 力せるときは、 復帰バネ 1 1 a, l i bを機能させておらず、 ブラシ 8は整流子 7の周方向へは、 ス卜ッパ 1 2 a , 1 2 bとの間で自由に移動することができる。 パーキングブレーキを働力せるときは、 ブラシ 8は、 前述したように、 押圧ばね 1 0によって整流子 7と連れ回りが可能な摩擦抵抗をもって接触しているだけで
ある。 Further, the brush 8 can rotate from a 0 degree brush position to a 190 degree brush position in contact with the stopper 12b in accordance with the amount of depression of the brake pedal 13. At the brush position of 90 degrees, the maximum braking torque in this case can be obtained. In FIG. 6, the stoppers 12a and 12b are provided at brush positions of ± 90 °, but as described above, 90 ° to 150 ° at which a substantial maximum torque can be obtained. It is also acceptable to provide the stoppers 12a and 12b at positions between 190 degrees and 150 degrees. When the operation of the accelerator pedal 14 is released while the vehicle is running or when the operation of the brake pedal 13 is released during braking of the vehicle, the brush 8 can return to the 0-degree position. The return springs 11a and lib are provided between the brush 8 and the stopper 12b between the angle 12a. However, when the vehicle is stopped and the parking brake is applied, the function of the return springs 1 la and 1 1 b is released, and the return springs 1 la and 1 1 b do not function as return panels. That is, when the parking brake is operated, the return springs 11a and lib are not functioning, and the brush 8 is moved in the circumferential direction of the commutator 7 with the stoppers 12a and 12b. You can move freely between them. When the parking brake is actuated, the brush 8 is merely in contact with the commutator 7 with the frictional resistance capable of rotating together with the commutator 7 as described above. is there.
かかる第 6図に示す構成において、 電動機の竃源投入によってブラシ 8は 0度 の角度位置 (基点位置) に位置される。 ァクセルペダル 1 4の操作によってブラ シ 8をストツノ、° 1 2 aに当接するまでの間の任意の角度だけ回動させ、 これによ り回転子 6にブラシ角度に応じた矢印 D 1方向への駆動トルクを生じさせて車両 を走行させる。 In the configuration shown in FIG. 6, the brush 8 is positioned at the 0-degree angular position (base position) by turning on the electric motor. By operating the accelerator pedal 14, the brush 8 is rotated by an arbitrary angle until the brush 8 comes into contact with the horn, ° 12 a, and this causes the rotor 6 to rotate in the direction of arrow D 1 corresponding to the brush angle. Drive the vehicle by generating driving torque.
車両走行状態で、 ァクセルペダル 1 4の踏み込みを解除した場合は、 ブラシ 8 は復帰パネ 1 1 aの力によって 0度の角度位置 (基点位置) に復帰される。 この 基点位置では、 回転子 6にはトルクが発生しないので、 車両は慣性運転状態にお 力れる。 When the accelerator pedal 14 is released while the vehicle is running, the brush 8 is returned to the 0-degree angle position (base position) by the force of the return panel 11a. At this base position, no torque is generated in the rotor 6, and the vehicle is put into the inertial driving state.
車両走行中に、 ァクセルペダル 1 4の踏み込みを解除した後、 ブレーキペダル 1 3の操作によってブラシ 8を 0度位置からストツパ 1 2 bに当接するまでの間 の任意の角度だけ回動させることで、 回転子 6にブラシ角度に応じた矢印 D 2方 向への制動トルクを生じさせて、 車両を減速または停止させる。 While the vehicle is running, after releasing the accelerator pedal 14, the user operates the brake pedal 13 to rotate the brush 8 by an arbitrary angle from the 0 degree position until it comes into contact with the stopper 12 b. A braking torque is generated in the rotor 6 in the direction of the arrow D2 in accordance with the brush angle to decelerate or stop the vehicle.
車両が停止した後、 ,車両にパーキングブレーキを掛けるときは、. 前述したよう に、 復帰パネ 1 1 a, l i bの機能を解除し、 ブラシ 8をストツパ 1 2 a , 1 2 bとの間で整流子 7の周方向へ自由に移動することができるようにする。 すなわ ち、 パーキングブレーキを働力せるとき、 ブラシ 8は、 押圧ばね 1 0によって整 流子 7と連れ回りが可能な摩擦抵抗をもって接触しているだけである。 When the parking brake is applied to the vehicle after the vehicle has stopped, as described above, release the function of the return panel 11a and lib and move the brush 8 between the stopper 12a and 12b. The commutator 7 can be freely moved in the circumferential direction. That is, when the parking brake is actuated, the brush 8 is only in contact with the rectifier 7 by the pressing spring 10 with a frictional resistance that allows the brush 8 to rotate.
このようにして、 車両の停止時ブラシ位置を 0度位置として、 ブラシ 8を回転 子 6に対してフリーにしておけば、 先の第 4図を用いて説明したように、 外力が 加わって回転子 6が正転方向おょぴ逆転方向の何れに回転しても、 ブラシ 8が回 転子 6と連れ回ることで、 回転子 6に回転方向と逆方向のトルクを作用させるこ とができる。 したがって、 回転子6はブラシ 8とともに元の位置に収束すること になる。 In this way, if the brush position at the time of stop of the vehicle is set to the 0-degree position and the brush 8 is free with respect to the rotor 6, the external force is applied to rotate the brush 8 as described with reference to FIG. Regardless of whether the rotor 6 rotates in the normal direction or the reverse direction, the brush 8 rotates with the rotor 6 to apply a torque to the rotor 6 in a direction opposite to the rotation direction. . Therefore, the rotor 6 converges to the original position together with the brush 8.
例えば下り坂道で、 パーキングブレーキを掛けるときには、 回転子 6には外力 によって矢印 D 1方向への正転トルクが常時かかり、 これにより回転子 6も矢印
D 1方向に回動する。 この回転子 6の回転とともにブラシ 8も矢印 D 1方向に連 れ回る。 そして、 外力による正転トルクと釣り合う逆転トルク (制動トルク) を 発生させることができるブラシ角度位置までブラシ 8は連れ回って、 この角度位 置でブラシ 8は停止する。 このようにして、 道でも回転子を停止状態に保つこ とができる。 For example, when the parking brake is applied on a downhill road, a forward rotation torque in the direction of the arrow D1 is constantly applied to the rotor 6 by an external force, so that the rotor 6 also has an arrow. D Rotate in one direction. With the rotation of the rotor 6, the brush 8 also rotates in the direction of arrow D1. Then, the brush 8 follows up to a brush angle position at which a reverse rotation torque (braking torque) balanced with a normal rotation torque by an external force is generated, and the brush 8 stops at this angle position. In this way, the rotor can be kept stationary on the road.
このようにこの実施の形態 1によれば、 ブラシ 8が整流子 7と連れ回る摩擦力 が得られるようにブラシ 8に所定の接触圧を付与するだけで回転子の停止状態を 保持するようにしたので、 メカニカルな口ック機構あるいはサーボ制御回路が不 要となり、 装置構成を簡単且つ安価なものとすることができる。 また、 サーポ機 構が不要であるため、 大電力の大型機にも容易に対応可能である。 さらに、 ブラ シは基本的には 0度位置近辺に位置しているので、 電流消費も少なくて済む。 なお、 上記実施の形態 1では、'直卷の電動機について説明したが、 本発明は界 磁卷線 1と回転子卷線 4とが並列接続された分巻の電動機にも適用することがで 'きる。 また上記実施の形態では、 ブラシを整流子の周りに回動させる場合につい て説明をしたが、 ブラシの代わりに界磁極を構成する固定子を回転子の周りに回 動させても同様の電動機の駆動制御が可能である。 As described above, according to the first embodiment, the stopped state of the rotor is maintained only by applying a predetermined contact pressure to the brush 8 so that the brush 8 can obtain a frictional force that rotates with the commutator 7. As a result, a mechanical lock mechanism or servo control circuit is not required, and the device configuration can be made simple and inexpensive. In addition, since there is no need for a service mechanism, it can easily handle large machines with high power. Furthermore, the brush is basically located near the 0 degree position, so that the current consumption is small. In the first embodiment, the description has been given of a 'straw-wound motor'. However, the present invention can also be applied to a shunt-wound motor in which the field winding 1 and the rotor winding 4 are connected in parallel. 'Wear. Further, in the above embodiment, the case where the brush is rotated around the commutator has been described. However, the same motor can be used even if the stator forming the field pole is rotated around the rotor instead of the brush. Drive control is possible.
(実施の形態 2 ) (Embodiment 2)
(実施の形態 2の整流子電動機の構成) (Configuration of Commutator Motor of Second Embodiment)
第 7図は、 この発明の実施の形態 2にかかる整流子電動機の簡略構成図を示し、 ここでは、 2極の界磁極を有する直卷電動機の分解図を用いている。 実施の形態 2の整流子電動機は、 固定子卷線 (界磁卷線) 1が卷かれた固定子鉄心 2を有す る固定子 3に対して、 回転子卷線 4が卷力れた回転子鉄心 5を有する回転子 6が 回転自在に配置されている。 FIG. 7 is a simplified configuration diagram of a commutator motor according to a second embodiment of the present invention. Here, an exploded view of a series motor having two field poles is used. In the commutator motor according to the second embodiment, a rotor winding 4 is wound on a stator 3 having a stator core 2 on which a stator winding (field winding) 1 is wound. A rotor 6 having a rotor core 5 is rotatably arranged.
回転子 6には、 回転子卷線 4と結線されて回転子 6と一体に回転可能な整流子 7と、 この整流子 7に所定圧にて接触する一対のブラシ 8とが備えられる。 固定 子卷線 1は、 その一端が商用交流電源 (図示省略) に接続され、 他端は整流子7 および回転子卷線 4につながる一方のブラシ 8に接続され、 一方のブラシ 8と対
4 005480 The rotor 6 is provided with a commutator 7 connected to the rotor winding wire 4 and rotatable integrally with the rotor 6, and a pair of brushes 8 that come into contact with the commutator 7 at a predetermined pressure. One end of the stator winding 1 is connected to a commercial AC power supply (not shown), and the other end is connected to one brush 8 connected to the commutator 7 and the rotor winding 4. 4 005480
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をなす他方のブラシ 8は交流電源に接続されている。 すなわち、 第 7図では固'定 子卷線 1と回転子卷線 4とは直卷卷線を形成する。 The other brush 8 is connected to an AC power supply. That is, in FIG. 7, the fixed stator winding 1 and the rotor winding 4 form a straight winding.
また、 整流子 7を構成する各整流子片 7 1は、 軸方向にスキュー (捻り) を持 たせて配設されている。 換言すれば、 実施の形態 2の整流子 7は、 軸方向にスキ ユーを持たせた整流子片 7 1を筒状に配列した構造となっている。 ' Further, each commutator piece 71 constituting the commutator 7 is arranged with a skew (twist) in the axial direction. In other words, the commutator 7 of the second embodiment has a structure in which commutator pieces 71 having a skew in the axial direction are arranged in a cylindrical shape. '
一方、 ブラシ 8は、 整流子 7に接触しつつ整流子 7の軸方向に沿つて移動可能 に構成されている。 換言すれば、 本実施の形態のブラシ 8は、 周方向の同じ位置 にて軸方向に移動可能に置かれる。 ' On the other hand, the brush 8 is configured to be movable along the axial direction of the commutator 7 while being in contact with the commutator 7. In other words, the brush 8 of the present embodiment is placed at the same position in the circumferential direction so as to be movable in the axial direction. '
(整流子片のスキュー角とブラシの軸方向移動との関係) (Relationship between skew angle of commutator piece and axial movement of brush)
ここで、 第 8図を参照して、 整流子 7の軸方向に対する整流子片 7 1のスキュ 一角度について説明する。 実施の形態 2では、 整流子片 7 1のスキュー角度を、 ブラシ 8を軸方向に移動させたとき、.ブラシ 8が複数の整流子片 7 1に次々に接 触し直す (乗り移る) 様な角度に形成している & Here, the skew angle of the commutator piece 71 with respect to the axial direction of the commutator 7 will be described with reference to FIG. In the second embodiment, when the brush 8 is moved in the axial direction by changing the skew angle of the commutator piece 71, the brush 8 re-contacts (transits) one after another with the plurality of commutator pieces 71. Angle forming &
第 8図 (a ) および (b ) は、 このスキュー角度の状態を例示するもので、 整 流子 7の筒状に配列された 4本の整流子片 7 1の表面図、 裏面図および展開図を 示している。 第 8図においては、 斜め右上がりのスキューが付された A, B, C , Dの 4本の整流子片 7 1が示されている。 FIGS. 8 (a) and 8 (b) illustrate the state of the skew angle. The front view, the back view, and the development of the four commutator pieces 71 arranged in a cylindrical shape of the rectifier 7 are shown in FIGS. The figure is shown. FIG. 8 shows four commutator pieces 71, A, B, C, and D, which are skewed obliquely upward and to the right.
また、 第 8図 (b ) の矢印で示すようにブラシ 8が整流子 7の左端から右端ま で軸方向に移動する際、 ブラシ 8が3本の整流子片 7 1に順に乗り移ることがで きるように構成されている。 ここで、 ブラシ 8を軸方向に移動させた場合、 ブラ シ 8の軸方向の移動に伴ってブラシ 8は、 第 8図 (b ) に示す整流子片0、 A、 Bの順に接触することになる。 Also, when the brush 8 moves in the axial direction from the left end to the right end of the commutator 7 as shown by the arrow in FIG. 8 (b), the brush 8 can move onto the three commutator pieces 71 in order. It is configured to be able to. Here, when the brush 8 is moved in the axial direction, the brush 8 comes into contact with the commutator pieces 0, A, and B in the order shown in FIG. 8 (b) with the movement of the brush 8 in the axial direction. become.
このとき、 各整流子片 7 1が回転子卷線 4の各単位卷線に個別に接続されてい る構造であるため、 ブラシ 8が隣接する整流子片 7 1を移っていくことは、 ブラ シ 8と各単位卷線との接続が次々に移り変わることを示している。 すなわち、 整 流子 7上でのブラシ 8の軸方向の移動によつて、 ブラシ8は回転子卷線 4の隣接 する単位卷線に次々に接続して移り変わつていくことになる。
第 9図は、 N極, S極の 2極の界磁極と、 1 6個の単位卷線 (型卷コィル) か らなる回転子卷線 4と、 スキューを持たせた整流子片 7 1との接続状態を示す展 開図である。 なお、 界磁極数、 回転子卷線数およびスキュー角度は一例であり、 特に限定するものではない。 第 9図においては、 1極の界磁極 Nまたは Sに対し て約 8本のコイル辺 4 1 (1スロッ ト 2層卷を含めると 1 6本) が対応して配置 'されており、 この 8本 (2層卷で 1 6本) のコイル辺 4 1を有する回転子卷線 4 は 8本の整流子片 7 1と接続している。 At this time, since each commutator piece 71 is individually connected to each unit winding of the rotor winding 4, the brush 8 cannot move over the adjacent commutator piece 71, This shows that the connection between the shell 8 and each unit winding changes one after another. That is, by the axial movement of the brush 8 on commutator 7 connexion, brush 8 will be gradually One Utsurikawa connected one after another to the unit卷線adjacent rotor卷線4. Fig. 9 shows the N-pole and S-pole field poles, the rotor winding 4 consisting of 16 unit windings (type winding coil), and the skewed commutator piece 7 1 FIG. 4 is an expanded view showing a connection state with the server. Note that the number of field poles, the number of windings of the rotor, and the skew angle are merely examples, and are not particularly limited. In FIG. 9, approximately eight coil sides 4 1 (16 when including one slot and two layers) are arranged corresponding to one field pole N or S. A rotor winding 4 having eight (16 double-layer windings) coil sides 41 is connected to eight commutator pieces 71.
スキュー角度は、 ブラシ 8の軸方向移動によって 4本の整流子片 7 1に乗り移 り接触するような角度になっている。 このブラシ 8による 4本の整流子片 7 1上 での乗り移りは、 整流子片 7 1の 1 6本分の 1 / 4の乗り移りであり、 電気角に して 9 0度の変異をもたらすことになる。 すなわち、 ブラシ 8の軸方向移動によ つて整流子片 7 1とこれにつながる回転子卷線 4との接続が順に移り変わること になり、 この移り変わりに対応して相応する電気角が変化する。 The skew angle is set so that the brush 8 moves in the axial direction and makes contact with the four commutator pieces 71. The transfer on the four commutator pieces 7 1 by the brush 8 is a transfer of 1/4 of 16 of the commutator pieces 7 1, causing a change of 90 degrees in electrical angle. become. That is, the connection between the commutator piece 71 and the rotor winding 4 connected to the commutator piece 71 is sequentially changed by the axial movement of the brush 8, and the corresponding electrical angle is changed corresponding to the change.
第 7図に示した実施の形態 2の整流子電動機の構成は、 上述のように整流子片 7 1に軸方向にスキューを持たせる一方、 軸方向にブラシ 8を輅動可能とし、 ブ ラシ 8の移動によりブラシ 8が隣接する回転子卷線 4と次々と接続してゆくこと によつて電気角の変異が生ずるという結果をもたらす。 The configuration of the commutator motor of the second embodiment shown in FIG. 7 is such that the commutator piece 71 has skew in the axial direction as described above, while the brush 8 can move in the axial direction, and the brush The movement of the brush 8 causes the brush 8 to be connected to the adjacent rotor winding 4 one after another, resulting in a change in the electrical angle.
(ブラシの移動による電気角の変異と整流子電動機の発生トルクとの関係) 次に、 電気角の変異と発生トルクとの関係について説明する。 前述したように ブラシ 8の移動に応じて、 ブラシ 8が接触する整流子片 7 1が移り変わる。 これ , によってブラシ 8が隣接する回転子卷線 4と次々と接続して電気角の変異をもた らす。 このようにブラシ 8力 スキューを有する整流子片 7 1上を軸方向に移動 ' することは、 スキューを付けない直線状の整流子片に置き換えてみた場合、 ブラ シ 8を整流子の周方向に沿って回動させることと等価である。 (Relationship between Electric Angle Variation Due to Brush Movement and Torque Generated by Commutator Motor) Next, the relationship between the electrical angle variation and the generated torque will be described. As described above, the commutator piece 71 with which the brush 8 contacts changes according to the movement of the brush 8. As a result, the brush 8 is connected to the adjacent rotor windings 4 one after another, thereby causing variation in the electrical angle. Moving the brush 8 in the axial direction on the commutator piece 7 1 having skew in this way is equivalent to replacing the brush 8 in the circumferential direction of the commutator with a straight commutator piece without skew. Is equivalent to turning along.
ここで、 第 1 0図を参照して、 本実施の形態 2と等価な関係となる、 スキュー を付けない直線状の整流子片に置き換え、 かつブラシ 8を整流子の周方向に沿つ て回動させる構成を例として、 電気角の変異と発生トルクについて説明する。 図
第 1 0図では、 固定子鉄心 2の界磁極を N, . Sとし、 回転子鉄心 5には 2層卷き のコイル辺 4 1 'を有する 4本の回転子卷線 4が備えられ、 この回転子卷線 4から '引き出し線 4 2を介して 4本の整流子片 7 1が接続される構造を例示する。 Here, referring to FIG. 10, the brush 8 is replaced along the circumferential direction of the commutator by replacing it with a straight commutator piece having no skew and having a relation equivalent to the second embodiment. The variation of the electrical angle and the generated torque will be described by taking an example of the configuration of rotating. Figure In FIG. 10, the field poles of the stator core 2 are N,. S, and the rotor core 5 is provided with four rotor windings 4 having a two-layer coil side 4 1 ′, An example of a structure in which four commutator pieces 71 are connected from the rotor winding 4 via the lead wire 42 will be described.
また、 第 1 0図 ) では、 図中左右の整流子片 a a ' にブラシ 8が接触して いる状態 (9 0度位置のブラシ位置という) を示し、 第 1 0図 (b ) では'、 図中 上下の整流子片 b b ' にブラシが接触している状態(0度位置のブラシ位置とい う)を示す。 したがって、 第 1 0図 (a ) と第 1 0図 (b ) とのブラシ位置は、 相互に 9 0度回動した位置関係となり、 2極の界磁極では 9 0度の電気角の変異 となっている。 Fig. 10) shows a state in which the brush 8 is in contact with the left and right commutator pieces aa 'in the figure (referred to as a brush position at a 90-degree position), and in Fig. 10 (b), The figure shows a state where the brush is in contact with the upper and lower commutator pieces bb '(the brush position at the 0 degree position). Therefore, the brush positions in FIG. 10 (a) and FIG. 10 (b) are in a positional relationship rotated by 90 degrees with respect to each other. Has become.
電機子電流 (回転子電流) がブラシ 8によって接続された回転子卷線 4間を流 れる結果、 第 1 0図にて表した二種の記号、 すなわち図面の表面から裏面に向か う方向の記号と図面の裏面から表面に向かう方向の記号とによって定まるコイル 辺 4 1上での電機子電流が、 界磁極による磁束切ることにより トルクを発生する。 この場合、 第 1 0図 (a ) に示す 9 0度位置において、 左右の 2本ずつのコィ ノレ辺 4 1には、 同じ方向の電流が流れ、 上下の 2本ずつのコイル辺 4 1には、 互 に反対方向の電流が流れる。 したがって、 界磁磁束と磁極直近の左右のコイル辺 4 1に流れる電流とにより回転子 6には反時計方向にトルクが発生する。 As a result of the armature current (rotor current) flowing between the rotor windings 4 connected by the brushes 8, the two types of symbols shown in FIG. 10, that is, the direction from the front to the back of the drawing The armature current on the coil side 41 determined by the symbol in the drawing and the symbol in the direction from the back to the front of the drawing generates torque by cutting off the magnetic flux by the field poles. In this case, at the 90-degree position shown in Fig. 10 (a), current flows in the same direction on the left and right two coil sides 41, and on the upper and lower two coil sides 41, respectively. , Currents flow in opposite directions. Therefore, a torque is generated in the rotor 6 in the counterclockwise direction by the field magnetic flux and the current flowing through the left and right coil sides 41 near the magnetic pole.
一方、 第 1 0図 (b ) に示す 0度位置において、 左右の 2本ずつのコイル辺 4 1には、 互いに反対方向の電流が流れ、 上下の 2本ずつのコイル辺 4 1には、 同 じ方向の電流が流れる。 したがって、 界磁磁束と磁極直近の左右にコイル辺 4 1 に流れる電流とによるトルクは相殺し回転は生じない。 On the other hand, at the 0-degree position shown in Fig. 10 (b), currents in opposite directions flow through the left and right two coil sides 41, and the upper and lower two coil sides 41 Current flows in the same direction. Therefore, the torque caused by the field magnetic flux and the current flowing through the coil side 41 immediately to the right and left of the magnetic pole cancel each other, and no rotation occurs.
したがって、 第 1 0図 (a ) に示すブラシ 8の 9 0度位置では、 回転力として のトルクが発生し、 第 1 0図 (b ) に示す 0度位置では、 回転力としてのトルク は発生しない。 なお、 第 1 0図 (a ) において、 ブラシ 8および回転子卷線 4に は交流電流が流れるが、 この交流電流は界磁電流でもあり回転子卷線 4のコイル 辺 4 iの電流の向きと磁極 (磁束の方向) とは常に同じ関係にあるので、 交流電 流が流れても発生するトルクの方向は常に同じである。
また、 ブラ'シ 8が 0度位置と 9 0度位置との中間の場合には、 9 0度位置に近 づくに従いトルクが大きくなり、 0度位置に近づくに従いトルクは 0に近くなる。 第 1 0図では、 2極の界磁極で 4本の回転子卷線 4および 4本の整流子片 7 1を 例示したが特にこれに限定するものではない Therefore, at the 90-degree position of the brush 8 shown in FIG. 10 (a), torque as a rotational force is generated, and at the 0-degree position shown in FIG. 10 (b), torque as the rotational force is generated. do not do. In FIG. 10 (a), an alternating current flows through the brush 8 and the rotor winding 4, but this alternating current is also a field current, and the direction of the current on the coil side 4i of the rotor winding 4 is changed. And the magnetic pole (direction of magnetic flux) are always in the same relationship, so that the direction of the generated torque is always the same even when the AC current flows. When the brush 8 is between the 0-degree position and the 90-degree position, the torque increases as the position approaches the 90-degree position, and the torque approaches 0 as the position approaches the 0-degree position. In FIG. 10, four rotor windings 4 and four commutator pieces 71 are illustrated with two field poles, but the present invention is not particularly limited thereto.
例えば、 回転子卷線 4の単位卷線および整流子片 7 1を多数備えた場合に、 ブ ラシ 8を 0度から 9 0度 (あるいは 0度からマイナス 9 0度) に徐々に回動させ ると、 磁束を切る回転子卷線 4が徐々に多くしかも大きくなるので発生するトル クは徐々に大きくなる。 また、 ブラシ 8を 9 0度 (あるいはマイナス 9 0度) 力、 ら 0度に徐々に回動させた場合においては、 磁束を切る回転子卷線 4が徐々に少 なぐしかも小さくなるので発生するトルクは徐々に小さくなる。 For example, when the unit winding of the rotor winding 4 and a large number of commutator pieces 71 are provided, the brush 8 is gradually rotated from 0 to 90 degrees (or 0 to minus 90 degrees). Then, since the number of rotor windings 4 that cut off the magnetic flux gradually increases and increases, the generated torque gradually increases. In addition, when the brush 8 is gradually rotated from 90 degrees (or minus 90 degrees) to 0 degrees, the rotor winding 4 that cuts off the magnetic flux gradually decreases and becomes smaller. The torque gradually decreases.
この結果、 第 1 0図 (a ) 、 ( b ) に示すブラシ 8の回転は、 前述した第 8図、 第 9図に示すスキューを有する整流子 7でのブラシ 8の軸方向移動にあたるので、 このブラシ 8の軸方向移動位置によつて回転子 6のトルクが 0になったり大きく なったり変化することになる。 As a result, the rotation of the brush 8 shown in FIGS. 10 (a) and (b) corresponds to the axial movement of the brush 8 in the commutator 7 having the skew shown in FIGS. 8 and 9 described above. The torque of the rotor 6 changes to zero or increases depending on the axial movement position of the brush 8.
スキューを有する整流子 7の軸方向でのブラシ位置が、 ブラシ回動におきかえ て、 第 1 0図 (b ) に示す 0度位置にあるときには、 回転子 6にトルクは生じな い。 この位置からブラシ 8を軸方向に動かすと、 換言すれば、 プラシ 8を第 1 0 図 (b ) から第 1 0図 (a ) のように 9 0度位置に時計方向に回動させると、 回 転子 6には反時計方向のトルクが生じる。 When the brush position in the axial direction of the commutator 7 having the skew is in the 0-degree position shown in FIG. 10 (b) in place of the brush rotation, no torque is generated in the rotor 6. When the brush 8 is moved in the axial direction from this position, in other words, when the brush 8 is rotated clockwise from the position shown in FIG. 10 (b) to the position 90 degrees as shown in FIG. 10 (a), Rotor 6 generates counterclockwise torque.
また、 第 1 0図では図示していないが、 ブラシ 8を第 1 0図 (b ) の状態から 第 1 0図 (a ) と逆の反時計方向に動かして、 いわばマイナス 9 0度位置におく ときは、 回転子 6には時計方向のトルクが生じる。 すなわち、 ブラシ 8の軸方向 移動位置によって、 0度位置では回転子 6の停止、 9 0度位置では回転子 6の正 転 (反時計方向の回転)、 マイナス 9 0度位置では回転子 6の逆転 (時計方向の回 転) が生ずる。 Although not shown in FIG. 10, the brush 8 is moved counterclockwise from the state shown in FIG. 10 (b) in the opposite direction to that shown in FIG. In this case, a clockwise torque is generated in the rotor 6. That is, depending on the axial movement position of the brush 8, the rotor 6 stops at the 0-degree position, the rotor 6 rotates forward (counterclockwise rotation) at the 90-degree position, and the rotor 6 rotates at the minus 90-degree position. Reverse rotation (clockwise rotation) occurs.
第 1 1図は、 本実施の形態 2のスキューを有する整流子 7におけるブラシ位置 と回転子の回転方向との関係、. 及ぴ、 これに関連する固定子卷線及び回転子卷泉
のリアクタンスと回転子の回転トルクとの関係を説明するものである。 FIG. 11 shows the relationship between the brush position and the rotating direction of the rotor in the commutator 7 having the skew according to the second embodiment, and the stator winding and the rotor spring related thereto. And the relationship between the reactance and the rotational torque of the rotor.
第 1 1図 (a— 1) は、 上図においてブラシ位置電気角 0° を示し、 下図に おいてリアクタンスが最大となる状態を表す。 なお、 この場合、 回転子には回転 トルクが発生しない。 Fig. 11 (a-1) shows the electrical angle of the brush position 0 ° in the upper figure, and the state in which the reactance is maximized in the lower figure. In this case, no rotational torque is generated in the rotor.
第 1 1図 (a— 2) は、 前述の電気角 0° の状態をトランスを用いて概念的 に示すものである。 この場合、 リアクタンスが最大となる。 Fig. 11 (a-2) conceptually shows the above-mentioned state of 0 electrical angle using a transformer. In this case, the reactance becomes maximum.
第 1 1図 (b— 1) は、 上図においてブラシ位置電気角 9 0° を示し、 下図 においてリアクタンスが小さくなる状態を表す。 なお、 この場合、 回転子には回 転トルクが発生する。 Fig. 11 (b-1) shows the electrical angle of the brush position 90 ° in the upper figure, and the state in which the reactance becomes smaller in the lower figure. In this case, a rotating torque is generated in the rotor.
第 1 1図 (b— 2) は、 上図においてブラシ位置電気角 9 0° 超を示し、 下 図においてリアクタンスが (b— 1) の場合より更に小さくなる状態を表す。 な お、 この場合、 回転子には (b— 1) の場合より更に強い回転トルクが発生する。 第 1 1図 (b— 3) は、 電気角 1 8 0° の状態をトランスを用いて概念的に 示すものである。 この場合、. リアクタンスが最小となる。 Fig. 11 (b-2) shows the brush position electrical angle exceeding 90 ° in the upper figure, and the state where the reactance is even smaller than that in the case of (b-1) in the lower figure. In this case, the rotor generates a stronger rotation torque than in the case of (b-1). Fig. 11 (b-3) conceptually shows the state of electrical angle of 180 ° using a transformer. In this case, the reactance is minimized.
第 1 1図 (c) は、 上図においてブラシ位置電気角マイナス 90° を示し、 下図においてリアクタンスが小さくなる状態を表す。 なお、 この場合、 回転子に は (b— l) の場合と逆回転トルクが発生する。 Fig. 11 (c) shows the electrical angle of the brush position minus 90 ° in the upper figure, and the state where the reactance becomes smaller in the lower figure. In this case, the rotor generates a reverse rotation torque as compared with the case (b-l).
第 1 1図から明らかなように、 本実施の形態 2のスキューを有する整流子 7の 軸方向に沿うブラシの移動位置によって、 正転およぴ逆転からなる回転方向を含 む広範囲なトルク制御が可能になる。 As is clear from FIG. 11, a wide range of torque control including the rotation direction consisting of forward rotation and reverse rotation is performed by the brush movement position along the axial direction of the skewed commutator 7 according to the second embodiment. Becomes possible.
第 1 2図は、 第 1 1図に対応するブラシ位置に対して回転子 6に発生するトル ク大きさを示したものである。 図示の如く、 ブラシ位置 0° を中心にして ± 9 0° に至るに従いトルクが比例して大きくなる。 FIG. 12 shows the magnitude of torque generated in the rotor 6 with respect to the brush position corresponding to FIG. As shown in the figure, the torque increases in proportion to ± 90 ° around the brush position 0 °.
第 1 0図、 第 1 2では、 ブラシの電気角が 0° 及ぴ 90。 (マイナス 9 0° も同様) における説明に限定した。 In FIGS. 10 and 12, the electrical angle of the brush is between 0 ° and 90. (The same applies to minus 90 °).
ところで、 電動機においては周知のとおり、 ブラシの電気角 9 0° は効率上、 最大の回転トルク (以下単にトルクという。 ) を発生する電気角である。
しかしながら、 ブラシの電気角を 9 0 ° を超えて進めると、 電気角 9 0。 の 場合に比較し、 更にトルクが増大し、 回転速度が上昇する。 この原因は、 以下の とおりである。 By the way, as is well known in motors, the electrical angle 90 ° of the brush is an electrical angle at which a maximum rotational torque (hereinafter simply referred to as torque) is generated for efficiency. However, when the electrical angle of the brush is advanced beyond 90 °, the electrical angle is 90. As compared with the case of, the torque further increases and the rotation speed increases. The cause is as follows.
第 1の原因; First cause;
電気角を 9 0 ° を超えて進めることは、 第 1 1図 (b— 2 ) のように、 S極 対 S極、 N極対 N極と、 同極性の磁極を接近させることとなり、 この結果、 コィ ルのリアクタンスが大幅に減少する。 この現象は、 電気角 1 8 0 ° の例ではあ るが、 第 1 1図 (b— 3 ) のコイルを逆接続したトランスにたとえられる。 To advance the electrical angle beyond 90 ° means to bring the magnetic poles of the same polarity closer to the S pole vs. S pole and the N pole vs. N pole as shown in Fig. 11 (b-2). As a result, the reactance of the coil is greatly reduced. Although this phenomenon is an example of an electrical angle of 180 °, it can be compared to the transformer in Fig. 11 (b-3) with the coils connected in reverse.
以上のように、 ブラシの電気角を 9 0 ° を超えて進めると、 電気角に相関し て、 コイルのリアクタンスが減少し (電気角 1 8 0 ° の場合は極端に) 、 コィ ルに流れる電流が増大する。 As described above, when the electrical angle of the brush is advanced beyond 90 °, the reactance of the coil decreases in relation to the electrical angle (extremely when the electrical angle is 180 °) and flows into the coil. The current increases.
したがって、 電気角を 9 0 ° を超えてブラシを進めることは、 電気角 9 0 ° 以外を選択することによる理論上のトルク効率は低下するものの、 コイルの電流 が増大することにより、 トルク自体が増大し、 回転速度が上昇する。 Therefore, advancing the brush beyond the electrical angle of 90 ° will reduce the theoretical torque efficiency by selecting an electrical angle other than 90 °, but the torque itself will increase due to the increase in coil current. And the rotation speed increases.
第 2の原因; The second cause;
電動機の低速回転域では顕在ィヒされなかつた回転子コイルのリアクタンスが、 高速回転域では無視できなくなり、 このリアクタンスの増大により電流が遅れ、 有効実効磁束が遅れる。 The reactance of the rotor coil, which is not apparent in the low-speed rotation range of the motor, cannot be ignored in the high-speed rotation range, and the increase in the reactance delays the current and delays the effective effective magnetic flux.
これは、 理論上効率が最大の電気角 9 0 ° でブラシが回転子コイルに電流を 供給していても、 発生する磁束が遅れるため、 トルクに寄与する有効実効磁束は、 電気角 9 0 ° に満たない状態で回転子コイルに給電されて発生する磁束に相当 する。 このためトルクが減少し、 回転が上昇しない。 This is because even if the brush is supplying current to the rotor coil at an electrical angle of 90 °, which is theoretically the highest in efficiency, the generated magnetic flux is delayed. It corresponds to the magnetic flux generated when power is supplied to the rotor coil in a state of less than. As a result, torque decreases and rotation does not increase.
これを解決するため、 電気角を 9 0 ° を超えて給電する。 これにより、 遅れ て発生する有効実効磁束は、 トルク効率の良レ、電気角で回転子コィルに給電した ものと同等になり、 トルク効率の低下を防止できる。 したがって、 トルクが増大 し、 回転速度が上昇する。 In order to solve this, power is supplied with an electrical angle exceeding 90 °. As a result, the effective effective magnetic flux that is generated with a delay is equivalent to that obtained when the rotor coil is supplied with an electrical angle with good torque efficiency, and a decrease in torque efficiency can be prevented. Therefore, the torque increases and the rotation speed increases.
以上、 第 2の原因において、 電気角を進めて磁束の遅れを相殺するかたちで給:
電することができる別側面からの理由は、 ブラシにおける整流子の回転方向に対 する幅が、 ある程度確保できていることで、 回転する整流子片に一定時間給電を 継続できるからである。 したがって、 進めた電気角により回転子コイルに給電し、 遅れて発生する磁束が有効実効磁束に成長する時間を確保できるためである。 なお、 実際に実験した一例では、 電気角を 9 0 ° から進めて行くと、 電気角 に比例して回転速度が上昇し、 電気角 1 5 0 ° 近傍まで回転が上昇した。 As mentioned above, in the second cause, the electric angle is advanced to offset the magnetic flux delay to advance: The reason from another aspect that power can be supplied is that a certain width of the brush in the direction of rotation of the commutator can be maintained, so that power can be supplied to the rotating commutator piece for a certain period of time. Therefore, the rotor coil is fed with the advanced electrical angle, and the time required for the magnetic flux generated late to grow into the effective effective magnetic flux can be secured. In one example of the actual experiment, when the electrical angle was advanced from 90 °, the rotation speed increased in proportion to the electrical angle, and the rotation increased to around 150 °.
この、 電気角を 9 0 ° を進めて、 回転が上昇する原因は、 第 1の原因による 寄与が大きく、 トルク効率を犠牲にしても、 電気角を進めることによるコイルの リアクタンスの大幅減少に伴ぅコィルの電流の大幅増に起因し、 極めて大きなト ルクが発生するためである。 The cause of the increase in rotation when the electrical angle is advanced by 90 ° is that the first factor contributes greatly, and even if the torque efficiency is sacrificed, the reactive angle of the coil is greatly reduced by increasing the electrical angle.ぅ This is because extremely large torque is generated due to the large increase in coil current.
(本実施の形態 2の整流子電動機を提供した電動ドリル) (Electric drill provided with commutator motor of Embodiment 2)
第 1 3図は、 本実施の形態 2の整流子電動機を適用した電動ドリルの例を示し、 刃 1 1 0が取り付けられたチャック 1 1 1と、 チャック 1 1 1に連結する減速機 1 1 2と、 電動機本体 1 1 3と、 スキューを設けた整流子 7と、 ブラシ 8とを有 し、 ブラシ 8を除いて刃 1 1 0、 チャック 1 1 1、 減速機 1 1 2、 電動機本体 1 1 3、 整流子 7が全体として軸方向に移動するようになっている。 FIG. 13 shows an example of an electric drill to which the commutator motor according to the second embodiment is applied. A chuck 111 with a blade 110 attached thereto and a speed reducer 111 connected to the chuck 111 are shown. 2, motor body 1 1 3, commutator 7 with skew, and brush 8, except for brush 8, blade 1 110, chuck 1 1 1, reduction gear 1 1 2, motor body 1 13 The commutator 7 moves in the axial direction as a whole.
以上の構成において、 例えば、 ワーク (図示省略) に対して刃 1 1 0を押しつ けるようにすれば、 固定のブラシ 8に対して基準位置( 0度位置)にあつた整流子 7がー方向に相対移動し、 電動機本体 1 1 3の回転子が回転 (正転) を開始する。 また、 ワークに対する穴あけ加工の終了時は、 負荷がなくなって整流子 7とブラ シ 8とが元の位置 (回転前の停止位置) に戻り、 回転子の回転が停止する。 その 後、 刃 1 1 0を抜く方向に引っ張ることによりブラシ 8に対して整流子 7が逆方 向に相対移動し回転子が逆転を開始する。 このように利用することにより、 電動 ドリルの押し引きの動作に呼応して穴あけ回転駆動およぴ逆転による刃 1 1 0の 抜去駆動を自動化することができる。 In the above configuration, for example, if the blade 110 is pressed against the work (not shown), the commutator 7 at the reference position (0-degree position) with respect to the fixed brush 8 The motor moves relative to each other, and the rotor of the motor body 1 13 starts rotating (forward rotation). At the end of drilling of the workpiece, the load is removed and the commutator 7 and brush 8 return to their original positions (stop positions before rotation), and the rotation of the rotor stops. Thereafter, by pulling the blade 110 in the pulling-out direction, the commutator 7 moves relative to the brush 8 in the opposite direction, and the rotor starts to rotate in the reverse direction. By utilizing in this way, it is possible to automate the drilling rotation drive and the removal drive of the blade 110 by the reverse rotation in response to the pushing and pulling operation of the electric drill.
次に、 第 1 4図および第 1 5図を参照して、 ブラシ 8に対して整流子 7が相対 移動する構成を具体的に説明する。 第 1 4図は、 第 1 3図と同様ブラシ 8を固定
して整流子 7を移動させた例を示し、 整流子 7と接触するブラシ 8は固定状態に あり、 回転子 6の軸 114の端には整流子 7に対するブラシ 8の中立位置を決め るためのばね Γ15が備えられ、 他方、 軸 114の他端であって整流子 7の端に は動力伝達用に歯車 116が備えられ軸端はベアリング 117を構成する。 Next, a configuration in which the commutator 7 relatively moves with respect to the brush 8 will be specifically described with reference to FIGS. Fig. 14 shows brush 8 fixed as in Fig. 13. The brush 8 in contact with the commutator 7 is fixed, and the end of the shaft 114 of the rotor 6 determines the neutral position of the brush 8 with respect to the commutator 7. On the other hand, the other end of the shaft 114 and the end of the commutator 7 are provided with a gear 116 for power transmission, and the shaft end constitutes a bearing 117.
一方、 チャック 111に連結される軸 118には、 歯車 119が備えられ、 軸 端はべァリング 117を構成する。 歯車 116と歯車 119との間は歯車 120 および 121にて連結されている。 すなわち、 軸 114と軸 118とはベアリン グ 117を介して別々に回転できるが、 軸 118と軸 114とは同時に軸方向移 動が 能となっている。 こうして、 電動機の回転駆動力は、 歯車 116, 120, 121, 119に伝達されて軸 118およびチヤック 111を回転させ、 同時に チャック 111、 軸 118、 軸 114は一体となって軸方向に移動でき整流子 7 に対するブラシ 8の相対位置を変化させることができる。 なお、 歯車 116、 1 20、 121、 119は、 これらの歯車比により、 ここでは減速機として働く。 第 15図は、 整流子 7の位置を固定してブラシ 8を軸方向に移動した例を示し、 回転子 6、 整流子 7、'歯車 116は同時に回転して固定配置状態にあり、 他方チ ャック 111に連結する軸 118の他端は整流子 7に対するブラシ 8の中立位置 を決めるためのばね 115が備えられ、 軸 118には歯車 116とかみ合う歯車 119およびブラシ 8を軸方向に移動させるための支持部材 122が備えられる。 この構成においても、 電動機の回転駆動力は、 歯車 116、 119に伝達されて 軸 118およびチャック 111を回転させ、 同時にチャック 1 11、 軸 118は、 軸方向に移動できて整流子 7に対するブラシ 8の相対位置を変化させることがで きる。 なお、 ブラシ 8の軸方向の移動に伴って歯車 119は歯車 116上を移動 することになるので、 その移動量に見合った長さの歯車 116を備える必要があ る。 On the other hand, a shaft 118 connected to the chuck 111 is provided with a gear 119, and a shaft end forms a bearing 117. Gears 116 and 119 are connected by gears 120 and 121. That is, the shaft 114 and the shaft 118 can be rotated separately via the bearing 117, but the shaft 118 and the shaft 114 can move in the axial direction at the same time. In this way, the rotational driving force of the motor is transmitted to the gears 116, 120, 121, and 119 to rotate the shaft 118 and the chuck 111, and at the same time, the chuck 111, the shaft 118, and the shaft 114 can move in the axial direction as a unit and can be commutated. The relative position of the brush 8 with respect to the child 7 can be changed. Here, the gears 116, 120, 121, and 119 work as a reduction gear here because of these gear ratios. FIG. 15 shows an example in which the position of the commutator 7 is fixed and the brush 8 is moved in the axial direction. The rotor 6, the commutator 7, and the gear 116 are simultaneously rotated to be in a fixed arrangement state. The other end of the shaft 118 connected to the jack 111 is provided with a spring 115 for determining the neutral position of the brush 8 with respect to the commutator 7. Are provided. Also in this configuration, the rotational driving force of the motor is transmitted to the gears 116 and 119 to rotate the shaft 118 and the chuck 111. At the same time, the chuck 111 and the shaft 118 can move in the axial direction, and the brush 8 The relative position of can be changed. Since the gear 119 moves on the gear 116 as the brush 8 moves in the axial direction, it is necessary to provide the gear 116 with a length corresponding to the amount of movement.
第 14図、 第 15図からも明らかなように、 ブラシ 8と整流子 7とを軸方向に 相対的に移動可能とすることによって、 トルク制御を行うことができる。 したが つて、 第 14図のようにブラシ 8を固定して整流子 7を軸方向に移動させ、 ある
いは第 1 5図のように整流子 7は軸方向に固定状態に置いてブラシ 8を軸方向に 移動させるほか、 ブラシ 8と整流子 7との双方を軸方向に移動可能におくことで トルク制御をすることも可能である。 As is clear from FIGS. 14 and 15, torque control can be performed by making the brush 8 and the commutator 7 relatively movable in the axial direction. Therefore, as shown in Fig. 14, the brush 8 is fixed and the commutator 7 is moved in the axial direction. Alternatively, as shown in Fig. 15, the commutator 7 is fixed in the axial direction and the brush 8 is moved in the axial direction.In addition, both the brush 8 and the commutator 7 can be moved in the axial direction. It is also possible to perform torque control.
これまでの説明は、 整流子片 7 1のスキューの付け方を一方向、 例えば、 第 8 図、 第 9図の例では右上がり方向に付けた整流子 7について説明してきた。 本発 明では、 整流子片 7 1のスキューを第 1 6図に示すように時計方向および反時計 方向という具合に異なる方向に設けた構造についても適用可能である。 In the description so far, the method of skewing the commutator pieces 71 has been described in one direction, for example, in the example of FIGS. The present invention is also applicable to a structure in which the skew of the commutator pieces 71 is provided in different directions such as clockwise and counterclockwise as shown in FIG.
第 1 6図にて例示する構造は、 整流子 7の軸方向中央をブラシ位置 9 0度(1 2 0度、 1 5 0度でもよレ、)とし、 軸方向両端をブラシ位置 0度として、 例えば、 整流子左端からブラシ 8を右に移動させるに従い、 次第にトルクが発生し、 軸方 向中央で最大トルク、 更にブラシ 8を右に移動させるに従いトルクが減少して、 整流子右端にてトルク 0とするものである。 また、 別の例として軸方向中央でト ノレク 0、 更にブラシ 8を左右に移動させるに従いトルクが増大して、 整流子左右 端にて最大トルクとすることもできる。 In the structure illustrated in FIG. 16, the center of the commutator 7 in the axial direction is set at a brush position of 90 degrees (120 degrees or 150 degrees may be used), and both ends in the axial direction are set at a brush position of 0 degrees. For example, as the brush 8 is moved to the right from the left end of the commutator, a torque is gradually generated, the maximum torque is at the center in the axial direction, and further, as the brush 8 is moved to the right, the torque is reduced. The torque is assumed to be 0. Further, as another example, the torque increases as the tonole 0 and the brush 8 are moved right and left at the center in the axial direction, and the maximum torque can be obtained at the left and right ends of the commutator.
なお、 前述した説明では、 第 7図の構成に基づいて直卷の電動機を前提として きたが、 固定子卷線 1とブラシ 8、 整流子 7、 および回転子卷線 4とが交流電源 に対して並列な電動機、 所謂、 .分巻の電動機においても同様に適用することがで さる。 In the above description, a series-wound motor has been assumed based on the configuration of FIG. 7, but the stator winding 1 and the brush 8, the commutator 7, and the rotor winding 4 are connected to the AC power supply. The present invention can be similarly applied to a parallel motor, that is, a so-called shunt motor.
(実施の形態 3 ) . (Embodiment 3).
(実施例 1 ) (Example 1)
第 1 7図は、 この発明の実施の形態 3の交流整流子電動機の概念的な分解構成 図を示すものである。 交流整流子電動機は、 誘導電動機の固定子と直流電動機の 回転子を組み合わせた構造を有し、 交流機でありながら整流子とブラシを持つて レ、る。 第 1 7図の場合は、 界磁卷線 1と回転子卷線 4とが直列接続された直卷電 動 4幾を示している。 ' '. FIG. 17 is a conceptual exploded view of an AC commutator motor according to Embodiment 3 of the present invention. An AC commutator motor has a structure in which a stator of an induction motor and a rotor of a DC motor are combined. Even though it is an AC motor, it has a commutator and a brush. FIG. 17 shows a series winding 4 in which a field winding 1 and a rotor winding 4 are connected in series. ''.
第 1 7図にお!/、て、 界磁卷線 1が卷かれた固定子鉄心 2を有する固定子 3に対 して、 回転子卷線 4が卷力、れた回転子鉄心 5を有する回転子 6が回転自在に配置
されている。 回転子 6には整流子 7および一対のブラシ 8が備えられており、 整 流子 7およぴ一対のプラシ 8は回転子卷線 4と電気的に接続されている。 整流子 7は複数の整流子片 7 1を有する。 界磁卷線 1はその一端が交流電源 (図示省略 ) に接続され、 他端は一方のブラシ 8に接続されている。 他方のブラシ 8は交流 電源に接続されている。 交流電源経路には、 本交流整流子電動機に対する電源ス 'イッチ 9が設けられている。 In Fig. 17! A rotor 6 having a rotor core 5 with a rotor core 4 wound around a stator 3 having a stator core 2 with a field winding 1 wound thereon is rotatable. set on Has been. The rotor 6 is provided with a commutator 7 and a pair of brushes 8, and the rectifier 7 and the pair of brushes 8 are electrically connected to the rotor winding 4. The commutator 7 has a plurality of commutator pieces 71. One end of the field winding 1 is connected to an AC power supply (not shown), and the other end is connected to one brush 8. The other brush 8 is connected to an AC power supply. The AC power supply path is provided with a power supply switch 9 for the AC commutator motor.
ここで、 第 1 7図に示す交流整流子電動機においては、 ブラシ 8は、 整流子 7 の周方向に回動 (移動) 可能な構造となっている。 すなわち、 一対のブラシ 8は、 ブラシ相互の位置関係を保ったままで、 整流子 7の回転または停止に関係なく、 整流子 7の周方向に回動できるように構成されている。 Here, in the AC commutator motor shown in FIG. 17, the brush 8 has a structure capable of rotating (moving) in the circumferential direction of the commutator 7. That is, the pair of brushes 8 is configured to be able to rotate in the circumferential direction of the commutator 7 regardless of the rotation or stop of the commutator 7 while maintaining the positional relationship between the brushes.
第 1 8図を用いてブラシ 8の回動位置と発生トルクとの関係について説明する。 第 1 8図では、 固定子鉄心 2の界磁極を N, Sの 2極とする。 回転子鉄心 5には 2層巻きのコイル辺 2 7 2を有する 4本の回転子卷線 4が備えられ、 この回転子 卷線 4から引き出し線 2 7 3を介して 4本の整流子片 7 1が接続されている。 第 1 8図 (a ) では、 図中左右の整流子片&, a ' にブラシ 8が接触している状態 ( 9 0度のブラシ位置という) を示し、 第 1 8図 (b ) では、 図中上下の整流子 片 b , b ' にブラシ 8が接触している状態 (0度のブラシ位置という) を示す。 したがって、 第 1 8図 (a ) と第 1 8図 (b ) のブラシ位置は、 9 0度異なる位 置関係とな^、 2極の界磁極では 9 0度の電気角の変異となっている。 The relationship between the rotational position of the brush 8 and the generated torque will be described with reference to FIG. In Fig. 18, the field poles of the stator core 2 are N and S poles. The rotor core 5 is provided with four rotor windings 4 having a two-layer winding coil side 27 2, and four commutator strips from the rotor winding 4 via lead wires 27 3. 7 1 is connected. FIG. 18 (a) shows a state in which the brush 8 is in contact with the right and left commutator pieces &, a 'in the figure (referred to as a 90-degree brush position). In FIG. 18 (b), The figure shows a state in which the brush 8 is in contact with the upper and lower commutator pieces b and b '(referred to as a 0-degree brush position). Therefore, the brush positions in Fig. 18 (a) and Fig. 18 (b) have a 90-degree different position, and the two-field pole has a 90-degree electrical angle variation. I have.
ここで、 電気角 0度のブラシ位置とは、 請求の範囲でいうところの基点位置に 対応し、 界磁卷線 1によって作られる磁束と、 回転子卷線 4によって作られる磁 束との相互角度が略平行であり、 かつ界磁卷線 1によつて作られる磁束によって 発生する磁極と回転子卷線 4によつて作られる磁束によつて発生する磁極とが吸 引関係にある状態をいう。 電気角 9 0度のブラシ位置とは、 界磁卷線 1によって 作られる磁束と、 回転子卷線 4によつて作られる磁束との相互角度が略垂直であ る状態をいう。 Here, the brush position having an electrical angle of 0 degrees corresponds to the base position in the claims, and the mutual relationship between the magnetic flux created by the field winding 1 and the magnetic flux created by the rotor winding 4. The angle is substantially parallel, and the magnetic pole generated by the magnetic flux generated by the field winding 1 and the magnetic pole generated by the magnetic flux generated by the rotor winding 4 have an attractive relationship. Say. The brush position having an electrical angle of 90 degrees refers to a state in which the mutual angle between the magnetic flux generated by the field winding 1 and the magnetic flux generated by the rotor winding 4 is substantially perpendicular.
このような構成において、 ブラシ 8によって接続された回転子卷線 4間には、
電機子電流(回転子電流)が流れる結果、 コイル辺 2 7 2上での電機子電流の方向 を示す二種の記号、 すなわち図面の表面から裏面に向かう方向の記号と、 図面の 裏面から表面に向かう方向の記号とによって定まる電機子電流と界磁極による磁 束とにより トルクを発生する。 In such a configuration, between the rotor windings 4 connected by brushes 8 As a result of the armature current (rotor current) flowing, there are two types of symbols indicating the direction of the armature current on the coil side 272, namely, a symbol from the front to the back of the drawing, and a symbol from the back to the front of the drawing. The torque is generated by the armature current determined by the sign of the direction toward and the magnetic flux by the field pole.
第 1 8図 (a ) に示す 9 0度のブラシ位置において、 左右の二層をなす 2本の コイル辺 2 7 2には、 それぞれ同じ方向の電流が流れ、 上下の二層をなす 2本の コイル辺 2 7 2には、 それぞれ反対方向の電流が流れる。 したがって、 この場合 は、 界磁磁束の磁極直近の左右のコイル辺 2 7 2に流れる電流によって回転子 6 には矢印 Kで示すように、 反時計方向のトルクが発生する。 At the 90-degree brush position shown in Fig. 18 (a), current flows in the same direction on the two coil sides 272, which form the left and right two layers, respectively, and the upper and lower two layers form the two coil sides. Currents in opposite directions flow through the coil sides 27 2. Therefore, in this case, a current flowing through the left and right coil sides 272 immediately near the magnetic pole of the field magnetic flux generates a counterclockwise torque in the rotor 6 as indicated by the arrow K.
一方、 第 1 8図 (b ) に示す 0度のブラシ位置において、 左右の二層をなす 2 本のコイル辺 2 7 2には、 それぞれ反対方向の電流が流れ、 上下の二層をなす 2 本のコイル辺 2 7 2には、 それぞれ同じ方向の電流が流れる。 したがって、 この 場合には、 界磁磁束および磁極直近の左右のコイル辺 2 7 2に流れる電流によつ て発生するトルクは相殺し回転は生じない。 ' ' このように、 第 1 8図 (a ). に示す 9 0度のブラシ位置では、 回転力が発生し、 第 1 8図 (b ) に示す 0度のブラシ位置では、 回転力は発生しない。 また、 ブラ シ 8が 0度位置と 9 0度位置との間に位置する場合は、 ブラシ 8が 9 0度位置に 近づくに従レ、回転力が大きくなり、 ブラシ 8が 0度位置に近づくに従レ、回転力は 0に近くなる。 さらに、 実際上は、 ブラシ位置を 9 0度以上の 1 2 0度〜 1 5 0 度の角度位置にしたときに、 回転子6に最大トルクが発生する。 9 0度をどのく らい過ぎた位置にて最大トノレクが得られる力は、 界磁卷線 1のィンダクタンスな どに依存する。 On the other hand, at the 0-degree brush position shown in Fig. 18 (b), current flows in opposite directions on the two coil sides 272, which form two layers on the left and right, respectively. A current in the same direction flows through each of the coil sides 27 2 of the book. Therefore, in this case, the torque generated by the field magnetic flux and the current flowing through the left and right coil sides 272 near the magnetic pole cancel each other and no rotation occurs. '' Thus, at the 90-degree brush position shown in Fig. 18 (a), torque is generated, and at the 0-degree brush position shown in Fig. 18 (b), torque is generated. do not do. When the brush 8 is located between the 0-degree position and the 90-degree position, the rotational force increases as the brush 8 approaches the 90-degree position, and the brush 8 approaches the 0-degree position. , The rotational force is close to zero. Further, in practice, the maximum torque is generated in the rotor 6 when the brush position is set to an angle position of 120 degrees to 150 degrees which is 90 degrees or more. The force at which the maximum tonolek is obtained at a position far from 90 degrees depends on the inductance of the field winding 1 and the like.
また、 第 1 8図では図示していないが、 ブラシ 8を第 1 8図 (b ) に示す 0度 の状態から第 1 8図 (a ) と逆の反時計方向に動かしてブラシを一 9 0度位置に 位置させるとき、 回転子 6には矢印 Kとは逆の時計方向の回転力が生じる。 Although not shown in FIG. 18, the brush 8 is moved from the 0 degree state shown in FIG. 18 (b) in the counterclockwise direction opposite to that of FIG. When the rotor 6 is located at the 0-degree position, a rotational force in the clockwise direction opposite to the arrow K is generated in the rotor 6.
このように、 ブラシ 8の回動位置を変化させることにより、 回転子をトルクな しの状態、 正転状態、 あるいは逆転状態のいずれかに制御することができる。 す
なわち、 ブラシ位置 0度においては回転子 6に回転力が発生せず、 ブラシを 0度 位置からプラス 9 0度さらには 1 2 0度や 1 5 0度に回動するに従い正転方向の トルクが増大し、 ブヲシを 0度位置から一 9 0度さらには一 1 2 0度や一 1 5 0 度に回動するに従い逆転方向のトルクが増大する。 As described above, by changing the rotation position of the brush 8, the rotor can be controlled to any of the state without torque, the normal rotation state, and the reverse rotation state. You That is, when the brush position is 0 degree, no rotating force is generated in the rotor 6, and the brush rotates in the forward direction as the brush is rotated from the 0 degree position to plus 90 degrees and further to 120 degrees or 150 degrees. The torque increases, and the torque in the reverse direction increases as the bushing is turned from the 0-degree position to 190, further to 120 or 150 degrees.
第 1 9図は、 ブラシ位置と回転子の回転方向との関係、 及びこれに関連する固 定子卷線及ぴ回転子卷線のリアクタンスと回転子の回転トノレク, 励磁電流との関 係を説明するものである。 Fig. 19 illustrates the relationship between the brush position and the rotating direction of the rotor, and the related relationship between the stator winding and the reactance of the rotor winding and the rotating tonnolek and exciting current of the rotor. Is what you do.
界磁卷線 1に通電することで固定子 3に磁束が生じ、 同様に回転子卷線 4に通 電することにより回転子 6に電磁石が生ずる。 第 1 9図 (a ) に示すように、 ブ ラシ 8が電気角 0度に位置する場合は、 固定子 3と回転子 6からなる磁気回路は 安定した吸引状態を保つ。 このとき、 リアクタンスが最大となり、 トルクを発生' させる励磁電流値は極めて少なく、 回転子には回転トルクが発生しない。 When a current flows through the field winding 1, a magnetic flux is generated in the stator 3. Similarly, when a current is passed through the rotor winding 4, an electromagnet is generated in the rotor 6. As shown in FIG. 19 (a), when the brush 8 is located at an electrical angle of 0 degree, the magnetic circuit composed of the stator 3 and the rotor 6 maintains a stable suction state. At this time, the reactance becomes maximum and the exciting current value for generating torque is extremely small, and no rotational torque is generated on the rotor.
ところが、 第 1 9図 (b ) または第 1 9図 (c ) に示すように、 ブラシ 8が例 えば、 電気角 9 0度または一 9 0度に位置する場合は、 磁気回路が開き界磁極と 電磁石とが引き合う。 このときには、 リアクタンスが小さくなり、 磁気回路の磁 気ギヤップに応じた励磁電流が流れその励磁電流に応じたトルクが発生すること になる。 However, as shown in FIG. 19 (b) or FIG. 19 (c), when the brush 8 is located at an electrical angle of 90 degrees or 190 degrees, for example, the magnetic circuit is opened and the field pole is opened. And the electromagnet attract. At this time, the reactance becomes small, and an exciting current corresponding to the magnetic gap of the magnetic circuit flows, and a torque corresponding to the exciting current is generated.
ところで、 電動機においては周知のとおり、 ブラシの電気角 9 0 は効率上、 最大のトルクを発生する電気角である。 しかしながら、 ブラシの電気角を、 例え ば第 1 9図 (d ) に示すように、 9 0 ° を超えて進めると、 電気角 9 0 ° の場 合に比較し、 更にトルクが増大し、 回転速度が上昇する。 この原因は、 以下のと おりである。 By the way, as is well known in electric motors, the electrical angle 90 of the brush is an electrical angle that generates the maximum torque in terms of efficiency. However, when the electrical angle of the brush is advanced beyond 90 °, for example, as shown in Fig. 19 (d), the torque increases further compared to the case of 90 ° electrical angle, and the rotation speed increases. Speed increases. The cause is as follows.
第 1の原因; First cause;
電気角を 9 0 ° を超えて進めることは、 第 1 9図 (d ) のように、 S極対 S 極、 N極対 N極と、 同極性の磁極を接近させることとなり、 この結果、 コイルの リアクタンスが大幅に減少する。 すなわち、 ブラシの電気角を 9 0 ° を超えて 進めると、 電気角に相関して、 コイルのリアクタンスが減少し (電気角 1 8 0
° の場合は極端に) 、 コイルに流れる電流が増大する。 したがって、 電気角を 9 0 ° を超えてブラシを進めることは、 電気角 9 0 ° 以外を選択することによ つて理論上のトルク効率は低下するものの、 コイルの電流が増大することにより、 トルク自体が増大し、 回転速度が上昇することになる。 When the electrical angle is advanced beyond 90 °, as shown in Fig. 19 (d), the S pole vs. S pole, N pole vs. N pole are brought closer to the magnetic poles of the same polarity, and as a result, The reactance of the coil is greatly reduced. That is, when the electrical angle of the brush is advanced beyond 90 °, the coil reactance decreases in relation to the electrical angle (electrical angle of 180 °). °), the current flowing through the coil increases. Therefore, advancing the brush beyond the electrical angle of 90 ° will reduce the theoretical torque efficiency by selecting an electrical angle other than 90 °, but will increase the torque of the coil by increasing the coil current. It will increase itself and the rotation speed will increase.
第 2の原因; The second cause;
電動機の低速回転域では顕在化されなかった回転子コイルのリアクタンスが、 高速回転域では無視できなくなり、 このリアクタンスの増大により電流が遅れ、 有効案効磁束が遅れる。 したがって、 理論上効率が最大の電気角 9 '0 ° でブラ シが回転子コイルに電流を供給していても、 発生する磁束が遅れるため、 トルク に寄与する有効実効磁束は、 電気角 9 0 ° に満たない状態で回転子コイルに給 電されて発生する磁束に相当することになる。 このためトルクが減少し、 回転が 上昇しない。 The reactance of the rotor coil, which has not been revealed in the low-speed rotation range of the motor, cannot be ignored in the high-speed rotation range, and the increase in the reactance delays the current and delays the effective effective magnetic flux. Therefore, even if the brush is supplying current to the rotor coil at an electrical angle of 9'0 °, which is theoretically the maximum efficiency, the generated magnetic flux is delayed, and the effective effective magnetic flux contributing to the torque is the electrical angle 90 0 It corresponds to the magnetic flux generated when power is supplied to the rotor coil in a state where the temperature is less than 0 °. As a result, the torque decreases and the rotation does not increase.
これを解決するため、 電気角を 9 0 ° を超えて給電する。 これにより、 遅れ て発生する有効実効磁束は、 トルク効率の良レ、電気角で回転子コィルに給電した ものと同等になり、 トルク効率の低下を防止できる。 したがって、 トルクが増大 し、 回転速度が上昇する。 ' In order to solve this, power is supplied with an electrical angle exceeding 90 °. As a result, the effective effective magnetic flux that is generated with a delay is equivalent to that obtained when the rotor coil is supplied with an electrical angle with good torque efficiency, and a decrease in torque efficiency can be prevented. Therefore, the torque increases and the rotation speed increases. '
以上、 第 2の原因において、 電気角を進めて磁束の遅れを相殺するかたちで給 電することができる別側面からの理由は、 ブラシにおける整流子の回転方向に対 する幅が、 ある程度確保できていることで、 回転する整流子片に一定時間給電を 継続できるからである。 したがって、 進めた電気角により回転子コイルに給電し、 遅れて発生する磁束が有効実効磁束に成長する時間を確保できるためである。 なお、 実際に実験した一例では、 電気角を 9 0 ° から進めて行くと、 電気角 に比例して回転速度が上昇し、 電気角 1 5 0 ° 近傍まで回転が上昇した。 この、 電気角を 9 0 ° を進めて、 回転が上昇する原因は、 第 1の原因による寄与が大 きく、 トルク効率を犠牲にしても、 電気角を進めることによるコイルのリアクタ ンスの大幅減少に伴うコイルの電流の大幅増に起因し、 極めて大きなトルクが発 生するためである。
つぎに、 第 2 0図を用いて本発明の要部であるブラシ 8の回動位置決めのため の構成の実施例 1について説明する。 As described above, in the second cause, power can be supplied by advancing the electrical angle and canceling out the delay in magnetic flux.The reason from another aspect is that the width of the brush in the rotational direction of the commutator can be secured to some extent. This allows power to be supplied to the rotating commutator piece for a certain period of time. Therefore, the rotor coil is fed with the advanced electrical angle, and the time required for the magnetic flux generated late to grow into the effective effective magnetic flux can be secured. In one example of the actual experiment, when the electrical angle was advanced from 90 °, the rotation speed increased in proportion to the electrical angle, and the rotation increased to around 150 °. The cause of the increase in rotation when the electrical angle is advanced by 90 ° is that the first factor contributes greatly, and at the expense of torque efficiency, the coil electrical reactance is greatly reduced by advancing the electrical angle. This is because an extremely large torque is generated due to a large increase in the coil current accompanying this. Next, a first embodiment of a configuration for rotationally positioning the brush 8 which is a main part of the present invention will be described with reference to FIG.
第 2 0図に示すように、 一対のブラシ' 8 , 8はブラシ支持体 2 1 0によって支 持されている。 ブラシ支持体 2 1 0は、 整流子 7の周方向に回動可能な構造とな つており、 ブラシ支持体 2 1 0が回動することにより、 ブラシ 8は整流子 7の周 方向に回動される。 符号 2 1 1は当該整流子電動機の回転軸である。 As shown in FIG. 20, the pair of brushes' 8, 8 is supported by a brush support 210. The brush support 210 has a structure capable of rotating in the circumferential direction of the commutator 7, and the brush 8 rotates in the circumferential direction of the commutator 7 by rotating the brush support 210. Is done. Reference numeral 211 denotes a rotating shaft of the commutator motor.
第 2 0図に黒塗りで示すブラシ位置は、 先の第 1 8図 (b ) に示す 0度位置に 対応しており、 この状態では回転子 6すなわち整流子 7が停止してレ、る。 ブラシ 支持体 2 1 0を矢印 S 1方向に回動させることにより右側のブラシ 8を例えば電 気角 9 0 ° (符号 C aで示す) に位置させると (このとき左側のブラシ 8は符 号 C bで示す位置に位置される) 、 整流子 7ひいては回転子 6にブラシ角度に応 じた矢印 D 1で示す正転方向の駆動トルクを生じさせて、 回転子 6を D 1方向に 正転させることができる。 一方、 ブラシ支持体 2 1 0を矢印 S 2方向に回動させ ることにより右側のブラシ 8を例えば電気角一9 0 ° (符号 C bで示す) に位 置させると (このとき左側のブラシ 8は符号 C aで示す位置に位置される) 、 整 流子 7ひレ、ては回転子 6にブラシ角度に応じた矢印 D 2で示す逆転方向の駆動ト ノレクを生じさせて、 回転子 6を D 2方向に逆転させることができる。 The brush position shown in black in FIG. 20 corresponds to the 0-degree position shown in FIG. 18 (b), and in this state, the rotor 6, that is, the commutator 7 is stopped. . By rotating the brush support 210 in the direction of arrow S1, the right brush 8 is positioned at, for example, an electrical angle of 90 ° (indicated by the symbol C a). C b), and causes the commutator 7 and, consequently, the rotor 6 to generate a driving torque in the forward rotation direction indicated by the arrow D1 corresponding to the brush angle, thereby rotating the rotor 6 in the direction D1. Can be inverted. On the other hand, by rotating the brush support 210 in the direction of arrow S2, the right brush 8 is positioned at, for example, an electrical angle of 90 ° (indicated by the symbol Cb). 8 is located at the position indicated by the symbol C a), the rectifier 7 fin, and the rotor 6 by causing the drive torrent in the reverse direction indicated by the arrow D 2 corresponding to the brush angle to the rotor 6. 6 can be reversed in the D2 direction.
ブラシ支持体 2 1 0の外周には複数の歯が形成されており、 このブラシ支持体 2 1 0の外周に歯車 2 1 2が連結されている。 歯車 2 1 2は正逆転可能なブラシ 駆動用の電動機としてのサーポモータ 2 1 3の回動軸 2 1 4に固定されている。 サーボモータ 2 1 3は、 当該整流子電動機の電源スィッチ 9 (第 1 7図参照) と は別の電源スィッチによって起動されるもので、 サーボモータ 2 1 3は、 当該整 流子電動機の電源スィッチ 9が投入される時点では、 既に起動されている。 この 時、 サーボモータ 2 1 3はブラシが 8が電気角 0度に対応する基点位置になるよ うに制御されている。 すなわち、 実施例 1では、 当該整流子電動機とは別の電動 機 2 1 3によって、 ブラシ 8の回動位置を基点位置 (電気角 0 ° ) からプラス マィナス任意の電気角度位置に制御している。
ここで、 前述したように、 電源スィッチ 9が投入される当該整流子電動機の電 源投入時の初期状態では、 サーボモータ 2 1 3は既に起動されており、 このサー ボモータ 2 1 3による制御によって電源スィッチ 9が投入される時点ではブラシ 8力 S第 2 0図に黒塗りで示す電気角 0 ° 位置に保持されるようにブラシ支持体 2 1 0の回動位置が位置決めされている。 このため、 このときには、 先の第 1 9 図 (a ) を用いて説明した'ように、 固定子卷線及び回転子卷線のリアクタンスが 最大となり、 励磁電流値は極めて小さな値となる。 したがって、 起動時の突入電 流を極めて小さな値に抑えることができる。 A plurality of teeth are formed on the outer periphery of the brush support 210, and a gear 2 12 is connected to the outer periphery of the brush support 210. The gear 2 12 is fixed to a rotating shaft 2 14 of a servo motor 2 13 as a brush driving motor capable of rotating forward and backward. The servo motor 213 is started by a power switch different from the power switch 9 of the commutator motor (see Fig. 17), and the servo motor 213 is powered by the power switch of the commutator motor. By the time 9 is put in, it has already been started. At this time, the servomotors 2 13 are controlled so that the brush 8 is at the base position corresponding to the electrical angle of 0 degree. That is, in the first embodiment, the rotating position of the brush 8 is controlled from the base position (electrical angle 0 °) to any positive electrical angle position by the electric motor 2 13 different from the commutator motor. . Here, as described above, in the initial state when the power of the commutator motor is turned on when the power switch 9 is turned on, the servomotor 2 13 is already started, and the control by the servomotor 2 13 is At the time when the power switch 9 is turned on, the rotating position of the brush support 210 is positioned so that the brush 8 is held at the electrical angle 0 ° shown in black in FIG. Therefore, at this time, as described with reference to FIG. 19 (a), the reactance of the stator winding and the rotor winding becomes maximum, and the exciting current value becomes extremely small. Therefore, the inrush current at startup can be suppressed to an extremely small value.
そして、 電源スィッチ 9が投入された後は、 サーボモータ 2 1 3によってブラ シ支持体 2 1 0を回動駆動することで、 ブラシ 8の回動位置を基点位置 (電気角 0 ° ) からプラスマイナス任意の電気角度位置に制御することで、 回転子 6に ブラシ角度位置に応じた正転または逆転トルクを発生させて、 当該整流子電動機 の速度制御を実行する。 After the power switch 9 is turned on, the brush support 210 is driven to rotate by the servomotor 213 so that the rotation position of the brush 8 is increased from the base position (electrical angle 0 °). By controlling to a minus arbitrary electric angle position, a forward or reverse rotation torque corresponding to the brush angle position is generated in the rotor 6, and the speed control of the commutator motor is executed.
このように実施例.1では、 整流子電動機の電源投入時の初期状態では、 別の電 動機による制御によってブラシ 8が電気角 0 ° 位置に保持されるようにしてい るので、 電源投入時の突入電流を極めて小さな値に抑えることができる。 Thus, in the first embodiment, in the initial state when the power of the commutator motor is turned on, the brush 8 is held at the electrical angle of 0 ° by the control of another motor. Inrush current can be suppressed to an extremely small value.
なお、 電動機 2 1 3からブラシ支持体 2 1 0へ回転を伝達する機構は任意であ り、 例えば、 ギアではなく摩擦を利用した機構を採用するようにしてもよレ、。 ま た正逆転可能なサーボモータを用いるのではなく、 電動機 2 ' 1 3とブラシ支持体 2 1 0との間に適宜の正転反転切り替え機構を挿入するようにしてもよレ、。 The mechanism for transmitting the rotation from the electric motor 21 to the brush support 210 is optional. For example, a mechanism using friction instead of a gear may be adopted. Instead of using a servo motor capable of rotating forward and reverse, an appropriate forward / reverse switching mechanism may be inserted between the electric motor 2'13 and the brush support 210.
(実施例 2 ) (Example 2)
つぎに、 第 2 1図を用いてこの発明の実施の形態 3の整流子電動機の実施例 2 について説明する。 実施例 2においては、 この発明の整流子電動機を自動車のァ クセル機構に適用している。 Next, a second embodiment of the commutator motor according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the second embodiment, the commutator motor according to the present invention is applied to an accelerator mechanism of an automobile.
実施例 2の電動機においても、 一対のブラシ 8はブラシ支持体 2 1 0によって 支持されている。 ブラシ支持体 2 1 0は、 整流子7の周方向に回動可能な構造と なつており、 ブラシ支持体 2 1 0が回動することにより、 ブラシ 8は整流子 7の
周方向に回動される。 また、 第 2 1図に黒塗りで示すブラシ位置は、 先の第 1 8 図 (b ) に示す電気角 0度位置に対応しており、 この状態では回転子 6すなわち 整流子 7が停止している。 ブラシ支持体 2 1 0を矢印 S 1方向に回動させること によりブラシ 8を適宜の電気角 Θ に位置させると、 回転子 6を矢印 D 1方向に 正転させることができる。 一方、 ブラシ支持体 2 1 0を矢印 S 2方向に回動させ ることによりブラシ 8を電気角一 0 に位置させると、 回転子 6を矢印 D 2方向 に逆転させることができる。 Also in the electric motor according to the second embodiment, the pair of brushes 8 is supported by the brush support 210. Brush support 2 1 0 is summer and circumferentially rotatable structure of the commutator 7, by the brush supporting member 2 1 0 is rotated, the brush 8 of the commutator 7 It is rotated in the circumferential direction. The brush position shown in black in FIG. 21 corresponds to the 0-degree electrical angle position shown in FIG. 18 (b), and in this state, the rotor 6, that is, the commutator 7 stops. ing. When the brush 8 is positioned at an appropriate electrical angle こ と by rotating the brush support 210 in the direction of the arrow S1, the rotor 6 can be normally rotated in the direction of the arrow D1. On the other hand, when the brush 8 is positioned at the electrical angle of 10 by rotating the brush support 210 in the direction of arrow S2, the rotor 6 can be rotated in the direction of arrow D2.
ブラシ支持体 2 1 0には、 弾性部材としての一対のバネ 2 1 5が接続されてお り、 これらバネ 2 1 5の付勢力によって、 外力が加わらない状態では、 ブラシ 8 が電気角 0 ° 位置に保持されるようになっている。 したがって、 電源投入時の 初期状態では、 ブラシ 8,が電気角 0 ° 位置に保持されており、 電源投入時の突 入電流を極めて小さな値に抑えることができる。 A pair of springs 215 as an elastic member is connected to the brush support 210, and when no external force is applied by the urging force of the springs 215, the brush 8 turns the electrical angle to 0 °. It is held in position. Therefore, in the initial state when the power is turned on, the brush 8 is held at the electrical angle of 0 °, and the rush current when the power is turned on can be suppressed to an extremely small value.
つぎに、 ブラシ支持体 2 1 0を、 パネ 2 1 5による保持力に杭して回動させる ための構成について説明する。 ブラシ支持体 2 1 0には、 前進ロッド 2 2 0 aお よぴ後進ロッド 2 2 0 bが、 ブラシ支持体 2 1 0の例えば接線方向に延在するよ うに、 固定されている。 したがって、 前進ロッド 2 2 0 aに対しその延在方向 ( 矢印 E方向) に外力が加わると、 ブラシ支持体 2 1 0 (ブラシ 8 ) が矢印 S 1方 向に回動され、 これにより整流子 7を矢印 D 1方向に正転 (前進に対応) させる ことができる。 また、 後進ロッド 2 2 0 bに対し矢印 E方向に外力が加わると、 ブラシ支持体 2 1 0 (ブラシ 8 ) が矢印 S 2方向に回動され、 これにより整流子 7を矢印 D 2方向に逆転 (後進に対応) させることができる。 Next, a configuration for rotating the brush support 210 in piles by the holding force of the panel 2 15 will be described. A forward rod 220 a and a reverse rod 220 b are fixed to the brush support 210 so as to extend, for example, in a tangential direction of the brush support 210. Therefore, when an external force is applied to the advance rod 220a in the direction in which it extends (the direction of the arrow E), the brush support 210 (brush 8) is rotated in the direction of the arrow S1, whereby the commutator is rotated. 7 can be rotated forward (corresponding to forward movement) in the direction of arrow D1. Further, when an external force is applied to the reversing rod 220b in the direction of arrow E, the brush support 210 (brush 8) is rotated in the direction of arrow S2, whereby the commutator 7 is moved in the direction of arrow D2. Can be reversed (corresponding to reverse).
前進ロッド 2 2 0 aおよび後進口ッド 2 2 0 bの各端部には、 押圧口ッド 2 2 1の押圧力を受けるためのプレート 2 2 2が設けられている。 押圧ロッド 2 2 1 は回動軸 2 2 4を介してアクセル連結口ッド 2 '2 3に連結されており、 押圧口ッ ド 2 2 1およぴァクセル連結ロッド 2 2 3は一体的に矢印 F a, F bで示す方向 に移動可能なように構成されている。 アクセル連結口ッド 2 2 3は、 図示しない 適宜の機構を介してアクセルペダル 2 3 0に連結されている。 押圧口ッド 2 2 1
には、 前後切替ロッド 2 2 5が固定されている。 前後切替ロッド 2 2 5は、 自動 車の前後進のギアチェンジに連動して矢印 R a , R bで示す方向 fc移動可能とな つている。 A plate 222 for receiving the pressing force of the pressing port 221 is provided at each end of the forward rod 220a and the backward port 222b. The pressing rod 2 2 1 is connected to the accelerator connecting port 2 ′ 2 3 via the rotating shaft 2 2 4, and the pressing port 2 2 1 and the axial connecting rod 2 2 3 are integrated. It is configured to be movable in the directions indicated by arrows Fa and Fb. The accelerator connection port 223 is connected to the accelerator pedal 230 via an appropriate mechanism (not shown). Pressing port 2 2 1 The front and rear switching rods 2 25 are fixed to. The front-rear switching rod 2 25 is movable in the directions fc indicated by arrows R a and R b in conjunction with the gear change of the vehicle traveling forward and backward.
力かる構成において、 図示し ¾い前後進ギアが中立に位置しているときは、 押 圧口ッド 2 2 1は実線で示す位置にある。 前後進ギアが前進側にギアチェンジさ れると、 前後切替ロッド 2 2 5が] R a方向に移動し、 これにより押圧ロッド 2 2 1は回動軸 2 2 4を支点に前進口ッド 2 2 0 aのプレート 2 2 2に正対する位置 まで回動される。 この状態で、 アクセルペダル 2 3 0が踏まれると、 アクセル連 結口ッド 2 2 3および押圧口ッド 2 2 1は屈曲された状態で矢印 F aで示す方向 に移動する。 この移動により押圧ロッド 2 2 1が前進ロッド 2 2 0 aのプレート 2 2 2を押圧し、 この結果、 ブラシ支持体 2 1 0すなわちブラシ 8をァクセノレべ ダノレ 2 3.0の踏み込み量に応じた位置まで矢印 S 1方向に回動する。 したがって、 整流子 7および回転子 6にブラシ角度位置に応じた正転トルクを発生させて、 回 転子 6を矢印 D 1で示す方向に正転させて、 自動車を前進させる。 In the strong configuration, when the illustrated forward / reverse gear is in the neutral position, the pressing port 2 221 is at the position indicated by the solid line. When the forward / reverse gear is shifted to the forward side, the forward / backward switching rod 2 25 moves in the direction of Ra, whereby the pressing rod 2 2 1 is moved forward about the rotating shaft 2 2 4 as a fulcrum. The plate is rotated to a position directly facing the plate 22 of 22a. In this state, when the accelerator pedal 230 is depressed, the accelerator connecting port 2 23 and the pressing port 2 21 move in the direction shown by the arrow Fa in a bent state. Due to this movement, the pressing rod 2 21 presses the plate 2 2 2 of the forward rod 2 220 a, and as a result, the brush support 210, that is, the brush 8 is moved to a position corresponding to the amount of depression of the brush 23.0. It turns in the direction of arrow S1. Therefore, the commutator 7 and the rotor 6 generate a forward rotation torque corresponding to the brush angle position, rotate the rotor 6 forward in the direction indicated by the arrow D1, and move the vehicle forward.
一方、 前後進ギアが後進側にギアチェンジされると、 前後切替ロッド 2 2 5が R b方向に移動し、 これにより押圧ロッド 2 2 1は回動軸 2 2 4を支点に後進口 ッド 2 2 0 bのプレート 2 2 2に正対する位置まで回動される。 アクセルペダル 2 3 0が踏まれると、 アクセル連結口ッド 2 2 3およぴ押圧口ッド 2 2 1は屈曲 された状態で矢印 F aで示す方向に移動する。 この移動により押圧ロッド 2 2 1 .が後進口ッド 2 2 0 bのプレート 2 2 2を押圧し、 この結果、 ブラシ支持体 2 1 ' 0すなわちブラシ 8をアクセルぺダノレの踏み込み量に応じた位置まで矢印 S 2方 向に回動する。 したがって、 整流子 7および回転子6にブラシ角度位置に応じた 逆転トルクを発生させて、 回転子 6を矢印 D 2で示す方向に逆転させて、 自動車 を後進させる。 On the other hand, when the forward / reverse gear is shifted to the reverse side, the forward / backward switching rod 2 25 moves in the Rb direction, whereby the pressing rod 2 21 moves backward with the rotating shaft 2 24 as a fulcrum. The plate is rotated to a position directly facing the plate 220 of 22 b. When the accelerator pedal 230 is depressed, the accelerator connecting port 2 23 and the pressing port 2 21 move in the direction shown by the arrow Fa in a bent state. Due to this movement, the pressing rod 2 2 1. 1 presses the plate 2 2 2 of the reverse opening 2 2 0 b, and as a result, the brush support 2 1 ′ 0, that is, the brush 8 is adjusted according to the amount of depression of the accelerator pedal. Rotate in the direction of arrow S2 to the position. Therefore, a reverse torque is generated in the commutator 7 and the rotor 6 in accordance with the brush angle position, and the rotor 6 is rotated in the direction indicated by the arrow D2 to move the vehicle backward.
このように実施例 2では、 整流子電動機の電源投入時の初期状態では、 パネ 2 1 5によってブラシ 8が電気角 0 ° 位置に保持されるようにしているので、 電 源投入時の突入電流を極めて小さな値に抑えることができる。
(実施例 3 ) As described above, in the second embodiment, in the initial state when the power of the commutator motor is turned on, the brush 8 is held at the electrical angle of 0 ° by the panel 2 15. Can be suppressed to an extremely small value. (Example 3)
つぎに、 第 2 2図および第 2 3図を用いてこの発明の実施の形態 3の整流子電 動機の実施例 3について説明する。 実施例 3においては、 ブラシ支持体 2 1 0を パネ 2 1 5による保持力に抗して回動させるための構成として別の構成を採用し ている。 それ以外の構成は、 第 2 1図に示す実施例 2と同様であり、 重複する説 明は省略する。 Next, a third embodiment of the commutator motor according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 22 and 23. In the third embodiment, another configuration is adopted as a configuration for rotating the brush support 210 against the holding force of the panel 215. The other configuration is the same as that of the second embodiment shown in FIG. 21 and duplicate description will be omitted.
従動車 2 4 0はブラシ支持体 2 1 0と同じ軸に固定されている。 従って従動軍 2 4 0が回動されれば、 ブラシ支持体 2 1 0 (ブラシ 8 ) が回動する。 従動車 2 4 0は無端べノレト 2 4 1によって駆動車 2 4 2に連結されている。 The driven wheel 240 is fixed to the same shaft as the brush support 210. Therefore, when the driven arm 240 is rotated, the brush support 210 (brush 8) is rotated. The driven vehicle 240 is connected to the driving vehicle 242 by an endless noselet 241.
押圧ロッド 2 4 3は回動軸 2 4 4を介してァクセル連結ロッド 2 4 5に連結さ れており、 押圧口ッド 2 4 3およぴァクセル連結口ッド 2 4 5は一体的に矢印 F a , F bで示す方向に移動可能なように構成されている。 ァクセル連結ロッド 2 4 5は、 図示しない適宜の機構を介してアクセルペダル 2 3 0に連結されている。 押圧口ッド 2 4 3は、 第 2 3図に示すように、 前後切替口ッド 2 4 6に形成され た孔 2 4 7に揷通されている。 前後切替口ッド 2 4 6は、 前記同様、 自動車の前 後進のギアチェンジに連動して矢印 R a , R bで示す方向に移動可能となってい る。 The pressing rod 2 4 3 is connected to the axel connecting rod 2 4 5 via the rotating shaft 2 4 4, and the pressing port 2 4 3 and the axel connecting port 2 4 5 are integrally formed. It is configured to be movable in directions indicated by arrows F a and F b. The accelerator connecting rod 245 is connected to the accelerator pedal 230 via an appropriate mechanism (not shown). As shown in FIG. 23, the pressing port 243 is passed through a hole 247 formed in the front / rear switching port 246. The front / rear switching port 2246 is movable in the directions indicated by arrows R a and R b in conjunction with the gear change of the vehicle in the forward / reverse direction, as described above.
かかる構成において、 図示しない前後進ギアが中立に位置しているときは、 押 圧口ッド 2 4 3は第 2 2図に示す位置にある。 前後進ギアが前進側にギアチェン ジされると、 前後切替口ッド 2 2 5が R a方向に移動し、 これにより押圧口ッド 2 4 3は回動軸 2 4 4を支点に R a方向に回動される。 アクセルペダル 2 3 0が 踏まれると、 アクセル連結口ッド 2 4 5およぴ押圧口ッド 2 4 3は屈曲された状 態で矢印 F aで示す方向に移動する。 この移動により押圧ロッド 2 4 3が駆動車 2 4 2の外周を押圧し、 この結果駆動車 2 4 2が矢印 S 1で示す方向に回動する。 これにより、 従動車 2 4 0が矢印 S 1方向に回動し、 ブラシ支持体 2 1 0すなわ ちブラシ 8もアクセルペダル 2 3 0の踏み込み量に応じた位置まで矢印 S 1方向 に回動される。 したがって、 整流子 7および回転子 6にブラシ角度位置に応じた
正転トルクが発生されて、 回転子 6が矢印 D 1で示す方向に正転され、 自動車が 前進される。 In such a configuration, when the forward-reverse gear (not shown) is located at the neutral position, the pressing port 243 is at the position shown in FIG. When the forward / reverse gear is changed to the forward side, the front / rear switching port 2 25 moves in the R a direction, whereby the pressing port 2 4 3 moves about the rotation axis 2 4 4 as a fulcrum. Pivoted in the direction. When the accelerator pedal 230 is depressed, the accelerator connecting port 245 and the pressing port 243 move in the bent direction in the direction indicated by the arrow Fa. Due to this movement, the pressing rod 243 presses the outer periphery of the driving wheel 242, and as a result, the driving wheel 242 rotates in the direction shown by the arrow S1. As a result, the driven wheel 240 rotates in the direction of arrow S1, and the brush support 210, that is, the brush 8 also rotates in the direction of arrow S1 to a position corresponding to the amount of depression of the accelerator pedal 230. Is done. Therefore, commutator 7 and rotor 6 are The forward rotation torque is generated, the rotor 6 rotates forward in the direction indicated by the arrow D1, and the vehicle moves forward.
一方、 前後進ギアが後進側にギアチェンジされると、 前後切替ロッド 2 , 2 5が R b方向に移動し、 これにより押圧ロッド 2 4 3は回動軸 2 4 4を支点に R b方 向に回動される。 アクセルぺダノレ 2 3 0が踏まれると、 アクセル連結口ッド 2 4 5および押圧口ッド 2 4 3は屈曲された状態で矢印 F aで示す方向に移動する。 この移動により押圧ロッド 2 4 3が駆動車 2 4 2の外周を押圧し、 この結果駆動 車 2 4 2が矢印 S 2で示す方向に回動する。 これにより、 従動車 2 4 0が矢印 S 2方向に回動し、 ブラシ支持体 2 1 0すなわちブラシ 8もアクセルペダル 2 3 0 の踏み込み量に応じた位置まで矢印 S 2方向に回動される。 したがって、 整流子 7および回転子 6にブラシ角度位置に応じた逆転トルクが発生されて、 回転子 6 が矢印 D 2で示す方向に逆転され、 自動車が後進される。 On the other hand, when the forward / reverse gear is changed to the reverse side, the forward / backward switching rods 2 and 25 move in the Rb direction, whereby the pressing rod 2443 moves about the rotation axis 2444 as a fulcrum in the Rb direction. It is rotated in the direction. When the accelerator pedal 230 is stepped on, the accelerator connecting port 2 45 and the pressing port 2 4 3 move in the direction shown by the arrow Fa in a bent state. Due to this movement, the pressing rod 243 presses the outer periphery of the driving wheel 242, and as a result, the driving wheel 242 rotates in the direction shown by the arrow S2. As a result, the driven vehicle 240 rotates in the direction of arrow S2, and the brush support 210, ie, the brush 8, also rotates in the direction of arrow S2 to a position corresponding to the amount of depression of the accelerator pedal 230. . Therefore, a reverse torque corresponding to the brush angle position is generated in the commutator 7 and the rotor 6, and the rotor 6 is reversed in the direction shown by the arrow D2, and the vehicle moves backward.
このように実施例 3でも、 整流子電動機の電源投入時の初期状態では、 パネ 2 1 5によってブラシ 8が電気角 0 ° 位置に保持されるようにしているので、 電 源投入時の突入電流を極めて小さな値に抑えることができる。 As described above, in the third embodiment as well, in the initial state when the power of the commutator motor is turned on, the brush 8 is held at the electrical angle of 0 ° by the panel 2 15. Can be suppressed to an extremely small value.
第 2 4図は、 第 2 2図に示す実施例 3の変形であり、 ブラシ支持体 2 1 0と同 じ軸に固定される従動車 2 4 0を歯車としている。 また、 従動車 2 4 0に駆動歯 車 2 5 0を歯合させて、 歯車機構によって駆動歯車 2 5 0の回動を従動車 2 4 0 に伝達するようにしている。 他の構成は、 第 2 2図と同様である。 なお、 各外周 が摩擦係数が大きくなるように形成された従動車 2 4 0およぴ駆動車 2 5 0を採 用し、 摩擦によって駆動車 2 5 0の回動を従動車' 2 4 0に伝達するようにしても よい。 FIG. 24 is a modification of the third embodiment shown in FIG. 22, in which a driven wheel 240 fixed to the same shaft as the brush support 210 is a gear. In addition, the drive wheel 250 is meshed with the driven wheel 240, and the rotation of the drive gear 250 is transmitted to the driven wheel 240 by a gear mechanism. Other configurations are the same as those in FIG. In addition, a driven vehicle 240 and a driven vehicle 250 whose outer periphery is formed so as to have a large friction coefficient are employed, and the rotation of the driven vehicle 250 is driven by the friction by the driven vehicle 240. It may be transmitted to.
なお、 上記実施の形態 3では、 直卷の電動機について説明したが、 本発明は界 磁卷線 1と回転子卷線 4とが並列接続された分卷の電動機にも適用することがで きる。 産業上の利用可能性
以上のように、 本発明にかかる整流子電動機は、 パーキングブレーキ、: β動ド リルなどに有用である。
In the above-described third embodiment, a series-wound motor has been described. However, the present invention can also be applied to a divided-winding motor in which the field winding 1 and the rotor winding 4 are connected in parallel. . Industrial applicability As described above, the commutator motor according to the present invention is useful for parking brakes, β-action drills, and the like.