JP4438022B1 - DC motor - Google Patents

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Abstract

【課題】複雑な制御回路を構築せずして、電機子コイルに対してアーク火花の発生を抑制しながら大電流を供給することのできる耐久性のよい直流モータを提供する。
【解決手段】ロータ軸４を回転させるための駆動電流が流される複数の電機子コイル２と、電機子コイル２に作用する界磁束を発生する界磁マグネット５１と、電機子コイル２の各両端に導電接続するコイル端子３２と、直流電源Ｅに導電接続してコイル端子３２に断続的に導電接触する正負一対の導電接触子７と、コイル端子３２と導電接触子７との接触部分を挟んで対向する一対の磁極間に磁界を形成する磁界発生ユニット６とを備える。コイル端子３２と導電接触子７は、ロータ軸４を中心として相対的に回転しながら磁界発生ユニット６による磁界内で接触離間する。
【選択図】図１A highly durable direct current motor capable of supplying a large current to an armature coil while suppressing generation of arc sparks without constructing a complicated control circuit.
SOLUTION: A plurality of armature coils 2 through which a drive current for rotating a rotor shaft 4 flows, a field magnet 51 for generating a field flux acting on the armature coil 2, and both ends of the armature coil 2 are provided. A coil terminal 32 that is conductively connected to the coil, a pair of positive and negative conductive contacts 7 that are conductively connected to the DC power source E and intermittently conductively contact the coil terminal 32, and a contact portion between the coil terminal 32 and the conductive contact 7 And a magnetic field generating unit 6 for forming a magnetic field between a pair of opposing magnetic poles. The coil terminal 32 and the conductive contact 7 are contacted and separated in a magnetic field generated by the magnetic field generation unit 6 while rotating relatively around the rotor shaft 4.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、車両の駆動源として用いて好適な直流モータに係わり、特にアーク火花の発生を抑制することのできる直流モータに関する。   The present invention relates to a DC motor suitable for use as a vehicle drive source, and more particularly to a DC motor capable of suppressing the occurrence of arc sparks.

近年、原動機（内燃機関）と電動機を併用するハイブリッド車両の普及が顕著である。係るハイブリッド車両にも車輪の駆動源として原動機と電動機の双方を交互に切り換えて使用するパラレル形と、原動機を専ら電動機の駆動電力を得るための発電に利用するシリーズ形とがあるが、原動機を搭載せずしてバッテリによる蓄電電力や燃料電池による発電電力を用いて走行用電動機を駆動する電気自動車も増加傾向にある。   In recent years, the spread of hybrid vehicles using both a prime mover (internal combustion engine) and an electric motor has been remarkable. Such hybrid vehicles also have a parallel type in which both a prime mover and an electric motor are used alternately as a wheel drive source, and a series type in which the prime mover is exclusively used for power generation to obtain the drive power of the motor. There is also an increasing trend in electric vehicles that drive electric motors for driving by using stored electric power from batteries and electric power generated by fuel cells without being installed.

一方、電動機として、直流電源により駆動されるＤＣモータと、交流電源により駆動されるＡＣモータが知られるが、整流子とブラシを用いるＤＣモータでは、銅などから成る整流子片とカーボンなどから成るブラシとが摺接するために摩耗が著しく、ノイズやアーク放電による火花を発生するという問題もあるほか、カーボン製ブラシによる通電制約のために電流量を大きくとることができず、ブラシレス化するにも多数のトランジスタを用いるなどして複雑な電子回路を構成しなければならない。   On the other hand, as an electric motor, a DC motor driven by a DC power source and an AC motor driven by an AC power source are known. In a DC motor using a commutator and a brush, a commutator piece made of copper or the like and carbon are used. In addition to the problem of excessive wear due to sliding contact with the brush, there is a problem of generating sparks due to noise and arc discharge, and it is not possible to make a large amount of current due to the energization restriction by the carbon brush, so it can be made brushless A complicated electronic circuit must be constructed by using a large number of transistors.

このため、ハイブリッド車、電気自動車、燃料電池車などでは、電動機としてＡＣモータを用い、インバータにより直流電源を交流電源に変換してＡＣモータを駆動するようにしている（例えば、特許文献１）。   For this reason, in a hybrid vehicle, an electric vehicle, a fuel cell vehicle, and the like, an AC motor is used as an electric motor, and an AC motor is driven by converting a DC power source into an AC power source by an inverter (for example, Patent Document 1).

特開２００６−３３３５５２号公報JP 2006-333552 A

しかしながら、走行用駆動源としてＡＣモータ（ＡＣサーボモータ）を用いる車両によれば、直流電力を交流電力に変換するために、高価なインバータほか複雑な制御機器を必要としてコスト高になるという問題がある。   However, according to a vehicle using an AC motor (AC servo motor) as a driving source for traveling, there is a problem that an expensive inverter and a complicated control device are required to convert DC power into AC power, resulting in high cost. is there.

本発明は以上のような事情に鑑みて成されたものであり、その目的は複雑な制御回路を構築せずして、電機子コイルに対してアーク火花の発生を抑制しながら大電流を供給することのできる耐久性のよい直流モータを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to supply a large current to the armature coil while suppressing the occurrence of arc sparks without constructing a complicated control circuit. An object of the present invention is to provide a DC motor with good durability that can be used.

本発明は上記目的を達成するため、
ロータ軸を回転させるための駆動電流が流される複数の電機子コイルと、その電機子コイルに作用する界磁束を発生する界磁システムと、前記電機子コイルの各両端に導電接続するコイル端子と、直流電源に導電接続して前記コイル端子に断続的に導電接触する正負一対の導電接触子と、前記コイル端子と導電接触子との接触部分を挟んで対向する一対の磁極間に磁界を形成する磁界発生ユニットとを備え、前記コイル端子と導電接触子が前記ロータ軸を中心として相対的に回転しながら前記磁界発生ユニットによる磁界内で接触離間するようにした直流モータであって、
前記コイル端子と導電接触子が、加圧下で導電性を示して無加圧下で電気絶縁性を示す半導電性潤滑剤を介して導電接触すると共に、
前記半導電性潤滑剤は、潤滑性を有する潤滑油に、導電性を有する固体粒子が分散するものであることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention
A plurality of armature coils through which a drive current for rotating the rotor shaft flows, a field system that generates a field flux acting on the armature coils, and coil terminals that are conductively connected to both ends of the armature coils; A magnetic field is formed between a pair of positive and negative conductive contacts that are conductively connected to a DC power source and intermittently conductively contact the coil terminal, and a pair of magnetic poles that are opposed to each other with the contact portion between the coil terminal and the conductive contact A DC motor , wherein the coil terminal and the conductive contact are in contact with and separated from each other in the magnetic field generated by the magnetic field generation unit while relatively rotating around the rotor axis ,
The coil terminal and the conductive contact are in conductive contact via a semiconductive lubricant that exhibits electrical conductivity under pressure and exhibits electrical insulation under no pressure,
The semiconductive lubricant is characterized in that solid particles having conductivity are dispersed in a lubricating oil having lubricity .

加えて、前記コイル端子の導電接触面に対して前記導電接触子を押圧する加圧バネを備えていることを特徴とする。   In addition, a pressure spring that presses the conductive contact against the conductive contact surface of the coil terminal is provided.

本発明に係る直流モータによれば、複数の電機子コイルの各両端に導電接続するコイル端子と、直流電源に導電接続してコイル端子に断続的に導電接触する正負一対の導電接触子と、コイル端子と導電接触子との接触部分を挟んで対向する一対の磁極間に磁界を形成する磁界発生ユニットとを備え、コイル端子と導電接触子がロータ軸を中心として相対的に回転しながら、磁界発生ユニットによる磁界内で接触離間する構成とされていることから、コイル端子と導電接触子との間に発生したアーク放電にローレンツ力を作用せしめてアーク火花を吹き消すことができる。このため、安全性の高いモータにして、アーク放電による電気ノイズの発生を抑制し、他の電子機器への悪影響を防止することができる。   According to the direct current motor according to the present invention, a coil terminal that is conductively connected to both ends of the plurality of armature coils, a pair of positive and negative conductive contacts that are conductively connected to the DC power source and intermittently conductively contact the coil terminal, A magnetic field generating unit that forms a magnetic field between a pair of magnetic poles facing each other across a contact portion between the coil terminal and the conductive contact, while the coil terminal and the conductive contact rotate relatively around the rotor axis, Since it is configured to contact and separate within the magnetic field generated by the magnetic field generating unit, the arc spark generated between the coil terminal and the conductive contact can be applied to the arc spark to blow out the arc spark. For this reason, it can be set as a highly safe motor, generation | occurrence | production of the electrical noise by arc discharge can be suppressed, and the bad influence to other electronic devices can be prevented.

加えて、コイル端子の導電接触面に対して導電接触子を押圧する加圧バネを備えていることから、導電接触子とコイル端子との間の接触不良を防止しながら、その両者の接触により電機子コイルに大きな駆動電流を供給することができる。   In addition, since a pressure spring that presses the conductive contact against the conductive contact surface of the coil terminal is provided, contact failure between the conductive contact and the coil terminal can be prevented while preventing contact failure between the conductive contact and the coil terminal. A large drive current can be supplied to the armature coil.

又、コイル端子と導電接触子が半導電性潤滑剤を介して導電接触することから、コイル端子と導電接触子の摺接による摩耗を抑制して、メンテナンスフリー化を図ることができる。   In addition, since the coil terminal and the conductive contact are in conductive contact via the semiconductive lubricant, wear due to sliding contact between the coil terminal and the conductive contact can be suppressed, and maintenance-free operation can be achieved.

本発明に係る直流モータを示す縦断面図1 is a longitudinal sectional view showing a DC motor according to the present invention. 同モータにおける電機子の構造を示す平面概略図Schematic plan view showing the structure of the armature in the motor 電機子コイルの配置部分を示す斜視図The perspective view which shows the arrangement | positioning part of an armature coil 電機子コイルの配置部分を示す部分拡大断面図Partial expanded sectional view which shows the arrangement | positioning part of an armature coil 界磁システムの構造を示す底面概略図Schematic bottom view showing the structure of the field system コイル端子と導電接触子の接触部分を示す拡大断面図Enlarged sectional view showing the contact portion between the coil terminal and the conductive contact 図６のＸ−Ｘ断面図XX sectional view of FIG. 電機子コイルと界磁マグネットの位置関係を示す説明図Explanatory drawing showing the positional relationship between the armature coil and the field magnet 図７の部分拡大図Partial enlarged view of FIG.

以下、図面に基づいて本発明に係る直流モータの好適な実施形態を説明する。先ず、図１において、係る直流モータは一般的なＤＣモータとは違いステータＳｍが電機子、ロータＲｍが界磁システムとされている。   Hereinafter, preferred embodiments of a DC motor according to the present invention will be described with reference to the drawings. First, in FIG. 1, the direct current motor is different from a general DC motor in that a stator Sm is an armature and a rotor Rm is a field system.

ステータＳｍは、図示せぬ外胴に固定されたリング状の鉄心１と、鉄心１の周方向に一定の間隔をあけて配置された複数の電機子コイル２と、鉄心１の内側に固定された整流子機３を有して構成されている。このうち、整流子機３は、マイカやプラスチックといった電気絶縁体からなるリング状の絶縁板３１に対し、電機子コイル２の各両端部に導電接続されたコイル端子３２を固着せしめて構成されるものであり、その絶縁板３１は鉄心１の内側に嵌合状態で固着されている。又、コイル端子３２は、絶縁板３１の周方向に等間隔で配列され、その各先端部が絶縁板３１の内周面より突出されている。   The stator Sm is fixed to the inside of the iron core 1, a ring-shaped iron core 1 fixed to an outer cylinder (not shown), a plurality of armature coils 2 arranged at a predetermined interval in the circumferential direction of the iron core 1. The commutator 3 is provided. Among these, the commutator 3 is configured by fixing coil terminals 32 electrically connected to both end portions of the armature coil 2 to a ring-shaped insulating plate 31 made of an electrical insulator such as mica or plastic. The insulating plate 31 is fixed inside the iron core 1 in a fitted state. In addition, the coil terminals 32 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the insulating plate 31, and each tip portion thereof protrudes from the inner peripheral surface of the insulating plate 31.

尚、本例において、電機子コイル２とコイル端子３２は、図２に示されるように鉄心１の周方向において３６個設けられており、隣り合う２つの電機子コイル２，２の各一端がその両者の中間に位置する一つのコイル端子３２に導電接続されている。従って、全ての電機子コイル２はコイル端子３２を介して導通状態にある。   In this example, 36 armature coils 2 and coil terminals 32 are provided in the circumferential direction of the iron core 1 as shown in FIG. 2, and one end of each of the two adjacent armature coils 2 and 2 is provided. It is conductively connected to one coil terminal 32 located between the two. Accordingly, all the armature coils 2 are in a conductive state via the coil terminals 32.

又、図３及び図４に示されるように、リング状の鉄心１にはその外周面から内周面に通じるスリット１ａ，１ｂが所定のピッチで放射状に形成されている。そして、隣り合うスリット１ａ，１ｂの間をコア部１ｃとして、その各コア部１ｃの周囲に絶縁被膜が施された導線を巻き付けることにより電機子コイル２が構成されている。尚、図３では、片面にスリット１ａ，１ｂが形成される鉄心１を示すが、実際には図３に示されるような鉄心１が背向かいにして重ね合わされる。   As shown in FIGS. 3 and 4, the ring-shaped iron core 1 is formed with slits 1 a and 1 b radially extending from the outer peripheral surface to the inner peripheral surface at a predetermined pitch. And the armature coil 2 is comprised by winding the conducting wire by which the insulating film was given to the circumference | surroundings of each core part 1c by making between the adjacent slits 1a and 1b the core part 1c. 3 shows the iron core 1 in which the slits 1a and 1b are formed on one side, but actually, the iron core 1 as shown in FIG.

一方、図１において、ロータＲｍは、図示せぬ外胴に軸受を介して回転自在に支持されるロータ軸４と、そのロータ軸４に固着された２つのロータ円板５を備える。その両ロータ円板５は、ロータ軸４の軸方向においてステータＳｍの鉄心１を挟んで対向配置されており、電機子コイル２と対向する位置には界磁システムを構成する複数の界磁マグネット５１が固着されている。界磁マグネット５１は、ロータ軸４を回転させるに必要な界磁束を発生する永久磁石であり、各々その一方の磁極が電機子コイル２側に配向されている。   On the other hand, in FIG. 1, the rotor Rm includes a rotor shaft 4 that is rotatably supported by a not-shown outer trunk via a bearing, and two rotor disks 5 fixed to the rotor shaft 4. The two rotor disks 5 are arranged opposite to each other with the iron core 1 of the stator Sm sandwiched in the axial direction of the rotor shaft 4, and a plurality of field magnets constituting a field system are arranged at positions facing the armature coil 2. 51 is fixed. The field magnet 51 is a permanent magnet that generates a field flux necessary for rotating the rotor shaft 4, and one of the magnetic poles thereof is oriented to the armature coil 2 side.

図５から明らかなように、本例では相対向する２つのロータ円板５にそれぞれ６つの界磁マグネット５１が組み込まれ、それら界磁マグネット５１がロータ円板５の周方向に等間隔で配列されている。尚、界磁マグネット５１は、金属磁石でも焼結磁石でもよいが、中でも大きな保磁力を有するネオジム磁石を用いることが好ましい。又、電機子コイル２側に向けられる界磁マグネット５１の露出表面の磁極は、隣り合うもの同士で異なっている。すなわち、一つの界磁マグネット５１に着目して、その露出表面がＮ極である場合、その両隣に位置する界磁マグネット５１の露出表面はＳ極とされ、ロータ円板５の周方向に沿ってＮ極とＳ極が交互に現れるようになっている。   As is apparent from FIG. 5, in this example, six field magnets 51 are incorporated in the two rotor disks 5 facing each other, and these field magnets 51 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the rotor disk 5. Has been. The field magnet 51 may be a metal magnet or a sintered magnet, but a neodymium magnet having a large coercive force is preferably used. Moreover, the magnetic poles on the exposed surface of the field magnet 51 directed to the armature coil 2 side are different from each other. That is, paying attention to one field magnet 51, when the exposed surface is an N pole, the exposed surface of the field magnet 51 located on both sides thereof is an S pole, and along the circumferential direction of the rotor disk 5. N poles and S poles appear alternately.

又、図１及び図６から明らかなように、相対向するロータ円板５，５の間には、ステータＳｍを構成する鉄心１の内側に位置する磁界発生ユニット６が介在されている。磁界発生ユニット６は、ロータ軸４を取り囲むリング状の永久磁石６１を挟んでその両磁極側に磁性体からなるリング状の磁性ピース６２，６２を配置し、その両磁性ピース６２の片面が異なる一対の磁極（Ｎ極およびＳ極）として対向する構成とされている。尚、この永久磁石６１も界磁マグネット５１と同じく金属磁石でも焼結磁石でもよいが、中でも大きな保磁力を有するネオジム磁石を用いることが好ましい。   As is clear from FIGS. 1 and 6, a magnetic field generating unit 6 positioned inside the iron core 1 constituting the stator Sm is interposed between the rotor disks 5 and 5 facing each other. In the magnetic field generating unit 6, ring-shaped magnetic pieces 62, 62 made of a magnetic material are disposed on both magnetic pole sides with a ring-shaped permanent magnet 61 that surrounds the rotor shaft 4, and one side of each of the magnetic pieces 62 is different. It is set as the structure which opposes as a pair of magnetic pole (N pole and S pole). The permanent magnet 61 may be a metal magnet or a sintered magnet, like the field magnet 51, but it is preferable to use a neodymium magnet having a large coercive force.

ここに、係る磁界発生ユニット６は、ロータＲｍを回転駆動させることに関与するものでなく、上記コイル端子３２と後述の導電接触子が接触離間するときのアーク火花の発生を抑制するためのものであり、当該磁界発生ユニット６を構成する磁性ピース６２，６２の間は直流磁界を形成する磁気ギャップＧとされ、その磁気ギャップＧ内にコイル端子３２の先端部が入り込む構成とされている。特に、磁性ピース６２，６２の対向面にはそれぞれ凹部６２ａが形成され、その凹部６２ａ内に導電接触子７が嵌合配置されており、その導電接触子７が各コイル端子３２のそれぞれと断続的に順次導電接触するようになっている。すなわち、コイル端子３２と導電接触子７は、ロータ軸４を中心として相対的に回転（本例においてコイル端子３２が固定された状態で導電接触子７がロータ軸４と共に回転）しながら、磁界発生ユニット６による直流磁界（磁気ギャップＧ）内で接触離間する。   Here, the magnetic field generating unit 6 is not involved in rotationally driving the rotor Rm, but for suppressing the occurrence of arc sparks when the coil terminal 32 and a conductive contact described later are brought into contact with and separated from each other. A magnetic gap G that forms a DC magnetic field is formed between the magnetic pieces 62 and 62 constituting the magnetic field generating unit 6, and the tip of the coil terminal 32 enters the magnetic gap G. In particular, concave portions 62a are formed on the opposing surfaces of the magnetic pieces 62, 62, and the conductive contacts 7 are fitted and disposed in the concave portions 62a. The conductive contacts 7 are intermittently connected to the respective coil terminals 32. Thus, the conductive contact is sequentially made. That is, the coil terminal 32 and the conductive contact 7 rotate relative to each other about the rotor shaft 4 (in this example, the conductive contact 7 rotates together with the rotor shaft 4 while the coil terminal 32 is fixed), while the magnetic field Contact and separation in the DC magnetic field (magnetic gap G) by the generating unit 6.

本例において、導電接触子７は正負一対として、図５のように一つの磁性ピース６２に対して６つ（３組）が周方向に等間隔に組み込まれており、磁性ピース６２の周方向において極性の異なるもの同士が隣り合うようになっている。尚、図５において、ハッチングした導電接触子７は正極であり、ハッチングしてない白抜きの導電接触子７は負極であることを示す。   In this example, the conductive contacts 7 are a pair of positive and negative, and six (three sets) are incorporated at equal intervals in the circumferential direction as shown in FIG. In FIG. 2, the ones having different polarities are adjacent to each other. In FIG. 5, the hatched conductive contact 7 is a positive electrode, and the non-hatched white conductive contact 7 is a negative electrode.

そして、それら導電接触子７は、磁性ピース６２とロータ円板５とを貫通するスライドピン７１を介して図１に示される直流電源Ｅ（自動車などに搭載される蓄電池）に導電接続される。但し、正極とされる導電接触子７はスライドピン７１、回転電極板７２ａ、及び固定摺動子７２ｂを介して直流電源Ｅの正極に導電接続され、負極とされる導電接触子７はスライドピン７１、回転電極板７３ａ、及び固定摺動子７３ｂを介して直流電源Ｅの負極に導電接続される。   The conductive contacts 7 are conductively connected to a DC power source E (storage battery mounted in an automobile or the like) shown in FIG. 1 via a slide pin 71 penetrating the magnetic piece 62 and the rotor disk 5. However, the conductive contact 7 as the positive electrode is conductively connected to the positive electrode of the DC power source E via the slide pin 71, the rotating electrode plate 72a, and the fixed slider 72b, and the conductive contact 7 as the negative electrode is the slide pin. 71, the rotating electrode plate 73a, and the fixed slider 73b are conductively connected to the negative electrode of the DC power source E.

回転電極板７２ａ，７３ａは、それぞれロータ円板５と同心のリング状にして、そのロータ円板５に電気絶縁体７２ｃ，７３ｃを介して固定されており、その両回転電極板７２ａ，７３ａに対して固定摺動子７２ｂ，７３ｂが摺接するようになっている。尚、回転電極板７２ａ，７３ａと摺動子７２ｂ，７３ｂは離間することなく常時接触されるのであり、それ故それ両者間においてアーク放電は発生しない。   The rotating electrode plates 72a and 73a are concentric with the rotor disk 5, respectively, and are fixed to the rotor disk 5 via electric insulators 72c and 73c. The rotating electrode plates 72a and 73a are fixed to the rotating electrode plates 72a and 73a. The fixed sliders 72b and 73b are in sliding contact with each other. The rotating electrode plates 72a and 73a and the sliders 72b and 73b are always in contact with each other without being separated from each other, and therefore no arc discharge occurs between them.

又、図６において、導電接触子７は、ロータ軸４の軸方向において極性が同じもの同士がコイル端子３２を挟んで対向し、且つ凹部６２ａ内においてロータ軸４の軸方向に移動可能とされている。特に、図７から明らかなように、磁性ピース６２内には、一端が導電接触子７に連結される上記スライドピン７１の周囲において圧縮コイルバネなどからなる加圧バネ８が組み込まれ、その加圧バネ８により導電接触子７がコイル端子３２の導電接触面３２ａに対して押圧されるようになっている。このため、導電接触子７とコイル端子３２との間の接触不良を防止しながら、その両者７，３２の接触により上記電機子コイル２に大きな駆動電流を供給することができる。尚、導電接触子７、スライドピン７１、及び加圧バネ８は、それぞれ磁性ピース６２及びロータ円板５に対して電気的に絶縁されている。   Further, in FIG. 6, the conductive contacts 7 having the same polarity in the axial direction of the rotor shaft 4 face each other with the coil terminal 32 interposed therebetween, and are movable in the axial direction of the rotor shaft 4 in the recess 62a. ing. In particular, as is apparent from FIG. 7, a pressure spring 8 made of a compression coil spring or the like is incorporated in the magnetic piece 62 around the slide pin 71 whose one end is connected to the conductive contact 7. The conductive contact 7 is pressed against the conductive contact surface 32 a of the coil terminal 32 by the spring 8. For this reason, it is possible to supply a large drive current to the armature coil 2 by the contact between the conductive contact 7 and the coil terminal 32 while preventing the contact failure between the conductive contact 7 and the coil terminal 32. The conductive contact 7, the slide pin 71, and the pressure spring 8 are electrically insulated from the magnetic piece 62 and the rotor disk 5, respectively.

ここに、導電接触子７がバネ力によりコイル端子３２の導電接触面３２ａに押圧された状態のまま回転すると、その両者７，３２の摩耗に起因して短期間でのメンテナンスが必要となる。そこで、本例において、コイル端子３２と導電接触子７は、その基材が銅その他の良導体とされる一方、その表面に基材よりも耐摩耗性に優れるモリブデンやタングステンなどによる超硬導電被膜が施される。これによれば、コイル端子３２と導電接触子７の摩耗を抑制してメンテナンスフリー化を図ることが可能となる。   Here, if the conductive contact 7 rotates while being pressed against the conductive contact surface 32a of the coil terminal 32 by a spring force, maintenance in a short period is required due to wear of both of them. Therefore, in the present example, the coil terminal 32 and the conductive contact 7 have a base material of copper or other good conductor, and a surface of which is super hard conductive film made of molybdenum, tungsten, or the like, which has better wear resistance than the base material. Is given. According to this, it becomes possible to make maintenance-free by suppressing wear of the coil terminal 32 and the conductive contact 7.

特に、本発明によれば、コイル端子３２と導電接触子７との間に半導電性潤滑剤が介在され、その半導電性潤滑剤を介してコイル端子３２と導電接触子７が導電接触するようになっている。その半導電性潤滑剤は、加圧下で導電性を示して無加圧下で電気絶縁性を示す粘性流体である。特に、係る半導電性潤滑剤は、潤滑性を有する非導電性の潤滑油に導電性を有する固体粒子が分散する液体潤滑剤、又は半固体潤滑材であり、潤滑油には石油系潤滑油、脂肪系潤滑油、又は混成潤滑油が用いられ、導電性を有する固体粒子としてはカーボン粉末や銅その他の金属粉末が用いられる。そして、係る半導電性潤滑剤によれば、コイル端子３２と導電接触子７との間に潤滑性を付与して両者の摩耗を抑制しながら、コイル端子３２と導電接触子７との接触部分においてのみ加圧バネ８による加圧力を受けて導電性を示し、これによりコイル端子３２と導電接触子７の両者を電気的に接続することができる。すなわち、加圧バネ８により導電接触子７がコイル端子３２の導電接触面３２ａに押圧されると、その両者７，３２間に介在する半導電性潤滑剤中の固体粒子が各々結合して導電性を発揮するようになる。逆に、コイル端子３２と導電接触子７の非接触部分では半導電性潤滑剤が電気絶縁性を示すために、その半導電性潤滑剤によりコイル端子３２や導電接触子７が短絡することが防止される。   In particular, according to the present invention, a semiconductive lubricant is interposed between the coil terminal 32 and the conductive contact 7, and the coil terminal 32 and the conductive contact 7 are in conductive contact via the semiconductive lubricant. It is like that. The semiconductive lubricant is a viscous fluid that exhibits electrical conductivity under pressure and exhibits electrical insulation under no pressure. In particular, the semiconductive lubricant is a liquid lubricant in which solid particles having conductivity are dispersed in a nonconductive lubricant having lubricity, or a semisolid lubricant. Fat type lubricating oil or hybrid lubricating oil is used, and carbon powder, copper or other metal powder is used as the conductive solid particles. And according to the semiconductive lubricant, a contact portion between the coil terminal 32 and the conductive contact 7 while imparting lubricity between the coil terminal 32 and the conductive contact 7 and suppressing wear of both. Only, the coil terminal 32 and the conductive contact 7 can be electrically connected. That is, when the conductive contact 7 is pressed against the conductive contact surface 32a of the coil terminal 32 by the pressurizing spring 8, the solid particles in the semiconductive lubricant interposed between the two are connected to each other and become conductive. It comes to show the sex. On the contrary, since the semiconductive lubricant exhibits electrical insulation in the non-contact portion between the coil terminal 32 and the conductive contact 7, the coil terminal 32 and the conductive contact 7 may be short-circuited by the semiconductive lubricant. Is prevented.

尚、図７において、相対向する導電接触子７は、加圧バネ８による付勢力を受けて互いに接触してしまうことはなく、その両者７，７間に少なくとも一つのコイル端子３２が常時介在することにより離間した状態に保たれるのであり、これによりコイル端子３２が相対向する導電接触子７，７の間を通過することが許容されている。   In FIG. 7, the opposing conductive contacts 7 do not come into contact with each other due to the urging force of the pressure spring 8, and at least one coil terminal 32 is always interposed between the two contacts 7 and 7. By doing so, the coil terminal 32 is allowed to pass between the conductive contacts 7 and 7 facing each other.

次に、上記のように構成される直流モータの作用について説明すれば、図５に示される６つの導電接触子７は、図２に示される３６個のコイル端子３２に対して５つおきに導電接触する。上述のように、導電接触子７は正極、負極が周方向に交互に配置されるので、それら導電接触子７に直流電源Ｅから直流電圧が印加されると、正負一対の導電接触子７が接触するコイル端子３２の間に位置する電機子コイル２には、６つ１組として隣り合う組の電機子コイル２と逆向きの駆動電流が流れるようになる。これにより、それら電機子コイル２を有するステータＳｍのリング状鉄心１はその周方向において６０度おきにＮ極とＳ極が交互に現れるよう磁化される。これを模式的に示したものが図８である。   Next, the operation of the DC motor configured as described above will be described. The six conductive contacts 7 shown in FIG. 5 are arranged at intervals of five for the 36 coil terminals 32 shown in FIG. Conductive contact. As described above, since the positive and negative electrodes of the conductive contact 7 are alternately arranged in the circumferential direction, when a DC voltage is applied to the conductive contacts 7 from the DC power source E, a pair of positive and negative conductive contacts 7 is formed. In the armature coils 2 positioned between the coil terminals 32 that are in contact with each other, a drive current in a direction opposite to that of the adjacent armature coils 2 flows as a set of six. Thereby, the ring-shaped iron core 1 of the stator Sm having the armature coils 2 is magnetized so that N poles and S poles appear alternately every 60 degrees in the circumferential direction. This is schematically shown in FIG.

図８において、導電接触子７の正極を黒丸、負極を白丸で示し、その間に位置する６組の電機子コイル２により鉄心１の片面が同図のように磁化される場合、界磁マグネット５１は各組の電機子コイル２に対し、それぞれ同一磁極を向かい合わせつつ１０度程度位相ずれした状態で位置するようになっている。よって、図８の状態において、界磁マグネット５１を含むロータは図８の反時計回りに回転し、これにより導電接触子７がコイル端子３２の一つ分（１ピッチ）だけ回転移動すると、電機子コイル２による鉄心１の磁極が電機子コイル２の一つ分だけロータの回転方向に移動し、この繰返しによりロータが一方向に連続回転するようになる。   In FIG. 8, when the positive electrode of the conductive contact 7 is indicated by a black circle and the negative electrode is indicated by a white circle, and one side of the iron core 1 is magnetized as shown in FIG. Are positioned so as to be out of phase by about 10 degrees with each pair of armature coils 2 facing the same magnetic poles. Therefore, in the state of FIG. 8, the rotor including the field magnet 51 rotates counterclockwise in FIG. 8, and as a result, when the conductive contact 7 is rotated by one coil terminal 32 (one pitch), the electric machine The magnetic pole of the iron core 1 by the child coil 2 moves in the rotation direction of the rotor by one armature coil 2, and this rotation causes the rotor to continuously rotate in one direction.

このように、係る直流モータによれば、電機子コイル２及びコイル端子３２ならびに界磁マグネット５１及び導電接触子７が同軸上に配置されるため、負荷変動による同期ずれを発生せず、複雑な制御回路を構築せずして高い回転性能を得ることができる。   As described above, according to the DC motor, the armature coil 2 and the coil terminal 32, the field magnet 51, and the conductive contact 7 are arranged on the same axis. High rotational performance can be obtained without constructing a control circuit.

ここに、コイル端子３２と導電接触子７との断続的な導電接触が繰返し行われると、その両者７，３２間にアーク放電に起因するアーク火花を発生するが、本発明によれば、コイル端子３２と導電接触子７との接触部分を挟んで対向する磁性ピース６２の一対の磁極間に直流磁界が形成され、その直流磁界（磁気ギャップＧ）内でコイル端子３２と導電接触子７の接触離間が行われるために、図９のようにコイル端子３２と導電接触子７との間にアーク放電Ｉが発生した場合、そのアーク放電Ｉと直流磁界Ｂとに直交する方向（ロータの回転半径方向）に対し、フレミング左手の法則に基づくローレンツ力Ｆが発生し、そのローレンツ力Ｆがアーク放電Ｉによる火花を吹き消すよう作用する。このため、アーク放電とこれに起因するアーク火花の発生が抑制され、ひいては電気ノイズの発生による他の電子機器への悪影響を防止することができる。尚、図９において、Ｌは上記の半導電性潤滑剤を示す。   Here, when intermittent conductive contact between the coil terminal 32 and the conductive contact 7 is repeatedly performed, an arc spark due to arc discharge is generated between the two, and according to the present invention, A DC magnetic field is formed between a pair of magnetic poles of the magnetic piece 62 facing each other across the contact portion between the terminal 32 and the conductive contact 7, and the coil terminal 32 and the conductive contact 7 are within the DC magnetic field (magnetic gap G). When the arc discharge I is generated between the coil terminal 32 and the conductive contact 7 as shown in FIG. 9 due to the contact separation, the direction orthogonal to the arc discharge I and the DC magnetic field B (rotation of the rotor) The Lorentz force F based on Fleming's left-hand rule is generated with respect to the radial direction), and the Lorentz force F acts to blow off the spark caused by the arc discharge I. For this reason, generation | occurrence | production of arc discharge and the arc spark resulting from this is suppressed, and the bad influence to other electronic devices by generation | occurrence | production of an electrical noise can be prevented by extension. In FIG. 9, L represents the semiconductive lubricant.

以上、本発明の具体例を説明したが、磁界発生ユニット６はリング状の永久磁石６１と磁性ピース６２による一体構造とすることに限らず、ロータ軸４を中心にして個々に独立した複数が同一円周上に配置されるようにしてもよい。又、図示例では磁界発生ユニット６をロータＲｍ側に設けたが、これをステータＳｍ側に設けるようにしてもよい。   The specific example of the present invention has been described above. However, the magnetic field generating unit 6 is not limited to an integral structure of the ring-shaped permanent magnet 61 and the magnetic piece 62, and a plurality of independent individual components with the rotor shaft 4 as the center. You may make it arrange | position on the same periphery. In the illustrated example, the magnetic field generating unit 6 is provided on the rotor Rm side, but it may be provided on the stator Sm side.

Ｅ 直流電源
Ｓｍ ステータ
Ｒｍ ロータ
Ｌ 半導電性潤滑剤
１ 鉄心
２ 電機子コイル
３ 整流子機
３１ 絶縁板
３２ コイル端子
３２ａ 導電接触面
４ ロータ軸
５ ロータ円板
５１ 界磁マグネット（界磁システム）
６ 磁界発生ユニット
６１ 永久磁石
６２ 磁性ピース
７ 導電接触子
８ 加圧バネ E DC power source Sm Stator Rm Rotor L Semiconductive lubricant 1 Iron core 2 Armature coil 3 Commutator 31 Insulating plate 32 Coil terminal 32a Conductive contact surface 4 Rotor shaft 5 Rotor disc 51 Field magnet (field system)
6 Magnetic field generation unit 61 Permanent magnet 62 Magnetic piece 7 Conductive contact 8 Pressure spring

Claims (2)

ロータ軸を回転させるための駆動電流が流される複数の電機子コイルと、その電機子コイルに作用する界磁束を発生する界磁システムと、前記電機子コイルの各両端に導電接続するコイル端子と、直流電源に導電接続して前記コイル端子に断続的に導電接触する正負一対の導電接触子と、前記コイル端子と導電接触子との接触部分を挟んで対向する一対の磁極間に磁界を形成する磁界発生ユニットとを備え、前記コイル端子と導電接触子が前記ロータ軸を中心として相対的に回転しながら前記磁界発生ユニットによる磁界内で接触離間するようにした直流モータであって、
前記コイル端子と導電接触子が、加圧下で導電性を示して無加圧下で電気絶縁性を示す半導電性潤滑剤を介して導電接触すると共に、
前記半導電性潤滑剤は、潤滑性を有する潤滑油に、導電性を有する固体粒子が分散するものであることを特徴とする直流モータ。 A plurality of armature coils through which a drive current for rotating the rotor shaft flows, a field system that generates a field flux acting on the armature coils, and coil terminals that are conductively connected to both ends of the armature coils; A magnetic field is formed between a pair of positive and negative conductive contacts that are conductively connected to a DC power source and intermittently conductively contact the coil terminal, and a pair of magnetic poles that are opposed to each other with the contact portion between the coil terminal and the conductive contact A DC motor , wherein the coil terminal and the conductive contact are in contact with and separated from each other in the magnetic field generated by the magnetic field generation unit while relatively rotating around the rotor axis ,
The coil terminal and the conductive contact are in conductive contact via a semiconductive lubricant that exhibits electrical conductivity under pressure and exhibits electrical insulation under no pressure,
The DC motor is characterized in that the semiconductive lubricant is a lubricant in which solid particles having conductivity are dispersed in a lubricating oil having lubricity . 前記コイル端子の導電接触面に対して前記導電接触子を押圧する加圧バネを備えていることを特徴とする請求項１記載の直流モータ。 2. The DC motor according to claim 1, further comprising a pressure spring that presses the conductive contact against the conductive contact surface of the coil terminal.
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