JPH09308191A - モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】モータ特性に影響を与えることなく、しかも、
大幅なコストの上昇を招くことなく、制動を改善したモ
ータを提供することを目的とする。 【解決手段】 モータの定格に応じて、所要の制動効果
が得られるように選定されたバリスタ電圧（Ｅ₁₀値）の
リングバリスタ２１を、整流子３間に接続し、モータの
電源をオフした際に、惰性で回転するモータからの電力
をバリスタ２１で迅速に消費させて制動時間を短縮する
ように構成し、併せて、バリスタ２１によって整流子３
とブラシ６との間の火花消去効果を得るようにしてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータに関し、さ
らに詳しくは、ＤＣブラシ付のモータの制動改善の技術
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のモータ、例えばＤＣブラシ付モー
タとして、フロッピーディスクのオートローディング／
エジェクト機構の駆動用のギヤードモータに用いられる
ものがある。

【０００３】図７は、ＤＣブラシ付のモータを用いて構
成されるギヤードモータの一例を示す平面図であり、ケ
ース本体１１に、ＤＣブラシ付のモータＭ₀、多段のギ
ヤ減速機構１２、モータ制御用のスイッチＳを構成する
一対のスイッチ接片１３ａ，１３ｂ、スイッチ操作用の
カム機構１４が組み付けられ、モータＭ₀の回転をギヤ
減速機構１２を介して最終の出力ギヤＧに伝達するとと
もに、この出力ギヤＧに設けたカム機構１４によってス
イッチＳを操作するようにしたものである。

【０００４】この構成においては、図８に示されるよう
に、カム機構１４が、出力ギヤＧの下側に一体形成され
た回転カム１７として構成され、スイッチＳを構成する
一対のスイッチ接片１３ａ，１３ｂの内、可動接片とし
ての一方のスイッチ接片１３ａを前記カム１７の外周に
当接させて押圧変位させることで、スイッチＳに切り換
えを行うようにしていた。

【０００５】さらに、出力ギヤＧの上面には、偏心位置
に出力ピンＧ₁が突設されており、図示しないローディ
ング／エジェクト用のレバーに係合し、この出力ギヤＧ
の正方向あるいは逆方向の回転によってレバーが移動し
てフロッピーディスクのローディングあるいはエジェク
ト動作が行われるように構成されている。

【０００６】モータＭ₀とスイッチＳは、図９（ａ）に
示す回路図のように構成されており、第１の駆動端子Ｄ
１を介してパルス状のモータ駆動信号が印加されてモー
タＭ₀が回転を開始すると、図１０に示すように、カム
機構１４によってスイッチがオンされて第２の駆動端子
Ｄ２を介してモータ駆動状態が自己保持され、第１の駆
動端子Ｄ１へのモータ起動信号が解除されても、モータ
Ｍ₀への通電が持続され、モータＭ₀がさらに回転して出
力ギヤＧが１回転し、原点に復帰した時点でカム機構１
４によるスイッチ操作がオフとなってモータＭ₀が停止
するようになっている。つまり、図９（ｂ）のタイムチ
ャートに示すように、短いワンショットのモータ起動指
令によってモータＭ₀をフロッピーディスクのローディ
ングあるいはエジェクトに必要な所定時間Ｔ（回転量）
だけ駆動できるように構成されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
モータでは、電源をオフしても直ちに停止することはで
きず、その慣性によって若干回転を続けることになる。
この慣性に基づく回転量は、それぞれのモータによって
異なり、この回転量が大きいと、出力ギヤＧの停止位置
のずれが大きくなって、フロッピーディスクのローディ
ングあるいはエジェクト動作に支障が生じる虞れがあ
り、このため、モータの起動信号のパルス幅の決定、モ
ータ特性あるいは減速比の設計等に多大な時間や労力を
必要としている。

【０００８】そこで、モータの制動を改善することが考
えられるが、従来の一般的な手法、例えば、モータマグ
ネットの磁束を高めたり、その着磁幅を広くしたり、あ
るいは、モータの外部に制動用の抵抗を設けるといった
方法では、大幅なコストの上昇を招くとともに、モータ
特性に影響を与える部分の変更であるために、調整が難
しいといった問題点がある。

【０００９】本発明は、上述の技術的課題に鑑みて為さ
れたものであって、モータ特性に影響を与えることな
く、しかも、大幅なコストの上昇を招くことなく、制動
を改善したモータを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明では、上述の目的
を達成するために、次のように構成している。

【００１１】すなわち、本発明は、回転子の複数の整流
子と、該整流子が摺接するブラシとを備えるモータにお
いて、前記整流子間に、制動用のバリスタを接続してい
る。前記制動用のバリスタは、環状のリングバリスタと
するのが好ましく、また、そのバリスタ電圧（Ｅ₁₀値）
は、当該モータの定格電圧に応じて、所要の制動効果が
得られるように選定されるのが好ましい。

【００１２】例えば、当該モータの定格電圧が５Ｖであ
れば、前記バリスタのバリスタ電圧（Ｅ₁₀値）は、３Ｖ
〜５Ｖとするのが好ましい。

【００１３】本発明のモータによれば、整流子間に制動
用のバリスタを接続しているので、モータの電源をオフ
した際に、モータで発生する電力が、制動用のバリスタ
で迅速に消費されて制動時間が短縮されて制動が改善さ
れることになる。しかも、所要のバリスタ電圧のバリス
タを設けるだけであるので、モータ特性に影響を与える
ことなく、しかも、大幅なコストの上昇を招くことなく
制動を改善できることになる。

【００１４】また、制動用のバリスタを、環状のリング
バリスタとすることにより、回転子への装着が容易とな
る。

【００１５】さらに、制動用のバリスタのバリスタ電圧
（Ｅ₁₀値）を、当該モータの定格電圧に応じて選定する
ことにより、モータに応じて、所要の制動効果を得るこ
とができる。しかも、整流子およびブラシ間の火花消去
効果が得られるので、モータの寿命の改善を併せて図る
ことができる。

【００１６】また、定格電圧が５Ｖのモータにおいて、
制動用のバリスタのバリスタ電圧（Ｅ₁₀値）を、３Ｖ〜
５Ｖとすることにより、例えば、フロッピーディスクの
オートローディング／エジェクト機構の駆動に用いられ
るギヤードモータに適用して制動の改善を図ることがで
きる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面によって本発明の実施
の形態について、詳細に説明する。

【００１８】図１は、本発明の一つの実施の形態に係る
モータを用いたギヤードモータの平面図であり、図７の
従来例に対応する部分には、同一の参照符号を付す。

【００１９】この実施の形態のモータＭは、ＤＣブラシ
付きのモータであり、フロッピーディスクのオートロー
ディング／エジェクト機構の駆動用のギヤードモータに
適用したものである。

【００２０】このギヤードモータは、ケース本体１１
に、本発明に係るモータＭ、多段のギヤ減速機構１２、
モータ制御用のスイッチＳを構成する一対のスイッチ接
片１３ａ，１３ｂ、スイッチ操作用のカム機構１４が組
み付けられ、モータＭの回転をギヤ減速機構１２を介し
て最終の出力ギヤＧに伝達するとともに、この出力ギヤ
Ｇに設けたカム機構１４によってスイッチＳを操作する
ものであり、さらに、出力ギヤＧの上面の出力ピンＧ₁
によって図示しないローディング／エジェクト用のレバ
ーを移動させてフロッピーディスクのローディングある
いはエジェクト動作を行うものであり、その構成および
動作は、図７〜図１０の従来例と同様であるので、その
説明は省略する。

【００２１】この実施の形態のモータＭでは、モータ特
性に影響を与えることなく、しかも、大幅なコストの上
昇を招くことなく、制動を改善するために、次のように
構成している。

【００２２】すなわち、図２は、この実施の形態のモー
タＭの断面図である。

【００２３】同図において、１は回転子を構成するコイ
ル２が巻回されたアマチュアコア、３は回転子のシャフ
ト５に装着された整流子（コンミテータ）、４は回転子
のシャフト５を支持する軸受、６は整流子３に摺接する
ブラシ、７はブラケット８を挿通した状態で設けられた
端子、９は回転子の外側に配設された永久磁石、１０は
それらを収納するケース、２０は出力ギヤであり、以上
の構成は、基本的に従来例のモータと同様である。

【００２４】この実施の形態のモータＭは、３相モータ
であって、このモータＭでは、制動を改善するために、
後述の特性を有する環状のリングバリスタ２１を、３つ
の整流子３間に接続している。

【００２５】図３は、このリングバリスタの平面図であ
り、図４は、その接続状態を示すモータの回路図であ
り、図２に対応する部分には、同一の参照符号を付す。

【００２６】この実施の形態のモータＭは、３相であっ
て、図４に示されるように、Δ結線されており、図３に
示されるように、素体２１ａの一方の表面に３つの電極
２１ｂが形成されたリングバリスタ２１の各電極２１ｂ
が、各整流子３にそれぞれ接続されている。なお、本発
明の結線方法は、Δ結線に限らないのは勿論である。こ
のリングバリスタ２１は、モータＭの制動改善を図るた
めに、そのバリスタ電圧（Ｅ₁₀値）が、次のようにして
選定されている。

【００２７】先ず、常温において、定格５Ｖのモータの
制動時間、すなわち、電源をオフしてから停止するまで
の期間をおよび消費電流を、モータ端子間に外付けした
制動抵抗の抵抗値を切り替えて測定した。

【００２８】図５は、このようして得られた制動抵抗値
（Ω）に対する制動時間（ｍｓ）および消費電流（ｍ
Ａ）の関係を示す特性図であり、実線で示されるライン
Ｌ５が制動時間を、一点鎖線で示されるラインＬ６が消
費電流を示している。

【００２９】この図５から明らかなように、制動抵抗の
値が小さい程、モータの電源をオフした際に、モータが
慣性で回転することによって発生する電力が、制動抵抗
で迅速に消費されて制動時間が短くなることが分かる。
その一方、制動抵抗の値が小さくなると、消費電流が大
きくなって発熱による温度上昇を招くことになる。

【００３０】そこで、定格５Ｖのモータにおいては、消
費電流を抑えながら制動効果を改善するには、例えば、
制動抵抗値を、２００Ω〜５００Ω程度とするのが好ま
しく、この実施の形態では、消費電流を抑制する観点か
ら制動抵抗値として２００Ωを選定した。また、この抵
抗値２００Ωでは、発熱による温度上昇も所要の規格を
満足することが確認された。

【００３１】次に、図６に示されるバリスタのＶ−Ｉ特
性図から、モータの定格電圧５Ｖにおいて、抵抗値２０
０Ωに相当するバリスタのバリスタ電圧を求める。

【００３２】図６においては、実線で示されるラインＬ
１は、バリスタ電圧（Ｅ₁₀値）が３Ｖのバリスタの特性
を、一点鎖線で示されるラインＬ２は、バリスタ電圧
（Ｅ₁₀値）が５Ｖのバリスタの特性を、破線で示される
ラインＬ３は、抵抗値２００Ωを、二点鎖線で示される
ラインＬ４は、抵抗値５００Ωをそれぞれ示しておい
る。

【００３３】モータの定格電圧５Ｖにおいては、抵抗値
２００ΩのラインＬ３と交差するのは、ラインＬ１で示
されるバリスタ電圧（Ｅ₁₀値）＝３Ｖであり、モータの
定格電圧５Ｖにおいて、抵抗値２００Ωに相当するバリ
スタのバリスタ電圧（Ｅ₁₀値）は、３Ｖであることが分
かる。

【００３４】同様に、モータの定格電圧５Ｖにおいて、
抵抗値５００Ωに相当するバリスタのバリスタ電圧（Ｅ
₁₀値）は、５Ｖであることが分かる。

【００３５】したがって、定格５Ｖのモータにおいて
は、消費電流を抑えながら制動効果を改善するには、リ
ングバリスタのバリスタ電圧（Ｅ₁₀値）は、例えば、３
Ｖ〜５Ｖ程度とするのが好ましい。

【００３６】この実施の形態では、リングバリスタ２１
として、バリスタ電圧（Ｅ₁₀値）が３Ｖのリングバリス
タを使用しており、このように制動抵抗値の小さなリン
グバリスタを用いているので、上述の図５からも明らか
なように、モータの電源をオフした際に、モータが慣性
で回転することによって発生する電力が、リングバリス
タ２１で迅速に消費されて制動時間が短くなり、制動が
改善されることになる。

【００３７】しかも、リングバリスタ２１を整流子３間
に接続する構成であるので、モータマグネットの磁束を
高めたり、その着磁幅を広くするような従来の制動改善
の手法のように、モータ特性に影響を与えることなく、
また、大幅なコストの上昇を招くこともない。

【００３８】さらに、このリングバリスタ２１によっ
て、整流子３とブラシ６との間の火花消去の効果も得ら
れることになり、モータＭの寿命を改善することができ
る。

【００３９】したがって、このモータＭを用いた図１の
ギヤードモータにおいては、モータＭの制動が改善され
る結果、出力ギヤＧの停止位置のずれが抑制されること
になり、フロッピーディスクのローディングあるいはエ
ジェクト動作に支障が生じることがない。このため、モ
ータＭの起動信号のパルス幅の決定、モータ特性あるい
は減速比の設計等に要する時間や労力が大幅に軽減され
ることになる。

【００４０】上述の実施の形態では、定格５Ｖの３相の
マイクロモータに適用したけれども、本発明は、他のＤ
Ｃブラシ付のモータに適用できるのは勿論であり、その
場合には、モータの定格に応じて、所要の制動効果が得
られるバリスタ電圧（Ｅ₁₀値）のバリスタが選定される
とともに、相数に応じたバリスタが選定されることにな
る。

【００４１】上述の実施の形態では、環状のリングバリ
スタを用いたけれども、本発明は、環状に限らず、他の
形状のバリスタを用いてもよく、また、上述のリングバ
リスタ２１は、一方の表面に電極を有する平面電極型で
あったけれども、側面に電極を有する外周面電極型であ
ってもよい。

【００４２】

【発明の効果】以上のように本発明のモータによれば、
整流子間に制動用のバリスタを接続しているので、モー
タの電源をオフした際に、モータで発生する電力が、制
動用のバリスタで迅速に消費されて制動時間が短縮され
て制動が改善されることになる。しかも、バリスタを設
けるだけであるので、モータ特性に影響を与えることな
く、しかも、大幅なコストの上昇を招くことなく制動を
改善できることになる。また、制動用のバリスタのバリ
スタ電圧（Ｅ₁₀値）を、当該モータの定格電圧に応じ
て、選定することにより、モータに応じて所要の制動効
果が得られることになる。

【００４３】さらに、整流子およびブラシ間の火花消去
効果も得られるので、モータの寿命の改善を併せて図る
ことができる。

【００４４】また、定格電圧が５Ｖのモータにおいて、
制動用のバリスタのバリスタ電圧（Ｅ₁₀値）を、３Ｖ〜
５Ｖとすることにより、例えば、フロッピーディスクの
オートローディング／エジェクト機構の駆動に用いられ
るギヤードモータに適用して制動の改善を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るモータを用いたギヤ
ードモータの平面図である。

【図２】図１のモータの断面図である。

【図３】図２のリングバリスタの平面図である。

【図４】リングバリスタの接続状態を示す回路図であ
る。

【図５】制動抵抗に対する制動時間および消費電流の特
性図である。

【図６】バリスタのＶ−Ｉ特性図である。

【図７】従来例のギヤードモータの平面図である。

【図８】そのカム機構の縦断側面図である。

【図９】モータ駆動回路およびそのタイムチャートであ
る。

【図１０】ギヤードモータのスイッチ操作説明図であ
る。

【符号の説明】

３ 整流子 ６ ブラシ ９ 永久磁石 ２１ リングバリスタ

フロントページの続き (72)発明者 永山 知明 岡山県岡山市海吉2075番地 オムロン岡山 株式会社内 (72)発明者 川崎 寛治 岡山県岡山市海吉2075番地 オムロン岡山 株式会社内 (72)発明者 小倉 誠 東京都目黒区原町２−２−４ 有限会社小 倉エンヂニアリング内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転子の複数の整流子と、該整流子が摺
   接するブラシとを備えるモータにおいて、 前記整流子間に、制動用のバリスタを接続したことを特
   徴とするモータ。
2. 【請求項２】 前記制動用のバリスタは、そのバリスタ
   電圧（Ｅ₁₀値）が、当該モータの定格電圧に応じて、所
   要の制動効果が得られるように選定されるものである請
   求項１記載のモータ。
3. 【請求項３】 当該モータの定格電圧が５Ｖであり、前
   記バリスタのバリスタ電圧（Ｅ₁₀値）が、３Ｖ〜５Ｖで
   ある請求項２記載のモータ。
4. 【請求項４】 前記制動用バリスタは、環状のリングバ
   リスタである請求項１ないし３のいずれかに記載のモー
   タ。
5. 【請求項５】 当該モータは、３相モータであり、前記
   リングバリスタは、環状の素体の表面に３つの電極を有
   し、各電極が、３つの整流子にそれぞれ接続されるもの
   である請求項４記載のモータ。