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整流曲線の親測による直流機整流の研究
西 見 幸 生
Study on the Commutaion of a D． C． Machine by Observation of the Commutation Curve．
召コ γ緬・rvl s頂ハ
Abstract：To observe the commutation curve of a D． C． machine， a small
・・PP・・pip・i・in・e・t・d i・t・the end・・nnecti・n。f・n a・mature c・il・・nd t1・e wave form of the armatuエe currellt i5 measured througll shp rings and bエushes as thev・ltage dr・p in tl・e pipe・
The lead wircs are passcd tllrough the pipe to reduce the error．
Max諏um gain of the amplifier is⊥20 db門and the time sweepΨoltage is genemted by an illsultated drum with a small me亡al piece， which is rotated on the 8ame aτmature shaft and make two outside bru曲es contact during the commutation period号
The sweeping time is just the 5ame as the apParent shoエt c｛rcnit time of an aエmature coil by the bru5h． The eπoτis Iess than a few per cent ullle55 the content of higller harmo凪ics of commutation curve is great．
Commutation curve is greatly influenced by凸e holdin｛ξconditioll of brushes in the bτush｝101der， because of the clearance of them． It is reΨealed that we can improve the commutation bアconcentrating the contact pressure near the Ieading tip of blush， and makhlg commutation complete eaTlieエthan the ap・
paエe皿t commutation peエiod in about its one−half．
1．緒 言 2・整流曲線の観測
■
直流機の整流に影響を及ぼす因子は，電気的， 電機子巷領を流れる電流は梯形波であり，その
磁気的，機械的並ぴに化学白冊等力蹴られ，麟」はT一芸1で勤される隔緬蜘工要す
それらが相互に関連しているので，一度火花が発 る時間をtとすれば，刷子の接触面が見掛の接触 生すれば，その原因を的確に判定することは極め 面と一致するものとして
麟㌶㌘≧欝1：、一ム÷〔L（Pω十1）呈L。。
問題を実用機の使用状態に於て実話を行うについ 10仇
て有力な武器となるもので，我国では服部氏（1）山 で表わされる。ここにbは刷子輻（cm）， vは整流 村氏｛2，の研究があり，クF詞ではBlanden hurg，（3｝ 子周辺連度（m／sec）， aは電機子並列回路数・P Baldwinζり等の研究がある。筆者は時間軸同；5三に は磁極数， Cは惑流子片幅， Pωは波巻に於て同 授綾的方式を探用して，現象の生起と時間軸起薗 一極性の相隣る刷子間にある省路された刷子の数
とを，電漫子廻転数に無閲係に一致せしめ，見掛 である。
上の整流同期と実識の整流同期の関係を容易iこ判 にの電流波形を電機子コイルの回路常数を乱す
定する己とに成功したので，同装置による一供試 ことなく外部に取出して観測するには，コイ．ル自
機についての実駿の結襲に就て蓮べる。 身の抵抗を利用し，その電圧降下として取出せf
整流曲線唖測によ鑓流鯉流の研究一一 f5
よい。 の周期に比し極力大きな値にとる。しかし情流靖 電圧を取出す部分：ま外部磁界及び表皮効果の影 巾器を用いないかぎり，この部分を完全に平滑に
響の最も少い瑞接続部分を選ぶ。 するととは不可能であるが，実際に観測をするの 電圧取出線とf繊子コイ・岨一部分よりなる測 は電流波形のうち転換部のみであるから，低域に 定回路が有限な面積を持つ場合には・被測定電圧 於ける若干の利得低下により干坦部が僅かに傾斜 が非常に小さいために．（最大数mV）・主磁界及補 することは差支ない。
極磁界からの漏波磁束による誤差・同時整流を受 整流に要する見掛の時間は最少0．5x10−3秒で ける相隣るコイルからの誘導による誤差，及被測 あるから，救流波形の基本波の周波凝はIKcで 定線自身のリアクタンス電圧による誤差群が入る ある。刷子の振動共他の原因により甚だしく整流 ので・これらを極力小さくするために特別の考慮 が悪化しないかぎり，高大の高調波分は比較的少 を要する。 く，曼高第10高調波迄とれば充分であるから，
このため1〔コイルの端接続部分の一紬こ・内径 靖巾器の高域に於ける利得｝ま位郷棚三を考慮・こ入 L5mm，外径2mm，長さ10cmの軟銅パイプを挿 れても20Kc迄一定iτ1吊てば充分である。実際の 入し，これを椙隣るコイルから若干蓮ざけ，電正 転流開始時刻t1，絡了時刻t？は刷子にようコイル 取出線をその中に通し，パイプを出た線は相互に の見掛の短絡開始時刻t∴t？ と必すしも一致し 面積を持たぬよう絶縁被膜0・025mmのエナメル ない。 t］・tコとtl ， t2 の閏係を波形の上で明瞭 線を密着せしめ，電機子軸を通L滑動璃及刷子を にするためには，時間軸の掃引をt］ で始動しt2 羅て外部に取出す。（第1図） で復帰するようにすればよい。このために電機子
∫＋］』D 間軸掃引常圧の袷動及復帰の制御を行わしめる。
刷子は各滑動環に就て各2個宛使用し，刷子圧
B＋
力を充分強くすれば，圧力の変動に基く接触抵抗 の変化による雄昔は，発信部の内部抵抗が極めて 小く（10−3』2程度）入力インピーダンスの高い5極 管6SJ7を初段の眞室管に使用しているために，
被測定電圧のレベルに比して充分小さく波形の観
測に支障を裏さなレ・o 蹴n枯婿1由旺自二酬暑 ブラウン管は高速度単掃引撮影用高圧ブラウン （汁ヌ爵，
管HSE−120Bを使用した。これを加速電圧6000 直線的時間軸掃引電正Eの発生は．遮蔽格子電圧 Vで使用すれば，電磯子電流数Aの場合の電流波 及び制御格子電圧を一定rd呆つた五極瞥V1の陽 形を観測するためには，柄巾器の利得は最高120 極電流により，蓄電器Cを定電流で充電する方式 dbを要する。低域に於ける利得低下により電甥 を用い，充放電の制御はCの両端子に接続された 子電流波形が（第2図）点線で示す如く傾斜すろの 三極瞥V2の格子電圧制御によ力行う。
を防ぐために増巾器の結合回路の時定数は梯形波 見掛上の整流開始及捲了時刻と時間軸電圧の発 ， 生が正確に同期したかどうかは，整流曲線を観測
セロ ベコも
一 ゴ、 しながら刷子の上部又は下部に僅かに側圧を加え ㌔、 て，接触圧力が刷子前端叉は後端に密集するよう 三 ・・ゴ にすれば，腰流の開始叉は経了が確実に刷子前端 らら 又は後端で行われるので容脇亡判定出来る。上述
酬禁ノ蜜三 の方式によれば満間㈱弓駐の発生は，峡
河節を絡えれば，電機子回転数の変動に影響され
▲6 一酉 見 幸 生一
ることなく常に現象と同溺辻保つ：りで．現象波形 己葭子コイルの端接続部分に挿入した銅パイプ そのものが変化しないかぎり完全に膝止した像が は主磁極・補極及び椙隣るコイルから出来得る限 得られ．且見掛上の奨流周掴と実結の整流周期つ り速ざけて取付けてあるので，パイプを流れる電 園係が明瞭に鯉察出来る。f苛b1・b2の凋節によつ 流は整流時に於ても中心に対して対称・こ流れると て漂流波形の任意の一部分特に埜流経了直前の状 看倣される。従つてパイプ内部にはそれ自身の電 況を仔細に鯉察すろことも出来る。 流による磁東は存在しな口。従つて自己誘導電圧 掃引電「Eの波形は（第4図）に示す如く見掛の盤 は円管内部には無く・円管外に出た2本の引出線 流時間ピをパルス巾としf＝n／60を繰返し周波 の間［環に類交する磁束のみが原因となる。今電当 数とすろi・丁・1！麩唇芭状波で，帰線の復帰時間は三極 子技流∫＝10」・z＝1×10一ヨ秒・引出線の長さ」一 ． 管Vlの零バイアスに於 10crrz，ヱナメル被膜による引出線聞隙△6＝0・05
エテ ぎ どヨ
ユ ける的部抵抗により決る η識，rl＝0、75rπm，白＝1．0∫πm， L＝10cmとする。
L＿ が，観測波形の性質上復 （第7図参照）
L直巴 田㎏ロタ守『三二日 ；！掃時「田は長iくとも差支な
．＿@一一 、」．一 ，、＿．
㌔一r−］口・ ≠一一一一一一一一一一一一一一一一一 ・ い〇 三二二二：：：：二rニー∴ 一±： ：：： ：；，1
ブラウン管の愚点は塚塒のみ斑日せしめるこ il
とが写真撮影上望ましいので・このためには別個 i の信号発生用絶縁円香を用い，（第5図）に示す回 』・
ロつ 路により整流時のみブラウン管制御格子電圧を上 は7こ1
昇せしめる。 円管は無限長の直線と仮定し，正弦波整流を行う 一 ものとすれば．測定回路に誘起される自己誘導電 よ
ヨ 圧の最大1直は 三
警 △輪一2π∫∫：，（21〃）△・r・4・一・Ω（μr）
チ
、−5巨， B・ となる。
蹴消去ぱ鵠了よ脾遅らせて，贈を 一方パイプの抵抗降下による淵碇電圧；ま・表
僅純出すよう継帥及び、1，， 皮効果撫覗すれば ．
刷酷置醐節すれば，（第6 「 eロρ」E∬㌃π（r㌔一r？，）−123 （μの 図）に示す如く整流終期に於 とな昂。故に誤差ば△eノεx100＝0・5％である。
ける蹴状甦縫するのに 憤形に高搬踏む場合は・この誤紺周麟 便利で担。 ，．蕊、t」 1砒例するので第10離波に対しては5％となる
けれども．基本波に対する高調波の含有量は一段 に小いので波形至体に対する影響は僅少である。
3・測定誤差の検討 土に表皮効鼎τよる誤差に就て考える。実際に 搬にともなう誤差としては大別1．て次の如き 観測している電圧は…イブ内面の電流鰍に比
ものが考えられる。 例したものであるが・蹴変化が瓢｛こ起祉 （1）発螂に於ける誤差 ・1とパイプ断面の鞠電流密度・いこ差を生じ・
ζ2） 増巾器による誤差 その程度は電流変化の連度により異るために測定 （3）ブラウン管による誤差 した電圧波形｛まパイプの全電流波形と異つたもの （2）に就ては糸i鍛をプツシユプルとし，詰合回 になる。
路の常教を適当に選べば，誤差を数％にすること この誤差を評価するために・計算の便宜上誤善 は容易である。（3）に就ては時問軸発生回路の出力 の最も大きいと考えら江るτ】＝0の場合即中室で 殺をプツシユプル方式として梯形歪をなくし，誘 ない場合の中心電流密産σ」と平均電流密度の差 導電圧の混工に注意すれぱ充分小さくすることが を計算する。
出来るので，こLで1ま主として（⊥）に就て考える。 周辺電流密度をσ。とすれぽ
罫三流曲箒iの艇測によるr磁機整流の研究一一一一 17
σ ＝σo且fo砕rのe珊 （5＞ て難流を早期に，しかも見掛の整流時間の60〜
及 1＝（2πr？σ・・ノ 勾x印f1（んrコ）扉fo砕rの 70％で完了するように惑流曲線を観測しながら刷 xεi（θ一θコー1め 田 子保持状態を調節すれば，整箭［は非常に円滑に行
∴輪一れr2砺跡（岡〆・一転）ζ1⊥㌻欝麟三：≧謡翼㌶
いd・＝8・？∫／ρである・ 職に於て，確実に瓢することは困齢ある
上式端吋・・」・・1・ 1・・1）×100％ が，届，田呆持iこ酬」の瀦を担か，或いは期
掴算し・∫＝恥〜1磁の餓i蹴て示せぱ 蹴も適用酷磁流監齢方法が期出来るな
（第8図）の如くなる・ ら餌能であろう。
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