JP3568004B2

JP3568004B2 - 小形電動機

Info

Publication number: JP3568004B2
Application number: JP33285595A
Authority: JP
Inventors: 尚次佐藤
Original assignee: 日本サーボ株式会社
Priority date: 1995-10-30
Filing date: 1995-10-30
Publication date: 2004-09-22
Anticipated expiration: 2015-10-30
Also published as: JPH09131031A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は小形電動機に係り、特に固定子に主巻線と補助巻線とを有し回転子に永久磁石を備えたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９は従来より実施されている小形電動機の一実施例の断面図で、１と３は複数の磁極を円周方向に交互に設けた内側円筒部と同心状に配置された外側円筒部より成る固定子で、各固定子の内外の円筒の間に巻線２４が設けられ、固定子は箱体９と前蓋５に設けられた軸受６により回転自在に支承されている。
【０００３】
図９に示された小形電動機は、２個の固定子１，３の磁極と巻線がほぼ同じ構成となっており、一方の固定子の巻線を単相交流電源に接続し、他方の巻線をコンデンサ（図示されていない）を直列に接続して前記の単相交流電源に接続することにより、コンデンサを接続しした巻線の電流位相を他方の巻線の電流の位相より進んだ位相の電流が流れるようにして回転子に作用する磁界の回転方向を決定し、回転子の回転方向を決定するようになっている。
【０００４】
図９に示した小形電動機は２個の巻線とコンデンサ（図示されていない）とを備え、コンデンサを接続する巻線を変更することにより回転方向を変更できるという特徴があるが、固定子を２個とコンデンサを設ける必要があり高価に成るという問題があり、一方安価に製造するために固定子を１個とする構成のものもあるが、固定子が１個であると回転子の回転方向が定まらないという問題があり、回転方向を決定する手段として、回転子に機械的な逆転防止機構を設ける、固定子の磁極の配置を非対称として回転方向を決定する、固定子の磁極の一部にクマトリコイルを設けて主極と補助極との位相差を得て回転方向をする、等の手段を用いているが回転方向を変更することができないという問題がある。
【発明が解決しょうとする課題】
【０００５】
本発明は、回転方向の変更が容易にできる永久磁石を備えた小形電動機を安価に提供するのが課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に成る小形電動機は、主巻線が巻装された磁極と補助巻線が巻装された補助磁極とを備え、主磁極と補助磁極の位置はずらして配置され、補助磁極と回転子との空隙が主磁極と回転子との空隙より充分長く成るように設けられており、主巻線と補助巻線とは同じ単相交流電源に直接接続されるように構成されている。
【発明の実施形態】
【０００７】
図１は本発明に成る小形電動機の一例を示す断面図で、図２は図１のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。図１，図２において固定子１は円環状ヨークの内側に複数の磁極１ー１を放射状に植設し、各磁極１ー１に主巻線２を巻装し、各磁極１ー１の内周側に適宜の空隙を介して永久磁石を備えた椀型の回転子８が回転子軸７と共に配置され、回転子８の内側に内側の空隙を介して複数の磁極３ー１を放射状に植設した固定子３が設けられ、固定子３の磁極３ー１の位置は固定子１の磁極１ー１とは異なる角度位置に配置され、磁極３ー１の外径は回転子の永久磁石８の内径部よりはるかに小さく形成され、磁極３ー１の先端に非磁性体のポールシユー１０が固着されており、磁極３ー１とポールシユー１０とに跨って補助巻線４が巻装されている。
固定子３の磁極３ー１を上記のように形成することにより該磁極３ー１と回転子８の内径面との空隙の長さを、固定子１の磁極１ー１と回転子８の外周面との空隙の長さよりはるかに長くすることができる。
【実施例】
【０００８】
図３は図１，図２に示した本発明に成る小形電動機の動作を説明するための固定子１の主磁極１ー１と固定子３の補助磁極３ー１と回転子の永久磁石８との関係を示す概念図で、固定子１の主磁極１ー１と固定子３の補助磁極にはそれぞれ巻線２と４が巻装されて、主磁極１ー１と補助磁極３ー１と永久磁石８とはそれぞれの磁極のピッチが全部同じとなるように設けてある。
補助磁極３ー１と回転子の永久磁石８との間の空隙の長さＧ−２は、主磁極１ー１と永久磁石８との空隙の長さＧ−１より長く構成されている。
図３の状態は主巻線２と補助巻線４とは共に通電していない状態で、回転子の永久磁石８は主磁極１ー１のみに吸引されて主磁極１ー１と正対する位置に停止している。
【０００９】
図４は主巻線２と補助巻線４に同じ単相交流電源を接続した時の動作を説明するための図で、Ｅは単相交流の波形で主巻線、補助巻線共に同じ波形が示してあり、図のように通電した時に主磁極１と補助磁極３には図示の極性が生成するものとし、前記波形の波高値が０の位置と最大の位置から該波形のゼロラインと直角の方向に複数の横線１，２，３，４，５が描かれており、回転子の永久磁石８の位置が前記交流波形に関連して移動する状態を示している。
【００１０】
今波高値が０の横線１の時には永久磁石８のＮ極の中心は図のＡ１の位置にあり、波高値が０より増加して横線２に近ずくと永久磁石８のＮ極は主磁極１ー１のＮ極と反発しかつ補助磁極３ー１のＳ極に吸引されて右の方向に移動し、波高値が最大となる横線２の時には主磁極１ー１の中間位置であるＣ１の位置を越えてＢ１の位置に達する。
更に波高値が減少して横線３に近づくと主磁極１ー１と補助磁極３ー１は共に吸引反発共に力が減少して、横線３の時にはＡ２の位置に達し、更に波高値が横線４の時には永久磁石８のＮ極はＢの位置に達し、横線５の時にはＡ３の位置に達するというように永久磁石８は連続して右方向に回転する。
【００１１】
図５は本発明に成る小形電動機の接続図で主巻線２と補助巻線４とを直接単相交流電源に接続するようになっており、Ａは時計方向にＢは反時計方向に回転させる場合の接続をそれぞれ示している。
【００１２】
図５のＡの接続が前記図４で説明したように回転子を右方向に回転させるものとし、Ｂのように接続した場合の動作を図４により説明すると、図４において補助巻線４の接続が反対となるから補助磁極３ー１に生成する磁極の極性が反対となりＳ極がＮ極に、又、Ｎ極がＳ極となる。
従って横線２の時には永久磁石８のＮ極は主磁極１ー１と補助磁極３ー１が共にＮ極となるから反発力が作用して左の方向に移動する。又、永久磁石８のＳ極においても主磁極１ー１と補助磁極３ー１が共にＳ極であるから反発力が作用して左方向に回転する。
【００１３】
図１及び図２に示した本発明に成る小形電動機の第１の実施例は主磁極を設けた固定子１を外側に、補助磁極を設けた固定子２を内側に配置し、固定子１と固定子２の間に回転子を配置してあるが、第２の実施例として図６（ａ），（ｂ）に示すように一方の固定子に主磁極と補助磁極とを設け固定子の内径部に回転子を配置した構造も実施できる。（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。図６（ａ）においては、円環状ヨークの内径部に８個の磁極が設けられ、
２１Ａ，２２Ａ，２３Ａ，２４Ａが主磁極，２１Ｂ，２２Ｂ，２３Ｂ，２４Ｂが補助磁極で、補助磁極の先端の長さは主磁極の長さより短く形成され、補助磁極の先端に非磁性体のポールシュー２５が設けられ、主磁極に巻線２６が、補助磁極とポールシューに跨って補助巻線２７が巻装され固定子が形成されている。
固定子の内径部に空隙を介して永久磁石回転子２８が回転子軸２９と共にハウジングに設けられた軸受３０により回転自在に支承されている。
このように構成することにより、主磁極と回転子との空隙の長さに対し補助磁極と回転子との空隙の長さをはるかに長く形成することができる。
主巻線２６と補助巻線２７を直接単相交流電源に接続するようになっているのは図１，２に示されている第１の実施例と同じである。
そして動作も図４により説明した第１の実施例と同じである。
【００１４】
又、図７に示すように第３の実施例として一方の固定子に主磁極と補助磁極とを設け固定子の外側に回転子を配置する構成も実施できる。
図７においては、円環状ヨークの外周面に８個の磁極が設けられ、該磁極の３１Ａ，３２Ａ，３３Ａ，３４Ａが主磁極、３１Ｂ，３２Ｂ，３３Ｂ，３４Ｂが補助磁極で、補助磁極の先端の長さは主磁極の長さより短く形成され、補助磁極の先端に非磁性体のポールシュー３５が設けられ、主磁極に主巻線３６が、補助磁極とポールシュー３５に跨って補助巻線３７が巻装され固定子が形成されている。
このように構成することにより主磁極と回転子との空隙の長さに対し補助磁極と回転子との空隙の長さははるかに長く形成されている。
固定子の外周面と空隙を介して永久磁石３８が椀型の回転子ヨーク３９と回転子軸４０と共にハウジングに設けられた軸受により回転自在に支承されている。主巻線３６と補助巻線３７とを直接単相交流電源に接続するようになっていることは図１に示されている第１の実施例と同じである。
そしてその動作は図４により説明した第１の実施例と同じである。
【００１５】
更に図８に第４の実施例として円環状ヨークに該円環状ヨークの面と鉛直の方向に植設した複数の磁極に巻線を巻装した固定子と、該固定子の磁極の先端と空隙を介して円盤状の永久磁石を備えた回転子とより成る構成を示す。
図８において（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）縦断面図のｂ−ｂ方向より見た主磁極の正面図、（ｃ）は（ａ）縦断面図のｃ−ｃ方向より見た補助磁極の正面図、（ｄ）は（ａ）縦断面図のｄ−ｄ方向より見た円盤状の永久磁石を備えた回転子の正面図である。
（ｂ）図に示された主磁極は円環状のヨークの該円環の面と鉛直の方向に４個の磁極４１Ａ，４２Ａ，４３Ａ，４４Ａが植設され、該磁極に主巻線４６が巻装されている。
（Ｃ）図に示された補助磁極は円環状のヨークの該円環の面と鉛直の方向に４個の磁極４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂ，４４Ｂが植設され、該磁極の長さは（ｂ）図に示された主磁極の長さより短く形成され、かつ該磁極の先端に非磁性体のポールシュー４５が設けられ、全体の長さが前記主磁極の長さと同じとなるように形成されており、該補助磁極とポールシューとに跨って補助巻線４７が巻装されている。
（ｄ）図に示された円盤状の永久磁石回転子は固定子と同じように４極に着磁されている。
（ａ）図に示された断面図において、ハウジング内に主磁極と補助磁極とをそれぞれの磁極を対向させ、主磁極の位置に対し補助磁極の位置をずらせて配置して前記ハウジングに固着氏、円盤状の永久磁石回転子４８を前記主磁極と補助磁極の間に配置し、回転子軸４９と共にハウジングに設けられた軸受により回転自在に支承してある。
このように構成することにより、主磁極と回転子との空隙の長さに対し補助磁極と回転子との空隙の長さをはるかに長く形成することができる。
主巻線４６と補助巻線４７とを直接単相交流電源に接続することは図１に示されている第１の実施例と同じである。
そしてその動作は図４により説明した第１の実施例と同じである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に成る小形電動機は、上記のような構成であるから外部にコンデンサを接続する必要がなくしかも巻線の接続の変更のみで回転方向が変更できる小形電動機を安価に提供できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明に成る小形電動機の第１の実施例の構造を示す断面図である。
【図２】図２は本発明に成る小形電動機の第１の実施例の構造を示す回転子軸と直角方向の断面図である。
【図３】図３は本発明に成る小形電動機の基本構造を説明する図である。
【図４】図４は本発明に成る小形電動機の動作を説明する図である。
【図５】図５は本発明に成る小形電動機の接続図である。
【図６】図６は本発明に成る小形電動機の第２の実施例の構造を示す図である。
【図７】図７は本発明に成る小形電動機の第３の実施例の構造を示す図である。
【図８】図８は本発明に成る小形電動機の第４の実施例の構造を示す断面図である。
【図９】図９は従来より実施されている小形電動機の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１，３固定子
２，４固定子巻線
５前蓋
６軸受
７回転子軸
８永久磁石を備えた回転子
９箱体
１０ポールシュー
１１主磁極
１２主巻線
１３補助磁極
１４補助巻線
２１Ａ〜２４Ａ主磁極
２１Ｂ〜２４Ｂ補助磁極
２５ポールシュー
２６主巻線
２７補助巻線
２８永久磁石回転子
２９回転子軸
３０軸受
３１Ａ〜３４Ａ主磁極
３１Ｂ〜３４Ｂ補助磁極
３５ポールシュー
３６主巻線
３７補助巻線
３８永久磁石回転子
４０回転子軸
４１Ａ〜４４Ａ主磁極
４１Ｂ〜４４Ｂ補助磁極
４５ポールシュー
４６主巻線
４７補助巻線
４８円盤状の永久磁石回転子
４９回転子軸

Claims

円環状のヨークに放射状に植設した複数の磁極に巻線を巻装した固定子と、該固定子と空隙を介し対向し回転自在に支承され前記固定子の磁極と同じピッチの磁極の永久磁石を備える回転子とを有する小形電動機で、前記固定子に主巻線と、該主巻線と異なる角度位置に配置された補助巻線とを備えたものにおいて、前記補助巻線が巻装されている磁極と回転子との空隙の長さを、前記主巻線が巻装されている磁極と回転子との空隙の長さより充分長くなるように設け、かつ前記主巻線と補助巻線とを直接単相交流電源に接続するように構成されていることを特徴とする小形電動機。
回転子の外側と内側に固定子の磁極が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の小形電動機。
回転子が固定子の内側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の小形電動機。
回転子が固定子の外側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の小形電動機。
円環状のヨークに該円環の面と鉛直方向に植設した複数の磁極に巻線を巻装した固定子と、該固定子の磁極の端面と空隙を介して対向し回転自在に支承され、前記固定子の磁極と同じピッチの磁極を円周方向に設けた円盤状の永久磁石を備える回転子とを有する小形電動機で、前記固定子に主巻線と、前記主巻線と異なる角度位置に配置された補助巻線とを備えるものにおいて、前記補助巻線が巻装されている磁極と回転子との空隙の長さを、前記主巻線が巻装されている磁極と回転子との空隙の長さより充分長くなるように設け、かつ前記主巻線と補助巻線とを直接単相交流電源に接続するように構成されていることを特徴とする小形電動機。