JPH0657074U

JPH0657074U - 交流電動機

Info

Publication number: JPH0657074U
Application number: JP16593U
Authority: JP
Inventors: 邦雄村田
Original assignee: 邦雄村田
Priority date: 1993-01-07
Filing date: 1993-01-07
Publication date: 1994-08-05
Anticipated expiration: 2007-05-07
Also published as: JP2535153Y2

Abstract

(57)【要約】【目的】簡易な構成で交流電動機の径を小さくする。【構成】本体に軸支された回転軸１と、回転軸１に、
整流子片４−１，…４−８が周設された整流子４と、整
流子片４−１，…４−８と接触して交流電流を供給する
カーボン接触片５ａ，５ｂと、回転子コイル１４−１，
…１４−８を保持する押え板９ａ，９ｂとを備えた。回
転子コイル１４−１，…１４−８は回転軸１に直交する
面内でループを形成するように巻回された。回転子コイ
ル１４−１，…１４−８のループ面と対向して本体に配
置され、回転軸１に直交する面内でループを形成するよ
うに巻回され、交流電流が供給される固定子コイル２０
−１，２０−２を備えた。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、交流電源を供給して回転軸を回転させる交流電動機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来の交流電動機として、中心部に回転軸と結合した電機子回転子を有し、この回転子の周面と対向する（半径方向の）外側に界磁固定子（電磁石）を配した構造が知られている。この従来の交流電動機は、固定子の界磁巻線に交流電流を流して回転子と固定子との間に順次吸引、反発力を生じさせて回転トルクを発生させ、回転軸を回転させるものである。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

このように、従来の一般的な交流電動機においては、回転子の外側に固定子が配置されていたので必然的にその径が大きくなっていた。

【０００４】この考案は、前記従来の課題を解決するもので、簡易な構成で交流電動機の径を小さくすることができる交流電動機を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

この考案に係る交流電動機は、本体に軸支された回転軸と、この回転軸に固定され、複数の整流子片が周設された整流子と、前記整流子片と接触して交流電流を供給する接触片と、前記回転軸に周設された保持部材と、前記保持部材の同一半径上、一定間隔で保持されるとともに、前記回転軸に直交する面内でループを形成するように巻回された複数の回転子コイルと、前記回転子コイルのループ面の少なくとも一方面側で対向するように上記本体に配置されるとともに、前記回転軸に直交する面内でループを形成するように巻回された所定数の固定子コイルとを備え、上記交流電流が上記回転子コイル及び上記固定子コイルに供給されるようになされているものである。

【０００６】

【作用】

この考案の交流電動機によれば、磁界方向が回転軸の軸方向になる磁界を発生させる複数の回転子コイルと所定数の固定子コイルとの吸引力及び反発力によって回転軸が回転する。このため、固定子コイルを回転軸からの距離が回転子コイルとほぼ等距離の位置になるように配置することができる。

【０００７】

【実施例】

以下、この考案の実施例を図面を参照しながら説明する。図１は、この考案に係る交流電動機の一実施例を示す縦断面図である。

【０００８】同図において、１は回転軸であり、この回転軸１は、両端を玉軸受２，３によって支持されている。回転軸１は、このように２箇所で支持された状態でその中心軸１ａを中心として回転自在になっている。この中心軸１ａの右端は、負荷と連結可能な連結用部材１ｂで形成されている。

【０００９】４は、回転軸１の左端側に固定された整流子であり、この整流子４は、境界面がマイカ板等により互いに絶縁された８個の銅材の整流子片４−１，４−２，… ，４−８を円筒形に組立てて構成されたものである。

【００１０】５ａ，５ｂは回転軸１の回転に伴ってそれぞれ整流子４の整流子片４−１，４ −２，…，４−８の１つと順次接触してゆくカーボン接触片であり、整流子４を中間に挾んで互いに対向するように配置されている。これらのカーボン接触片５ａ，５ｂはそれぞれ後端に配置されたバネ６ａ，６ｂにより整流子４側に押圧され、これにより常に安定的に整流子片４−１，４−２，…，４−８のいずれかに接触するようになっている。

【００１１】７ａ，７ｂは交流電源（商用電源）からの交流電流を入力するための入力端子であり、入力端子７ａはカーボン接触片５ａと電気的接続されている真鍮端子８ａと導線により接続されている。また、入力端子７ｂは、同様に、カーボン接触片５ｂと電気的接続されている真鍮端子８ｂと導線により接続されている。この構成により、カーボン接触片５ａ，５ｂに接触している整流子４の互いに反対側に位置する整流子片のそれぞれには、交流電源より入力端子７ａ，７ｂ，真鍮端子８ａ，８ｂ及びカーボン接続片５ａ，５ｂを介して電流が供給されることになる。また、上記入力端子７ａ，７ｂは、後述する第１〜第３の固定子のコイル２０−１，２０−２と導線によりそれぞれ接続されている。

【００１２】１０ａ，１０ｂは回転軸１に所定間隔を有して固定された所定長の回転中心部材である。この回転中心部材１０ａ，１０ｂの両端には周方向に、図３に示すように、略扇形の切り欠き１００が、例えば等間隔で複数形成されている。また、回転中心部材１０ａ，１０ｂには、外縁部の軸方向であって上記各切り欠き１００間に整流子片４−１，４−２，…，４−８から回転子鉄心に巻回されたコイル１４−１，１４−２，…，１４−８へ接続される導線の通路としての溝１０１が複数本形成されている。

【００１３】９ａ，９ｂ及び９ｃ，９ｄは、図２に示すように、中心部に上記回転中心部材１０ａ，１０ｂの切り欠き１００に嵌合する嵌合孔１１を有し、その外側同一半径上に８個の略扇形の開孔１２−１，１２−２，…，１２−８を有して後述する回転子鉄心を保持する押え板である。そして、押え板９ａ，９ｂ及び押え板９ｃ，９ｄを回転中心部材１０ａ，１０ｂの切り欠き１００に嵌合した状態でビス止め等を行なうことにより、押え板９ａ，９ｂ及び押え板９ｃ，９ｄの中心側が回転中心部材１０ａ，１０ｂに固定される。このように押え板９ａ，９ｂ及び押え板９ｃ，９ｄを回転中心部材１０ａ，１０ｂの切り欠き１００に嵌合させることにより、この嵌合部を介して押え板９ａ，９ｂ及び押え板９ｃ，９ｄに加わる後述する右回りのトルクを回転中心部材１０ａ，１０ｂに伝達することができる。従って、上記固定用のビス等へ上記右回りのトルクが全て加わることがなく、上記固定用のビス等の上記トルクに対する負担が軽減される。

【００１４】また、押え板９ａ，９ｂ及び押え板９ｃ，９ｄは互いに等間隔の対向した状態で保持されるように、外縁部にドーナツ状の保持用板１３ａ，１３ｂをそれぞれ介在させている。

【００１５】図４は図１のＸ−Ｙ面より矢印Ａ方向（右方向）に交流電動機の回転子を見た図である。１３−１，１３−２，…，１３−８は、一定間隔で保持された押え板９ａ（９ｂ）の開孔１２−１，１２−２，…，１２−８（図２）のそれぞれに１個ずつ嵌め込まれて固定された８個の回転子鉄心を示している。これらの回転子鉄心１３−１，１３−２，…，１３−８は、多数枚の略Ｈ字状の磁性板（図１）からなり、これらの磁性板を積層状に重ねることにより形成されている。また、回転子鉄心１３−１，１３−２，…，１３−８のそれぞれには、回転軸１に直交する面内でループを形成するように回転子巻線としてのコイル１４−１，１４− ２，…，１４−８が同一方向に巻回されており、このコイルの巻回により回転軸１の軸方向の磁界Ｈが発生するようになっている。この押え板９ａ，９ｂ、回転子鉄心１３−１，１３−２，…，１３−８及びコイル１４−１，１４−２，…，１４−８により第１の回転子が形成される。なお、押え板９ｃ，９ｄは、押え板９ａ，９ｂと同様に回転子鉄心１３−１，１３−２，…，１３−８及びコイル１４−１，１４−２，…，１４−８が配設され、これにより第２の回転子が形成される。

【００１６】また、回転子鉄心１３−１，１３−２，…，１３−８のそれぞれには、押え板９ａ，９ｂの対向面側であって径方向の開孔１２−１，１２−２，…，１２−８の内側に当接する突起１３０（図１）が形成されている。これにより回転子鉄心１３−１，１３−２，…，１３−８が開孔１２−１，１２−２，…，１２−８から抜け落ちないように規制している。従って、製造時において回転子鉄心１３− １，１３−２，…，１３−８をそれぞれ開孔１２−１，１２−２，…，１２−８に嵌合させた状態で押え板９ａ，９ｂ（押え板９ｃ，９ｄ）間に挾み込むだけで回転子鉄心１３−１，１３−２，…，１３−８を保持することができる。

【００１７】図５は図１のＸ−Ｙ面より矢印Ｂ方向（左方向）に交流電動機の固定子を見た図である。１５ａ，１５ｂは、中心部に回転軸１が遊嵌状に貫通される円形孔１６ａを有し、その外側同一半径上に２個の略扇形の開孔１７−１，１７−２を有する後述する固定子鉄心を保持する押え板である。この押え板１５ａ，１５ｂは互いに等間隔の対向した状態で保持されるように、外縁部にドーナツ状の保持用板１８ａ，１８´ａを介在させている。

【００１８】１９−１，１９−２は、一定間隔で保持された押え板１５ａ，１５ｂの開孔１７−１，１７−２のそれぞれに１個ずつ嵌め込まれ固定された２個の固定子鉄心を示している。これらの固定子鉄心１９−１，１９−２は、多数枚の略Ｈ字状の磁性板（図１）からなり、これらの磁性板を積層状に重ねることにより形成されている。また、固定子鉄心１９−１，１９−２のそれぞれには、回転軸１に直交する面内でループを形成するように固定子巻線としてのコイル２０−１，２０− ２が巻回されており、このコイルの巻回により回転軸１の軸方向の磁界Ｈが発生するようになっている。この押え板１５ａ，１５ｂ、固定子鉄心１９−１，１９ −２及びコイル２０−１，２０−２により第１の固定子が形成される。

【００１９】そして、この押え板１５ａ，１５ｂは、それぞれの外縁部が継鉄ケース２１の内側に形成された固定部材２２ａ，２２ｂと嵌合して固定され、固定子の機能を有するようになっている。

【００２０】また、固定子鉄心１９−１，１９−２のそれぞれには、押え板１５ａ，１５ｂの対向面側であって径方向の開孔１７−１，１７−２の内側に当接する突起１９０（図１）が形成されている。これにより固定子鉄心１９−１，１９−２が開孔１７−１，１７−２から抜け落ちないように規制している。従って、製造時において固定子鉄心１９−１，１９−２をそれぞれ開孔１７−１，１７−２に嵌合させた状態で押え板１５ａ，１５ｂ（押え板１５ｃ，１５ｄ及び押え板１５ｅ，１５ｆ）間に挾み込むだけで固定子鉄心１９−１，１９−２を保持することができる。

【００２１】なお、押え板１５ｃ，１５ｄ及び押え板１５ｅ，１５ｆは、押え板１５ａ，１５ｂと同様にそれぞれ固定子鉄心１９−１，１９−２、コイル２０−１，２０− ２及び保持用板１８ｂ，１８ｂ´（１８ｃ，１８ｃ´）が配設され、更にそれぞれの外縁部が継鉄ケース２１の固定部材２２ａ，２２ｂと嵌合して固定されることにより、第２，第３の回転子が形成されている。

【００２２】また、押え板１５ａ，１５ｂ、押え板１５ｃ，１５ｄ、押え板１５ｅ，１５ｆは、それぞれ固定子鉄心１９−１，１９−２間を境に略半円状に分割されるように形成されており、図５の二点鎖線に示すように、蝶番等を有する一端側を支点に開閉可能になっている。また、保持用板１８ａ，１８ｂ，１８ｃ及び継鉄ケース２１も上記押え板１５ａ，１５ｂ等に応じて分割されており、上記押え板１５ａ，１５ｂ等の開閉に応じて開閉可能になっている。これにより、製造時において継鉄ケース２１に第１〜第３の固定子をそれぞれ固定した状態で継鉄ケース２１を開成することで、回転軸１をこの交流電動機に容易に取り付けることができる。

【００２３】また、固定子鉄心１９−１のコイル２０−１と固定子鉄心１９−２のコイル２０−２とは、互いに極性が逆方向になるように巻回形成されている。さらに、第１〜第３の固定子の各コイル２０−１（２０−２）は互いに接続されている。

【００２４】また、第１の固定子と第２の固定子間に所定のギャップを介して第１の回転子が介在し、第２の固定子と第３の固定子間に所定のギャップを介して第２の回転子が介在し得るように第１〜第３の固定子間の寸法が設定されている。

【００２５】次に、図６を用いて、整流子片４−１，４−２，…，４−８と回転子鉄心１３ −１，１３−２，…，１３−８のコイル１４−１，１４−２，…，１４−８との電気的接続の構成の一例を説明する。なお、上記第１の回転子のコイル１４−１は第２の回転子のコイル１４−１と並列接続され、以下同様に、上記第１の回転子のコイル１４−２，…，１４−８が第２の回転子のコイル１４−２，…，１４ −８とそれぞれ並列接続されているが、便宜上、第１の回転子のコイル１４−１，１４−２，…，１４−８のみで説明する。

【００２６】同図に示すように、整流子片４−１から出たコイルは回転子鉄心１３−１に巻回され整流子片４−２に戻る。同様にして、整流子４−２から出たコイルは、回転子鉄心１３−２に巻回されて整流子片４−３に戻る。このようにして、整流子片４−１，…，４−８の８個の整流子片から出たコイルは、各回転子鉄心１３− １，１３−２，…，１３−８に巻回される。

【００２７】従って、同図に示すように、電圧の極性がプラス側となったカーボン接触片５ａが整流子４−１と接触し、マイナス側となったカーボン接触片５ｂが整流子片４−５と接触している間には、交流電源からの電流は右半分側の回転子鉄心１３ −１，１３−２，…，１３−４のコイルを流れる電流と左半分側の回転子鉄心１３−８，１３−７，…，１３−５のコイルを流れる電流に２分されて、カーボン接触片５ａからカーボン接触片５ｂへ流れる。

【００２８】これによって、右半分側の回転子鉄心１３−１，…，１３−４と左半分側の回転子鉄心１３−８，…，１３−５で互いに逆方向の磁界が発生することになる。

【００２９】なお、電圧の極性が反転しても、あるいは整流子４が回転して、カーボン接触片５ａ，５ｂが接触する整流子片が変化しても、同じ動作により、右半分側と左半分側に位置するコイルには逆方向の磁界が発生することになる。

【００３０】次いで、固定子鉄心１９−１，１９−２のコイル２０−１，２０−２の極性について説明する。

【００３１】すなわち、コイル２０−１とコイル２０−２とは互いに極性が逆方向になるように巻回されているため、図７に示すように、交流電流がコイル２０−１，２０ −２に流れることによりコイル２０−１の一方にＳ極が現われている時点では、その同一面側のコイル２０−２にＮ極が現われる。

【００３２】次に、図７及び図８を用いて、本実施例の交流電動機の回転動作について説明する。

【００３３】図７は、第１の回転子に対向する第１の固定子側の面を示しており、説明の都合上、固定子鉄心１９−１，１９−２を４つの領域Ａ₁，Ａ₂，Ａ₃，Ａ₄に分けてある。領域Ａ₁とＡ₂は固定子鉄心１９−１上の領域にあるために同一極、ここではＳ極が現われている。Ａ₃とＡ₄は固定子鉄心１９−２上の領域であるために同一極、ここではＮ極が現われている。

【００３４】図８は、図７に対応すべく第１の固定子に対向する第１の回転子側の面を示しており、電流Ｃ₁が流れるコイルが巻かれている回転子鉄心１３−１，…，１３ −４にはＳ極が現われている。他方、電流Ｃ₂が流れるコイルが巻かれている回転子鉄心１３−８，…，１３−５にはＮ極が現われている。

【００３５】これにより、固定子側と回転子側間には、領域Ａ₁と回転子鉄心１３−７，８との間で吸引力、領域Ａ₂と回転子鉄心１３−１，１３−２との間で反発力、領域Ａ₃と回転子鉄心１３−３，１３−４との間で吸引力、領域Ａ₄と回転子鉄心１３−５，１３−６との間で反発力が生じ、さらに領域Ａ₂とＡ₃の間の領域に一部を位置する回転子鉄心１３−２，１３−３には、図中、時計回りのトルク、領域Ａ₁とＡ₄の間の領域に一部を位置する回転子鉄心１３−６，１３−７にも、図中、時計回りのトルクが発生する。従って、回転子鉄心側に、図中、右回りのトルクが発生し、これにより回転子鉄心と結合された回転軸１が、図中、右方向に回転することになる。

【００３６】なお、電流の極性が反転したときには、回転子鉄心の極性も反転し、回転子鉄心１３−１，…，１３−４にはＮ極が現われ、他方、回転子鉄心１３−８，…，１３−５にはＳ極が現われるが、このとき固定子鉄心の極性も反転し、固定子鉄心１９−１にはＮ極が現われ、他方、固定子鉄心１９−２にはＳ極が現われている。従って、上述した場合と同様の動作により右回りのトルクが発生する。また、左側の円板１５ｂと回転子鉄心間でも同様の動作により右回りのトルクが発生する。

【００３７】以上説明したように、回転子の回転子鉄心１３−１，１３−２，…１３−８を押え板９ａ，９ｂ及び押え板９ｃ，９ｄの開孔１２−１，１２−２，…１２−８に嵌め込める構成にしたので、製造時において回転子鉄心１３−１，１３−２， …，１３−８は分離した状態で回転子コイル１４−１，１４−２，…１４−８を回転軸１と直角方向に容易に巻回でき、後に押え板９ａ，９ｂ及び押え板９ｃ，９ｄの開孔１２−１，１２−２，…１２−８に嵌め込める。また、固定子にあっても固定子鉄心１９−１，１９−２を押え板１５ａ，１５ｂ、押え板１５ｃ，１５ｄ及び押え板１５ｅ，１５ｆの開孔１７−１，１７−２に嵌め込める構成にしたので、上記と同様に、製造時において固定子コイル２０−１，２０−２を回転軸１と直角方向に容易に巻回でき、この後開孔１７−１，１７−２に嵌め込める。このため、回転子鉄心と固定子鉄心を回転軸１よりほぼ等しい位置に対向させることができ、交流電動機の径を小さくすることができ、簡易な構成で交流電動機の小型化が達成できる。

【００３８】また、第１，第２の回転子を第１〜第３の固定子間にそれぞれ挾まれるように配置したので、各回転子の両面に生じた磁極が各固定子に生じた磁極にそれぞれ対向することになり、各回転子及び各固定子に生じた磁極を有効利用することができる。

【００３９】なお、第１〜第３の固定子への交流電源の接続としては、カーボン接触片５ａ，５ｂから各固定子のコイルへそれぞれ並列接続するものであってもよく、あるいは直列接続するものであってもよい。また、入力端子７ａからカーボン接触片５ａへ接続し、一方、入力端子７ｂから各固定子のコイルへ直列接続したのちにカーボン接触片５ｂへ接続するようにしてもよい。さらに、回転子のコイルと固定子のコイルとを直列接続するようにしてもよい。

【００４０】また、本実施例では、第１，第２の回転子は、第１〜第３の固定子間にそれぞれ挾まれるように配置して回転トルクを増大させたが、少なくとも一方面側に配置されれば、回転トルクを発生させることができる。また、本実施例では、かかる回転子と固定子との対面構成を軸方向に２段並設したが、１段であってもよく、一方３段以上に並設すればより大きな回転力を得ることができる。更に、本実施例では、回転子鉄心を８個、固定子鉄心を２個としたが、この考案の回転原理の範囲内において、これらの個数は所要のものを採用することができるものである。

【００４１】

【考案の効果】

以上の実施例から明らかなように、この考案によれば、磁界方向が回転軸の軸方向になる磁界を発生させる複数の回転子コイルと所定数の固定子コイルとの吸引力及び反発力によって回転軸が回転するので、固定子コイルを、回転軸からの距離が回転子コイルとほぼ等距離の位置になるように配置することができ、簡易な構成により交流電動機の径を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案に係る交流電動機の一実施例を示す縦
断面図である。

【図２】この考案の交流電動機の回転子の押え板の正面
図である。

【図３】この考案の交流電動機の回転中心部材の斜視図
である。

【図４】図１のＸ−Ｙ面より矢印Ａ方向に交流電動機の
回転子を見た図である。

【図５】図１のＸ−Ｙ面より矢印Ｂ方向に交流電動機の
固定子を見た図である。

【図６】この考案の交流電動機における整流子片と回転
子鉄心の電気的接続の状態を示す構成図である。

【図７】この考案の交流電動機における固定子と回転子
の相互作用を説明するための固定子側を示す正面図であ
る。

【図８】この考案の交流電動機における固定子と回転子
の相互作用を説明するための回転子側を示す正面図であ
る。

【符号の説明】

１回転軸４−１，４−２，…，４−８整流子片４整流子５ａ，５ｂカーボン接触片（接触片）９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ回転子の押え板１３−１，１３−２，…，１３−８回転子鉄心１４−１，１４−２，…，１４−８回転子コイル１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆ回
転子の押え板１９−１，１９−２固定子鉄心２０−１，２０−２固定子コイル

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】本体に軸支された回転軸と、この回転軸
に固定され、複数の整流子片が周設された整流子と、前
記整流子片と接触して交流電流を供給する接触片と、前
記回転軸に周設された保持部材と、前記保持部材の同一
半径上、一定間隔で保持されるとともに、前記回転軸に
直交する面内でループを形成するように巻回された複数
の回転子コイルと、前記回転子コイルのループ面の少な
くとも一方面側で対向するように上記本体に配置される
とともに、前記回転軸に直交する面内でループを形成す
るように巻回された所定数の固定子コイルとを備え、上
記交流電流が上記回転子コイル及び上記固定子コイルに
供給されるようになされていることを特徴とする交流電
動機。