JPH078121B2 - 負荷と結合された単相同期電動機装置 - Google Patents
負荷と結合された単相同期電動機装置Info
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- JPH078121B2 JPH078121B2 JP60014158A JP1415885A JPH078121B2 JP H078121 B2 JPH078121 B2 JP H078121B2 JP 60014158 A JP60014158 A JP 60014158A JP 1415885 A JP1415885 A JP 1415885A JP H078121 B2 JPH078121 B2 JP H078121B2
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
- H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
- H02K21/14—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
- H02K21/18—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures having horse-shoe armature cores
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
- H02K1/2706—Inner rotors
- H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
- H02K1/2726—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of a single magnet or two or more axially juxtaposed single magnets
- H02K1/2733—Annular magnets
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- Power Engineering (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
- Synchronous Machinery (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、負荷と結合された単相同期電動機装置であっ
て、同期電動機は、電源周波数ωｅで作動され、残留磁
気Brと密度ρをもった高エネルギー磁性材料を有する２
極永久磁石回転子をそなえ、保持トルク を有し、この回転子と負荷とは、慣性モーメントＪを有
す小振幅自由振動系を形成する同期電動機装置に関する
ものである。
て、同期電動機は、電源周波数ωｅで作動され、残留磁
気Brと密度ρをもった高エネルギー磁性材料を有する２
極永久磁石回転子をそなえ、保持トルク を有し、この回転子と負荷とは、慣性モーメントＪを有
す小振幅自由振動系を形成する同期電動機装置に関する
ものである。
このような機械構造をもった単相同期電動機は雑誌「フ
アインヴエルクテヒニイク ウント メステヒニイク
（Feinwerktechnik und Messtechnik）」87（1979/4 16
3−169頁）の記載より知られている。このような電動機
はは、レモン絞り、缶切等の小型家庭器具に用いられて
いる。
アインヴエルクテヒニイク ウント メステヒニイク
（Feinwerktechnik und Messtechnik）」87（1979/4 16
3−169頁）の記載より知られている。このような電動機
はは、レモン絞り、缶切等の小型家庭器具に用いられて
いる。
この種の電動機に課せられた自己起動の問題は種々の面
を有している。今後、起動というのは、電動機の静止状
態から始まって一定の平均角速度の定常状態で終了する
過渡的なプロセスを意味するものとする。この最終状態
は角速度が周期的に脈動する定常状態でよいが、この周
期的な脈動に重畳された低周波脈動があってもよい。若
し電源電圧を加えた後この状態に到達しなければ電動機
は起動に失敗である、即ち電動機は全然回転しないかま
たは回転方向に不規則に変化する。
を有している。今後、起動というのは、電動機の静止状
態から始まって一定の平均角速度の定常状態で終了する
過渡的なプロセスを意味するものとする。この最終状態
は角速度が周期的に脈動する定常状態でよいが、この周
期的な脈動に重畳された低周波脈動があってもよい。若
し電源電圧を加えた後この状態に到達しなければ電動機
は起動に失敗である、即ち電動機は全然回転しないかま
たは回転方向に不規則に変化する。
起動電圧というのは、それ以上では電動機が電源電圧の
任意の投入時点に常に起動するような電圧範囲の最低電
圧として定義される。この電圧範囲は少なくとも所要の
動作電圧範囲と同じでなければならない。電動機の負荷
は、起動状態、起動電圧および前記の電圧範囲に幅に大
きく影響する。
任意の投入時点に常に起動するような電圧範囲の最低電
圧として定義される。この電圧範囲は少なくとも所要の
動作電圧範囲と同じでなければならない。電動機の負荷
は、起動状態、起動電圧および前記の電圧範囲に幅に大
きく影響する。
更に、起動は静的と動的な面をもつ。静的な面に関して
は、場合によっては機械またはその他の補助モーメント
を附加し、回転子が、摩擦モーメントまたは他の負荷モ
ーメントの影響の下で、回転子位置の正弦関数である電
流トルクが零の位置に停止することがないように注意せ
ねばならない。公知の電動機では、これは一般に固定子
磁極の弧の形を非対称にすることによって行っている。
この非対称の結果、保持（detent）トルクとも云われて
いる回転子の磁気リラクタンストルクは、電流トルクが
零の位置で零にならなくなる。若し摩擦が余り大きくな
ければ、前記の保持トルクがこの位置から回転子を回す
ことができ、このため電流トルクが加速を与えることが
できる。公知のモデルでは非対称角は略々15゜である
が、略々30゜の値のこともある。
は、場合によっては機械またはその他の補助モーメント
を附加し、回転子が、摩擦モーメントまたは他の負荷モ
ーメントの影響の下で、回転子位置の正弦関数である電
流トルクが零の位置に停止することがないように注意せ
ねばならない。公知の電動機では、これは一般に固定子
磁極の弧の形を非対称にすることによって行っている。
この非対称の結果、保持（detent）トルクとも云われて
いる回転子の磁気リラクタンストルクは、電流トルクが
零の位置で零にならなくなる。若し摩擦が余り大きくな
ければ、前記の保持トルクがこの位置から回転子を回す
ことができ、このため電流トルクが加速を与えることが
できる。公知のモデルでは非対称角は略々15゜である
が、略々30゜の値のこともある。
動的な面に関しては、最初は、起動は大きさが増加して
行く捩れ振動として進行するものとされていた（ドイツ
国特許第1488267号、「デル エレクトロマイスター（D
er Electromister）１巻1965）。この場合起動は180゜
の振幅値以上で行われるものとされていた。
行く捩れ振動として進行するものとされていた（ドイツ
国特許第1488267号、「デル エレクトロマイスター（D
er Electromister）１巻1965）。この場合起動は180゜
の振幅値以上で行われるものとされていた。
したがって、保持トルクは起動を妨げるものであり、例
えば回転子を２つまたはそれ以上の部分に分けることに
よってこのトルクを低減するかまたは更に完全に除くこ
とが好ましいという見解が支持された（ドイツ国特許第
1488267号、「デル エレクトロマイスター（Der Elekt
romeister）１巻1965）。後になってから、「そのまま
では他の要求を満たすのにコイル磁界を余りに大きくつ
くらねばならないため特定のあまり小さ過ぎない保持ト
ルクが必要である」ということがわかった。（「エーテ
ーツェット（ETZ）」A87、1966年）。
えば回転子を２つまたはそれ以上の部分に分けることに
よってこのトルクを低減するかまたは更に完全に除くこ
とが好ましいという見解が支持された（ドイツ国特許第
1488267号、「デル エレクトロマイスター（Der Elekt
romeister）１巻1965）。後になってから、「そのまま
では他の要求を満たすのにコイル磁界を余りに大きくつ
くらねばならないため特定のあまり小さ過ぎない保持ト
ルクが必要である」ということがわかった。（「エーテ
ーツェット（ETZ）」A87、1966年）。
現在多量生産されている小型家庭器具の同期電動機につ
いて研究した結果、起動は実際には静止状態から同期速
度状態へのジャンプとして進行することがわかった。一
般にはこのジャンプは略々6msec.の時間を要する。これ
によって電動機の寸法に課せられる条件は起動時間定数
という概念によって表される。この起動時間定数は略々
２−6msec.の間にあるのが適当である。
いて研究した結果、起動は実際には静止状態から同期速
度状態へのジャンプとして進行することがわかった。一
般にはこのジャンプは略々6msec.の時間を要する。これ
によって電動機の寸法に課せられる条件は起動時間定数
という概念によって表される。この起動時間定数は略々
２−6msec.の間にあるのが適当である。
次の条件がこれに当る。
ここで ωｅ＝電源（角）周波数 Ｊ＝電動機と負荷の慣性モーメント Ｕ＝電源電圧 Ｅ＝誘起電圧 Ｚ＝コイルのインピーダンス 保持トルクはこの起動時間定数の概念中には含まれてい
ない。この起動条件を導き出すに当っては次の前提がお
かれている、即ち、電圧が加えられると、回転子は多少
とも不規則な運動をしながら、回転子の磁化方向がコイ
ル磁界に直角に延在する位置であって且つそこから前記
のジャンプをすることのできる位置に達することができ
るという前提に立っている。
ない。この起動条件を導き出すに当っては次の前提がお
かれている、即ち、電圧が加えられると、回転子は多少
とも不規則な運動をしながら、回転子の磁化方向がコイ
ル磁界に直角に延在する位置であって且つそこから前記
のジャンプをすることのできる位置に達することができ
るという前提に立っている。
このことは公知の電動機の場合も同じである。若し例え
ば電圧が高くなり過ぎて起動時間定数が小さ過ぎると、
回転子は回転方向を変えながら極めて不規則な回転をす
る。また若し例えば大き過ぎる慣性モーメントのために
起動時間定数が大きくなり過ぎると、回転子は回転せ
ず、慣性モーメントが非常に大きな場合には回転子は振
動する。
ば電圧が高くなり過ぎて起動時間定数が小さ過ぎると、
回転子は回転方向を変えながら極めて不規則な回転をす
る。また若し例えば大き過ぎる慣性モーメントのために
起動時間定数が大きくなり過ぎると、回転子は回転せ
ず、慣性モーメントが非常に大きな場合には回転子は振
動する。
公知の電動機の電圧を零から増加すると、電動機は始め
は小さな振幅の振動をし、この振動は増加はするが一般
には20゜から30゜以上にはならない。
は小さな振幅の振動をし、この振動は増加はするが一般
には20゜から30゜以上にはならない。
電圧を更に増すると電動機はこの振動リズムから場合に
よっては方向反転を伴った多少とも規則的な回転に移る
のが普通である。これが起きる電圧は、起動時間定数に
よって十分な近似値まて計算することができる。以下こ
の電圧を回り出し電圧（brekaway voltage）という。こ
の回り出し電圧は、例えば負荷により慣性が増加する
と、一般に増加する。
よっては方向反転を伴った多少とも規則的な回転に移る
のが普通である。これが起きる電圧は、起動時間定数に
よって十分な近似値まて計算することができる。以下こ
の電圧を回り出し電圧（brekaway voltage）という。こ
の回り出し電圧は、例えば負荷により慣性が増加する
と、一般に増加する。
前に定義した起動電圧は、回転子運動の安定条件に応じ
て回り出し電圧より高くなり得る。瞬間的には同期角速
度以上になっても、電動機は特定方向および一定の平均
角速度を有する回転を維持できない。従来公知の電動機
はすべてこのような挙動を示す。
て回り出し電圧より高くなり得る。瞬間的には同期角速
度以上になっても、電動機は特定方向および一定の平均
角速度を有する回転を維持できない。従来公知の電動機
はすべてこのような挙動を示す。
この電動機および器具を小型化するには高エネルギ磁性
材料を使用することは云う迄もない。RES（Rare Earth
Sintered）磁石をバリウム‐フエライトまたはストロン
チウム‐フエライト磁石の代りに用いると、残留磁気は
例えば略々350mT（3500G）から790mT以上に増加されよ
う。この場合密度は略々4.8gr/cm3から8.2gr/cm3迄増加
する。この寸法は起動時間定数に好ましい影響を与え、
回転子の寸法が一定ならばこの定数は小さくなる。回転
子の直径の減少も同じような作用をもつ。これもまた起
動時間定数を小さくする。
材料を使用することは云う迄もない。RES（Rare Earth
Sintered）磁石をバリウム‐フエライトまたはストロン
チウム‐フエライト磁石の代りに用いると、残留磁気は
例えば略々350mT（3500G）から790mT以上に増加されよ
う。この場合密度は略々4.8gr/cm3から8.2gr/cm3迄増加
する。この寸法は起動時間定数に好ましい影響を与え、
回転子の寸法が一定ならばこの定数は小さくなる。回転
子の直径の減少も同じような作用をもつ。これもまた起
動時間定数を小さくする。
単相同期電動機の回転子への高エネルギ磁性材料の使用
は、電動機の始動時間定数に有利な影響を与える。けれ
ども、予期しない好ましくない影響は、印加される電源
電圧の特定の初期値に対し、すなわち投入時点に対し
て、回り出し電圧が著しく増加されることである。静止
位置を中心として回転子を振動だけする（境界振動）投
入時点があるようである。電圧が、始動時間定数にかん
がみて決められるよりも著しく高い時にだけ、回転子は
このような振動状態にならない。
は、電動機の始動時間定数に有利な影響を与える。けれ
ども、予期しない好ましくない影響は、印加される電源
電圧の特定の初期値に対し、すなわち投入時点に対し
て、回り出し電圧が著しく増加されることである。静止
位置を中心として回転子を振動だけする（境界振動）投
入時点があるようである。電圧が、始動時間定数にかん
がみて決められるよりも著しく高い時にだけ、回転子は
このような振動状態にならない。
本発明の目的は、境界振動が除かれるような負荷と結合
された高エネルギ磁性材料の回転子を有する単相同期電
動機装置を得ることにある。
された高エネルギ磁性材料の回転子を有する単相同期電
動機装置を得ることにある。
本発明は上記の目的を次のようにすることにより達成し
たものである。すなわち、回転子の磁性材料は、 よりも大きい特性定数 を有し、回転子と負荷の振動系はその固有周波数 が電源周波数ωｅと等しくならない保持トルムMK1と慣
性モーメントＪの値を有するようにしたものである。こ
の場合、単相同期電動機装置の固有周波数ωｏは、その
時に使用される電源周波数ωｅの値とならないように保
持トルク と慣性モーメントＪの値をとるように設計すればよい。
たものである。すなわち、回転子の磁性材料は、 よりも大きい特性定数 を有し、回転子と負荷の振動系はその固有周波数 が電源周波数ωｅと等しくならない保持トルムMK1と慣
性モーメントＪの値を有するようにしたものである。こ
の場合、単相同期電動機装置の固有周波数ωｏは、その
時に使用される電源周波数ωｅの値とならないように保
持トルク と慣性モーメントＪの値をとるように設計すればよい。
このようにして境界振動が除かれ起動電圧は最も低い値
に下げられる。即ち、電動機の起動への境界振動の不利
な影響は、系の固有周波数ωｏが電源周波数ωｅよりも
十分離れていれは最早や生じないということがわかっ
た。
に下げられる。即ち、電動機の起動への境界振動の不利
な影響は、系の固有周波数ωｏが電源周波数ωｅよりも
十分離れていれは最早や生じないということがわかっ
た。
「フアインテヒニイク（Feintechnik）4/79」（163−16
9頁）に記載された電源周波数50Hz用の電動機は、例え
ば5,36・10-7Nmsec2.の慣性モーメントと145・10-4Nmの
保持トルクを有する。これより固有周波数ωｏ＝２π・
37/sec.を計算することができる。この値は、慣性モー
メントを附加することによって更に減らすこともでき
る。
9頁）に記載された電源周波数50Hz用の電動機は、例え
ば5,36・10-7Nmsec2.の慣性モーメントと145・10-4Nmの
保持トルクを有する。これより固有周波数ωｏ＝２π・
37/sec.を計算することができる。この値は、慣性モー
メントを附加することによって更に減らすこともでき
る。
高エネルギ磁性材料を使用すると状況が異なる。この場
合には磁束が増すだけでなく、保持力も更に強くなる。
この力は、他の部分が同じであれば磁界の強さの略々２
次関数である。密度は同じ程度には増加しないので、改
良された磁性材料の使用は一般的に回転子の固有周波数
の増加をきたす。
合には磁束が増すだけでなく、保持力も更に強くなる。
この力は、他の部分が同じであれば磁界の強さの略々２
次関数である。密度は同じ程度には増加しないので、改
良された磁性材料の使用は一般的に回転子の固有周波数
の増加をきたす。
Brが790mTで密度が8.2g/cm3のRES160磁性材料を使用す
ると、例えば、２π・64/sec.の固有周波数ωｏが得ら
れる。この場合電動機が附加的な慣性モーメントで負荷
されると、この周波数は直ちに電源周波数に近づく。
ると、例えば、２π・64/sec.の固有周波数ωｏが得ら
れる。この場合電動機が附加的な慣性モーメントで負荷
されると、この周波数は直ちに電源周波数に近づく。
固有周波数に影響を与える１つの方法は、附加的な慣性
モーメントを用いることである。これは、特に小型化の
場合には幾何的な観点から問題を生ずることがなる。そ
の上、このために起動時間定数が増加し、これに応じて
起動電圧が増加する。けれども個々の場合にはこの方法
は良い結果を得ることもできる。種々の方法を用いるこ
とに対する前提条件は、固有周波数、慣性モーメントお
よび保持トルクの影響は既知で、寸法決めは、共振が意
識的に避けられるように行われるということである。
モーメントを用いることである。これは、特に小型化の
場合には幾何的な観点から問題を生ずることがなる。そ
の上、このために起動時間定数が増加し、これに応じて
起動電圧が増加する。けれども個々の場合にはこの方法
は良い結果を得ることもできる。種々の方法を用いるこ
とに対する前提条件は、固有周波数、慣性モーメントお
よび保持トルクの影響は既知で、寸法決めは、共振が意
識的に避けられるように行われるということである。
公知の電動機および従来技術に基いて高い残留磁気を有
する新しい電動機を従来の方法で寸法決めし、先づ第１
に起動時間定数に注意し、更に空隙を主に製造技術の観
点から寸法決めすると、回転子の固有周波数は間違いな
く境界振動発生範囲内に入り、この境界振動によって起
動電圧が高くなる。
する新しい電動機を従来の方法で寸法決めし、先づ第１
に起動時間定数に注意し、更に空隙を主に製造技術の観
点から寸法決めすると、回転子の固有周波数は間違いな
く境界振動発生範囲内に入り、この境界振動によって起
動電圧が高くなる。
けれども、寸法決定に当っては、電動機の固有周波数だ
けではなく、システム全体の固有周波数に意味があるこ
とに注意すべきである。電源周波数との所要の間隔は負
荷の追加慣性質量によって得ることもできる。一般的に
は、この寸法決めのルールを永久磁石回転子を有するす
べての単相電動機に有利に適用できる。けれどもこのル
ールは、高エネルギ磁性材料でつくられた回転子の場合
に特に有利である。
けではなく、システム全体の固有周波数に意味があるこ
とに注意すべきである。電源周波数との所要の間隔は負
荷の追加慣性質量によって得ることもできる。一般的に
は、この寸法決めのルールを永久磁石回転子を有するす
べての単相電動機に有利に適用できる。けれどもこのル
ールは、高エネルギ磁性材料でつくられた回転子の場合
に特に有利である。
本発明の一実施形態では、固有周波数ωｏは1.1−1.2ω
ｅよりも大きいかまたは0.9−0.8ωｅよりも小さい。こ
のため固有周波数より相当離れているので、境界振動は
殆んど不利な影響を有しない。
ｅよりも大きいかまたは0.9−0.8ωｅよりも小さい。こ
のため固有周波数より相当離れているので、境界振動は
殆んど不利な影響を有しない。
このため起動電圧は起動時間定数および運動安定性の上
から許容できる程度迄減少される。更に、このようにし
て、前記の２義的な要件を満たしながら所定電圧を得る
ように特定用途の電動機を小型化することも可能であ
る。状態に影響を与える簡単な方法は、空隙を減らすか
増すかすることである。
から許容できる程度迄減少される。更に、このようにし
て、前記の２義的な要件を満たしながら所定電圧を得る
ように特定用途の電動機を小型化することも可能であ
る。状態に影響を与える簡単な方法は、空隙を減らすか
増すかすることである。
このようにして、電動機の寸法および所要材料を最小に
することが可能であり、このことはまた最も経済的な電
動機を実現することにつながる。
することが可能であり、このことはまた最も経済的な電
動機を実現することにつながる。
保持トルクが静的起動状態の観点から最小であるべきも
のとすると、起動電圧は慣性モーメントの或る限度内の
調節によって改良することができる。慣性モーメントの
減少が可能ならば、回転子直径と空隙を減らすことによ
って上方共振範囲に届くように試みるべきである。
のとすると、起動電圧は慣性モーメントの或る限度内の
調節によって改良することができる。慣性モーメントの
減少が可能ならば、回転子直径と空隙を減らすことによ
って上方共振範囲に届くように試みるべきである。
若し慣性モーメントを減らすことができないのならば、
附加慣性モーメントによって下方共振範囲に届くように
試みるべきである。けれどもこのことは、基本的には、
非共振の場合の小さな慣性モーメントにおける（即ち小
さな保持モーメントにおける）値に比して起動時間定数
および起動電圧の増加をきたす。
附加慣性モーメントによって下方共振範囲に届くように
試みるべきである。けれどもこのことは、基本的には、
非共振の場合の小さな慣性モーメントにおける（即ち小
さな保持モーメントにおける）値に比して起動時間定数
および起動電圧の増加をきたす。
本発明の別の実施形態によれば、他の電動機パラメータ
に重大な影響を与えることなしに固有周波数を減少する
簡単な方法は、固有周波数ωｏが0.9−0.8ωｅよりも低
くなるように、電動機の空隙を拡げこれに伴って保持ト
ルクを減少することである。このことは、回転子磁束と
の２乗関係によって、保持トルクに影響を与える漂遊磁
束にも影響を与える。公知の電動機では、空隙は、最も
狭い部分で0.3mmから0.65mmの間にありまた最も広い部
分では0.95mmから1.5mmの間にある。
に重大な影響を与えることなしに固有周波数を減少する
簡単な方法は、固有周波数ωｏが0.9−0.8ωｅよりも低
くなるように、電動機の空隙を拡げこれに伴って保持ト
ルクを減少することである。このことは、回転子磁束と
の２乗関係によって、保持トルクに影響を与える漂遊磁
束にも影響を与える。公知の電動機では、空隙は、最も
狭い部分で0.3mmから0.65mmの間にありまた最も広い部
分では0.95mmから1.5mmの間にある。
RES磁石回転子を有する新しい構造の場合に同じ回転子
直径と同様な空隙幾何例えば最も狭い部分で0.3mmでま
た最も広い部分で1.5mmの空隙を用いると、特定の回転
子長に対して例えば145cmgfの保持トルクが得られる。
最も狭い部分の空隙を0.6mm拡げると、最も広い部分の
空隙が1.5mmの場合には保持トルクは85cmgfに減少す
る。この空隙は普通の値よりも著しく大きい。10-7Nmse
c2.の慣性モーメントを有する附加駆動機構の使用を考
えると、略々２・10-7Nmsec2.の回転子慣性モーメント
はこのために略々49・２π/sec.から37.5・２π/sec.へ
の固有周波数の減少を生じる。この結果起動電圧に対し
て略々100Vの利得を生じる。この方法によって、無用な
駆動機構が有用な構造に変わる。
直径と同様な空隙幾何例えば最も狭い部分で0.3mmでま
た最も広い部分で1.5mmの空隙を用いると、特定の回転
子長に対して例えば145cmgfの保持トルクが得られる。
最も狭い部分の空隙を0.6mm拡げると、最も広い部分の
空隙が1.5mmの場合には保持トルクは85cmgfに減少す
る。この空隙は普通の値よりも著しく大きい。10-7Nmse
c2.の慣性モーメントを有する附加駆動機構の使用を考
えると、略々２・10-7Nmsec2.の回転子慣性モーメント
はこのために略々49・２π/sec.から37.5・２π/sec.へ
の固有周波数の減少を生じる。この結果起動電圧に対し
て略々100Vの利得を生じる。この方法によって、無用な
駆動機構が有用な構造に変わる。
本発明の更に別の実施形態においては、磁性材料は、固
有周波数ωｏが0.9−0.8ωｅよりも低い様に磁化され
る。本発明の更に別の実施形態によれば、このことは適
当な磁化分布によっても可能である。これは、回転子が
全面的には磁化されないかまたは磁化分布中に大きな径
方向成分が生じるようにすることによって行うことがで
きる。
有周波数ωｏが0.9−0.8ωｅよりも低い様に磁化され
る。本発明の更に別の実施形態によれば、このことは適
当な磁化分布によっても可能である。これは、回転子が
全面的には磁化されないかまたは磁化分布中に大きな径
方向成分が生じるようにすることによって行うことがで
きる。
本発明の更に別の実施形態では、空隙は、固有周波数ω
ｏが1.1−1.2ωｅよりも大きくなるように減少される。
これに伴う保持力の増加のために、電動機はより大きな
摩擦トルクの場合でも起動することができる。
ｏが1.1−1.2ωｅよりも大きくなるように減少される。
これに伴う保持力の増加のために、電動機はより大きな
摩擦トルクの場合でも起動することができる。
本発明の更に別の実施形態では、固有周波数は附加的な
磁気モーメントまたは機械モーメントによって増加また
は減少される。このようなモーメントは、固有周波数ω
ｏが電源周波数と一致しないように保持トルクを増すか
或は減少する、ばねまたは補助磁石のような附加要素を
用いることによって得ることができる。
磁気モーメントまたは機械モーメントによって増加また
は減少される。このようなモーメントは、固有周波数ω
ｏが電源周波数と一致しないように保持トルクを増すか
或は減少する、ばねまたは補助磁石のような附加要素を
用いることによって得ることができる。
本発明の更に別の実施形態では、電動機の回転子スリー
ブの孔が拡げられる。これによって保持トルクが減少さ
れ、固有周波数が0.9−0.8ωｅ以下の範囲に移される。
ブの孔が拡げられる。これによって保持トルクが減少さ
れ、固有周波数が0.9−0.8ωｅ以下の範囲に移される。
本発明の更に別の実施形態では、電動機の固定子鉄心の
飽和度が変えられる。これによって、固有周波数ωｏが
1.1−1.2ωｅよりも大きいかまたは0.9−0.8ωｅより小
さいように保持モーメントに影響を与えることが可能で
ある。
飽和度が変えられる。これによって、固有周波数ωｏが
1.1−1.2ωｅよりも大きいかまたは0.9−0.8ωｅより小
さいように保持モーメントに影響を与えることが可能で
ある。
以下に本発明を図面を参照して実施例によって詳しく説
明する。
明する。
第１図は、実験の結果得られたRES永久磁石回転子を有
する単相同期電動機の始動状態を保持トルクの関数とし
て示したもので、この場合磁性材料は略々800mTの残留
磁気を有する。線１は、電動機が殆んどの場合起動し且
つ保持トルクに殆んど依存しない比較的低い電圧を示
す。この線１は電動機の起動状態についての通常の理論
に相当する。線２は、電動機の起動を妨げる振動を生じ
る電圧の上限を示す。点Ａ迄は、振動が未だ起きること
のある線２に相当する電圧は線１の電圧の下にある。こ
の範囲では前記の線１は実際の起動電圧を表わす。けれ
ども、前記の点Ａに相当する保持トルク値よりも大きな
保持トルク値の場合には、特定の電圧投入時点において
部分的に著しく高い電圧で振動が生じることがある。実
効起動電圧は線１で示された電圧よりも著しく高い。
する単相同期電動機の始動状態を保持トルクの関数とし
て示したもので、この場合磁性材料は略々800mTの残留
磁気を有する。線１は、電動機が殆んどの場合起動し且
つ保持トルクに殆んど依存しない比較的低い電圧を示
す。この線１は電動機の起動状態についての通常の理論
に相当する。線２は、電動機の起動を妨げる振動を生じ
る電圧の上限を示す。点Ａ迄は、振動が未だ起きること
のある線２に相当する電圧は線１の電圧の下にある。こ
の範囲では前記の線１は実際の起動電圧を表わす。けれ
ども、前記の点Ａに相当する保持トルク値よりも大きな
保持トルク値の場合には、特定の電圧投入時点において
部分的に著しく高い電圧で振動が生じることがある。実
効起動電圧は線１で示された電圧よりも著しく高い。
保持トルクの大きさが増すにつれて起動電圧は始めは点
Ａよりも著しく上に増加する。点Ｂの最大電圧を過ぎる
と、保持トルクの大きさが増加するにつれて再び著しく
減少する。
Ａよりも著しく上に増加する。点Ｂの最大電圧を過ぎる
と、保持トルクの大きさが増加するにつれて再び著しく
減少する。
前記の振動のために、理論的に得られる値よりも著しく
高い電圧でしか電動機が確実に起動しない。
高い電圧でしか電動機が確実に起動しない。
第２図は、実験の結果得られた全体の慣性モーメントを
種々に変えた場合の第１図と同様な起動状態を表わす。
線２は異なる慣性モーメントJZ0-JZ5における状態を示
すもので、これ等の線は、第１図と同様に、振動が生じ
得る電圧の上限を示す。
種々に変えた場合の第１図と同様な起動状態を表わす。
線２は異なる慣性モーメントJZ0-JZ5における状態を示
すもので、これ等の線は、第１図と同様に、振動が生じ
得る電圧の上限を示す。
線１は、電動機の慣性モーメントに応じて電圧の特定投
入時点に起動できる電圧を表わす。線１と２とはやはり
点Ａで交わる。慣性モーメントが小さな場合には線２は
点Ｂで湾曲する。このことは、保持トルクが増加するに
つれて、振動が未だ生じ得る限界電圧もまた始めは増加
することを意味する。けれどもこの限界電圧は点Ｂに相
当する保持トルクを過ぎると再び減少する。慣性モーメ
ントの大きな場合にはこの点Ｂは関係範囲外にある。起
動に関して最も好ましい状態は、慣性モーメントを小さ
くし、保持トルクを点Ａで示したような大きさにすれば
得られる。別の可能性は、保持モーメントが大きな場合
に点Ｃに調節することである。この点Ｃは、大きな保持
トルク値の場合の線１と２の交点である。
入時点に起動できる電圧を表わす。線１と２とはやはり
点Ａで交わる。慣性モーメントが小さな場合には線２は
点Ｂで湾曲する。このことは、保持トルクが増加するに
つれて、振動が未だ生じ得る限界電圧もまた始めは増加
することを意味する。けれどもこの限界電圧は点Ｂに相
当する保持トルクを過ぎると再び減少する。慣性モーメ
ントの大きな場合にはこの点Ｂは関係範囲外にある。起
動に関して最も好ましい状態は、慣性モーメントを小さ
くし、保持トルクを点Ａで示したような大きさにすれば
得られる。別の可能性は、保持モーメントが大きな場合
に点Ｃに調節することである。この点Ｃは、大きな保持
トルク値の場合の線１と２の交点である。
第３図は、実験の結果得られた種々の慣性モーメントの
値における電動機−負荷系の固有周波数と電源周波数と
の比と起動電圧との関係を表わした曲線を示す。線３
は、種々の慣性モーメントJZ0-JZ5に対して電圧の特定
投入時点における周波数比に依存して電動機が起動する
ことのできる電圧を表わす。同様に、線４は、電動機の
起動を妨げる振動が未だ生じ得る電圧の上限を示す。
値における電動機−負荷系の固有周波数と電源周波数と
の比と起動電圧との関係を表わした曲線を示す。線３
は、種々の慣性モーメントJZ0-JZ5に対して電圧の特定
投入時点における周波数比に依存して電動機が起動する
ことのできる電圧を表わす。同様に、線４は、電動機の
起動を妨げる振動が未だ生じ得る電圧の上限を示す。
電動機−負荷系の固有周波数が電源周波数の近くにあれ
ば、振動が生じ得る電圧は通常予期されるよりも著しく
高い。したがってこの範囲は極めて好ましいものではな
く、次のようにしてこれを避ける、即ち、保持トルクと
慣性モーメントとを、固有周波数が電源周波数よりも大
きいかまたは小さいように調節する。固有周波数は0.8
−0.9ωｅより小さいかまたは1.1−1.2ωｅよりも大き
な値をもつのが好ましい。一般的には、固有周波数と電
源周波数とのこの比は、線４がその対応する線３の下に
あるようにすべきである。線４が関係範囲内に最大値を
もたない大きな慣性モーメントの場合には、固有周波数
は電源周波数より低い値しか有しない。
ば、振動が生じ得る電圧は通常予期されるよりも著しく
高い。したがってこの範囲は極めて好ましいものではな
く、次のようにしてこれを避ける、即ち、保持トルクと
慣性モーメントとを、固有周波数が電源周波数よりも大
きいかまたは小さいように調節する。固有周波数は0.8
−0.9ωｅより小さいかまたは1.1−1.2ωｅよりも大き
な値をもつのが好ましい。一般的には、固有周波数と電
源周波数とのこの比は、線４がその対応する線３の下に
あるようにすべきである。線４が関係範囲内に最大値を
もたない大きな慣性モーメントの場合には、固有周波数
は電源周波数より低い値しか有しない。
第4a図の断面図は、回転子６の磁性材料が例えばビスマ
ス−フエライトまたはストロンチウム−フエライトであ
る単相同期電動機の回転子６の一部を示す。磁極７と回
転子６との間には空隙が形成され、この空隙は狭い部分
8aと広い部分8bとを有する。この狭い部分と広い部分と
の間には段９が形成されているが、この移行部はなだら
かであってもよい。狭い部分8aの普通の値は0.3−0.65m
mで、広い部分8aでは0.95−1.5mmである。
ス−フエライトまたはストロンチウム−フエライトであ
る単相同期電動機の回転子６の一部を示す。磁極７と回
転子６との間には空隙が形成され、この空隙は狭い部分
8aと広い部分8bとを有する。この狭い部分と広い部分と
の間には段９が形成されているが、この移行部はなだら
かであってもよい。狭い部分8aの普通の値は0.3−0.65m
mで、広い部分8aでは0.95−1.5mmである。
第4b図の断面図は、回転子10が希土類磁性材料よりつく
られた単相同期電動機の一部を示す。磁極11と回転子10
との間には、狭い部分12aと広い部分12bとを有する空隙
が形成されている。前記の狭い部分と広い部分との間に
はやはり段13が形成されてもよい。この実施例では狭い
部分12aは0.65mmよりも大きな例えば0.9mmの幅をもって
もよい。
られた単相同期電動機の一部を示す。磁極11と回転子10
との間には、狭い部分12aと広い部分12bとを有する空隙
が形成されている。前記の狭い部分と広い部分との間に
はやはり段13が形成されてもよい。この実施例では狭い
部分12aは0.65mmよりも大きな例えば0.9mmの幅をもって
もよい。
第１図は単相同期電動機の起動状態への保持トルクの影
響を示す線図、 第２図は全体の慣性モーメントを種々に変えた場合の第
１図と同様な線図、 第３図は種々の慣性モーメントの値における電動機−負
荷系の固有周波数と電源周波数との比と起動電圧との関
係を示す線図、 第4a図と4b図は極片と空隙の形の夫々異なる実施例を示
す電動機の一部断面図である。 １……保持トルクに殆んど関係しない起動電圧 ２……振動の生じる上限電圧 6,10……回転子、7,11……磁極 8a,12a……狭い空隙部分、8b,12b……広い空隙部分 9,13……段
響を示す線図、 第２図は全体の慣性モーメントを種々に変えた場合の第
１図と同様な線図、 第３図は種々の慣性モーメントの値における電動機−負
荷系の固有周波数と電源周波数との比と起動電圧との関
係を示す線図、 第4a図と4b図は極片と空隙の形の夫々異なる実施例を示
す電動機の一部断面図である。 １……保持トルクに殆んど関係しない起動電圧 ２……振動の生じる上限電圧 6,10……回転子、7,11……磁極 8a,12a……狭い空隙部分、8b,12b……広い空隙部分 9,13……段
Claims (11)
- 【請求項１】負荷と結合された単相同期電動機装置であ
って、同期電動機は、電源周波数ωｅで作動され、残留
磁気Brと密度ρをもった高エネルギー磁性材料の有する
２極永久磁石回転子をそなえ、保持トルク を有し、この回転子と負荷とは、慣性モーメントＪを有
する小振幅自由振動系を形成する同期電動機装置におい
て、回転子の磁性材料は、 よりも大きい特性定数 を有し、回転子と負荷の振動系はその固有周波数 が電源周波数ωｅと等しくならない保持トルク と慣性モーメントＪの値を有することを特徴とする単相
同期電動機装置。 - 【請求項２】固有振動数ωｏは1.1−1.2ωｅよりも大き
いかまたは0.9−0.8ωｅよりも小さい特許請求の範囲第
１項記載の単相同期電動機装置。 - 【請求項３】電動機の空隙は、固有周波数ωｏが0.9−
0.8ωｅよりも小となるように拡げられた特許請求の範
囲第１項または第２項記載の単相同期電動機装置。 - 【請求項４】電動機の空隙は、最も狭い場所で0.65mm好
ましくは0.9mmよりも大きい特許請求の範囲第３項記載
の単相同期電動機装置。 - 【請求項５】磁性材料は、固有周波数ωｏが0.9−0.8ω
ｅよりも低いように磁化された特許請求の範囲第１項ま
たは第２項記載の単相同期電動機装置。 - 【請求項６】固有周波数は、回転子の磁化分布によって
調節された特許請求の範囲第１項または第２項記載の単
相同期電動機装置。 - 【請求項７】電動機の空隙は、固有周波数ωｏが1.1−
1.2ωｅよりも大となるように狭くされた特許請求の範
囲第１項または第２項記載の単相同期電動機装置。 - 【請求項８】固有周波数は、附加的な磁気モーメントま
たは機械モーメントによって増加或いは減少された特許
請求の範囲第１項または第２項記載の単相同期電動機装
置。 - 【請求項９】電動機はその回転子スリーブの孔が拡げら
れた特許請求の範囲第１項または第２項記載の単相同期
電動機装置。 - 【請求項１０】電動機はその固定子鉄心の飽和程度が変
えられた特許請求の範囲第１項または第２項記載の単相
同期電動機装置。 - 【請求項１１】電動機は、Brを残留磁気、ρを密度とし
て、 よりも大きな特性定数 を有する磁性材料の永久磁石回転子を有する特許請求の
範囲第１項または第２項記載の単相同期電動機装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3403041A DE3403041C1 (de) | 1984-01-30 | 1984-01-30 | Einphasensynchronmotor mit einem zweipoligen dauermagnetischen Rotor |
| DE3403041.7 | 1984-01-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60180464A JPS60180464A (ja) | 1985-09-14 |
| JPH078121B2 true JPH078121B2 (ja) | 1995-01-30 |
Family
ID=6226222
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60014158A Expired - Lifetime JPH078121B2 (ja) | 1984-01-30 | 1985-01-28 | 負荷と結合された単相同期電動機装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4636676A (ja) |
| EP (1) | EP0151497B1 (ja) |
| JP (1) | JPH078121B2 (ja) |
| AT (1) | ATE52395T1 (ja) |
| DE (2) | DE3403041C1 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0206380B1 (de) * | 1985-05-24 | 1990-08-01 | Philips Patentverwaltung GmbH | Einphasensynchronmotor mit einem zweipoligen, dauermagnetisch erregten Rotor |
| DE3879485D1 (de) * | 1988-09-15 | 1993-04-22 | Siemens Ag | Selbstanlaufender einphasen-synchronmotor. |
| DE102006058143A1 (de) * | 2006-12-09 | 2008-06-12 | Wilo Ag | Einphasige permanent-erregte Synchronmaschine |
| CN106487187B (zh) * | 2015-08-28 | 2020-11-10 | 德昌电机(深圳)有限公司 | 单相永磁电机及使用该电机的吹风机 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS502114A (ja) * | 1973-05-15 | 1975-01-10 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3041513A (en) * | 1959-04-20 | 1962-06-26 | Sol L Reiches | Self-starting timing motor and method of starting timing motors |
| BE666835A (ja) * | 1964-07-15 | |||
| US3433987A (en) * | 1965-07-29 | 1969-03-18 | Philips Corp | Rotor without sticking moment |
| US3432735A (en) * | 1966-01-21 | 1969-03-11 | Gen Electric | Synchronous motor |
| US4095129A (en) * | 1975-09-22 | 1978-06-13 | Citizen Watch Company Limited | Rotor assembly for electro-mechanical transducer of electronic timepiece |
| US4214181A (en) * | 1977-08-08 | 1980-07-22 | Jeco Co., Ltd. | Self-starting miniature synchronous motors |
| DE3225435A1 (de) * | 1982-07-07 | 1984-01-12 | Hermann Mellert GmbH & Co KG Fabrik für Feinmechanik und Elektrotechnik, 7518 Bretten | Selbstanlaufender elektromotor |
| US4575652A (en) * | 1984-09-27 | 1986-03-11 | Synektron Corporation | Permanent magnet motor having high starting torque and narrowly-defined detent zones |
-
1984
- 1984-01-30 DE DE3403041A patent/DE3403041C1/de not_active Expired
-
1985
- 1985-01-21 AT AT85200056T patent/ATE52395T1/de active
- 1985-01-21 EP EP85200056A patent/EP0151497B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1985-01-21 DE DE8585200056T patent/DE3577501D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1985-01-22 US US06/693,703 patent/US4636676A/en not_active Expired - Lifetime
- 1985-01-28 JP JP60014158A patent/JPH078121B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS502114A (ja) * | 1973-05-15 | 1975-01-10 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ATE52395T1 (de) | 1990-05-15 |
| EP0151497A3 (en) | 1986-07-23 |
| US4636676A (en) | 1987-01-13 |
| EP0151497A2 (de) | 1985-08-14 |
| EP0151497B1 (de) | 1990-05-02 |
| DE3577501D1 (de) | 1990-06-07 |
| DE3403041C1 (de) | 1985-08-29 |
| JPS60180464A (ja) | 1985-09-14 |
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