JPS5843426Y2 - 同期電動機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、出力効率、周波数応答性を高めた同期電動
機に関する。

出力効率は、電気的入力→機械的出力の変換効率で、こ
れが高ければ同一出力を得るために少ない消費電力で済
み、また小型化も可能になり、更に損失が少なくなるた
め温度上昇も少なくなる。

周波数応答性は、電源周波数にいかに周期できるか、あ
るいは電源周波数の何倍にまで同期できるかを示すもの
であり、動作の安定性を示す指標となる。

これらの点に関し、従来のマグネット回転型の小型同期
電極においては、回転子である永久磁石の材料（バリウ
ムフェライトアルニコ等）の加工の限界性による形状、
あるいは比重により、その回転子の慣性量を充分小さく
することは困難であるところから、周波数応答性に問題
を有していた。

またこの慣性量をある有限の範囲で少な（したとしても
、出力トルクが低下するため出力効率が低下し、低トル
ク用電動機以外に利用できなかった。

すなわち従来のマグ坏ット回転型電動機においては、出
力効率と周波数応答特性とは二律背反的な関係にあった
。

また他に鉄片回転型の電動機があるが、この回転子の磁
極歯は単極（Ｎ極もしくはＳ極）であるため、磁気効率
において極めて不利となり、このため出力効率、周波数
応答特性共極めて悪かった。

この考案は以上のような点に着目して威されたもので、
その目的とするところは、励磁コイルによって回転子が
励磁された時に、永久磁石との間で回転子に形成した自
由端部の磁力線が回転力を１狙止するような作用をしな
いことにより、出力効率、周波数応答特性の何れも向上
した同期電動機を提供するにある。

以下、この考案の一実施例を図を参照して説明する。

１は回転軸で、両端部に第１軸受２、第２軸受３が取り
付けられ、第１軸受２には軟質磁性材料で成る中央継鉄
４が固着されている。

そしてその中央継鉄４と第２軸受３との間にはワッシャ
ー５，６を介して磁性材料で成る回転子ボス１が前記回
転軸１に固着されている。

８は軟質磁性材料で成る円形状の第１ケースで、内周端
部が中央継鉄４に固Ｎされ、外周端部は折り曲げられ、
また内側には環状励磁コイル９が、前記中央継鉄４に取
り付けられている。

１０は非磁性材料でなる円形状の第２ケースで、内周端
部が第２軸受３に固着され、外周端部は折曲げられて、
第１ケース８に嵌合され、また内側には固定子となるバ
リウムフェライト等の材料の円板状永久磁石１１が取り
付けられている。

そしてこの円板状永久磁石１１は、ドーナツ形状を威し
、その表面周部方向にＮ極とＳ極が交互に着磁されてい
る（第５図）。

１２は扁平円形状の鉄片で成る軟磁性の回転子で、内周
端部及び外周端部が同方向に折り曲げられ、その内周端
部は回転子ボス７に固着されている。

この円形鉄片回転子１２平面部は、Ｌ字状の溝孔１２ａ
が放射状に逆方向交互に形成されて周部方向に複数個に
分割され、その継目１２ｂ、１２ｃは機械強度に支障の
ない程度に、且つ磁気飽和され磁気短絡量が無視できる
程度に（大きな磁気抵抗を有するように）極めて狭く形
成され、またその溝孔１２ａで囲まれる磁極歯１２ｄ、
１２ｅは前記円板状永久磁石１１のＮ−３磁極数に対応
する数になっている（第３図）。

尚１３は第１ケース８に形成された孔に嵌め込まれたブ
ツシュで、そこには環状励磁コイル９のコード９ａが挿
通されている。

また１４は動力伝達用のギヤで、回転軸１に固着されて
いる。

いま環状励磁コイル９に商用周波電圧を加えると、そこ
に流れる電流によって交番磁束が発生し、この磁束は第
１図に示すように第１ケース８→空隙Ｏ円形鉄片回転子
１２の外周自由端部←円形鉄片回転子１２０円形平面部
０円形鉄片回転子１２の内周自由端部０空隙０中央継鉄
４０第１ケース８の磁気回路を流れる。

このため電源周波数のある半周期においては、第２図に
示すように円形鉄片回転子１２の磁極歯１２ｄ 、１２
ｅにはそれぞれＳ極、Ｎ極が同時に現われ、このためこ
の円形鉄片回転子１２は第３図に示すように双磁極歯が
交互に形成されることになる。

停止状態では円形鉄片回転子１２の磁極歯１２ｅ。

１２ｄは、円板状永久磁石１１のＮ極からＳ極への磁気
回路が最小の磁気抵抗となる位置に停止するため、第６
図イに示すように円板状永久磁石１１ＯＮ極とＳ極をま
たぐ状態にある。

この時環状励磁コイル９に商用周波電圧を加えて、それ
によって生ずる磁束が上記のように磁気回路を流れるこ
とにより、第２図に示すように円形鉄片回転子１２の磁
極歯１２ｄにＳ極、１２ｅにＮ極が生じたとすると、磁
極歯１２ｄは円板状永久磁石１１のＳ極と反撥すると共
にその隣のＮ極に吸弓され、また磁極歯１２ｅも同磁石
１１のＮ極に反撥され、その隣のＳ極に吸引される。

このため円形鉄片回転子１２は第６図イの矢印←方向に
回転を開始する。

そして電源電圧の半周期が終ｒする直前で第６図口の位
置まで回転して慣性力を蓄積し、次の半周期に入った時
円形鉄片回転子１２の磁極歯１２ｄ 、１２ｅは、逆極
に励磁されて第６図ハに示すように、それぞれ磁極歯１
２ｄがＮ極、磁極歯１２ｅがＳ極となる。

そして前記と同様の磁極面の磁気干渉作用により、第６
図二の位置に至り、以後電源電圧の周波数に同期して回
転を続行する。

尚第６図イにおいて、起動時の電源電圧が逆の半周期で
ある場合には、矢印→方向に回転を開始する。

なお、上記において、円形鉄片回転子１２が環状励磁コ
イル９によって励磁された時、永久磁石１１との間で円
形鉄片回転子１２の内、外周自由端部よりの磁力線が回
転力を阻止するような作用をしないことにより、円形鉄
片回転子１２はその磁極歯１２ｄ、１２ｅと永久磁石１
１との吸引、反撥力のみによって回転する。

従って、出力効率の犬なる同期電動機が得られるもので
ある。

以上の説明は一実施例であるが、円形鉄片回転子１２は
、その溝孔１２ａを磁気抵抗の太ぎな材質、例えばプラ
スチックで埋めることもできる。

この場合は継目１２ｂ、１２ｃが不要になる。

なお、同円形鉄片回転子１２の内周端部、外周端部の折
曲部は、中央継鉄４、第１ケース８に対する対面面積を
太きくシ、空隙による磁気抵抗を減少させ、磁束の流れ
を増大し、磁極歯１２ｄ、１２ｅに発生するＮ極、Ｓ極
の磁力を増大させる大きな効果を有する。

中央継鉄４は、第１ケース８の回転軸１方向に対する保
持及び磁気回路の一部を形成する役目をするが、第１ケ
ース８の同保持は他の方法、例えば軸受に直接取り付け
ること、によることもでき、また磁気回路に関しては、
円形鉄片回転子１２の中央開孔部の折曲部を長くするこ
とに依ることもできる。

また円形鉄片回転子１２に形成される双磁極歯の数は、
円板状永久磁石１１と同数である必要はなく、３６０度
を永久磁石の極数で除した角度で形成された磁極歯数の
うち、一部を全く取り除いた数であっても良い。

なお、前記した実施例にあっては、円形鉄片回転子１２
の外周自由端部を環状励磁コイル側に折曲したものを示
したが、これは永久磁石１１側に折曲しても良い。

第７図は他の実施例で、同一の条件のもとに２相とした
もので、環状励磁コイルを１個、円板状永久磁石、円形
鉄片−転子は共に２個になり、円板状永久磁石間の′醒
気的角度差は１８０度になっている。

以上のようにこの考案は、内周端部が回転軸に固着され
、円形平面部の内周軸又は外周部を起端として、Ｌ字状
の溝孔により交互に適亘間隔で双磁極歯となるよう分割
し、その分割部に高磁気抵抗をもたせた軟磁性材で成る
円形鉄片回転子と、該円形鉄片回転子の平面部に対向す
る面に複数個のＮ、Ｓ極が軸心から放射状に交互に着磁
され、且つ前記円形鉄片回転子と同上・を或している円
板状永久磁石で成る回定子と、前記円形鉄片回転子と共
に磁気的回路を形成する軟磁性材で成る函体と、該函体
と前記円形鉄片回転子との間に位置する環状励磁コイル
こで横取されをものである。

従って、円形鉄片回転子には、環状励磁コイルに生ずる
交流磁束によってＮ−８極を有する複数個の双磁極歯が
略全面に亘って同時に生ずるので、円板状永久磁石との
磁気的干渉面積が、その円板状永久磁石の着磁面積と同
程度になるため、磁気効率が犬ぎく向上し、反撥力、吸
引力が大きくなる。

このため慣性量の大きな円形鉄片回転子が使用可能にな
り、出力効率を大きくすることができる。

すなわち同一慣性量を有する回転子をもった電動機に比
べて少ない電気的入力で動作できる。

また同様に磁気効率が大きくなり、反撥力、吸引力が太
き（なったことにより、同一慣性量を有する他の回転子
に比べて高い周波数にまで応することができ、このため
周波数応答性が向上が図れると共に、回転子の外周自由
端部は永久磁石に対し、その磁力線が回転力を阻止する
方向には作用せず、従ってより効率の良い同期電動機を
得ることができる等の効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

図はこの考案の一実施例を示し、第１図は小型同期電動
機の断面図、第２図は円形鉄片回転子の磁極歯の作用説
明図、第３図は円形鉄片回転子の平面図、第４図は第３
図のＶＩ−Ｖｌ断面図、第５図は円板状永久磁石の平面
図、第６図は動作説明図、第７図は他の実施例図である
。 １・・・・・・回転軸、２・・・・・・第１軸受、３・
・・・・・第２軸受、４・・・・・・中央継鉄、５・・
・・・・ワッシャー、６・・・・・・ワッシャー、１・
・・・・・回転子ボス、８・・・・・・第１ケース、９
・・・・・・環状励磁コイル、１０・・・・・・第２ケ
ース、１１・・・・・・円板状永久磁石、１２・・・・
・・円形鉄片回転子、１３・・・・・・ブツシュ、１４
・・・・・・動力伝達用ギヤ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 内周端部が回転軸に固着された磁性材で成る円板状鉄片
   回転子と、該回転子の電力の円板平面部に対向する面に
   複数個のＮ−８極が円周方向に着磁された円板状永久磁
   石より成る固定子と、前記回転子の他方の円板平面部に
   対向配置された単相入力で励磁される環状励磁コイルと
   、該励磁コイルの一部を包囲する磁性材で成る函体とか
   ら構成され、前記回転子の円板平面部には等間隔に形成
   される放射方向溝孔と、該溝孔の内外端から交互に同一
   周方向に形成されると共にその先端が隣接する前記放射
   方向溝孔と近接した周方向溝孔とより成るＬ字形の溝孔
   により磁極歯を形成し、かつ前記外側の周方向溝孔より
   外側の外周縁を軸方向に折曲して自由端部を形成し、前
   記函体と前記回転子との前記励磁コイルを包囲する磁気
   回路を構成して、前記励磁コイルから発生する磁束を前
   記函体の周面と空隙を介して前記回転子の自由端部との
   間を軸直角力向に流通させ、かつ前記磁束の流通と共に
   前記回転子の磁極歯にＮ、Ｓ極が発生するようにしたこ
   とを特徴とする同期電動機。