JPS5847831Y2 - single phase synchronous motor - Google Patents

single phase synchronous motor

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Publication number
JPS5847831Y2
JPS5847831Y2 JP1981117274U JP11727481U JPS5847831Y2 JP S5847831 Y2 JPS5847831 Y2 JP S5847831Y2 JP 1981117274 U JP1981117274 U JP 1981117274U JP 11727481 U JP11727481 U JP 11727481U JP S5847831 Y2 JPS5847831 Y2 JP S5847831Y2
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JP
Japan
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pole
rotor
stator
poles
magnetic
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Application number
JP1981117274U
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Japanese (ja)
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JPS57104775U (en
Inventor
アーサー・ダブリユ・ハイドン
Original Assignee
トライ・テツク インコ−ポレイテツド
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Publication date
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Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、単相同期モータに関する。[Detailed explanation of the idea] The present invention relates to a single-phase synchronous motor.

一般的な応用もできるが、本考案は特に分数馬力モータ
の使用に適している。
Although it has general applications, the invention is particularly suited for use with fractional horsepower motors.

この一般的な分類のある型のモータはアーサー・ダブリ
ュー・ヘイトンに1970年(昭和45年)2月10日
に特許された米国特許第3495113号、1973年
(昭和48年)2月10日に特許された米国特許第34
951.11号および1971年(昭和46年)2月1
6田、こ特許された米国特許第3564214号、更に
はアーサー・ダブリュ・ヘイトンおよびジョン・ジエー
・デ゛イー ンに1973年(昭和48年)11月6日
に特許された米国特許第3770998号に説明されて
いる。
A type of motor in this general classification is US Pat. No. 3,495,113, issued to Arthur W. Hayton on February 10, 1970, and Granted U.S. Patent No. 34
No. 951.11 and February 1, 1971 (Showa 46)
U.S. Patent No. 3,564,214, issued to Arthur W. Hayton and John J. Dean on November 6, 1973. is explained in.

前記した型のものを含む電気モータおよび他の電気回転
機の設計に存在する1つの問題は界磁コイルの付勢によ
りモータの回転が一一様に同調し2て所定の方向に回転
し始めるのを保証するため、、−二<ま取り(shad
ing)環あるいは他の補助装置を提供する必要性から
生じる製造コストおよび複雑さの増加であった。
One problem that exists in the design of electric motors and other electric rotating machines, including those of the type described above, is that the energization of the field coil causes the motor to rotate uniformly and begin to rotate in a predetermined direction. In order to guarantee that
ing) increased manufacturing cost and complexity resulting from the need to provide rings or other auxiliary devices.

そのようなくま取り装置を除去することにより設計を簡
略化する従来の試みは単方向起動特性を有していないか
、ロータが誤った方向に回転するのを妨げるため機械的
なラチツY・機構〔ノーバック(no−back)装置
と呼ばれる〕を必要とするモータを生み出した。
Previous attempts to simplify the design by eliminating such shading devices either do not have unidirectional starting characteristics or require mechanical ratchet mechanisms to prevent the rotor from rotating in the wrong direction. created a motor that required a no-back device.

全体的に複雑な従来の単方向モータの設計は他の種々の
点において更に複雑であり、製造および組立が困難で高
価な不必要に多くの素子を含んでいた。
Conventional unidirectional motor designs, which are generally complex, are even more complex in various other respects and include an unnecessarily large number of components that are difficult and expensive to manufacture and assemble.

そこで、本考案の主な目的は新規で改良された電気モー
タを提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION The main objective of the present invention is therefore to provide a new and improved electric motor.

更に詳細には、本考案の目的は単方向起動特性を有する
電気モータを提供することである。
More particularly, it is an object of the invention to provide an electric motor with unidirectional starting characteristics.

本考案の他の目的は外部電源との接続に容易に適応し得
る電気モータを提供することである。
Another object of the invention is to provide an electric motor that is easily adaptable to connection with an external power source.

本考案の他の目的は経済的に製造できて動作か全ったく
信頼し得る比較的簡単な機械的および電気的素子を使用
する電気モータを提使することである。
Another object of the invention is to provide an electric motor using relatively simple mechanical and electrical components that is economical to manufacture and completely reliable in operation.

本考案の一実施例では、磁束を発生するためのボビン支
持付勢巻線と巻線外周の絶縁性ハウジングを有するモー
タが提供される。
One embodiment of the present invention provides a motor having a bobbin supporting biasing winding for generating magnetic flux and an insulating housing around the winding.

円筒永久磁化回転子と磁束関係にある2対の固定子対向
突極を含む一般に円筒状の固定子製造もハウジング内で
支持されている。
Also supported within the housing is a generally cylindrical stator fabrication including two pairs of stator opposed salient poles in flux relationship with the cylindrical permanently magnetized rotor.

巻線の付勢により、ある固定子磁極の磁束の立ち上り(
build−up)速度(rate)は回転子がほは゛
瞬間的に決められた方向へ回転し始めることを保証する
ため注意深く制御される。
Due to the energization of the winding, the rise of the magnetic flux of a certain stator magnetic pole (
The build-up rate is carefully controlled to ensure that the rotor starts rotating in a determined direction almost instantaneously.

本考案の1つの特徴によれば、少くとも1つの、好まし
くは2つのモータの固定子突極は硬化磁性材料でできて
いる。
According to one feature of the invention, at least one, preferably two salient stator poles of the motor are made of hardened magnetic material.

硬化磁化性材料は、巻線が付勢される時、回転子が決め
られた方向へ回転し始めることを保証するため残りの固
定子磁極に対して磁束の遅れを発生する。
The hardened magnetizable material creates a magnetic flux lag with respect to the remaining stator poles to ensure that the rotor begins to rotate in a determined direction when the windings are energized.

本考案の他の特徴によれば、ある特定の重要な実施例で
は、2つの固定子磁極片は一般にU状の形状を有してお
り、モータの電気端子を形成する一体伸長部を有してい
る。
According to other features of the invention, in certain important embodiments, the two stator pole pieces have a generally U-shaped configuration and include integral extensions forming electrical terminals of the motor. ing.

これらの伸長部は絶縁性ハウジングを介して突出してお
り、適当なAMP端子あるいは他の接続装置に容易に取
り付けられる剛性コネクタとして働く。
These extensions project through the insulative housing and serve as rigid connectors that are easily attached to suitable AMP terminals or other connection devices.

本考案のいくつかの実施例の他の特徴によれば、モータ
は付勢巻線用のボビンの1つのフランジによって支持さ
れる複数の減速歯車を含んでいる。
According to other features of some embodiments of the invention, the motor includes a plurality of reduction gears supported by a flange of a bobbin for a biasing winding.

この構成により、最早ギヤーボックス(歯車箱)を設け
る必要性はなく、モータの全体の構成は非常に簡略化さ
れる。
With this configuration, it is no longer necessary to provide a gear box, and the overall configuration of the motor is greatly simplified.

本考案は、他の目的とその特徴は勿論のこと、添付図面
を参照して読まれる時、実施例の以下の説明により更に
明確なものになる。
The invention, as well as other objects and features thereof, will become more apparent from the following description of embodiments when read with reference to the accompanying drawings.

第1図の斜視図を参照すると、コツプ状カバーあるいは
ハウジング10と円筒状の同軸ギヤーボックス11を有
する交流同期モータが示されている。
Referring to the perspective view of FIG. 1, an AC synchronous motor is shown having a tipped cover or housing 10 and a cylindrical coaxial gearbox 11.

ハウジング10とギヤーボックス11はそれぞれプラス
チックあるいは他の絶縁性、非磁性の材料であり、コン
パクトな円筒状の構造を形成するように相互にぴったり
係合する関係で構成されている。
Housing 10 and gearbox 11 are each made of plastic or other insulating, non-magnetic material and are constructed in a snug relationship to form a compact cylindrical structure.

ギヤーボックス11は出力ピニオン16において適当な
減速を提供するように一連の減速歯車15(第4図)を
包囲している。
Gearbox 11 encloses a series of reduction gears 15 (FIG. 4) to provide adequate reduction at output pinion 16.

モータは4つの磁極片17,18.19および20から
なるハウジング10内に円筒状固定子構造を含んでいる
The motor includes a cylindrical stator structure within a housing 10 consisting of four pole pieces 17, 18, 19 and 20.

これらの磁極片はそれぞれモータの回転軸と等しい距離
関係を有する円筒状アレイに配置される一体突極固定子
磁極17 a 、18 a 、19 aおよび20 a
を含んでいる。
These pole pieces each have integral salient stator poles 17 a , 18 a , 19 a and 20 a arranged in a cylindrical array having an equal distance relationship to the axis of rotation of the motor.
Contains.

固定子磁極17 aおよび18aは従来の冷延鋼あるい
は他の比較的軟い磁性材料であるが、固定子磁極19
aおよび20 aは熱処理によって硬化された高炭素鋼
から構成される。
Stator poles 17a and 18a are conventional cold rolled steel or other relatively soft magnetic materials, while stator poles 19
a and 20 a are constructed from high carbon steel hardened by heat treatment.

すなわち、磁極19 aおよび20 aを形成する磁極
片19および20は例えば1200°Fの温度に加熱さ
れ、それから例えば所望の硬化効果を提供するため水中
で急冷される。
That is, the pole pieces 19 and 20 forming poles 19 a and 20 a are heated to a temperature of, for example, 1200° F. and then quenched, for example, in water to provide the desired hardening effect.

軟い固定子磁極17 aおよび18 aは付勢巻線23
内で相互に対向する関係で設けられている。
Soft stator magnetic poles 17a and 18a are biasing windings 23
They are placed in a relationship that faces each other within the area.

硬化固定子磁極19 aおよび20 aも巻線23内で
対向する関係で位置させられており、はは90°および
45°から90’におよぶ角度にわたって固定子磁極1
7aおよび18aと間隔を有している。
Hardened stator poles 19a and 20a are also positioned in opposing relationship within winding 23, with stator poles 19a and 20a located over angles ranging from 90° and 45° to 90'.
7a and 18a.

巻線23は一対のフランジ26および27と中心バブ2
8とを有するスプールあるいはボビン25上に支持され
ている。
The winding 23 has a pair of flanges 26 and 27 and a central bub 2.
8 and is supported on a spool or bobbin 25 having a spool or bobbin 25.

固定子磁極片17および19はU状の形状である。Stator pole pieces 17 and 19 are U-shaped.

これら磁極片の固定子磁極部分17 aおよび19 a
はボビンバブ28内に位置させられており、モータの軸
に平行である。
Stator pole portions 17a and 19a of these pole pieces
is located within the bobbin bub 28 and parallel to the axis of the motor.

磁極片17および19はフランジ26の外面に沿って部
分17 aおよび19aから放射状に伸びており、そこ
から巻線23の外側に沿うモータ軸に平行にかつ、それ
ぞれ磁極片伸長部31および32を形成するため絶縁性
ハウジング10内の対応スロット29および30を介し
て進んでいる。
Pole shoes 17 and 19 extend radially from portions 17a and 19a along the outer surface of flange 26, thence parallel to the motor axis along the outside of winding 23 and with pole shoe extensions 31 and 32, respectively. It passes through corresponding slots 29 and 30 in insulative housing 10 to form.

巻線23の2つの端子リードは磁極片17および19に
半田付けされるかあるいは他の方法で電気的に接続され
、伸長部31および32がモータの電気端子として使用
される。
The two terminal leads of winding 23 are soldered or otherwise electrically connected to pole pieces 17 and 19, and extensions 31 and 32 are used as electrical terminals for the motor.

固定子磁極片18は一般に固定子磁極18 aを形成す
るLの1つの脚と放射状に伸びる他の脚を有するL状を
呈している。
The stator pole piece 18 is generally L-shaped with one leg of the L forming the stator pole 18a and the other leg extending radially.

他方、固定子磁極片20はU形状であり、Uの1つの脚
を形成する固定子磁極20 aに加えて、巻線23の外
側に第2の脚20 bを含んでいるとともにボビンフラ
ンジ27の外面と接する関係で相互に接続している放射
状部20Cを含んでいる。
On the other hand, the stator pole piece 20 is U-shaped and, in addition to the stator pole 20 a forming one leg of the U, includes a second leg 20 b on the outside of the winding 23 and a bobbin flange 27 radial portions 20C that are interconnected in contact with the outer surfaces of the radial portions 20C.

一連のボス33はボビン25のフランジ26および27
の外面に一体にモールドされている。
A series of bosses 33 connect flanges 26 and 27 of bobbin 25.
It is integrally molded on the outer surface of the

これらのボスは適当な位置に磁極片を保持するため磁極
片17,18.19および20の対応孔を介して突出し
ている。
These bosses project through corresponding holes in pole pieces 17, 18, 19 and 20 to hold the pole pieces in place.

第1図より第5図の実施例では、モータの固定子は軟い
磁性材料の単一の対より戊る対向突極固定子磁極17
aおよび17 aだけと硬磁性材料の単一の対より成る
対向突極固定子磁極片19 aおよび20 aだけを含
んでいる。
In the embodiment of FIGS. 1 to 5, the stator of the motor has opposed salient stator poles 17 made of a single pair of soft magnetic material.
a and 17 a and opposed salient stator pole pieces 19 a and 20 a of a single pair of hard magnetic material.

磁極17 a 、18 a 、19 aおよび20 a
のそれぞれは回転子35と磁束関係にある。
Magnetic poles 17a, 18a, 19a and 20a
Each of them is in a magnetic flux relationship with the rotor 35.

回転子35は単一の対より戊る反対向きの南北の極では
あるが永久的に磁化されるセラミック磁気材料の比較的
長くてうすい円筒状の形状である。
The rotor 35 is a relatively long, thin cylindrical shape of permanently magnetized ceramic magnetic material with opposite north and south poles from a single pair.

回転子材料は高い保磁力と、低い透磁率と、高い磁気エ
ネルギーの発生と、小さな比重を提供するように比較的
に硬いものである。
The rotor material is relatively hard so as to provide high coercivity, low magnetic permeability, high magnetic energy generation, and low specific gravity.

そのような材料の代表的な例はペンシルベニヤ州、セン
トメリーズにあるスタックボールカーボンカンパニーの
電気素子ディビジョンによって製造されるセラマグネテ
ィック(Ceramagnetic) A 、 A 1
9およびA70とインディアナ州、パルパライソにある
インチ゛イアナゼネラルコーポレーションによって製造
されるインドツク(Indox) IおよびVである。
A typical example of such a material is Ceramagnetic A, A1, manufactured by Stack Ball Carbon Company's Electrical Components Division, St. Mary's, Pennsylvania.
9 and A70 and Indox I and V manufactured by Indiana General Corporation of Palparaiso, Indiana.

そのような材料は化学記号BaF’e1゜019を有す
るバリウム酸化鉄である。
Such a material is barium iron oxide, which has the chemical symbol BaF'e1°019.

他の適当な材料はオハイオ州、コネチカットにある3M
社のインマンテ゛イジョンから入手可能なプラスチフオ
ーム (Plastiform)である。
Other suitable materials include 3M located in Ohio and Connecticut.
Plastiform, available from Inmandition, Inc.

回転子もまたペンシルベニア州、ランカスターにあるハ
ミルトンウオッチカンパニーによって製造される77%
プラチナ、23%コバルトの材料から製造される。
The rotor is also manufactured by the Hamilton Watch Company in Lancaster, Pennsylvania.
Manufactured from platinum, 23% cobalt material.

この後者の材料は6.400ガウスの残留誘導と、4.
300エールステツドの保磁力と、9.0X106ガウ
ス〜エールステツドの最大エネルギー発生を有している
This latter material has a residual induction of 6.400 Gauss and 4.
It has a coercive force of 300 Oersted and a maximum energy production of 9.0 x 106 Gauss to Oersted.

同様に高いエネルギー発生を有する特に有利な他の回転
子材料は現時点で商業的に入手可能なサマリウムコバル
トである。
Another particularly advantageous rotor material with similarly high energy production is currently commercially available samarium cobalt.

回転子35はセメント、モールドあるいは他の適当な技
術によって軸36が固定される軸状の穴を含んでいる。
Rotor 35 includes an axial hole in which a shaft 36 is secured by cement, molding, or other suitable technique.

第4図に最も良く示されているように、軸36はハウジ
ング10の環状壁とギヤーボックス11の端板39にそ
れぞれ中心的に位置させられる2つの軸受素子の間で回
転できるように支持されている。
As best shown in FIG. 4, the shaft 36 is rotatably supported between two bearing elements centrally located in the annular wall of the housing 10 and in the end plate 39 of the gearbox 11, respectively. ing.

いくつかの実施例では、特に回転子材料としてプラスチ
フオームが使用される場合、その材料の一連の比較的う
すいワッシャーが軸36に相互に積み重ねられる関係で
置かれており、回転子を形成するため共に粘着的に保持
されている。
In some embodiments, particularly where plastiform is used as the rotor material, a series of relatively thin washers of that material are placed in stacked relation to the shaft 36 to form the rotor. held together adhesively.

他の有利な構成では、プラスチフオーム材料がシート状
に圧延されるか、管状に押出され、ある長さに切断され
、軸上に圧縮される。
In another advantageous configuration, the plastiform material is rolled into sheets or extruded into tubes, cut to length and compressed on an axis.

長い回転子の使用はモータを操作するのに利用し得るト
ルクを増加する。
Using a longer rotor increases the torque available to operate the motor.

比較的大きなI・ルクが回転子の長さと直径の比が約1
.25 : 1を越える時に生じる。
The relatively large I-lux means that the ratio of rotor length to diameter is approximately 1.
.. 25: Occurs when it exceeds 1.

正味の使用し得るトルクはこの比がl:1に達すると急
速に低下する。
The net available torque drops rapidly when this ratio reaches l:1.

更に、比を小くとも1.25 : 1に維持することに
よって回転子の低い慣性が瞬間的な起動と停止を実質的
に可能にする。
Furthermore, by keeping the ratio at least 1.25:1, the low inertia of the rotor allows for virtually instantaneous starting and stopping.

この後者の特徴は、起動および停止を繰り・返した後回
転子軸の位置の積算誤差の導入を避けることが必要な場
合、モータが断続的時限操作あるいは他の応用に使用さ
れる際に特に有利である。
This latter feature is particularly useful when the motor is used for intermittent timed operation or other applications where it is necessary to avoid introducing cumulative errors in the rotor shaft position after repeated starting and stopping. It's advantageous.

第1図より第5図のモータが交流同期モータとして使用
される場合、例えば60拒、11OVの交流信号が磁極
片端子31および32によって付勢巻線23に印加され
る。
When the motor of FIGS. 1-5 is used as an AC synchronous motor, an AC signal of, for example, 60V, 11OV is applied to the energizing winding 23 by the pole piece terminals 31 and 32.

巻線23は交互にNおよびSに突極固定子磁極17 a
、18 a 、19 aおよび20 aのそれぞれを
磁化するための磁束を発生する。
The winding 23 is alternately N and S with salient stator poles 17 a
, 18 a , 19 a and 20 a.

このように磁化された固定子磁極は同期速度で回転子を
駆動するよう回転子35のNおよびS極と協働する。
The stator poles thus magnetized cooperate with the north and south poles of rotor 35 to drive the rotor at synchronous speed.

軟い固定子磁極17 aおよび18 aの磁束は入来す
る交流信号に続き、第3図の曲線42で図示されている
The magnetic flux of soft stator poles 17a and 18a follows the incoming AC signal and is illustrated by curve 42 in FIG.

固定子磁極19 aおよび20 aは硬化材料が使用さ
れているため、これら後者の磁極の磁束は曲線43によ
って示される方法で軟い磁極17 aおよび18 aの
磁束を遅らせる。
Since stator poles 19 a and 20 a are made of hardened material, the flux of these latter poles retards the flux of softer poles 17 a and 18 a in the manner shown by curve 43.

従って、巻線23の付勢により磁極17 aおよび18
aの磁束は殆んど瞬間的に立ち上り始めるが、一方磁
極19 aおよび20 aには最初殆んど磁束がないが
きわめて少い。
Therefore, due to the biasing of the winding 23, the magnetic poles 17a and 18
The magnetic flux at a starts to rise almost instantaneously, while at the magnetic poles 19a and 20a there is almost no magnetic flux at first, but it is extremely small.

巻線23の電圧がライン電圧のほぼ75%に達すると、
硬化磁極19 aおよび20 aの磁束は立ち上り始め
入力電圧が第1の士サイクルの終りにピークになる僅か
前に最大値に達する。
When the voltage in winding 23 reaches approximately 75% of the line voltage,
The magnetic flux in hardened poles 19a and 20a begins to rise and reaches its maximum value shortly before the input voltage peaks at the end of the first cycle.

巻線23の最初の付勢時から、硬化磁極の磁束立ち上り
速度は軟い磁極のそれよりも実質的に小さくなるように
構成される。
From the initial energization of winding 23, the magnetic flux rise rate of the hard pole is configured to be substantially lower than that of the soft pole.

硬化磁極の磁束は軟い磁極の磁束が減少し始め次の交番
で逆転する後まで、大抵の場合、軟い磁極の最大値より
若干小さい値であるその最大値で継続する。
The hardened pole's magnetic flux continues at its maximum value, which is usually slightly less than the soft pole's maximum, until after the soft pole's flux begins to decrease and reverse in the next alternation.

硬化磁極からの磁束は常に軟い磁極の磁束に対して遅れ
た関係を続ける。
The magnetic flux from the hard magnetic pole always lags behind the magnetic flux from the soft magnetic pole.

軟い磁極からのものに対して硬化磁極からの磁束が遅れ
るのは、この2つのタイプの磁極の磁気ヒステリシス特
性が異なっているがらである。
The reason why the magnetic flux from a hard magnetic pole lags behind that from a soft magnetic pole is that the magnetic hysteresis characteristics of these two types of magnetic poles are different.

ヒステリシス現象は磁気学の分野でよく認識されている
The hysteresis phenomenon is well recognized in the field of magnetism.

すなわち、異なった物質は異なったヒステリシス特性を
示し、そしてこれらの物質に供給された同じ励磁力はこ
れを通る磁束に差を与えることがよく知られている。
That is, it is well known that different materials exhibit different hysteresis characteristics and that the same excitation force applied to these materials will result in differences in the magnetic flux passing through them.

この考案によれば、同じ材料であるが、異なった熱処理
を受けた固定子磁極も同様に異なったヒステリシス特性
を示すことが明らかにされた。
According to this invention, it was revealed that stator poles made of the same material but subjected to different heat treatments also exhibit different hysteresis characteristics.

たとえば図示の実施例においては、磁極17 aおよび
18 aに与えられた特定の熱処理は、この磁極を急冷
することによってこれらを磁極19 aおよび20 a
よりも硬くすることである。
For example, in the illustrated embodiment, the particular heat treatment applied to poles 17a and 18a transforms them into poles 19a and 20a by rapidly cooling the poles.
The goal is to make it harder than it is.

こうして硬化された磁極17aおよび18 aは、軟い
磁極19aおよび20 aよりも大きいヒステリシス特
性を示し、これらを通る磁束は、軟い磁極を通る磁束よ
りも遅れる。
The thus hardened magnetic poles 17a and 18a exhibit greater hysteresis characteristics than the softer magnetic poles 19a and 20a, so that the magnetic flux through them lags behind the magnetic flux through the softer magnetic poles.

この2種の磁極は回転子のまりで相互に離れているので
、回転子と各固定子磁極との間で作用する磁束は時間遅
れ特性を示し、回転子に自己起動性を与える。
Since these two types of magnetic poles are separated from each other by the rotor hole, the magnetic flux acting between the rotor and each stator magnetic pole exhibits a time delay characteristic, giving the rotor self-starting properties.

巻線23が付勢を解かれると、軟い固定子磁極17 a
および18 aの磁束が実質的に瞬間的に零に低下する
When the winding 23 is deenergized, the soft stator pole 17 a
and the magnetic flux at 18a drops to zero substantially instantaneously.

しかし、ある程度の残留磁気が硬化固定子磁極19aお
よび20 aに残り、モータの静止状態では1つの硬化
磁極はN極を有し、他の硬化磁極はS極である。
However, some residual magnetism remains in the hardened stator poles 19a and 20a, with one hardened pole having a north pole and the other hardened pole having a south pole when the motor is at rest.

この残留磁気が非突起電極回転子磁極が硬化固定子磁極
19 aおよび20 aの1つに向い合っている静止停
止状態を回転子35に取らせる。
This residual magnetism causes the rotor 35 to assume a stationary standstill with the non-protruding rotor poles facing one of the hardened stator poles 19a and 20a.

巻線23が再び付勢されると、回転子35は直ちに所定
の方向に回転を始める。
When the winding 23 is energized again, the rotor 35 immediately begins to rotate in the predetermined direction.

例えば第2図を参照すると、回転子の静止位置はN極が
硬化固定子磁極19 aに向い、南の磁極が硬化固定子
磁極20aに向うようになる。
For example, referring to FIG. 2, the rest position of the rotor is such that the north pole faces hardened stator pole 19a and the south pole faces hardened stator pole 20a.

最初、軟い固定子磁極17 aは巻線が付勢されるとS
極であり、磁極17aが固定子のN極を吸引し、回転子
が時計方向に回転を始める。
Initially, the soft stator poles 17a are
The magnetic pole 17a attracts the north pole of the stator, and the rotor starts rotating clockwise.

一方、最初軟い磁極17 aがN極であると、回転子は
90°より僅かに大きな角度だけ反時計方向に回転し、
それから、固定子磁極の極性が第1の+サイクルの終了
により変化するにつれて、方向を変え、時計方向に回転
を始める。
On the other hand, if the initially soft magnetic pole 17a is the north pole, the rotor will rotate counterclockwise by an angle slightly larger than 90°.
It then changes direction and begins to rotate clockwise as the polarity of the stator poles changes due to the end of the first + cycle.

回転子35の単方向の回転を実現する際の硬化固定子磁
極19 aおよび20 aの効果は上記されたヘイトン
の米国特許第3495113号および3564314号
に開示されたくま取りされた固定子磁極の効果とほとん
ど同じである。
The effectiveness of hardened stator poles 19a and 20a in achieving unidirectional rotation of rotor 35 is similar to that of the rounded stator poles disclosed in Hayton U.S. Pat. is almost the same.

くま取りされた磁極の使用に代る硬化磁極の1つの他の
利点は硬化磁極中の残留磁気が起動に最も有利な位置に
回転子を位置させることである。
One other advantage of hardened poles over the use of hollowed poles is that the residual magnetism in the hardened poles positions the rotor in the most advantageous position for starting.

硬化磁極中の磁束の遅れの程度はある程度まで熱処理に
よって磁極に与えられる硬さの程度によって制御される
The degree of magnetic flux lag in a hardened pole is controlled to some extent by the degree of hardness imparted to the pole by heat treatment.

突極固定子磁極17 a 、18 a 、19 aおよ
び20 aはハウジング10とギヤーボックス11によ
って定義される非磁性帰路を有している。
Salient stator poles 17 a , 18 a , 19 a and 20 a have a non-magnetic return path defined by housing 10 and gearbox 11 .

従来の方法は固定子磁極の磁束の通路磁気抵抗を最小に
維持してモータを最良効率で動作させるため鋼あるいは
他の電気的に導電性のある磁気材料からこれらの素子を
製造することである。
The conventional method is to fabricate these elements from steel or other electrically conductive magnetic materials in order to keep the magnetic flux path reluctance of the stator poles to a minimum, allowing the motor to operate at optimum efficiency. .

しかし本考案によって表示されるように硬化固定子磁極
の使用に組合せられる非磁性ハウジングとギヤーボック
スにより、モータは固定子磁極の磁束用磁性帰路を有す
る従来のモータよりも実質的に良好な起動および運転特
性と同様に良好な効率を示す。
However, with the non-magnetic housing and gearbox combined with the use of hardened stator poles as displayed by the present invention, the motor has substantially better starting and Shows good efficiency as well as operating characteristics.

ハウジングの絶縁特性はモータの電気入力端子としての
固定子磁極片17および19の使用を容易にする。
The insulating properties of the housing facilitate the use of stator pole pieces 17 and 19 as electrical input terminals for the motor.

モータの運転中のある瞬間においては、軟い固定子磁極
17 aおよび18 aは硬化固定子磁極19aおよび
20 aと同様逆極性である。
At a certain moment during motor operation, the soft stator poles 17a and 18a are of opposite polarity as are the hard stator poles 19a and 20a.

磁束は1つの極性の固定子磁極から固定子にかけて逆極
性の固定子磁極への通路に追従し、それから非磁性帰路
に沿って最初の磁極に戻る。
The magnetic flux follows a path from the stator poles of one polarity through the stator to the stator poles of the opposite polarity, and then returns along a non-magnetic return path to the first pole.

回転子は驚くほど高い出力トルクを発生し、磁界コイル
が付勢を解がれるまで回転を続ける。
The rotor develops a surprisingly high output torque and continues to rotate until the field coil is deenergized.

第6図および第7図を参照すると、第1図より第5図の
モータの動作モードに類似するが、減速歯車列の別体の
ギヤーボックスの必要性を回避する電気モータが使用さ
れている。
6 and 7, an electric motor is used which is more similar to the mode of operation of the motor of FIG. 5 than that of FIG. 1, but which avoids the need for a separate gearbox in the reduction gear train. .

第6図および第7図のモータは永久磁化非突極回転子3
5と共に磁極片17,18.19および20および前に
説明されたモータの巻線23を有する円筒状固定子構造
を含んでいる。
The motors in FIGS. 6 and 7 have a permanently magnetized non-salient pole rotor 3
5 as well as a cylindrical stator structure with pole pieces 17, 18, 19 and 20 and the windings 23 of the motor previously described.

しかし、前のモータと相違し、第6図および゛第7図の
モータにプラスチックあるいは他の非磁性、絶縁性材料
の比較的深いカバーあるいはハウジング50を有してい
る。
However, unlike the previous motors, the motors of FIGS. 6 and 7 have a relatively deep cover or housing 50 of plastic or other non-magnetic, insulating material.

出力ピニオン16と磁極片伸長部31および32を除け
ば、ハウジング50はモータの全ての構成素子を包囲し
ている。
With the exception of output pinion 16 and pole shoe extensions 31 and 32, housing 50 encloses all components of the motor.

ハウジングの開放端は環状端板51によって塞がれてい
る。
The open end of the housing is closed by an annular end plate 51.

モータの付勢巻線23は一般に55で示されるボビンで
支持されている。
The motor energizing winding 23 is supported on a bobbin generally indicated at 55.

ボビン55は2つの対向フランジ部56および57と巻
線のコアとして作用する中心回転子のS極が固定子の永
久磁化N極と向い合う単一の静止位置を有するだけであ
る。
The bobbin 55 has only two opposed flange parts 56 and 57 and a single rest position where the south pole of the central rotor, which acts as the core of the winding, faces the permanently magnetized north pole of the stator.

種々の実施例において、モータの固定子構造は救い磁気
材料の単一の対の対向突極固定子磁極と回転子と磁束関
係にある硬化磁性材料の単一の対の対向突極固定子磁極
だけを含んでいる。
In various embodiments, the stator structure of the motor includes a single pair of opposed salient stator poles of hardened magnetic material and a single pair of opposed salient stator poles of hardened magnetic material in flux relationship with the rotor. Contains only

利点ある他の構成において、更にモータの設計を簡略化
するため、固定子構造は軟い磁性材料の単一の突極固定
子磁極と硬化性材料の単一の突極固定子磁極だけを有し
ている。
In another advantageous configuration, and to further simplify the motor design, the stator structure has only a single salient stator pole of soft magnetic material and a single salient stator pole of hardened material. are doing.

2つの磁極はほぼ90°の間隔を有し、例えば、第2図
の軟い固定子磁極17 aと硬化固定子磁極19 aに
類似する方法で構成される。
The two poles have a spacing of approximately 90° and are constructed in a manner similar to, for example, the soft stator pole 17a and hard stator pole 19a of FIG.

モータの界磁コイルの付勢により、硬化磁極の磁束の単
方向起動特性を有するモータを提供するため上述されか
つ第3図に示された方法で軟い磁極の磁束を遅らせる。
The energization of the field coils of the motor retards the soft pole flux in the manner described above and illustrated in FIG. 3 to provide a motor with unidirectional starting characteristics of the hard pole flux.

異極コイルが付勢されると、回転子はその非突極磁極が
硬化固定子磁極に向い合い、軟いバブを有している。
When the heteropolar coils are energized, the rotor has a soft bub with its non-salient poles facing the hardened stator poles.

第7図で最も良く示されているように、複数の減速歯車
60はボビンフランジ56の外面に直接回転できるよう
に設けられている。
As best shown in FIG. 7, a plurality of reduction gears 60 are rotatably mounted directly on the outer surface of the bobbin flange 56.

これらの歯車はピニオンにおける所望の減速を提供する
ように回転子35と出力ピニオン16を相互に接続する
働きをする。
These gears serve to interconnect rotor 35 and output pinion 16 to provide the desired reduction in the pinion.

従ってフランジ56は巻線23と減速歯車60との間の
共通壁として働き、別体のギヤーボックスあるいは他の
構成素子を包囲する必要性を回避する。
Flange 56 therefore acts as a common wall between winding 23 and reduction gear 60, avoiding the need to enclose a separate gearbox or other components.

本考案はそれぞれの実施例は更に付勢巻線に印加される
直流電流に応答して一全回転により回転子を駆動するス
テップモータとして操作され得る。
Each embodiment of the present invention can further be operated as a stepper motor that drives the rotor through a full rotation in response to a direct current applied to the energizing winding.

この効果を実現するため、突極固定磁極の1つの対向対
はそれぞれN、Sの磁極を提供するよう永久的に磁化さ
れる。
To achieve this effect, one opposing pair of salient fixed magnetic poles is permanently magnetized to provide N and S magnetic poles, respectively.

これを達成する一般的な方法は、例えば、硬化磁極19
aおよび20 aの内部表面に永久磁化を受けたプラス
チフオームの素子を取り付けることである。
A common way to achieve this is, for example, by hardening the magnetic pole 19
a and 20 a with permanently magnetized plastiform elements.

この構成により、回転子は回転子のN極が固定子の永久
磁化S極に向い合い、固定子磁極から変位させられる位
置を常に取り、そのためコイルが再び付勢されると、回
転子は自己起動する。
With this configuration, the rotor always assumes a position in which the north pole of the rotor faces the permanently magnetized south pole of the stator and is displaced from the stator poles, so that when the coil is reenergized, the rotor self-energizes. to start.

上述された回転子は単一の対よりなる非突極回転子磁極
だけにより永久的に磁化される比較的長くて狭い円筒形
のものである。
The rotor described above is a relatively long, narrow cylindrical piece that is permanently magnetized by only a single pair of non-salient rotor poles.

回転子は特に良好な動作特性と高い出力トルクを提供す
るため一対以上の突極固定子磁極と協働する。
The rotor cooperates with one or more pairs of salient stator poles to provide particularly good operating characteristics and high output torque.

使用された術語と表現は説明する目的で使用されたもの
で限定されたものでなく、そのような術語と表現を使用
した場合、図示され、説明された特徴と等価なもの、あ
るいはその一部を排除する意図はなく実用新案登録請求
の範囲の記載の範囲内で種々の修正が可能であることが
理解される。
The terminology and expressions used are for descriptive purposes only and are not intended to be limiting; the use of such terminology and expressions does not imply that the features illustrated or described are equivalent to, or part of, the features illustrated or described. It is understood that various modifications can be made within the scope of the claims for utility model registration without intending to exclude them.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本考案の一実施例による交流同期モータの分解
斜視図である。 第2図は第1図で示されたモータの横断面図である。 第3図はモータの固定子磁極の磁束間の関係を示す説明
図である。 第4図は第2図のライン4−4に沿った断面図である。 第5図はある部分が立面的に示される第2図のライン5
−5に沿った断面図である。 第6図は本考案の他の実施例による交流同期モータの斜
視図である。 第7図は第4図に類似する断面図であるが、第6図のモ
ータを示している。 10・・・・・・ハウジング、11・・・・・・ギヤー
ボックス、15・・・・・・減速歯車、16は出力ピニ
オン、17.18,19゜20・・・・・・磁極片、1
7 a 、18 a 、19 a 、20 a・・・・
・・突極固定子磁極、23・・・・・・付勢巻線、25
・・・・・・ボビン、26゜27・・・・・・フランジ
、28・・・・・・中心バフ゛、29 、30・・・・
・・スロワ)、31.32・・・・・・磁極片伸長部、
33・・・・・・ボス、35・・・・・・回転子、36
・・・・・・軸、50・・・・・・ハウジング、51・
・・・・・環状端板、56.57・・・・・・対向フラ
ンジ。
FIG. 1 is an exploded perspective view of an AC synchronous motor according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of the motor shown in FIG. 1. FIG. 3 is an explanatory diagram showing the relationship between the magnetic fluxes of the stator magnetic poles of the motor. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line 4--4 of FIG. Figure 5 shows line 5 of Figure 2 where a certain part is shown in elevation.
FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line -5. FIG. 6 is a perspective view of an AC synchronous motor according to another embodiment of the present invention. FIG. 7 is a cross-sectional view similar to FIG. 4, but showing the motor of FIG. 10...Housing, 11...Gear box, 15...Reduction gear, 16 is output pinion, 17.18, 19°20...Magnetic pole piece, 1
7 a, 18 a, 19 a, 20 a...
... salient stator magnetic pole, 23 ... energizing winding, 25
...Bobbin, 26゜27...Flange, 28...Center buff, 29, 30...
...thrower), 31.32...magnetic pole piece extension part,
33...Boss, 35...Rotor, 36
...Shaft, 50...Housing, 51.
...Annular end plate, 56.57 ... Opposing flange.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 胴部とその胴部両端に設けられた側板とからなるボビン
に装着された環状の付勢巻線と、前記ボビンの胴部内周
に設けられた複数の突極固定子磁極片と、これら複数の
固定子磁極片で形成されるボビン胴部内周空間に配置さ
れその外表面に円周状に交互に複数のN、S磁極を有す
る回転子と、前記ボビンおよび環状の付勢巻線を覆うよ
うに設けられた絶縁材料からなるハウジングとを有する
単相同期モータにおいて、前記固定子磁極片のうちの2
つを前記ボビンの側板外面に沿って前記/’%ウジング
外に延長し、これら延長部分を導電材料より形成して電
気的入力端子とし、さらに前記付勢巻線と前記延長部分
とを電気的に接続したことを特徴とする単相同期モータ
An annular biasing winding attached to a bobbin consisting of a body and side plates provided at both ends of the body, a plurality of salient stator magnetic pole pieces provided on the inner periphery of the body of the bobbin, and a plurality of these. A rotor that is arranged in the inner circumferential space of a bobbin body formed by stator magnetic pole pieces and has a plurality of N and S magnetic poles alternately circumferentially on its outer surface, and covers the bobbin and an annular biasing winding. In a single-phase synchronous motor having a housing made of an insulating material provided as shown in FIG.
one is extended outside the /'% housing along the outer surface of the side plate of the bobbin, these extended portions are made of a conductive material to serve as electrical input terminals, and the biasing winding and the extended portion are electrically connected to each other. A single-phase synchronous motor characterized by being connected to.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS50150813A (en) * 1974-05-27 1975-12-03

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS50150813A (en) * 1974-05-27 1975-12-03

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