JPS5953783B2 - 安定回転型多極同期電動機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は多極同期電動機において、回転子６の外周側面
に多極着磁を施し、磁気ブレーキ用の磁性材２５を回転
子６の外周側面に近接配置して成ることを特徴とする安
定回転型多極同期電動機に係り、その目的とするところ
は、起動がスムーズにでき、コツキングのない安定な回
転が長期に亘って得られる安定回転型多極同期電動機を
提供するにある。

従来のインダクタモータのような小型多極同期電動機に
あっては基本的に無負荷時における機械的負荷や損失を
なるべく少なくするように工夫されているが、このよう
に機械的損失の少ない電動機にあっては無負荷回転の場
合、コツキングを生じ易く振動や騒音の源となっていた
。

これは回転子のトルクが大きく、回転子が軽いと応答が
速いので、回転子の行き過ぎ現象で回転オーバーが生じ
、固定子との励磁の関係で一瞬ブレーキがかかるからで
ある。

従って、磁極１ピッチ当り１回のコツキングが発生し振
動も大きかった。

ところが幸いにして回転子磁極と固定子磁極が平面的で
互に所定のギャップで対向している面対向型電動機にあ
っては、回転子磁極面と固定子磁極面とは互いに吸引関
係にあるので回転子に機械的負荷が加わって機械的損失
が生じ、この機械的損失が振動トルクを吸収しているこ
とになって回転子の安定な回転が得られることになるら
しかしながら、このような面対向型電動機にあっても、
回転子と固定子との両磁極面のギャップ長が大きくなる
につれ吸引力が低下し、機械的損失が極端に低下するた
め、コツキングを制御できなくなり遂に乱調を起こす結
果となっていた。

このような状態の時は回転子に適当な機械的負荷を加え
ることにより、回転子が加速気味になることを防止して
コツキングのない安定な回転が得られる。

しかしながら、例えば実公昭５０−３６１６６号公報に
見られるようにばね等の弾性材を回転子に摺接させて機
械的負荷を付与する従来の方法では、静止摩擦が動摩擦
よりもはるかに大きくなって起動がスムーズに行なえな
いという問題があるとともに、弾性材の接触部が磨耗す
るため長期に渡って安定した回転が得られなくなる欠点
があった。

本発明は上記従来例の欠点を解決するために提供したも
ので、以下面対向型の多極同期電動機に適用した場合の
実施例に基いて詳述する。

第１図は一実施例の分解斜視図で、図中１は焼結合金で
作られ潤滑油を含浸した軸受、２は軸受１を内部に圧入
する中央磁路筒で、コイル枠３の中心孔３ａに圧入され
て中央磁路を構成するようになっている。

こうしてできたコイルブロックは電動機の外枠４の中心
部に挿入され、コイル枠３の上下面と外枠４の上下面と
が一致するまで嵌入した後、コ字型に折曲した固定子磁
極歯板５を横がら液入する。

固定子磁極歯板５は打抜きにより形成される内側磁極歯
５ａと外側磁極歯５ｂとを交互に位置させることにより
形成される固定子磁極５ｃを有している。

６は回転軸７を軸受１の軸孔８内に挿入して回転自在に
保持される回転子で、その下面と外周゛側面とに固定子
磁極５Ｃと同数の多極着磁面が設けてあり、該着磁面と
固定子磁極５ｃの磁極面とが所定のギャップ長Ｇで相対
向している。

９はカバーで゛、その内側の凹部９ａにヒステリシス特
性を有するＵ字形のばね鋼からなる磁性材２５がその弾
性力を利用して嵌め込んであり、取付孔１０，１０ａ、
１０ｂにねじを通すことによりカバー９は固定される。

上記のカバー９と外枠４とで電動機ケースが構成しであ
る。

なお、上記カバー９にプラスチックの柱１１を設けて、
この柱１１を固定子磁極歯板５に穿孔される孔に圧入し
てカバー９を固定してもよいものである。

また、上記Ｕ字型磁性材２６はカバー９を磁性材で形成
して、この磁性材の下面をＵ字状に突出させてもよいも
のである。

１２はコイル枠３の一部に同時成型された端子で、コイ
ル１３の巻き始めと巻き終りとが半田付けされる。

外枠４の側壁上部には固定子磁極歯板５の案内ガイドと
しての突起壁１４が設けである。

そしてこの突起壁１４の固定子磁極歯板５挿入側先端部
には、傾斜面１５が設けてあって固定子磁極歯板５の挿
入が容易となっている。

一方固定子磁極歯板５には耳部１６が設けてあり、固定
子磁極歯板５を外枠４に液入する際、耳部１６と傾斜面
１５が衝合し、固定子磁極歯板５を押し拡げ、更に押し
進むと、固定子−磁極歯板５の中心孔１９に中央磁路筒
２の上端部が嵌まり込み、固定子全体を挾持する形とな
る。

このとき、耳部１６は突起壁１４の溝部２６に嵌まり込
むものである。

組立ての順序としては、まず中央磁路筒２をコイル枠３
の中心孔３ａに挿入したものを外枠４に挿入固定する。

しかる後固定子磁極歯板５を液入するのであるが、中央
磁路筒２の両端を固定子磁極歯板５の両中心孔１９にか
しめ固定する必要性から、中央磁路筒２は上下の両中心
孔１９間隔よりも若干長くしである。

このため固定子磁極歯板５を外枠４に挿入するとき、固
定子磁極歯板５先端部を拡げ、同先端部が中央磁路筒２
の上を越えていく必要がある。

従って固定子磁極歯板５の先端部が中央磁路筒２に当る
前に、耳部１６が傾斜面１５と衝突し、そのまま固定子
磁極歯板５を挿入していくと、耳部１６はばねの作用に
より溝部２６に嵌まり込む。

このとき中央磁路筒２の上下端部が中心孔１９に嵌まり
込み、該中央磁路筒２の上下端部をかしめることにより
固定する。

このとき、固定子磁極歯板５のＡ部近辺が中央磁路筒２
の上端とすれ合うので、内側磁極歯５ａと外側磁極歯５
ｂ側との連結部５ｄをＡ部近辺に位置させることにより
、固定子磁極歯板５が中央磁路筒２に引つ掛がって破損
するのを防止している。

次に回転軸７を軸受８に挿入する。

その後、外枠４上部にカバー９をするわけであるが、カ
バー９の下面側にはＵ字型の磁性材２５が嵌め込んであ
るため、カバー９を外枠４上に被せた際、磁性材２５は
第４図ａのように回転子６の外周側面に近接位置し、回
転子６の外周側周面の磁極面との間で磁力干渉が起こり
、回転子６の回転時において磁気ブレーキが回転子６に
働き、回転子６の乱調が防止される。

すなわち、磁性材２５を半硬質のヒステリシス材料で形
成していることにより、回転子６の外周側面に着磁され
た磁極により磁性材２５が磁化され、それにより、磁性
材２５には弱い磁極が残留し、その磁極と回転子６の次
の磁極とが反発する時にブレーキ力となる一種のヒステ
リシス損が発生する。

このヒステリシストルクにより回転子６に適当な負荷が
付与されてコツキングが緩和され、乱調が防止されるも
のである。

第４図すは磁性材２５の別の実施例である。

次に、この種の電動機の動作時の回転状況を微視的にみ
ると、時間ｔと回転子回転角θとの関係は第５図にａで
示すように脈動的で、この脈動が大きくなると乱調を生
じるが、これに適当な負荷をかけると、同図にｂで示す
ようになり、コツキングが減少し、それだけスムーズな
回転となる。

Ｃは同期速度の場合を示しである。

第６図ａ、 ｌ）はコイル１３への印加電圧■と、ギャ
ップ長Ｇとの関係を示したものであり、実線で示す範囲
が、回転子６が安定に同期回転することを示しである。

同図ａは従来例の電動機、同図すは本発明による電動機
の場合を示しである。

ここで、ブレーキ要素のない従来の同種の多極同期電動
機においては、固定子磁極の磁極面と回転子の着磁面と
のギャップ長が例えば０．３ｍｍの場合、印加電圧■を
徐々に上昇させていくと、第６図ａのように、イ点に達
した時同期引入れが行なわれ安定な同期回転が得られる
が、そのまま印加電圧を上昇させていくと、四点て乱調
を起こして同期回転ができなくなり、ハ点に至って再び
同期の状態に戻る。

そして、それ以上の電圧では安定な同期回転が得られる
。

従って、ロ〜ハ点間の印加電圧Ｖ時では回転が不安定で
あり、この区間に、適当な負荷を回転子に加えることに
より正常回転に戻る。

もしギャップ長Ｇが小さい場合は、回転子の着磁極が固
定子磁極に吸引される力が大きくなり、回転子の摩擦が
増大するため二〜ホ点間の印加電圧■範囲で安定な回転
が得られる。

また逆にギャップ長Ｇが過小すぎると、機械的負荷が大
き過ぎ、起動電圧もへ点の場合のように高くなって安定
回転電圧範囲は狭くなる。

しかし、製造時における性能のばらつきを考慮に入れる
と、安定回転電圧範囲は広い方が得策であり、このため
ロ〜ハ点間の間隔を狭くするか又はなくす事が必要とな
ってくる。

この目的でばね板等を機械的に回転子の一部に接触させ
る方法が公知であるが、本発明はこのような機械的な方
法を採らす、磁気的なブレーキを回転子に与えることに
よって第６図すに示すように同図ａのロ〜ハ点間のよう
な非安定回転範囲をなくすことができたものである。

本発明は上述のように、固定子磁極の磁極面に回転子の
多極着磁面を所定のギャップ長で相対向配置した多極同
期電動機において、回転子の外周側面に多極着磁を施し
、半硬質でヒステリシス特性を有する磁気ブレーキ用の
磁性材を回転子の外周側面に近接配置したから、回転子
の外周着磁面と近接配置された磁性体との間に作用する
ヒステリシストルクによって回転子に適当な負荷が付与
され、このヒステリシストルクによって回転子が加速気
味になるのを防止してコツキングを緩和するようになっ
ており、従来例のようにばねなどの弾性材を接触させる
ことなく非接触でブレーキをかけることによりコツキン
グの緩和を図っているので、静止摩擦力による起動特性
が悪くなることがなく、しかも、接触部の磨耗による摩
擦負荷の変動およびがたつきや振動がなくなる他起動電
圧が高くなるということがなくなり、長期に亘って安定
した回転性能が得られる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の分解斜視図、第２図は同上
の縮小断面図、第３図は同上の要部分解斜視図、第４図
ａは同上の回転子と磁性材との位置関係を示す斜視図、
同図すは同上の磁性材の別の実施例の斜視図、第５図は
同上の時間と回転子回転角との関係を示す回転特性図、
第６図ａは従来の多極同期電動機における印加電圧とギ
ャップ長の関係において安定回転電圧範囲を示す特性図
、同図すは本発明の多極同期電動機における印加電圧と
ギャップ長の関係において安定回転範囲を示す特性図で
ある。 ５ａは内側磁極歯、５ｂは外側磁極歯、５Ｃは固定子磁
極、６は回転子、２６は磁性材、Ｇはギャップ長である
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 異なった磁極に磁化される内側磁極歯と外側磁極歯
   とからなる固定子磁極の磁極面に回転子の多極着磁面を
   所定のギャップ長で相対向配置した多極同期電動機にお
   いて、回転子の外周側面に多極着磁を施し、半硬質でヒ
   ステリシス特性を有する磁気ブレーキ用の磁性材を回転
   子の外周側面に近接配置し、該磁性材と回転子との間に
   生じるヒステリシストルクによって回転子にブレーキを
   かけて成ることを特徴とする安定回転型多極同期電動機
   。 ２ 磁性材をばね性を有する部材で略Ｕ字状に形成し、
   該磁性材を電動機ケースの回転子を覆うカバーの内部に
   その弾性力で１定して成ることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の安定回転型多極同期電動機。 ３ 半硬質のヒステリシス材で形成した電動機ケースの
   回転子を覆うカバーの一部を回転子の外周側面に近接対
   向する磁性材として利用して成ることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の安定回転型小型多極同期電動機
   。