JPS5992756A - 永久磁石回転子型の同期電動機 - Google Patents

永久磁石回転子型の同期電動機

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JPS5992756A
JPS5992756A JP20276882A JP20276882A JPS5992756A JP S5992756 A JPS5992756 A JP S5992756A JP 20276882 A JP20276882 A JP 20276882A JP 20276882 A JP20276882 A JP 20276882A JP S5992756 A JPS5992756 A JP S5992756A
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permanent magnet
stator
inertial mass
synchronous motor
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JP20276882A
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Katsuyuki Ishibashi
勝之 石橋
Koji Kawai
康治 河合
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/02Additional mass for increasing inertia, e.g. flywheels
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/16Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は小型オレンジ絞りジューサー等の家庭用機器の
駆動源として用いる出力数ワ7)から数十ワットの永久
磁石回転子型の同期電動機に関するものである。
従来例の構成と問題点 永久磁石回転子型の同期電動機では、永久磁石回転子に
かご形導体を組み込み誘導電動機として始動回転させる
ものが一般的であるが、小容量のものに、構造を極力簡
単にするため、固定子は突極で集中巻の2極とし回転子
を円筒形磁石単体で構成したものがある。しかしこの種
の永久磁石同期電動機は、始動回転が困難である点、及
び負荷変動により回転角速度の変動、即ち乱調現象を生
じ電動機に異常振動をもたらし、又電源電圧の低下によ
っても同様の乱調現象を生じ、容易に同期回転を逸脱し
、ただちに回転を停止してしまう点等で、電源電圧変動
、負荷変動を生ずる機器への利用を阻み、実用に供し得
る永久磁石同期電動機の開発を妨げていた。
この種の永久磁石同期電動機は、交番トルクしか持たず
始動回転が困難であるため、構造が簡単であるという本
来のメリットを失なわずに、始動回転を改善する方法と
して、第1図に示すようなものか考えられた。1は軸2
と直角方向に2極に着磁されだ円筒形磁石回転子、3は
固定子鉄心、4は電機子巻線であり、円筒形の回転子1
に対し固定子3の磁極部5a、6bは、エアギャップ6
を不均一にするよう構成されている。第2図は磁極部s
a、6b伺近の拡大図で、始動回転の瞬間に固定子の磁
極部5a 、5bが回転子1に反発力を及ぼしている場
合である。第2図に示す様な回転子1」二の任意の対向
する4点A、B、C9Dに働らく反発力Fa + Fb
 + FC+ Fdを円周方向成分FA I + Fb
 + 、 FC1+ Fd S と軸心方向成分Fa2
 + Fb2 +FC2+”d 2に分けると、点人と
点りに働く反発力は、回転子1を時計方向回転させる偶
力y、、、Fd。
を生じ、点Bと点Cに働く反発力は、回転子1を反時計
方向回転させる偶力Fb+とFolを生じている。もし
、ギャップ6が均一ならば2対の(Fa+−1−Fa+
)と(Fb++F(+)の偶力は大きさが同じであシ、
振動が起きにくいが、図に示す様に点Aとプロを大きく
し2ておくと、2対の偶力のバランスがくずれ振動が起
き始動回転し易くなる。従って、この方法は始動回転の
向−にに役立つが、始動回転を良好にしよ・)とする程
エアギヤノブ6は平均として大きくなるだめ、同期脱出
トルクが低下し、また逆起電力も低下して電機子巻線4
の温度上昇が増す等、電動機としての特性を悪化さぜる
という問題があり、実用に供する範囲は限られている。
発明の目的 本発明は、従来のこの様な問題を解消し、電動機として
の他の特性をそこなうことなり、シかも構造が簡単であ
るという本来のメリットも失なわず、この種の電動機の
欠点である始動回転及び実用範囲での乱調現象を解消し
得、小型オレンジ絞りジューサー等の機器の駆動源とし
て使用できる永久磁石回転子ノ(す同期電動機を提供す
るものである。
発明の構成 同Jvl電動機が自己始動回転しないのは始動トルクを
持たないためであるが、特にこの種の永久磁石同期電動
機について言えば、固定子磁界が回転磁界でないことの
他に、固定子が2極の突極構造であることがさらに自己
始動回転を固成1rにしている。
固定子が2極の突極構造であるだめ、回転子磁石の回転
角に対するパージアンス変化は機械角で180°ごとに
大きな谷部を持ち、その大きなパーミアンス変化に伴っ
て回転子磁石には磁気吸引力が働らくが、この磁気吸引
力のために、電源電圧が低下したり、負荷による慣性モ
ーメント、又、回転子自体の慣性モーメントが太きいと
、磁石回転子は固定子(磁極に吸着されて固定子交番磁
界に同期しイ(Iず機械角180°以内で反復振動を繰
り返えす状態となる。従ってこの種の永久磁石同期電動
機は始動回転のきっかけとなる反復振動を得る手段のみ
で始動回転させようとするため、同期脱出トルクの低下
等の電動機としての特性を損ね、トルクの低下は負荷変
動に耐えられず実用に供する範囲は限られてし首う。
従って本発明の永久磁石回転子型の同期電動機は、磁極
部を有する固定子と、この固定子を励磁する電機子巻線
と、前記磁極部間に回転自在に軸支され、永久1磁石極
を有した回転子とを有し、前記回転子又は回11i、子
に一体化した軸部に、慣性質量体を配備し、且つこの慣
性質量体は回転子又は軸に固着され7′こゴム等から成
る粘性摩擦部材を介して遊嵌保持;Xぜて構成し、この
慣性質量体と粘性摩擦部材との構成により、起動時及び
回転中の角速度変動による振動エネルギーを吸収し振動
を減衰せしめて、始動性を高め、回転中の負荷変動、又
電源電圧変動に対応する機器の駆動源として使用できる
ものである。
実施例 この種の永久磁石同期電動機は始動回転を行わせるきっ
かけとなる回転子の振動を発生させる手段として、前記
従来例や、固定子形状、磁極片の形状、極弧長、また回
転子磁石の形状、磁束分布などがあるだめ、本発明はこ
れら任意の振動発生手段と併用できるものであり、限定
しない。
第3図、第4図において第1図と同一部分は同一符号を
伺している。7a、アb及び8は永久磁石極を有した回
転子1に一体化されだ軸2を回転自在に軸支する軸受体
であり、固定子3に固定される。なお、前記回転子1に
は軸2と直角方向、即ち回転子1の径方向に2極或は多
極着磁されているものである。図宗のように、第3図は
軸受体7aの外方に、又第4図は軸受体了すの内方に、
座金形状をなす慣性質量体9a、9bを配置している。
慣性質叶体9bは回転子1に近接しており、非磁性体で
溝成し、吸引力の作用を受けない様にする事が望ましい
。10a、10bはゴム等から成る粘性摩擦部材であり
、第3図ではスペーサ11を介し軸2に固定されており
、第4図では回転子1端部に固定されている。前記慣性
質量体9a、9bは粘性摩擦部材10a、10bに対し
径方向及び軸方向共遊嵌保持されるものである。なお慣
性質量体9a、9bをゴム等の粘性摩擦部材で形成し、
或は粘性摩擦部材で被覆し、この慣性質量体9a。
9bを遊嵌保持させる粘性摩擦部月1oa、10bを樹
脂或は金属活の非粘性摩擦部材で構成させてもよい。
第5図は交流電源によって発生する一方の固定子磁極の
交番磁界を示し、(イ)は回転子1がこの交番磁界に同
期して同期回転をしている状態を示し、(I:I)は回
転子1が前記交番磁界に同期回転し得す、反復振動を繰
り返えしている状態を示す。第6図に示すように回転子
1は角度θの範囲で反復振動を繰り返えすのみで同期回
転に移れない。
なおこの場合、回転子1はN−3の2極着磁したもので
ある。
第5図、第6図から駆動前には回転子1ON極は磁極部
5aの略中央付近で停止している。次に電機子巻線4に
圧π1.を印加すると、固定子磁束が発生し磁極部5a
がN極のとき反発力によって、回転子1は人位置からB
又はC方向に動く。この時回転子1は、2゛15図で時
間t1、即ち60H2電源で1//60秒、5OHz電
源の場合1150秒の間に少なくとも、機械角で90°
、即ち第6図で回転子1のN極が人位置から時計回シ、
或は反時計回シにz−z軸位置に達しなければ、第5図
の(イ)の様な同期回転状態は得られない。即ち始動回
転し得ない事になる。
従って始動回転を得るためには、強い反発力と回転子の
慣性モーメントの減少が必要となる。又6oHz電源よ
り50Hz  電源での始動回転が容易となる。
ここで、強い反発力は回転子1の磁束を増すこと、エア
ギャップ6を極力小さくすること等が要求され設計的に
設定されてしまう。しかるに、回転子1の磁束を増すこ
とtま、その体積を増すこと、とりわけ直径をも増大す
ることに連ら々す、この結果、I!、、41転子の慣性
モーメントを増加させることとなり、始動回転を一段と
困難にせしめ数ワットから0十ワット出力の永久磁石回
転子型の同期電動機の実用化を阻んでいる。
一方反発力を左右する大きな要因として電機子コイルに
よる固定子磁束がある。この固定子磁束は周知のように
コイルの巻向数と電流値で左右さノシ、ここで大きな安
置として電源電圧の変動にょる電流値の変化がある。即
ち電圧が低下すると比例して電流低ド、即ち固定子磁束
の低下が起り反発力が低下し始動回転を不能にさせる。
第7図は2極督行着磁した回転子1の外周の磁束分布(
この場合IF弦波形を示す)を第6図のz −2軸にサ
ーチ:lイルを配置して測定した結果を示すものである
が、(イ)は時間tに対し磁束変化が正弦波形を示し、
回転子1が同期回転している状態を示す。(ロ)は市川
を低下してゆき回転イ1が異常振動を起している状態を
示す。即ち回転子10回転角速度が目明角速度より速い
部分、遅い部分即ち角速度の変化を生じた結果、回転子
1は異常振動をL7ている。このとき電動機に負荷を与
えると丙ぢに回転がl(l 1. 、iL、される。電
源電圧を」−0げてゆく場合も第6図の回転子1の反復
振動角度幅θは増大し1800附点で前記回転子1 の
異常振動領域を通過する。1羊って、この領域での回転
子1の異常振動を解消する作用として、慣性質量体9a
9bと粘性摩擦部月10a、10bとでその効果を発押
さぜる。即ち、回転子1に対し粘性摩擦部材10a、1
0bを介して遊嵌している慣性質量体9a、9bは、前
記回転子1の異常振動、即ち角速度の変化に対し、その
慣性によって粘性摩擦部材10a、10bとの摩擦を介
して制止作用を働かせる。従って始動の際も、回転子1
の振動を制止する作用が働らき第6図で、回転子1のN
iがB位置にあるとき、制止作用が働らくと反復振動が
抑制されて、B位置からA位置に戻る時点で磁極部5a
がN極からS極に変わり、z −z !!II+までの
残り機械角は9o0より減少し反発力で始動回転に移行
できる。即ち同期回転を行わせるこ(!:かできる。な
お回転子1が同期回転中には、慣性質量体9a、9bは
回転子1と同速で回転する。
発明の効果 この様に本発明の永久磁石回転子型の同期電動機はその
始動県転性を大きく向上させ、第8図に示すように、慣
性質量体の慣性モ〜メントエの付加によシ、異常振動発
生電圧を急激に低くできる。
このため運転中の電圧変動、負荷変動に対し実用上充分
な永久磁石回転子型の同期電動機を提供し得る。まだ始
動11の改善から回転子の大型化を可能にし、出力の僧
犬シ計れ、慣性質量体による同期回転中の慣性モーメン
トは負荷変動に対する実質的トルク増イ二相当し寄与す
るものである。
【図面の簡単な説明】
、第1図は従来の永久磁石回転子型の同期電動機の始動
手段の一例を示す断面図、第2図は同要部拡大断面図、
第3図及び第4図はそれぞれ本発明の実施例を第1図の
Y−Y線によって示した断面図、第5図(イ)、(ロ)
は一方の固定子交番磁界と回転子が同期回転する状態と
、反復振動を繰返えす状態との説明図、第6図は第5図
(ロ)の状態の説明用断面図、第7図は回転子の回転中
における回転子外周磁束変化と時間の関係を示す図で、
(イ)は回転子が同期回転時、(ロ)は異常振動状態を
示す。第8図は慣性質量体の慣性モーメントと異常振動
発生電圧との関係図である。 1・・・・・・回転子、2・・・・・・軸、3・・・・
・・固定子、4・・・・・・電機子巻線、sa、sb・
・・・・・磁極部、91,9b・・・・・・慣性質量体
、10a、10b・・・・・・粘性摩擦部材。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1基筒 
1 図 イ 第2図 第3図 (4) 第4N 5図 第6図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)磁極部を有する固定子と、この固定子を励磁する
    電機子巻線と、前記磁極部間に回転自在に軸支され、永
    久磁石極を有した回転子とを有し、前記回転子又は回転
    子に一体化した軸に慣性質量体を配備し、腓つこの慣性
    質量体は回転子又は軸に固着されたゴム等から成る粘性
    摩擦部材を介して遊嵌深持させて構成した永久磁石回転
    子型の同期電動機。
  2. (2)慣性質量体をゴム等の粘性摩擦部材で形成するか
    、粘性摩擦部材で被゛覆し、この慣性質量体を遊嵌保持
    させる部材を樹脂或は金属等の非粘性摩擦部材とした特
    許請求の範囲第1項記載の永久磁石回転子型の同期電動
    機。
JP20276882A 1982-11-17 1982-11-17 永久磁石回転子型の同期電動機 Granted JPS5992756A (ja)

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JP20276882A JPS5992756A (ja) 1982-11-17 1982-11-17 永久磁石回転子型の同期電動機

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JPS5992756A true JPS5992756A (ja) 1984-05-29
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JP20276882A Granted JPS5992756A (ja) 1982-11-17 1982-11-17 永久磁石回転子型の同期電動機

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JPS6268448U (ja) * 1985-10-18 1987-04-28
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