JPS6111993Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は単相同期電動機、とくに自始動機能を
備えた回転界磁形単相同期電動機に関するもので
ある。

従来この種の同期電動機は、永久磁石を有する
回転子と、単相交流によつて磁界を発生するコイ
ルを有する固定電機子とを含み、この電機子は、
同コイルを一方の方向の極性に励磁する向きに伝
流を流す第１の整流手段と、同コイルを他方の方
向の極性に励磁する向きに電流を流す第２の整流
手段と、回転子の回転に応動して第１および第２
の整流手段のいずれか一方に単相交流を接続する
切換手段とを含むものである。この切換手段は、
回転子の回転軸に固定されたカム手段と、これと
摺動して両者の間に第１の接点を形成する第１お
よび第２のバネならびに第２のバネとの間に第２
の接点を形成する第３のバネを含む接点手段とか
らなる。たとえば２極単相同期電動機の場合、回
転子が１回転するうち一方の180゜回転では第１
の接点が閉成して第２の接点は開放し、これによ
つて第１の整流手段に交流電源を接続し、回転子
の他方の180゜回転では第２の接点が閉成して第
１の接点は開放し、これによつて第２の整流手段
に交流電源を接続するようにカム手段が構成され
ている。このような構成はたとえば本出願人によ
る昭和55年10月９日提出特許願(1)に記載されてい
る。

このような構成は、同期電動機を自始動させる
場合単相交流の両半波成分のうち回転子を一方の
方向に回転させる向きの成分のみをコイルに流す
ようにしている。しかし電源投入時点においてコ
イルが発生するであろう磁界とまさに平衡するよ
うな磁界を発生する回転位置に回転子が停止して
いた場合に、電源を投入すると、回転子の永久磁
石の作る磁界とコイルが電源投入時点で発生した
磁界とが反発または吸引し合う状態となり、回転
子は回転を開始することができない。このような
状態を回転子が磁気的な「死点」にあるという。

本考案は、このような従来技術による磁気的な
死点に基づく自始動不能を生ずることのない自始
動可能な回転界磁形単相同期電動機を提供するこ
とを目的とする。

以下、添付図面を参照して本考案による同期電
動機の実施例を詳細に説明する。

第１図は本考案を２極単相同期電動機に適用し
た例の動作原理を示す模式図である。図面におい
てこの電動機は、コイル１０を有する２極の固定
電機子１２と、２極の永久磁石１４および非磁性
体部材１６からなり界磁を発生する回転子１８
と、回転子１８を電機子１２の両極間で回転可能
に軸受（図示せず）に支持する回転軸２０と、軸
２０上に固定されたカム２２および外部に固定さ
れたスイツチ２４からなる切換手段２６とを有す
る。

スイツチ２４は３枚の接点板バネ２８，３０お
よび３２を絶縁部材３４および３６で電気的に分
離して構成され、バネ３４とバネ２８および３２
との間に接点３８および４０をそれぞれ形成す
る。バネ３０は電源スイツチ４２を介して単相交
流電源４４の一方の端子４６に接続され、バネ２
８は図示の向きの極性のダイオード４８を介して
コイル１０の一方の端子５０に接続され、バネ３
２はダイオード４８とは反対方向の極性に接続さ
れたダイオード５２を介して同じ端子５０に接続
されている。コイル１０の他方の端子５４は電源
４４の他方の端子５６に接続されている。

カム２２は第２Ａ図〜第３Ｂ図から明瞭にわか
るように、その円周のほぼ180゜近くにわたつて
展開する第１の突起１００と、その円周の他のほ
ぼ180゜近くにわたつて展開する第２の突起１０
２とを有し、第２の突起１０２のレベルは第１の
突起１００のレベルより高く設けられている。両
突起はそれぞれ円周上平行な別軌道上を回転運動
し、第１の突起１００は両軌道にまたがり、第２
の突起１０２は一方の軌道にのみ存在し第１の突
起１００の上に重なるように周設されると共に両
突起はカムの円周の一部１０４ａおよび１０４ｂ
において重ならないように配置されている。

接点板バネ２８はその先端２８ａが第１図に示
すような形状をとり、カム２２の突起１０２と摺
動して第２Ａ図〜第３Ｂ図において左方に持ち上
げられるように構成されている。バネ３０の先端
３０ａも第１図に示すような形状をとり、カム２
２の突起１００と摺動して第３Ａ図に示すように
接点３８でバネ２８を同図の左方へ持ち上げるよ
うに構成されている。各バネ２８，３０および３
２は常時同図の右方にバイアスされていて、バネ
３２は固定されたストツパ１０６で限界されてい
る。またバネ２８は根本においてバネ３０と重な
つているが、先端２８ａの位置では横にずれるよ
うに曲げられて突起１０２の軌道上に臨ませてあ
る。したがつてカム２２の回転位置が第２Ａ図お
よび第３Ａ図に示す位置にあるときは接点３８が
メークし、接点４０がブレークする。またカム２
２が第２Ｂ図および第３Ｂ図に示す回転位置にあ
るときは接点３８が開放し、接点４０が閉成す
る。

次に動作を説明する。たとえば回転子１８が第
１図または第２Ａ図および第３Ａ図に示す回転位
置にあるときにスイツチ４２を閉成すると仮定す
る。以下、この時の回転子１８の回転位置を初期
位置として説明を行なう。この時、接点３８が閉
じているので電源４４の一方の端子４６からスイ
ツチ４２、接点３８およびダイオード４８を介し
てコイル１０へ電流が流れる。かりにこの電流を
電源４４の半サイクルとする（第４図）。交流電
源４４の波形が次の半サイクルで反転すると電流
はダイオード４８で阻止されて、コイル１０へは
流れない。したがつてカム２２が第３Ａ図の位置
からほぼ90゜近く回転するまでの間は第４図に示
すように正の半波の交流のみがコイル１０に供給
されるので、回転子１８は矢印２００の方向に回
転を開始する。初期位置から90゜以上回転子１８
が回転すると、第３Ｂ図に示すように接点３８が
開放し、接点４０が閉成するので、電源４４の端
子４６にはダイオード５２が接続される。したが
つて交流電源４４の負の半サイクルがコイル１０
に供給され、回転子１８はさらに回転される。し
たがつて回転子１８の回転が加速される。このよ
うにして起動、加速後、回転子１８の回転位置と
交流電源の波形周期とが同期する状態（第４図で
は回転角450゜以降）に達すると、回転子１８は
電源４４の周波数に対応する回転数を越えて負荷
に平衡するまで加速されていく。

ところで回転子１８が第１図における水平方
向、すなわち電機子１２の極60および61とそれぞ
れＳ極またはＮ極がまさに対向する位置で停止し
ていたとする。このときスイツチ４２を閉じて電
源４４を投入したとしても、コイル１０の作る磁
界は回転子１８の永久磁石１４の作る磁界と平衡
し、すなわち反発または吸引力がバランスする状
態（これを死点にあるという）にあり、回転子１
８は回転を開始することができない。

このような事態を避けるため本考案によれば、
回転子１８がこのような死点にあるときは、コイ
ル１０にいずれかの向きの交流半波も流れ得るよ
うにし、かつ電機子１２の両極の発生する磁界が
不平衡となるようにする。このため、カム２２の
両突起１００および１０２間のギヤツプ１０４ａ
および１０４ｂは、その位置にバネ３０の先端３
０ａがきたときに両接点３８および４０が３点接
触してダイオード４８および５２がともに電源４
４に接続されるようになされている。また電機子
１８の両極６０および６１には第１図に示すよう
にギヤツプ６６を設けて極60または61の主磁束よ
り実質的に90゜位相が遅れた磁界を発生するよう
にくま取りコイル６８が装着されている。（なお
同図では極６１に対するくさ取りコイルとそのギ
ヤツプは表示されていない。）。このコイル６８は
たとえば裸銅環からなる巻数１回のコイルであ
る。

死点で停止していた回転子１８が始動する場合
を考える。このとき接点板バネ２８および３０の
各先端２８ａおよび３０ａはカム２２のギヤツプ
１０４ａまたは１０４ｂの位置にあるので、接点
３８および４０はともに閉成状態にある。したが
つてスイツチ４２を閉じると単相交流の両半波が
いずれかのダイオード４８または５２を通してコ
イル１０に供給される。極６０および６１にはそ
れぞれくま取りコイル６８が設けられているの
で、極６０または６１に発生する磁界より実質的
に90゜位相の遅れた磁界が同コイル６８内を流れ
る短絡電流により発生する。たとえば回転子１８
のＮ極が極６０と対向して停止している状態でス
イツチ４２を閉じ、極６０にＳ極が電源４４によ
り発生したとしよう。この極６０の発生する磁界
だけでは回転子１８は回転しないが、これにより
位相や遅れてコイル６８によりＮ極が発生するの
で回転子１８は矢印２００の方向に回転すること
になる。次の瞬間からはカム２２により接点３８
が開放して接点４０のみが閉成するので回転子１
８は同方向２００へ回転し始めることになる。ま
たスイツチ４２の閉成時、極60がＮ極になつたと
すると、これより位相が遅れてコイル６８に生ず
るＮ極により回転子１８は矢印２００と反対の方
向へ若干回転する。次の瞬間、カム２２により接
点３８が閉成して接点４０が開くので、極60はＳ
極となり順次正常の切換動作すなわち始動が行な
われることになる。なおくま取りコイル６８はこ
のような磁気的な不平衡状態を発生させれば十分
であるので、回転子１８の回転方向に対して極60
または61の中心のいずれの側に設けてもよい。

本考案の原理は多極の単相同期電動機にも適用
できる。第５図および第６図は４極単相同期電動
機の実施例を示す。回転子１８が４極の永久磁石
であり、これに対応して切換手段２６のカム２２
は２組の第１の突起１００ａおよび１００ｂと、
２組の第２の突起１０２ａおよび１０２ｂとを有
し、それぞれの突起がほぼ90゜近くにわたつて回
転子１８の円周方向に展開している点が第１図の
実施例と相違する。なお第１図の要素と同様の要
素は同じ参照符号で示されている。４極の実施例
でも、回転子１８の死点位置、すなわちカム２２
のギヤツプ１０４ａ〜１０４ｄにおいて両接点３
８および４０が閉成し、かつくま取りコイル６８
によつて遅れ磁界を極60および61に発生させるよ
うに構成されている。

本考案はこのように構成したことにより、自始
動可能な単相同期電動機における磁気的な死点を
なくすことができる。

以上本考案につき好適な実施例を挙げて種々説
明したが、本考案はこの実施例に限定されるもの
ではなく、考案の精神を逸脱しない範囲内で多く
の改変を施し得るのはもちろんのことである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案を２極単相同期電動機に適用し
た実施例を示す模式図、第２Ａ図、第２Ｂ図、第
３Ａ図および第３Ｂ図は第１図に示す電動機に使
用するための説明図、第４図は第１図の電動機の
始動状態を示す波形図、第５図および第６図は本
考案を４極単相同期電動機に適用した実施例を示
す図である。 １０……コイル、１２……電機子、１８……回
転子、２２……カム、２４……スイツチ、２６…
…切換手段、２８，３０，３２……接点板バネ、
６８……くま取りコイル、１０４ａ〜１０４ｄ…
…ギヤツプ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 永久磁石を有する回転子と、 単相交流によつて磁界を発生するコイルを有す
   る固定電機子とを含み、該電機子は、 該コイルを一方の方向の極性に励磁する向きに
   電流を流す第１の整流手段と、 該コイルを他方の方向の極性に励磁する向きに
   電流を流す第２の整流手段と、 該回転子の回転に応動して第１および第２の整
   流手段のいずれか一方に単相交流を接続する切換
   手段とを含む自始動可能な回転界磁形同期電動機
   において、 前記切換手段は、前記回転子の永久磁石の各極
   が前記電機子の両極のいずれかと対向する回転位
   置にあるときは前記第１および第２の整流手段の
   双方に単相交流を接続し、 前記電機子の極はそれぞれ、該極を通る磁界の
   一部についてその位相を実質的に90゜遅らせるよ
   うに配置したくま取りコイルを含むことを特徴と
   する自始動可能な回転界磁形単相同期電動機。