JPS6318436B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は４極の同期モータに関し、一層詳細
には整流子とコミユテータと分岐した電機子コイ
ルとから成る回路によつて、起動時の立上り期間
を短縮すると共に、同期運転導入時には整流子と
コミユテータを回路から脱除して交流電源と電機
子コイルの全体とで回路を構成することによつて
必要最小限の電力で同期運転させるようにした４
極の同期モータに関する。

発明者は、定常回転数による同期運転時と、そ
の回転数に達するまでの立上り運転時とで機構が
変換するモータにおいて、同期運転に導入するに
必要な回転数に達するだけの負荷に見合つた十分
なトルクを発生するようにコイルの設計条件を設
定すると共に、同期運転時には立上り運転時の設
定条件では過大のトルクが発生することになつて
消費電力損につながるため、同期運転を維持する
に足る最小限度のトルクを発生するように別途分
巻きコイルを設けて、所定の巻線抵抗を付加し
て、電流を制限することにより同期運転時の消費
電力を節減できるモータを発明した既に出願した
（特願昭56−80481号（特開昭57−196860号公
報））。

また発明者は、さらに４極の永久磁石外側ロー
タから成る単相交流同期モータに対し、同期回転
が得られるまでの起動時に、全波整流電流によつ
て駆動し、短時間で立上らせると共に消費電力ロ
スを少くすることのできるモータを発明し既に出
願した。

この発明の目的は、４極の同期モータに分岐コ
イルを用いることによる電力消費の節減と全波整
流電流を用いることによる起動立上り時間の短縮
を実現するための、単相交流電源の一方から導出
されて２方に分岐し、それぞれ方向が逆の整流子
を介してブラシ１２ａ，１２ｂに連絡する経路
と、上記電源の他方から導出され電機子コイルの
中間部位に接続されて、それぞれ上記コイルのセ
グメント１０ａ，１０ｂを介してブラシ１２ｃ，
１２ｄに連絡する経路と、回転軸の周囲に180゜の
回転角を保つて２分割された摺動リングと、180゜
偏位して設けられたブラシ１２ａ，１２ｂとこれ
らのブラシ１２ｃ，１２ｄとから成り、摺動リン
グの回転に伴つてブラシ１２ａはブラシ１２ｃ，
１２ｄと交互に、ブラシ１２ｂはブラシ１２ｄ，
１２ｃと交互に接続が切替わるコミユテータと、
回路の整流子およびコミユテータ部分を切り離し
て、電機子コイル１０ａ，１０ｂを含む電源短絡
回路を構成するスイツチと、回転子の回転速度が
同期モータとしての回転速度附近に達した時点で
上記スイツチをオンにする変換手段と、から成る
ことを特徴とする４極同期モータを提供するにあ
る。

以下この発明の実施例を図面を参照して詳細に
説明する。

第１図は、この発明の原理説明図で、１０は電
機子コイルで、コイルのセグメント１０ａ，１０
ｂから成つている。

１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄはそれぞれブ
ラシで、摺動リング１４に摺接している（総称は
ブラシ１２とする）。

摺動リング１４は、モータの回転軸の周囲に
180゜の回転角を保つて２分割されたリング片１４
ａ，１４ｂから成つている。

１６ａ，１６ｂは整流子で、単相交流電源１８
からの電流を整流して、コイルのセグメント１０
ａ，１０ｂに供給する。

２０ａ，２０ｂはスイツチで、破線の方向に動
作すると同時に摺動リング１４とブラシ１２から
成るコミユテータおよび整流子１６ａ，１６ｂを
脱除して、交流電源１８とコイルのセグメント１
０ａ，１０ｂを直列に連結した電機子コイル１０
が短絡する。

第１図の状態にあつては電源１８、整流子１６
ａ、ブラシ１２ａ、リング片１４ａ、ブラシ１２
ｄ、コイルのセグメント１０ｂ、電源１８の回路
および電源１８、コイルのセグメント１０ａ、ブ
ラシ１２ｃ、リング片１４ｂ、ブラシ１２ｂ、整
流子１６ｂ、電源１８の回路を構成する。

ここで摺動リング１４が反時計方向へ90゜回動
するとブラシ１２ａ，１２ｃはリング片１４ｂを
介し、またブラシ１２ｂ，１２ｄはリング片１４
ａを介して連絡し、電源１８、整流子１６ａ、ブ
ラシ１２ａ、リング片１４ｂ、ブラシ１２ｃ、コ
イルのセグメント１０ａ、スイツチ２０ｂを経て
電源に戻る回路と電源１８、スイツチ２０ｂ、コ
イルセグメント１０ｂ、ブラシ１２ｄ、リング片
１４ａ、ブラシ１２ｂ、整流子１６ｂ、電源１８
の回路を構成する。

このように、電機子コイル１０には、摺動リン
グ１４が第１図の状態では、交流の全波がコイル
のセグメント１０ａ，１０ｂに対して交互かつ同
一方向に流れる。この場合電流はいずれか一方の
コイルセグメントにのみ流れるため全コイルに通
電した場合に比べ大電流が流れ、同期運転時に比
べ起動立上時に大きなトルクを発生する。そして
摺動リング１４がモータの回転軸と共に回転する
と90゜回転するごとに電機子コイル１０に流れる
電流の方向が変り極が変換される。

したがつて４極の永久磁石ロータと固定電機子
の極が対応し、ロータが90゜回転するごとに固定
電機子の極が変換し、ロータの回転を引続き付勢
するように作用する。

次に、ロータの回転速度が同期回転付近に達し
たところで、コミユテータおよび整流子が脱除さ
れると同時にスイツチ２０ａ，２０ｂが破線のよ
うに切替り電源と電機子コイル１０とが短絡回路
を構成し、モータは同期モータとして駆動する。
この場合、電機子コイル１０はコイルのセブメン
ト１０ａ，１０ｂが直列一体に連結しているた
め、負荷に見合つた同期運転に必要なトルクを発
生する限度の電流が流れる。

２２ａ，２２ｂはコンデンサで、電流と電圧の
位相差を一致させて、出力損失を補うものであ
る。

第２図は４極の単相交流モータの破断断面図
で、２２は円筒状の４極の永久磁石ロータで、カ
ツプ２４によつて回転軸２６と一体に回転するよ
うに設けられている。

２８は４極の固定電機子で、回転軸２６の軸受
２９にボルト３０によつて固定され、回転軸２６
とロータ２２の間の空間に挿通されている。

３２はコミユテータで、摺動リング１４ａ，１
４ｂが回転軸２６の周方向に周角度180゜ずつに分
割して設けられ、回転軸２６に対して軸方向にの
み進退自在に遊嵌され、スプリング３４によつて
左方へ弾発されており、これらにブラシ１２が摺
接する。

３６は重錘で、ケース３８内に内装され、摺動
リング１４ａ，１４ｂからケース３８に向つて延
設された連絡部４０に内側端部が係合し、連絡部
４０の右端Ｌ字部４２に当接しており、３６ａ部
を回動中心として矢印方向に回動自在に設けられ
ている。

第３図はロータ２２の回転数が同期回転附近ま
で達して重錘３６が遠心力によつて外方向に開い
た状態を示している。

重錘３６は所定の回転数で外方向に開くように
設定されており、重錘３６が３６ａ部を回動中心
として開こうとするケース３８内の垂直壁への接
触から、水平壁への接触をするまで移動して、こ
れに伴つて連絡部４０を介して摺動リング１４が
スプリング３４の押圧に抗して固定電機子２８側
（右側）へ引き込まれる。コミユテータ３２が軸
方向にスラストすると、摺動リング１４ａ，１４
ｂに摺接していたブラシ１２は、そのままの位置
で摺動リング１４の段差部４６に無接触で対向す
る。

第４図、第５図は、この発明に係るモータのコ
ミユテータ３２の原理説明図で、４８ａ，４８ｂ
はそれぞれブラシ１２ａ，１２ｂのストツパであ
る。

また５０ｂ，５０ｃ，５０ｄはそれぞれ接片６
０及びブラシ１２ｃ，１２ｄの接点である。又６
０ａは絶縁体である。

第４図においてはブラシ１２ａ，１２ｂ，１２
ｃ，１２ｄはそれぞれ摺動リング１４と摺接して
おり、この場合は接点５０ｂがオン、接点５０
ｃ，５０ｄがオフになつている。これは第１図に
おいてスイツチ２０ａ，２０ｂが実線の接続状態
に対応する。

第５図は摺動リング１４が引込まれてブラシ１
２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄはストツパ４８
ａ，４８ｂに支持されてオフになり、また接点５
０ｂはオフ、接点５０ｃ，５０ｄはオンになつて
いる。これは第１図においてスイツチ２０ａ，２
０ｂが破線の接続状態に対応する。

この発明に係るモータは、以上のように構成さ
れているので、立上り運転時には同期運転時に比
べ大きなトルクを発生するように電機子コイル１
０をセグメント１０ａ，１０ｂごとに通電させる
ことができ、同期運転時は負荷に見合つた運転を
維持するに必要な最小限のトルクで回転して消費
電力の節減が図れるように電機子コイル１０全体
に電流が流れるようにセグメント１０ａ，１０ｂ
を直列一体に通電する様にしてある。また立上り
起動時には全波交流を無駄なく供給するため、立
上り時間が速くなる。

さらに分岐したコイル１０ｂより１０ａ側によ
り出力が出る様に分岐することに依り同期引入れ
直前でコイル１０ａにほとんど全波が流れるよう
になり同期引込みが円滑になる等の著効を奏す
る。

以上本発明につき好適な実施例を挙げて種々説
明したが、本発明はこの実施例に限定されるもの
ではなく、発明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】

図面はこの発明の実施例を示し、第１図はその
原理図、第２図は４極の単相交流モータの破断断
面図、第３図はロータ２２の回転数が同期回転附
近まで達して重錘が遠心力によつて外方向に開い
た状態を示し、第４図、第５図はこの発明に係る
モータのコミユテータの原理説明図を示す。 １０……電機子コイル、１０ａ，１０ｂ……セ
グメント、１２……ブラシ、１４……摺動リン
グ、１６ａ，１６ｂ……整流子、１８……単相交
流電源、２０ａ，２０ｂ……スイツチ、２２ａ，
２２ｂ……コンデンサ、２４……カツプ、２６…
…回転軸、２８……固定電機子、２９……軸受、
３０……ボルト、２２……永久磁石ロータ、３２
……コミユテータ、３４……スプリング、３６…
…重錘、３８……ケース、４０……連絡部、４２
……Ｌ字部、４６……段差部、４８ａ，４８ｂ…
…ストツパ、５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ……接点、
６０……接片、６０ａ……絶縁体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 単相交流電源の一方から導出されて２方に分
   岐し、それぞれ方向が逆の整流子を介してブラシ
   １２ａ，１２ｂに連絡する経路と、 上記電源の他方から導出され電機子コイルの中
   間部位に接続されて、それぞれ上記コイルのセグ
   メント１０ａ，１０ｂを介してブラシ１２ｃ，１
   ２ｄに連絡する経路と、 回転軸の周囲に180゜の回転角を保つて２分割さ
   れた摺動リングと、180゜偏位して設けられたブラ
   シ１２ａ，１２ｂとブラシ１２ｃ，１２ｄとから
   成り、摺動リングの回転に伴つてブラシ１２ａは
   ブラシ１２ｃ，１２ｄと交互に、ブラシ１２ｂは
   ブラシ１２ｄ，１２ｃと交互に接続が切替わるコ
   ミユテータと、 回路の整流子およびコミユテータ部分を切り離
   して、電機子コイル１０ａ，１０ｂを含む電源短
   絡回路を構成するスイツチと、 回転子の回転速度が同期モータとしての回転速
   度附近に達した時点で上記スイツチをオンにする
   変換手段と、 から成ることを特徴とする４極同期モータ。