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ί99343 Λ 6 It 6 五、發明説明（1 ) (産業上之利用領域） 本發明僳有關於以慼應馬達之作用來起動，以永久磁 鐵來引進於同步蓮轉之永久磁鐵型同步馬達。 (先前之技術） 有關本發明之先前技術有，無碩刷型構造之同步馬達 。該馬達像，以一組感應馬達之寵形導體及一組永久磁鐵 之轉子而成一體的構成其轉子。起動時係藉轉子所形成之 迴轉磁場及感應馬達之籠形導體間之電磁感應作用而藉感 應馬達之作用而起動，當迴轉速度之由感應馬達之非同步 速度而接近於同步速度時，換言之滑動接近於零時，定子 之迴轉磁場與永久磁鐵之磁極均互相吸引到達同步速度者 (請先閲讀背而之注意事項孙填窝本頁) 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 (發明所解決之問題） 先前技術之上述同步馬達之起動，係藉定子之迴轉磁 場與感應馬達之籠形導體之間之電磁感應作用而實施。惟 在此同時也會發生在於非同步速度之上述永久磁鐵與定子 之迴轉磁場間之吸引反撥作用。因此需要具有勝過由於永 久磁鐵所引起之起動障礙之電磁感應作用之籠形導體。所 以感應馬逹之籠形導體需要構成為足夠勝過由於永久磁鐵 之轉子之起動障礙，且得忽視它之大小。另一方面，本來 所需之同步扭矩係依存於永久磁鐵之大小，但是為使感應 馬達之起動時之扭矩充分勝過永久磁鐵之作用之觀點而言 本紙Λ尺度遑用中a國家«準(CNS) T4規格(210x29/公*) 81. 2. 20,000 4 199243 Λ β It 6 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 五、發明説明（2 ) ，永久磁鐵便相反地變小形，因此使用永久磁鐵之無硪刷 同步馬達往往變成以輸出率而言顯的大形化。 此種永久磁鐵型之無碩刷同步馬達係特別的用於不宜 有WOW之錄放影機，惟由上述之理由，致使該機器小型 化之障礙。因此對於同輸出而小型之同步馬達之開發要求 很殷切。 (解決問題之手段） 依本發明時可提供：一種同步馬逹，具備有： 以第1永久磁鐵（2)所形成之轉子所成之第1轉子 部份，以及由第2之永久磁鐵（4)所形成之轉子及感應 形轉子（5)所成之第2轉子部份之以一定間隔的裝設於 同一迴轉軸（3)上而成之一體型轉子； 及對峙於於上述第1轉子部份地周設，而使在該第 1轉子部份之周圍生成第1迴轉磁場之第1定子（1〇) ♦ f 及像對峙於上述第2轉子部份地周設，而使在該第 2轉子部份之周圍生成第2迴轉磁場之定子，當起動子上 述第1之迴轉磁場與上述第1永久磁鐵（2)間發生之吸 引或反撥作用。俗由上述第2迴轉磁場與上述第2永久磁 鐵（4)之間所發生之反撥或吸引作用所相殺地予以配設 之第2定子（1 4 )； 以及關連於上述第1定子或上述第2定子之其中之一 方地予以設置，上述第1之定子所産生之第1迴轉磁場， -5 - 本紙張尺度逍用中a國家楳準(CNS) T4規格(210x297公徒) 81. 2. 20,000 (請先閲讀背而之注意事項孙填寫本頁) Λ 6 Η6 經濟部屮央標準局EX工消费合作社印製 i q m ό_ 五、發明説明（3) 與上述第2定子所産生之上述第2迴轉磁場之間設定為起 動之用之第1相位差，及對於上述第1相位180度之同 步蓮轉之用之第2相位差用之相位切換裝置（1)而構成 之同步馬達。 迴轉軸上配置上述第1永久磁鐵及第2永久磁鐵時， 係以轉子之同一相對位置而使各永久磁鐵之磁極之中心使 之成一致為宜。 上述之相位切換裝置傺採用，切換將二個定子中之一 値定子之定子繞線之各端子之連接於電源之逆極性用之開 關就可以很容易的構成。 (作用） 起動時，由第1永久磁鐵所形成構成第1轉子部份之 轉子，與由對峙於上述第1轉子部份之定子所造成之第1 迴轉磁場之間所生成之吸引或反撥力，與，由第2永久磁 鐵所形成構成第2轉子之一部份之轉子，與由對峙於上述 第2轉子部份之定子所造成之第2迴轉磁場之間所生成之 反撥或吸引作用，將在共通之迴轉軸上互相被相殺，所以 可以藉該第2轉子部份之其他部份之感應形轉子與第2迴 轉磁場間之電磁感應作用，而以一般之感應馬逹之方式來 起動。 起動後，當轉子之迴轉速度接近於同步速度之時期， 將原起動時之上述第1迴轉磁場與第2迴轉磁場間之相位 差。切換為電氣的相差180度之相位差，結果構成第1 -6 - 本紙》尺度遑用中B «家榣準(CNS) «Ρ 4規格(210x297公:»：) 81. 2. 20,000 (請先閲讀背而之注意事項再填寫本頁) 199243 Λ 6 IJ6

經濟部屮央櫺準局KX工消许合作杜印M 五、發明説明（4 ) 轉子部份之由第1永久磁鐵所形成之轉子與上述第1迴轉 磁場之間，以及構成第2轉子部份之一部份，由第2磁鐵 所形成之轉子與第2迴轉磁場之間之磁極全部成為吸引作 用。因此得於同步蓮轉。該時第2轉子部份之其他部份之 感應形轉子即由於正以同步速度蓮轉所以對於第2迴轉磁 場之間不發生電磁感應作用，因此對於馬逹之同步蓮動沒 有任何影響也。 (實施例） 下面參照圖面說明本發明之合宜之實施例。 第1圖像本發明之同步馬達之側斷面圔。第2圖偽從 轉子之軸方向之中心視籠形轉子側之一部份剖開之轉子側 斷面圖。 轉子偽由：永久磁鐵所形成之轉子2所形成之第1轉 子部份；與由永久磁鐵所形成之轉子4及籠形轉子5所形 成之第2轉子部份所成，在永久磁鐵轉子2與永久磁鐵轉 子4之間設置規定之間隔地成一體的構成於迴轉軸3上。 以永久磁鐵所形成之轉子2 ,及同樣以永久磁鐵所形 成之轉子4之極數係相同。在本實施例中，設定磁鐵之磁 極之中心像在相對之位置而相一致為例，但是並非必須一 致。 構成第2轉子部份之一部份之籠形轉子5之構造為， 像銷板叠層之轉子鐵芯6之外周圍部，插設多數條之轉子 導體7,同時各轉子導體7之兩端部即以短絡環8而予以 -7 - 本紙Λ尺度逍用中國明家標準(CNS)T4規格（210X297公Λ) 81. 2. 20,000 (請先閲讀背而之注意事項#填寫本頁) 裝< 線. 199243 Λ 6 η 6 經濟部+央標準局貝工消费合作社印製 五、發明説明（5 ) 短絡構成。 又替代籠形轉子5而改用為繞線形轉子也可以。如上 述構成之一體型轉子即由嵌裝於機框16a、 16b之軸 承17a、17b而迴轉自如地被支撑。機框16a、 16b，即由螺栓18而互相的予以固著。 對於上述之一體型轉子，將有二値定子分別對峙於二 個轉子部份而設。（即第1之轉子部份及第2轉子部份1 各有獨立之定子）。對於形成第1轉子部份之永久磁鐵轉 子2而備有固定繞線9之定子1 0僳固設於機框1 6 a之 内周面。又對於第2之轉子部份即將具有定子繞線13之 定子14固設於機框16b之内周面。如圖明示，定子 1 4條對於構成第2轉子部份之永久磁鐵4及籠形轉子5 之兩方均磁氣的共同的予以作用。 又開於在機框上設置冷卻用風扇，在短絡環8設散熱 Η使之用冷卻作用，機框16a、 16b之形狀，再者在 機框16a、 16b與定子10、 14及轉子之任意處所 設冷卻用通路係隨馬達之容量使用目的而自由選擇之事項 Ο 第3圔顯示定子繞線9與定子繞線13間之線連結， 以及對三相電源R. S. T相之連結方法之一例。圔示之 實施例像將定子繞線（線圏）9、13,並聯地予以連結 為例，惟串聯亦可。定子繞線9及定子繞線13中之其中 一方，實施例偽定子10之繞線9上為例說明，裝設令該 定子10之第1轉子部份所發生之迴轉磁場之相位，在同 -8 - 本紙張疋度逍用中《國家《毕(CNS) T4規格(210X297公*) 81. 2. 20,000 (請先閲讀背而之注意事項#塥寫本頁) jl99343 Λ 6 Π 6 經濟部中央標準局员工消你合作社印製 五、發明説明（6 ) 時的切換開關20而使之改變180度用之相位切換裝置 2 1。該相位切換裝置2 1同時具有該裝置所設之一方之 定子之第1轉子部份周圍所生成之迴轉磁場，與另一轉子 1 4之第2轉子部份所生成之迴轉磁場之間，選擇性的使 之生成0度或18 0度之相位差之機能。第3圔中，相位 切換裝置2 1之各開關2 0之接點位於A側時相位差為0 度，位於B側即相位差為1 8 ◦度。 在本發明之同步馬逹中，起動時相位切換裝置21之 各開關2 0定於A側之相位差0度來實施，然後將接點切 換為B侧之180度而實施同步運轉，或相反地起動時相 位切換裝置2 1之各開關2 ◦定於B側之相位差1 8 0度 來賁施，然後切換為A側之0度來實施同步蓮轉之差別， 傜依存於由第1轉子部份所持有之永久磁鐵2之磁極中心 ，與第2轉子部份所具有之永久磁鐵4之磁鐵中心，在其 相對之位置上各異極是否一致的予以設置，或各同極一致 的予以設置之條件。 第4A圖表示，各永久磁鐵2、 4之磁極中心之在相 對位置上各異極一致之狀態所設之轉子。該時欲起動時， 令相位切換裝置2 1之各開關2 0之接點位於A側之相位 差0度來實施，而後當迴轉數增加滑動接近於零之時機， 切換為B側之180度來實施同步蓮轉。下面偽以各永久 磁鐵2、4之磁極中心在各異極地予以一致的設置之轉子 為例，說明從起動到同步蓮轉之切換動作。 起動時，定子10所生成之迴轉磁場，與定子14所 -9 - 本紙51尺度遑用中a Η家樣毕(CNS) TM規格(210 x297公;St) 81. 2. 20,000 (請先閲讀背而之注意事項#塡寫本頁) 199243 經濟部中央標準局工消费合作杜印製 五、發明説明（7 ) 生成之迴轉磁場間之相位差傺〇度，所以二個定子之同一 相對位置之磁極之極性係經常為同極性。（例如N極與N 極、S極與S極）。所以如第4A圖所示，假定起動時一 方之定子10之迴轉磁場，與對峙於該定子10之永久磁 鐵2為在於N極對S極之互為吸引狀態，此時另一方之定 子14之迴轉磁場，與對峙於該定子14之永久磁鐵4卽 在於N極對N極之互為相反撥狀態。這是由於兩永久磁鐵 2、4在同一相對位置中令各異極相一致，即永久磁鐵2 之S極與N極偽分別相對於永久磁鐵4之N極與S極地予 以配設之緣故。於是生成於一方之定子10與永久磁鐵2 間之吸引力（或反撥力）作用，與生成於另一方定子14 與永久磁鐵4之間之反撥力（或吸引力）作用者，由於在 同一迴轉軸3上所生成，結果互相相殺抵消。該結果，本 發明之同步馬達在起動時完全不受永久磁鐵2、 4之影響 ,以定子1 4所生成之迴轉磁場與籠形轉子5之間所生成 之電磁感應作用而以感應馬達之方式來起動。 所以依本發明之同步馬逹時，永久磁鐵2、4不致影 饗於依靠籠形轉子5之起動動作，所以不必考慮由永久磁 鐵所致之起動障礙，因此不需原來之大形之籠形轉子之設 計。 接著由定子14與籠形轉子5之電磁感應作用，使迴 轉軸3之迴轉速度上昇，.滑動S靠近於S = 〇. 05時即 可引進於同步運轉。具體的說行下述操作。 切換相位切換裝置2 1之開關2 0之接點至B側，而 (請先閲讀背而之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度遑用中B B家樣準(CNS) T4規格(210x297公 81. 2. 20,000 10 - 199243 Λ 6 116 經漪部中央榣準局貝工消费合作社印製 五、發明説明（8 ) 使定子10所生成之迴轉磁場與定子14所生成之迴轉磁 場之間之相位差成為18 ◦度。即如第4B圖所示，定子 10、 14所生成之迴轉磁場之相位差成為180度，因 此二値定子10、 14之同一相對位置之瞬時之磁極經常 為異極，即S極與N極，所以永久磁鐵轉子2、4之各•磁 極N極與S極傺與上述各迴轉磁場互相吸引，而永久磁鐵 轉子2、4逹到同步速度。該時赭形轉子5偽以與定子 14所生成之迴轉磁場之同一速度而迴轉，所以兩者間沒 有電磁感應作用，對於同步蓮轉毫不影響。 惟，當引進同步之瞬間，迴轉磁場與永久磁鐵之磁極 ，正在如第4B圖之雙方相吸引之位置即最好。但是如果 如第4C圖所示，引進同步之瞬間，定子10、 14與永 久磁鐵2、 4之磁極偽正以互為同極狀接近時，即永久磁 鐵轉子2之S極與定子14所生成之S極將相反撥，同樣 永久磁鐵轉子6之N極與定子10所生成之迴轉磁場之N 極會相反撥，惟永久磁鐵轉子2、 4之磁極之位置關係在 接著之瞬間立卽成為第4 B圖所示之狀態，所以最後仍應 將成為所有之N極S極互為吸引之狀態，達到同步蓮轉也 0 如上所述，依本發明之同步馬達時，没有起動時之由 永久磁鐵所致之起動障礙，可忽視永久磁鐵之影響，因此 抵考慮起動扭矩之下可設計籠形轉子，不會如先前技術一 般成為大型之設計，另一方面永久磁鐵轉子之設計也不需 考慮原來有之起動障礙之問題之下可行隨應於必需之同步 (請先閲讀背而之注意事項孙填寫本頁) 訂- f紙at尺度逍用中國國家楳準(CNS) T4規格（210X297公Λ) 81. 2. 20,000 -11 經濟部中央標準局A工消费合作社印製 五、發明説明（9 ) 扭矩來設計永久磁鐵轉子，可設定同步扭矩很大之同步馬 達。 本發明之同步馬逹係，以感應馬逹之作用來起動，所 以其感應馬達係可直接利用原來之一般所使用之電源，換 言之商用頻率之交流電源，以及利用變頻機之可變頻率電 源也可利用，又單相電源多相電源均可使用。 在上述之說明中，以利用相位切換裝置2 0 ,並設二 個定子所生成之迴轉磁場之間之電氣的相位差為〇度及 180度，而相位差為0度來起動欲同步時切換為180 度為例來說明。但是相反地起動時為180度同步時切換 為0度也可能，該時即如第5圖所示，令永久磁鐵轉子2 、4之同一相對位置之磁極設定為以各同極來相對即可。 換言之配設成永久磁鐵2之N極與S極，與永久磁鐵6之 N極與S極分別相對就可以。該時之起動原理，同步引進 原理以及可獲得之特性請參照已說明之第4A圔〜第4C 圔之實施例，相同之情形。 本實施例所採用之相位切換裝置2 ◦為開關2 1 ,惟 亦可採用令一方之轉子對於另一方轉子相對的迴動之型式 之迴動定子之方式。 (發明之效果） 本發明像以原來之感應馬達相同之原理來使之起動， 而滑動S在例如S=0. 05附近來移行至同步蓮轉之方 式，所以不需要起動機或碩刷裝置，因此不但其構造，構 (請先閲讀背而之注意事項异塡寫本頁) 本紙張尺度逡用中《國家«毕(CNS) T4規格(210X29/公；¢) 81. 2. 20,000 v -12 -

19924B Λ 6 Β6 經濟部中央標準局员工消费合作社印製 五、發明説明（1()) 成變為簡單，得以習用之感應馬達同樣之扭矩特性即可起 動，因此在有重負載之作用下就可以起動，而斯後之移行 於同步蓮轉也變為容易。 又起動時，該因由永久磁鐵所起之起動障礙僳由二個 永久磁鐵之互相相殺所抵消，因此祗考慮起動扭矩之條件 下可進行籠形轉子之設計，另一方面在起動時不致有起動 障礙之永久磁鐵方面卽，不必考慮起動障礙之問題地實施 為行隨應同步蓮轉所需之同步杻矩所需之磁鐵轉子之設計 ，總而言之，可實現小型且同步扭矩大之同步馬逹也。 圖式之簡單說明 第1圖係本發明之同步馬達之側斷面圖。 第2圖傺從轉子之軸方向視之，一部份剖開之轉子之 側面圔。 第3圖像顯示同步馬達之定子繞線連接於電源，及連 接於相位切換裝置之結線圖。 第4A圔像表示本發明第1實施例同步馬逹起動時之 定子與磁鐵轉子之磁極狀態圖。 第4 B圖傺表示本發明第1實施例同步馬達引進同步 之磁極狀態圖。 第4C圖僳表示本發明第1實施例同步馬達引進同步 時之過渡時期磁極狀態圖。 第5圖傜本發明第2實施例之同步馬達之起動時之定 子與永久磁鐵轉子之磁極狀態圖。 (請先閲讀背而之注意事項孙塡寫本頁) 本《•张疋度逍用中ββ*樣準（CNS)f4規格（210X _ 81. 2. 20,000 199243 Λ 6 Η 6 五、發明説明 (11) 圔中： 1 3 6 8 同步馬達 迴轉軸， 轉子鐵芯 短絡環， 10、 14.定子， 21.相位切換裝置 2、4 .永久磁鐵轉子 5 .籠形轉子， 7.籠形導體， 9、1 3 .定子繞線 (定子線圏） 2 0 .開關， (請先閲讀背而之注意事項#填寫本頁) 裝· 訂· 線.

經濟部中央標準局貝工消费合作社印M 卜紙51尺度遑用中《國家樣準(CNS)TM規格（210X297公¢) 81. 2. 20,000 14 -

Claims (1)

1. 經濟部屮央標準局貝工消費合作社印51 A7 B7 ^ C7 >Q924t5___D?___ 六、申請專利範a 1. 一種同步馬達，具備有： 以第1永久磁鐵（2)所形成之轉子所成之第1轉子 部份，以及由第2之永久磁鐵（4)所形成之轉子及感應 形轉子（5)所成之第2轉子部份之以一定間隔的裝設於 同一迴轉軸（3)上而成之一體型轉子； 及對峙於於上述第1轉子部份地周設，而使在該第 1轉子部份之周圍生成第1迴轉磁場之第1定子（10) 9 及僳對峙於上述第2轉子部份地周設，而使在該第 2轉子部份之周圍生成第2迴轉磁場之定子，當起動子上 述第1之迴轉磁場與上述第1永久磁鐵（2)間發生之吸 引或反撥作用。係由上述第2迴轉磁場與上述第2永久磁 鐵（4)之間所發生之反撥或吸引作用所相殺地予以配設 之第2定子（1 4 )； 以及關連於上述第1定子或上述第2定子之其中之一 方地予以設置，上述第1之定子所産生之第1迴轉磁場， 與上述第2定子所産生之上述第2迴轉磁場之間設定為起 動之用之第1相位差，及對於上述第1相位180度之同 步蓮轉之用之第2相位差用之相位切換裝置（1 )而構成 者。 2. 如申請專利範圍第1項所述之同步馬達中，上述 相位切換裝置（2 1 )係將起動用之第1相位差設定為 180度，將同步蓮轉用之上述第2相位設定為0度者。 3. 如申請專利範圍第2項所述之同步馬達中，上述 (請先閱讀背面之注意事項再填穹本頁) 本纸張尺度適用中B國家樣準(CNS)甲4規格(210X297公釐）一 一 B7 *S92A2_—_ D7_ 六、申請專利範圊 第1永久磁鐵（2)之磁極之中心與上述第2之永久磁鐵 (4)之磁極之中心像，在相對位置中各同極係一致的予 以設置者。 4. 如申請專利範圍第1項所述之同步馬達中，上述 相位切換裝置（21)係將起動用之上述第1相位差設定 為0度，同步蓮轉用之第2相位差設定為180度者。 5. 如申請專利範圍第4項所述之同步馬達中，上述 第1永久磁鐵（2)之磁極中心與上述第2永久磁鐵（4 )之磁極中心俗，在相對位置中各異極傜一致地予以設置 者。 6 .如申請專利範圍第1項所述之同步馬達中，上述 相位切換裝置（2 1)偽以，將對於上述第1定子（10 )及上述第2定子（14)之其中之一之定子（19)上 所繞捲之定子線圈（9)之各端子之電源之連接切換為逆 極性之開關（2 0 )所構成。 7 .如申請專利範圍第1項所述之同步馬達中，上述 感應形轉子（5)偽籠形轉子者。 {請先閱讀背面之注意事項再堪寫本頁) 經濟部中央櫺準局貝工消贽合作社印製 本紙張尺度適用中B鼷家襻準(CNS)T4規格(210x297公釐）一 16 -