JPS604662B2 - インダクタモ−タ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はィンダクタモータ、特にィンダクタモータの逆
転防止機構に関する。

ィンダクタモータは周面に磁極が順次看磁されたロータ
と、前記ロータの筒面を囲むように楯談された複数本の
ポール及びこのポールに巻回されたコイルとによって構
成された単相同期モータである。

このようなインダクタモータは構造が簡単であるために
小型化に適し、回転が低速であるために減速ギアが簡略
され、始動停止に要する時間が極めて短かいく数サイク
ル以内）、コイルの焼損事故がない、長寿命であり信頼
性が高いなどの特徴を有する。ィンダクタモータは上述
した特徴を有するために、電気時計、タイマ、積算時間
計等の駆動源として利用されることが多い。

これらの機器に利用されるィンダクタモータは、時計及
びタイマでは時間の進み方向、積算時間計では時間の積
算方向への回転だけが必要であり、逆方向への回転は全
く不必要である。このために、上述したィンダクタモー
タは一定方向への確実な回転が強く要求される。第１図
はロータが１句壷でステータが１２ポールを有するィン
ダクタモータの一例を示す分解斜視図である。

同図に於いて１はロータであり、このロータ１の周面に
は１６の磁極が順次着磁されている。また、このロータ
ーの中心に圧入された軸２の両端は、ワッシャ３ａ，３
ｂの孔を貫通して、磁性金属によりカップ状に形成され
たヨーク４ａの底円板部に中心に穿設された孔５ａに鉄
袋された軸受６ａと、磁性金属により円板状に形成され
たヨーク４ｂの中心に穿設された孔５ｂに鼓装された軸
受６ｂとの間に回転自在に支持されている。ヨーク４ａ
，４ｂにはそれぞれに６本の磁性金属片のポール７ａ〜
７ｆ及び７ｇ〜７１が棺設されており、このポール７ａ
〜７ｆ，７ｇ〜７１はロー夕１の周面を近接して囲むよ
うに交互に隣接して円筒状をなしている。円板に一部を
切り欠いた銅環８ａ，８ｂにはポ−ル７ｂ，７ｅ及び７
ｇ，７ｈ，７ｊ，７ｋが貫通する孔９ａ，９ｂ及び９ｃ
〜９ｆが穿設されており、この孔９ａ〜ｇｆに前記各ポ
ールを貫通させて銅環８ａ，８ｂをョ−ク４ａ，４ｂに
密着固定している。コイル１０はその中心部にローター
及びポール７ａ〜７１を収容するようにポール７ａ〜７
１とヨーク４ａとの間に巻回固定されている。第２図は
第１図に示すィンダクタモータにョ−ク４ａ，４ｂが鉄
合した状態のポール位置関係を示すステータの要部断面
図であり、矢印方向にロータが回転するように各ポール
はョ−ク４ａ，４ｂにセットされている。これを説明す
ると、ヨーク４ａに櫨設されているポール７ａ〜７１に
於きて、ポール７ｂ，７ｅがまず軸対称にセットされ、
このポール７ｂ，７ｅに片側に約９０ｏの拡がりを有す
る銅環が固定されている。そして、ポール７ｃと７ｄ，
７ａと７ｆは、ロータが電源周波数の１サイクルで回動
する角度、つまりＲ＝２ｍ／Ｐ／２ （Ｐ：ロータの
極数）で表される機械角Ｒを必ず持つように設定されて
いる。

第１図に示すインダクタモータはＩＱ壷であるから、ポ
ール７ｃと７ｄ，７ａと７ｆはＲ＝４５０の角度を有し
かつそれぞれは機械角４５ｏの同ピッチ上にあるために
軸対称となる。さらにポール７ｂ，７ｅによる磁束の位
相は、ボール７ａ，７ｃ，７ｄ，７ｆによる磁束の位相
に対して４５ｏの遅れを有するために、ポール７ａ，７
ｃ，７ｄ，７ｆはポール７ｂ，７ｅに対して反矢印回転
方向に電気角度で約１３５ｏ移動させて５０ＨＺ用また
は６０ＨＺ用に徴調してセットされ、始動トルクを矢印
方向に与えるようにしている。このように構成されたヨ
ーク４ａのポール７ｃと７ｄ，７ａと７ｆの中間に位置
するようにポール７ｉ，７１がヨーク４ｂにセットされ
、またポール７ｂ，７ｅがポール７ｇと７ｈ，７ｊと７
ｋの中間に位置するよにポール７ｇと７ｈ，７ｊと７ｋ
はヨーク４ｂにセットされている。ヨーク４ｂに楯設さ
れた各ポールの関係は、ヨーク４ａにおける各ポールの
関係と同じであり、ポール７ｇ，７ｈ，７ｉ，７ｋ‘ま
機械角４５ｏのピッチ上に位置し、ポール７ｉ，７１は
ポール７ｇ，７ｈ，７ｊ，７ｋに対して反矢印方向に電
気角度で約１３５０移動され、５０ＨＺ用または６０日
２用に徴調されている。なお、ポール７ｃ，７ｄ，７ｉ
及びポール７ｆ，７ａ，７１を、ポール７ｂと７ｅとを
結ぶ線に対してそれぞれ線対称移動すれば矢印回転方向
と逆の回転方向を得ることができる。上述のように構成
されたステータのポール角度を有するィンダクタモータ
に於いて、銅環を挿入されている補極ポールと銅環を挿
入されていない主極ポールとの間には磁束の位相差と電
気角度差０が生ずるために、始動時の各ポールとロータ
間に働く総合トルクはほぼ矢印方向となり、これによっ
て、回転が得られる。

なお、補極ポール群と主極ポール群との間はポールがそ
れぞれ１個合計で４個抜けているため、ポール数は１２
個となる。しかしながら、始動時におけるステータのポ
ールと静止しているロータの極との位置と、最初に印加
される電圧の正負によるステータのポールの樋性及びそ
の磁束の強弱等の相互関係により、最悪時にはロータに
不回転あるいは逆回転が起きてしまい、５０ＨＺ又は６
０ＨＺ単独使用のモ−夕に於いても回転方向の制御、す
なわち完全な逆転防止が得られなかった。原理的には同
期モータでは主極と補極の磁束の位相差は４５ｏである
が、特に小形にィンダクタモータにおいては電源の周波
数、モ−夕の構造、ロータの回転速度と慣性能率等の関
係によって最適位相差は理論通りにはならず、実際には
３５ｏ〜４５ｏの間で変化することが知られている。従
ってィンダクタモータの構造が同じ場合は電源周波数に
よって最適位相差角が決定することになる。例えば６０
ＨＺでは５０ＨＺの２０％増しの速度になるので、ロー
外ま同じトルクであれば起動が遅れがちになる。また、
６０ＨＺになると周波数が高くなるため電流が小さくな
り、起動性が悪くなる。このため、５０ＨＺまたは６０
Ｈｚ単独使用に適した位相差角にそれぞれ主極ポールと
補極ポールが設定される。従って、５０ＨＺの交流電源
用にポール角度を設定することにより５０ＨＺにおける
逆転防止がほぼ改善されたとしても、この５０ＨＺ用イ
ンダクタモータを６０ＨＺで使用した場合には逆転防止
を得ることは全く出来ない。

従って、従来一般に用いられているィンダクタモータに
於いては、逆転防止機構をモータ軸あるいは減速ギア部
に設けて逆転を機械的に防止しているが、逆転防止機構
を設けるためにモータ部あるいはギャ部の製造工程が多
くなるとともに、機械的強度が弱くなる等の種々の欠点
を有している。従って、本発明の目的は電源周波数が５
０ＨＺ又は６０ＨＺのどちらかでも逆転が完全に防止さ
れるようにしたィンダクタモータを提供することにある
。

このような目的を達成するために本発明によるィンダク
タモータは、一方のヨークに楢設された各ポールの銅環
に挿入された補極ポールと挿入されていない主極ポール
の電気角度差０を１３？一定とするとともに、補極ポー
ルとロータ回転方向に隣り合った主極ポールを他の主極
ポールに対して反回転方向に電気角４が〜８０ｏ変位さ
せたものである。以下、図面を用いて本発明によるィン
ダクタモー夕を詳細に説明する。第３図は本発明による
ィンダクタモータの一実施例におけるポールの位置関係
を示すステータの要部断面図であり、第２図と同一部分
は同記号を用いてある。

同図に於いて、矢印方向にロータが回転するように各ポ
ールがセットされている。各ポールの設定方法は第２図
に示す各ポールの設定方法とほぼ同様であり、第２図と
の相違点はポール７ｃ，７ｆとポール７ｂ，７ｅとの電
気角度差８を電源周波数に関係なく１３５ｏに設定する
とともに、ポール７ａ，７ｂをロー夕の逆転方向に機械
角６ｏ〜１ｏｏ（電気角４が〜８００）内８０（電気角
６４ｏ）だけロータの逆転方向に移動させてセットし、
従来必ず機械角４５ｏの角度を有していたポール７ａと
７ｆ，７ｃと７ｄの角度を機械角５３ｏに設定している
。このように、ステータのポールの一部をずらすと、駆
動用の電源周波数に関係なくロータに逆転を完全に防止
することが出釆た。第４図は主極ポールおよび補極ポー
ルとロータの極との位置関係を示す説明図ある。

なお、点線のポールは従来の主極ポール７ａの位置であ
る。図のイに示す位置にロー夕の極Ｎ，Ｓがあるときは
、ポール７ａがずれた分だけ、主極ポール７ａがロータ
の極Ｓ，を吸引する力およびロータの極Ｎ，を反発する
力がボール７ａをずらさない場合よりやや弱まり、結果
的に総合トルクは弱くなる。しかし、各ポールが図のよ
うな極に励磁されるとポール７１，７ｆとロータの極Ｎ
，，Ｓ２とは互いにエッジ部が重なっているために、こ
の間には大きな回転方向の吸引力および反発力が働くの
でロー外ま矢印のように右方向に十分なトルクを得て起
動する。図口はロータの極Ｎ，Ｓが電気角で１８０ｏず
れた場合で、ロータの右方向回転では最も条件が悪い状
態である。

各ポールが図のような極に励磁されるとロー外ま逆方向
に移動しロータの各極が点線で示した位置にくる。しか
しこのとき、ポール７ａのエッジ部とロータの極Ｎ，．
，Ｓ，．のエッジ部が重なるため、ポール７ａが次の半
サイクルの励磁（この半サイクルではｓ極になる）によ
り強力な矢印のような右方向トルクを発生させ、正常な
同期回転に入る。また、ロータの各極が点線位置に向か
うときのトルクすなわち逆方向のトルクは、ポール７ａ
が左方向にずれているため、ポール７ａのエッジ部とロ
ータの極Ｎ，，Ｓ，のエッジ部とが互いにずれた状態で
重ならなくなり、この間の吸引力および反発力が低下し
、図イで正方向の総合トルクが従釆位置の場合に比較し
て弱くなったと同様に弱くなっている。そして、このこ
とも逆転防止の一因になっている。なお、反矢印方向に
回転を得たい場合には、ポール７ａと７ｅとを結ぶ線に
対して各ポールを線対称移動すれば良いことは明らかで
ある。

さらに、上記実施例に於いては、ステータのポール数を
１２としたが本発明はこれに限定されることなく、銅環
が挿入されていないポールを一方のヨークが軸対称の片
側に２本以上有したおれば同様の効果が得られる。

また、ロータが１句壷以外の多極ィンダクタモータに於
いても、鋼環が挿入されていないポールを一方のヨーク
が軸対称の片側に２本以上有しておれば同様の効果がえ
られる。

以上説明したように、本発明によるィンダクタモータは
、少なくとも一方のヨーク側の補極ポ−ルと主極ポール
との電気角度差ａを１３５０とした上に、補極ポールと
ロータ回転方向に隣り合った主極ポールを他の主極ポー
ルと電気角４８０〜８００進ませた、すなわちロータの
逆回転方向に移動させてセットしたものであるため、回
転方向の起動性が改善され、電源周波数５０ＨＺまたは
６０ＨＺに関係なく逆転が完全に防止される優れた効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はィンダクタモータの一例を示す分解斜視図、第
２図は第１図に示すィンダクタモータのポール位置関係
を示すステータ部分の要部断面図、第３図は本発明に於
けるィンダクタモータのポール位置関係を示すステータ
部分の要部断面図、第４図はポールとロータの極との位
層関係を示す説明図である。 １……ロータ、２……軸、４ａ，４ｂ……ヨーク、６ａ
，６ｂ……軸受、７ａ〜７１……ポール、８ａ，８ｂ・
・・・・・鋼環、１０・・・・・・コイル。 第１図第２図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 磁性金属によりカツプ状に形成されたヨークとこの
   ヨークの開口部に嵌合された磁性金属よりなるヨークと
   、前記両ヨークの中央に穿設された孔によつて両端を回
   動自在に支持される軸を有しかつ周面に磁極を有するロ
   ータと、このロータ周面に一端が近接するとともに他端
   が前記ヨークにそれぞれ固定されている複数の磁性金属
   よりなるポールと、前記ポールを励磁するコイルと、前
   記ポール群の一部に収着されこれを補極となす銅環とを
   有し、少なくとも片側のヨークに設けられている補極ポ
   ールと主極ポール間に電気角度差を１３５°に設定した
   インダクタモータに於いて、補極ポールとロータ回転方
   向に隣り合つた主極ポールを他の主極ポールに対して反
   回転方向に電気角４８°〜８０°変位されて設定するこ
   とによつて、ロータの逆転を防止したことを特徴とする
   インダクタモータ。