JPS6233827B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は、同期電動機、特に固定子と回転子が
面対向する形式の同期電動機に関する。

［背景技術］ 従来の同期電動機は、機械損を小さくするよう
に構成されており、このものにあつては、慣性の
小さい割に出力が大きいため、無負荷回転の場合
にはコツキングを生じ易く、振動・騒音の源とな
つていた。この主因は、回転子のトルクが大き
く、回転子が軽い場合には、応答が速くなるた
め、行き過ぎ現象で回転子が廻り過ぎて一瞬ブレ
ーキがかかることにある。すなわちオーバダンピ
ング気味となり、磁極歯１ピツチ当り１回のコツ
キングが発生し、振動も大きかつた。

ところで、固定子と回転子が面対向する形式の
所謂面対向型同期電動機にあつては、回転子磁極
面と固定子磁極面とは吸引しあうためスラスト面
で機械損を発生し、この機械損が振動トルクを消
費吸収する状態になつて安定回転が得られ易い。
しかしながらこのものにあつても、回転子と固定
子の空隙が大きくなると吸引力が低下し、スラス
ト面での機械損が極端に低下するため、コツキン
グを制御できなくなり、遂には乱調を起こす結果
となつていた。一方、回転子と固定子の空隙が適
切なものであつたとしても、高温雰囲気中（例え
ば80℃以上）で使用する場合には、潤滑油の粘性
が極端に低下して機械損が低下し、従つてコツキ
ング制御能力も低下して遂には乱調を起こすこと
となる。

このような乱調が起こる場合、回転子に適当な
負荷を加えてやれば適当な機械損が発生して安定
回転が得られる。このため従来から、ばねを接触
させて機械的摩擦を回転子軸に加えるものも見ら
れた。しかしそのものは、静止摩擦が大きくなる
ため起動トルクがこれに消費され、従つて結果的
に起動トルクが小さくなり、またばねの接触部が
摩耗するので長期にわたつて同じ状態を保つこと
が不可能に近いという欠点を有していた。

［発明の目的］ 本発明は、上記事由に鑑みてなしたもので、そ
の目的とするところは、磁気ブレーキを作用させ
ることによりコツキング（回転むらや乱調等）を
減少させて安定回転電圧範囲が拡大できる同期電
動機の提供にある。

［発明の開示］ 本発明の同期電動機は、面対向型の同期電動機
において、コ字状に曲折した固定子のコ字状先端
部上に回転子の周面に沿う円弧を有し、かつ回転
子の上下両面より突出する厚さを有した円弧状磁
石を上下方向に着磁して回転子の半径方向におい
て近接しかつ側面視において回転子の上下両面よ
り突出するようにして固着して成ることを特徴と
する。

本発明によれば、円弧状磁石の磁束が回転子の
厚さ方向に交鎖することにより、回転子の回転速
度に応じた磁気ブレーキを回転子に作用させら
れ、もつてコツキング（回転むらや乱調等）を減
少させて安定回転電圧範囲が拡大できるものとな
る。

実施例 以下、本発明の一実施例を第１図乃至第６図に
基づいて説明する。

１は固定子で、磁性板材料をコ字状に曲折して
なり、その上面（二つの対向面の一方）に多極磁
極歯２が付設してある。３は永久磁石よりなる回
転子で、周方向交互に異極が多極に着磁され、そ
の磁極面が多極磁極歯２に対向するよう固定子１
に対設してある。４は焼結合金よりなる潤滑油を
含浸した軸受である。５は磁性材料よりなる筒
で、コイル枠６の中心孔に圧入されて中央磁路を
形成し、筒自体の中心孔に軸受４が圧入される。
コイル枠６にはコイル１３が巻回され、その両端
はコイル枠６に設けた端子１２に接続される。７
は合成樹脂よりなる外枠で、略中央にコイル枠収
容部を有する。

しかして、コイル枠６を外枠７に挿入収容し、
これらの上下両面が一致した状態で固定子１を横
から挿入し、回転子３に固着された軸８を軸受４
に挿入する。９は合成樹脂よりなるカバーで、内
側に後述する円弧状磁石１０を固着し、回転子３
を保護するよう外枠７に被着して第２図のような
同期電動機を構成する。なお、カバー９の内側に
突起１１を設け、これを固定子１に設けた孔に挿
入係止してもよい。また具体的には、外枠７の側
壁上部には固定子１のガイド用突起１４を設け、
固定子１を挿入する側に傾斜面１５を設けてこれ
の挿入作業を容易にする。さらに固定子１には凸
部１６を設け、コイル枠６に挿入する際に凸部１
６と傾斜面１５が当り、従つて固定子１が押し広
げられ、固定子１の先端部１７が筒５の上端部１
８を乗り越えると、固定子１のばね作用により上
端部１８が固定子１の中央孔１９に嵌合するとと
もに、凸部１６は外枠７の溝２０に嵌合する。

次に円弧状磁石１０について詳述する。円弧状
磁石１０は、例えばフエライト等よりなり、回転
子３の周面に沿う円弧を有し、かつ回転子３の上
下両面より突出する厚さを有している。この円弧
長は、固定子１の磁極の３極分とする。また円弧
状磁石１０は、上下の厚さ方向（回転子３の厚さ
と同方向）にＮ極、Ｓ極が着磁され、回転子３の
半径方向において近接した固定子１のコ字状先端
部上（第１図のＡ点に対応する位置）に配置さ
れ、側面視においては、上下両端面が回転子３の
上下両面より突出するようにしてカバー９の内側
に固着される。なお、円弧状磁石１０は固定子１
のコ字状先端部上に固着してもよい。

かかる円弧状磁石１０による磁束は、そのＮ極
から回転子３のＳ極を慣通するように流れてその
Ｓ極に戻る。一方、回転子３による磁束は、その
Ｎ極からＳ極、空隙、固定子１の磁極歯２、空隙
を通つて先のＮ極に戻る。従つて円弧状磁石１０
による磁束は、回転子３による磁束と交鎖状とな
り、回転子３が回転すると回転子３に対して磁気
ブレーキ力として作用する。またこの磁気ブレー
キ力は、回転子３の回転速度に応じてその大きさ
が決る。

この種の同期電動機の動作時の回転状況を微視
的にみると、回転子３の回転角と転動時間との関
係は第５図の曲線ａのように脈動的であり、この
脈動が大きくなると乱調を起こすが、これに適当
な負荷をかけることによつて第５図の曲線ｂのよ
うになり、コツキングが減少して円滑な回転がで
きる。従つてブレーキ要素がないときに第５図の
曲線ａのような回転子３の動きに対してブレーキ
を加えることによつて曲線ｂとなる。なお、第５
図の直線ｃは同期速度を表すものである。

第６図は、電動機印加電圧と、固定子１の磁極
歯２と回転子３の磁極面間の空隙との関係を示し
たもので、実線で示す範囲で安定に同期回転す
る。第６図ａは、ブレーキ要素がない場合であつ
て、例えば空隙長が0.3mmの場合印加電圧を上昇
させて点２１に達したとき、同期引き入れが行わ
れて安定な同期回転が得られる。さらに印加電圧
を上昇させて点２２に達するとコツキングが大き
くなり遂には乱調を起こして同期回転できなくな
り、さらに点２３に達すると再び同期回転の状態
に戻る。ここで空隙長を0.2mm程度に小さくする
と、回転子３の磁極面が固定子１の磁極歯２に吸
引される力が大きくなつてスラスト面での機械損
が増大し、点２１′〜点２４′の印加電圧範囲で安
定な回転が得られる。さらにこの空隙長を極めて
小さいものにすると、スラスト損が過大になつて
起動電圧は点２１″のように高くなり、安定回転
電圧範囲は狭くなる。

第６図ｂは、本案、すなわち円弧状磁石１０に
よる磁気ブレーキ要素を付加した場合のものであ
る。円弧状磁石１０による磁気ブレーキは、回転
子３の回転速度に応じてその大きさが決るので起
動時の静止摩擦は関係がなく、従つて起動電圧は
ブレーキ要素がない場合と同様である。また回転
子３が回転するとその回転速度に応じた大きさの
磁気ブレーキ力が回転子３に作用するので、空隙
長が0.4mm程度までであれば点２２〜点２３間で
もコツキングを防止して安定回転し、高電圧側で
の乱調を起こす電圧も高くなる。すなわち本案の
ものは、コツキング（回転むらや乱調等）を減少
させて安定回転電圧範囲を拡大できるのである。
またコツキングが減少させられることにより、振
動・騒音も低減できる。さらに円弧状磁石１０を
設けるにあたつては、電動機の構造に何等の変更
も加える必要がない。

なお、製造上のばらつきを考慮した場合、空隙
長はなるべく大きい方が望ましい。また所望の磁
気ブレーキ力を得るには、円弧状磁石１０の形状
の変更あるいは円弧状磁石１０と回転子３間の位
置調節により最適値を選択する。すなわち形状に
に関しては磁気ブレーキ力を大きくするには円弧
長を長く、小さくするには円弧長を短くし、位置
調節に関しては磁気ブレーキ力を大きくするには
円弧状磁石１０を接近させ、小さくするには離反
させる。円弧状磁石１０の上下方向の厚さは、そ
の磁束を回転子３の厚さ方向に交鎖させるために
重要であるが、空隙長の範囲がそれほど大きくと
れないため、結局回転子３の厚さの1.5倍〜３倍
程度となる。

［発明の効果］ 本発明の同期電動機は、面対向型の同期電動機
において、コ字状に曲折した固定子のコ字状先端
部上に回転子の周面に沿う円弧を有し、かつ回転
子の上下両面より突出する厚さを有した円弧状磁
石を上下方向に着磁して回転子の半径方向におい
て近接しかつ側面視において回転子の上下両面よ
り突出するようにして固着して成るものであるか
ら、円弧状磁石の磁束が回転子の厚さ方向に交鎖
することにより、回転子の回転速度に応じた磁気
ブレーキを回転子に作用させられ、もつてコツキ
ング（回転むらや乱調等）を減少させて安定回転
電圧範囲を拡大できるものとなり、加えてコツキ
ングが減少させられることにより振動・騒音も低
減でき、さらに円弧状磁石を設けるにあたつては
電動機の構造に何等の変更も加える必要がないと
いう利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す分解斜視
図、第２図は、その側面側から見た断面図、第３
図は、その平面図、第４図は、その回転子と円弧
状磁石の関係位置を示す斜視図、第５図は、回転
子のコツキング状態説明図、第６図は、動作特性
図で、ａは磁気ブレーキのないもの、ｂは本案の
磁気ブレーキを付加したものである。 １……固定子、２……多極磁極歯、３……回転
子、１０……円弧状磁石、１７……先端部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ コ字状に曲折した固定子の上面に多極磁極歯
   を付設し、多極に着磁された磁極面を前記多極磁
   極歯に対向するように回転子を対設して成る同期
   電動機において、固定子のコ字状先端部上に回転
   子の周面に沿う円弧を有し、かつ回転子の上下両
   面より突出する厚さを有した円弧状磁石を上下方
   向に着磁して前記回転子の半径方向において近接
   しかつ側面視において回転子の上下両面より突出
   するようにして固着して成ることを特徴とする同
   期電動機。