JPS6330227Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、タイマやデジタル時計の駆動源とし
て用いて好適な小型の同期電動機の改良に関す
る。

〔従来の技術〕

一般にこの種の同期電動機は、周面にＮ極とＳ
極とが交互に着磁されたロータと、このロータの
一端を軸支する有底円筒状のステータボツクス
と、ロータの他端を軸支してステータボツクスの
開口端を閉塞するステータ蓋と、ステータボツク
スの外壁とロータとの間に収納されたコイルボビ
ンとを備えており、コイルボビンの内周面とロー
タとの間には、複数個のステータ片が前記ステー
タボツクスとステータ蓋とから交互に立設される
とともに、コイルボビンの胴部にはコイルが巻回
されている。そして、コイルボビンに設けた端子
を介してコイルに通電すると、ステータとロータ
との磁気的作用によつてロータが回転して駆動力
が得られる。

ところが、この種の同期電動機は起動時にどち
らの方向にも回転し得るように構成されているた
めに、これを一定方向にのみ回転させるには起動
時の死点をなくす何らかの手段を設ける必要が有
る。例えば、互いにロータの極ピツチとほぼ同ビ
ツチで配置されたステータ片のうちのある数を静
止状態のロータの位置を規制する主極として構成
するとともに、これら主極とは位相を異にした位
置に複数個の補極を設けるといつた手段が考えら
れる。この場合、回転方向を定めない不定方向型
同期電動機では、一対の補極を互いに逆方向へ位
相をずらして配置するとともに、この補極と共同
してロータに正逆回転を与えるもう一つの補極を
設けることも考慮しなければならない。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら、小型同期電動機の場合は、ステ
ータ片の加工性やロータの着磁量の限界などから
ロータあるいはステータ片の極数が制約され起動
電圧に対する起動トルクの発生する動作領域が狭
くなつて動作領域の確保が困難となるといつた問
題点があつた。

研究と実験の結果、かかる問題点は追加の補極
を設けたにもかかわらず、一対の補極が互いに干
渉し合うことによりロータが正逆何れの方向にも
回転されない状態となり、ひいては動作領域が狭
くなることによることが解明された。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案はかかる問題点を解決するため、周面に
Ｎ極とＳ極とが交互に着磁されたロータと、この
ロータの一端を軸支する有底円筒状のステータボ
ツクスと、このステータボツクスの開口部を閉塞
するようにして組付けられかつ前記ロータの他端
を軸支するステータ蓋と、ステータボツクスの外
周壁とロータとの間に収納され胴部にコイルが巻
回されたコイルボビンと、前記ロータの周囲を囲
むようにしてステータボツクスおよびステータ蓋
とから交互に立設された複数のステータ片とを備
えた同期電動機において、対向位置に配置されそ
れぞれがロータの磁極ピツチとほぼ同ピツチであ
る静止状態のロータの位置を規制する各３個のス
テータ片によつて構成された主極と、これら主極
間にそれぞれ配置されロータの磁極ピツチの中心
線を境にして互いに反対方向に位置をずらして配
置された同極性のステータ片からなる第１の補極
および第２の補極と、これら第１及び第２の補極
間の一方補極側にずれた位置に配置されかつ両補
極と共同してロータの回転方向を規制する異極性
のステータ片とからなる第３の補極とを設け、前
記第１の補極と第２の補極のステータ片はそれぞ
れ形状を異にして形成したことを特徴としたもの
である。

〔作用〕

以上のように構成された本考案にかかる同期電
動機によれば、第１の補極と第２の補極との相互
の磁気的バランスが崩されるため、ロータに対す
る両補極間の磁気力を相殺する電気角がなくな
り、ロータの停止といつた事態の発生が防止され
る。

〔実施例〕

以下本考案について、図面に示した実施例によ
つて詳細に説明する。

同期電動機１は、鉄等の磁性材により有底円筒
状に形成されたステータボツクス２を備え、その
底板中心部に設けた軸受孔に圧入固定した軸受３
によつてロータ４の一端を軸支している。ロータ
４は、ロータ軸５とこれに嵌装固定されたロータ
本体６、およびロータ本体６の外周部に嵌装固定
された環状マグネツト７とからなり、マグネツト
７には、本実施例において合計16個のＮ極とＳ極
とが交互に着磁されている。ロータ４の周囲に
は、前記ステータボツクス２の底板２ａを放射方
向へ長方形状に切り起こすことによつて形成した
複数個のステータ片８が、そのマグネツト７の周
面よりわずかに大径の円筒状をなくようにして配
置されている。なお、ステータ８片の構成、配置
等の詳細については後述する。

９はステータボツクス２の開口端を閉塞するス
テータ蓋であつて、鉄等の磁性材よりほぼ円板状
に形成されており、中央部に穿設した軸受孔には
前記ロータ軸５の他端を軸支する軸受１０が圧入
固定されているとともに、外周部の２箇所には装
置固定部へ取付けるための一対の取付け片９ａが
一体形成されている。ステータ蓋９には前記ステ
ータ片８に対応してこれと同数だけ放射方向へ長
方形状に切り起こして形成したステータ片１１が
設けられ、またこのステータ蓋９をステータボツ
クス２の開口端を閉塞するようにして組付けるこ
とによつて、前記ステータ片８，１１がロータ４
の周囲に交互に配置される。なお、ステータ片１
１は、前記ステータ片８と極性を異にし、その構
成、配置等の詳細については後述する。また、ス
テータボツクス２の外壁端縁とステータ蓋９の周
縁には互いに圧入状態で係合してステータボツク
ス２とステータ蓋９とを固定する切欠き２ｂおよ
び突起９ｂとが設けられている。

１２は両側の鍔と胴部とから構成された合成樹
脂製のコイルボビンであつて、その胴部にはコイ
ル１３が巻回されるとともに、一方の鍔には後述
する端子取付け部１８と接合される突出部１４が
設けられている。１５は前記コイルボビン１２を
収納してコイル１３の保護および絶縁の役目をす
る合成樹脂製のコイルケースであつて、その外壁
周面にはコイル１３の両端に接続される一対の端
子１６，１７を備えた前記端子取付部１８が突設
されている。なお、この端子取付け部１８はステ
ータボツクス２に設けた切欠き１９と係合しかつ
突起２０を前記突出部１４と係合させることによ
り位置決め固定される。

前記ステータ片８，１１の構成、配置について
第２図を参照して説明する。第２図はステータボ
ツクス２とステータ蓋９とを組合せた状態の各ス
テータ片８，１１の配置状態を説明する図で、本
実施例ではステータ片８とステータ片１１とは各
６極ずつ、合計12個のステータ片より構成されて
いる。Ｎ極およびＳ極を交互に合計16極を着磁し
たロータ４のマグネツト７の磁極ピツチは360゜／
16＝22.5゜となつている。一方12極のステータ片
８，１１のうち対向位置で隣合う各３個のステー
タ片８ａ，１１ａ，１１ｂおよび８ｂ，１１ｃ，
１１ｄは静止状態のロータ４の位置を規制すると
ころの２組の主極を構成する。これら主極の各組
のステータ片８ａ，１１ａ，１１ｂおよび８ｂ，
１１ｃ，１１ｄは、それぞれマグネツトの磁極ピ
ツチとほぼ同じ22.5゜のピツチとされ、Ｎ極とＳ
極とが交互に配置される。また、残りの６極のス
テータ片のうち符号８ｃ，８ｄで示すステータボ
ツクス側のステータ片は、互いに対向して配置さ
れた第１の補極Ａを構成し、ともに前記主極のス
テータ片８ａと極性が同じであるとともに全周を
16等分するロータ４の磁極ピツチの中心線Ｓ１に
対して主極の他のステータ片１１ａ，１１ｃに近
づく方向へ角度αだけ位置をずらして配置されて
いる。さらに符号8e，8fで示すステータボツクス
側の他のステータ片は、互いに対向して配置され
た第２の補極Ｂを構成し、前記第１の補極Ａと極
性を同じくし、かつ前記磁極ピツチ中心線Ｓ１と
45゜をなす磁極ピツチ中心線Ｓ２に対して第１の
補極Ａとは反対方向、すなわち主極のステータ片
１１ｂ，１１ｄに近づく方向へ角度αと同角度β
だけ位置をずらして配置されている。また符号１
１ｅ，１１ｆで示すステータ蓋側のステータ片は
互いに対向位置に配置された第３の補極Ｃを構成
し、第１および第２の補極Ａ，Ｂとは反対極性で
あるとともに、これら両補極の中間部の磁極ピツ
チ中心線Ｓ３に対して、第１の補極Ａとそれぞれ
同方向、すなわちこれに近づく方向へ角度α，β
とは異なる角度γだけ位置をずらして配置されて
いる。

本考案は、各ステータ片を上述した配置にする
とともに第１の補極Ａと第２の補極Ｂとの形状を
異にして形成したことに特徴を有している。すな
わち、第１図に示すように第１の補極Ａを構成す
るステータ片８ｃ，８ｄは、ステータボツクス２
から切り起こしたのちその先端から略中央部まで
を切断する等によつて第２の補極Ｂを構成するス
テータ片８ｅ，８ｆよりもその高さ寸法が小とさ
れている。このため、第１の補極Ａは他の補極と
比べてロータ４に対する磁気的影響力が弱くなつ
ており、換言すれば第１の補極Ａと第２の補極Ｂ
との磁気的バランスを崩すようにして構成されて
いる。

以上のように構成された実施例同期電動機は、
静止状態で何れか一方の主極によつてその位置を
規制されたロータ４は、コイル１３に通電される
と励磁された各ステータ片の磁気的作用によつて
回転するが、回転方向を規制する第１の補極Ａと
第２の補極Ｂとの他に第３の補極Ｃを設けるとと
もに、第１および第２の補極Ｂ，Ｃの相互の磁気
的バランスを崩した構成のため、これらを磁気的
に相殺する電気角がなくなり、ロータ４が正逆何
れの方向にも回転されない死点状態となることは
ない。

第３図は実験結果による第１の補極Ａの高さ寸
法と起動電圧およびハツチング電圧との関係線図
であつて、横軸に補極Ａの高さ寸法（mm）を、縦
軸に電圧Ｖをとり、起動電圧の変化を曲線Ｖ１
で、ハツチング電圧の変化を曲線Ｖ２でそれぞれ
示している。同図で明らかなように、第１の補極
Ａの高さ寸法が他の補極Ｂ，Ｃと同様に６mmの場
合、起動電圧が50V、ハツチング電圧が130Vで
あつて、起動トルクの発生する動作領域が80Vで
あるのに対して、高さ寸法が2.5mmのときには起
動電圧は40V、ハツチング電圧は150Vとなつて、
動作領域が110Vと最大になる。

第４図は本考案の他の実施例を示し、同図ａに
示すように第１の補極Ａを構成するステータ片８
ｃ，８ｄは他の補極とは同一の高さ寸法ではある
が、ステータボツクス２から切り起こしたのちそ
の先端をロータ４から遠ざかる方向に折り曲げら
れて構成されている。第１の補極Ａのステータ片
８ｃ，８ｄをこのように構成したことによつて、
ロータ４に対する磁気的影響力が他の補極Ｂ，Ｃ
と比べて弱くなり、上記第１の実施例と同様に第
１の補極Ａと第２の補極Ｂとの磁気的バランスが
崩れて起動トルクが発生する動作領域の拡大が図
られる。同図ｂは実験結果による第１の補極Ａの
配置円周径ｄ（mm）と起動電圧およびハツチング
電圧との関係線図であつて、横軸に補極Ａの配置
円周径（mm）を、縦軸に電圧Ｖをとり、起動電圧
の変化を曲線Ｖ１で、ハツチング電圧の変化を曲
線Ｖ２でそれぞれ示している。同図から明らかな
ように、第１の補極Ａを構成するステータ片８
ｃ，８ｄを直立させてその配置内周径が12.2mmの
場合には、起動電圧Ｖ１が55V、ハツチング電圧
Ｖ２が135Vで、動作領域が80Vである。これに
対して、ステータ片８ｃ，８ｄを外側に次第に折
り曲げることによつて動作領域もまた次第に広く
なる。

なお、本考案の他の実施例として補極の表面積
を変化させることによつても同等の効果が達成さ
れることは勿論である。

〔考案の効果〕

以上詳細に説明したように、本考案によれば、
各ステータについて、対向位置に配置されそれぞ
れがロータの磁極ピツチとほぼ同ピツチである静
止状態のロータの位置を規制する各３個のステー
タ片によつて構成された主極と、これら主極間に
それぞれ配置されロータの磁極ピツチの中心線を
境にして互いに反対方向に位置をずらして配置さ
れた同極性のステータ片からなる第１の補極およ
び第２の補極と、これら第１及び第２の補極間の
一方補極側にずれた位置に配置されかつ両補極と
共同してロータの回転方向を規制する異極性のス
テータ片とからなる第３の補極とを設け、前記第
１の補極と第２の補極のステータ片はそれぞれ形
状を異にして形成することによつて、ロータに対
するその磁気的影響力を異ならしめるように構成
したことによつて、ロータが正逆何れの方向にも
回転されない死点が発生する確率を大幅に小なら
しめることができる。したがつて、ロータの起動
が確実になつて起動トルクおよび回転の安定性が
向上し、起動電圧の低圧化とそのバラツキの減
少、ハツチング電圧の高圧化とそのバラツキの減
少とが図られ、さらに起動トルクが発生する動作
領域が拡大される等、高性能の同期電動機が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る同期電動機の１実施例を
示す分解斜視図、第２図はステータ片の配置状態
の説明図、第３図は第１の補極の高さ寸法と電圧
との関係を説明する線図、第４図は他の実施例を
示し、同図ａはロータとステータとの関係を説明
する要部断面図、同図ｂは第１の補極の配置円周
径と電圧との関係を説明する線図である。 １……同期電動機、４……ロータ、８……ステ
ータ、９……ステータ蓋、８ａ，１１ａ，１１
ｂ，８ｂ，１１ｃ，１１ｄ……主極、８ｃ，８ｄ
……第１の補極のステータ片、８ｅ，８ｆ……第
２の補極のステータ片、１１ｅ，１１ｆ……第３
の補極のステータ片、１２……コイルボビン、１
３……コイル、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３……磁極ピツチ
の中心線。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 周面にＮ極とＳ極とが交互に着磁されたロータ
   ４と、このロータの一端を軸支する有底円筒状の
   ステータボツクス２と、このステータボツクスの
   開口部を閉塞するようにして組付けられかつ前記
   ロータの他端を軸支するステータ蓋９と、ステー
   タボツクスの外周壁とロータとの間に収納され胴
   部にコイル１３が巻回されたコイルボビン１２
   と、前記ロータの周囲を囲むようにしてステータ
   ボツクスおよびステータ蓋とから交互に立設され
   た複数のステータ片８，１１とを備えた同期電動
   機において、対向位置に配置されかつそれぞれが
   ロータの磁極ピツチとほぼ同ピツチである静止状
   態のロータの位置を規制する各３個のステータ片
   ８ａ，１１ａ，１１ｂおよび８ｂ，１１ｃ，１１
   ｄとによつて構成された主極と、これら主極間に
   それぞれ配置されロータの磁極ピツチの中心線を
   境にして互いに反対方向に位置をずらして配置さ
   れた同極性のステータ片８ｃ，８ｄからなる第１
   の補極およびステータ片８ｅ，８ｆとからなる第
   ２の補極と、これら第１および第２の補極間の一
   方補極側にずれた位置に配置されかつ両補極と共
   同してロータの回転方向を規制する異極性のステ
   ータ片１１ｅ，１１ｆとからなる第３の補極とを
   設け、前記第１の補極と第２の補極とは前記ロー
   タに対する磁気的影響力を異ならしめるようにそ
   れぞれ形状を異にして形成したことを特徴とした
   同期電動機。