JPS6318437B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は単相４極同期モータに関し、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
つて必要最少限の電力で同期運転させるようにし
た単相４極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
に足りる最少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、所定の巻線抵坑を付加し
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、短期間で立上らせると共に消費電力ロ
ー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２方に分岐し、それぞれブラシＢ１およびＢ
２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Ｃ１，Ｃ２を介してブ
ラシＢ４およびＢ３に連絡する経路と、回転軸の
周囲に90゜の回転角を保つて４つの摺動子片が周
方向に＋、−、＋、−となるように整流子を介して
連結されたコミユテータと、90゜ずつの位相でコ
ミユテータに摺接して配列された上記ブラシＢ
１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４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Ｃ１，
Ｃ２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単相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、Ｃ１，Ｃ２
は固定電機子のコイルセグメント（総称はＣとす
る）である。

１０はコミユテータで、回転軸１２の周囲に
90゜の回転角を保つて同孤状に４つの摺動子片Ｐ
１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４（総称はＰとする）に分割
され、後述する４極の永久磁石ロータの回転軸１
２と一体的に回転する。

Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は整流子（総称はＤと
する）で、コミユテータ１０と一体に回転するよ
うに設けられ、それぞれＰ１→Ｐ２，Ｐ２←Ｐ
３，Ｐ３→Ｐ４，Ｐ４←Ｐ１のように電流が流
れ、摺動子片Ｐが周方向に＋、−、＋、−の導通状
態になるように連結されている。

Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４はブラシ（総称はＢと
する）で、コミユテータ１０に対して90゜ずつの
位相で摺接するように配設されている。

Ｓは単相交流電源で、一方がコイルセグメント
Ｃ１，Ｃ２の分岐点１４に最終的に連絡してお
り、他方が分岐してブラシＢ１，Ｂ２に連結して
いる。

ブラシＢ３はコイルＣ２の自由端部Ｃ２ａに、
ブラシＢ４はコイルＣ１の自由端部Ｃ１ａにそれ
ぞれ接続している。

第１図に示される状態においては、電源Ｓ、ブ
ラシＢ１、摺動子片Ｐ１、整流子Ｄ４、摺動子片
Ｐ４、ブラシＢ４、コイルセグメントＣ１、分岐
点１４（端子Ta１、スイツチSW）を経て電源Ｓ
に戻る回路と電源Ｓ（スイツチSW、端子Ta
１）、分岐点１４、コイルセグメントＣ２、ブラ
シＢ３、摺動子片Ｐ３、整流子Ｄ２、摺動子片Ｐ
２、ブラシＢ２を経て電源Ｓに戻る回路とを構
成する。

したがつて回路を流れる整流電流は、正の場合
と負の場合とで、回路と回路とを交互に流れ
ることになり、しかもコイルセグメントＣ１，Ｃ
２を流れる電流の方向は正負いずれの場合でも同
じで、電源交流としてみれば全波がいずれかのコ
イルセグメントＣ１又はＣ２を介して固定電機子
を同じ種類の極に励磁していることになる。

次にコミユテータ１０が反時計方向へ90゜回転
したとすると、前者の回路では、ブラシＢ１は摺
動子片Ｐ２に、ブラシＢ４は摺動子片Ｐ１に摺接
することになり、整流子Ｄ１を介して電流はブラ
シＢ４→Ｂ１、の方向に流れることになり、また
同時に後者の回路では、ブラシＢ２→Ｂ３の方向
に流れ、いずれもコイルセグメントＣ１，Ｃ２に
は逆方向の電流が流れる。

このように４極の永久磁石ロータが90゜回転す
るに従つて、コイルセグメントＣ１，Ｃ２を流れ
る電流は交互に変化し固定電機子の極の種類を交
替させるので、ロータの回転は常に付勢されるこ
とになる。

ところで、コミユテータ１０は後述するように
回転軸１２の方向に引き込まれ、それぞれのブラ
シＢはコミユテータ１０の摺動子片Ｐから離脱す
る。

すなわち第１図において、ｌ１，ｌ２，ｌ３は
それぞれブラシＢ１，Ｂ２，Ｂ３の度当り、Ta
３はブラシＢ４の端子で、それぞれのブラシＢを
脱離状態のままで支承する。

スイツチSWは絶縁体１６を介してブラシＢ３
に支承されているが、ブラシＢ２が脱離状態にな
ると、スイツチSWは端子Ta１から脱離して端子
Ta２に接触する。

端子Ta３は電源Ｓに、端子Ta２はコイルＣ２
の自由端Ｃ２ａに接続されている。

したがつてコミユテータ１０が引き込まれると
電源Ｓ、端子Ta３、ブラシＢ４、コイルセグメ
ントＣ１，Ｃ２、端子Ta２、スイツチSW、電源
Ｓの回路が構成され、直列に連結されたコイルセ
グメントＣ１，Ｃ２は単相交流電源Ｓと短絡し、
コミユテータ１０および整流子Ｄは脱除される。

なお１８ａ，１８ｂはコンデンサで、それぞれ
回路および回路において、コイルセグメント
Ｃ１，Ｃ２に対して並列に設けられており、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図は単相４極同期モータの破断説明図で、
２２は円弧状に着磁された４極の永久磁石ロータ
で、カツプ２４によつて回転軸１２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１２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。

１０はコミユテータで、摺動子片Ｐが回転軸１
２の周方向に周角度90゜ずつに分割されて設けら
れ、回転軸１２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、これらの摺動子片ＰにブラシＢが摺接
する。

３６は重錘で、ケース３８内に内装され、摺動
子片Ｐ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の回転速度が同期回転の
速度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部を回転中心
として開こうとするとケース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を介してコミユテータ１
０がスプリング３４の押圧に抗して固定電機子２
８側（右側）へ引き込まれる。コミユテータ１０
が軸方向にスラストすると、摺動子片Ｐに摺接し
ていたブラシＢは、そのままの位置でコミユテー
タ１０の段差部４６に無接触で対向する。

第４図はコミユテータ１１０で、第１図に示す
コミユテータ１０の別の等価の実施例である。

PP１，PP２，PP３，PP４は摺動子片で、そ
れぞれ回転軸１１２の周囲に絶縁体を介して設け
られた導通リング１１４に対して整流子DD１―→，
DD２―→，DD３―→，DD４―→を介して連絡されており
、
摺動子片は周方向に＋、−、＋、−の導通状態にな
るように連結されている。

BB１，BB２，BB３，BB４はブラシで、そ
れぞれ摺動子片PP１，PP２、PP３，PP４に摺
接している。

この発明に係る単相４極同期モータは、以上の
ように構成されているので、立上り運転時は、電
流はコイルセグメントＣ１又はＣ２のいずれか一
方にのみ流れるため、コイルセグメントＣの全コ
イルに通電した場合に比べ大電流が流れ、同期運
転時に比べ大きなトルクを発生し、同期運転時の
回転速度附近の回転速度まで回転が付勢される。

ロータ２２の回転が同期運転附近に達すると、
コミユテータ１０はブラシＢから脱離するため、
コミユテータ１０とブラシＢとの間の接触負荷が
無くなり、ブラシＢの摩耗もなく、直列に連結さ
れているコイルセグメントＣ１，Ｃ２は直接単相
交流電源Ｓと短絡するため、同期モータとして駆
動し、このときはコイルセグメントＣを流れる電
流は各セグメントＣ１又はＣ２に交互に流れる場
合に比べて小電流となり、負荷に見合つた同期運
転に必要な限度のトルクを発生するようにコイル
セグメントＣ１，Ｃ２を設定しておけば消費電力
の節減になる。

このモータは立上り時に全波交流が無駄なく供
給されるため立上り時間が速いうえに、同期運転
時のブラシＢと摺動子片Ｐとの接触負荷がなく、
コイルを流れる電流が少くなることなどからエネ
ルギー効率において極めて優れる等の著効を奏す
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】

図面はこの発明に係る単相４極同期モータの実
施例を示し、第１図はその原理回路図を示し、第
２図は同モータの破断断面説明図、第３図は同期
モータとして運転している状態の説明図、第４図
はコミユテータ１０の別の実施例を示す説明図で
ある。 Ｃ１，Ｃ２……コイルセグメント、１０……コ
ミユテータ、Ｐ……摺動子片、Ｄ……整流子、Ｂ
……ブラシ、Ｓ……電源、１２……回転軸、１４
……分岐点、Ta１，Ta２，Ta３……端子、SW
……スイツチ、１６……絶縁体、ｌ……度当り、
１８ａ，１８ｂ……コンデンサ、２２……永久磁
石ロータ、２４……カツプ、２８……固定電機
子、２９……軸受、３０……ボルト、３４……ス
プリング、３６……重錘、３８……ケース、４０
……連絡部。

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２方に分岐
   し、それぞれブラシＢ１およびＢ２に連絡する径
   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Ｃ１，Ｃ２を介してブラシＢ４およびＢ３
   に連絡する経路と、 回転軸の周囲に90゜の回転角を保つて４つの摺
   動子片に分割され、これらの摺動子片が周方向に
   ＋、−、＋、−となるように整流子を介して連結さ
   れたコミユテータと、 90゜ずつの位相でコミユテータに摺接して配列
   された上記ブラシＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４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Ｃ１，Ｃ２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単相４極同期モータ。