JPH0667166B2 - 固定子に対する回転子の角度位置決定を行う装置を備える自動同期電動機 - Google Patents

固定子に対する回転子の角度位置決定を行う装置を備える自動同期電動機

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JPH0667166B2
JPH0667166B2 JP61042761A JP4276186A JPH0667166B2 JP H0667166 B2 JPH0667166 B2 JP H0667166B2 JP 61042761 A JP61042761 A JP 61042761A JP 4276186 A JP4276186 A JP 4276186A JP H0667166 B2 JPH0667166 B2 JP H0667166B2
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rotor
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/06Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
    • H02K29/10Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices using light effect devices

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Brushless Motors (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、固定子の位置に対する回転子の位置決定を
行なう装置を備える自動同期電動機に関するものであ
る。
従来の技術 同期電動機は、永久磁石からなる回転子と、コイルを巻
いた固定子とからなる。固定子は、交流を供給されると
回転子を回転させる回転磁場を生み出す。回転子の回転
速度は回転磁場の変化する速度に等しい。同期発電機に
おいては、永久磁石からなる回転子が固定子のコイルに
交流電流を誘起する。
同期電動機の固定子の巻線には、トランジスタやサイリ
スタ等の制御スイッチにより分断された直流電流が供給
される。電動機のトルクが最大値をとることができるよ
うに、回転磁場の位置が回転子の位置に対して最適とな
るように制御を行なう。回転子の位置で固定子の電流の
位相を制御するには、固定子の位置に対する回転子の角
度位置の決定を行なう装置を用いる。この位置決定装置
は、回転子が1回転するごとにパルスを1つ発生する。
このパルスが現われる瞬間に固定子の電流の位相が決め
られる。
この位置決定装置は、回転子により駆動されるコード用
車と、固定検知器を備えている。固定検知器としては光
源と光検知器を対にしたもの等が用いられる。固定検知
器の全体は、回転子の磁石の1つの極が固定子に対して
(検知器の位置により)決められた位置にくるときにパ
ルスが発生するよう組立てられる。この装置は、さらに
2個のコード用車を備えていて、それぞれが1回転当た
り2個のパルスを発生する。ここにnは回転子の極の
数である。これら2個のコード用車は回転方向を検出す
る。発生したパルスは制御スイッチを制御する信号を発
生するのに、即ち固定子に供給する電流の位相を決定す
るのに用いられる。
位置決定装置は、固定子に固定される固定部分と回転子
に固定される可動部分をもつ。固定部分は、固定子の巻
線に対して位置が決まっている必要がある。可動部分
は、回転子の極に対して位置が決まっている必要があ
る。もし固定部分の位置が固定子に対して変えられる場
合には、電動機が正常な動作をするかどうかわからな
い。何故なら、この場合には回転磁場は、回転子の極に
対して理想的な方向とならはないからである。
スイッチを入れて始動させる際には、回転子の位置はわ
からないので、徐々に始動させるために固定子には独立
の発電機から電力を供給する。トルクを最大にするため
に固定子の巻線内の電流の位相と回転子の位置の制御を
行なえるのは、第1のコード用車から発生するパルスが
出力されたときだけである。
用途によっては、始動時に回転機が徐々に回転を始める
こと、即ち不連続に回転を始めることは都合が悪いこと
がわかった。それに加えて、位置決定装置の固定子に固
定された部分が固定子に対して常に決まった位置にある
と嵩ばるので都合が悪いことが多い。
発明が解決しようとする問題点 上に説明したように、従来の同期電動機では、スイッチ
を入れて始動させる際には回転子の位置がわからないの
で、徐々に始動させるために別の独立な発電機を用いて
固定子に電力を供給していた。この場合、固定子の位置
に対する回転子の角度位置の決定は、コード用車に設け
られた溝が光源と光検知器の組からの光束が通る位置に
回転子がくるまで行なわない。このため、別の発電機に
より徐々に回転子を回転させると、不連続回転を起こす
という問題点がある。
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するための本発明は、位置決定装置の
固定子への固定部分の角位置を手で変えることができる
ように、位置決定装置の固定子に固定されている部分が
電動機の軸のまわりを固定子に対して回転させることの
できる手段を備えている一方、上記固定部分と固定子は
固定子の巻線に対して位置決定装置の最適角度位置に対
応する補助目印を備えていることを特徴とする。角度位
置の最大数は回転子の極の対と同様にしておくのが望ま
しい。
好ましい実施例では、上記固定部分と固定子の外枠の内
部には固定部分が中途の状態ではなく前もって決められ
た角度位置にあるときにこの固定部分の回転を妨げるト
ルクが最大となるようにかみ合う補助手段を備えてい
る。この補助手段は、位置決定装置の固定部分の周辺部
に設けられた、回転子の極の対と同じ数の溝と、固定子
の外枠内のバネに押されるボール部からなる。
この電動機の始動にあたっては、スイッチをオンした際
に、上記位置決定装置の固定子部材を1回転手で回転さ
せる。
作用 上記の構成をもつ同期電動機では、トルクを最大にする
ことができる位置が前もって位置決定装置の固定子への
固定部分と固定この両方にマークしてある。しかも、位
置決定装置の固定子に固定される部分は軸のまわりに回
転可能であるから、上記のマーク位置を合わせることに
よりトルクを最大にする位置に固定することができる。
電源をオンにして電動機を回転させるには、位置決定装
置の固定子部材で手で1回転させる。この1回転の間に
固定子に供給する電流の位相を決定するパルスが発生す
るので、その際には同期がなされる。
実施例 以下、第2図を参照しながら自動同期電動機の原理を説
明する。
電動機は、多相固定子10と、永久磁石からなる回転子11
とを備えている。回転子11は、簡単のため、一対の極、
北極(N)12と南極(S)13のみをもつ状態が図示して
いる。回転子11の軸14には、固定子に対する回転子の角
度位置を決定する装置を構成するコーダ15の回転部品
(図には表示せず)が固定されている。このコーダ15は
また、一部(これも詳しくは図に表示せず)が固定子の
外枠に固定されている。
第2図の例ではコーダ15の回転部分は3個のコード用車
を備えている。1個は穴または溝が1ヵ所だけ設けてあ
り、残りの2個のコード用車には2個の穴または溝が
設けてある。ここにnは回転子の極の数である。
コーダの固定部材は、光源と光検知器の組を3組備えて
いる。即ちコード用車1個につき1組である。コード用
車は光をさえぎるが、回転して丁度溝の位置にくると光
検知器は対応する光源からの光束を受け取る。光源と光
検知器が取り付けてある第1のコード用車を用いると、
1回転ごとにパルスが発生させることができる。このパ
ルスが発生する瞬間は、固定子に対する回転子の角度位
置で変わる。トルクを最大にするために、このパルスを
用いて回転子の位置に対して固定子の励起電流が正しい
位相になるよう制御する。他の2個のコード用車を用い
ると、固定子の巻線に電流を供給する電源のスイッチ16
の制御を回転子11の回転速度に対応する周波数で行なう
パルスを発生させることができる。3台の検知器から発
生したパルスは、スイッチ16のオンオフを制御する制御
回路17のそれぞれの入力に送られる。これらスイッチ
は、直流電源と増幅段18の間に設けてある。増幅段は、
固定子の巻線に直接接続してある。第2図の実施例では
簡単のため3個の巻線191、192、193のみが描いてあ
る。
第3図には回転子11を示す。この回転子11は回転軸141
の周囲に規則正しく配置された8個の磁石201、202……
208からなる4組の極を備えている。磁石のつくる磁場
は径方向に垂直である。互いに隣り合う2個の磁石のつ
くる磁場は互いに反対向きにしてある。隣り合う磁石の
間に設けた磁極片21、22のため、回転子の外縁部では磁
場の向きは径方向となっている。本実施例では、磁極片
211、221は、磁極片211、221の隣り合う面にそれぞれ設
けられた溝により形成される。軸が回転軸141と平行な
円筒形の空洞部の中にははめ込む割りピン231を用い
て、隣り合う磁石201、202の対応する面に押しつける。
割りピン231はバネとしての性質をもつことから、空洞
部の両壁面に弾性力を及ぼす。この結果、磁極片は対応
する磁石に確かに押し付けられる。
第1図は、固定子の外枠(またはカバー)26上にコーダ
15の(回転子により駆動されない)固定子部材25を本発
明に従って組立てた図である。
図を複雑にしないため、軸14により駆動される、コーダ
15のコード用車を備えた部分は図示していない。
固定子部材25のケースの円筒形の端部、即ち突起部28を
収めるために、固定子の外枠26の端部は軸14と同じ回転
軸141をもつ円筒状開口部27となっている。
突起部28の外径は、開口部27内で突起部28が回転できる
ように、開口部27の内径よりもわずかに小さくなってい
る。
固定子の外枠の突起部にはバネ30が収まるように穴29が
設けてある。バネ30は、円筒状開口部27の内部に向けて
わずかに突き出ているボール部31に対して径方向で軸に
向かう力を及ぼす。ボール部31の突起部は、突起部28の
周囲に設けられたくぼみ32の一方に収まる。くぼみ32の
数は回転子の極の対(4)と同数であり、回転軸141
周囲に規則的に配置してある。
くぼみ32がボール部31を収納するような位置にある場合
に、固定部材25が固定子の巻線19に供給する電源は、回
転機のトルクが最大値をとる位相となっている。
端が突起部28となっている固定子部材25の枠33には、こ
の突起部とは反対の側に、ネジ35でカバー34が取り付け
てある。このカバー34の内部には、光源と光検知器の組
(図には示さず)が収められている。光源と光検知器の
組は、軸14により駆動されるコード用車と、光源と光検
知器の組を外部電源および制御回路17に接続する接続部
材24とに接続している。この目的のため、カバー34は平
坦部36と斜部37をもつようになっている。斜部37にはコ
ネクタ38が固定してあり、電気的に外部と接続すること
ができる。
コード用車および光源と光検知器の組はカバー34の下の
ケース39の内部に収められている。
ケース39は枠33に対して固定してある。固定手段は図に
は示していない。このケース39は枠33に対して角度位置
を調整することができる。この調整のために、ケース39
は回転機の方向に向けて突起40がある。この突起40は回
転軸141を中心とする円弧状の部材42の溝41に収まる
(第4図参照)。この円弧状部材42にあけられた開口部
43も回転軸141を中心とした円弧の形であり、ネジ44が
その開口部内を横切って移動する。ネジ44は枠33にあけ
られた穴に固定されている。ネジ44の開口部43内の位置
が、枠33に対するケース39の角度位置を決定する。
始動時には、回転磁場と回転子の磁場の間の角度が最適
となる位相を固定子の電流に与えるための、固定子に対
する回転子11の位置を示す信号を制御回路17にただちに
供給することはできない。実際、1回転ごとにパルスを
発生する目的をもつコード用車に設けられた溝が、光源
と光検知器の組からの光束が通る角度位置にくるまで持
つ必要がある。このため、始動時に徐々に回転させるよ
うにする制御手段が一般には備えられている。徐々に回
転を始めさせる制御法は、回転子を不連続に回転させる
という欠点があるので、それを避けるために固定子部材
25を手で1回転させる。この方法だと、1回転を行なっ
ている間に必ずパルスが発生する位置を通過するので、
徐々に回転を始めさせる制御法、即ち不連続回転を防ぐ
ことができる。
コーダ15の固定子部材を回転軸141のまわりに回転させ
ることも位置決めの問題点を解決するにはよい方法であ
る。実際、固定子部材25は外形が回転体ではないので、
電動機用のスペースが限られている場合にはある特定の
角度位置がもっとも好ましいということが起こりうる。
開口部43のある固定用の円弧状部材42を用いると、最初
にコーダ15を電動機に組み込むときに調整が行なえる。
組み込みは一般には工場で行なわれる。
発明の効果 上で説明したように本発明では、不連続回転を起こすこ
となく同期電動機を始動させることができる。また、位
置決定用目印が固定子および位置決定装置の固定子に固
定される部分に設けてあるので、容易に回転機のトルク
を最大にする配置が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に従って、固定子に固定された、固定
子に対する回転子の角度決定を行なう装置を電動機の軸
を含む平面で切った断面図であり、 第2図は、自動同期電動機の原理図であり、 第3図は、自動同期電動機の軸に垂直な断面図であり、 第4図は、第3図の、矢印Fの方向からの断面図であ
る。 (主な参照番号) 10……多相固定子、11……回転子、 14……軸、141……回転軸、 15……コーダ、16……スイッチ、 17……制御回路、18……増幅段、 191、192、193……巻線、 201、202、……、208……磁石、 211、221……磁極片、231……割りピン、 25……固定子部材、30……バネ、 31……ボール部、32……くぼみ、 34……カバー、38……コネクタ、 39……ケース、41……溝、 42……円弧状部材、43……開口部、 44……ネジ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】回転子(11)に一体の可動部材および固定子
    に一体の固定子部材(25)を含み、1回転ごとに1パルス
    を発生して該固定子の巻線(19)に対する該回転子(11)の
    角度位置を表わす信号を発生する位置決定装置(15)を用
    い、その方向が該回転子(11)の永久磁石の磁場方向の関
    数である回転磁場を発生する該巻線(19)のための制御回
    路および電源回路(16,17,18)を備えた自動同期電動機に
    おいて、 該位置決定装置(15)の固定子部材および該固定子を含
    み、該電動機の回転軸(141)のまわりに該固定子部材(2
    5)を手動操作で1回転できるように構成されており、且
    つ、該軸のまわりに予め規則的に分配されて該固定子部
    材(25)が所定の角度位置にあることを知ることができる
    位置決定用目印を具備する位置決定補助手段(31,32)を
    備えることを特徴とする電動機。
  2. 【請求項2】前記位置決定補助手段が、該固定子部材(2
    5)が前もって決められた角度位置にあるときに、該固定
    子部材(25)の手動回転を妨げるトルクがもっとも大きく
    なるように構成されていることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項に記載の電動機。
  3. 【請求項3】前記位置決定補助手段が、バネ(30)により
    前記固定子に弾性支持されたボール(31)と、該固定子部
    材(25)の突起部(28)の周囲に規則的に配置された前記回
    転子の極の対の数に等しい数のくぼみ(32)とを備えるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第2項に記載の電動機。
  4. 【請求項4】前記突起部(28)が、前記固定子の外枠(26)
    の一端に形成された円筒状開口部(27)の内部に挿入され
    ていることを特徴とする特許請求の範囲第3項に記載の
    電動機。
JP61042761A 1985-02-28 1986-02-27 固定子に対する回転子の角度位置決定を行う装置を備える自動同期電動機 Expired - Lifetime JPH0667166B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR8502967A FR2578120B1 (fr) 1985-02-28 1985-02-28 Moteur autosynchrone a dispositif de reperage de la position du rotor par rapport au stator et procede de demarrage d'un tel moteur
FR8502967 1985-02-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS61277393A JPS61277393A (ja) 1986-12-08
JPH0667166B2 true JPH0667166B2 (ja) 1994-08-24

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ID=9316736

Family Applications (1)

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JP61042761A Expired - Lifetime JPH0667166B2 (ja) 1985-02-28 1986-02-27 固定子に対する回転子の角度位置決定を行う装置を備える自動同期電動機

Country Status (3)

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US (1) US4740733A (ja)
JP (1) JPH0667166B2 (ja)
FR (1) FR2578120B1 (ja)

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Publication number Publication date
JPS61277393A (ja) 1986-12-08
FR2578120A1 (fr) 1986-08-29
FR2578120B1 (fr) 1987-04-10
US4740733A (en) 1988-04-26

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