逆回転防止機能を有する誘導電動機
【課題】初期駆動時に同期ロータ及び誘導ロータの逆回転を防止すると共に、構造を簡単にして製作コストを低減し得る逆回転防止機能を有する誘導電動機を提供する。
【解決手段】逆回転防止機能を有する誘導電動機は、電流によりフラックスを発生させる巻線コイル５１０が備えられたステータ５００と、ケージ６１０が備えられ、内部に回転軸が結合されてステータ５００の内部に回転自在に挿入される誘導ロータ６００と、永久磁石７１０が備えられ、ステータ５００と誘導ロータ６００の間に回転自在に結合される同期ロータ７００と、同期ロータ７００を軸方向に移動させる力を発生する誘導力発生ユニットと、同期ロータ７００に逆回転力が作用すると、誘導力発生ユニットにより移動する同期ロータ７００を固定して逆回転を防止する回転防止ユニット８００とを含む。
【解決手段】逆回転防止機能を有する誘導電動機は、電流によりフラックスを発生させる巻線コイル５１０が備えられたステータ５００と、ケージ６１０が備えられ、内部に回転軸が結合されてステータ５００の内部に回転自在に挿入される誘導ロータ６００と、永久磁石７１０が備えられ、ステータ５００と誘導ロータ６００の間に回転自在に結合される同期ロータ７００と、同期ロータ７００を軸方向に移動させる力を発生する誘導力発生ユニットと、同期ロータ７００に逆回転力が作用すると、誘導力発生ユニットにより移動する同期ロータ７００を固定して逆回転を防止する回転防止ユニット８００とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導電動機に関し、特に、初期駆動時に同期ロータ及び誘導ロータの逆回転を防止すると共に、構造を簡単にして製作コストを低減し得る逆回転防止機能を有する誘導電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電動機は、電気エネルギーを運動エネルギーに変換させるものであって、家電製品等の多様な分野に適用され、これらの製品の動力源として使用されている。このような電動機は、例えば、冷蔵庫に使用された場合、ファンを回転させて冷蔵庫内部の冷気を循環させ、エアコンに使用された場合、ファンを回転させて蒸発器で形成された冷気を室内に流動させる。
【０００３】
また、このような電動機の種類は使用分野によって多様であるが、そのうち、誘導電動機は、回転磁界を形成するステータと、該ステータの内部に回転自在に挿入される誘導ロータとを含む。一方、近年、誘導電動機の効率を向上させるために、ステータと誘導ロータの間に永久磁石が挿入された誘導電動機が開発されている。
【０００４】
図１１は本出願人が研究開発中の誘導電動機を示す正断面図で、図１２は本出願人が研究開発中の誘導電動機を示す側断面図である。
【０００５】
図１１及び図１２に示すように、誘導電動機は、巻線コイルが備えられたステータ１００と、ステータ１００の内部に回転自在に挿入される誘導ロータ２００と、ステータ１００と誘導ロータ２００の間に回転自在に挿入される同期ロータ３００とを含む。
【０００６】
ステータ１００は、所定長さを有するように形成されたステータコア１１０と、ステータコア１１０の内部に形成された複数の歯部１１１に巻回されて回転磁界を形成する巻線コイル１２０とを含む。ここで、ステータコア１１０は、複数枚のシートが積層されてなる積層体である。
【０００７】
また、誘導ロータ２００は、所定長さと外径を有するロータコア２１０と、ロータコア２１０の内部に挿入されるケージ２２０とを含む。ここで、ロータコア２１０は、複数枚のシートが積層されてなる積層体であり、ロータコア２１０の中央には回転軸２３０が結合される。ケージ２２０は、ロータコア２１０の両側面にそれぞれ位置する環状のエンドリング部２２１と、ロータコア２１０の内部に位置してこれら２つのエンドリング部２２１を連結する複数の連結ロッド部２２２とからなる。複数の連結ロッド部２２２は、所定間隔をなしており、エンドリング部２２１の中心線と平行に配列される。ケージ２２０は導体であり、ロータコア２１０にインサート成形により形成される。
【０００８】
さらに、誘導ロータ２００は、ステータ１００の挿入孔に挿入される。
【０００９】
また、同期ロータ３００は、所定厚さを有する中空円筒状の永久磁石３１０と、永久磁石３１０を支持するコップ状のホルダ３２０とを含む。永久磁石３１０は、ステータ１００と誘導ロータ２００の間の空隙に回転自在に挿入され、ホルダ３２０の一側には軸受３３０が結合され、軸受３３０には回転軸２３０が結合される。
【００１０】
また、ステータ１００は、モータケーシング４００の内部に装着され、モータケーシング４００の両側面には軸受４１０がそれぞれ備えられ、各軸受４１０には回転軸２３０が結合される。
【００１１】
誘導電動機は、回転軸２３０を介して回転力が負荷へ伝達され、図１１は回転軸２３０に負荷としてファン２４０が装着された場合を示している。
【００１２】
以下、このように構成された誘導電動機の動作について説明する。
【００１３】
ステータ１００に電源が供給されて回転磁界が形成されると、永久磁石３１０が備えられた同期ロータ３００は、その回転磁界によって回転軸２３０に対して相対回転し、同期ロータ３００の回転により発生する永久磁石３１０のフラックスにより、誘導ロータ２００のケージ２２０に誘導電流が流れる。すると、ステータ１００の回転磁界と、同期ロータ３００の永久磁石３１０及び誘導ロータ２００に誘起される誘導電流等の影響により、誘導ロータ２００が回転する。
【００１４】
誘導電動機は、回路構成によって、初期駆動時、同期ロータ３００の永久磁石３１０及び巻線コイル１２０を構成するサブ巻線コイルに流れる電流により、誘導ロータ２００を同期速度まで回転させ、その後、巻線コイル１２０を構成するメイン巻線コイルに流れる電流により、誘導ロータ２００を回転させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかし、このような誘導電動機は、初期電源投入時、電圧位相と不平衡な回転磁界の影響等により、同期ロータ３００及び誘導ロータ２００が逆回転するという欠点があった。同期ロータ３００及び誘導ロータ２００は、負荷慣性が小さいほど、また、電圧が大きいほど逆回転する傾向がある。
【００１６】
一方、このような誘導電動機の同期ロータ３００及び誘導ロータ２００の逆回転を防止するために、誘導電動機に逆回転防止回路を備えて、同期ロータ３００及び誘導ロータ２００の逆回転を防止する方法が提案されたが、逆回転防止回路の構成が複雑で製作コストが高いという問題があった。
【００１７】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、初期駆動時に同期ロータ及び誘導ロータの逆回転を防止すると共に、構造を簡単にして製作コストを低減し得る逆回転防止機能を有する誘導電動機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
このような目的を達成するために、本発明に係る逆回転防止機能を有する誘導電動機は、電流によりフラックスを発生させる巻線コイルが備えられたステータと、ケージが備えられ、内部に回転軸が結合されてステータの内部に回転自在に挿入される誘導ロータと、永久磁石が備えられ、ステータと誘導ロータの間に回転自在に結合される同期ロータと、同期ロータを軸方向に移動させる力を発生する誘導力発生ユニットと、同期ロータに逆回転力が作用すると、誘導力発生ユニットにより移動する同期ロータを固定して逆回転を防止する回転防止ユニットとを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る逆回転防止機能を有する誘導電動機は、誘導電動機の初期駆動時、印加された電圧の位相又は不平衡な回転磁界等に起因して、誘導ロータに逆回転力が作用した場合、同期ロータの負荷慣性を増加させて同期ロータ及び誘導ロータの逆回転を防止することにより、誘導電動機の信頼性を向上し得るという効果がある。
【００２０】
また、誘導電動機の逆回転を防止する構成が簡単であり、その構成部品点数が少ないため、製作が容易であるだけでなく製作コストが安価であり、製品の価格競争力を向上し得るという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係る逆回転防止機能を有する誘導電動機の好ましい実施形態について添付の図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１は本発明に係る逆回転防止機能を有する誘導電動機の第１実施形態を示す正断面図である。
【００２３】
図１に示すように、本発明に係る逆回転防止機能を有する誘導電動機の第１実施形態は、電流によりフラックスを発生させる巻線コイル５１０が備えられたステータ５００と、ケージ６１０が備えられ、内部に回転軸６３０が結合されてステータ５００の内部に回転自在に挿入される誘導ロータ６００と、永久磁石７１０が備えられ、ステータ５００と誘導ロータ６００の間の空隙に回転自在に結合される同期ロータ７００と、同期ロータ７００を軸方向に移動させる力を発生する誘導力発生ユニットと、同期ロータ７００に逆回転力が作用すると、誘導力発生ユニットにより移動する同期ロータ７００を固定して逆回転を防止する回転防止ユニット８００とを含む。
【００２４】
ステータ５００は、所定長さを有するように形成されたステータコア５２０と、ステータコア５２０に巻回された複数の巻線コイル５１０とを含み、複数の巻線コイル５１０は、ステータコア５２０の内部に形成された歯部（図示せず）に巻回されている。
【００２５】
また、誘導ロータ６００は、所定長さと外径を有するロータコア６２０と、ロータコア６２０の内部に挿入されるケージ６１０とを含む。ロータコア６２０は、複数枚のシートが積層されてなる積層体であり、ロータコア６２０の中央には回転軸６３０が結合され、回転軸６３０には、負荷として、例えば、ファン６４０が結合される。
【００２６】
また、ケージ６１０は導体であり、ロータコア６２０にインサート成形により形成される。ケージ６１０の材料は、アルミニウムであることが好ましい。
【００２７】
また、誘導ロータ６００は、ステータ５００の内部に形成された挿入孔に回転自在に挿入される。
【００２８】
また、同期ロータ７００は、所定厚さを有する中空円筒状の永久磁石７１０と、永久磁石７１０を支持するコップ状のホルダ７２０とを含む。永久磁石７１０は、ステータ５００と誘導ロータ６００の間の空隙に回転自在に挿入され、ホルダ７２０の一側には軸受７３０が結合され、軸受７３０には回転軸６３０が結合される。ここで、同期ロータ７００に結合される軸受７３０は、軸方向に移動可能なブッシュ軸受であることが好ましい。
【００２９】
また、ステータ５００は、モータケーシング９００の内部に装着され、モータケーシング９００の両側面には軸受９１０がそれぞれ備えられ、各軸受９１０には回転軸６３０が結合される。
【００３０】
誘導力発生ユニットは、誘導ロータ６００のケージ６１０に誘導される電流が、誘導ロータ６００の回転中心軸方向に対して傾斜して流れるようにする。このような誘導力発生ユニットは、複数の傾斜連結ロッド部６１２が備えられたケージ６１０により実現される。
【００３１】
すなわち、ケージ６１０は、図２に示すように、ロータコア６２０の両側面にそれぞれ位置する環状のエンドリング部６１１と、ロータコア６２０の内部に位置し、これら２つのエンドリング部６１１の中心線に対して傾斜するように、これら２つのエンドリング部６１１の間を連結する複数の傾斜連結ロッド部６１２とを含む。複数の傾斜連結ロッド部６１２は、ケージ６１０を水平に位置させた状態で、同一中心線を有する２つのエンドリング部６１１の中心線を基準に、右側部分がその中心線より上方に位置し、左側部分がその中心線より下方に位置するように傾斜して配列される。ケージ６１０に誘導電流が流れるとき、ケージ６１０の傾斜連結ロッド部６１２に沿って流れることによって、その誘導電流は回転中心軸に対して傾斜して流れる。
【００３２】
また、回転防止ユニット８００は、同期ロータ７００に逆回転力が作用すると、誘導力発生ユニットにより移動する同期ロータ７００を誘導ロータ６００に噛み合わせて一体とし、同期ロータ７００の負荷慣性を増加させることにより、同期ロータ７００の回転を防止する。
【００３３】
このような回転防止ユニット８００は、図３及び図４に示すように、誘導ロータ６００の端面に所定間隔で突出形成される複数の係止突起８１０と、複数の係止突起８１０が形成された誘導ロータ６００の一面と対向する同期ロータ７００の一面に形成され、同期ロータ７００の逆回転時、各係止突起８１０と噛み合う複数の係止突条８２０とを含む。係止突起８１０は、誘導ロータ６００を構成するケージ６１０のエンドリング部６１１に形成されることが好ましい。また、係止突条８２０は、同期ロータ７００を構成するコップ状のホルダ７２０の内側の底面に形成されることが好ましい。
【００３４】
また、誘導ロータ６００に形成される係止突起８１０は、リング状に配列されることが好ましい。
【００３５】
また、回転軸６３０には、同期ロータ７００の正回転時、同期ロータ７００の設定位置を維持するストッパ８３０が備えられる。ストッパ８３０は、所定厚さを有するリング状に形成され、同期ロータ７００のホルダ７２０の外側に位置するように回転軸６３０に結合される。同期ロータ７００のホルダ７２０とストッパ８３０とが接触する面は、それぞれ軸受面で形成されることが好ましい。
【００３６】
一方、回転防止ユニット８００の変形例として、図５に示す回転防止ユニット８００は、誘導ロータ６００の一面に設けられる第１摩擦部材８４０と、第１摩擦部材８４０が位置する誘導ロータ６００の一面と対向する同期ロータ７００の一面に設けられ、同期ロータ７００の逆回転時、第１摩擦部材８４０と接触する第２摩擦部材８５０とを含む。
【００３７】
第１摩擦部材８４０及び第２摩擦部材８５０は、所定厚さを有するリング状に形成され、ゴム材料で形成されることが好ましい。
【００３８】
以下、このように構成された本発明に係る逆回転防止機能を有する誘導電動機の第１実施形態の動作について図１〜図７を用いて説明する。
【００３９】
本発明に係る逆回転防止機能を有する誘導電動機は、図１に示すステータ５００に電源が供給されて回転磁界が形成されると、永久磁石７１０が備えられた同期ロータ７００は、その回転磁界によって回転軸６３０に対して相対回転し、同期ロータ７００の回転により発生する永久磁石７１０のフラックスにより、誘導ロータ６００のケージ６１０に誘導電流が流れる。すると、ステータ５００の回転磁界と、同期ロータ７００の永久磁石７１０及び誘導ロータ６００に誘起される誘導電流等の影響により、誘導ロータ６００が回転する。
【００４０】
一方、誘導電動機の初期駆動時、印加された電圧の位相又は不平衡な回転磁界等に起因して、同期ロータ７００に逆回転力が発生し、これと同時に誘導ロータ６００に作用する誘導電流により、同期ロータ７００が誘導ロータ６００側に移動する。このような過程をより詳しく説明すると、図６に示すように、誘導ロータ６００のケージ６１０の傾斜連結ロッド部６１２に誘導される電流と同期ロータ７００の永久磁石７１０のフラックスにより、誘導ロータにファン６４０の逆方向（図６における右）に軸方向の力が作用し、その力の大きさによって同期ロータ７００の永久磁石７１０に反力が作用して、同期ロータ７００が誘導ロータ６００側（図６における左）に移動する。同期ロータ７００が誘導ロータ６００側に移動することによって、図７に示すように、回転防止ユニット８００を構成する誘導ロータの何れか２つの係止突起８１０（図３参照）と同期ロータ７００の各係止突条８２０（図４参照）とが噛み合う。誘導ロータ６００の係止突起８１０と同期ロータ７００の各係止突条８２０とが噛み合うことによって、同期ロータ７００がファン６４０、回転軸６３０、及び誘導ロータ６００と一体になり、同期ロータ７００が他の部品と一体になることによって、負荷慣性（質量慣性）が非常に大きくなるため、同期ロータ７００の逆回転が防止される。
【００４１】
また、誘導電動機の初期駆動時、印加された電圧の位相が変わるか、又は不平衡な回転磁界等が解消されると、誘導ロータケージ６１０の傾斜連結ロッド部６１２に誘導される電流の方向が変わって、同期ロータ７００の永久磁石７１０に作用する力が逆方向に変わることによって、同期ロータ７００が誘導ロータ６００の反対側（図６における右）に移動する。よって、噛み合っていた誘導ロータ６００の係止突起８１０と同期ロータ７００の係止突条８２０とが離脱して、同期ロータ７００が正回転する。このとき、同期ロータ７００は、回転軸６３０に結合されたストッパ８３０により移動が制限される。
【００４２】
同期ロータ７００が正回転すると共に誘導ロータ６００が正回転し、誘導ロータ６００の正回転により、回転軸６３０及び該回転軸６３０に結合されたファン６４０が正回転する。
【００４３】
一方、図５に示すように、回転防止ユニット８００が第１摩擦部材８４０と第２摩擦部材８５０とを含む場合、第１摩擦部材８４０と第２摩擦部材８５０の摩擦力により、同期ロータ７００と誘導ロータ６００とが一体になる。
【００４４】
このように、本発明に係る逆回転防止機能を有する誘導電動機の第１実施形態は、誘導電動機の初期駆動時、印加された電圧の位相又は不平衡な回転磁界等に起因して、誘導ロータ６００に逆回転力が作用した場合、同期ロータ７００と誘導ロータ６００とが一体に結合されることによって、負荷慣性を増加させて逆回転を防止する。
【００４５】
また、前記誘導電動機の初期駆動時、印加された電圧の位相又は不平衡な回転磁界等に起因して、誘導ロータ６００に逆回転力が作用したとき、その逆回転を防止する構成要素が、ケージ６１０、複数の係止突起８１０及び複数の係止突条８２０等から構成されるため、構成部品及び構造が簡単になる。
【００４６】
図８は本発明に係る逆回転防止機能を有する誘導電動機の第２実施形態を示す正断面図である。第１実施形態と同一の部分には同一の符号を付す。
【００４７】
図８に示すように、本発明に係る逆回転防止機能を有する誘導電動機の第２実施形態は、電流によりフラックスを発生させる巻線コイル５１０が備えられたステータ５００と、ケージ６１０が備えられ、内部に回転軸が結合されてステータ５００の内部に回転自在に挿入される誘導ロータ６００と、永久磁石７１０が備えられ、ステータ５００と誘導ロータ６００の間に回転自在に結合される同期ロータ７００と、同期ロータ７００を軸方向に移動させる力を発生する誘導力発生ユニットと、同期ロータ７００に逆回転力が作用すると、誘導力発生ユニットにより移動する同期ロータ７００を固定して逆回転を防止する回転防止ユニット８００とを含む。
【００４８】
第２実施形態の構成は、前述の誘導力発生ユニット及び回転防止ユニット８００を除いては第１実施形態と同様である。
【００４９】
誘導力発生ユニットは、誘導ロータ６００のケージ６１０に誘導される電流が、誘導ロータ６００の回転中心軸方向に対して傾斜して流れるようにする。このような誘導力発生ユニットは、ケージ６１０を構成する複数の傾斜連結ロッド部６１３が、第１実施形態の傾斜連結ロッド部６１２の傾斜方向と逆に配列される。
【００５０】
すなわち、ケージ６１０は、ロータコア６２０の両側面にそれぞれ位置する環状のエンドリング部６１４と、ロータコア６２０の内部に位置し、これら２つのエンドリング部６１４の中心線と傾斜するように、これら２つのエンドリング部６１４の間を連結する複数の傾斜連結ロッド部６１３とを含み、複数の傾斜連結ロッド部６１３は、ケージ６１０を水平に位置させた状態で、同一中心線を有する２つのエンドリング部６１４の中心線を基準に、右側部分がその中心線より下方に位置し、左側部分がその中心線より上方に位置するように傾斜して配列される。
【００５１】
また、回転防止ユニット８００は、同期ロータ７００に逆回転力が作用すると、前記誘導力発生ユニットにより移動する同期ロータ７００をモータケーシング９００に噛み合わせて一体とし、同期ロータ７００の負荷慣性を増加させることにより、同期ロータ７００の回転を防止する。
【００５２】
このような回転防止ユニット８００は、同期ロータ７００の端面に所定間隔で突出形成される複数の係止突起８６０と、誘導電動機を収容するモータケーシング９００の一面に形成され、同期ロータ７００の逆回転時、何れかの係止突起８６０と噛み合う複数の係止突条８７０とを含む。係止突起８６０は、同期ロータ７００のホルダ７２０の一面に形成され、係止突条８７０は、係止突起８６０が形成されたホルダ７２０の一面と対向するモータケーシング９００の内面に形成される。
【００５３】
また、誘導ロータ６００に形成される係止突起８６０は、リング状に配列されることが好ましい。
【００５４】
また、回転軸６３０には、同期ロータ７００の正回転時、同期ロータ７００の設定位置を維持するストッパ８３０が備えられる。ストッパ８３０は、所定厚さを有するリング状に形成され、誘導ロータ６００の一面と同期ロータ７００のホルダ７２０の内面の間に位置するように回転軸６３０に結合される。同期ロータ７００のホルダ７２０とストッパ８３０とが接触する面は、それぞれ軸受面で形成されることが好ましい。
【００５５】
一方、回転防止ユニット８００の変形例として、図９に示す回転防止ユニット８００は、同期ロータ７００のホルダ７２０の外面に設けられる第１摩擦部材８８０と、第１摩擦部材８８０が位置する同期ロータ７００のホルダ７２０の外面と対向するモータケーシング９００の内面に設けられ、同期ロータ７００の逆回転時、第１摩擦部材８８０と接触する第２摩擦部材８９０とを含む。
【００５６】
第１摩擦部材８８０及び第２摩擦部材８９０は、所定厚さを有するリング状に形成され、ゴム材料で形成されることが好ましい。
【００５７】
以下、このように構成された逆回転防止機能を有する誘導電動機の第２実施形態の動作について図８〜図１０を用いて説明する。
【００５８】
まず、誘導電動機の初期駆動時、印加された電圧の位相又は不平衡な回転磁界等に起因して、図８に示す同期ロータ７００に逆回転力が発生し、これと同時に誘導ロータ６００に作用する誘導電流により、同期ロータ７００が誘導ロータ６００の反対側に移動する。
【００５９】
すなわち、誘導ロータ６００を構成するケージ６１０の傾斜連結ロッド部６１３の方向が、第１実施形態のケージ６１０の傾斜連結ロッド部６１２の方向と逆方向であるため、同期ロータ７００に作用する力は、第１実施形態の逆方向である。同期ロータ７００が誘導ロータ６００の反対側に移動することによって、図１０に示すように、回転防止ユニット８００を構成する同期ロータ７００の係止突起８６０とモータケーシング９００の係止突条８７０とが噛み合う。同期ロータ７００の係止突起８６０とモータケーシング９００の係止突条８７０とが噛み合うことによって、同期ロータ７００がモータケーシング９００と一体になり、負荷慣性（質量慣性）が非常に大きくなるため、同期ロータ７００の逆回転が防止される。また、誘導電動機の初期駆動時、印加された電圧の位相が変わるか、又は不平衡な回転磁界等が解消されると、誘導ロータケージ６１０の傾斜連結ロッド部６１３に誘導される電流の方向が変わって、同期ロータ７００の永久磁石７１０に作用する力が逆方向に変わることによって、同期ロータ７００が誘導ロータ６００側（図１０における左）に移動する。よって、噛み合っていた同期ロータ７００の係止突起８６０とモータケーシング９００の係止突条８７０とが離脱して、同期ロータ７００が正回転する。このとき、同期ロータ７００は、回転軸６３０に結合されたストッパ８３０により移動が制限される。
【００６０】
同期ロータ７００が正回転すると共に誘導ロータ６００が正回転し、誘導ロータ６００の正回転により、回転軸６３０及び該回転軸６３０に結合されたファン６４０が正回転する。
【００６１】
一方、図９に示すように、回転防止ユニット８００が第１摩擦部材８８０と第２摩擦部材８９０とを含む場合、第１摩擦部材８８０と第２摩擦部材８９０の摩擦力により、同期ロータ７００とモータケーシング９００とが一体になる。
【００６２】
このように、本発明に係る逆回転防止機能を有する誘導電動機の第２実施形態は、誘導電動機の初期駆動時、印加された電圧の位相又は不平衡な回転磁界等に起因して、誘導ロータ６００に逆回転力が作用した場合、同期ロータ７００とモータケーシング９００とが一体に結合されることによって、負荷慣性を増加させて逆回転を防止する。
【００６３】
また、誘導電動機の初期駆動時、印加された電圧の位相又は不平衡な回転磁界等に起因して、誘導ロータ６００に逆回転力が作用したとき、その逆回転を防止する構成要素が、ケージ６１０、複数の係止突起８６０及び複数の係止突条８７０等から構成されるため、構成部品及び構造が簡単になる。
【００６４】
また、本発明の他の実施形態として、誘導力発生ユニットを構成するとき、ケージの傾斜連結ロッド部を傾斜させずに回転中心軸と平行に配列し、同期ロータを構成する永久磁石に着磁される極を傾斜して配列することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明に係る逆回転防止機能を有する誘導電動機の第１実施形態を示す正断面図である。
【図２】本発明に係る逆回転防止機能を有する誘導電動機を構成するケージを示す斜視図である。
【図３】本発明に係る逆回転防止機能を有する誘導電動機を構成する回転防止ユニットを示す側断面図である。
【図４】本発明に係る逆回転防止機能を有する誘導電動機を構成する回転防止ユニットを示す側断面図である。
【図５】本発明に係る逆回転防止機能を有する誘導電動機を構成する回転防止ユニットの変形例を示す正断面図である。
【図６】本発明に係る逆回転防止機能を有する誘導電動機の誘導ロータに作用する力を示す図である。
【図７】本発明に係る逆回転防止機能を有する誘導電動機の作動状態を示す正断面図である。
【図８】本発明に係る逆回転防止機能を有する誘導電動機の第２実施形態を示す正断面図である。
【図９】本発明に係る逆回転防止機能を有する誘導電動機の第２実施形態を構成する回転防止ユニットの変形例を示す正断面図である。
【図１０】本発明に係る逆回転防止機能を有する誘導電動機の第２実施形態の作動状態を示す正断面図である。
【図１１】本出願人が研究開発中の誘導電動機を示す正断面図である。
【図１２】本出願人が研究開発中の誘導電動機を示す側断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
５００ ステータ
５１０ 巻線コイル
６００ 誘導ロータ
６１０ ケージ
６１１、６１４ エンドリング部
６１２、６１３ 傾斜連結ロッド部
６３０ 回転軸
７００ 同期ロータ
７１０ 永久磁石
８００ 回転防止ユニット
８１０、８６０ 係止突起
８２０、８７０ 係止突条
８４０、８８０ 第１摩擦部材
８５０、８９０ 第２摩擦部材
８３０ ストッパ
９００ モータケーシング
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導電動機に関し、特に、初期駆動時に同期ロータ及び誘導ロータの逆回転を防止すると共に、構造を簡単にして製作コストを低減し得る逆回転防止機能を有する誘導電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電動機は、電気エネルギーを運動エネルギーに変換させるものであって、家電製品等の多様な分野に適用され、これらの製品の動力源として使用されている。このような電動機は、例えば、冷蔵庫に使用された場合、ファンを回転させて冷蔵庫内部の冷気を循環させ、エアコンに使用された場合、ファンを回転させて蒸発器で形成された冷気を室内に流動させる。
【０００３】
また、このような電動機の種類は使用分野によって多様であるが、そのうち、誘導電動機は、回転磁界を形成するステータと、該ステータの内部に回転自在に挿入される誘導ロータとを含む。一方、近年、誘導電動機の効率を向上させるために、ステータと誘導ロータの間に永久磁石が挿入された誘導電動機が開発されている。
【０００４】
図１１は本出願人が研究開発中の誘導電動機を示す正断面図で、図１２は本出願人が研究開発中の誘導電動機を示す側断面図である。
【０００５】
図１１及び図１２に示すように、誘導電動機は、巻線コイルが備えられたステータ１００と、ステータ１００の内部に回転自在に挿入される誘導ロータ２００と、ステータ１００と誘導ロータ２００の間に回転自在に挿入される同期ロータ３００とを含む。
【０００６】
ステータ１００は、所定長さを有するように形成されたステータコア１１０と、ステータコア１１０の内部に形成された複数の歯部１１１に巻回されて回転磁界を形成する巻線コイル１２０とを含む。ここで、ステータコア１１０は、複数枚のシートが積層されてなる積層体である。
【０００７】
また、誘導ロータ２００は、所定長さと外径を有するロータコア２１０と、ロータコア２１０の内部に挿入されるケージ２２０とを含む。ここで、ロータコア２１０は、複数枚のシートが積層されてなる積層体であり、ロータコア２１０の中央には回転軸２３０が結合される。ケージ２２０は、ロータコア２１０の両側面にそれぞれ位置する環状のエンドリング部２２１と、ロータコア２１０の内部に位置してこれら２つのエンドリング部２２１を連結する複数の連結ロッド部２２２とからなる。複数の連結ロッド部２２２は、所定間隔をなしており、エンドリング部２２１の中心線と平行に配列される。ケージ２２０は導体であり、ロータコア２１０にインサート成形により形成される。
【０００８】
さらに、誘導ロータ２００は、ステータ１００の挿入孔に挿入される。
【０００９】
また、同期ロータ３００は、所定厚さを有する中空円筒状の永久磁石３１０と、永久磁石３１０を支持するコップ状のホルダ３２０とを含む。永久磁石３１０は、ステータ１００と誘導ロータ２００の間の空隙に回転自在に挿入され、ホルダ３２０の一側には軸受３３０が結合され、軸受３３０には回転軸２３０が結合される。
【００１０】
また、ステータ１００は、モータケーシング４００の内部に装着され、モータケーシング４００の両側面には軸受４１０がそれぞれ備えられ、各軸受４１０には回転軸２３０が結合される。
【００１１】
誘導電動機は、回転軸２３０を介して回転力が負荷へ伝達され、図１１は回転軸２３０に負荷としてファン２４０が装着された場合を示している。
【００１２】
以下、このように構成された誘導電動機の動作について説明する。
【００１３】
ステータ１００に電源が供給されて回転磁界が形成されると、永久磁石３１０が備えられた同期ロータ３００は、その回転磁界によって回転軸２３０に対して相対回転し、同期ロータ３００の回転により発生する永久磁石３１０のフラックスにより、誘導ロータ２００のケージ２２０に誘導電流が流れる。すると、ステータ１００の回転磁界と、同期ロータ３００の永久磁石３１０及び誘導ロータ２００に誘起される誘導電流等の影響により、誘導ロータ２００が回転する。
【００１４】
誘導電動機は、回路構成によって、初期駆動時、同期ロータ３００の永久磁石３１０及び巻線コイル１２０を構成するサブ巻線コイルに流れる電流により、誘導ロータ２００を同期速度まで回転させ、その後、巻線コイル１２０を構成するメイン巻線コイルに流れる電流により、誘導ロータ２００を回転させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかし、このような誘導電動機は、初期電源投入時、電圧位相と不平衡な回転磁界の影響等により、同期ロータ３００及び誘導ロータ２００が逆回転するという欠点があった。同期ロータ３００及び誘導ロータ２００は、負荷慣性が小さいほど、また、電圧が大きいほど逆回転する傾向がある。
【００１６】
一方、このような誘導電動機の同期ロータ３００及び誘導ロータ２００の逆回転を防止するために、誘導電動機に逆回転防止回路を備えて、同期ロータ３００及び誘導ロータ２００の逆回転を防止する方法が提案されたが、逆回転防止回路の構成が複雑で製作コストが高いという問題があった。
【００１７】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、初期駆動時に同期ロータ及び誘導ロータの逆回転を防止すると共に、構造を簡単にして製作コストを低減し得る逆回転防止機能を有する誘導電動機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
このような目的を達成するために、本発明に係る逆回転防止機能を有する誘導電動機は、電流によりフラックスを発生させる巻線コイルが備えられたステータと、ケージが備えられ、内部に回転軸が結合されてステータの内部に回転自在に挿入される誘導ロータと、永久磁石が備えられ、ステータと誘導ロータの間に回転自在に結合される同期ロータと、同期ロータを軸方向に移動させる力を発生する誘導力発生ユニットと、同期ロータに逆回転力が作用すると、誘導力発生ユニットにより移動する同期ロータを固定して逆回転を防止する回転防止ユニットとを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る逆回転防止機能を有する誘導電動機は、誘導電動機の初期駆動時、印加された電圧の位相又は不平衡な回転磁界等に起因して、誘導ロータに逆回転力が作用した場合、同期ロータの負荷慣性を増加させて同期ロータ及び誘導ロータの逆回転を防止することにより、誘導電動機の信頼性を向上し得るという効果がある。
【００２０】
また、誘導電動機の逆回転を防止する構成が簡単であり、その構成部品点数が少ないため、製作が容易であるだけでなく製作コストが安価であり、製品の価格競争力を向上し得るという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係る逆回転防止機能を有する誘導電動機の好ましい実施形態について添付の図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１は本発明に係る逆回転防止機能を有する誘導電動機の第１実施形態を示す正断面図である。
【００２３】
図１に示すように、本発明に係る逆回転防止機能を有する誘導電動機の第１実施形態は、電流によりフラックスを発生させる巻線コイル５１０が備えられたステータ５００と、ケージ６１０が備えられ、内部に回転軸６３０が結合されてステータ５００の内部に回転自在に挿入される誘導ロータ６００と、永久磁石７１０が備えられ、ステータ５００と誘導ロータ６００の間の空隙に回転自在に結合される同期ロータ７００と、同期ロータ７００を軸方向に移動させる力を発生する誘導力発生ユニットと、同期ロータ７００に逆回転力が作用すると、誘導力発生ユニットにより移動する同期ロータ７００を固定して逆回転を防止する回転防止ユニット８００とを含む。
【００２４】
ステータ５００は、所定長さを有するように形成されたステータコア５２０と、ステータコア５２０に巻回された複数の巻線コイル５１０とを含み、複数の巻線コイル５１０は、ステータコア５２０の内部に形成された歯部（図示せず）に巻回されている。
【００２５】
また、誘導ロータ６００は、所定長さと外径を有するロータコア６２０と、ロータコア６２０の内部に挿入されるケージ６１０とを含む。ロータコア６２０は、複数枚のシートが積層されてなる積層体であり、ロータコア６２０の中央には回転軸６３０が結合され、回転軸６３０には、負荷として、例えば、ファン６４０が結合される。
【００２６】
また、ケージ６１０は導体であり、ロータコア６２０にインサート成形により形成される。ケージ６１０の材料は、アルミニウムであることが好ましい。
【００２７】
また、誘導ロータ６００は、ステータ５００の内部に形成された挿入孔に回転自在に挿入される。
【００２８】
また、同期ロータ７００は、所定厚さを有する中空円筒状の永久磁石７１０と、永久磁石７１０を支持するコップ状のホルダ７２０とを含む。永久磁石７１０は、ステータ５００と誘導ロータ６００の間の空隙に回転自在に挿入され、ホルダ７２０の一側には軸受７３０が結合され、軸受７３０には回転軸６３０が結合される。ここで、同期ロータ７００に結合される軸受７３０は、軸方向に移動可能なブッシュ軸受であることが好ましい。
【００２９】
また、ステータ５００は、モータケーシング９００の内部に装着され、モータケーシング９００の両側面には軸受９１０がそれぞれ備えられ、各軸受９１０には回転軸６３０が結合される。
【００３０】
誘導力発生ユニットは、誘導ロータ６００のケージ６１０に誘導される電流が、誘導ロータ６００の回転中心軸方向に対して傾斜して流れるようにする。このような誘導力発生ユニットは、複数の傾斜連結ロッド部６１２が備えられたケージ６１０により実現される。
【００３１】
すなわち、ケージ６１０は、図２に示すように、ロータコア６２０の両側面にそれぞれ位置する環状のエンドリング部６１１と、ロータコア６２０の内部に位置し、これら２つのエンドリング部６１１の中心線に対して傾斜するように、これら２つのエンドリング部６１１の間を連結する複数の傾斜連結ロッド部６１２とを含む。複数の傾斜連結ロッド部６１２は、ケージ６１０を水平に位置させた状態で、同一中心線を有する２つのエンドリング部６１１の中心線を基準に、右側部分がその中心線より上方に位置し、左側部分がその中心線より下方に位置するように傾斜して配列される。ケージ６１０に誘導電流が流れるとき、ケージ６１０の傾斜連結ロッド部６１２に沿って流れることによって、その誘導電流は回転中心軸に対して傾斜して流れる。
【００３２】
また、回転防止ユニット８００は、同期ロータ７００に逆回転力が作用すると、誘導力発生ユニットにより移動する同期ロータ７００を誘導ロータ６００に噛み合わせて一体とし、同期ロータ７００の負荷慣性を増加させることにより、同期ロータ７００の回転を防止する。
【００３３】
このような回転防止ユニット８００は、図３及び図４に示すように、誘導ロータ６００の端面に所定間隔で突出形成される複数の係止突起８１０と、複数の係止突起８１０が形成された誘導ロータ６００の一面と対向する同期ロータ７００の一面に形成され、同期ロータ７００の逆回転時、各係止突起８１０と噛み合う複数の係止突条８２０とを含む。係止突起８１０は、誘導ロータ６００を構成するケージ６１０のエンドリング部６１１に形成されることが好ましい。また、係止突条８２０は、同期ロータ７００を構成するコップ状のホルダ７２０の内側の底面に形成されることが好ましい。
【００３４】
また、誘導ロータ６００に形成される係止突起８１０は、リング状に配列されることが好ましい。
【００３５】
また、回転軸６３０には、同期ロータ７００の正回転時、同期ロータ７００の設定位置を維持するストッパ８３０が備えられる。ストッパ８３０は、所定厚さを有するリング状に形成され、同期ロータ７００のホルダ７２０の外側に位置するように回転軸６３０に結合される。同期ロータ７００のホルダ７２０とストッパ８３０とが接触する面は、それぞれ軸受面で形成されることが好ましい。
【００３６】
一方、回転防止ユニット８００の変形例として、図５に示す回転防止ユニット８００は、誘導ロータ６００の一面に設けられる第１摩擦部材８４０と、第１摩擦部材８４０が位置する誘導ロータ６００の一面と対向する同期ロータ７００の一面に設けられ、同期ロータ７００の逆回転時、第１摩擦部材８４０と接触する第２摩擦部材８５０とを含む。
【００３７】
第１摩擦部材８４０及び第２摩擦部材８５０は、所定厚さを有するリング状に形成され、ゴム材料で形成されることが好ましい。
【００３８】
以下、このように構成された本発明に係る逆回転防止機能を有する誘導電動機の第１実施形態の動作について図１〜図７を用いて説明する。
【００３９】
本発明に係る逆回転防止機能を有する誘導電動機は、図１に示すステータ５００に電源が供給されて回転磁界が形成されると、永久磁石７１０が備えられた同期ロータ７００は、その回転磁界によって回転軸６３０に対して相対回転し、同期ロータ７００の回転により発生する永久磁石７１０のフラックスにより、誘導ロータ６００のケージ６１０に誘導電流が流れる。すると、ステータ５００の回転磁界と、同期ロータ７００の永久磁石７１０及び誘導ロータ６００に誘起される誘導電流等の影響により、誘導ロータ６００が回転する。
【００４０】
一方、誘導電動機の初期駆動時、印加された電圧の位相又は不平衡な回転磁界等に起因して、同期ロータ７００に逆回転力が発生し、これと同時に誘導ロータ６００に作用する誘導電流により、同期ロータ７００が誘導ロータ６００側に移動する。このような過程をより詳しく説明すると、図６に示すように、誘導ロータ６００のケージ６１０の傾斜連結ロッド部６１２に誘導される電流と同期ロータ７００の永久磁石７１０のフラックスにより、誘導ロータにファン６４０の逆方向（図６における右）に軸方向の力が作用し、その力の大きさによって同期ロータ７００の永久磁石７１０に反力が作用して、同期ロータ７００が誘導ロータ６００側（図６における左）に移動する。同期ロータ７００が誘導ロータ６００側に移動することによって、図７に示すように、回転防止ユニット８００を構成する誘導ロータの何れか２つの係止突起８１０（図３参照）と同期ロータ７００の各係止突条８２０（図４参照）とが噛み合う。誘導ロータ６００の係止突起８１０と同期ロータ７００の各係止突条８２０とが噛み合うことによって、同期ロータ７００がファン６４０、回転軸６３０、及び誘導ロータ６００と一体になり、同期ロータ７００が他の部品と一体になることによって、負荷慣性（質量慣性）が非常に大きくなるため、同期ロータ７００の逆回転が防止される。
【００４１】
また、誘導電動機の初期駆動時、印加された電圧の位相が変わるか、又は不平衡な回転磁界等が解消されると、誘導ロータケージ６１０の傾斜連結ロッド部６１２に誘導される電流の方向が変わって、同期ロータ７００の永久磁石７１０に作用する力が逆方向に変わることによって、同期ロータ７００が誘導ロータ６００の反対側（図６における右）に移動する。よって、噛み合っていた誘導ロータ６００の係止突起８１０と同期ロータ７００の係止突条８２０とが離脱して、同期ロータ７００が正回転する。このとき、同期ロータ７００は、回転軸６３０に結合されたストッパ８３０により移動が制限される。
【００４２】
同期ロータ７００が正回転すると共に誘導ロータ６００が正回転し、誘導ロータ６００の正回転により、回転軸６３０及び該回転軸６３０に結合されたファン６４０が正回転する。
【００４３】
一方、図５に示すように、回転防止ユニット８００が第１摩擦部材８４０と第２摩擦部材８５０とを含む場合、第１摩擦部材８４０と第２摩擦部材８５０の摩擦力により、同期ロータ７００と誘導ロータ６００とが一体になる。
【００４４】
このように、本発明に係る逆回転防止機能を有する誘導電動機の第１実施形態は、誘導電動機の初期駆動時、印加された電圧の位相又は不平衡な回転磁界等に起因して、誘導ロータ６００に逆回転力が作用した場合、同期ロータ７００と誘導ロータ６００とが一体に結合されることによって、負荷慣性を増加させて逆回転を防止する。
【００４５】
また、前記誘導電動機の初期駆動時、印加された電圧の位相又は不平衡な回転磁界等に起因して、誘導ロータ６００に逆回転力が作用したとき、その逆回転を防止する構成要素が、ケージ６１０、複数の係止突起８１０及び複数の係止突条８２０等から構成されるため、構成部品及び構造が簡単になる。
【００４６】
図８は本発明に係る逆回転防止機能を有する誘導電動機の第２実施形態を示す正断面図である。第１実施形態と同一の部分には同一の符号を付す。
【００４７】
図８に示すように、本発明に係る逆回転防止機能を有する誘導電動機の第２実施形態は、電流によりフラックスを発生させる巻線コイル５１０が備えられたステータ５００と、ケージ６１０が備えられ、内部に回転軸が結合されてステータ５００の内部に回転自在に挿入される誘導ロータ６００と、永久磁石７１０が備えられ、ステータ５００と誘導ロータ６００の間に回転自在に結合される同期ロータ７００と、同期ロータ７００を軸方向に移動させる力を発生する誘導力発生ユニットと、同期ロータ７００に逆回転力が作用すると、誘導力発生ユニットにより移動する同期ロータ７００を固定して逆回転を防止する回転防止ユニット８００とを含む。
【００４８】
第２実施形態の構成は、前述の誘導力発生ユニット及び回転防止ユニット８００を除いては第１実施形態と同様である。
【００４９】
誘導力発生ユニットは、誘導ロータ６００のケージ６１０に誘導される電流が、誘導ロータ６００の回転中心軸方向に対して傾斜して流れるようにする。このような誘導力発生ユニットは、ケージ６１０を構成する複数の傾斜連結ロッド部６１３が、第１実施形態の傾斜連結ロッド部６１２の傾斜方向と逆に配列される。
【００５０】
すなわち、ケージ６１０は、ロータコア６２０の両側面にそれぞれ位置する環状のエンドリング部６１４と、ロータコア６２０の内部に位置し、これら２つのエンドリング部６１４の中心線と傾斜するように、これら２つのエンドリング部６１４の間を連結する複数の傾斜連結ロッド部６１３とを含み、複数の傾斜連結ロッド部６１３は、ケージ６１０を水平に位置させた状態で、同一中心線を有する２つのエンドリング部６１４の中心線を基準に、右側部分がその中心線より下方に位置し、左側部分がその中心線より上方に位置するように傾斜して配列される。
【００５１】
また、回転防止ユニット８００は、同期ロータ７００に逆回転力が作用すると、前記誘導力発生ユニットにより移動する同期ロータ７００をモータケーシング９００に噛み合わせて一体とし、同期ロータ７００の負荷慣性を増加させることにより、同期ロータ７００の回転を防止する。
【００５２】
このような回転防止ユニット８００は、同期ロータ７００の端面に所定間隔で突出形成される複数の係止突起８６０と、誘導電動機を収容するモータケーシング９００の一面に形成され、同期ロータ７００の逆回転時、何れかの係止突起８６０と噛み合う複数の係止突条８７０とを含む。係止突起８６０は、同期ロータ７００のホルダ７２０の一面に形成され、係止突条８７０は、係止突起８６０が形成されたホルダ７２０の一面と対向するモータケーシング９００の内面に形成される。
【００５３】
また、誘導ロータ６００に形成される係止突起８６０は、リング状に配列されることが好ましい。
【００５４】
また、回転軸６３０には、同期ロータ７００の正回転時、同期ロータ７００の設定位置を維持するストッパ８３０が備えられる。ストッパ８３０は、所定厚さを有するリング状に形成され、誘導ロータ６００の一面と同期ロータ７００のホルダ７２０の内面の間に位置するように回転軸６３０に結合される。同期ロータ７００のホルダ７２０とストッパ８３０とが接触する面は、それぞれ軸受面で形成されることが好ましい。
【００５５】
一方、回転防止ユニット８００の変形例として、図９に示す回転防止ユニット８００は、同期ロータ７００のホルダ７２０の外面に設けられる第１摩擦部材８８０と、第１摩擦部材８８０が位置する同期ロータ７００のホルダ７２０の外面と対向するモータケーシング９００の内面に設けられ、同期ロータ７００の逆回転時、第１摩擦部材８８０と接触する第２摩擦部材８９０とを含む。
【００５６】
第１摩擦部材８８０及び第２摩擦部材８９０は、所定厚さを有するリング状に形成され、ゴム材料で形成されることが好ましい。
【００５７】
以下、このように構成された逆回転防止機能を有する誘導電動機の第２実施形態の動作について図８〜図１０を用いて説明する。
【００５８】
まず、誘導電動機の初期駆動時、印加された電圧の位相又は不平衡な回転磁界等に起因して、図８に示す同期ロータ７００に逆回転力が発生し、これと同時に誘導ロータ６００に作用する誘導電流により、同期ロータ７００が誘導ロータ６００の反対側に移動する。
【００５９】
すなわち、誘導ロータ６００を構成するケージ６１０の傾斜連結ロッド部６１３の方向が、第１実施形態のケージ６１０の傾斜連結ロッド部６１２の方向と逆方向であるため、同期ロータ７００に作用する力は、第１実施形態の逆方向である。同期ロータ７００が誘導ロータ６００の反対側に移動することによって、図１０に示すように、回転防止ユニット８００を構成する同期ロータ７００の係止突起８６０とモータケーシング９００の係止突条８７０とが噛み合う。同期ロータ７００の係止突起８６０とモータケーシング９００の係止突条８７０とが噛み合うことによって、同期ロータ７００がモータケーシング９００と一体になり、負荷慣性（質量慣性）が非常に大きくなるため、同期ロータ７００の逆回転が防止される。また、誘導電動機の初期駆動時、印加された電圧の位相が変わるか、又は不平衡な回転磁界等が解消されると、誘導ロータケージ６１０の傾斜連結ロッド部６１３に誘導される電流の方向が変わって、同期ロータ７００の永久磁石７１０に作用する力が逆方向に変わることによって、同期ロータ７００が誘導ロータ６００側（図１０における左）に移動する。よって、噛み合っていた同期ロータ７００の係止突起８６０とモータケーシング９００の係止突条８７０とが離脱して、同期ロータ７００が正回転する。このとき、同期ロータ７００は、回転軸６３０に結合されたストッパ８３０により移動が制限される。
【００６０】
同期ロータ７００が正回転すると共に誘導ロータ６００が正回転し、誘導ロータ６００の正回転により、回転軸６３０及び該回転軸６３０に結合されたファン６４０が正回転する。
【００６１】
一方、図９に示すように、回転防止ユニット８００が第１摩擦部材８８０と第２摩擦部材８９０とを含む場合、第１摩擦部材８８０と第２摩擦部材８９０の摩擦力により、同期ロータ７００とモータケーシング９００とが一体になる。
【００６２】
このように、本発明に係る逆回転防止機能を有する誘導電動機の第２実施形態は、誘導電動機の初期駆動時、印加された電圧の位相又は不平衡な回転磁界等に起因して、誘導ロータ６００に逆回転力が作用した場合、同期ロータ７００とモータケーシング９００とが一体に結合されることによって、負荷慣性を増加させて逆回転を防止する。
【００６３】
また、誘導電動機の初期駆動時、印加された電圧の位相又は不平衡な回転磁界等に起因して、誘導ロータ６００に逆回転力が作用したとき、その逆回転を防止する構成要素が、ケージ６１０、複数の係止突起８６０及び複数の係止突条８７０等から構成されるため、構成部品及び構造が簡単になる。
【００６４】
また、本発明の他の実施形態として、誘導力発生ユニットを構成するとき、ケージの傾斜連結ロッド部を傾斜させずに回転中心軸と平行に配列し、同期ロータを構成する永久磁石に着磁される極を傾斜して配列することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明に係る逆回転防止機能を有する誘導電動機の第１実施形態を示す正断面図である。
【図２】本発明に係る逆回転防止機能を有する誘導電動機を構成するケージを示す斜視図である。
【図３】本発明に係る逆回転防止機能を有する誘導電動機を構成する回転防止ユニットを示す側断面図である。
【図４】本発明に係る逆回転防止機能を有する誘導電動機を構成する回転防止ユニットを示す側断面図である。
【図５】本発明に係る逆回転防止機能を有する誘導電動機を構成する回転防止ユニットの変形例を示す正断面図である。
【図６】本発明に係る逆回転防止機能を有する誘導電動機の誘導ロータに作用する力を示す図である。
【図７】本発明に係る逆回転防止機能を有する誘導電動機の作動状態を示す正断面図である。
【図８】本発明に係る逆回転防止機能を有する誘導電動機の第２実施形態を示す正断面図である。
【図９】本発明に係る逆回転防止機能を有する誘導電動機の第２実施形態を構成する回転防止ユニットの変形例を示す正断面図である。
【図１０】本発明に係る逆回転防止機能を有する誘導電動機の第２実施形態の作動状態を示す正断面図である。
【図１１】本出願人が研究開発中の誘導電動機を示す正断面図である。
【図１２】本出願人が研究開発中の誘導電動機を示す側断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
５００ ステータ
５１０ 巻線コイル
６００ 誘導ロータ
６１０ ケージ
６１１、６１４ エンドリング部
６１２、６１３ 傾斜連結ロッド部
６３０ 回転軸
７００ 同期ロータ
７１０ 永久磁石
８００ 回転防止ユニット
８１０、８６０ 係止突起
８２０、８７０ 係止突条
８４０、８８０ 第１摩擦部材
８５０、８９０ 第２摩擦部材
８３０ ストッパ
９００ モータケーシング
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流によりフラックスを発生させる巻線コイルが備えられたステータと、
ケージが備えられ、内部に回転軸が結合されて前記ステータの内部に回転自在に挿入される誘導ロータと、
永久磁石が備えられ、前記ステータと前記誘導ロータの間に回転自在に結合される同期ロータと、
前記同期ロータを軸方向に移動させる力を発生する誘導力発生ユニットと、
前記同期ロータに逆回転力が作用すると、前記誘導力発生ユニットにより移動する前記同期ロータを固定して逆回転を防止する回転防止ユニットと、
を含むことを特徴とする逆回転防止機能を有する誘導電動機。
【請求項２】
前記誘導力発生ユニットは、前記誘導ロータのケージに誘導される電流が、前記誘導ロータの回転中心軸方向に対して傾斜して流れるようにすることを特徴とする請求項１に記載の逆回転防止機能を有する誘導電動機。
【請求項３】
前記誘導力発生ユニットは、着磁された磁極が前記誘導ロータの回転中心軸方向に対して傾斜して配列される前記永久磁石を含むことを特徴とする請求項１に記載の逆回転防止機能を有する誘導電動機。
【請求項４】
前記誘導力発生ユニットが、誘導電流が発生する前記誘導ロータのケージを含み、
前記ケージが、環状を有する２つのエンドリング部と、これら２つのエンドリング部の中心線に対して傾斜して位置し、これら２つのエンドリング部を連結する複数の傾斜連結ロッド部とを含むことを特徴とする請求項１に記載の逆回転防止機能を有する誘導電動機。
【請求項５】
前記ケージの傾斜連結ロッド部が、前記ケージを水平に位置させた状態で、前記２つのエンドリング部の中心線を基準に、右側部分がその中心線より上方に位置し、左側部分がその中心線より下方に位置するように傾斜することを特徴とする請求項４に記載の逆回転防止機能を有する誘導電動機。
【請求項６】
前記ケージの傾斜連結ロッド部が、前記ケージを水平に位置させた状態で、前記２つのエンドリング部の中心線を基準に、右側部分がその中心線より下方に位置し、左側部分がその中心線より上方に位置するように傾斜することを特徴とする請求項４に記載の逆回転防止機能を有する誘導電動機。
【請求項７】
前記回転軸に、前記同期ロータの正回転時、該同期ロータの設定位置を維持するストッパが備えられることを特徴とする請求項１に記載の逆回転防止機能を有する誘導電動機。
【請求項８】
前記回転防止ユニットは、前記同期ロータに逆回転力が作用すると、前記誘導力発生ユニットにより移動する前記同期ロータを前記誘導ロータに噛み合わせて一体とし、前記同期ロータの負荷慣性を増加させることにより、該同期ロータの回転を防止することを特徴とする請求項１に記載の逆回転防止機能を有する誘導電動機。
【請求項９】
前記回転防止ユニットは、前記同期ロータに逆回転力が作用すると、前記誘導力発生ユニットにより移動する前記同期ロータを誘導電動機を収容するモータケーシングに噛み合わせて一体とし、前記同期ロータの負荷慣性を増加させることにより、該同期ロータの回転を防止することを特徴とする請求項１に記載の逆回転防止機能を有する誘導電動機。
【請求項１０】
前記回転防止ユニットは、
前記誘導ロータの一面に所定間隔で突出形成される複数の係止突起と、
前記複数の係止突起が形成された誘導ロータの一面と対向する前記同期ロータの一面に形成され、該同期ロータの逆回転時、前記各係止突起と噛み合う複数の係止突条と、
を含むことを特徴とする請求項８に記載の逆回転防止機能を有する誘導電動機。
【請求項１１】
前記係止突起が、前記誘導ロータのケージのエンドリング部に形成されることを特徴とする請求項１０に記載の逆回転防止機能を有する誘導電動機。
【請求項１２】
前記回転防止ユニットは、
前記誘導ロータの一面に設けられる第１摩擦部材と、
前記第１摩擦部材が位置する誘導ロータの一面と対向する前記同期ロータの一面に設けられ、該同期ロータの逆回転時、前記第１摩擦部材と接触する第２摩擦部材と、
を含むことを特徴とする請求項８に記載の逆回転防止機能を有する誘導電動機。
【請求項１３】
前記回転防止ユニットは、
前記同期ロータの一面に所定間隔で突出形成される複数の係止突起と、
前記誘導電動機を収容するモータケーシングの一面に形成され、前記同期ロータの逆回転時、前記各係止突起と噛み合う複数の係止突条と、
を含むことを特徴とする請求項９に記載の逆回転防止機能を有する誘導電動機。
【請求項１４】
前記係止突起が、リング状に配列されることを特徴とする請求項１０または１３に記載の逆回転防止機能を有する誘導電動機。
【請求項１５】
前記回転防止ユニットは、
前記同期ロータの一面に設けられる第１摩擦部材と、
前記誘導電動機を収容するモータケーシングの一面に設けられ、前記同期ロータの逆回転時、前記第１摩擦部材と接触する第２摩擦部材と、
を含むことを特徴とする請求項９に記載の逆回転防止機能を有する誘導電動機。
【請求項１６】
前記第１摩擦部材及び前記第２摩擦部材が、ゴム材料で形成されることを特徴とする請求項１２または１５に記載の逆回転防止機能を有する誘導電動機。
【請求項１７】
前記第１摩擦部材及び前記第２摩擦部材が、所定厚さを有するリング状に形成されることを特徴とする請求項１２または１５に記載の逆回転防止機能を有する誘導電動機。
【請求項１】
電流によりフラックスを発生させる巻線コイルが備えられたステータと、
ケージが備えられ、内部に回転軸が結合されて前記ステータの内部に回転自在に挿入される誘導ロータと、
永久磁石が備えられ、前記ステータと前記誘導ロータの間に回転自在に結合される同期ロータと、
前記同期ロータを軸方向に移動させる力を発生する誘導力発生ユニットと、
前記同期ロータに逆回転力が作用すると、前記誘導力発生ユニットにより移動する前記同期ロータを固定して逆回転を防止する回転防止ユニットと、
を含むことを特徴とする逆回転防止機能を有する誘導電動機。
【請求項２】
前記誘導力発生ユニットは、前記誘導ロータのケージに誘導される電流が、前記誘導ロータの回転中心軸方向に対して傾斜して流れるようにすることを特徴とする請求項１に記載の逆回転防止機能を有する誘導電動機。
【請求項３】
前記誘導力発生ユニットは、着磁された磁極が前記誘導ロータの回転中心軸方向に対して傾斜して配列される前記永久磁石を含むことを特徴とする請求項１に記載の逆回転防止機能を有する誘導電動機。
【請求項４】
前記誘導力発生ユニットが、誘導電流が発生する前記誘導ロータのケージを含み、
前記ケージが、環状を有する２つのエンドリング部と、これら２つのエンドリング部の中心線に対して傾斜して位置し、これら２つのエンドリング部を連結する複数の傾斜連結ロッド部とを含むことを特徴とする請求項１に記載の逆回転防止機能を有する誘導電動機。
【請求項５】
前記ケージの傾斜連結ロッド部が、前記ケージを水平に位置させた状態で、前記２つのエンドリング部の中心線を基準に、右側部分がその中心線より上方に位置し、左側部分がその中心線より下方に位置するように傾斜することを特徴とする請求項４に記載の逆回転防止機能を有する誘導電動機。
【請求項６】
前記ケージの傾斜連結ロッド部が、前記ケージを水平に位置させた状態で、前記２つのエンドリング部の中心線を基準に、右側部分がその中心線より下方に位置し、左側部分がその中心線より上方に位置するように傾斜することを特徴とする請求項４に記載の逆回転防止機能を有する誘導電動機。
【請求項７】
前記回転軸に、前記同期ロータの正回転時、該同期ロータの設定位置を維持するストッパが備えられることを特徴とする請求項１に記載の逆回転防止機能を有する誘導電動機。
【請求項８】
前記回転防止ユニットは、前記同期ロータに逆回転力が作用すると、前記誘導力発生ユニットにより移動する前記同期ロータを前記誘導ロータに噛み合わせて一体とし、前記同期ロータの負荷慣性を増加させることにより、該同期ロータの回転を防止することを特徴とする請求項１に記載の逆回転防止機能を有する誘導電動機。
【請求項９】
前記回転防止ユニットは、前記同期ロータに逆回転力が作用すると、前記誘導力発生ユニットにより移動する前記同期ロータを誘導電動機を収容するモータケーシングに噛み合わせて一体とし、前記同期ロータの負荷慣性を増加させることにより、該同期ロータの回転を防止することを特徴とする請求項１に記載の逆回転防止機能を有する誘導電動機。
【請求項１０】
前記回転防止ユニットは、
前記誘導ロータの一面に所定間隔で突出形成される複数の係止突起と、
前記複数の係止突起が形成された誘導ロータの一面と対向する前記同期ロータの一面に形成され、該同期ロータの逆回転時、前記各係止突起と噛み合う複数の係止突条と、
を含むことを特徴とする請求項８に記載の逆回転防止機能を有する誘導電動機。
【請求項１１】
前記係止突起が、前記誘導ロータのケージのエンドリング部に形成されることを特徴とする請求項１０に記載の逆回転防止機能を有する誘導電動機。
【請求項１２】
前記回転防止ユニットは、
前記誘導ロータの一面に設けられる第１摩擦部材と、
前記第１摩擦部材が位置する誘導ロータの一面と対向する前記同期ロータの一面に設けられ、該同期ロータの逆回転時、前記第１摩擦部材と接触する第２摩擦部材と、
を含むことを特徴とする請求項８に記載の逆回転防止機能を有する誘導電動機。
【請求項１３】
前記回転防止ユニットは、
前記同期ロータの一面に所定間隔で突出形成される複数の係止突起と、
前記誘導電動機を収容するモータケーシングの一面に形成され、前記同期ロータの逆回転時、前記各係止突起と噛み合う複数の係止突条と、
を含むことを特徴とする請求項９に記載の逆回転防止機能を有する誘導電動機。
【請求項１４】
前記係止突起が、リング状に配列されることを特徴とする請求項１０または１３に記載の逆回転防止機能を有する誘導電動機。
【請求項１５】
前記回転防止ユニットは、
前記同期ロータの一面に設けられる第１摩擦部材と、
前記誘導電動機を収容するモータケーシングの一面に設けられ、前記同期ロータの逆回転時、前記第１摩擦部材と接触する第２摩擦部材と、
を含むことを特徴とする請求項９に記載の逆回転防止機能を有する誘導電動機。
【請求項１６】
前記第１摩擦部材及び前記第２摩擦部材が、ゴム材料で形成されることを特徴とする請求項１２または１５に記載の逆回転防止機能を有する誘導電動機。
【請求項１７】
前記第１摩擦部材及び前記第２摩擦部材が、所定厚さを有するリング状に形成されることを特徴とする請求項１２または１５に記載の逆回転防止機能を有する誘導電動機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００６−２１７７９２（Ｐ２００６−２１７７９２Ａ）
【公開日】平成１８年８月１７日（２００６．８．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２８６２３（Ｐ２００６−２８６２３）
【出願日】平成１８年２月６日（２００６．２．６）
【出願人】（５９０００１６６９）エルジー電子株式会社 (296)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月１７日（２００６．８．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月６日（２００６．２．６）
【出願人】（５９０００１６６９）エルジー電子株式会社 (296)
【Ｆターム（参考）】
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