JP3857846B2

JP3857846B2 - コンデンサ電動機

Info

Publication number: JP3857846B2
Application number: JP34427699A
Authority: JP
Inventors: 利夫大谷; 直起藤井; 明松本
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1999-12-03
Filing date: 1999-12-03
Publication date: 2006-12-13
Anticipated expiration: 2019-12-03
Also published as: JP2001169517A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は可逆運転可能なコンデンサ電動機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、コンデンサ電動機と称されているコンデンサ進相型単相誘導電動機には、固定子鉄心に短節巻主・補巻線を電気角９０度に配置して対称巻に巻装したもの、又は特公昭４１−１１４９７号公報に記載のもののように、４極電動機で１２スロットの固定子鉄心に短節巻主・補巻線を電気角１２０度に巻装配置してトルク特性を改善した非対称巻のものがある。
【０００３】
固定子鉄心に短節巻主・補巻線を電気角９０度に配置して対称巻に巻装した例として、電動機の巻線配置図を図５に、配線図を図６（Ａ）に示すものがある。図５の電動機は、固定子鉄心に間隔が均一な固定子歯数１６とスロット数１６を形成し、８個の巻線を巻装した４極対称軸固定子を構成し、主・補両巻線は電気角が９０度になるように配置されている。
【０００４】
即ち、図６（Ａ）の配線図に示すように、電源がコンデンサの極性に対して実線側に切替えられているとき、補巻線２が巻回されている固定子歯(1)〜(3)に磁極が発生し、次に主巻線１が巻回されている固定子歯(1)〜(5)に磁極が発生し、順次、固定子歯(1)〜(16)へと配線図の右側から左側へ向かって回転磁界が移動する。その結果、図５の電動機の回転子は時計方向に回転する。
【０００５】
この電動機をリバーシブル型電動機として実際に運転したとき、それぞれの固定子歯(1)〜(8)（(9)〜(16)は(1)〜(8)と等しい）に生じる起磁力（界磁磁束）の時間に対する変化を示すと、図６（Ｂ）のようになる。これから理解できるように、良好なトルク特性を得るだけの起磁力（界磁磁束）の大きさは確保できるが、固定子歯間の起磁力の位相は相当なバラツキが生じている。
【０００６】
また、４極電動機で１２スロットの固定子鉄心に短節巻主・補巻線を電気角１２０度に配置して巻装してトルク特性を改善した非対称巻のものの例として、電動機の巻線配置図を図３に、配線図を図４（Ａ）に示すものがある。図３の電動機は、スロット間隔が均一なスロット数１２の固定子に、８個の巻線を巻装した４極非対称軸固定子の場合を示し、主巻線１及び補巻線２はいずれも短節巻で、主・補両巻線１、２は電気角を１２０度にして、主巻線１と補巻線２は互いに巻方向が逆になるように巻装配置され、主・補両巻線の各一方の巻線辺は共通の同一スロット３に納められ、また他方の各巻線辺はそれぞれ別個のスロット４に単独で納められている。
【０００７】
この例の固定子鉄心は角丸状固定子鉄心であり、４極固定子鉄心における１２スロット内で、対向直線部の幅方向に対し４５度の方向、換言すれば、鉄心４隅の丸み部に位置する４個のスロット３の占有断面積を大とし、このスロット３に前述のように主・補両巻線１、２の各一方の巻線辺を納め、また他の占有断面積が小の８個のスロット４には他方の各巻線辺が単独で納められる。
【０００８】
これにより、図４（Ａ）の配線図に示すように、電源がコンデンサの極性に対して実線側に切替えられているとき、主巻線１と補巻線２に流れる電流の方向は互いに逆となる。そして、主巻線１が巻回されている固定子歯(1)，(2)に磁極が発生し、次に主巻線１と逆方向に巻かれた補巻線２が巻回されている固定子(2)，(3)に磁極が発生し、順次、固定子歯(1)〜(12)へと配線図の右側から左側へ向かって回転磁界が移動する。その結果、図３に示す電動機の回転子（図示せず）は時計方向に回転する。
【０００９】
この電動機をリバーシブル型電動機として実際に運転したとき、それぞれの固定子歯(1)〜(6)（(7)〜(12)は(1)〜(6)と等しい）に生じる起磁力（界磁磁束）の時間に対する変化を示すと、図４（Ｂ）のようになり、良好なトルク特性を得るだけの起磁力（界磁磁束）の大きさは確保できるが、固定子歯間の起磁力の位相は相当なばらつきが生じることになる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来のこれらコンデンサ電動機では、一方向回転の負荷のみを運転条件として想定したものが殆どであるために、正逆両回転用のリバーシブル型電動機については、主巻線と補巻線の線径、巻数等の仕様を同一にする必要があり、トルク特性と電磁振動特性を共に最良に設計することが難しく、多くの場合はトルク特性が優先される結果、回転子の振動値は一方向回転専用の電動機に比して大きくなっていた。そこで本発明は、正逆回転の負荷を必要とする機器に使用する、堅牢で長寿命かつ安価なリバーシブル型電動機として、トルク特性と電磁振動特性の両方が最良となる巻線仕様及びコンデンサ値を設定することができるコンデンサ電動機を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係るコンデンサ電動機は、スロット数６ｎ個の固定子鉄心に、コイル数４ｎ個の巻線を巻装するに際し、主・補両巻線はいずれも各一方の巻線辺を共通の同一スロットに、他方の各巻線辺を単独で別個のスロットに収納し、主・補巻線の電気角が６０度になるように配置して２ｎ極非対称軸固定子を形成して構成した。
【００１２】
これにより、正逆回転時でのトルク特性と電磁振動特性が共に最良となる巻線仕様及びコンデンサ値を設定することができ、正逆回転の負荷を必要とする機器の騒音の低減と他部品への影響を防止できる堅牢で長寿命かつ安価なコンデンサ電動機を実現できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を図面を参照して実施例にもとづいて説明する。図１は本発明のコンデンサ電動機の巻線配置図を、図２（Ａ）は配線図を示す。本発明コンデンサ電動機は、一般にｎを自然数として、角丸状固定子鉄心の２ｎ極電動機で、スロット数６ｎ個の固定子鉄心にコイル数４ｎ個の巻線を巻装するものを対象とするものであるが、実施の態様としては、図３のものと同様にｎ＝２とした、角丸状固定子鉄心の４極電動機を対象にして以下に説明する。
【００１４】
図１の電動機の巻線配置は、スロット間隔が均一なスロット数１２の固定子に、８個の巻線を巻装した４極非対称軸固定子である。主巻線１及び補巻線２は、この例ではいずれも短節巻であって、主・補両巻線１、２は電気角を６０度にして、主巻線１と補巻線２は互いに巻方向が同じになるように巻装配置される。主・補両巻線１，２の各一方の巻線辺は共通の同一スロット３に納められ、また、他方の各巻線辺はそれぞれ別個のスロット４に単独で納められている。
【００１５】
角丸状固定子鉄心は、図３のものと同様に、４極固定子鉄心における１２スロット内で、対向直線部の幅方向に対し４５度の方向、換言すれば、鉄心４隅の丸み部に位置する４個のスロット３の占有断面積を大に形成し、このスロット３に前述のように主・補両巻線１、２の各一方の巻線辺を納める。また他部の占有断面積が小に形成された８個のスロット４には、主・補両巻線１、２の他方の各巻線辺が単独で納められる。
【００１６】
これにより、図２（Ａ）の配線図に示すように、電源がコンデンサの極性に対して実線側に切替えられているとき、主巻線１と補巻線２に流れる電流の方向は同じ方向となる。そして、補巻線２が巻回されている固定子歯(1)，(2)に磁極が発生し、次に主巻線１が巻回されている固定子歯(2)，(3)に磁極が発生し、順次、固定子歯(1)〜(12)へと配線図の右側から左側へ向かって回転磁界が移動する。その結果、図１の電動機の回転子は時計方向に回転する。
【００１７】
反時計方向に駆動する場合は、電源をコンデンサの極性に対して点線側に切替えることにより達成することができる。そして、この電動機をリバーシブル型電動機として実際に運転したとき、それぞれの固定子歯(1)〜(6)（(7)〜(12)は(1)〜(6)と等しい）に生じる起磁力の時間に対する変化を示すと図２（Ｂ）のようになり、図４（Ｂ）及び図６（Ｂ）に示す従来の電動機の固定子歯の起磁力分布と比較しても、本発明のコンデンサ電動機の起磁力（界磁磁束）の大きさのバラツキも小さく、良好なトルク特性を得ることができると共に固定子歯間の起磁力の位相も略均一になりバラツキも小さいものとなった。
【００１８】
こうして、非対称巻のリバーシブル型電動機であるコンデンサ電動機の主巻線、補巻線の配置を電気角６０度にすることにより、主巻線及び補巻線に流れる電流による固定子歯の起磁力（界磁磁束）が、通常負荷時（すべり０〜０．２程度）において、ほぼ理想的な回転磁界となるように巻線及びコンデンサ値を設定することができるようになる。このとき巻線仕様（主巻線、補巻線とも同一仕様）に対し電磁振動が最小となるコンデンサ容量値が存在し、この値を利用することにより巻線仕様を調整して容易にトルク特性と振動特性が最良点になるように設計することができる。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、正逆回転時でのトルク特性と電磁振動特性が共に最良となる巻線仕様及びコンデンサ値を設定することができ、正逆回転の負荷を必要とする機器の正転運転時あるいは逆転運転時での騒音の低減と、他部品への影響を防止できる堅牢で長寿命かつ安価なコンデンサ電動機を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のコンデンサ電動機の巻線配置図。
【図２】（Ａ）本発明のコンデンサ電動機の配線図。
（Ｂ）本発明のコンデンサ電動機の固定子歯の起磁力分布。
【図３】従来のコンデンサ電動機の巻線配置図。
【図４】（Ａ）従来のコンデンサ電動機の配線図。
（Ｂ）従来のコンデンサ電動機の固定子歯の起磁力分布。
【図５】他の従来のコンデンサ電動機の巻線配置図。
【図６】（Ａ）他の従来のコンデンサ電動機の配線図。
（Ｂ）他の従来のコンデンサ電動機の固定子歯の起磁力分布。
【符号の説明】
１主巻線
２補巻線
３占有断面積大のスロット
４占有断面積小のスロット

Claims

スロット数６ｎ個の固定子鉄心に、コイル数４ｎ個の巻線を巻装するに際し、主・補両巻線はいずれも各一方の巻線辺を共通の同一スロットに、他方の各巻線辺を単独で別個のスロットに収納し、主・補巻線の電気角が６０度になるように配置して２ｎ極非対称軸固定子を形成することを特徴とするコンデンサ電動機。