(57)【要約】  本発明は、モータが始動時、望まれる方向に回転することを保証する手段が設けられた単相同期モータ１に関する。
2009514496.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータ（２）と、
回転運動を外部に伝達する軸（６）を含むロータ（３）と、
前記軸（６）が嵌合する軸受（４）であって、両者の間に間隙が提供され、ステータ（２）に電気が供給されると、軸（６）が、前記軸受（４）内にて２つの位置の何れかの位置にてロータ（３）が回転し始める方向に向けて動き始め且つ、到達した位置にて内壁に寄り掛かるようにした前記軸受け（４）と、を備えた単相同期モータ（１）において、
前記軸受けは、各々が前記２つの位置の１つにて軸（６）を支持する２つの半円筒状セグメントを有し、
小径のセグメントの半径（ｖ）が軸（６）の半径（ｕ）にほぼ等しい一方、より大径のセグメントの半径（ｗ）は、軸（６）の半径（ｕ）よりも大きく、このためこれらの位置において、セグメントの一方は線に沿って軸（６）と接触する一方、他方は面に沿って軸（６）と接触し、相違する摩擦力を付与し、
大径のセグメントにて軸（６）に作用する摩擦力が初期の始動モーメントよりも小さい一方、小径のセグメントにてより大きいため、ロータ（３）は、大径のセグメントにて且つ小さい摩擦力にて回転し始めるよう付勢されることを特徴とする、単相同期モータ。
【請求項２】
請求項１に記載のモータ（１）において、小径のセグメント及び大径のセグメントが組み合わされる箇所に配置された段状部（５）を含む軸受（４）を備えることを特徴とする、モータ（１）。
【請求項３】
請求項１に記載のモータ（１）において、２つのセグメントの２つの隣接する端縁を組み合わせる２つの段状部（５）を含む軸受（４）を備えることを特徴とする、モータ（１）。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか１つの項に記載のモータ（１）において、面の全体に沿って軸方向に伸びる段状部（５）を含む軸受（４）を備えることを特徴とする、モータ（１）。
【請求項５】
請求項１ないし３の何れか１つの項に記載のモータ（１）において、その一部分に沿ってのみ軸方向に伸びる段状部（５）を含む軸受（４）を備えることを特徴とする、モータ（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、始動時、単一方向への回転を保証する手段が設けられた、単相同期モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
時計又は家庭用装置のような色々な分野にて広く使用されている単相同期モータは、基本的に、互いに直列に接続され且つ積層体により形成されたコアの上に配置された２つのコイルから成る巻線を含むステータと、上記コイル内にて供給電流の周波数に比例して回転する磁石と上記磁石の回転運動を伝達する軸とを含むロータとから成っている。ステータ及びロータの間の間隙は一定ではなく、非励起状態にて磁石の極軸線とステータの極軸線との間に角度が形成される結果として、モータは、始動時、別個の機構を利用することを必要とせずに、それ自体にて作動させることができる。
【０００３】
ロータ軸（Ａ）は、摺動軸受（Ｂ）と呼ばれる円筒状ハウジング上に通常、支持されており、また、軸の直径よりも大きい直径を有する。直径の差の結果として、軸受（Ｂ）とロータ軸（Ａ）との間にある間隙が提供される。軸（Ａ）が静止状態にて水平に配置される場合、該軸は、重力の作用の下、摺動軸受（Ｂ）の底部に座す（図１）。この結果、軸受（Ｂ）とロータ軸（Ａ）の中心の間に偏心性が存在する。ある角速度にて時計回り方向に回転し始めるロータ軸（Ａ）は、軸受（Ｂ）の内面にて右方向に転動する（図２）。ロータ軸（Ａ）が同一の上記の角速度にて反時計回り方向に回転する場合でも、ロータ軸は軸受（Ｂ）内にて左方向に転動する（図３）。右方向又は左方向の何れかに転動するモータ軸（Ａ）は、平衡位置となる迄、軸受（Ｂ）内にて上昇し、また、上記の平衡位置にてそれ自体の軸線の回りを回転し続ける。両方向に回転する場合、軸受（Ｂ）とロータ軸（Ａ）との間の接触面の寸法、従ってロータ軸（Ａ）に作用する摩擦力の大きさは同一である。
【０００４】
ロータ軸（Ａ）が静止状態にて垂直に配置される場合、ロータ軸は摺動軸受（Ｂ）の中間に配置される。しかし、ロータ軸がある角速度にて回転し始めた後、ロータ軸は軸受（Ｂ）内にて右方向又は左方向に滑る。その後、ロータ軸は、軸受（Ｂ）の内壁に寄り掛かるとき、それ自体の軸線の回りにてその位置で回転する。また、この場合にも、ロータ（Ａ）は、両方向に向けて同一の摩擦力を受ける。
【０００５】
現在の技術のモータにおいて、始動時の瞬間にステータに電流が供給されるとき、軸受内にてロータに作用する摩擦力は回転方向と独立的であり、磁石の極の位置は不明であり、また、交流電流の供給電圧がその半周期のどの時点にあるのかを決定することは容易でないため、ロータが回転し始める方向（時計回り方向又は反時計回り方向）は不確実である。
【０００６】
現在の技術において、英国特許第８００７４３号には、静止箇所にて回転可能に固定されたＬ字形アームがロータと接触する、モータに関して記載されている。ロータがロータによる摩擦効果によって強制的に動かされることにより、望まない方向に回転し始めるとき、上記アームは上記ロータと共に回転するピンに寄り掛かり、これによりその望ましくない方向への回転を阻止する。
【０００７】
米国特許第３４４８３０８号及び欧州特許第９１３９１１号には、その内面に突起を有する軸受と、上記ロータが望まない方向に回転する場合、上記突起と係合する伸長体を有するロータとに関して記載されている。
【０００８】
ドイツ特許第１００６５６７６号には、回転する間、発生された遠心力の結果として開放する幾つかの翼状部を含むロータに関して記載されている。上記翼状部は、鎌形状をした円弧状構造体を含む。ロータが望まない方向に始動すると、上記翼状部は、軸受の内壁に配置された凹所と係合し、これにより上記方向への回転を阻止する。
【特許文献１】英国特許第８００７４３号明細書
【特許文献２】米国特許第３４４８３０８号明細書
【特許文献３】欧州特許第９１３９１１号明細書
【特許文献４】ドイツ特許第１００６５６７６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
当該技術の適用状態において、単相同期モータの一方向への始動を保証する設計とされた機構は、著しく複雑化している。更に、上記機構の有用な寿命期間はかなり短い。
本発明の目的は、一方向への始動を保証し、単純で、耐久性があり且つ、低コストである特定の機構が設けられる単相同期モータを実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の目的を実現し得るように具体化されたモータは、特許請求の範囲に記載されている。
本発明に従ったモータにおいて、軸受の内面は、異なる直径を有する２つの部分に分離されている。本発明の１つの実施の形態において、上記２つの部分は段状部を介して組み合わされる。小径の部分は、半円筒体のほぼ内面に沿って軸と接触し、大きい摩擦力を付与する一方、より大径の部分は軸に対しより小さい摩擦力を作用させ、それは、この部分は丁度、線に沿って上記の軸と接触しているからである。これにより、特定方向に回転するとき、軸はその他の方向へと比べて大きい摩擦を受ける。ロータが小径部分の方向に向けて始動しようとする場合、ロータは、最初にこの部分の内部に嵌まり、次に、ロータは大きい摩擦力に打勝つことはできないため、回転を停止する。その時点にて、ステータに供給された電流の方向が変化したとき、ロータは反対方向に回転しようとし、大径部分に進む。ロータは、小さい摩擦力に打勝つことにより、大径部分の方向へ回転し始める。ロータは、常により小さい摩擦の方向に向けて回転し、その他の方向には回転しないため、ロータは、常に同一の方向に回転し始めることが保証されることになる。
【００１１】
異なる直径の２つの部分を備える上記の構造体は、軸に加える必要がある摩擦力の大きさに依存して、軸方向に向けて軸受の特定の部分又は内面の全体の何れかに採用することができる。
【００１２】
軸受の内面と軸との接触面積、従って、軸に作用する摩擦力を変化させることにより、簡単な解決策にて、モータが望む方向にのみ回転し始めるようにすることが実現できる。
本発明の目的を果たし得るように具体化されたモータは、添付図面に示されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
モータ１は、単相同期型であり、また、積層体により形成されたコア９及び電流が供給される２つの直列に接続されたコイルを含んでいて上記コア９上の巻線８を有するステータ２と、上記巻線８内にて供給電流の周波数に比例して回転する磁石７及び上記の磁石７の回転運動を外部に伝達する軸６を有するロータ３と、その内部にて上記軸６が回転する軸受４（図４及び図５）とを備えている。
【００１４】
本発明に従ったモータ１において、軸６は、両者の間に間隙が提供されるよう軸受４内に緩く嵌め込まれる。ステータ２に電気が供給されると、ロータ３は、ある方向に向けて始動し、軸６は、軸受４内の２つの対向した位置の一方に向けたその方向に動く。軸が到達した位置にて、軸６は、軸受４の内壁と接触するそれ自体の軸線の回りにて回転しようとする。軸受４は、上記の位置の１つにて軸６を支持する２つのセグメント（即ち軸受区分）の各々を含み、軸が該位置にあるとき、上記セグメントの一方は線に沿って軸６と接触する一方、他方のセグメントは面に沿って軸６に接触し、これにより軸６に対し異なる摩擦力を付与する（図８及び図１１）。
【００１５】
上記のセグメントの各々は、ほぼ半円筒体の形態をしている。ロータ３が回転し始めることが望ましくない方向に配置されたセグメントの半径（ｖ）は、軸６の半径（ｕ）とほぼ等しい（ｕ≒ｖ）。他方、ロータ３が回転し始めることが望まれる方向に配置されたセグメントの半径（ｗ）は、軸６の半径（ｕ）よりも大きい（ｗ＞ｕ）。
【００１６】
その理由のため、ロータ３が電流に依存して時計回り方向に作動されたとき、軸６は、その休止位置から右方向に動き且つそちら側にて所定の位置に到達し、この位置にて、上記軸６は、小径のセグメントの内壁全体に接触する（図９、図１２）。代わりに、ロータ３が反時計回り方向に作動される場合には、軸６は、左方向に動き且つ大径のセグメント内の一定の位置に到達し、該位置にて、軸６は、丁度、線に沿って上記セグメントと接触する（図１０、図１３）。上記２つのセグメント内の接触領域の寸法の差によって、ロータ３に作用する摩擦力の大きさも相違する。これにより、何らの追加的な機構を必要とせずに、軸受４は、軸６に対し、時計回り方向に回転するための一方の力と、反時計回り方向に回転するためのもう一方の力という異なる摩擦力を付与する。ロータ３が回転し始めようとする望ましくない方向に向けて、軸受４内にて軸６に作用する摩擦力は、モータ１の初期の始動モーメントよりも大きい。他方、ロータ３が回転し始めようとする望ましい方向に向けた摩擦力は、その初期のモーメントよりも小さい。このため、ステータ２に電流が供給されると、ロータ３は、より小さい摩擦力にてその方向に回転し始め、これにより、大径のセグメントに向けて回転する。
【００１７】
本発明の１つの実施の形態において、軸受４の２つの半円筒体の形状のセグメントは、好ましくはそれら端縁の一方が互いに隣接した位置に配置されるように、接続され、軸受４は、大径のセグメント及び小径のセグメントの他方の端縁を組み合わせる段状部５を更に備えるようにする（図８、図９及び図１０）。２つのセグメントが互いに隣接して配置される箇所において、軸受４の内部輪郭の不連続性は許容されない。これにより、特に、水平に配置されたロータ３において、軸６が静止している間、重力の作用によって着座する位置に突起等は存在しない。段状部５の寸法及び位置は、軸６が大径のセグメント内のその位置にて望まれる方向に回転するとき、軸は上記の段状部５に当たらないように、製造メーカによって決定される。
【００１８】
本発明の別の実施の形態において、軸受４は、半円筒体の形状のセグメントの両側部を組み合わせる２つの段状部５を含んでいる（図１１、図１２及び図１３）。上記の実施の形態は、特に、垂直に配置されたロータ３に対し採用される。
【００１９】
本発明の更に別の実施の形態（図６）において、段状部５は、軸方向に向けて軸受４の全体に沿って伸びる一方、その他の実施の形態（図７）において、段状部は軸受の一部に沿って伸びる。該段状部５を有する部分の長さを決定する際に、望まない方向への回転を阻止するため、軸６に加えるべき摩擦力の大きさが検討される。
【００２０】
本発明の別の実施の形態において、モータ１は、軸６と同心状であり且つ軸６の直径よりも大きい直径を有するブッシュ（図面に図示せず）を更に含み、これにより上記軸６は、軸受４内に嵌め込まれる。これにより、本発明の原理は、著しく小径の軸６を有するモータ１にも適用可能である。
【００２１】
本発明に従ったモータ１において、ステータ２が励起されないとき、ロータ３は、該ロータが垂直に配置される場合、軸受４の中間に配置される一方、ロータが水平に配置される場合、該ロータは軸受４の底部に座す。ステータ２が励起されたとき、ロータ３は、磁石７の極の位置及び交流電流の供給電圧がその半周期内に止まる箇所に依存して一方向に回転し始める。ロータ３が反時計回り方向に回転し始めると、軸６は、そちら側で一定の位置に到達する。該位置において、軸６の中心（Ｘ）は、大径のセグメントの中心（Ｙ）と一致しない。ロータ３は、初期の始動モーメントよりも小さい摩擦力に打ち勝ち、その方向に向けた回転を続ける。ロータ３が小径のセグメントに向けて回転し始めると、軸６は、そちら側部の一定の位置に向けて動き、軸が上記の位置に到達すると、内側の全体から小径のセグメントと接触する。該位置において、軸６の中心（Ｘ）は、小径のセグメントの中心（Ｚ）と一致する。初期の始動モーメントよりも大きい、その方向にて作用する摩擦力に打ち勝つことができないロータ３は、その反対方向に向けて回転し始める。これにより、磁石７の極の位置及び交流電流の供給電圧がその半周期内に止まる箇所と独立的に、ロータ３は、常に大径のセグメントに向けて回転する。
【００２２】
本発明に従ったモータ１により、ロータ３又は軸受４に対しその他の機構を追加することなく、一方向への始動に対する問題点の１つの解決策が提案される。上記に記載した簡単で且つ容易に適用可能な解決策の結果、単相同期モータ１を広い分野にて利用することが可能である。更に、かかる型式のモータ１の始動方向を制御するため先行技術にて提案された複雑な解決策は採用されないため、幾つかの家庭用装置内に単相同期モータ１を使用する場合のコストの削減が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】ロータが動いてないときの、先行技術におけるロータ軸及び軸受の概略図である。
【図２】ロータが時計回り方向に回転しているときの、先行技術におけるロータ軸及び軸受の概略図である。
【図３】ロータが反時計回り方向に回転しているときの、先行技術におけるロータ軸及び軸受の概略図である。
【図４】モータの概略正面図である。
【図５】モータの概略側面図である。
【図６】軸受の１つの実施の形態を示す断面図である。
【図７】軸受の別の実施の形態を示す断面図である。
【図８】ロータが静止している間の、１つの実施の形態におけるロータ軸及び軸受の概略図である。
【図９】ロータが時計回り方向に回転し始めるときの、１つの実施の形態におけるロータ軸及び軸受の概略図である。
【図１０】ロータが反時計回り方向に回転し始めるときの、１つの実施の形態におけるロータ軸及び軸受の概略図である。
【図１１】ロータが静止している間の、別の実施の形態におけるロータ軸及び軸受の概略図である。
【図１２】ロータが時計回り方向に回転し始めるときの、別の実施の形態におけるロータ軸及び軸受の概略図である。
【図１３】ロータが反時計回り方向に回転し始めるときの、別の実施の形態におけるロータ軸及び軸受の概略図である。
【符号の説明】
【００２４】
１．モータ
２．ステータ
３．ロータ
４．軸受
５．段状部
６．軸
７．磁石
８．巻線
９．コア
【図１】
2009514496.tif 000003
【図２】
2009514496.tif 000004
【図３】
2009514496.tif 000005
【図４】
2009514496.tif 000006
【図５】
2009514496.tif 000007
【図６】
2009514496.tif 000008
【図７】
2009514496.tif 000009
【図８】
2009514496.tif 000010
【図９】
2009514496.tif 000011
【図１０】
2009514496.tif 000012
【図１１】
2009514496.tif 000013
【図１２】
2009514496.tif 000014
【図１３】
2009514496.tif 000015
【国際調査報告】
2009514496.tif 000016
2009514496.tif 000017