(57)【要約】【課題】製造コストが安価で、電源投入時に逆回転を防止し得るハイブリッドインダクションモータを提供する。【解決手段】ハイブリッドインダクションモータは、ハウジング５１と、ハウジング５１の内部に設置され、ステータコア部１１及びステータコイル部１５を備えたステータ１０と、ハウジング５１の内部に回転自在に設置された回転軸２１、回転軸２１と一体に回転する籠形ロータ部３１、及び籠形ロータ部３１の外周に所定の空隙を有して回転軸２１に対し回転自在に結合された永久磁石ロータ部４１を備えたロータ結合体２０と、回転軸２１の逆回転時、籠形ロータ部３１により発生した推力によって回転軸２１上を移動する永久磁石ロータ部４１に接触して、ステータコイル部１５に供給される電源を遮断する逆転防止スイッチ６１とを含む。【選択図】図１
2006262693.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジングの内部に設置され、ステータコア部及びステータコイル部を備えたステータと、
前記ハウジングの内部に回転自在に設置された回転軸、前記回転軸と一体に回転する籠形ロータ部、及び前記籠形ロータ部の外周に所定の空隙を有して前記回転軸に対し回転自在に結合された永久磁石ロータ部を備えたロータ結合体と、
前記回転軸の逆回転時、前記籠形ロータ部により発生した推力によって前記回転軸上を移動する前記永久磁石ロータ部に接触して、前記ステータコイル部に供給される電源を遮断する逆転防止スイッチと、
を含むことを特徴とするハイブリッドインダクションモータ。
【請求項２】
前記籠形ロータ部は、
前記回転軸が挿入される軸孔が形成されたロータコアと、
前記ロータコアを貫通し、前記回転軸に対しスキューを有するように設置された複数の導体バーと、
前記導体バーの両端部を連結するエンドリング部と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッドインダクションモータ。
【請求項３】
前記永久磁石ロータ部は、
前記回転軸に回転及び移動自在に結合された軸受と、
前記軸受に一体に結合された磁石支持部と、
前記磁石支持部の一側に結合された永久磁石と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッドインダクションモータ。
【請求項４】
前記逆転防止スイッチは、
スイッチ本体と、
前記スイッチ本体内に設置され、前記回転軸の逆回転時、前記永久磁石ロータ部により押圧される作用ピンと、
前記作用ピンが前記スイッチ本体の外部に突出するように付勢するバネと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッドインダクションモータ。
【請求項５】
前記導体バーは、前記回転軸に対し、右下がりに傾斜したスキュー角θを有し、前記逆転防止スイッチは、前記ハウジング内部の前記磁石支持部の移動軌跡上に設置されることを特徴とする請求項２に記載のハイブリッドインダクションモータ。
【請求項６】
前記永久磁石ロータ部の内側の前記回転軸に設置されたストッパをさらに含むことを特徴とする請求項５に記載のハイブリッドインダクションモータ。
【請求項７】
前記導体バーは、前記回転軸に対し、右上がりに傾斜したスキュー角θを有し、前記逆転防止スイッチは、前記ハウジング内部の前記永久磁石先端部の移動軌跡上に設置されることを特徴とする請求項２に記載のハイブリッドインダクションモータ。
【請求項８】
前記永久磁石ロータ部の外側の前記回転軸に設置されたストッパをさらに含むことを特徴とする請求項７に記載のハイブリッドインダクションモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッドインダクションモータに関し、特に、逆回転防止機能を備えたハイブリッドインダクションモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、インダクションモータは、回転磁界を形成するステータと、ステータと空隙を有して回転自在に配置されたロータ部とを備えている。近年、運転効率の向上及び消費電力の低減のために、ステータとロータ部の間に永久磁石を介在した、いわゆるハイブリッドインダクションモータが多く使用されている。
【０００３】
図７は、従来のハイブリッドインダクションモータの構成を示す断面図で、図８は、図７のII−II線断面図である。図７に示すように、従来のハイブリッドインダクションモータは、内部に収容空間が形成されたハウジング１５１と、カバー１５５と、ステータ１１０と、ステータ１１０の内部に回転自在に収容されるロータ結合体１２０とを含む。
【０００４】
ハウジング１５１は、前側に開口が形成された筒状の容器であり、前側には開口を覆うカバー１５５が結合されている。
【０００５】
また、ハウジング１５１の後側及びカバー１５５の前側の中央部には、軸受１２５を収容する軸受収容部１５３、１５７がそれぞれ形成されている。
【０００６】
また、ステータ１１０は、ステータコア部１１１及びステータコイル部１１５から構成され、ステータコア部１１１は、ロータ収容孔１１２及び複数のスロット１１３を有する複数の電気鋼板を絶縁積層して形成され、ステータコイル部１１５は、ステータコア部１１１に巻回されて回転磁界を発生させる。
【０００７】
ロータ結合体１２０は、回転軸１２１と、回転軸１２１の外周に結合されてこの回転軸１２１と一体に回転する籠形ロータ部１３１と、籠形ロータ部１３１の外周に所定の空隙を有して回転軸１２１に対し回転自在に結合された永久磁石ロータ部１４１とから構成される。
【０００８】
軸受１２５は、軸受収容部１５３、１５７にそれぞれ挿入設置されて、回転軸１２１を回転自在に支承し、回転軸１２１の前端部にはファン１５０が嵌合されて回転自在になっている。
【０００９】
また、永久磁石ロータ部１４１は、永久磁石１４２と、永久磁石１４２を回転自在に支持するように、一側が回転軸１２１に嵌合され、他側は永久磁石１４２と一体に結合された磁石支持部１４４とから構成される。
【００１０】
また、図７及び図８に示すように、籠形ロータ部１３１は、中央に軸孔１３４が形成され、円周方向に沿って複数のスロット１３５が形成された電気鋼板を絶縁積層して形成されたロータコア部１３３と、各スロット１３５の内部に配置される各導体バー１３７と、導体バー１３７の両端が電気的に接続されるように形成されるエンドリング部１３９とから構成される。
【００１１】
以下、このように構成された従来のハイブリッドインダクションモータの動作を説明する。
【００１２】
まず、ステータ１１０に電源が供給されると回転磁界が形成され、その回転磁界に対応するように、永久磁石ロータ部１４１が回転軸１２１に対し相対回転して同期化される。
【００１３】
次いで、永久磁石ロータ部１４１の磁気力により、籠形ロータ部１３１の各導体バー１３７に誘導電流が流れ、よって、籠形ロータ部１３１は回転軸１２１と一体に回転する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、このような従来のハイブリッドインダクションモータにおいては、最初の電源投入時、電圧位相及び不平衡回転磁界の影響と、マグネットの初期極性などにより、永久磁石ロータ部１４１及び籠形ロータ部１３１が逆回転する恐れがあるという問題があった。
【００１５】
従って、このような逆回転を防止するために、従来のハイブリッドインダクションモータは、別途の逆回転感知遮断回路（図示せず）を装着することによって、製造コストが上昇していた。
【００１６】
本発明は、このような従来技術の問題点を解決するためになされたもので、製造コストが安価で、最初の電源投入時に逆回転を防止し得るハイブリッドインダクションモータ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】
【００１７】
このような目的を達成するために、本発明によるハイブリッドインダクションモータは、ハウジングと、ハウジングの内部に設置され、ステータコア部及びステータコイル部を備えたステータと、ハウジングの内部に回転自在に設置された回転軸、回転軸と一体に回転する籠形ロータ部、及び籠形ロータ部の外周に所定の空隙を有して回転軸に対し回転自在に結合された永久磁石ロータ部を備えたロータ結合体と、回転軸の逆回転時、籠形ロータ部により発生した推力によって回転軸上を移動する永久磁石ロータ部に接触して、ステータコイル部に供給される電源を遮断する逆転防止スイッチとを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によるハイブリッドインダクションモータによれば、最初の電源投入時の逆回転を防止するための別途の逆回転感知遮断回路を必要としないので、製造コストを削減し得るという効果がある。
【００１９】
また、単純な機構構成で最初の電源投入時に逆回転を防止することができ、信頼性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】
【００２０】
以下、添付の図面を参照して、本発明によるハイブリッドインダクションモータの第１実施形態について説明する。
【００２１】
図１は、本発明によるハイブリッドインダクションモータの第１実施形態の構成を示す断面図、図２は、図１の回転軸の逆回転時の推力作用を示す説明図、図３は、図１の逆転防止スイッチの作用を示す説明図である。
【００２２】
図１及び図２に示すように、本発明によるハイブリッドインダクションモータの第１実施形態は、ハウジング５１と、ハウジング５１の内部に収納設置されたステータ１０と、ステータ１０に係合されたロータ結合体２０と、ステータ１０に電気的に接続された逆転防止スイッチ６１とを含む。
【００２３】
ハウジング５１は、前側に開口が形成された筒状の容器であり、前側には開口を覆うカバー５５が結合されている。
【００２４】
また、ハウジング５１の後側及びカバー５５の前側の中央部には、軸受２３が収容される軸受収容部５３、５７がそれぞれ形成されている。
【００２５】
ステータ１０は、ステータコア部１１とステータコイル部１５とから構成され、ステータコア部１１は、ロータ収容孔１２及び複数のスロット１３を有する複数の電気鋼板を絶縁積層して形成され、ステータコイル部１５は、ステータコア部１１に巻回されて回転磁界を発生させる。
【００２６】
ロータ結合体２０は、ハウジング５１及びロータ結合体２０の中心に設けられた回転軸２１と、回転軸２１に嵌合された籠形ロータ部３１と、籠形ロータ部３１の外周面と所定間隔を有して回転軸２１に係合された永久磁石ロータ部４１とから構成される。
【００２７】
回転軸２１の前端部には、回転軸２１と一体に回転するファン２７が結合されている。また、軸受２３は、軸受収容部５３、５７にそれぞれ挿入設置されて回転軸２１を回転自在に支承する。
【００２８】
即ち、籠形ロータ部３１は、回転軸２１に結合されて回転軸２１と一体に回転し、ロータコア３３と、導体バー３７と、エンドリング部３９とから構成される。
【００２９】
ロータコア３３は、中央に回転軸２１が挿入される軸孔３４が形成され、互いに離隔して配置された複数のスロット３５から構成される。
【００３０】
導体バー３７は、ロータコア３３を貫通し、回転軸２１に対しスキュー角θを有するように、右下がりに傾斜して複数個配置される。このように、導体バー３７が回転軸２１に対しスキュー角θを有することによって、永久磁石ロータ部４１を軸線Ｘに沿って矢印Ａ方向に移動させる反力−Ｆ２が発生する。
【００３１】
以下、これをより詳しく説明する。
【００３２】
図２に示すように、不平衡回転磁界などの影響により回転軸２１が矢印Ｒ方向に逆回転すると、各導体バー３７のスキューと直角方向にトルクＦが発生するが、このトルクＦは、籠形ロータ部３１を回転させるトルクＦ１と、籠形ロータ部３１を軸線Ｘに沿って矢印Ｂ方向に移動させる推力Ｆ２とに分解される。
【００３３】
ただし、籠形ロータ部３１は、回転軸２１に一体に固定結合され、永久磁石ロータ部４１は、回転軸２１に軸線Ｘに沿って移動自在に結合されているため、推力Ｆ２は、永久磁石ロータ部４１が軸線Ｘに沿って相対移動する反力−Ｆ２を発生させる。即ち、籠形ロータ部３１は固定されたままであり、永久磁石ロータ部４１のみが、籠形ロータ部３１から遠ざかる方向である矢印Ａ方向に移動する。
【００３４】
図１に示すように、エンドリング部３９は、導体バー３７の両端部を連結する。ここで、エンドリング部３９と導体バー３７とは、ダイカストにより一体に連結される。
【００３５】
永久磁石ロータ部４１は、籠形ロータ部３１の外周に所定の空隙を有して回転軸２１に対し回転自在に結合され、永久磁石４３と、軸受４５と、磁石支持部４４とから構成される。
【００３６】
永久磁石４３は、円筒状をなし、周方向に沿って互いに異なる磁極を形成し、磁石支持部４４の一側に結合される。
【００３７】
軸受４５は、回転軸２１に対し回転自在であり、軸線Ｘに沿って矢印Ａ又はＢ方向に移動自在に回転軸２１に結合される。
【００３８】
磁石支持部４４は、一側が軸受４５に一体に結合され、他側は永久磁石４３を回転自在に支持する。
【００３９】
永久磁石ロータ部４１の内側の回転軸２１にはストッパ２５が設置される。ストッパ２５は、回転軸２１が矢印Ｐ方向に正回転すると、永久磁石ロータ部４１が回転軸２１の軸線Ｘに沿って矢印Ｂ方向に所定距離以上移動することを抑制する。
【００４０】
逆転防止スイッチ６１は、ハウジング５１内部の右側に設置され、収納空間を有する箱状のスイッチ本体６３と、作用ピン６５と、スイッチ本体６３の内部に挿入されたバネ６７とを含む。逆転防止スイッチ６１は、回転軸２１が矢印Ｒ方向に逆回転すると、永久磁石ロータ部４１と接触して、ステータコイル部１５に供給される電源を遮断するようになっている（図３参照）。
【００４１】
スイッチ本体６３は、内部に収容空間が形成され、前側の一部に開口部が形成される。作用ピン６５は、スイッチ本体６３の開口部に対して進退することにより接点６４を連結又は分離し、よって、ステータコイル部１５に電源が供給又は遮断される。バネ６７は、作用ピン６５の後側に設置され、作用ピン６５がスイッチ本体６３の外部に突出するように付勢する。
【００４２】
以下、このように構成された本発明によるハイブリッドインダクションモータの第１実施形態の動作を説明する。
【００４３】
図１及び図２に示すように、不平衡回転磁界などの影響により回転軸２１が矢印Ｒ方向に逆回転すると、導体バー３７に誘導電流ｉ２が流れて、各導体バー３７のスキューと直角方向にトルクＦが発生する。
【００４４】
ここで、トルクＦは、籠形ロータ部３１を回転させるトルクＦ１と、籠形ロータ部３１を軸線Ｘに沿って矢印Ｂ方向に移動させる推力Ｆ２とに分解される。
【００４５】
籠形ロータ部３１は、回転軸２１に一体に固定嵌合され、永久磁石ロータ部４１は、軸線Ｘに沿って回転軸２１に対し移動自在に嵌合されているため、推力Ｆ２は、永久磁石ロータ部４１が軸線Ｘに沿って矢印Ａ方向に移動する反力−Ｆ２を発生させる。即ち、籠形ロータ部３１は固定されたままであり、永久磁石ロータ部４１のみが、籠形ロータ部３１から遠ざかる方向である矢印Ａ方向に移動する。
【００４６】
次いで、図３に示すように、矢印Ａ方向に移動した永久磁石ロータ部４１の一側が、逆転防止スイッチ６１の作用ピン６５を押圧し、押圧された作用ピン６５がスイッチ本体６３の内部に後退して接点６４を分離させることによって、ステータコイル部１５に供給される電源が遮断される。
【００４７】
電源の遮断により、永久磁石ロータ部４１に作用する反力−Ｆ２が解除されて、永久磁石ロータ部４１は矢印Ｂ方向に移動して初期位置に復帰する。このとき、ストッパ２５は、永久磁石ロータ部４１が回転軸２１の軸線Ｘに沿って矢印Ｂ方向に所定距離以上移動することを抑制する。
【００４８】
次いで、逆転防止スイッチ６１は、バネ６７の弾性力により初期位置に復帰する。このとき、作用ピン６５がスイッチ本体６３の外部に突出して接点６４を連結させることによって、ステータコイル部１５に電源が供給される。
【００４９】
このように、ステータコイル部１５に電源が供給及び遮断される過程が繰り返されることによって、ファン２７及び回転軸２１の矢印Ｒ方向への逆回転が防止され、矢印Ｐ方向への正回転が可能になる。
【００５０】
以下、本発明によるハイブリッドインダクションモータの第２実施形態について説明する。
【００５１】
図４は、本発明によるハイブリッドインダクションモータの第２実施形態の構成を示す断面図、図５は、図４の回転軸の逆回転時の推力作用を示す説明図、図６は、図４の逆転防止スイッチの作用を示す説明図である。第１実施形態の構成と同様の部分には同一符号を付し、これに関する説明は省略する。
【００５２】
第１実施形態と第２実施形態との相違点は、導体バー３８のスキュー方向、逆転防止スイッチ６１の位置、及びストッパ２５の位置にある。その他の構成は同様であり、これに関する説明は省略する。
【００５３】
図４及び図５に示すように、導体バー３８は、第１実施形態の右下がりに傾斜したものとは異なり、回転軸２１に対しスキュー角θを有するように、右上がりに傾斜している。
【００５４】
このように、導体バー３７が回転軸２１に対しスキュー角θを有することによって、永久磁石ロータ部４１を軸線Ｘに沿って矢印Ｂ方向に移動させる反力−Ｆ２が発生する。
【００５５】
以下、これをより詳しく説明する。
【００５６】
不平衡回転磁界などの影響により回転軸２１が矢印Ｒ方向に逆回転すると、各導体バー３８のスキューと直角方向にトルクＦが発生する。
【００５７】
ここで、トルクＦは、籠形ロータ部３１を回転させるトルクＦ１と、籠形ロータ部３１を軸線Ｘに沿って矢印Ａ方向に移動させる推力Ｆ２とに分解される。
【００５８】
ただし、籠形ロータ部３１は、回転軸２１に一体に固定嵌合され、永久磁石ロータ部４１は、軸線Ｘに沿って回転軸２１に対し移動自在に嵌合されている。
【００５９】
従って、推力Ｆ２は、永久磁石ロータ部４１が軸線Ｘに沿って相対移動する反力−Ｆ２を発生させる。即ち、籠形ロータ部３１は固定されたままであり、永久磁石ロータ部４１のみが、籠形ロータ部３１に近づく方向である矢印Ｂ方向に移動する。
【００６０】
ストッパ２５は、第１実施形態の永久磁石ロータ部４１の内側の回転軸２１上に設置されたものとは異なり、永久磁石ロータ部４１の外側の回転軸２２上に設置される。ストッパ２５は、回転軸２１が矢印Ｐ方向に正回転すると、永久磁石ロータ部４１が回転軸２１の軸線Ｘに沿って矢印Ａ方向に所定距離以上移動することを抑制する。
【００６１】
逆転防止スイッチ６１は、第１実施形態においてハウジング５１内部の図１の右側に設置されたものとは異なり、ハウジング５１内部の図４の左側に設置され、スイッチ本体６３、作用ピン６５、及びバネ６７から構成される。このような逆転防止スイッチ６１は、回転軸２１が矢印Ｒ方向に逆回転すると、永久磁石ロータ部４１と接触して、ステータコイル部１５に供給される電源を遮断する。
【００６２】
以下、このように構成された本発明によるハイブリッドインダクションモータの第２実施形態の動作を説明する。
【００６３】
図４及び図５に示すように、不平衡回転磁界などの影響により回転軸２１が矢印Ｒ方向に逆回転すると、導体バー３８に誘導電流ｉ２が流れて、各導体バー３８のスキューと直角方向にトルクＦが発生する。
【００６４】
ここで、トルクＦは、籠形ロータ部３１を回転させるトルクＦ１と、籠形ロータ部３１を軸線Ｘに沿って矢印Ａ方向に移動させる推力Ｆ２とに分解される。
【００６５】
籠形ロータ部３１は、回転軸２１に一体に固定嵌合され、永久磁石ロータ部４１は、軸線Ｘに沿って回転軸２１に対し移動自在に嵌合されている。従って、推力Ｆ２は、永久磁石ロータ部４１が軸線Ｘに沿って矢印Ｂ方向に移動する反力−Ｆ２を発生させる。即ち、籠形ロータ部３１は固定されたままであり、永久磁石ロータ部４１のみが、籠形ロータ部３１に近づく方向である矢印Ｂ方向に移動する。
【００６６】
図６に示すように、矢印Ｂ方向に移動した永久磁石ロータ部４１の一側が、逆転防止スイッチ６１の作用ピン６５を押圧し、押圧された作用ピン６５がスイッチ本体６３の内部に後退して接点６４を分離させることによって、ステータコイル部１５に供給される電源が遮断される。
【００６７】
電源の遮断により、永久磁石ロータ部４１に作用する反力−Ｆ２が解除されて、永久磁石ロータ部４１が矢印Ａ方向に移動して初期位置に復帰する。このとき、ストッパ２５は、永久磁石ロータ部４１が回転軸２１の軸線Ｘに沿って矢印Ａ方向に所定距離以上移動することを抑制する。
【００６８】
逆転防止スイッチ６１は、バネ６７の弾性力により初期位置に復帰する。このとき、作用ピン６５がスイッチ本体６３の外部に突出して接点６４を連結させることによって、ステータコイル部１５に電源が供給される。
【００６９】
このように、ステータコイル部１５に電源が供給及び遮断される過程が繰り返されることによって、ファン２７及び回転軸２１の矢印Ｒ方向への逆回転が防止され、矢印Ｐ方向への正回転が可能になる。
【００７０】
このような本発明によるハイブリッドインダクションモータの第１及び第２実施形態は、永久磁石ロータ部４１を軸線Ｘに沿って移動させる反力−Ｆ２を発生させるために、導体バー３７、３８が回転軸２１に対しスキュー角θを有する場合を示したが、これに限定されず、必要によっては、各導体バー３７、３８はスキューを有しないように回転軸２１に配置し、永久磁石ロータ部４１の磁極を所定のスキューを有するように配置することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明によるハイブリッドインダクションモータの第１実施形態の構成を示す断面図である。
【図２】図１の回転軸の逆回転時の推力作用を示す説明図である。
【図３】図１の逆転防止スイッチの作用を示す説明図である。
【図４】本発明によるハイブリッドインダクションモータの第２実施形態の構成を示す断面図である。
【図５】図４の回転軸の逆回転時の推力作用を示す説明図である。
【図６】図４の逆転防止スイッチの作用を示す説明図である。
【図７】従来のハイブリッドインダクションモータの構成を示す断面図である。
【図８】図７のII−II線断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０    ステータ
１１    ステータコア部
１５    ステータコイル部
２０    ロータ結合体
２１    回転軸
２５    ストッパ
３１    籠形ロータ部
３３    ロータコア
３７、３８    導体バー
３９    エンドリング部
４１    永久磁石ロータ部
４３    永久磁石
４４    磁石支持部
５１    ハウジング
５５    カバー
６１    逆転防止スイッチ
６３    スイッチ本体
６５    作用ピン
６７    バネ
【図１】
2006262693.tif 000003
【図２】
2006262693.tif 000004
【図３】
2006262693.tif 000005
【図４】
2006262693.tif 000006
【図５】
2006262693.tif 000007
【図６】
2006262693.tif 000008
【図７】
2006262693.tif 000009
【図８】
2006262693.tif 000010