小型同步电动机 本发明涉及小型同步电动机中防止转子轴向振动的构造。
以往的小型同电动机，由于转子沿轴向振动致使产生转子轴向噪声。为了防止这种轴向噪声，有的机种在转子轴的一端嵌入片状的弹簧，把转子轴另一端推到与轴端相对的轴承部分上。这种结构，部件管理与组装均很费工时，故希望对它改善。
另外，以往在转子磁化时，把转子圆周面的磁化量作为电动机特性的重量参数来进行管理的。但转子磁化时，与转子圆周面同时处于磁化状态的转子端面的磁化量则不够重视，未加以管理。其结果是，造成转子端面的磁化不均匀。根据研究转子轴向噪声的发生原因明确了，转子端面的磁化量、特别是不均匀的磁化量对转子轴向噪声的发生有很大的影响。
本发明基于这种认识，通过消除转子端面不均匀磁化，使转子的轴向噪声降低。
为达到上述目的，本发明使转子端面的NS极磁化均匀，也就是使各极的磁化量相等，同时通过使转子的中心偏离极齿的轴向重叠中心而获得磁偏力。
图1是小型同步电动机的剖面图。
图2是转子的斜视图。
图3说明本发明地转子端面磁化状态的图。
图4说明一种以往的转子端面磁化状态的图。
图5表示电流-吸引力(排斥力)特性的曲线图。
图6测量吸引力的原理图。
图1示出了小型同步电动机1的结构。小型同步电动机1是由转子2与定子3组装而成的。转子2如图2所示由圆周方向交替磁化了的圆柱状永久磁铁4与处于中心的轴5所组成。定子3由兼作外壳的杯状定子磁芯6、嵌在杯状定子磁芯6内的板状定子磁芯7以及励磁线圈8组装而成。
下方的定子磁芯6为杯状的磁性体，从底部切开后并竖起，做成极齿9，使其沿转子2的周围方向与转子2的极相对。上方的定子磁芯7为磁性体，从中心部分切开后并竖起做成极齿10，使其沿转子2的圆周方向与转子2的极相对。而且这两方的极齿9、10是沿圆周方向交替配置的。励磁线圈8缠绕在塑料制的绕线管11上，并与它一起配置在上下定子磁芯6、7之间。另外，定子磁芯7的中心部分在弯曲形成极齿10之后形成了正好安放永久磁铁4的孔(空间)。
在下方的定子磁芯6，开个孔12以固定轴5，此外，在兼作外壳的定子磁芯6的开口一侧盖一块圆形板13，并在其上某一部位开一个孔14以固定轴5。然后，转子2的永久磁铁4装在中心为树脂的架子23上，使之相对于轴5可自由旋转并且在轴方向上可自由移动。定子磁芯6、7以及板13也兼作减速用的齿轮盒，其中装有减速用齿轮16、17、18。与转子2的树脂架子23为一体的小齿轮15的旋转，通过减速用齿轮16、17、18传递到输出轴19。这些齿轮16、17、18以及输出轴19均由固定在定子磁芯7与圆板13之间的轴21、22和轴承20支持着。
这样在永久磁铁4磁化时，不仅使其圆周面而且使与轴垂直的端面达到相同的NS极的磁化量。因而，永久磁铁4的端面的磁特性如图3所示形成了以NS极的中性轴(横座标)为中心的线对称。然而以往的小型同步电动机的则如图4所示，磁化状态不对称，磁化量是N＜S，N＞S或随机的。
此外，定子3的中心即上下重叠的极齿9、10所形成的重合磁作用中心B，比转子2(永久磁铁4)的磁作用中心A更偏向定子磁芯6一侧。
励磁线圈8流过交变电流时，转子2就与此同步地旋转。根据此交变电流，定子磁芯6、7上交替出现N极与S极。虽然定子磁芯7上出现N极或S极，但由于其中心部分是孔(空间)，因而定子7的磁通对于永久磁铁4的端面几乎没有作用，不影响磁力。
但是，兼作外壳的定子6在中心部分是与永久磁铁4的端面相对着的。因此，这部分产生N极或S极时，这些磁极就直接作用在永久磁铁4的端面，在磁力作用下对转子2交替形成吸引力或排斥力。如前所述，这时的吸收力或排斥力的变动造成转子2的轴向振动，导致转子轴向噪声。
图5用曲线示出了电流-吸引力(排斥力)的特性。该曲线中点划线是永久磁铁4的端面被均匀磁化、转子2受到磁偏力作用的例子，实线则是永久磁铁4的端面被均匀磁化、但没有磁偏力作用的例子。此外，虚线示出了以往的，即永久磁铁4的端面未能均匀磁化，而且转子2没有受到磁偏力作用的例子。
图5表明本发明的电动机，即在均匀磁化的情况下，即使增大励磁电流，在N极、S极之间吸引力不会产生很大的差异。而且、再使电流升高也不会出现变成排斥力的现象。这样，由于吸引力没有很大的差异，转子2的轴向振动就不会有较大的振幅。若再施加磁偏力，即使电流增大吸引力也不会有很大的变化。因而，要避免产生轴向噪声，使永久磁铁4的端面均匀磁化，再施加磁偏力作用是很有效的。
另外，定子3被励磁时，转子2由于定子3的磁通作用会产生位移使极齿9、10的磁作用中心B与转子的磁作用中心A一致，正是由于这一磁的位移力的作用，转子2沿轴5被推向兼作外壳的定子磁芯6的方向，依靠这一偏移力起到防止振动的作用。此时的磁偏力与电流的大小成正比。
图5的虚线表示以往的特性，当增大电流时，交变磁场产生的N、S极间吸引力之差就增大，与此同时轴向振动也变大。由此产生轴向噪声。而且，随着电流进一步增大，吸引力变成了排斥力，结果产生更大的轴向噪声。
对于本发明定子磁芯6不论是被励磁为S极或N极，它们之间的吸引力不会有较大的变化，因此轴向振动就自然变小。施加磁偏力时，因有较大的吸引力，它作用于转子2起到防止振动的力的作用，因此进一步抑制了转子2的振动。
与之相反，以往的电动机，在定子磁芯6一侧N极磁化与S极磁化之间出现较大的吸引力差，这种差随电流变大而扩大。而且，超过某一值后，吸引力就变为排斥力，因此，转子2的轴向振动就变大。
另外，如图6所示，在励磁线圈8通过规定方向的电流，对定子3励磁，测定作用于其内部转子2的轴向力来检测吸引力。
上述实施例中，轴5是固定在定子磁芯6和圆板13上的，但该轴5与可以固定在树脂架23上，这时孔12、14就是轴5的轴承。
本发明由于定子交变磁扬产生的交变磁通作用于转子上的力在N极与S极时不会产生较大的差，因而没有弹簧也可以防止转子轴向噪声，而且通过防止该转子振动还可以防止装配好电机以后产生的共振现象和高频振动，获得平稳的转动。
此外，若使定子磁作用中心由转子磁作用中心向兼作外壳的定子磁芯的方向位移，就可以借助于定子励磁状态时所产生的磁吸引力(偏移力)来进一步抑制转子振动。