JP2015208102A - 三重かご形誘導電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】ＩＥ３（プレミアム効率）に対応可能な高効率な三重かご形誘導電動機を提供すること。【解決手段】回転磁界を形成する固定子２と、この固定子２の内側に回転可能に設けられた回転子３と、この回転子３の周辺部に設けられた高抵抗材質からなる外層かご形導体４と、この外層かご形導体４の内側に設けられた中抵抗材質からなる中層かご形導体５と、この中層かご形導体５の内側に設けられた低抵抗材質からなる内層かご形導体６とを備えているとともに、外層かご形導体４が低回転数領域にトルクのピークを有し、中層かご形導体５が中間回転領域にトルクのピークを有し、内層かご形導体６が定格回転数領域にトルクのピークを有する三重かご形誘導電動機において、前記外層かご形導体４がリン青銅により形成されているとともに、前記中層かご形導体５および内層かご形導体６がそれぞれ銅製の角棒により形成する。【選択図】図１

Description

本発明は、三重かご形誘導電動機に関するものである。

従来、始動電流を小さくして、始動トルクを大きくし、必要以上の設備、配線を不要にするとともに、定格運転時のスリップを小さくし、しかも中間時におけるトルクを大きくして、慣性力の大きい回転体を駆動する場合および電源ケーブルが長い場合でも、発熱を小さくし、高頻度の起動が可能で効率のよいかご形誘導電動機として特開平６−２０５５７０号公報に提示されている。

この公報に提示されているかご形誘導電動機は、図４および図５に示すように回転磁界を形成する固定子２と、この固定子２の内側に回転可能に設けられた回転子３と、この回転子３の周辺部に設けられた高抵抗材質からなる外層かご形導体４と、この外層かご形導体４の内側に設けられた中抵抗材質からなる中層かご形導体５と、この中層かご形導体５の内側に設けられた低抵抗材質からなる内層かご形導体６とを備えており、外層かご形導体４が低回転数領域にトルクのピークを有し、中層かご形導体５が中間回転数領域にトルクのピークを有し、内層かご形導体６が定格回転数領域にトルクのピークを有することを特徴とするものである。

そして、この三重かご形誘導電動機においては、始動時の回転数が小さくてスリップが多い段階では、主として高抵抗材質からなる外層かご形導体４に２次電流が流れるため、小電流で高トルクが得られる。回転数が上昇し、スリップが少なくなるに従って、まず中層かご形導体５に主として２次電流が流れ、定格回転では、内層かご形導体６に主として２次電流が流れるようになる。

このように外層かご形導体４、中層かご形導体５、内層かご形導体６のインピーダンスの組合せにより始動初期から定格運転に至る間の起動電流を小さくすることができ、起動電流を抑えるための減電圧始動器が不要になる。

また、高抵抗材質からなる外層かご形導体４は低回転数領域にトルクのピークがあり、中抵抗材質からなる中層かご形導体５は中間回転数領域にトルクのピークがあり、低抵抗材質からなる内層かご形導体６は定格回転数領域にトルクのピークがあるため、始動初期から定格回転運転に至る低回転から高回転までの中間領域を含む全領域において、ほぼ均一な高いトルクが得られる。

従って、従来の三重かご形誘導電動機は、慣性力の大きい回転体を駆動する場合でも、始動時から定格回転に至る全領域において、小さい電流値で高トルクが得られ、短時間で起動でき、発熱量も少なく、起動頻度を大きくすることができる。電源ケーブルが長い場合でも、小電流で発熱量は少ないから、小容量のケーブルで十分駆動することができる。

また、前記従来から知られている三重かご形誘導電動機は回転子３がケイ素鋼板等の環状の磁性鋼板を積層し、図５に示すように、回転子３の周辺部に配置された外層かご形導体４、中層かご形導体５は横断面がそれぞれ円形であり、内層かご形導体６の横断面は長方形である。

特開平６−２０５５７０号公報

以上のように前記従来の三重かご形誘導電動機はきわめて効率が良いものであるが、近頃、国際規格ＩＥＣ（国際電気標準会議）のＩＥＣ６００３４−３０及び日本工業規格ＪＩＳＣ４０３４−３０で規定されているＩＥ３（プレミアム効率）の原動機が要求されている。

本発明は係る点に鑑みてなされたものであり、前記ＩＥ３（プレミアム効率）に対応可能な高効率な三重かご形誘導電動機を提供することを課題とする。

前記課題を解決するためになされた本発明は、回転磁界を形成する固定子と、この固定子の内側に回転可能に設けられた回転子と、この回転子の周辺部に設けられた高抵抗材質からなる外層かご形導体と、この外層かご形導体の内側に設けられた中抵抗材質からなる中層かご形導体と、この中層かご形導体の内側に設けられた低抵抗材質からなる内層かご形導体とを備えているとともに、前記外層かご形導体が低回転数領域にトルクのピークを有し、中層かご形導体が中間回転領域にトルクのピークを有し、内層かご形導体が定格回転数領域にトルクのピークを有する三重かご形誘導電動機において、前記外層かご形導体がリン青銅により形成されているとともに、前記中層かご形導体および内層かご形導体がそれぞれ銅製の角棒により形成されていることを特徴とする。

また、本発明において、前記内層かご形導体の前記回転子の周辺部からの突出長さが前記外層かご形導体および前記中層かご形導体の前記回転子の周辺部からの突出長さよりも長く形成されていること、更には、前記回転子の外周面に冷却用のスリットを形成することにより、効率化を図っている。

以上のように本発明によれば国際規格ＩＥＣ（国際電気標準会議）のＩＥＣ６００３４−３０及び日本工業規格ＪＩＳＣ４０３４−３０で規定されているＩＥ３（プレミアム効率）の三重かご形誘導電動機を提供することができる。

本発明の好ましい実施の形態を示す縦断面図。 図１に示した実施の形態の一部を破断した正面図。 図１に示した実施の形態における回転子の一部拡大部分図。 従来例を示す縦断面図。 図４に示した従来例における回転子の一部拡大部分図。

図１乃至図３は本発明である三重かご形誘導電動機の好ましい実施の形態を示すものであり、１は本体ケーシングで、円筒状の筒状体１１の両端に円板状のブラケット１２、１３が固定され、その中央部の軸受７１、７２により回転軸７３が回転可能に支持されている。

本体ケーシング１の筒状体１１の内周には、環状の磁性体製の固定子２が設けられている。固定子２はケイ素鋼板等の環状の磁性鋼板２１を積層し、端板２６で押さえた積層体からなり、その内周部に沿って軸線方向に巻線８が配置され、回転磁界を形成するようになっている。

固定子２の内側には、ギャップ９を介して円筒状磁性体製の回転子３が回転可能に設けられ、回転軸７３に固着されている。前記回転子３はケイ素鋼板等の環状の磁性鋼板３１を積層し、端板３６で押えた積層体から形成されている。

本実施の形態では、図３に示すように回転子３の周辺部に、外側から円形の収容孔３２および長方形の収容孔３３，３４を三層に有する溝３５が形成されてり、収容孔３２には高抵抗材質からなる横断面円形の外層かご形導体４、収容孔３３には中抵抗材質からなる横断面円形の中層かご形導体５、収容孔３４には低抵抗材質からなる横断面長方形の内層かご形導体６がそれぞれ挿入され、それぞれ両端部で短絡環２８、２９、３０で接続して、三層のかご形導体を形成している。

溝３５の収容孔３２、３３、３４の外側には、スリット３２１，３３１，３４１が形成されており、これらの長さおよび幅を調整することにより、この部分に形成される磁路を調整し、各かご形導体４、５、６の材質、形状等と相まって、それぞれのトルク特性が決められるようになっている。

そして、本実施の形態では、外層かご形導体４はリン青銅のような高抵抗材質からなり低回転数の領域にトルクのピークを有するように調整されており、中層かご形導体５は従来の中抵抗材質である真鍮に代わって銅のような低抵抗材質からなり、高回転の回転数の領域にトルクのピークを有するように調整されている。更に、内層かご形導体６は銅のような低抵抗材質からなり、高回転領域にトルクのピークを有するように調整され、回転子の半径方向に長い横断面形状となるように配置されている。

本実施の形態では、始動時の回転数が小さくてスリップが多い段階では、高抵抗材質からなる外層かご形導体４に主として２次電流が流れるため、小電流で高トルクが得られる。回転数が高くなり、スリップが少なくなるに従って、中層かご形導体５に主として２次電流が流れ、さらに回転数が高くなり、定格運転に移る。定格回転では、主として内層かご形導体６に２次電流が流れる。

このように中層かご形導体５および内層かご形導体６に主として２次電流が流れるようになると、これらのかご形導体５、６は抵抗が小さい材質からなるため、電流は流れやすくなるが、回転数の増加に伴ってインピーダンスが増加するため、結果として、電流値は全体に小さくなる。従って起動時の減電圧始動器が不要になる。

また、高抵抗材質からなる外層かご形導体４は、低回転数領域にトルクのピークがあり、低抵抗材質からなる中層かご形導体５は、中間回転数領域にトルクのピークがあり、低抵抗材質からなる内層かご形導体６は、定格回転数領域にトルクのピークがあるように調整されているため、始動初期から定格回転運転に至る低回転から高回転までの中間領域を含む全領域においては、ほぼ均一な高いトルクが得られる。特に、本実施の形態では始動後の中間回転領域に角形で低抵抗材質からなる中層かご形導体５により迅速に且つ高効率で内層かご形導体６に移行して効率よく高速回転させることができる。

従って、本実施の形態である三重かご形誘導電動機は、慣性力の大きい回転体を駆動する場合でも、始動時から定格運転に至る全領域において、従来の三重かご形誘導電動機に比べて小さい電流値で高トルクが得られ、このため短時間で起動でき、発熱量も少なく、起動頻度を大きくすることができる。

加えて、本実施の形態では、前記内層かご形導体６の突出長さが他の導体に比べて長く形成されており、高回転域での効率を向上させている。

更に、本実施の形態では、前記固定子２の外周面に冷却用のスリット２３を形成することにより、発熱による効率化の低下防止を図っている。

１ 本体ケーシング、２ 固定子、３ 回転子、４ 外層かご形導体、５ 中層かご形導体、６ 内層かご形導体、８ 巻線、９ ギャップ、１１ 筒状体、１２，１３ ブラケット、２１ 磁性鋼板、２３ スリット、２６ 端板、２８，２９，３０ 短絡環、３１ 磁性鋼板、３２，３３，３４ 収容孔、３５ 溝、３６ 端板、７１，７２ 軸受、７３ 回転軸、３２１，３３１，３４１ スリット

Claims (3)

1. 回転磁界を形成する固定子と、この固定子の内側に回転可能に設けられた回転子と、この回転子の周辺部に設けられた高抵抗材質からなる外層かご形導体と、この外層かご形導体の内側に設けられた中抵抗材質からなる中層かご形導体と、この中層かご形導体の内側に設けられた低抵抗材質からなる内層かご形導体とを備えているとともに、前記外層かご形導体が低回転数領域にトルクのピークを有し、中層かご形導体が中間回転領域にトルクのピークを有し、内層かご形導体が定格回転数領域にトルクのピークを有する三重かご形誘導電動機において、
   前記外層かご形導体がリン青銅により形成されているとともに、前記中層かご形導体および内層かご形導体がそれぞれ銅製の角棒により形成されていることを特徴とする三重かご形誘導電動機。
2. 前記内層かご形導体の前記回転子の周辺部からの突出長さが前記外層かご形導体および前記中層かご形導体の前記回転子の周辺部からの突出長さよりも長く形成されていることを特徴とする請求項１記載の三重かご形誘導電動機。
3. 前記固定子の外周面に冷却用のスリットが形成されている請求項１または２記載の三重かご形誘導電動機。