JP2516337B2 - 誘導電動機 - Google Patents
誘導電動機Info
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Description
本発明は、トルク特性および効率が良く速度制御が容
易な誘導電動機に関する。
易な誘導電動機に関する。
誘導電動機の速度を制御する方法の一つとして電源周
波数を変える方法がある。この方法は連続的かつ広範囲
な速度制御が可能である半面、この方法で必要とする周
波数変換装置を高価とし、また周波数変換装置により交
流を直流に変換して再度交流に変換する過程において一
般に高調波および電波が発生し、これらによってコンピ
ューター，その他各種電気制御機器の誤動作あるいはコ
ンデンサーの過熱等の障害を招くことがあり、このうち
高調波障害に対しては、フィルターを設置することによ
り対策を講じることもできるが、フィルターの設置には
コストがかかる。また低速時において一般に性能が不十
分となる等の欠点を有するものである。 また、電動機の極数を変えて速度を制御する方法は、
極数の変換によって段階的に速度を変えることができて
も、無段階的に滑かな速度制御をすることができない欠
点がある。 また、電源の電圧を変えて速度を制御する方法では、
速度制御が連続的に行える半面特に低速度領域において
効率が悪くなる欠点がある。 そして巻線型電動機において二次抵抗を変化させすべ
りを変えて速度制御を行う方法は、比較的簡単に連続的
な速度制御が可能である半面、外部からブラシとスリッ
プリングを介して回転子巻線回路へ抵抗を挿入するため
に、ブラシの消耗による保守点検を必要とし、また、か
ご形誘導電動機は、二次抵抗を変化させて速度制御を行
うことができない欠点がある。 さらに、固定子を固着固定子と可動固定子との２組に
分割し夫々同一巻線となし同一電源に接続し、又回転子
も２組に分割し回転子導体は夫々中央部を幅広くなした
る羽状導体にて接続し両端を短絡環にて接続し、前記可
動固定子を回動し他方の固着固定子により２次に誘導す
る２次誘導電圧に対し同一導体内に異相電流を生ぜし
め、二つのヴエクトル和の電流が回転子導体に２次電流
として通ずる如くなし、任意に電動機の速度を可変する
如くなしたる可変速誘導電動機が特公昭27-4357号公報
として知られるが、このものは、可動固定子の回動操作
により回転子導体内に異相電流を生ぜしめ、２次電流を
可変し、簡単に電動機の速度を任意可変調節でき、また
起動電流を少なくできる等の特徴を有するが、可動固定
子の回動量を大きくした低回転速度領域において大きな
トルクを出せない欠点を未解決としていた。
波数を変える方法がある。この方法は連続的かつ広範囲
な速度制御が可能である半面、この方法で必要とする周
波数変換装置を高価とし、また周波数変換装置により交
流を直流に変換して再度交流に変換する過程において一
般に高調波および電波が発生し、これらによってコンピ
ューター，その他各種電気制御機器の誤動作あるいはコ
ンデンサーの過熱等の障害を招くことがあり、このうち
高調波障害に対しては、フィルターを設置することによ
り対策を講じることもできるが、フィルターの設置には
コストがかかる。また低速時において一般に性能が不十
分となる等の欠点を有するものである。 また、電動機の極数を変えて速度を制御する方法は、
極数の変換によって段階的に速度を変えることができて
も、無段階的に滑かな速度制御をすることができない欠
点がある。 また、電源の電圧を変えて速度を制御する方法では、
速度制御が連続的に行える半面特に低速度領域において
効率が悪くなる欠点がある。 そして巻線型電動機において二次抵抗を変化させすべ
りを変えて速度制御を行う方法は、比較的簡単に連続的
な速度制御が可能である半面、外部からブラシとスリッ
プリングを介して回転子巻線回路へ抵抗を挿入するため
に、ブラシの消耗による保守点検を必要とし、また、か
ご形誘導電動機は、二次抵抗を変化させて速度制御を行
うことができない欠点がある。 さらに、固定子を固着固定子と可動固定子との２組に
分割し夫々同一巻線となし同一電源に接続し、又回転子
も２組に分割し回転子導体は夫々中央部を幅広くなした
る羽状導体にて接続し両端を短絡環にて接続し、前記可
動固定子を回動し他方の固着固定子により２次に誘導す
る２次誘導電圧に対し同一導体内に異相電流を生ぜし
め、二つのヴエクトル和の電流が回転子導体に２次電流
として通ずる如くなし、任意に電動機の速度を可変する
如くなしたる可変速誘導電動機が特公昭27-4357号公報
として知られるが、このものは、可動固定子の回動操作
により回転子導体内に異相電流を生ぜしめ、２次電流を
可変し、簡単に電動機の速度を任意可変調節でき、また
起動電流を少なくできる等の特徴を有するが、可動固定
子の回動量を大きくした低回転速度領域において大きな
トルクを出せない欠点を未解決としていた。
本発明は、上記従来技術の欠点を改善し、速度制御領
域を広範囲に且つその速度制御を連続的に実施できると
共に、特に低速度領域においてトルク特性の良い誘導動
電動機を提供することにある。
域を広範囲に且つその速度制御を連続的に実施できると
共に、特に低速度領域においてトルク特性の良い誘導動
電動機を提供することにある。
上記目的を達成するために本発明は、同一回転軸に空
間又は非磁性体コア部を介在して２個の回転子コアを軸
着して、該２個の回転子コアに連通する複数個の導体を
設けて一体的に形成された回転子と、前記２個の回転子
コアのそれぞれに対峙して同心的に機枠に２個の固定子
コアが並設され、２個の固定子コアに巻線を施した２個
の固定子と、該２個の固定子のうち少なくとも１個を前
記回転子と同心的に回動自在な回動固定子に形設し、前
記２個の回転子コア間の空間又は非磁性体コア部におい
て前記複数個の回転子導体を相互に短絡連結する逆極性
に直列接続した１組の定電圧ダイオードを主構成とする
連結材とにより構成し、問題点を解決するための手段と
した。 更に、前記連結材を、逆極性に直列に連結した少なく
とも１組の定電圧ダイオードと抵抗材とを直列に連結し
て形成すること、あるいは前記連結材を、逆極性に直列
に連結した少なくとも１組の定電圧ダイオードと抵抗材
とを並列に連結して形成することにより前記手段をより
効果的に作用させる。
間又は非磁性体コア部を介在して２個の回転子コアを軸
着して、該２個の回転子コアに連通する複数個の導体を
設けて一体的に形成された回転子と、前記２個の回転子
コアのそれぞれに対峙して同心的に機枠に２個の固定子
コアが並設され、２個の固定子コアに巻線を施した２個
の固定子と、該２個の固定子のうち少なくとも１個を前
記回転子と同心的に回動自在な回動固定子に形設し、前
記２個の回転子コア間の空間又は非磁性体コア部におい
て前記複数個の回転子導体を相互に短絡連結する逆極性
に直列接続した１組の定電圧ダイオードを主構成とする
連結材とにより構成し、問題点を解決するための手段と
した。 更に、前記連結材を、逆極性に直列に連結した少なく
とも１組の定電圧ダイオードと抵抗材とを直列に連結し
て形成すること、あるいは前記連結材を、逆極性に直列
に連結した少なくとも１組の定電圧ダイオードと抵抗材
とを並列に連結して形成することにより前記手段をより
効果的に作用させる。
上記構成により、本発明の誘導電動機を構成する２個
の固定子に通電すると、回転磁界が生じて回転子に電圧
が誘起され、回転子コアに設けた回転子導体に電流が流
れて回転子は回転する。前記複数個の固定子のうち回動
側固定子の回動をゼロとして他方の固定子とに回動差が
ないときには、それぞれの固定子の回転磁界間に位相差
がなく、回転子導体に流れる電流は、複数個の導体を相
互に短絡した連結材には流れないから一般の誘導電動機
と同一のトルク特性を示す。ところが、回動側固定子を
回動操作すると、他方の固定子の回転磁界との間に位相
差（ずれ）を生じ、この位相のずれに応じて回動側固定
子に対峙する部分の回転子導体に誘起する電圧と、他方
の固定子に対峙する部分の回転子導体に誘起する電圧と
の合成電圧に応じて回転子の回転速度は変化し、合成電
圧の順減に伴ってすべり率を大きくし力率およびトルク
が低下する。 しかしながら本発明においては、固定子と対峙しない
回転子コア間の空間または非磁性体コア部において、逆
極性に直列に接続した１組の定電圧ダイオードを主構成
にした連結材を介して複数個の回転子導体を相互に通電
短絡してあるので、回動側固定子の回動に伴い回動側固
定子に対峙する部分の回転子導体に誘起する電圧と、他
方の固定子に対峙する部分の回転子導体に誘起する電圧
とに位相のずれを生じると、前記連結材に電圧が加わり
任意の電圧が加わると通電する定電圧ダイオードの作用
によって、連結材を介し複数個の導体間を短絡する電流
が流れるように作用して、効率を改善すると共に低速回
転領域においても大きなトルクを確保することができる
ようになった。
の固定子に通電すると、回転磁界が生じて回転子に電圧
が誘起され、回転子コアに設けた回転子導体に電流が流
れて回転子は回転する。前記複数個の固定子のうち回動
側固定子の回動をゼロとして他方の固定子とに回動差が
ないときには、それぞれの固定子の回転磁界間に位相差
がなく、回転子導体に流れる電流は、複数個の導体を相
互に短絡した連結材には流れないから一般の誘導電動機
と同一のトルク特性を示す。ところが、回動側固定子を
回動操作すると、他方の固定子の回転磁界との間に位相
差（ずれ）を生じ、この位相のずれに応じて回動側固定
子に対峙する部分の回転子導体に誘起する電圧と、他方
の固定子に対峙する部分の回転子導体に誘起する電圧と
の合成電圧に応じて回転子の回転速度は変化し、合成電
圧の順減に伴ってすべり率を大きくし力率およびトルク
が低下する。 しかしながら本発明においては、固定子と対峙しない
回転子コア間の空間または非磁性体コア部において、逆
極性に直列に接続した１組の定電圧ダイオードを主構成
にした連結材を介して複数個の回転子導体を相互に通電
短絡してあるので、回動側固定子の回動に伴い回動側固
定子に対峙する部分の回転子導体に誘起する電圧と、他
方の固定子に対峙する部分の回転子導体に誘起する電圧
とに位相のずれを生じると、前記連結材に電圧が加わり
任意の電圧が加わると通電する定電圧ダイオードの作用
によって、連結材を介し複数個の導体間を短絡する電流
が流れるように作用して、効率を改善すると共に低速回
転領域においても大きなトルクを確保することができる
ようになった。
まず本発明の誘導電動機に係る基本的構成とその作用
を第１図から第７図において説明する。また第８図以降
に、本発明の好適な実施例とその作用を説明する。 第１図および第２図に示す符号１は本発明に係る誘導
電動機の基本的構成を示したものであり、該誘導電動機
１は以下のように構成してある。鉄心からなる回転子コ
ア2,3を任意の間隔を設けて回転子軸４に装着し、回転
子コア2,3間に非磁性体コア９を介設してある。回転子
コア2,3に連通する導体５…を複数個設けて一体的な回
転子８を形成し、その複数個の導体５…の両端部を短絡
環6,7に連結してある。また回転子コア2,3,9に回転子８
の両側部10,11に連絡する複数個の通風胴12…を設け、
通風胴12…から直交状に回転子８の外周部に貫通する複
数個の通気孔13…を穿設してある。 回転子８は第１図及び第３図に示す如く、作用の説明
の都合上連結材を抵抗材としたものを示してある。つま
り回転子コア2,3間の非磁性体コア９部において、複数
個の導体５…のそれぞれを連結材としてニクロム線，炭
素混入鋼，通電性セラミック等の抵抗材ｒ…を介して短
絡してある。また円筒状の機枠14の両側部に設けた軸受
盤15,16を連結棒17…にナット18…留めして一体的に組
付け、回転子８の両側部に冷却用翼車19,20を装着し、
回転子軸４の両端部を軸受盤15,16に嵌装した軸受21,21
に軸支し、回転子４を回転自在としてある。 回転子コア2,3に対峙する外側部に巻線22,23を施した
第１固定子24と第２固定子25を配設し、機枠14と第１固
定子24,第２固定子25との間にずべり軸受26、軸受27を
装設し、すべり軸受26、軸受27を機枠14に嵌装したスト
ツプリング28〜31によって固定し、第２固定子25の一側
外周部に移動防止環32を嵌着し、また第２固定子25を機
枠14に螺装したボルト34によって回動をロックする。第
１固定子24の一側外周面にギヤー33を嵌着し、機枠14の
外周部に固設したパルスモーター35にウォームギヤー36
を軸着し、機枠14の開口部37からウォームギヤー36を挿
入してギヤー33に係合させ、第１固定子24を回転子８に
対して同心的に回動自在としてある。38は開口部37に設
けたカバー、39は排風孔、40は軸受盤15,16に穿設した
複数個通風孔である。 以下に上記構成における作用を説明する。 第1,第２固定子24,25の巻線22,23に通電すると、固定
子24,25に回転磁界が生じて回転子８に電圧が誘起さ
れ、回転子８の回転子導体５…に電流が流れて回転子８
は回転する。第２固定子25に対して第１固定子24の回動
量をゼロとしたときには、それぞれの固定子24,25の巻
線22,23による回転磁界間には位相のずれはなく、その
詳細は後述する如く連結材となす抵抗材ｒ…には電流が
流れないので、一般の誘導電動機と同一のトルク特性を
持つものである。 次に、第２固定子25に対して第１固定子24を電気的位
相差角でθだけ回動した場合について説明する。第１固
定子24と第２固定子25が作る回転磁界の磁束φ1,φ２の
位相はθだけずれており、そのため第１固定子24と第２
固定子25により回転子８の導体５…に誘起される電圧
1,２の位相はθだけずれている。今、第２固定子25に
よって回転子８の導体５…に誘起される電圧２を基準
とし、該電圧を２＝SEとする。ここでＳはすべり,Eは
すべり１のときの誘起電圧である。このとき第１固定子
24によって導体５に誘起される電圧１は，１＝SEε
ｊθとなる。 （Ｅ＝すべり１の時の誘起電圧） 第４図に示すものは、非磁性体コア９部において複数
個の導体５…を短絡する抵抗材ｒ…が装着されていない
場合の回転子８のすべりＳと回転子入力の有効電力Ｐと
の関係を示すもので、電圧の位相がθ＝０°のとき有効
電力Ｐは最大となり、０°＜θ＜180°のときはそれよ
りも小さなものとなる。ここで導体５…の抵抗およびイ
ンダクタンスをＲおよびＬとし、電源の角周波数をωと
すれば、有効電力Ｐの極大はＳ＝（R/ωＬ）のとき現わ
れる。 有効電力Ｐは誘導電動機１の駆動トルクと比例するの
で、第１固定子24を回動させることによって速度を連続
的に制御することができる。 次に、回転子８の導体５…の短絡環6,7から連結材ま
でのそれぞれの抵抗をR1,R2、またインダクタンスをL1,
L2とし、電源の角周波数をωとし、各導体５…のそれぞ
れを短絡する抵抗材の抵抗をｒとすれば、回転子８の電
気的等価回路は第５図のようになる。また、符号I1,I2,
I3は各枝路を流れる電流を示すものである。 次に、第５図に示すものを両固定子24,25側からみた
等価回路に変換すると第６図のようになり、R1＝R2,L1
＝L2でθ＝０°のときにはI3＝I1−I2＝０となり抵抗材
ｒには電流が流れないことになる。このことはθ＝０°
のときにはトルクＴはｒがないときの値に等しいことを
意味している。従ってθ＝０°のときは従来の誘導電動
機と同一のトルク特性を持つことになる。 次に、R1＝R2,L1＝L2でθ＝180°のときには、I1＝−
I2,I3＝I1−I2＝2I1となり、従来の誘導電動機において
回転子導体の抵抗をR1＝R2＝ＲとすればＲはＲ＋2rに増
加したと同様な結果となっている。 以上の結果から、そのトルク特性はＳ＝1.0からＳ＝
０の範囲において第７図のようになり、第１固定子24を
回動して位相角を変えるとトルクが変化することにな
る。 今、誘導電動機１の回転子軸４に連結した負荷の反抗
トルクが第７図に示すTrである場合は、第１固定子24の
回動角θを変えることにより、回転子８のすべりをS1か
らS2まで変化させること、即ち回転子８の回転速度を変
えることができる。また抵抗ｒは速度制御領域に応じて
その設定値を変えることにより回転子８の速度範囲をさ
らに拡大でき、また低速回転時における大きなトルクを
発生することができる。 上記回転子８の回転により、
軸受盤15,16に穿設した通風口40…から冷却用翼車19,20
により機枠14内に外気を吸引し、冷却用翼車19,20によ
り固定子24,25、巻線22,23に通風して冷却し、また通風
胴12…を介し通気孔13…に流通させる風により回転子コ
ア2,3、導体５…、抵抗材ｒ…等を冷却してそれぞれの
機能を安定的に作用させる。また、第１固定子24の回動
はパルスモーター35をスイッチにより正・逆転させて行
うが、パルスモーター35に限定されるものではなく、手
動ハンドルによって操作する場合もある。 次に、本発明による好適な実施例を第８図によって説
明する。これは回転子の複数個の導体を相互に短絡する
連結材を逆極性に直列に接続した定電圧ダイオードを主
構成とした回転子の実施例である。回転子コア2,3に連
通する複数個の導体５…を設け、該複数個の導体５…の
両側端部を短絡環に連結して一体的な回転子8Aを形成
し、第1,第２固定子24,25と対峙しない回転子コア2,3間
の非磁性体コア９部において、複数個の導体５…を相互
に連結して短絡する連結材を、任意電圧値で作動する定
電圧ダイオードを逆極性に直列に連結した１組のダイオ
ードＤ…としてある。その電気的等価回路は第９図に示
すとおりで、第１固定子24で操作した電圧の位相差角θ
が180°で、R1＝R2,L1＝L2のときには、I1＝−I2とな
り、複数個の導体を相互に短絡する連結材となす１組の
定電圧ダイオードＤ…が通電状態にあるときには、I3＝
I1−I2＝2I1の電流が流れるので、θ＝180°でも大きな
トルクを出すことができる。 第10図は、この実施例におけるトルク特性を示すもの
で、実線で示す曲線は短絡する連結材を１組の定電圧ダ
イオードＤ…としたときのトルク特性であり、点線部分
は複数個の導体５…のそれぞれを短絡しない場合の低速
度領域におけるトルク特性である。このトルク曲線から
も判る如く、電圧の位相差角がθ＝０°のときには複数
個の導体５…を相互に短絡する連結材とした１組の定電
圧ダイオードＤ…には電流が流れず、一般電動機と同一
のトルク特定を示し、それぞれの位相差における低速回
転領域においてはトルク特性と共に効率も大幅に改善さ
れる。 第11図に本発明による別の実施例を示す。複数個の導
体を相互に短絡する連結材として、抵抗材と逆極性に直
列に連結した１組の定電圧ダイオードとを直列に連結し
た回転子である。 回転子コア2,3に連通する複数個の導体５を設けて、
該複数個の導体５…の両側端部を短絡環に連結して一体
的な回転子8Bを形成し、第1,第２固定子24,25と対峙し
ない回転子コア2,3間の非磁性体コア９部において、複
数個の導体５…を相互に連結して短絡する連結材とし
て、ニクロム線，鉄クローム線，炭素混入鋼等の抵抗材
ｒ…と、任意の電圧が加わると通電する定電圧ダイオー
ドを逆極性に直列に連結した１組のダイオードＤ…とを
直列接続したものを連結してある。 この実施例における電気的等価回路は第12図に示す通
りであり、回転子８の回転子導体５…に誘起される電圧
の位相差角θにより、前記１組の定電圧ダイオードＤ…
に電圧が加わり、その電圧値が定電圧ダイオードＤ…に
設定された電圧値よりも大きくなると、複数個の導体５
…のそれぞれに抵抗材ｒ…および前記１組の定電圧ダイ
オードＤ…を介して電流が短絡して流れ、第13図に示す
トルク曲線の如くなる。つまり、低速回転域において、
複数個の導体５…を相互に短絡する抵抗材ｒ…や１組の
定電圧ダイオードＤ…などを設けない場合の点線で示す
それぞれの位相差におけるトルク値T1〜T4に対し、連結
材として抵抗材ｒ…と１組の定電圧ダイオードＤ…を設
けたそれぞれの位相差におけるトルク値T1′〜T4′は大
きくなり、低速回転領域においても大きなトルクを確保
する。 次に、第14図に本発明による別の実施例を示す。複数
個の導体を相互に短絡する連結材として、抵抗材と逆極
性に接続した１組の定電圧ダイオードとを並列に接続し
た回転子である。 第1,第２固定子24,25と対峙しない非磁性体コア９部
において、回転子2,3間に連通して装設した複数個の導
体５…を相互に連結して短絡する連結材となす抵抗材ｒ
…と、逆極性に直列に連結した１組の定電圧ダイオード
Ｄ…とを並設し、一体的な回転子8Cに形成してある。 この実施例における電気的等価回路は第15図に示すと
おりで、第１固定子24の回動量に伴い回転子８の導体５
…に誘起する電圧の位相差角θによって抵抗材ｒ…を通
じて短絡した電流が流れ、抵抗材ｒ…の作用により力率
を改善し、また電圧の位相のずれが大きくなり逆極性に
直列に連結した１組の定電圧ダイオードＤ…にも電流が
流れると、低速度領域におけるトルク特性を改善するこ
とができ、そのトルク曲線は第16図に示すとおりとな
る。この実施例におけるトルク特性は、１組の定電圧ダ
イオードＤ…に通電がない間は抵抗材ｒ…のみが作用す
る第３図に示す実施例と同様になり、１組の定電圧ダイ
オードＤ…に電圧が加わり通電すると第８図に示す実施
例に近い特性になるという特色があり、それぞれの実施
例において、負荷を駆動する速度の制御領域に基づい
て、その回転速度に適応する領域における特性を勘案し
ていずれかを選択し採用するものである。 次に第17図，第18図によって巻線形回転子とその巻線
のそれぞれを連結する結線につき説明する。 回転子軸４に鉄心からなる２個の回転子コア41,42を
第１固定子24と第２固定子25と対峙するように軸装し、
回転子コア41,42に連通した巻線43,44を施し、第17図に
示すように、導体となす巻線43,44とを連通させた回路4
5中に、逆極性に直列に連結した定電圧ダイオードＤ…
を介設して巻線43,44等のそれぞれの巻線を相互に短絡
し、更に必要に応じて前記定電圧ダイオードＤ…に抵抗
材ｒ…を直列に連結してもよい。巻線43,44,定電圧ダイ
オードＤ…，抵抗材ｒ…が回転子47の回転に伴う遠心作
用によって振出されないように、連結部45に非磁性材の
カバー46を装着して一体的な回転子47に形成してある。
回転子コア41,42には、それぞれの両端部に貫通する複
数個の通風胴48…,49…を開設してあり、カバー46の周
面に複数個の排風孔50…を穿設してある。上記以外の構
成は第１図，第２図と同一であり、それぞれの巻線43,4
4の連結材を１組の定電圧ダイオードＤ…としたその作
用は前記第８図に示す実施例と同一であり、また、連結
材を抵抗材ｒ…と１組の定電圧ダイオードＤ…とを直列
に連結した場合の作用は第11図に示す実施例と同一であ
るので、その詳細な説明は省略する。
を第１図から第７図において説明する。また第８図以降
に、本発明の好適な実施例とその作用を説明する。 第１図および第２図に示す符号１は本発明に係る誘導
電動機の基本的構成を示したものであり、該誘導電動機
１は以下のように構成してある。鉄心からなる回転子コ
ア2,3を任意の間隔を設けて回転子軸４に装着し、回転
子コア2,3間に非磁性体コア９を介設してある。回転子
コア2,3に連通する導体５…を複数個設けて一体的な回
転子８を形成し、その複数個の導体５…の両端部を短絡
環6,7に連結してある。また回転子コア2,3,9に回転子８
の両側部10,11に連絡する複数個の通風胴12…を設け、
通風胴12…から直交状に回転子８の外周部に貫通する複
数個の通気孔13…を穿設してある。 回転子８は第１図及び第３図に示す如く、作用の説明
の都合上連結材を抵抗材としたものを示してある。つま
り回転子コア2,3間の非磁性体コア９部において、複数
個の導体５…のそれぞれを連結材としてニクロム線，炭
素混入鋼，通電性セラミック等の抵抗材ｒ…を介して短
絡してある。また円筒状の機枠14の両側部に設けた軸受
盤15,16を連結棒17…にナット18…留めして一体的に組
付け、回転子８の両側部に冷却用翼車19,20を装着し、
回転子軸４の両端部を軸受盤15,16に嵌装した軸受21,21
に軸支し、回転子４を回転自在としてある。 回転子コア2,3に対峙する外側部に巻線22,23を施した
第１固定子24と第２固定子25を配設し、機枠14と第１固
定子24,第２固定子25との間にずべり軸受26、軸受27を
装設し、すべり軸受26、軸受27を機枠14に嵌装したスト
ツプリング28〜31によって固定し、第２固定子25の一側
外周部に移動防止環32を嵌着し、また第２固定子25を機
枠14に螺装したボルト34によって回動をロックする。第
１固定子24の一側外周面にギヤー33を嵌着し、機枠14の
外周部に固設したパルスモーター35にウォームギヤー36
を軸着し、機枠14の開口部37からウォームギヤー36を挿
入してギヤー33に係合させ、第１固定子24を回転子８に
対して同心的に回動自在としてある。38は開口部37に設
けたカバー、39は排風孔、40は軸受盤15,16に穿設した
複数個通風孔である。 以下に上記構成における作用を説明する。 第1,第２固定子24,25の巻線22,23に通電すると、固定
子24,25に回転磁界が生じて回転子８に電圧が誘起さ
れ、回転子８の回転子導体５…に電流が流れて回転子８
は回転する。第２固定子25に対して第１固定子24の回動
量をゼロとしたときには、それぞれの固定子24,25の巻
線22,23による回転磁界間には位相のずれはなく、その
詳細は後述する如く連結材となす抵抗材ｒ…には電流が
流れないので、一般の誘導電動機と同一のトルク特性を
持つものである。 次に、第２固定子25に対して第１固定子24を電気的位
相差角でθだけ回動した場合について説明する。第１固
定子24と第２固定子25が作る回転磁界の磁束φ1,φ２の
位相はθだけずれており、そのため第１固定子24と第２
固定子25により回転子８の導体５…に誘起される電圧
1,２の位相はθだけずれている。今、第２固定子25に
よって回転子８の導体５…に誘起される電圧２を基準
とし、該電圧を２＝SEとする。ここでＳはすべり,Eは
すべり１のときの誘起電圧である。このとき第１固定子
24によって導体５に誘起される電圧１は，１＝SEε
ｊθとなる。 （Ｅ＝すべり１の時の誘起電圧） 第４図に示すものは、非磁性体コア９部において複数
個の導体５…を短絡する抵抗材ｒ…が装着されていない
場合の回転子８のすべりＳと回転子入力の有効電力Ｐと
の関係を示すもので、電圧の位相がθ＝０°のとき有効
電力Ｐは最大となり、０°＜θ＜180°のときはそれよ
りも小さなものとなる。ここで導体５…の抵抗およびイ
ンダクタンスをＲおよびＬとし、電源の角周波数をωと
すれば、有効電力Ｐの極大はＳ＝（R/ωＬ）のとき現わ
れる。 有効電力Ｐは誘導電動機１の駆動トルクと比例するの
で、第１固定子24を回動させることによって速度を連続
的に制御することができる。 次に、回転子８の導体５…の短絡環6,7から連結材ま
でのそれぞれの抵抗をR1,R2、またインダクタンスをL1,
L2とし、電源の角周波数をωとし、各導体５…のそれぞ
れを短絡する抵抗材の抵抗をｒとすれば、回転子８の電
気的等価回路は第５図のようになる。また、符号I1,I2,
I3は各枝路を流れる電流を示すものである。 次に、第５図に示すものを両固定子24,25側からみた
等価回路に変換すると第６図のようになり、R1＝R2,L1
＝L2でθ＝０°のときにはI3＝I1−I2＝０となり抵抗材
ｒには電流が流れないことになる。このことはθ＝０°
のときにはトルクＴはｒがないときの値に等しいことを
意味している。従ってθ＝０°のときは従来の誘導電動
機と同一のトルク特性を持つことになる。 次に、R1＝R2,L1＝L2でθ＝180°のときには、I1＝−
I2,I3＝I1−I2＝2I1となり、従来の誘導電動機において
回転子導体の抵抗をR1＝R2＝ＲとすればＲはＲ＋2rに増
加したと同様な結果となっている。 以上の結果から、そのトルク特性はＳ＝1.0からＳ＝
０の範囲において第７図のようになり、第１固定子24を
回動して位相角を変えるとトルクが変化することにな
る。 今、誘導電動機１の回転子軸４に連結した負荷の反抗
トルクが第７図に示すTrである場合は、第１固定子24の
回動角θを変えることにより、回転子８のすべりをS1か
らS2まで変化させること、即ち回転子８の回転速度を変
えることができる。また抵抗ｒは速度制御領域に応じて
その設定値を変えることにより回転子８の速度範囲をさ
らに拡大でき、また低速回転時における大きなトルクを
発生することができる。 上記回転子８の回転により、
軸受盤15,16に穿設した通風口40…から冷却用翼車19,20
により機枠14内に外気を吸引し、冷却用翼車19,20によ
り固定子24,25、巻線22,23に通風して冷却し、また通風
胴12…を介し通気孔13…に流通させる風により回転子コ
ア2,3、導体５…、抵抗材ｒ…等を冷却してそれぞれの
機能を安定的に作用させる。また、第１固定子24の回動
はパルスモーター35をスイッチにより正・逆転させて行
うが、パルスモーター35に限定されるものではなく、手
動ハンドルによって操作する場合もある。 次に、本発明による好適な実施例を第８図によって説
明する。これは回転子の複数個の導体を相互に短絡する
連結材を逆極性に直列に接続した定電圧ダイオードを主
構成とした回転子の実施例である。回転子コア2,3に連
通する複数個の導体５…を設け、該複数個の導体５…の
両側端部を短絡環に連結して一体的な回転子8Aを形成
し、第1,第２固定子24,25と対峙しない回転子コア2,3間
の非磁性体コア９部において、複数個の導体５…を相互
に連結して短絡する連結材を、任意電圧値で作動する定
電圧ダイオードを逆極性に直列に連結した１組のダイオ
ードＤ…としてある。その電気的等価回路は第９図に示
すとおりで、第１固定子24で操作した電圧の位相差角θ
が180°で、R1＝R2,L1＝L2のときには、I1＝−I2とな
り、複数個の導体を相互に短絡する連結材となす１組の
定電圧ダイオードＤ…が通電状態にあるときには、I3＝
I1−I2＝2I1の電流が流れるので、θ＝180°でも大きな
トルクを出すことができる。 第10図は、この実施例におけるトルク特性を示すもの
で、実線で示す曲線は短絡する連結材を１組の定電圧ダ
イオードＤ…としたときのトルク特性であり、点線部分
は複数個の導体５…のそれぞれを短絡しない場合の低速
度領域におけるトルク特性である。このトルク曲線から
も判る如く、電圧の位相差角がθ＝０°のときには複数
個の導体５…を相互に短絡する連結材とした１組の定電
圧ダイオードＤ…には電流が流れず、一般電動機と同一
のトルク特定を示し、それぞれの位相差における低速回
転領域においてはトルク特性と共に効率も大幅に改善さ
れる。 第11図に本発明による別の実施例を示す。複数個の導
体を相互に短絡する連結材として、抵抗材と逆極性に直
列に連結した１組の定電圧ダイオードとを直列に連結し
た回転子である。 回転子コア2,3に連通する複数個の導体５を設けて、
該複数個の導体５…の両側端部を短絡環に連結して一体
的な回転子8Bを形成し、第1,第２固定子24,25と対峙し
ない回転子コア2,3間の非磁性体コア９部において、複
数個の導体５…を相互に連結して短絡する連結材とし
て、ニクロム線，鉄クローム線，炭素混入鋼等の抵抗材
ｒ…と、任意の電圧が加わると通電する定電圧ダイオー
ドを逆極性に直列に連結した１組のダイオードＤ…とを
直列接続したものを連結してある。 この実施例における電気的等価回路は第12図に示す通
りであり、回転子８の回転子導体５…に誘起される電圧
の位相差角θにより、前記１組の定電圧ダイオードＤ…
に電圧が加わり、その電圧値が定電圧ダイオードＤ…に
設定された電圧値よりも大きくなると、複数個の導体５
…のそれぞれに抵抗材ｒ…および前記１組の定電圧ダイ
オードＤ…を介して電流が短絡して流れ、第13図に示す
トルク曲線の如くなる。つまり、低速回転域において、
複数個の導体５…を相互に短絡する抵抗材ｒ…や１組の
定電圧ダイオードＤ…などを設けない場合の点線で示す
それぞれの位相差におけるトルク値T1〜T4に対し、連結
材として抵抗材ｒ…と１組の定電圧ダイオードＤ…を設
けたそれぞれの位相差におけるトルク値T1′〜T4′は大
きくなり、低速回転領域においても大きなトルクを確保
する。 次に、第14図に本発明による別の実施例を示す。複数
個の導体を相互に短絡する連結材として、抵抗材と逆極
性に接続した１組の定電圧ダイオードとを並列に接続し
た回転子である。 第1,第２固定子24,25と対峙しない非磁性体コア９部
において、回転子2,3間に連通して装設した複数個の導
体５…を相互に連結して短絡する連結材となす抵抗材ｒ
…と、逆極性に直列に連結した１組の定電圧ダイオード
Ｄ…とを並設し、一体的な回転子8Cに形成してある。 この実施例における電気的等価回路は第15図に示すと
おりで、第１固定子24の回動量に伴い回転子８の導体５
…に誘起する電圧の位相差角θによって抵抗材ｒ…を通
じて短絡した電流が流れ、抵抗材ｒ…の作用により力率
を改善し、また電圧の位相のずれが大きくなり逆極性に
直列に連結した１組の定電圧ダイオードＤ…にも電流が
流れると、低速度領域におけるトルク特性を改善するこ
とができ、そのトルク曲線は第16図に示すとおりとな
る。この実施例におけるトルク特性は、１組の定電圧ダ
イオードＤ…に通電がない間は抵抗材ｒ…のみが作用す
る第３図に示す実施例と同様になり、１組の定電圧ダイ
オードＤ…に電圧が加わり通電すると第８図に示す実施
例に近い特性になるという特色があり、それぞれの実施
例において、負荷を駆動する速度の制御領域に基づい
て、その回転速度に適応する領域における特性を勘案し
ていずれかを選択し採用するものである。 次に第17図，第18図によって巻線形回転子とその巻線
のそれぞれを連結する結線につき説明する。 回転子軸４に鉄心からなる２個の回転子コア41,42を
第１固定子24と第２固定子25と対峙するように軸装し、
回転子コア41,42に連通した巻線43,44を施し、第17図に
示すように、導体となす巻線43,44とを連通させた回路4
5中に、逆極性に直列に連結した定電圧ダイオードＤ…
を介設して巻線43,44等のそれぞれの巻線を相互に短絡
し、更に必要に応じて前記定電圧ダイオードＤ…に抵抗
材ｒ…を直列に連結してもよい。巻線43,44,定電圧ダイ
オードＤ…，抵抗材ｒ…が回転子47の回転に伴う遠心作
用によって振出されないように、連結部45に非磁性材の
カバー46を装着して一体的な回転子47に形成してある。
回転子コア41,42には、それぞれの両端部に貫通する複
数個の通風胴48…,49…を開設してあり、カバー46の周
面に複数個の排風孔50…を穿設してある。上記以外の構
成は第１図，第２図と同一であり、それぞれの巻線43,4
4の連結材を１組の定電圧ダイオードＤ…としたその作
用は前記第８図に示す実施例と同一であり、また、連結
材を抵抗材ｒ…と１組の定電圧ダイオードＤ…とを直列
に連結した場合の作用は第11図に示す実施例と同一であ
るので、その詳細な説明は省略する。
上記に説明した如く本発明によれば、回動側の固定子
を回動操作して他方の固定子との回転磁界の位相のずれ
を変化させることにより、回転子の速度を任意速度に制
御するようにした誘導電動機における、固定子と対峙し
ない回転子コア間の空間または非磁性体コア部におい
て、回転子の複数個の回転子導体の相互間を、任意の電
圧が加わると通電する定電圧ダイオードからなる連結材
を介して短絡してあるので、回動側の固定子の回動量を
大きくして回転磁界の位相を大きくずらした低速度領域
において、前記回動側固定子の回動に伴い回転磁界間に
位置のずれを生じ、回動側固定子に対峙する部分の回転
子導体に誘起する電圧と、他方の固定子に対峙する部分
の回転子導体に誘起する電圧とに位相のずれを生じる
と、前記連結材に電圧が加わり任意の電圧が加わると通
電する定電圧ダイオードの作用によって定電圧ダイオー
ドで構成した連結材を介し複数個の回転子導体の相互間
に電流が流れるように作用して、効率を改善すると共に
低速度領域で大きなトルクを得ることができ、起動，停
止および変速制御を頻繁に反復する動力源に用いて顕著
な効果を奏する。
を回動操作して他方の固定子との回転磁界の位相のずれ
を変化させることにより、回転子の速度を任意速度に制
御するようにした誘導電動機における、固定子と対峙し
ない回転子コア間の空間または非磁性体コア部におい
て、回転子の複数個の回転子導体の相互間を、任意の電
圧が加わると通電する定電圧ダイオードからなる連結材
を介して短絡してあるので、回動側の固定子の回動量を
大きくして回転磁界の位相を大きくずらした低速度領域
において、前記回動側固定子の回動に伴い回転磁界間に
位置のずれを生じ、回動側固定子に対峙する部分の回転
子導体に誘起する電圧と、他方の固定子に対峙する部分
の回転子導体に誘起する電圧とに位相のずれを生じる
と、前記連結材に電圧が加わり任意の電圧が加わると通
電する定電圧ダイオードの作用によって定電圧ダイオー
ドで構成した連結材を介し複数個の回転子導体の相互間
に電流が流れるように作用して、効率を改善すると共に
低速度領域で大きなトルクを得ることができ、起動，停
止および変速制御を頻繁に反復する動力源に用いて顕著
な効果を奏する。
第１図は本発明の誘導電動機の側断面図、第２図は固定
子の回動機構を示す側面図、第３図は第１図の部分拡大
図、第４図は回転子のすべりと有効電力の関係を示す
図、第５図は回転子の電気的等価回路図、第６図は固定
子側からみた電気的等価回路図、第７図は複数個の導体
のそれぞれを短絡する連結材を抵抗材とした場合の速度
とトルクの関係を示す図、第８図は本発明による回転子
の実施例を示す部分拡大図、第９図は電気的等価回路
図、第10図は速度とトルク特性との関係を示す図、第11
図は本発明による回転子の別の実施例を示す部分拡大
図、第12図は電気的等価回路図、第13図は位相角とトル
ク特性の関係を示す図、第14図は本発明の回転子の別の
実施例を示す部分拡大図、第15図は電気的等価回路図、
第16図は位相角とトルク位相角とトルク特性の関係を示
す図、第17図は回転子を巻線形とした部分拡大図、第18
図は第17図の巻線それぞれの結線を示す図である。 １……誘導電動機、2,3……回転子コア、４……回転子
軸、５……回転子導体、6,7……短絡環、8,8A〜8C……
回転子、９……非磁性コア、10,11……側部、12……通
風胴、13……通気孔、14……機枠、15,16……軸受盤、1
7……連結棒、18……ナット、19,20……冷却用翼車、21
……軸受、22,23……巻線、24……第１固定子、25……
第２固定子、26……すべり軸受、27……軸受、28〜31…
…ストップリング、32……移動防止環33……ギヤー、34
……ボルト、35……パルスモーター、36……ウォームギ
ヤー、37……開口部、38……カバー、39……排風孔、40
……通風孔、41,42……コア、43,44……巻線、45……連
結部、46……カバー、47……回転子、48,49……通風
胴、50……排風孔、51……スイッチ、52……制御値設定
盤、53……制御装置、54……速度検出器、55……電動
機、56……温度検出器、57……送風機、58,59……固定
子、60,61……巻線、ｒ……抵抗材、Ｄ……定電圧ダイ
オード。
子の回動機構を示す側面図、第３図は第１図の部分拡大
図、第４図は回転子のすべりと有効電力の関係を示す
図、第５図は回転子の電気的等価回路図、第６図は固定
子側からみた電気的等価回路図、第７図は複数個の導体
のそれぞれを短絡する連結材を抵抗材とした場合の速度
とトルクの関係を示す図、第８図は本発明による回転子
の実施例を示す部分拡大図、第９図は電気的等価回路
図、第10図は速度とトルク特性との関係を示す図、第11
図は本発明による回転子の別の実施例を示す部分拡大
図、第12図は電気的等価回路図、第13図は位相角とトル
ク特性の関係を示す図、第14図は本発明の回転子の別の
実施例を示す部分拡大図、第15図は電気的等価回路図、
第16図は位相角とトルク位相角とトルク特性の関係を示
す図、第17図は回転子を巻線形とした部分拡大図、第18
図は第17図の巻線それぞれの結線を示す図である。 １……誘導電動機、2,3……回転子コア、４……回転子
軸、５……回転子導体、6,7……短絡環、8,8A〜8C……
回転子、９……非磁性コア、10,11……側部、12……通
風胴、13……通気孔、14……機枠、15,16……軸受盤、1
7……連結棒、18……ナット、19,20……冷却用翼車、21
……軸受、22,23……巻線、24……第１固定子、25……
第２固定子、26……すべり軸受、27……軸受、28〜31…
…ストップリング、32……移動防止環33……ギヤー、34
……ボルト、35……パルスモーター、36……ウォームギ
ヤー、37……開口部、38……カバー、39……排風孔、40
……通風孔、41,42……コア、43,44……巻線、45……連
結部、46……カバー、47……回転子、48,49……通風
胴、50……排風孔、51……スイッチ、52……制御値設定
盤、53……制御装置、54……速度検出器、55……電動
機、56……温度検出器、57……送風機、58,59……固定
子、60,61……巻線、ｒ……抵抗材、Ｄ……定電圧ダイ
オード。
Claims (3)
- 【請求項１】同一回転軸に空間又は非磁性体コア部を介
在して２個の回転子コアを軸着し、該２個の回転子コア
に連通する複数個の導体を設けて一体的に形成された回
転子と、前記２個の回転子コアのそれぞれに対峙して同
心的に機枠に２個の固定子コアが並設され、該２個の固
定子コアのそれぞれに巻線を施した２個の固定子と、該
２個の固定子のうち少なくとも１個を前記回転子と同心
的に回動自在な回動固定子に形設し、前記２個の回転子
コア間の空間又は非磁性体コア部において、前記複数個
の導体を相互に短絡連結する、逆極性に直列接続して１
組にした定電圧ダイオードを主構成とする連結材と、に
より構成したことを特徴とする誘導電動機。 - 【請求項２】前記連結材を、逆極性に直列に連結した少
なくとも１組の定電圧ダイオードと抵抗材とを直列に連
結して形成した特許請求の範囲第（１）項記載の誘導電
動機。 - 【請求項３】前記連結材を、逆極性に直列に連結した少
なくとも１組の定電圧ダイオードと抵抗材とを並列に連
結して形成した特許請求の範囲第（１）項記載の誘導電
動機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61111854A JP2516337B2 (ja) | 1986-05-15 | 1986-05-15 | 誘導電動機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61111854A JP2516337B2 (ja) | 1986-05-15 | 1986-05-15 | 誘導電動機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62268391A JPS62268391A (ja) | 1987-11-20 |
| JP2516337B2 true JP2516337B2 (ja) | 1996-07-24 |
Family
ID=14571824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61111854A Expired - Lifetime JP2516337B2 (ja) | 1986-05-15 | 1986-05-15 | 誘導電動機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2516337B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01231637A (ja) * | 1988-03-11 | 1989-09-14 | Satake Eng Co Ltd | 可変速誘導電動機の冷却装置 |
| JPH01255498A (ja) * | 1988-04-05 | 1989-10-12 | Satake Eng Co Ltd | 可変速誘導電動機の速度制御装置 |
| JPH01144342A (ja) * | 1987-11-28 | 1989-06-06 | Satake Eng Co Ltd | 複数固定子誘導電動機の冷却装置 |
| JPH01231681A (ja) * | 1988-03-08 | 1989-09-14 | Satake Eng Co Ltd | 可変速誘導電動機 |
| JP2937321B2 (ja) * | 1988-03-15 | 1999-08-23 | 株式会社 佐竹製作所 | 可変速誘導電動機 |
| JPH01238492A (ja) * | 1988-03-17 | 1989-09-22 | Satake Eng Co Ltd | 可変速誘導電動機 |
| JP2516398B2 (ja) * | 1988-03-28 | 1996-07-24 | 株式会社佐竹製作所 | 可変速誘導電動機 |
| JPH01248994A (ja) * | 1988-03-28 | 1989-10-04 | Satake Eng Co Ltd | 可変速誘導電動機 |
-
1986
- 1986-05-15 JP JP61111854A patent/JP2516337B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62268391A (ja) | 1987-11-20 |
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