JP2881694B2 - ２固定子誘導電動機の回転子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、トルク特性および効率が良く速度制御が容
易な可変速誘導電動機または始動特性を改善した誘導電
動機の回転子に関する。

〔従来技術とその課題〕

誘導電動機の速度を制御する方法として 電源周波数を変える方法、 電動機の極数を変える方法、 電源電圧を変える方法、 巻線形電動機の二次抵抗を変える方法、 などがある。しかし上記方法の実現のためには高価な変
換装置が必要であったり、変換装置のために更に別の設
置が必要となるものや、上記方法が実現できたとして
も、変速が滑らかでないものや、変速が滑らかでも低速
領域で効率が悪くトルクが小さいとか、また別なものは
消耗品の保守点検が必要となるもの、更にその方法が限
られた構成の誘導電動機にしか使用できないなど様々な
問題点があった。

上記問題点に対処するものとして、例えば、特開昭54
−29005号公報にその技術が開示してあり、このもの
は、同軸上に設置された２組の回転子鉄心と、２組の固
定子と、かご形導体およびかご形導体の相互間を短絡す
る高抵抗体とを備え、始動時には固定子巻線の相互間の
位相を180°ずらせ始動後の運転時には位相を合わせて
給電する双鉄心かご形電動機である。さらに、別のもの
として特開昭49−86807号公報に提案されているもの
は、多層巻線とかご形ロータとを備えたステータを有す
る非同期電気モータなどがある。

しかしながら特開昭54−29005号公報のものは、始動
性の向上は認められるが、無段階に変速を必要とする負
荷の動力源として使用することはできないものである。
また特開昭49−86807号公報の位相差を設けるものにお
いては、２個のステータの位相角が同相のときを除いて
トルクが小さく、負荷が掛ると直ちに運転が停止する欠
陥を持つ実用に供しないものであった。

以上多くの問題点を解決するために本出願人は先願の
特開昭62−26059号公報及び特願昭63−188599号公報に
より、２個の固定子間に回転磁界の位相のずれを設け
て、トルクの多様化を計り、可変速あるはい始動性を改
善する誘導電動機の製造に関し、低コスト、高能率、高
強度である回転子の製造方法により前記回転子に係る可
変速誘導電動機は広範囲の可変と広範囲の速度において
高トルクを得ることが可能となった。

しかし本出願人が先願の前記可変速誘導電動機は２個
の回転子コアを一体的回転子に構成し２個の固定子に対
峙しない回転子コア間において、前記２個の回転子コア
に連通状に装設した複数の回転子導体を抵抗材で短絡連
結する構成から、電圧移相装置の調節に基づいて移相差
を比較的大きくとって行う起動時或いは低・中速度運転
時においては、前記抵抗材の発熱が急速に増加するた
め、前記回転子コア間の回転子導体は膨張し撓み回転子
の回転による遠心力により前記撓みはさらに助長され、
回転子コア間の導体と抵抗材は破壊に至ることもある。

更に回転子コアにアルミニウムを鋳込んで形成した回
転子部分を回転子導体とは別個の導体により連通状に連
結して一体的に形成した回転子は、抵抗材の発熱に伴
い、前記回転子部分間の前記別個の導体は膨張し、回転
子部分と別個の導体の固着部分では大きな圧力が発生す
る。その結果回転子の回転による遠心力と相まって回転
子の外方に撓んでゆくことになる。更には前記撓みによ
り回転子のバランスは崩れて、異音、振動の発生と共に
破壊に至ることになる。

〔発明の目的〕

前記特開昭54−29005号公報および特開昭49−86807号
公報のそれぞれの総和では奏することのできない特異の
トルク特性を求めるため、速度制御領域を広範囲に且つ
その速度制御を無段として任意の所望速度に設定できる
と共に、任意のトルクで起動させることができ、また起
動点から最高回転速度までの全速度領域に渡り、トルク
特性と効率の優れた可変速誘導電動機を特開昭62−2605
9号公報および特願昭63−177792号公報として提案して
いる。

本発明は上記提案の技術を更に改善するためのもので
あり、抵抗材の発熱に伴う回転子導体または２個の回転
子コア間の導体の撓みと回転子の振動または破壊とを防
止し、始動時および任意変速回転時におけるトルク特性
と効率を向上する技術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〕

任意間隔を設けて回転軸に軸着した２個の回転子コア
のそれぞれに複数個の導体を装設してあり、前記回転子
コア間において、複数個の別個の導体の両端を、前記回
転子コアの複数個の導体と連通状に連絡すると共に、前
記回転子コア間の複数個の別個の導体を抵抗材により相
互に短絡連結して形成した一体的かご形回転子におい
て、前記回転子コア間における回転軸と前記別個の導体
を相互に短絡連結した抵抗材との間に、回転軸に嵌装し
且つ前記抵抗材に接する円板状の支持体を設けたことに
より課題を解決するための手段とした。

〔作用〕

本発明による作用は以下の通りである。回転軸に設け
た支持体は、回転子の回転により発生する遠心力から、
別個の導体が回転子の外方に撓んでいくことを防止する
と共に発熱後の回転子コア間の導体の歪の発生を防止す
る。つまり、回転子コア間の導体が抵抗材の発熱により
膨張し、回転子の回転による遠心力で外方に撓んだり破
壊することを、湾曲部を有する回転子コア間の別個の導
体を、抵抗材で連結溶接し、回転軸に設けた支持体によ
り支持することで防止することができる。

また、前記支持体において抵抗材は電気的に導通しな
いことにより、回転子コアの導体に誘起する電流は、回
転子の回転と発生トルクに有効に作用することになる。

このことから低速から高速に亘り無段の変速で安定し
た高トルクを発生する２固定子誘導電動機の実用化が可
能となった。

〔実施例〕

実施例について第１図、第２図を参照し説明する。第
１図の符号１は本発明に係る２固定子誘導電動機であ
り、該誘導電動機は以下のような構成を有する。

鉄心からなる回転子部分2,3を任意の間隔を設けて回
転子軸４に軸装し、該回転子部分は、回転子コアにアル
ミニウムを鋳込んで複数個の導体５と、その一端部を短
絡環６と７及び他方側に前記複数個の導体を一組にし
て、端部51とを形成した。さらに回転子８は前記回転子
部分2,3間において、１組の導体に対し、つまり前記回
転子部分2,3の端部51に対し、導体55を連通状に連結す
ることで一体的に形成する。回転子部分2,3間に前記連
通状に連結した導体55を抵抗材ｒ…たとえば、銅ニッケ
ル合金、ニッケルクロム合金、鉄クロム合金及びステン
レス…を介し短絡連結してある。

また回転子部分2,3に回転子８の両側部10,11に連絡す
る複数個の通風胴12…を設ける。さらに固定子25,31に
該固定子の両側部に連絡する複数個の通風胴60を設け
る。

また、抵抗材ｒ…を例えばジグザグ状形状あるいはその
他任意の冷却攪拌体として冷却作用体13に形成すること
ができる。

円筒状の機枠14の両側部に設けた軸受盤15,16を両側
部にボルト17により一体的に組付け、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21,22に軸支し、回転子４を回
転自在としてある。

第１図および第２図に示すように、回転子コア2,3に
対して同心的にその外側部に巻線22,23を施した回転固
定子31と第２固定子25を対峙並設する。機枠14と回動固
定子31との間にすべり軸受26を装設して、すべり軸受26
を機枠14に嵌装したストップリング28…によって左右移
動を固定する。第２固定子25は機枠14の内壁面に固設さ
れる固着固定子である。回動固定子31の一側外周面には
ギヤー33を嵌着してあり、機枠14の外周部に固設した駆
動装置29と成す正逆回転用小型モーター35に、駆動用歯
車36を軸着する。開口部37から機枠14内に一部を挿入し
た駆動用歯車36と、回動固定子31に嵌着したギヤー33と
を係合させ、駆動装置29と成すスイッチを備えた小型モ
ーター35と、ギヤー33および駆動用歯車36とにより成る
回動機構30を介して回動固定子31に連結し、回動固定子
31を回動自在とし、機枠14に固設した第２固定子25に関
連して回動自在とした回動固定子31を、電圧移相装置に
形設してある。符号38は突片を入出動制御するソレノイ
ドで、ソレノイド38は機枠14に装着してその突片を回動
固定子31に嵌着したギヤー33に装着自在に係合させてあ
り、トルク発生時の固定子への反作用等、固定子が必要
以外容易に回動しないためのストッパーである。

複数の開口部を開設し、前記複数の開口部を任意個数
の送風口65と排風口66とに形成し排風口66は前記吸引口
74Aに連通する。

軸受盤15,16には複数個の通風孔40…を穿設してあ
る。

冷却装置73を機枠14に固設すると共に、冷却装置73の
吸引部74Aを機枠14内に連絡する。以上本発明に係る誘
導電動機の構成を述べた。

次に本発明の実施例の構成を第３図に示す。第３図は
抵抗材ｒと支持体75とを含む回転子部分間の側断面図で
ある。回転子部分2,3の端部51に、湾曲部を持つ導体55
を支持体75を囲繞して固着する。導体55を固着した回転
子部分2,3は回転軸４に軸装してある。

抵抗材ｒで隣接する別個の導体間を相互に連結溶接す
る。この時抵抗材ｒは別個の導体55を囲繞する如く一体
的に形成したものを溶接したり（第４図）、複数の抵抗
片を別個の導体間に溶接したりする。このとき抵抗材ｒ
は支持体75と接して回転軸４と同心的に形成される。ま
た抵抗材ｒに臨む支持体75の円周部分にまたは円周全部
に絶縁材を施してある。

次に支持体を第３図において示す。支持体75を、回転
軸４に嵌装するリング76に装着し、ストッパー77と共に
リング76の側端部をかしめて、支持体75をリング76と一
体的に形成し、リング76を回転軸４上の回転子部分間に
嵌装する。このときリング76には絶縁のためのコーティ
ングを施すことがある。

ところで、導体55は導体56と導体57とによって形成す
る。湾曲部を有する導体56と導体57は対称形に設けて合
わせた部分をスポット溶接等の溶接手段で固着する。こ
のとき前記導体56,57は、板状のものは加工・溶接が容
易である。

以上に構成される実施例の作用は次の通りである。

本発明に係る２固定子誘導電動機は、複数の回転子導
体を抵抗材で短絡連結する構成から、電圧移相装置の調
節に基づいて位相差を比較的大きくとって行う起動時或
いは低・中速度運転時においては、抵抗材の発熱が急速
に増加し、抵抗材に係る導体熱膨張は避けられないもの
であるが、前記回転子に装設した導体あるいは別個の導
体は、熱膨張により第３図において左右方向に伸びる。
これら導体の一方は回転子部分の端部との間に圧力を生
じるものの、回転子部分間においては別個の導体の湾曲
部において膨張による伸びは吸収される。さらに、また
熱膨張に加え回転子の回転と相まって、導体は外方に広
がろうとするが支持体により回転軸と同心的に設けてあ
るので、抵抗材と支持体の相互作用により回転によって
発生する遠心力による導体の外方への広がりは防止する
ことができる。

〔発明の効果〕

本発明に係る２固定子誘導電動機は始動時及び低速か
ら中速度に至る間に高トルクを得ようとすると、連通状
に構成する回転子導体に溶接固着した抵抗材の急速な発
熱の増加は避けられずこの種の電動機の実用化を困難と
していたが、本発明により抵抗材の発熱による回転子部
分への影響は無く、抵抗材及び抵抗材に係る導体の撓み
や、それに伴う破壊などの不安は解消された。

以上のことから、２個の固定子間に回転磁界の位相の
ずれを設けて、トルクの多様化を計り、可変速あるいは
始動性を改善するタイプの誘導電動機の用途を拡大し
て、高トルクの可変速電動機を必要とするあらゆる分野
に大きく貢献することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る２固定子誘導電動機、第２図は第
１図の正断面図、第３図は本発明の抵抗材及び支持材の
詳細図、第４図は第１図の抵抗材部分の正断面図。 １……２固定子誘導電動機、2,3……回転子部分、４…
…回転子軸、５……回転子導体、6,7……短絡環、８…
…回転子、10,11……両側部、12……通路胴、13……冷
却作用体、14……機枠、15,16……軸受盤、17……ボル
ト、19,20……冷却用翼車、21……軸受、22,23……巻
線、25……第２固定子、26……すべり軸受、28……スト
ップリング、29……駆動装置、30……回動機構、31……
回動固定子、33……ギヤー、35……小型モータ、36……
駆動用歯車、37……開口部、38……ソレノイド、40……
通風口、51……端部、55……湾曲部を有する導体、56…
…導体、57……導体、58……湾曲部、59……切り欠き、
60……通風胴、65……送風口、66……排風口、70……フ
ァンケース、71……遠心ファン、72……モーター、73…
…冷却装置、74A……吸引口、74B……排気口、75……支
持体、76……リング、77……ストッパー、ｒ……抵抗
材。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】任意間隔を設けて回転軸に軸着した２個の
   回転子コアのそれぞれに複数個の導体を装設してあり、
   前記回転子コア間において、複数個の別個の導体の両端
   を、前記回転子コアの複数個の導体と連通状に連絡する
   と共に、前記回転子コア間の複数個の別個の導体を抵抗
   材により相互に短絡連結して形成した一体的かご形回転
   子において、前記回転子コア間における回転軸と前記別
   個の導体を相互に短絡連結した抵抗材との間に、回転軸
   に嵌装し且つ前記抵抗材に接する円板状の支持体を設け
   たことを特徴とする２固定子誘導電動機の回転子。