JP2885450B2 - 複数固定子誘導電動機の冷却装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複数固定子誘導電動機の冷却装置に関する
ものであり、より詳しくは単一の回転子、複数個の固定
子及び移相装置とを有し、移相装置を調節することによ
り回転子の回転速度および発生トルクを任意に変化させ
ることができる所謂複数固定子構成の誘導電動機の冷却
装置に関する。

〔従来の技術〕

この種の誘導電動機では、その特徴として移相装置の
調節に基づく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回転子導体に連結し
た抵抗材の発熱及び構成部品の蓄熱が急速に増加するた
めに冷却装置を必要とするものである。しかしながら本
発明に係る複数固定子誘導電動機、より詳しくは複数の
回転子コアを有する単一の回転子と複数の固定子及び移
相装置とを有し、移相装置を調節することで、高速域か
ら低速域の広範囲に亘りスムーズな変速が可能で、広範
囲に亘り高トルクを発生させることのできる電動機に関
しての具体的な冷却装置の開示はない。つまり一般の誘
導電動機のように冷却装置はファンの送風によるものが
もっとも簡単であるため多用されている。しかしながら
回転軸にファンを設けたものはファンの動力源は必要と
しないがファンや風向を定めるケーシング等は電動機の
主要構成部品とは別の部品として必要となる。また本発
明に係る誘導電動機は使用状態によっては発熱が抵抗材
に集中するため抵抗材を中心に冷却装置を設ける必要が
あり、構造上、一般の誘導電動機のように発熱する抵抗
材部分に回転軸の回転を利用した冷却ファンを設けるこ
とは技術的に難しくコステ面で高価なものとなってい
た。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、上記従来技術の欠点を改善するもので複数
固定子誘導電動機の移相装置の調節で位相差を比較的大
きくとって行う起動時、或いは低・中速度運転時におけ
る抵抗材での発熱及び構成部品の蓄熱を冷却放熱させ、
電動機の回転効率を有効的に作用させると共に回転子や
抵抗材等の耐久性を向上するための簡便な冷却装置を提
供することにある。

なお、本発明の複数固定子誘導電動機は、単相または
３相電源等に接続して使用され、回転子の形態は、普通
かご形、二重かご形、深溝かご形、特殊かご形、巻線形
等のいずれの形式のものにも適用できるものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、機枠内に、同一の回転軸に一定の間隔をも
って軸着した複数個の回転子コア上に複数個の回転子導
体を連通状に装設すると共に前記回転子導体を前記複数
個の回転子コア間において抵抗材によって短絡連結した
一体的回転子と、該回転子の各回転子コアのそれぞれに
対峙して並設する各固定子コアから成る固定子とを有
し、該固定子のうち何れか一方の固定子がこれに対峙す
る回転子の周囲に発生する回転磁界と、他方の固定子が
これに対峙する回転子の周囲に発生する回転磁界との間
に位相差を設ける移相装置を有する複数固定子誘導電動
機の冷却装置であって、前記抵抗材は雰囲気を撹拌する
冷却作用体に形成すると共に、前記回転子コア間に設け
た抵抗材を含む固定子コア間に空間に機枠外から通じる
少なくとも２つの開口部を前記固定子コア間の機枠に設
け、前記少なくとも２つの開口部間の機枠内周に仕切り
を設けることにより前記課題を解決する手段とした。

〔作用〕

本発明に係る複数固定子誘導電動機は特に、中・低速
度領域の運転時にあっては抵抗材の発熱が増大し、その
発熱作用により電動機回転効率および抵抗材の耐久性は
大幅に低下する。本発明においては、発熱の大きい抵抗
材を含む、固定子コア内側の空間において冷却作用体に
形成した抵抗材と、固定子コア間の機枠に設けた少なく
とも２つの開口部及び前記少なくとも２つの開口部間の
機枠内周に設けた仕切りとにより、抵抗材を含む固定子
コア間の空間内は、回転子の回転による抵抗材の回転
で、前記２つの開口部の一方から外気が導入され、他方
の開口部から抵抗材を含む固定子コア間の空間の内気は
排出されて冷却装置が形成される。外気の導入及び内気
の排出を行う開口部は回転子の回転方向により入れかわ
る。ここに形成されるファンはプレートファンあるいは
クロスフローファンと同様の作用がある。

より詳しくは、回転子の回転と共に抵抗材が回転する
と、抵抗材の撹拌作用で固定子コア間の内気は回転方向
に移動するが、開口部間に仕切を設けてあるので、移動
した内気は抵抗材の回転に従って機枠内を循環すること
なく一方の開口部から排出される。一方の開口部から内
気が排出されるとそれに伴って他方の開口部から外気が
機枠内に導入される。このようにして機枠内は常に外気
を導入し内気を排出する。またこの時、ファンの役目を
発熱の大きい抵抗材が行なうので、機枠内の外気の導
入、排出と共に自らの放熱も同時に行なうことになる。
以上のことから二組の回転子コアに装設した複数個の導
体を固定子コア間において短絡連結した抵抗材は、変動
なく正確に作用する。

〔実施例〕

本発明は主としてかご形回転子をもつ２固定子誘導電
動機として詳細を説明するが、巻線型回転子をもつ二固
定子誘導電動機の場合もあり、これに限定されないこと
は言うまでもない。また、固定子巻線のスター結線、デ
ルタ結線の切り換えを併用してトルク特性をより多様化
する場合もあり、回転子コア間の構成も、空間，非磁性
体、磁性体等を使用する場合がある。

すでに本出願人は、特願昭61−128314号として本発明
の構成の一部である複数固定子からなる誘導電動機の構
成、作用の詳細な説明を行なっている。したがって本発
明の主構成を中心に説明し、たとえば移相装置等の詳細
な説明を省略する。

第１図により本発明の構成の一部をなす電動機の１実
施例を説明する。符号１は本発明に係る二固定子誘導電
動機であり、該誘導電動機１は以下のような構成を有す
る。磁性材料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に装着する。回転子コア2,3間は非磁性
体コア５を介設するか、または空間とする。回転子コア
2,3に装設した複数個の導体６…のそれぞれを回転子コ
ア2,3に連通して連結し一体的な回転子７を形成し、そ
の直列に連結した複数個の導体６…の両端部は短絡環8,
8により短絡される。また、本実施例においては回転子
７に装設されたそれぞれの導体６…は回転子コア2,3間
の非磁性体コア５部において、任意のベクトルの差の電
流を流すための抵抗材９を介して連結してある。

回転子コア2,3に対峙する外側部に巻線10,11を施した
第１固定子12と第２固定子13を機枠14に並設し、第１固
定子12と第２固定子13は機枠14に固定する。

この固定子の巻線の結線は直列、並列どちらでもよ
く、移相装置も、この固定子巻線の結線を切換えて行う
もの、あるいは固定子を機械的に回動させるもの等手段
は限定しない。

次に本発明の第１の実施例を第２図を参照して説明す
る。第２図は一部を省略した第１図の正断面図であり抵
抗材９はジグザグ形状の冷却作用体15に形成してある。
また機枠14には固定子コア間の空間16に機枠14外から通
じる開口部21,22が設けてある。更に開口部21と開口部2
2の間には仕切板20が固定子コア間の空間16を仕切るよ
う機枠内周に設けてある。ここで前記開口部21,22は電
動機を防滴形にする際、機枠の下方側に設けることにな
るが、その位置は本実施例に限定されない。

以上の構成における作用を説明する。まず回転子７の
回転（図中矢印の方向）と共に冷却作用体15が回転する
と、空間16内の内気は撹拌されながら回転子７の回転方
向に誘導されるが開口部22に至って仕切板20により内気
は強制的に機枠14外に排出され、それによって開口部21
から外気が吸引される。この場合外気は開口部21から吸
引されると冷却作用体15に撹拌され空間16内を移動しな
がら抵抗材９の発熱等を吸収し開口部22側に誘導され仕
切板20により開口部22より機枠14外に排出されるから、
抵抗材９の冷却と共に機枠14内の高温となった内気を排
出することができる。

次に第３図により第２の実施例を説明すると、第１の
実施例と異なる点は、仕切板30の取付位置を、機枠内周
における開口部21と開口部22との間の長い側に設けたこ
とである。

以上の構成における作用を説明すると次のようにな
る。回転子７の回転（図中矢印の方向）により冷却作用
体15が回転する。このとき固定子コア間の空間16の内気
は冷却作用体15に誘導されて回転方向に移動するが仕切
板30により開口部22より機枠に排出される。それによっ
て開口部21から外気が吸引される。この場合外気は開口
部21から吸引されると冷却作用体15に撹拌されて、冷却
作用体15により誘導される内気と外気は混合されながら
誘導され内気を冷却して機枠14外に開口部22より排出さ
れるから抵抗材９は外気によって冷却される。

以上の実施例において回転子の回転方向は左右どちら
でもよく同様の作用効果がある。また１つの開口部は複
数個のスリット状の開口で形成してもよい。

ところで冷却作用体15はプレートファンまたはクロス
フローファンに見る羽根の作用をするものであり、その
形状は抵抗材の抵抗値、あるいは固定子コア間の空間等
により変更されるものであり本実施例に限定されない。

以上のことから、従来の別部品であったファンを電動
機の主要構成部品で兼用し、別部品として上げられる仕
切板も空間を仕切るだけの簡単な部品であることからコ
スト面でも安価になるだけでなく、主要構成部品を冷却
作用体なる羽根形状を持たせることで技術的にも簡単に
実施可能となり、発熱の大きい抵抗材を直接冷却するこ
とで冷却効率の向上が計れる。このことから単純な方法
で抵抗材の発熱による電動機の温度上昇を抑えることが
できるものとなる。

〔発明の効果〕

以上のように構成したので、部品点数を増加させるこ
となく、冷却ファンを設けることもなく、今まで別部品
の冷却ファンを用いた複数固定子誘導電動機がそのまま
の状態で使用できると共に冷却効果を向上させることが
できる。

このように、外部にファンを設けることによる周辺の
規制は発生しないことから、それだけ小型化が可能とな
り、また電気的な制御手段をも必要とせず部品点数の削
減などから、コスト面と共に冷却効果向上による性能面
の向上をも計ることができる多大な効果を有するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る可変速誘導電動機、第２図は第１
図の一部を省略した抵抗材部分の正断面図、第３図は第
２の実施例を示す一部を省略した抵抗材部分の正断面図
である。 １……複数固定子誘導電動機、2,3……回転子コア、４
……回転子軸、５……非磁性体コア、６……回転子導
体、７……回転子、８……短絡環、９……抵抗材、10,1
1……固定子巻線、12……第１固定子、13……第２固定
子、14……機枠、15……冷却作用体、16……空間、20…
…仕切板、21……開口部、22……開口部、30……仕切
板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H02K 9/00 - 9/28 H02K 16/00 - 16/04 H02K 17/00 - 17/44

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機枠内に、同一の回転軸に一定の間隔をも
   って軸着した複数個の回転子コア上に複数個の回転子導
   体を連通状に装設すると共に前記回転子導体を前記複数
   個の回転子コア間において抵抗材によって短絡連結した
   一体的回転子と、該回転子の各回転子コアのそれぞれに
   対峙して並設する各固定子コアから成る固定子とを有
   し、該固定子のうち何れか一方の固定子がこれに対峙す
   る回転子の周囲に発生する回転磁界と、他方の固定子が
   これに対峙する回転子の周囲に発生する回転磁界との間
   に位相差を設ける移相装置を有する複数固定子誘導電動
   機であって、前記抵抗材は雰囲気を撹拌する冷却作用体
   に形成すると共に、前記回転子コア間に設けた抵抗材を
   含む固定子コア間の空間と機枠外とを通じる少なくとも
   ２つの開口部を前記固定子コア間の機枠に設け、前記少
   なくとも２つの開口部間の機枠内周に仕切りを設けたこ
   とを特徴とする複数固定子誘導電動機の冷却装置。