JP2918890B2 - 誘導電動機の回転子 - Google Patents

誘導電動機の回転子

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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。
〔従来技術とその問題点〕 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
備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
相違を180℃ずらせ始動後の運動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、可変速あるいは始動性を改
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複数
個の回転子コアを一体的回転子に構成し複数個の固定子
に対峙しない回転子コア間において、前記複数個の回転
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
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、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脹し撓み回
転子の回転による遠心力により前記撓みははさらに助長
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脹し、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。
〔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
90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別個の導体
の撓みと回転子の破壊とを防止し、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。
〔問題を解決するための手段〕
前記技術的課題を達成するために本発明は、複数個の
孔を開設した2組の回転子コアのそれぞれにアルミニウ
ムを鋳込んで、複数個の導体と、前記回転子コアの一方
側に短絡環と、前記回転子コアの他方側にそれぞれの導
体の端部とを形成して前記回転子コアのそれぞれを回転
子部分とし、該2組の回転子部分のそれぞれの端部に前
記導体とは別個の導体をそれぞれ固着し、前記2組の回
転子部分間において前記別個の導体をある間隔をもって
一対一で突き合わせ、それぞれ付き合わせた別個の導体
間及び隣接間を抵抗材により連結して前記導体を連通状
に連結し一体的かご形回転子を形成すると共に、別個の
導体は2組の回転子部分間において、回転軸に嵌接した
リングまたは回転軸に固設した1つまたは複数の支持材
により支持し、前記別個の導体を連結溶接する抵抗材
は、2組の回転子部分間で一対一に突き合わせた別個の
導体の突き合わせに対峙する部分へ切り欠きを設けたこ
とにより問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。回転子部分間
の端部に固着した別個の導体を、2個の回転子部分間に
おいて一定の間隔を設けて抵抗材で連結溶接すること
は、抵抗材の発熱による別個の導体の膨脹を前記間隔で
吸収し、それにつれて抵抗材に設けた切り欠きにより抵
抗材の切り欠きは閉じる方向に作用する。
また回転軸に設けた支持材は、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。したがって、別個の導体が抵抗材
の発熱により膨脹し、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、一対の別個の導体を、切り
欠きを設けた抵抗材で、ある間隔をもたせて連結溶接
し、回転軸に設けた支持材により支持することで防止す
ることができる。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可変速誘導電動機
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は本発明に係る可変速誘導電動機であり、
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、複数個の抵抗材r…を例えばジグザグ状形状
あるいはその他任意の冷却撹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21,21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を施した回動固
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−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10
0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。
遮へい板52にはアスベストなどを原材料とする断熱材
を接着し形成したもので、比較的温度上昇大なる抵抗材
rと該抵抗材rと一方側に対峙する比較的温度上昇小な
る固定子コイル22との間、前記抵抗材rの他方側に対峙
する比較的温度上昇小なる固定子コイル23との間それぞ
れに前記遮へい板52a,bを設け、ここに機枠14と遮へい
板52aとにより固定子コイル22を含む通風路67と、機枠1
4と遮へい板52bとにより固定子コイル23を含む通風路68
及び遮へい板52a,bによって抵抗材rを含む通風路69を
形成する。また機枠14に前記通風路67,68,69に連通した
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74
A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を第3図に示す。第3図は抵抗材
rと支持材75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に別個の導体55,56を圧入固着す
る。それぞれ別個の導体55,56を固着した回転子部分2,3
を対称的に回転軸4に軸装し、このとき前記別個の導体
55,56は回転子部分間でそれぞれ一対一で突き合わせ、
付き合わせ部分で、ある間隔を有する如く成す。
切り欠きを設けた抵抗材rを前記突き合わせ部分58
と、隣接する別個の導体間とに連結溶接する。この時抵
抗材rは別個の導体55,56を囲撓する如く一体的に形成
したものを溶接したり、複数の抵抗片を別個の導体間に
溶接したりする。また突き合わせ部分58にかかる抵抗材
rには回転軸4の中心線上を起点とし回転子外方に向う
切り欠き59を設けてある。
同一円周上に別個の導体55,56の断面形状よりやや大
きい複数の孔を、別個の導体の数に対応して開設した支
持材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、支持材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
回転子部分間に軸装する。前述の回転子部分2,3を回転
軸4に軸装すると時、別個の導体55,56は支持体75に開
設した複数の孔に挿入し別個の導体55,56のそれぞれを
一対一に突き合わせる。ところで支持材75に開設した孔
と別個の導体55,56との接触部分には絶縁材が施してあ
る。
以上に構成される実施例の作用は次の通りである。
本発明に係る可変速誘導電動機は、複数の回転子導体
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、抵抗材に係る別個の導体膨脹は避けられないもので
あるが、前記別個の導体は熱膨脹により第1図において
左右方向に伸びる。別個の導体の一方は回転子部分の端
部との間に圧力を生じものの他方の回転子部分間におい
ては突き合わせ部分の、前記ある間隔において膨脹によ
る伸びは吸収される。さらに別個の導体に溶接固着した
抵抗材は、突き合わせ部分に設けた切り欠きにより前記
同様吸収する。
また熱膨脹に加え回転子の回転と相まって、別個の導
体は外方に広がろうとするが支持材に開設した複数の孔
のそれぞれを通り、抵抗材に連結溶接しているから回転
によって発生する遠心力による別個の導体の外方への広
がりは防止することができる。
〔発明の効果〕
本発明に係る可変速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
の増化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な解消された。
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図は本発明に係る可変速誘導電動機、第2図は第1
図の正断面図、第3図は本発明の抵抗及び支持材の詳細
図。 1……可変速誘導電動機、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、52a,b……遮へい板、55,56……別
個の導体、57……支持体、58……突き合わせ部分、59…
…切り欠き、60……通風胴、65……送風口、66……排風
口、67……通風路、68……通風路、69……通風路、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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02K 17/00 - 17/44 H02K 16/00 - 16/04

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数個の孔を開設した2組の回転子コアの
    それぞれに複数個の導体と、前記回転子コアの一方側に
    短絡環と、前記回転子コアの他方側にそれぞれの導体の
    端部とを、アルミニウムを鋳込むことにより形成し、前
    記回転子コアのそれぞれを回転子部分とし、該2個の回
    転子部分のそれぞれの端部に前記複数個の導体とは別個
    の導体をそれぞれ固着し、前記2組の回転子部分を対称
    的に並設した誘導電動機の回転子において、前記2組の
    回転子部分同士が向かい合う空間に前記別個の導体をあ
    る間隔をもって一対一で突き合わせ、それぞれ突き合わ
    せた前記別個の導体の間および隣接する前記別個の導体
    の間を抵抗材により連結溶接して前記別個の導体を連通
    状に連絡し、一体的かご形回転子を形成することを特徴
    とする誘導電動機の回転子。
  2. 【請求項2】別個の導体は2組の回転子部分において、
    回転軸に嵌装したリングまたは回転軸に固設した、1つ
    または複数の支持材により支持したものである請求項
    (1)記載の誘導電動機の回転子。
  3. 【請求項3】前記別個の導体を連結溶接する抵抗材は切
    り欠きを有し、該切り欠きは前記別個の導体が前記2組
    の回転子部分間で一対一に突き合わされる空間部分に対
    向する箇所に設けられたものである、請求項(2)記載
    の誘導電動機の回転子。
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