JP2918896B2 - 可変速誘導電動機の固定子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、可変速誘導電動機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前記複
数個の固定子のうち何れか一方の固定子に対峙する回転
子導体部分に誘起する電圧と他方の固定子に対峙する前
記回転子の対応する導体部分に誘起する電圧との間に位
相差を生じさせる電圧位相装置とを有し、電圧位相装置
を調節することにより回転子の回転速度及び発生トルク
を変化させることができる所謂複数固定子誘導電動機に
関する。

〔従来の技術〕

誘導電動機の速度を制御する方法としては、電源周波
数を変える方法、固定子に施した巻線の極数切換、一次
電圧を制御する方法などがある。また、特公昭27−4357
号公報に記載されている如く、固定子を固着固定子と可
動固定子との２組に分割しそれぞれ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そ
れぞれ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、二つのヴェクトル和の電
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
機であるが、可動固定子をすべり軸受に装着して可動す
るように形成したものであるから、可動固定子とすべり
軸受との摺動摩擦力が大きく、回転子の速度制御のため
に可動固定子を回動する際に大きな力を必要とし、可動
固定子を小型モーターによって自動制御しようとすれば
相当の大負荷となる。このため、大型の回動用モーター
の使用が不可避となり、無駄な大電力を放熱するだけで
なく、事実上実用に堪えないものである。可変速誘導電
動機が大型となるほどこの傾向は顕著となるものであっ
た。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明における回転子導体を短絡する抵抗材を有する
回転子において、電圧移相装置により生起される位相差
により、前記抵抗材に電流が流れて回転子導体抵抗が増
したようになり大きなトルクを発生することができる
が、その反面、抵抗材の発熱も大きくその影響により回
動自在に形成した固定子は膨脹し、たとえば機枠内周と
固定子外周との間にすべり軸受を設けたすべり軸受方式
では回動不能となってしまっていた。また回転軸方向つ
まり軸受のスラスト方向のズレに対する固定も考慮しな
ければならず、前記膨脹と共に回動自在の固定子として
使用できない大きな原因となっていた。本発明は、この
ような問題点を解決する技術を提供しようとするもので
ある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明は、電機の機枠に固
着した軸受盤に嵌装する軸受により軸支される回転軸
に、一定の間隔をもって軸着された２個の回転子コア上
に複数個の回転子導体が連通状に装設されると共に前記
回転子導体が前記２個の回転子コア間において抵抗材に
よって相互に短絡連結された一体的な回転子と、該回転
子の各回転子コアにそれぞれ対峙し前記回転子と同軸上
の機枠内周に並設する２個の固定子とを備え、前記２個
の固定子のうち少なくとも１個の固定子の前記回転子コ
ア間と異なる側方に支持体を装着し、前記支持体にボー
ルベアリングまたはローラーベアリングを嵌装して前記
回転軸に装着して回転子と同心的に回動自在な回動固定
子とした可変速誘導電動機において、前記回動固定子
は、前記異なる側方の機枠と軸受盤との間に摺動溝を形
成して、該摺動溝と摺動する両側面を備えるギヤ部を前
記支持体に設けると共に、前記支持体のギヤ部と係合し
て駆動する駆動装置を前記機枠に設けた可変速誘導電動
機の固定子とすることにより解決の手段とした。

なお、本発明の可変速誘導電動機は、単相または３相
のいずれにも形成でき、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り、本発明の説
明に用いる導体とは、かご形回転子コアに装設した導
体、および巻線型回転子コアに巻装した巻線のそれぞれ
を総称するものである。

〔作 用〕

上記の如く構成された可変速誘導電動機の作用は次の
とおりである。すなわち、固定子の側方に支持体を装着
して前記支持体にボールベアリングまたはローラーベア
リングを嵌装して、前記回転軸に装着すること、すなわ
ち、ころがり軸受方式で回転軸に装着して前記回転子と
同心的に回動自在に形設して回動固定子としたことによ
り、小さな力で前記回動固定子を回動させることができ
るようになり、回動用の駆動装置等を小さくすることが
可能となった。

また、本可変速誘導電動機は、抵抗材の作用により、
大きなトルクを出すことができる反面、発熱も大きく、
たとえば前記固定子を回動するために固定子の外周部に
ボールベアリングまたはローラーベアリングを嵌装して
機枠に装着する構成とした場合、前記回動自在に形成し
た固定子が膨脹してボールベアリングまたはロラーベア
リングに大きな力がかかり、かつ機枠側にも大きな力が
かかるので、膨脹が大きければボールベアリングまたは
ローラーベアリングの破損あるいは機枠側の破損が起こ
ったり、ボールベアリングまたはローラーベアリングの
固定子または機枠側との接触点が電動機運転中の振動の
作用と相まって摩耗したりしたが、本発明においては、
前記回動固定子と機枠との間に支持体で間隙を設けて支
持体を回動自在に回転軸に装着し、熱膨脹の少ない側で
支持体の摺動部と機枠内周に形成される摺動溝との摺動
により、回動固定子は回転子と同心的に回動すると共に
スラスト方向のズレは支持体の摺動部により防止され回
動はより安定し、更に摺動板外周にギヤーを形成するた
め、回動固定子へ駆動部の駆動力は安定して伝達され
る。

〔実施例〕

実施例について第１図ないし第４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、弯曲部を持つ別個の導体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は、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により、前記弯曲部において隣接
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、複数の抵抗片を別個の導体間に溶接し
たりする。また弯曲部にかかる抵抗材ｒには回転軸４の
中心を起点とし回転子外方に向う切り欠きを設けてあ
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。さらに固定子25,31の外周部に
該固定子の両側部に連絡する複数個の通風路60を設ける
と共に固定子外周と機枠内周との間に通風路61を設け
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。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。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
の支持体に形成したギヤー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
よびウオームギヤー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に連結して回動自在とし
た回動固定子31を、電圧移相装置に形設してある。軸受
盤15,16には複数個の通風孔40…を穿設してある。

機枠に開設した排風口66には、冷却装置83を接続し
て、該冷却装置83はファンケース83に固設したモータ82
の回転軸に固着する遠心ファン81の回転により吸引口84
Aより吸引して排気口84Bより排気する。

なお、各固定子25,31に巻装された固定子巻線23,22の
電源へ接続は直列又は並列の何れであっても構わない。
また、電圧移相装置として回動機構によるものを示した
が、固定子巻線の結線切り換え方式の移相器を介在させ
る等の純電気的手段と回動機構との組み合わせとするこ
ともある。そして軸受27は一般に使用される、ボールベ
アリングやローラーベアリングであり、特別の軸受は必
要としない。また、本実施例では軸受による片持ちの支
持方式をとっているが、固定子の受ける回転力の反作用
や、電動機の大型化に伴う、回動固定子重量の増加など
により、回動固定子の外周面又は、それに対峙する機枠
内面に、支持体を支持するための軸受（図示せず）を補
助的に設けることもある。さらにこの軸受も、上記同様
にして一般的軸受及びその使用方法による。

さらに第３図により詳述すると、機枠14と軸受盤15と
により機枠内周に回転軸４と同心的に摺動溝70を形成す
る。この摺動溝70は軸受盤15のフランジ部と機枠14端面
との接合で摺動部28との摺動が可能な間隙にボルト17で
固設される。

一方、摺動部28の両側面は一方を機枠14の摺動溝、他
方を軸受盤15の摺動溝に摺動する。このとき摺動溝70及
び摺動部28の摺動面にテフロン等の処理を行うとよい。

ところで本実施例において、回転軸４と同心的に摺動
部28の任意円周上、つまり摺動面の任意の位置に複数個
のすべり材71を介在させてより円滑な回動を可能とする
方法がとられる。たとえば板状のすべり材（四フッ化樹
脂材）を摺動面に固着したりするが、ここでは摺動面の
任意位置にすべり材71を貫通して固着し摺動する方法を
示している。ここで第５図は第１図左方向より見た支持
体だけを示したもので、摺動部28の任意円周上にすべり
材71を貫通した詳細である。

以上のことは摺動面全体にコーティングしたり、摺動
面全体にすべり材を固着したりする手間もなく、貫通し
たすべり材71は機枠14と軸受盤15とをボルト17で固着す
るとき同時に摺動溝70内に挾着することになる。

また前述したギヤー33は、前記摺動部28の円周面に形
成してあり、摺動部28にスラスト方向を固設されたギヤ
ー33と、ギヤー36との係合は安定した駆動が実現できる
ものである。

ところで、ここで示す支持体26は一体形成のものを示
したが、たとえば、固定子外周をとりまく円筒73と、軸
受部分の円盤74と摺動部28の同心異径円盤75及びギヤー
76との固着等による支持体26の形成とすることもできる
（第４図）。また支持体26の円盤部分たとえば第４図の
円盤74には通風口78が開設してある。

以上の如き構成において軸受27により回転子軸４に同
心的に形設された回動自在の支持体26で支持される回動
固定子31は、駆動装置29の小型モータ35により調節設定
される。回動固定子31の回動により、回転子・固定子間
に生起する回転磁界に、位相のずれを生じさせ、回転子
導体に誘起する電圧を増減制御することにより、回転子
の回転速度を任意に変え得る。さらに回動固定子31を回
動させると、回転子2,3間の連通状に装設された導体55
および５は、抵抗材ｒによって短絡連結された一体構造
のため、該抵抗材ｒには位相差による電流が流れ、回転
子導体５の抵抗が増したようになり、大きなトルクを発
生することができる。

以上の可変速誘導電動機は、支持体26に軸受を嵌装し
て、回転軸４と同心的に支持体を形設することで、従来
例の様な機枠内面と回動固定子外周面との間に軸受を介
在した嵌合による機枠内面からの嵌合面圧力は消滅し、
小型モータでの回動固定子の回動が可能になる。また、
可変速誘導電動機に大きなトルクを発生させる時、回転
子導体の抵抗材の発熱による、回動固定子の熱膨脹を伴
うが、この回動固定子の熱膨脹に伴う、前記嵌合部のき
しみ又は不可動は、回動固定子の支持体と、それに対峙
する機枠内面とに間隙を設けることと、上記詳説の固定
子を支持体で支持することにより無視できるようにな
る。更に熱膨脹の少ない軸受板側で、支持体を機枠と軸
受盤で形成される摺動溝との摺動とすることで、支持体
による回動固定子の回動をよりスムーズにより安定させ
ることができ、更にスラスト方向を摺動溝でしっかりと
固定された支持体は摺動部に設けたギヤーと駆動装置の
ギヤーとの確実なかみ合いで安定した回動固定子の回動
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の側断面図、第
２図は第１図の可変速誘導電動機のＡ−Ａ正断面図、第
３図は摺動部の詳細図、第４図は支持体の別の実施例
図、第５図は第１図左方向より見た支持体だけの詳細図
である。 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、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……支持体、28……摺動部、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……ウオームギヤー、37……開口部、
38……ソレノイド、40……通風口、51……端部、55……
弯曲部を有する別個の導体、60,61……通風路、63,64…
…開口部、65……通風路、66……排風口、70……摺動
溝、71……すべり材、73……円筒、74……円板、75……
異径円板、76……ギヤー、78……通風口、80……ファン
ケース、81……遠心ファン、82……モータ、83……冷却
装置、84A……吸引口、84B……排気口、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 (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電機の機枠に固着した軸受盤に嵌装する軸
   受により軸支される回転軸に、一定の間隔をもって軸着
   された２個の回転子コア上に複数個の回転子導体が連通
   状に装設されると共に前記回転子導体が前記２個の回転
   子コア間において抵抗材によって相互に短絡連結された
   一体的な回転子と、該回転子の各回転子コアにそれぞれ
   対峙し前記回転子と同軸上の機枠内周に並設する２個の
   固定子とを備え、前記２個の固定子のうち少なくとも１
   個の固定子の前記回転子コア間と異なる側方に支持体を
   装着し、該支持体にボールベアリングまたはローラーベ
   アリングを嵌装して前記回転軸に装着して回転子と同心
   的に回動自在な回動固定子とした可変速誘導電動機にお
   いて、前記回動固定子は、前記異なる側方の機枠と軸受
   盤との間に摺動溝を形成して、該摺動溝と摺動する両側
   面を備えるギヤ部を前記支持体に設けると共に、前記支
   持体のギヤ部と係合して駆動する駆動装置を前記機枠に
   設けてなることを特徴とする可変速誘導電動機の固定
   子。
2. 【請求項２】支持体に設けたギヤ部の摺動する面の複数
   箇所に、ギヤ部を貫通し摺動溝と摺動するすべり材を設
   けたものである請求項１記載の可変速誘導電動機機の固
   定子。