JP2919480B2 - 複数固定子誘導電動機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 複数固定子構成の誘導電動機における回転子に関す
る。

〔従来の技術〕

従来、一般的に使用されているかご形誘導電動機の始
動時においては、始動電流を制御する手段としてスター
デルタ始動、リアクトル始動、始動補償器始動等が知ら
れているが、これ等いずれの手段も始動電流を制御する
ことはできても始動トルクを改善することはできない。

また、巻線型電動機においては、二次抵抗器の抵抗値
を変化させ、始動トルクを向上させることはできるが、
ブラシとストップリングの使用を余儀なくされ保守性に
難があった。

上記問題点に対処するものとして、例えば、特開昭54
−29005号公報に開示される技術のものがある。このも
のは、同軸上に設置された２組の回転子鉄心と、回転子
鉄心に対向してそれぞれ独立する固定子巻線を備えた２
組の固定子と、前記各回転子鉄心に跨って共通に設置さ
れかつ両端にてそれぞれ短絡環を介して相互間を短絡し
たかご形導体と、２組の回転子鉄心間におけるかご形導
体の中央個所にてかご形導体の相互間を短絡する高抵抗
体とを備え、始動時には各組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会わせて給
電する双鉄心かご形電動機であるが、このものは、始動
時に固定子巻線の相互間の位相を180゜ずらすことによ
り始動トルクを大にして始動特性を向上し、運転時には
固定子巻線の相互間の位相を合せて通常のトルク特性で
運転できる点に特徴を有するものである。したがって、
始動性を向上する効果は認められるが、負荷時の回転速
度を増加する際または減少する際に、十分なトルクを確
保すると共に、ショックを少なく自動的に位相差を変更
する装置を備えておらず、始動電流の減少と始動トルク
の増大のみを目的とするものであった。また、位相差が
180゜と０゜のみ設定保持可能で、負荷への広範囲な対
応性を備えていなかった。それ故に始動トルクは位相差
180゜のトルク特性に限定されるので負荷の広範囲な変
化に対応できるものではなかった。

ここで本出願人は、特開昭62−260590号公報に、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複数固定子
構成の誘導電動機を開示している。

更に本発明の回転子コア間で回転子導体に短絡連結す
る抵抗材に関し、本出願人が先願の特開昭62−296791号
公報に、複数個の回転子コア間の空間または非磁性体コ
ア部において、前記複数個の導体のそれぞれを連結材を
介して短絡すると共に、前記固定子に巻装した巻線より
も外側方に前記連結材を突出した構成のものを開示して
いる。

〔発明が解決しようとする課題〕 前記、本出願人の複数固定子誘導電動機の作用、効果
はその公報に明らかなように任意手段により、それぞれ
の固定子間に生起する回転磁界の磁束に位相のずれを生
じさせると、磁束の位相のずれに応じて回転子導体に誘
起する電圧が変化し、回転子導体に誘起する電圧を増減
制御して回転子の回転速度を任意に変えることができ
る。

また、複数個の固定子間に電圧の位相の差が生じる
と、複数個の固定子に誘起されて個別に回転子の導体に
流れる電流は、複数個の導体間に短絡して合成電流が流
れるので、位相のずれに応じて変速するそれぞれの速度
領域において大きなトルクを確保すると同時に効率の改
善をすることができる。

ところで、電圧の位相のずれを大きくした低速回転領
域においては、翼車の旋回速度の低下により通風冷却作
用が減衰し、複数個の導体間に抵抗材を介して流れる電
流が大きくなり、抵抗材の発熱が高くなる現象となる。

このため抵抗材の発熱による他部品への熱伝播の防
止、抵抗材そのものの冷却作用の向上を計る必要があ
る。

更に隣接する抵抗材は、前記抵抗材の発熱により抵抗
材周辺の塵埃や水分等の焼き付きが発生し長期の使用
で、抵抗材の短絡等による抵抗値の変化で、電動機の特
性に影響を及ぼすことが考えられ、長期に亘り、安定し
た抵抗値を保持する必要がある。

また本発明の電動機は抵抗材の抵抗値を変化させる
と、様々な特性を呈するものであるが、抵抗値の変更に
は、抵抗材の素材または抵抗材の導体長さのいずれか一
方、または相方を変える必要がある。このことから特性
の異なる機種構成にしようとすれば、抵抗材の素材また
は導体長さの異なる抵抗材を部品として準備する必要が
あった。

このように抵抗材の冷却の向上および抵抗材の発熱に
よる他部品への熱伝播の防止と抵抗値の安定化を計ると
共に、抵抗値の異なる複数の抵抗材を同一素材により形
成して、抵抗材素材の統一及び、共通化により、生産性
とコスト面においても性能面においても優れた複数固定
子誘導電動機を提供することを技術的課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

同一回転軸に一定の間隙をもって軸着された複数個の
回転子コア上に複数個の回転導体が連通状に装設される
と共に、前記回転子導体は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された一体的な回転子
と、該回転子と同軸上に各回転子コアにそれぞれ対峙す
る固定子コアを有して複数個の固定子を形設し、前記複
数個の固定子のうち少なくとも１つの固定子に、一方の
固定子に対峙した回転子導体に誘起する電圧と、他方の
固定子に対峙した回転子導体に誘起する電圧とに位相差
を生起する電圧移相装置を設けた複数固定子誘導電動機
において、回転子導体を回転子コア間で短絡連結する抵
抗材を盤状抵抗素材に形成し、該盤状抵抗素材には、隣
接する回転子導体間に任意抵抗値を確保するため、盤状
抵抗素材に、該盤状抵抗素材の円周からその中心へ向か
う間隙と、盤状抵抗素材の中心からその円周へ向かう間
隙とを設けて、盤状抵抗素材に導電路を形成したり、そ
れぞれの間隙には該間隙から分岐する分岐間隙を備える
ことにより前記課題を解決するための手段とした。更に
本発明によると、盤状抵抗素材は回転子導体に近い部分
を除き、盤状抵抗素材全体に絶縁材を施し、また回転軸
方向に任意間隙をもって複数個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〕

本発明によると、回転子コア間で隣接する回転子導体
を短絡連結する抵抗材を、盤状抵抗素材とし、該盤状抵
抗素材には放射状間隙及び該放射状間隙より分岐する間
隙により導電路を構成したり、盤状抵抗素材の円周と盤
状抵抗素材の中心とのそれぞれから伸びる放射状間隔に
より導電路を構成してあり、該導電路により隣接する回
転子導体間が短絡連結されることになる。更に間隙を多
く設けて導電路延長を長くすると、抵抗値は高くなる
が、間隙の任意位置を任意手段により短絡すれば、同一
部品で異なる抵抗値の抵抗材とすることができる。

また抵抗材に形成した間隙または盤状抵抗素材表面に
絶縁を施し、長期使用に伴う抵抗材導電路間の短絡を防
止する。

更に抵抗材を盤状に形成することは、放熱効果の向上
を計ると共に、盤状抵抗素材を複数個設けることにより
更なる放熱効果の向上と回転子コア間の強度の向上をも
計ることができる。

なお、本発明の複数固定子誘導電動機は、単相または
３相のいずれにでも形成でき、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、および巻線形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。

〔実施例〕

以下に本発明に係る複数固定子誘導電動機の構成につ
いて第１図ないし第４図により説明する。

鉄心からなる回転子部分2,3を任意の間隙を設けて回
転子軸４に軸装し、該回転子部分は、複数の導体孔を開
設した鋼板を積層して回転子コアを形成し、該回転子コ
アに絶縁材を施しアルミニウムを鋳込んで前記導体孔に
複数個の導体５と、その一端部に短絡環６と７及び他方
側に前記複数個の導体に端部51とを形成した。さらに前
記回転子部分2,3間において、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、アルミニ
ウム、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。この回
転子部分2,3間の導体55と、抵抗材により形成される空
間およびその周辺は、そのまま空間かまたは非磁性体に
より形成する。

また、抵抗材ｒを任意形状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。このように回転子部分
2,3と導体55および抵抗材ｒにより一体的回転子８を形
成する。

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。

回転子部分2,3にそれぞれ対峙して固定子25,31を回転
子部分2,3と同心的に設けさらに固定子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。

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、前述の如く回転子
部分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とを対峙並設する。また
このとき第１図から明らかなように固定子25,31の回転
軸４方向に突出する巻線22,23のコイルエンドは、固定
子25,31の中心から固定子円周の外側に広がるように設
けて、複数の回転子コア間に抵抗材を設けた本発明に係
る複数固定子誘導電動機の回転軸４方向の長さを短かく
構成できるようにする。

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を嵌着しており、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に外枠32を設けて、小型モータ35に駆動用歯車36を
軸着し、前記外枠32に駆動用歯車36に係合して減速歯車
34を回動自在に設ける。開口部37から機枠14内に一部を
挿入した減速用歯車34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と駆動用歯車36および減速用
歯車34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、電圧位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。

ファン71を軸着した小型モーター72を、吸引部74Aと
排風部74Bとを有するファンケース70に固設して冷却装
置73を形成し、該冷却装置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。

複数の開口部39を開設し、前記複数の開口部39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。

次に第３図は抵抗材ｒと導体55とを含む回転子部分2,
3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56と導体57とにより形成した複数個の導体
55を連通状に固着してある。

この連通状に固着した導体55に囲繞する如く抵抗材ｒ
を連結し溶接する。この時抵抗材ｒは導体55と共にダイ
カスト法により一体的に形成することもある。さきに湾
曲部を持つ導体56,57を示したが、場合によっては湾曲
部を省略して形成することもあり、その場合任意間隔を
設けて導体56を導体57を突に合せることもある。

ところで、導体55は導体56と導体57とによって形成す
る例を示したが、湾曲部を有する導体56と導体57を対称
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
固着したり、前述の如くダイカスト法により一体的に形
成することもある。このとき前記導体56,57の断面形状
は、任意に選択できるものである。ところで本実施例で
は電圧移相装置を固定子の回動によるものを示したが、
固定子の結線を変える方法など、一方と他方の固定子に
位相差を設ける手段は本実施例に限定されない。

以上本発明に係る複数固定子誘導電動機の構成を示し
た。

次に本発明の第１の実施例を第４図および第５図によ
り示す。

抵抗材ｒは円盤80からなり、円盤80には放射状間隙81
と該放射状間隙81より分枝する間隙83とにより導電路85
を形成し、該導電路85による抵抗値は隣接する導体55間
に任意の抵抗値を有する抵抗材ｒを連結した如くなる。

ここに示す導電路85は一例であり、もっとも単純な導
電路に、あるいはもっと複雑な導電路に形成することは
可能であり、本実施例に限定されることはない。

ここで第２の実施例を第６図により示す、ここに示す
ものは抵抗材ｒの別の実施例であり、抵抗材ｒは円盤80
からなり、円盤80の円周と、円盤80の中心とのそれぞれ
から伸びる放射状間隙86,87により導電路88を形成し、
導電路88は隣接する導体55間に任意の抵抗値を有する如
くなる。

第１の実施例と異なることは、導電路を形成する間隙
が放射状であることから導電路が直線的に形成されるた
め、導電路88の抵抗値が第１の実施例より単純に算出さ
れ、抵抗値を変更する際も間隙86,87を短絡する任意点8
2を要易に決定することができることである。

なお、この抵抗材ｒの形成は、たとえばアルミニウム
材をレーザーカット、プレス加工または前記の如く導体
55と一体的に形成するなど様々な方法によることができ
る。

次に第５図に示すものは抵抗材ｒを複数個設けた例で
ある。このように抵抗材ｒを複数個設けると、回転子８
の高速回転による導体55の外方向への撓みを防止できる
と共に、低速回転時に発熱する抵抗材ｒの冷却効果を一
層高めることができる。

また前記円盤の抵抗ｒは、円盤に設けた放射状間隙及
びその分枝等による間隙を溶接等の固着手段で任意位置
82を短絡することにより簡単に導電路85の抵抗値を変更
することができる。このことから抵抗材ｒは部品として
共通化することが可能である。

ところで円盤状の抵抗材ｒには、絶縁材を施して、長
期使用による間隙の短絡を防止するものであり、このこ
とから抵抗材ｒの発熱による周辺の塵埃、水分等の焼付
きによる間隙の短絡を防止して長期の使用が可能となる
ものである。

〔発明の効果〕

以上のように構成したので、抵抗材の共通化によるコ
ストダウンと、抵抗材の複数個の使用による回転子の強
度の向上、また絶縁材による回転子の耐久性の向上、更
には抵抗材の放熱効果の向上と多大な効果を奏するもの
である。

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図は本発明に係る複数固定子誘導電動機、第２図は
第１図の正断面図、第３図は本発明に係る複数固定子誘
導電動機の回転子コア間の詳細図、第４図は第１の実施
例の抵抗材部分の正断面図、第５図は回転子コア間の別
の実施例図、第６図は第２の実施例による抵抗材部分の
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、32……外枠、33……ギヤー、34……減速用
歯車、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、
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、80……円板、
81……放射状間隙、82……任意位置、83……分枝した間
隙、85……導電路、86……円盤円周からの放射状間隙、
87……円盤中心からの放射状間隙、88……導電路、ｒ…
…抵抗材（盤状抵抗素材）。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】同一回転軸に一定の間隙をもって軸着され
   た複数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、前記回転子導体は前記複数個の回
   転子コア間において抵抗材によって短絡連結された一体
   的な回転子と、外回転子と同軸上に各回転子コアにそれ
   ぞれ対峙する固定子コアを有して複数個の固定子を形設
   し、前記複数個の固定子のうち少なくとも１つの固定子
   に、一方の固定子に対峙した回転子導体に誘起する電圧
   と、他方の固定子に対峙した回転子導体に誘起する電圧
   とに位相差を生起する電圧移相装置を設けた複数固定子
   誘導電動機において、前記回転子導体を回転子コア間で
   短絡連結する抵抗材を盤状抵抗素材に形成し、該盤状抵
   抗素材には、隣接する回転子導体間に任意抵抗値を確保
   するため、盤状抵抗素材に、該盤状抵抗素材の円周から
   その中心へ向かう間隙と、盤状抵抗素材の中心からその
   円周へ向かう間隙とを設けて、盤状抵抗素材に導電路を
   形成したことを特徴とする複数固定子誘導電動機。
2. 【請求項２】該盤状抵抗素材の円周からその中心へ向か
   う間隙と、盤状抵抗素材の中心からその円周へ向かう間
   隙には、該間隙から分岐する分岐間隙を備えることを特
   徴とする請求項（１）記載の複数固定子誘導電動機。
3. 【請求項３】盤状抵抗素材は、盤状抵抗素材の回転子導
   体に近い部分を除き、抵抗材全体に絶縁を施したもので
   ある請求項（１）記載の複数固定子誘導電動機。
4. 【請求項４】盤状抵抗材を任意間隙をもって複数個設け
   たことを特徴とする請求項（１）記載の複数固定子誘導
   電動機。