JP2937321B2

JP2937321B2 - 可変速誘導電動機

Info

Publication number: JP2937321B2
Application number: JP63063020A
Authority: JP
Inventors: 利彦佐竹; 幸男大野木
Original assignee: SATAKE SEISAKUSHO KK
Current assignee: SATAKE SEISAKUSHO KK
Priority date: 1988-03-15
Filing date: 1988-03-15
Publication date: 1999-08-23
Anticipated expiration: 2014-08-23
Also published as: JPH01234094A

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,2個の固定子及び電圧移相装
置とを有し、電圧移相装置を調節すことにより回転子の
回転速度及び発生トルクを任意に変化させることができ
る、いわゆる２固定子構成の可変速誘導電動機に関し、
詳しくは、回転子コアに穿設した複数個の導体挿入孔の
それぞれに導体を挿入し、２個の回転子コアを同一回転
軸に挿入して一体的な回転子に形成すると共に、２個の
回転子コア間において複数個の導体を相互に抵抗材で短
絡連結して特異のトルク特性を持つ電動機において、前
記導体の漏れ電流を防止すると共に低抵抗形の導体にし
て、前記抵抗材に流れる電流を有効的に高め、トルク特
性と効率を向上するための技術に関する。

〔従来技術とその問題点〕

一般的に汎用電動機の回転子は、板端面をカーライト
等の燐酸絶縁被膜処理した珪素鋼板の複数個を重合連結
して一体的な回転子に形成されたものであるが、回転子
に導体を挿入する導体挿入孔に絶縁処理を施さなくて
も、導体に還流する電流は導体挿入孔に流れることはな
く、格別の処置を施す必要がなかった。

ところで、従来の複数固定子電動機の一例としては、
例えば特開昭54−29005号公報のものが知られており、
この技術のものは、同一軸に設置された２組の回転子鉄
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２組の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
導体の中央箇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、回転子鉄心に対向してそれぞれ独立する
固定子に巻線を備え、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わせて通常のトルク
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たとしても、こ
の電動機は可変速電動機ではないから変速を必要とする
負荷の動力源として使用することができないものであ
る。

さらに詳しく上記特開昭54−29005号公報の技術につ
いて述べると、起動時から運転時への移行に際し、トル
クの急激な変動によるショックを緩和する目的により瞬
間的に固定子巻線の相互の給電回路を直列接続の中間ス
テップを設けることも１例にあるが、この場合は、回転
磁界の位相のずれが０゜と180゜の両時点のみに限定さ
れるもので変速目的のものではない。しかも直列に切り
換えたことにより固定子に加わる電圧は半減されるので
トルクは1/4に減殺されることも相俟って変速制御が全
く不可能になることは、この公報に開示する要旨が変速
を目的としないことからも明白なところであり、仮に
「固定子巻線を給電回路に対して直列接続と並列接続と
に切り換える中間ステップ」云々とあるが、この直列接
続は変速目的には全く用をなさない接続に過ぎず、任意
速度に変速制御することはできないものであった。ま
た、２組の回転子鉄心に導体を挿入する導体挿入孔に絶
縁材を装着していないため、始動時に固定子巻線の相互
の位相をずらして始動トルクを大にした際、導体に還流
して流れる電流が導体挿入孔から回転子鉄心に漏れて吸
収されるため、始動トルクの効率を低下する欠点があっ
た。

また、特開昭57−59457号公報には、それぞれの固定
子に対応して設けた回転子鉄心を一軸に固定し、それぞ
れの回転子に高抵抗の起動巻線を設けると共に、２個の
回転子鉄心に運転巻線に誘導する低抵抗の二次導体を設
け、電動機の起動に際しては電磁開閉器の切換操作によ
り、一方の固定子巻線に入力する電磁気的位相を180度
〜120度〜０度のように切換えて正常運転に入るという
ものである。この切換操作時において、起動巻線に発生
する発熱は相当に大きく二次導体との間は電気的に絶縁
を必要とするので熱の伝導度は低下し、発生熱のほとん
どは鉄心に吸収されるか、短絡環の端部に伝導して放散
されるので、二次導体の漏れリアクタンスが低下する要
因となるため、起動巻線の放熱，絶縁には相当な配慮を
講じる必要があった。また、このものもまた、低速度領
域を任意に変速できるものではなく、仮に電磁開閉器の
操作により一方の固定子の位相を150度または120度に適
合する回転速度であったとした場合は、起動巻線の発熱
は極めて高く、その発熱のため巻線および導体の電流損
による効率の低下や耐久性の劣化を招き、起動時から最
高速回転までの全回転速度に亘り、任意の速度に変速制
御できる実用の電動機として使用できない問題点があっ
た。

〔発明の目的〕

上記従来技術の欠点を改善するために本出願人は、特
開昭54−29005号公報および特開昭57−59457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
性を備え、また起動点から最高回転速度までの全速度領
域に亘り変速することができ、最高回転速度時点とほぼ
同等の定格電流を作用させることにより現われるトルク
特性と効率の優れた機能を持つ可変速誘導電動機を特開
昭63−285690号公報として提案している。

本発明は、上記出願人の提案の技術を更に改善するた
めのものであり、回転子コアに設けた導体挿入孔と複数
個の導体との間に絶縁材を装着し、導体から回転子コア
に漏れる電流を防止し、２個の回転子コア間において短
絡連結した抵抗材に流れる電流を有効的に高め、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。

なお、本発明において、「導体挿入孔と複数個の導体
との間に絶縁材を装着した」という用語を用いたが、
「絶縁材」とは、導体挿入孔または導体に絶縁物具材を
装着することに限定されるものではなく、回転子コアの
導体挿入孔、あるいは導体の表層面に種々絶縁処理を施
したものも含めて総称するものである。

そして本発明の可変速誘導電動機は、回転子の形態と
しては、普通かご形，二重かご形，深溝かご形，特殊か
ご形等のいずれの形式のものにも導体を装設することが
適用でき、前記２個の固定子をそれぞれ並列にして電源
に連結すること、あるいは２個の固定子相互を直列に連
結すること、あるいは単相,3相電動機に形成すること等
は、任意に選択して採用できるものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記技術的課題を達成するために本発明は、同一回転
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
に複数個の導体が連通状に装設されると共に前記２個の
回転子コア間において前記複数個の導体が相互に抵抗材
によって短絡連結された一体的なかご形回転子と、該回
転子の２個の回転子コアにそれぞれ対峙して周設された
２個の固定子コアからなる２個の固定子と、該２個の固
定子のうちの何れか一方の固定子に対峙する回転子の導
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
を生じさせる電圧移相装置とを有する可変速誘導電動機
であって、前記複数個の導体を装設する前記回転子コア
に穿設した導体挿入孔と複数個の導体との間に絶縁材を
装着するとともに、前記複数個の導体は、回転子導体と
なりうる低抵抗の導体を使用した構成により、問題点を
解決するための手段とした。

なお、本発明における回転子導体の低抵抗形とは、位
相差を生じさせない場合のすべりとトルクの関係を表す
カーブがすべりが０から１の方へ増加するにつれてトル
クカーブが次第に増加してピークに達しその後減少する
特性のものを意味する。

〔作用〕

２個の固定子のうち少なくとも１個の固定子に関連し
て電圧移相装置により電圧を移相させると、一方の回転
子コアに装着した複数個の導体と、他方の複数個の導体
との間に誘起する電圧の位相とには位相のずれを生じ、
電圧移相装置の操作により回転子導体に誘起する電圧を
増減に制御すれば回転子の回転速度を任意に変えること
ができる可変速誘導電動機において以下の作用を有す
る。

２個の回転子コアに装設した複数個の導体を、２個の
回転子コア間で抵抗材を介して短絡連結してあるから、
特に起動時，低回転速度運転時においては、回転子コア
の導体から抵抗材を介して電流が必然的に流れ、強力な
回転トルクを出すことができる。

また、回転子コアに穿設した導体挿入孔と複数個の導
体との間に絶縁材を装着してあるので、特に起動時ある
いは低回転速度運転時に、回転子導体に流れる電流が大
きくなっても、導体から回転子コアに漏れる電流は発生
せず、一方の回転子コアの導体と他方の回転子コアの導
体からそれぞれ流れる電流は有効的に抵抗材に流れて還
流するので、導体の漏れ電流を防止してトルク特性と効
率を向上と共に次のことが可能になる。

つまり、以上の抵抗材と絶縁材によって、回転子導体
に回転子導体となりうる低抵抗の導体を使用できたの
で、後に詳述するように回転子の最高速度を高くできる
と共に高速回転時の効率を向上させることができた。

〔実施例〕

本発明の実施例を第１図〜第10図に基づき説明する。

第１図〜第４図により本発明の一実施例を説明する。
第１図と第３図に示す符号１は誘導電動機であり、該誘
導電動機１は以下のように構成してある。鉄心からなる
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
し、回転子コア2,3間に非磁性体コア９を介設してあ
る。回転子コア2,3に装設した複数個の導体５…のそれ
ぞれを直列に連結して一体的な回転子８を形成し、その
直列に連結した複数個の導体５…の両端部を短絡環6,7
に連結してある。また回転子コア2,3,9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、通風
胴12…から直交状に回転子８の外周部に貫通する複数個
の通気孔13…を穿設してある。回転子８は回転子コア2,
3間の非磁性体コア９部において、複数個の導体５…の
それぞれを任意のベクトルの差の電流が流れると通電す
る抵抗材ｒ…としてニクロム線，炭素混入鋼，通電性セ
ラミック等を介して短絡してある。（第１図，第２図参
照）円筒状の機枠14の両側部に設けた軸受盤15,16を連
結棒17…にナット18…を用いて一体的に組付け、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。

回転子コア2,3に対峙する外側部に巻線22,23を施した
第１固定子24と第２固定子25を機枠14に並設し、機枠14
と第１固定子24,第２固定子25との間にすべり軸受26,27
を装設し、すべり軸受26,27を機枠14に嵌装したストツ
プリング28…によって固定し、第１固定子24と第２固定
子25の一側外周面にギヤー33A,33Bを嵌着してある。
（第２図，第３図参照）機枠14の外周部に固設したパル
スモーター35に駆動用歯車36を軸着し、機枠14の外側部
に装着した軸受台32に中継軸29を回転自在に軸架し、中
継軸29の両端部に中継用歯車30と回動用歯車31とを軸着
し、機枠14に設けた開口部37,37から駆動用歯車36と回
動用歯車31とを機枠14内に挿入し、回動用歯車31を第２
固定子25に嵌着したギヤー33Bに係合させ、駆動用歯車3
6を第１固定子24に嵌着したギヤー33Aに係合させると共
に、駆動用歯車36と一体的に形成した連動歯車34に中継
用歯車30を係合し、第１固定子24と第２固定子25とを回
転子８と同心的に回動自在に形設し、第１固定子24と第
２固定子25とにより電圧移相装置38に形成し、可変速誘
導電動機としてある。39は排風孔、40は、軸受盤15,16
に複数個穿設した通風孔である。

次に、第９図に示す回転子コア2,3について説明す
る。

治具台41に一体的に固定した中心軸44に回転子コア2,
3および非磁性体コア９を挿入して上載してある。回転
子コア2,3について更に詳しく説明すると、回転子コア
2,3は、両側面を燐酸被膜処理した複数個の珪素鋼板42
…を重合連結して一体的な回転子８に形成される。珪素
鋼板42…は複数個の導体挿入孔43…を穿設してあり、最
下段に短絡環６を中心軸44に挿入配設して所定厚さの珪
素鋼板42…を重合上載する。所定幅に重合した珪素鋼板
による回転子コア2,3の導体挿入孔43…それぞれに同一
長さの絶縁チューブ45…を挿入する。絶縁チューブ45…
は、マイカ，石綿，ガラス繊維等の粒状物を数％混入し
た合成樹脂（珪素樹脂，シリコーン樹脂，ふっ素樹脂
等）により薄いチューブに成形されており、複数個の導
体５…の長尺方向の中間部には予め抵抗材ｒ…を輪状に
各種手段により溶着しておき、非磁性体コア９を二分割
した一方の磁性体コア9aに挿入し、非磁性体コア9aから
突出した複数個の導体５…を回転子コア２の導体挿入孔
43…に挿入した絶縁チューブ45…の内周面に挿入する。
次に、上記とは逆に、抵抗材ｒ…を溶着した複数個の導
体５…の反対側に非磁性体コア9bを挿入し、非磁性体コ
ア9bから突出した導体５…のそれぞれに絶縁チューブ45
…を挿入し、さらに絶縁チューブ45…を介して所定幅の
珪素鋼板42…すなわち回転子コア３および短絡環７を導
体５…に挿入する。絶縁チューブ45…は導体挿入孔43…
に接着させておくこともあり、上記短絡環6,7、回転子
コア2,3、導体５…、非磁性体コア9a,9bのそれぞれを順
々に挿入すると共に、短絡環６を固定して他方の短絡環
７を回動させて複数個の導体をスキューさせた後、各導
体５…の両端部をヘッダーにより打撃し、短絡環6,7と
導体５…とを完全に締付けると、回転子コア2,3および
非磁性体コア９は一体的な回転子８に形成される。な
お、上記各作業工程は自動装置によって行われるのが主
である。また、回転子コア2,3に挿入した絶縁チューブ4
5…の内周面に挿入する導体５…に絶縁用樹脂塗料を塗
布しておけば、導体５…がスキューの際に絶縁チューブ
45…の皮膜が薄くなっていても、導体挿入孔43…と導体
５…との絶縁不良に対する心配がないものとなる。また
起動トルクが小さく、高速回転領域においてのみに使用
される電動機においては、絶縁チューブ45…を使用する
ことなく導体５…に絶縁用樹脂塗料を塗布するのみで使
用される場合があるが、絶縁用樹脂塗料を塗布された導
体５…の表面部は、自然乾燥ではなく焼付乾燥処理して
おくことが絶縁性および耐久性においても望ましい。

なお、前記回転子導体と回転子コアの間の絶縁は回転
子導体と回転子コアの接合部のすべてにおいて処理を行
う場合も一部のみに行う場合もある。また、絶縁性の酸
化被膜処理を行う場合もあり、導体がアルミ材の場合に
アルマイト処理を行う場合もある。

ところで絶縁に関する本実施例において、導体５を導
体挿入孔43等に挿入する構成の回転子として述べてきた
が、誘導電動機の回転子の製造に用いられる、一般的な
鋳込みによる回転子導体の形成の場合にも、回転子コア
への絶縁は前述したとおり実施できるものであり、本例
に限定されることはない。

以下に上記構成における作用を説明する。

第１固定子24の巻線22に商用３相電源から通電する
と、固定子24,25に回転磁界が生じて回転子８に電圧が
誘起され、回転子８の導体５…に電流が流れて回転子８
は回転する。第１固定子24に対して第２固定子25それぞ
れの回動量をゼロとしたときには、それぞれの固定子2
4,25に生じる回転磁界の磁束に位相のずれがなく、その
詳細は後述する如く抵抗材ｒ…には電流が流れないの
で、一般の誘導電動機と同一のトルク特性を持つもので
ある。

次に、パルスモーター35を作動して第１固定子24と第
２固定子25のそれぞれを逆方向に回動して位相角でθだ
け回動した場合について説明する。電圧移相装置38とな
す第１固定子24と第２固定子25が作る回転磁界の磁束φ
₁,φ_２の位相はθだけずれており、そのため第１固定子
24と第２固定子25により回転子８の導体５…に誘起され
る電圧₁,_２の位相はθだけずれている。今、第２固
定子25によって回転子８の導体５…に誘起される電圧
_２を基準とし、該電圧を_２＝SEとする。ここでＳはす
べり,Eはすべり１のときの誘起電圧である。このとき第
１固定子24によって導体5Aに誘起される電圧_１は，
_１＝SEε^ｊθとなる。

第４図に示すものは、非磁性体コア９部において複数
個の導体５…を短絡する抵抗材ｒ…が装着されていない
場合の回転子８のすべりＳと回転子入力の有効電力Ｐと
の関係を示すもので、電圧の位相がθ＝０゜のとき有効
電力Ｐは最大となり、０゜＜θ＜180゜のときはそれよ
りも小さなものとなる。ここで導体５…の抵抗およびイ
ンダクタンスをＲおよびＬとし、電源の角周波数をωと
すれば、有効電力Ｐの極大はＳ＝（R/ωＬ）のとき現われる。

有効電力Ｐは誘導電動機１の駆動トルクと比例するの
で、パルスモーター35を作動して電圧移相装置38の第１
固定子24と第２固定子25とを回動させることによって回
転子８に誘起する電圧を調整し、回転子の速度を無段階
的に制御することができる。

次に、回転子８の導体５…の短絡環6,7から連結材ま
でのそれぞれの抵抗をR₁,R₂、またインダクタンスをL₁,
L₂とし、電源の角周波数をωとし、各導体５…のそれぞ
れを短絡する抵抗材の抵抗をｒとすれば、回転子８の電
気的等価回路は第５図のようになり、符号I₁,I₂,I₃は各
枝路を流れる電流を示すものである。

次に、第５図に示すものを両固定子24,25側からみた
等価回路に変換すると第６図のようになり、R₁＝R₂,L₁
＝L₂でθ＝０゜のときにはI₃＝I₁−I₂＝０となり抵抗材
ｒには電流が流れないことになる。このことはθ＝０゜
のときにはトルクＴはｒがないときの値に等しいことを
意味している。従って、θ＝０゜のときは従来の誘導電
動機と同一のトルク特性を持つことになる。

次に、R₁＝R₂,L₁＝L₂でθ＝180゜のときには、I₁＝−
I₂,I₃＝I₁−I₂＝2I₁となり、従来の誘導電動機におい
て、回転子導体の抵抗をR₁＝R₂＝ＲとすればＲはＲ＋2r
に増加したと同様な結果となっている。

上記回転子８の回転により、軸受盤15,16に穿設した
通風口40…から冷却用翼車19,20により機枠14内に外気
を吸引し、冷却用翼車19,20により第1,第２固定子24,2
5、巻線22,23に通風して冷却し、また通風胴12…を介し
通気孔13…に流通させる風により回転子コア2,3、導体
５…、抵抗材ｒ…等を冷却してそれぞれの機能を安定的
に作用させる。また、第1,第２固定子24,25の回動はパ
ルスモーター35をスイッチにより正・逆回転させて行う
が、パルスモーター35に限定されるものではなく他の正
逆転モータでも、また気体，液体シリンダー等によるサ
ーボ機構等任意の駆動装置を転用できるものであり、手
動ハンドルによって操作する場合と第１固定子24と第２
固定子25のいずれか一方のみを回動する場合もある。そ
して、固定子の回動駆動装置の作動に関連して固定子の
回動を任意の作動機構により開放またはロックをする。

第１固定子24と第２固定子25の巻線22,23のそれぞれ
を並列に商用３相電源に連結した場合には、第１固定子
24と第２固定子25の巻線22,23に入力する電圧は等し
く、両固定子24,25のそれぞれから回転子８の導体５…
に誘起する電圧は同等でその電圧の位相はＰθだけ異な
り、複数個の導体５…間を抵抗材ｒ…を介して流れる電
流は、（1/2）×（第1,第２固定子のそれぞれから回転
子導体に誘起した差電圧）÷（抵抗材ｒ…の抵抗値）に
ほぼ比例した電流となる。しかしながら、回転子８の導
体５…には抵抗材ｒ…に流れる電流の他に（第1,第２固
定子の回転子導体に誘起する和電圧）÷（回転子導体の
インピーダンス）にほぼ比例した電流が重畳して流れ
る。（上記和電圧は、Ｐθ＝πがゼロで、Ｐθ＝０で最
大となり、回転子導体のインピーダンスは導体の抵抗と
二次漏れリアクタンスのそれぞれよりなるのですべりに
よって異なる）したがって、回転子８の導体５…に流れ
る電流の大きさに対し、複数個の導体５…間を相互に短
絡連結した抵抗材ｒ…を介して流れる電流の比率は、Ｐ
θが一定でもすべりおよび抵抗値によっても異なり、Ｐ
θを一定とした場合のすべりとトルク特性は、一般の巻
線形誘導電動機の二次挿入抵抗を一定とした場合の特性
と、一般の誘導電動機の一次電圧を制御した場合の特性
とを混合した特性となる。

なお、巻線を直列に連結した回動固定子と第２固定子
のそれぞれから回転子の導体に流れる電流の大きさに対
し、複数個の導体間を相互に短絡連結した抵抗材ｒ…を
介して流れる電流の比率は、抵抗材ｒ…の抵抗値および
すべりとは無関係にＰθ（Ｐ＝極対数、θ＝位相角）の
値によって決定され、（上記比率は、Ｐθ＝πが最大で
Ｐθ＝０でゼロとなる）Ｐθが一定であれば、一般の巻
線形誘導電動機の二次挿入抵抗を一定とした場合と同様
のすべりとトルク特性になり、Ｐθが小になると回転子
の導体に流れる電流の比率が小となり、Ｐθを小さくす
ることは一般の巻線形誘導電動機の二次挿入抵抗を小さ
くすることと同等の作用をすることとなる。そして両固
定子に定格電流を流した場合において、位相差θを任意
に変えた時、すべり値の選定と連結材の抵抗値の設計次
第により、最高速度の持つ定格電流と定格トルク特性と
を、それぞれの変速領域においてもほぼ同等に作用させ
ることができる。また、回動固定子と第２固定子の巻線
を直列に連結してあった場合でも、仮に導体間に連結材
を設けず短絡していない場合は、位相差がある時は回転
子導体にはほとんど電流が流れにくい状態となり、両固
定子の巻線それぞれを並列に電源に連結したものよりも
効率，トルクは著しく低下する現象となり、本発明と異
なるものとなる。

なお第７図は本発明の実施例、すなわち回転子導体が
低抵抗形における、すべりとトルクの関係を表すトルク
特性図であり、負荷トルクＲに対して最高速度はすべり
S₁まで高めることができるばかりでなく、高速運転時に
は特にすべり損失が少ないので高効率運転ができる。

第８図は回転子導体が高抵抗形におけるすべりとトル
クの関係を表す特性図であり、すべりＳが０から１へ向
かうにつれてトルクは常に増大傾向になる。この場合、
負荷トルクＲに対して最高回転速度のすべりはS₁であ
り、すべりが大きく高速域において効率も悪くなる。

前記複数個の固定子が互いに並列に接続されると直列
に接続された場合と比較して位相差θによりすべりとは
無関係に回転子導体に流れる電流と抵抗材に流れる電流
の比率を制御することができるわけではなく、複数個の
導体５…間を抵抗材ｒ…を介して流れる電流は（1/2）
×（第1,第２固定子のそれぞれから回転子導体に誘起し
た電圧の差）÷（抵抗材ｒの抵抗値）にほぼ比例した電
流となり、制御の範囲が狭くなる。しかしながら固定子
間が並列に接続された場合でも、前記抵抗材の抵抗値の
選定を適当に行うことにより、ファン，ポンプ等のいわ
ゆる低減トルク特性の負荷に対しては十分に応用できる
ものである。

なお、この回転子導体となりうる低抵抗の導体を使用
した前記回転子導体と回転子コア間において短絡する抵
抗材及び絶縁材の装着の技術的結合ではじめてその効果
を発揮するものであり、前記抵抗材がなければ回転子導
体が、低抵抗形であるすべりとトルクの関係は第４図に
示されるようになり、変速に際して不安定領域が多き過
ぎて、ファン，ポンプのような低減トルク特性の負荷に
も応用が困難となる。また、前記回転子コア間が空間ま
たは非磁性体であれば漏れリアクタンスが減少し、更に
効率の優れた可変速誘導電動機となる。

なお、回転子コア間が非磁性体の場合、前記のように
漏れリアクタンスの減少によるトルクと効率の向上だけ
でなく抵抗材より発生する熱と遠心力の影響による回転
子の強度低下をも防止する。

そして、電圧位相装置は上記実施例に限定されるもの
ではなく、２個の固定子のうち何れか一方の固定子に対
峙する回転子の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装置を任意に選択して実
施できるものである。

前記電圧位相装置を前記２個の固定子のうち少なくと
も１個の固定子に巻装した巻線に連結する位相切換用ス
イッチとしたもの、前記電圧位相装置を単相変圧器と結
線切換スイッチとにより形成したもの、前記電圧位相装
置を誘導電圧調整器としたものも含まれる。また、前記
２個の固定子のそれぞれに複数種の極数を形成する巻線
を施し、該巻線の端子に極数切換スイッチを連結するこ
とを併用することもあり、更に前記２個の固定子のそれ
ぞれに巻装した巻線の結線をデルタ結線またはスター結
線のいずれかに切換自在としてトルク特性に多様性をも
たせることを併用する場合もある。

さらに本発明の可変速誘導電動機を誘導発電機として
も使用することができるものであり、回転子軸４にター
ビン等直接連結して発電すれば高価な調速機を省略する
こともできる。また内燃機を原動機として連結した場合
には、その内燃機の最小燃費の回転数に対応することが
でき、風水をエネルギー源とするパワーが弱く不安定な
場合においても、その最高出力を取出せる回転数で発電
することができ、水力発電においては流速に応じて効率
よく発電でき、それぞれ複雑高価な可変ピッチ装置ある
いは調相機を省略できる。また、外部電力に対しての同
期も高価な同期装置なしで行える。そして、回転子軸に
他の回転軸を連結すると共に固定子巻線の入力側の２相
を入替えるスイッチを設け、該スイッチにより回転子軸
を正転，逆転自在とすれば、該スイッチと電圧位相装置
との操作より電機制動機としても使用することができ、
電圧位相装置により回転速度を制御することにより、回
転子軸に連結した回転軸の制動力を効率よく調整でき
る。

また、本発明の電動機を起動時には位相差を180゜ま
たは適当な位相差に設定して起動電流を抑えるとともに
高トルク特性で起動して運転時には位相差を０゜または
小さくして運転するという起動特性を改善した電動機と
して使用できることはいうまでもない。

また、位相差を０゜から180゜までの範囲において任
意に設定できるようにしたものは、トルク特性を最大限
に多様化できて変速範囲を最大限に大きくすることがで
きる。

次に、回転子導体に流れる電流の漏れについて第10図
を参照して説明する。

導体に生ずる起電力はｅ＝vBlで示される（Ｂ…磁束
密度,l…回転子導体の長さ,v…回転磁界の速度と回転子
の速度の差）。導体に生ずる起電力ｅの和は、導体５の
Ａ点〜Ｆ点において、導体と珪素鋼板42a〜42fとの絶縁
が完全であるなら、起電力（Ａ点〜Ｆ点）の総和はＰで
示されるラインとなる。導体５のＡ点〜Ｆ点における起
電力Ｐは導体５のＡ点からＦ点に向け比例して大きくな
るが、導体５と珪素鋼板42…の導体挿入孔43…とに何等
絶縁処理がなされていない場合には、起電力Ｐを大きく
した導体５のＦ点からは特に珪素鋼板42のＦ点部に電流
が漏れ、導体５のＦ点から抵抗材ｒに流れる電流Ｐは低
下し、回転子の回転トルクを著しく降下するので、それ
に伴い効率を悪くするものである。

しかしながら本発明においては、珪素鋼板42…の導体
挿入孔43…と複数個の導体５…の間に絶縁材を装着した
ので、導体５…から珪素鋼板42…に漏れることがなく、
トルク特性と効率を向上することができる効果が大き
い。

本発明の一つの構成においては回転子コア間を空間ま
たは非磁性体としたので、漏れリアクタンスを減少でき
てトルクと効率を高めることができる。更に非磁性体と
したものは抵抗材等の発熱と遠心力に起因する回転子の
強度低下を防止できる。

〔発明の効果〕

上記に説明した如く本発明によれば、２個の固定子を
設け、前記固定子のうち少なくとも１個に関連して電圧
移相装置を連結し、固定子と対峙しない回転子コア間に
おいて複数個の導体のそれぞれを抵抗材を介し短絡して
あるので、電圧移相装置を操作して固定子に生起する回
転磁界の磁束に位相のずれを生じさせるだけの簡単な操
作により、回転子の回転速度を任意に変えることができ
る可変速誘導電動機において、回転子導体のそれぞれを
抵抗材を介して短絡したことと、回転子導体を低抵抗形
としたこと及び回転子導体と回転子コアとの間を絶縁し
たことの組合せによる効果は、低速領域あるいは大きい
位相差の時に、回転子コアに電流が漏れることがなく確
実に抵抗材に電流が流れることによって、大きなトルク
を発生し効率のよい制御を行えるだけでなく、スムーズ
に高速領域まで回転速度を上げることができる。更に全
体としても最高速度が向上し効率の良い運転ができるこ
とを可能にしたのである。

したがって、負荷に順応した滑かな起動制御ができる
ことは勿論、負荷によって定められた任意の特性による
起動と変速を任意に制御することができ、起動・停止・
変速を頻繁に反復する動力源に用いて顕著な効果を奏す
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第10図は、本発明の実施例図である。第１図は
誘導電動機の側断面図、第２図は固定子の回動機構を示
す側面図、第３図は固定子の回動機構を示す一部を破断
した側面図、第４図は回転子のすべりと有効電力の関係
を示す図、第５図は回転子の電気的等価回路図、第６図
は固定子側からみた電気的等価回路図、第７図は本発明
による回転子導体が低抵抗形の場合のトルク特性図、第
８図は回転子導体が高抵抗形の場合のトルク特性図であ
り、第９図は回転子コアの導体挿入孔に絶縁チューブを
した実施例、第10図は導体に流れる起電力について説明
した図である。１……誘導電動機、2,3……回転子コア、４……回転子
軸、５……導体、6,7……短絡環、8,8A〜8C……回転
子、9a,9b……非磁性体コア、10,11……側部、12……通
風胴、13……通気孔、14……軸、15,16……軸受盤、17
……連結棒、18……ナット、19,20……冷却用翼車、21
……軸受、22,23……巻線、24……第１固定子、25……
第２固定子、26,27……すべり軸、28……ストップリン
グ、29……中継軸、30……中継用歯車、31……回動用歯
車、32……軸受台、33A,33B……ギヤー、34………ボル
ト、35……パルスモーター、36……駆動用歯車、37……
開口部、38……電圧移相装置、39……排風孔、40……通
風孔、41……治具台、42……珪素鋼板、43……導体挿入
孔、44……中心軸、45……絶縁チューブ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】同一回転軸上に一定の間隔をもって軸着し
た第１及び第２回転子コアを有し該第１及び第２回転子
コアの外周部に穿設した複数個の導体挿入孔に前記第１
及び第２回転子コアを連通する複数個の導体を装設して
かご形に形成すると共に前記第１及び第２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
を比較的高抵抗材料からなる抵抗材で相互に短絡した一
体かご形回転子と、前記第１及び第２回転子コアにそれ
ぞれ対峙して周設した第１及び第２固定子と、前記第１
固定子に対峙する回転子の導体部分に誘起する電圧と前
記第２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移相装
置とを有する可変速誘導電動機において、前記導体挿入孔と前記導体との間に絶縁材が介在すると
ともに、前記導体挿入孔に装設される複数個の導体が低抵抗材料
からなる、ことを特徴とする可変速誘導電動機。
【請求項２】前記絶縁材が、前記導体の表面に塗布され
ると共に焼付乾燥処理が施された絶縁用樹脂塗料である
ことを特徴とする請求項（１）記載の可変速誘導電動
機。
【請求項３】前記絶縁材が、前記導体挿入孔の内周面に
挿入された絶縁チューブであることをことを特徴とする
請求項（１）記載の可変速誘導電動機。
【請求項４】前記絶縁チューブが、マイカ，石綿，ガラ
ス繊維等の粒状物を少量混入した珪素樹脂，シリコーン
樹脂，ふっ素樹脂等の合成樹脂からなることを特徴とす
る請求項（３）記載の可変速誘導電動機。
【請求項５】前記絶縁材が、導体挿入孔の内周面に挿入
された絶縁チューブ及び導体の表面に塗布された絶縁用
樹脂塗料の組合わせからなることを特徴とする請求項
（１）記載の可変速誘導電動機。