JP3064302B2 - 非重ね集中巻誘導電動機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば、数ワット以下の小形誘導電動機で
あって固定子巻線が非重ね集中巻された、非重ね集中巻
誘導電動機に関するものである。

〔従来の技術〕

この種の先行技術として、本出願人により既に出願さ
れている特願昭62−286990号がある。この先行技術に係
る集中巻かご形誘導電動機は、次のようなものである。

すなわち、固定子は、積層した鉄心からなり、その内
側に４つまたは３つの等間隔に開設した溝が形成され、
この溝により形成された突極に２相または３相の集中巻
された巻線が巻回されている。そして、回転子は、一定
の空隙を隔てて固定子の内周面に挿入された円筒状の積
層鉄心からなり、その円筒中心を貫通固着し固定子に支
持された軸受に回転自在に支承される棒状の回転軸を備
え、回転子外周に沿って回転軸方向に等間隔に12個また
は８個の溝が開削され、これらの溝に導体棒を嵌挿配設
し、それぞれ２相６極または２相４極の直列短絡巻線が
形成されている。

この先行例の回転子巻線を形成する導体棒の構成の概
要が第７図の斜視図で表されている。導体棒の回転子バ
ー21a,21bを接続して成る２相の回転子巻線が回転子20
に巻装されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

第７図の先行例の場合は、回転子巻線が２相となって
いるが、２相巻線により発生する磁界には多くの奇数調
波成分が含まれ、特に、第３高調波の成分が大きなもの
となっている。従来のかご形誘導電動機は、この第３高
調波成分のために大きな寄生トルクが発生して大きな損
失を生じさせ、トルク特性を低下させる要因となってい
た。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、固定
子又は可動子のいずれか一方の巻線部材が２相となって
いる場合に、この２相巻線部材により発生する第３高調
波成分の影響を排除してトルク特性を向上させることが
可能な非重ね集中巻誘導電動機を提供することを目的と
している。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するための手段として請求項１記載の
発明は、固定子又は可動子のいずれか一方の巻線部材が
２相である非重ね集中巻誘導電動機において、前記固定
子は２相の巻線を有するものであると共に、前記可動子
はこの固定子の内側に配設され、且つ３相の巻線部材と
しての導体バーを有する回転子であり、前記回転子は、
回転軸方向へ延びる６つの溝部が回転軸に垂直な平面上
の円周方向で等間隔になるように形成され、これらの溝
部内に６本の前記導体バーが挿入された積層鉄心を有
し、さらに、前記６本の導体バーは、円周方向で120゜
間隔毎に配設される３本の導体バーを１組として２組に
分けられ、これら各組の導体バー同士の両端部が合計４
つの短絡プレート部材により短絡されている、ことを特
徴とする。

請求項２記載の発明は、固定子又は可動子のいずれか
一方の巻線部材が２相である非重ね集中巻誘導電動機に
おいて、前記固定子又は可動子のいずれか一方は２相の
巻線を有し、且つ各相の巻線が交互に直線状に延びる方
向に配設されるものであると共に、前記固定子又は可動
子の他方は３相の巻線部材を有し、且つ前記固定子又は
可動子の一方の各相の巻線の配設方向に沿って直線状に
移動するものであり、前記固定子又は可動子の他方は、
移動方向へ電気角60゜の間隔毎に複数の溝部が形成さ
れ、これらの溝部内に複数の前記導体バーが挿入された
積層鉄心を有し、さらに、前記複数の導体バーは、移動
方向で電気角120゜間隔毎に配設される複数の導電バー
を１組として２組に分けられ、これら各組の導体バー同
士の両端部が合計４つの短絡プレート部材により短絡さ
れている、ことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、固定子又は可動子のいずれか
一方の巻線部材が２相である非重ね集中巻誘導電動機に
おいて、前記固定子は３相の巻線を有するものであると
共に、前記可動子はこの固定子の内側に配設され、且つ
２相の巻線部材としての導体バーを有する回転子であ
り、前記回転子は、回転軸方向へ延びる４つの溝部が回
転軸に垂直な平面上の円周方向で等間隔になるように形
成され、これらの溝部内に４本の前記導体バーが挿入さ
れた積層鉄心を有し、さらに、前記４本の導体バーは、
円周方向で180゜間隔毎に配設される２本の導体バーを
１組として２組に分けられ、これら各組の導体バー同士
の両端部が合計４つの短絡プレート部材により短絡され
ている、ことを特徴とする。

〔作用〕 ２相巻線により発生する磁界には、第３高調波成分が
含まれるが、そのトルクは、固定子側磁界と可動子側磁
界との積つまり２相巻線の磁界と第３高調波成分の磁界
との積に基づき決まる。この場合、両者の波形の周期特
性から明らかなように、第３高調波成分の１周期分の積
分値はゼロとなる。すなわち、固定子、可動子の一方が
２相である場合は、他方を３相とすることにより、２相
巻線部材により発生する第３高調波成分のトルクの影響
を排除することができる。

〔実施例〕

本発明の第１実施例における正断面図を第１図に示
す。この第１実施例に係る誘導電動機は、２相４溝２極
集中巻の固定子と、３相２組の篭形巻線を６溝に施した
可動子としての回転子とを有するものである。

電気鋼板を積層した鉄心からなる固定子１において、
その固定子１はその内周面が円筒状に形成され、この内
径に向って等ピッチで４つの溝11が開口され、その溝11
の開口により作成されたこれらの４つの歯部12を取巻い
てボビン状の４つの集中巻きされたコイル13が巻回され
る。それら４つの集中巻きされたコイル13はそれぞれ相
対向する180度離れたコイル同士が逆方向で直列に接続
され、２相２極巻線が形成される。運転時は、電源（例
えば商用単相電源）３にＡ相はそのまゝ接続され、かつ
Ｂ相には分相コンデンサ４が直列に接続される。その結
線図を第２図に示す。

回転子２は、その外周面が円筒状に形成され、僅かな
空隙を介して固定子の内周面に対向する積層鉄心からな
り、この円筒状積層鉄心は円周の中心を貫通し固着され
た棒状の回転軸を介して回転自在に支承される。そし
て、その回転軸方向であって円筒状積層鉄心の外周面近
くに、全閉または半閉の溝が等ピッチで６個形成されて
いる。これらの６個の溝に電気的導体である導体バー21
（おのおのを211,212,213,214,215,216としている）が
嵌合挿入され、その両端部が１つおきに互いに絶縁され
た３個づつのバー（奇数の211,213,215の相互と、偶数
の212,214,216の相互）21を短絡するショートプレート
（短絡プレート部材）22に接続して形成される。

第３図は、この２組の３相かご形巻線の構成を示す斜
視図である。すなわち、この第１実施例の構造は、コイ
ルA,とコイルB,より成る２相２極の集中巻線を持つ
固定子１と、６溝の３相かご形巻線２組を有する回転子
２より成る誘導電動機である。

２相集中巻のつくる磁界には、どうしても多量の奇数
調波成分が含まれる。中でも３倍調波（第３高調波）の
成分は勢力が大きく、従来のかご形回転子を用いると、
寄生トルクが発生し、損失が大きく、トルクカーブも歪
んで特性を劣化させるという問題があることは前述の通
りである。

そこで、本発明は、第１図の第１実施例に示すよう
に、回転子２のバー21を短絡するリングを２組に分け、
１つおきに３本ずつをショートプレート22で短絡するこ
とにより、第３高調波成分のトルクの影響を排除するよ
うにしている。つまり、回転子２の鉄心には、１相あた
り３本の導体バー21が電気角120゜で配置されているの
で、同一極性を維持する半周期の長さは120゜である。
一方、２相である固定子１側から発生する第３高調波の
１周期の長さも120゜であり、この１周期内に異なる極
性のものが等分に含まれている。誘導電動機のトルク
は、固定子発生磁界と回転子発生磁界との積で決まる
が、上記の関係から第３高調波の１周期分のトルクの影
響はゼロとなることが明らかである。従って、第３高調
波の磁界は１次漏れ磁束になるが、寄生トルクにはなら
ず、損失を発生することもない。

なお、２組のショートプレート22は互いに絶縁されて
いて、少し構造に工夫がいるけれども、、製造の自動化
は容易にできる。このよにして成る非重ね集中巻誘導電
動機を、コンデンサ分相で運転する場合の結線図が、つ
まり先の第２図である。

第４図は、本発明の第２実施例の構成を示す側断面図
である。この第２実施例は、第１実施例の構成をリニア
モータ型の構成に変えたものである。固定子１と、軌条
化された可動子２は、共に直線状に展開され、僅かな空
隙を介して対向されている。この実施例では、符号１が
「固定子」、符号２が「可動子」としてあるが、符号２
を「固定子」、符号１を「可動子」とする構成とするこ
とも可能であり、いずれにしても固定子１と回転子２の
運動は相対的なものとなる。第５図は、上記の可動子側
に敷設するラダー状の２組の巻線を示す。２組の巻線の
相互は絶縁されていることなどは、第１実施例のそれに
準じる。

第６図は、本発明の第３実施例の構成を示す正断面図
である。この第３実施例は、第１実施例の構成とは逆
に、固定子側が３相で、可動子側側が２相の場合の構成
を示している。第６図において、固定子１の溝11は３個
であり、したがつて歯部12も３個となる。これに巻回す
る固定子巻線をなすコイル13はおのおのボビン状に集中
巻されて３相（Ｕ相,V相,W相）結線されている。回転子
２は４個の溝にバー21が嵌合挿入され両端は２組のショ
ートプレート22で相互は絶縁され２本ずつのバー21を短
絡している。駆動電源は３相電源（例えば３相商用電
源）である。

以上説明した各実施例から明らかなように、本発明
は、２相巻線の発生磁界にふくまれる第３高調波の影響
を排除できるという効果の他に、次のような効果をも有
している。

（１）固定子巻線の巻線作業を自動化することができ、
小形電動機の多量生産のための必要条件を満足させるこ
とができる。

（２）コイルをボビン化できるので、スペースファクタ
を大きくすることができ、小さな損失で大きなアンペア
ターンをとれる。このことは、効率の良い電動機と小形
化に役立つ。

（３）この構造はたやすくリニヤーモータ化できる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、固定子又は可動子の
いずれか一方の巻線部材が２相である非重ね集中巻誘導
電動機において、固定子又は可動子の他方の巻線部材を
３相にした構成としたので、２相巻線部材により発生す
る第３高調波成分の影響を排除してトルク特性を向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の正断面図、第２図はその
固定子側の電気的結線図、第３図はその回転子側の斜視
図、第４図は本発明の第２実施例の側断面図、第５図は
その可動子側に敷設するラダー状の２組の巻線の斜視
図、第６図は本発明の第３実施例の正断面図、第７図は
先行例の回転子巻線を形成する導体棒の構成の概要を示
す斜視図である。 １……固定子、11……溝、12……歯部、13……コイル、
2,20……回転子（可動子）、21（おのおのを211,212,21
3,214,215,216…などとしている）,21a,21b……バー
（導体バー“、22……ショートプレート（短絡プレート
部材）。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定子又は可動子のいずれか一方の巻線部
   材が２相である非重ね集中巻誘導電動機において、 前記固定子は２相の巻線を有するものであると共に、前
   記可動子はこの固定子の内側に配設され、且つ３相の巻
   線部材としての導体バーを有する回転子であり、 前記回転子は、 回転軸方向へ延びる６つの溝部が回転軸に垂直な平面上
   の円周方向で等間隔になるように形成され、これらの溝
   部内に６本の前記導体バーが挿入された積層鉄心を有
   し、 さらに、前記６本の導体バーは、円周方向で120゜間隔
   毎に配設される３本の導体バーを１組として２組に分け
   られ、これら各組の導体バー同士の両端部が合計４つの
   短絡プレート部材により短絡されている、 ことを特徴とする非重ね集中巻誘導電動機。
2. 【請求項２】固定子又は可動子のいずれか一方の巻線部
   材が２相である非重ね集中巻誘導電動機において、 前記固定子又は可動子のいずれか一方は２相の巻線を有
   し、且つ各相の巻線が交互に直線状に延びる方向に配設
   されるものであると共に、前記固定子又は可動子の他方
   は３相の巻線部材を有し、且つ前記固定子又は可動子一
   方の各相の巻線の配設方向に沿って直線状に移動するも
   のであり、 前記固定子又は可動子の他方は、 移動方向へ電気角60゜の間隔毎に複数の溝部が形成さ
   れ、これらの溝部内に複数の前記導体バーが挿入された
   積層鉄心を有し、 さらに、前記複数の導体バーは、移動方向で電気角120
   ゜間隔毎に配設される複数の導体バーを１組として２組
   に分けられ、これら各組の導体バー同士の両端部が合計
   ４つの短絡プレート部材により短絡されている、 ことを特徴とする非重ね集中巻誘導電動機。
3. 【請求項３】固定子又は可動子のいずれか一方の巻線部
   材が２相である非重ね集中巻誘導電動機において、 前記固定子は３相の巻線を有するものであると共に、前
   記可動子はこの固定子の内側に配設され、且つ２相の巻
   線部材としての導体バーを有する回転子であり、 前記回転子は、 回転軸方向へ延びる４つの溝部が回転軸に垂直な平面上
   の円周方向で等間隔になるように形成され、これらの溝
   部内に４本の前記導体バーが挿入された積層鉄心を有
   し、 さらに、前記４本の導体バーは、円周方向で180゜間隔
   毎に配設される２本の導体バーを１組として２組に分け
   られ、これら各組の導体バー同士の両端部が合計４つの
   短絡プレート部材により短絡されている、 ことを特徴とする非重ね集中巻誘導電動機。