JPH02307350A - 複数固定子誘導電動機の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複数固定子誘導電動機の冷却装置に関するも
のであり、より詳しくは単一の回転子、複数個の固定子
及び電圧移相装置とを有し、電圧移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任意に変化
させることができる所謂複数固定子構成の誘導電動機の
冷却装置に関する。

〔従来の技術〕

この種の誘導電動機では、その特徴として電圧移相装置
の調節に基づく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回転子導体に連結
した抵抗材での発熱及び構成部品での蓄熱が急速に増加
するために冷却装置を必要とするものである。しかしな
がら本発明に係る複数固定子誘導電動機、より詳しくは
複数の回転子コアを有する単一の回転子と複数の固定子
及び電圧移相装置とを有し、電圧移相装置を調節するこ
とで、高速域から低速域の広範囲に亘りスムーズな変速
が可能で、広範囲に亘り高トルクを発生させることので
きる電動機に関しての具体的な冷却装置の開示はなく、
全閉型の誘導電動機としても未だなされていない。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、上記従来技術の欠点を改善するもので複数固
定子誘導電動機の電圧移相装置の調節で位相差を比較的
大きくとって行う起動時、或いは低・中速度運転時にお
ける抵抗材での発熱及び構成部品の蓄熱の増加を、冷却
装置で抵抗材や複数の固定子、回転子等の発熱を吸収し
て放冷放熱させ、電動機の回転効率を有効的に作用させ
ると共に回転子や抵抗材等の耐久性を向上するための簡
便な冷却装置を提供することにある。

なお、本発明の複数固定子誘導電動機は、単相または３
相電源等に接続して使用され、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る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、同一の回転軸に一定の間隔をもってｅｒｈ着
した複数個の回転子コア上に複数個の回転子導体を連通
状に装設すると共に前記回転子導体を前記複数個の回転
子コア間において抵抗材によって短絡連結した一体的回
転子と、該回転子の各回転子コアのそれぞれに対峙して
並設する各固定子コアから成る固定子とを有し、該固定
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回転子の
導体部分に誘起する電圧との間に位相差を設ける電圧移
相装置を電動機機枠の内外部に有する複数固定子誘導電
動機の冷却装置であって、機枠内で、且つ前記抵抗材を
含む固定子コア間の空間に吸熱部を、該吸熱部に連絡し
て機枠外部に放熱部を設けることにより前記課題を解決
する手段とした。

〔作　用〕

本発明に係る複数固定子誘導電動機は特に、中・低速度
領域の運転時にあっては抵抗材の発熱が増大し、その発
熱作用により電動機回転効率および抵抗材の耐久性は大
幅に低下する。本発明においては、発熱の大きい抵抗材
を含む、固定子コア内側の空間にヒートパイプの吸熱部
を設け、ヒートパイプ放熱部を機枠部に設けたので、抵
抗材の発熱をヒートパイプにより吸熱し、機枠外に放熱
することができるから、二組の回転子コアに装設した複
数個の導体を固定子コア間において短絡連結した抵抗材
は、変動なく正確に作用する。

詳しくは発熱の大きい抵抗材を含む、前記固定子コア間
の内側に形成する空間に直接ヒートパイプの吸熱部を設
け、固定子および回転子へ抵抗材の発熱が波及すること
なく冷却することができる。

〔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を任意の間隔を設けて回
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、銅ニツケル合金、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
短絡連結しである。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の外周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。

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を回転自在としである。

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２
５．３１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＝
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、電圧移相装置に形設しであ
る。符号３８は突片を大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。

本発明に係る複数固定子誘導電動機は全閉型であり、通
風のための開口部はもたないものである。

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を連通状に固着しである。

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を突に合わせることも
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５
７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５６，５
７の断面形状は、任意に選択できるものである。

抵抗材ｒは円盤８２からなり、円盤８２には放射状間隙
８３と該放射状間隙８３より分枝する間隙８５とにより
構成される導電路８７を形成し導電路８７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。

本実施例において間隙８３．８５により構成される導電
路８７は次の如く形成しである。

つまり、円盤８２の外方に形成される導電路８７ａは、
間隙８５ａと間隙８５ｂとおよび８３とによりその導電
路８７ａとなるある断面積を形成する。この断面積は、
円盤内方の間隙８５ｃと間隙８５ｄおよび８３とにより
形成される導電路８７ｂの断面積より小さく形成しであ
る。換言すれば、円盤外方の導電路８７ａの断面積が小
さくなる様に、前記間隙８３および８５の間隙ピッチを
設けである。

ここで、この抵抗材ｒはアルミニウムを素材として形成
し、更には、抵抗材ｒの内方鏝部範囲を除き絶縁材を施
しである。

抵抗材ｒを円盤８２により形成すると、導電路８７の長
さに関係なく抵抗材ｒの表面積つまり放熱面が太き（と
れることであり、つまり導電路８７の長さく抵抗材ｒの
抵抗値）に関係なく、放熱するための表面積を確保する
ことができ、同じ円盤８２であっても導電路８７つまり
抵抗値は自在に設定できるものとなる。

また、同円盤８２で、同じ導電路８７の長さであっても
、たとえば任意点８４を何らかの方法で短絡すれば、そ
のまま抵抗値を低く、つまり導電路８７の長さを短くす
ることができ、同部品を使用して隣接する導体５５間の
抵抗値の異なる回転子８を形成でき、特性の異なる複数
固定子誘導電動機を容易に形成することができる。

更に円盤８２の外方に行くほど導電路８７の断面積が小
さくなることから抵抗材ｒの発熱は円盤８２の外方に集
中することになる。

ここに示す導電路８７は一例であり、もつとも単純な導
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。

たとえば円盤８２の円周と、円盤８２の中心−とのそれ
ぞれから伸びる放射状間隙、本実施例によると、たとえ
ば放射状間隙８３だけにより導電路を構成し、該導電路
を隣接する導体５５間に抵抗値を有する如く接続するこ
ともある。

（図示せず） この例は、導電路を形成する間隙が放射状だけであるこ
とから導電路が直線的に形成されるため、導電路の抵抗
値が第２の実施例より単純に算出され、抵抗値を変更す
る際も間隙を短絡する任意点を容易に決定することがで
きることである。

なお、これらの抵抗材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。

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。

ところで本実施例の誘導電動機は、複数固定子誘導電動
機であり、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移相装置を調節する
ことにより回転子の回転速度及び発生トルクを任意に変
化させることができるものであるが、とくに低速度域に
おいて高トルクを発生させるとき、回転子コア間の抵抗
材に位相差による電流が流れ、発熱を伴なうものであり
、この発熱による電動機の温度上昇を抑えるため効率が
良く簡単な冷却装置を必要とする。

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
。

次に本発明の実施例を第５図により示す。

第５図は、抵抗材ｒ部分の正断面図であり、抵抗材ｒを
含む固定子コア２５．３１の内側の空間に係る機枠１４
から、前記抵抗材ｒの両側に、一方で吸熱、他方で放熱
作用を有するヒ−ドパイブ７０を望ませである。このヒ
ートパイプ７０は一方の吸熱側つまり媒体液７３側を抵
抗材ｒに、他方の放熱側つまりヒートフィン７２側を機
枠１４外になるよう設けてあり、ヒートパイプ７０の容
量により異なるが、抵抗材ｒの円周に添って機枠１４の
円周に設けるものとなる。

ここで前記の抵抗材ｒは、その外周部が発熱の中心とな
るために、ヒートパイプの媒体液７３部分は、抵抗材ｒ
の外周に設けても良いことになる。

機枠１４には、パイプ７１が嵌装可能な挿入孔を設けて
、パイプ７１を挿入後、耐熱性の固着剤や、固定金具に
より機枠１４に固着することになる。

以上の構成の作用を説明する。とくに複数固定子誘導電
動機は一般の単一固定子、単一回転子の誘導電動機と異
なり、容易に定トルクによる可変速が可能であり、中低
速回転域において高いトルクを発生するときに抵抗材ｒ
の発熱を伴い、どうしても冷却装置を必要とするが、本
実施例の如くヒートパイプを設けると、先の抵抗材の発
熱は抵抗材に添って設けたヒートパイプに伝わりヒート
パイプ７０内の媒体液７３を加熱する。このヒートパイ
プ７０内は真空状態となっている。加熱された媒体液７
３は沸騰し液体内から蒸気が発生する。パイプ７０内は
真空であるからヒートフィン７２部との差圧により先の
蒸気はヒートフィン７２部に上昇する。

このヒートフィン７２部において冷却され、その熱はヒ
ートフィン７２により外気に放出される。熱を放出する
と凝縮され液体となって媒体液７３部に再生されるので
ある。以上のくりかえしにより、抵抗材ｒの発熱はヒー
トパイプ７０内の前記作用により機枠１４外に放出され
ることになる。

また機枠外部に先のヒートフィン７２を冷却する冷却フ
ァンを設けることも有効であり、ヒートパイプ７０の放
熱を早めることになる。

このように基本的には、ヒートパイプを機枠に設けると
いう単純な方法で抵抗材の発熱による電動機の温度上昇
を抑えることができるものとなる。

〔発明の効果〕

以上のように構成したので、部品点数を増加させること
なく、冷却ファンを設けることもなく、今まで冷却ファ
ンを用いた開放型の複数固定子誘導電動機が全閉型で使
用できると共に冷却効果を向上させることができる。

このように、外１部にファンを設けることによる周辺の
規制は発生しないことから、それだけ小型化が可能とな
り、また電気的な制御手段をも必要とせず部品点数の削
減などから、コスト面と共に冷却効果向上による性能面
の向上をも計ることができる多大な効果を有するもので
ある。

【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
図の回動固定子部分の正断面図、第３図は本発明に係る
可変速誘導電動機の回転子コア間の詳細図、第４図は抵
抗材を示す一部を省略した図、第５図は冷却装置の実施
例を示す図である。 １１・・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、１
３・・・冷却作用体、１４・・・機枠、１５．１６・・
・軸受盤、１７・・・ボルト、１９．２０・・・撹拌翼
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、５１・・・端部、５５・・・湾曲部を有
する導体、５６・・・導体、５７・・・導体、６０・・
・通風路、７０・・・ヒートパイプ、７１・・・パイプ
、７２・・・ヒートフィン、７３・・・媒体液、８２・
・・円盤、８３・・・放射状間隙、８４・・・任意位置
、８５・・・分枝した間隙、８７・・・導電路、ｒ・・
・抵抗材。 第２図 第３図 第４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）、同一の回転軸に一定の間隔をもって軸着した複
   数個の回転子コア上に複数個の回転子導体を連通状に装
   設すると共に前記回転子導体を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した一体的回転子と
   、該回転子の各回転子コアのそれぞれに対峙して並設す
   る各固定子コアから成る固定子とを有し、該固定子のう
   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回転子の導体部
   分に誘起する電圧との間に位相差を設ける電圧移相装置
   を電動機機枠の内外部に有する複数固定子誘導電動機の
   冷却装置であって、機枠内で、且つ前記抵抗材を含む固
   定子コア間の空間に吸熱部を、該吸熱部に連絡して機枠
   外部に放熱部を設けたことを特徴とする複数固定子誘導
   電動機の冷却装置。
2. （２）、吸熱部と、該吸熱部に連絡する放熱部とにより
   構成する冷却装置はヒートパイプである請求項（１）記
   載の複数固定子誘導電動機の冷却装置。
3. （３）、全閉型複数固定子誘導電動機である請求項（１
   ）または（２）記載の複数固定子誘導電動機の冷却装置
   。