JPH0284040A - 可変速誘導電動機 - 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、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−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
可変速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、−次電
圧を制御する方法などがある。また、特公昭２７−４３
５７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別状導体にて接続し
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次層Ｓ電圧に対し
同−導体内に異相電流を生ぜしめ、二つのヴエクトル和
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眉し
たようになり太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張し、たとえばすべり軸受方式
では回動不能となってしまっていた。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、同一回動輪に一定
のｌＩｉ隔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、該回転子の
各回転子コアにそれぞれ対峙する固定子コアを有し前記
回転子と同軸上に周設された複数個の固定子とを設け、
前記複数個の固定子のうち少なくとも１個の固定子の側
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
、前記固定子に装着した支持体を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することや、少なくと
も１個の固定子の側方に支持体を設け、回動固定子の回
転子コア間に対峙する側と異なる側、つまり抵抗材の発
熱による膨張の少ない側において支持体に設けた摺動面
と機枠内周面とを摺動し、前記固定子に装着した支持体
を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２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、かご半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Ｍｍ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
固定子が膨張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、ｍｌ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
記のような問題点も解消した。

すなわち、本電動機においては、位相差を大きくして大
きなトルクを出す際に発熱が大きくなるが、前記回動固
定子と機枠に間隙を設けて熱膨張の少ない側で支持体と
機枠内周面を摺動することで回転軸に嵌装した軸受と相
まってより安定した回動固定子とすることができる。

〔実施例〕

以下、まず第１の実施例について第１図を参照しながら
説明する。

先ず、本発明が適用される可変速読Ｓ電動機１の構成を
概略説明する。回転子２の回転子軸３上には、問に一定
の間隔をもって回転子コア２Ａ、２Ｂが装着される。回
転子コア２Ａ、２８間には非磁性体コア部２Ｃが設けら
れる。回転子コア２Ａ、２Ｂ上にはその外側部端部間に
渡って連通状に複数個の回転子導体４・・・がかご状に
装設され、その両端部は短絡環５，６により相互短絡さ
れる。回転子導体４・・・は非磁性体コア部２Ｃで抵抗
材Ｒによって相互連結（抵抗短絡）される。このように
して一体内に構成された回転子２は、その両端部が軸受
７Ａ、７Ｂに軸支されることにより電動機機枠１０内に
おいて回転自在°となる。

回転子コア２Ａ、２Ｂの各外周面に対峙して機枠１０の
内壁面に固定子１２Ａ、１２Ｂが並設される。さらに図
面により明らかな様に、円筒状の機枠１０と、該機枠両
ｍ部の軸受板４０Ａ、４０Ｂは、ボルト１９Ａ、１９Ｂ
を締めることにより一体的に組付けられる。又、軸受板
４０Ａ、４０Ｂには通気孔４１Ａ、４１８ＪＩｉ−開設
している。

本実施例の場合、固定子１２Ｂは機枠の内壁面に固設さ
れる固着固定子である。固定子１２Ａは、その側方に装
着した機枠内周面とある間隙をもつ大きさの支持体５０
と、支持体５０に嵌装する軸受５１と、小型モータ１５
及びギヤ１６．１７とにより構成される。固定子１２Ａ
の支持体５０は軸受５１により、回転軸３と同心的に回
動自在に形設しているので固定子１２Ａは、回動固定子
となっている。尚、前記回動固定子１２Ａ及び、固着固
定子１２Ｂには、それぞれ通気孔３０Ａ、３０８，３０
０を開設している。モして機枠１０の中央上部には開口
された排風口２０を包囲して、上部開放状の送風１２１
が固着され、該送風胴２１にファンモータ２２が支持さ
れ、さらに該モータ２２の回転軸にファン２３が軸着さ
れている。又、ギヤ１７は固定子コア外周面に嵌着され
、前記ギヤ１６と小型モータ１５で回動ｎｍ１Ｂを形成
している。これにより固着固定子１２Ｂに対し相対的に
回動できるようになっている。この回動機構を操作する
ことにより、具体的には小型モータ１５を任意量回転さ
せることにより、回転子の各固定子に対応する回転子導
体部分間に位相差が生じる。即ち、図示実施例ではこの
回動機構が電圧移相装置ｉ１８を構成する。なお、各固
定子１２Ａ、１２Ｂに巻装された固定子巻線１３Ａ、１
３Ｂの電源への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５１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６０を
補助的に設けることもある。ざらにこの軸受も、上記同
様にして一般的軸受及びその使用方法による。また軸受
以外に可撓性材料６１または可撓性材料に摺動材６２を
固着したものを支持体の外周面に、あるいは機枠内周面
に固設して、抵抗材Ｒの発熱に伴う回動固定子１２Ａの
彫版を可撓性材料６１により吸収して支持体５０を支持
することもある。

次に第２の実施例について第２図を参照して説明する。

第１の実施例と重複する全体の構成については省略する
。

固定子１２Ａの側方に装着した機枠内周面とある間隙を
もつ大きさの支持体５０は軸受５１により、回転軸３と
同心的に回動自在に形設し、更に、回動固定子の回転子
コア間に対峙する側とは異なる側の前記支持体５０に、
機枠内周面もしくは支持体５０の側方の軸受板４０Ａ側
と摺動する摺動面５２を設ける。本実施例は軸受板４０
Ａ側に摺動面を設けた例である。軸受５１は回転軸３に
、支持体５０は軸受５１にぞれぞれストッパー５３．５
４で固定する。尚前記摺動面に金属コーティングなどの
すべり材を施したり樹脂などの密面材を介在さけること
もある。

実施例１同様、軸受６０を補助的に設けたり可撓性材料
６１を支持体５０の外周に設けることもある。

以上の如き構成において軸受５１により回転支軸３に同
心的に形設された回動自在の支持体５０で支持される回
動固定子１２Ａは、電圧移相装置１８の小型モータ１５
により調節設定される。回動固定子１２Ａ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ｔｘ＋　
ｍ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１２Ａを回動させると、回転子２Ａ
、２８間の連通状に装設された回転子導体４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４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５０に軸受を嵌装し
て、回転軸３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、回動固定子の熱膨張を伴うが
、この回動固定子の熱膨張に伴う、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
に熱膨張の少ない軸受板側で、支持体を機枠内周面と摺
動することは、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る。

（発明の効果） 本発明は以上のように構成されたので、固定子の回動を
小さい力で可能とし、がっ、長時間運転あるいは高トル
クで運転して発熱を大きく伴っても固定子の回動には全
く支障が起こらず、トルク特性と効率の優れた可変速誘
導電動機を円滑に運転することを可能にしたのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例による可変速誘導電動機の
側断面図、第２図は本発明の第２実施例による可変速誘
導電動機の側断面図、第３図は、補助的に設ける軸受ま
たは可撓性材料の実施例。 図において、２・・・回転子、２Ａ、２Ｂ・・・回転子
コア、２Ｃ・・・非磁性体コア部、３・・・回転子軸、
４・・・回転子導体、５．６・・・短絡環、７Ａ、７Ｂ
・・・軸受、１０・・・機枠、１２Ａ・・・回動固定子
、１２Ｂ・・・固着固定子、１３Ａ、１３Ｂ・・・固定
子巻線、１５・・・小型モータ、１６．．１７・・・ギ
ヤ、１８・・・電圧移相装置、１９Ａ、１９Ｂ・・・ボ
ルト、２０・・・排風口、２１・・・送風胴、２２・・
・ファンモーター、２３・・・ファン、３０Ａ、３０８
．３０Ｇ、４０Ａ、４０Ｂ・・・軸受板、４１Ａ、４１
Ｂ・・・通気孔、５０・・・支持体、５１・・・軸受、
５２・・・溜動面、５３・・・ストッパー、５４・・・
ストッパー６０・・・軸受、６１・・・可撓性材料、６
２・・・虐動材。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、同一回転軸に一定の間隔をもつて軸着された複
   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、該回転子の各回転子コアにそれぞれ対峙する固
   定子コアを有し前記回転子と同軸上に並設された複数個
   の固定子とを設け、前記複数個の固定子のうち少なくと
   も１個の固定子の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、前記固定子に装着した支持体を前
   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
   たことを特徴とする可変速誘導電動機。
2. （２）、同一回転軸に一定の間隔をもつて軸着された複
   数個の回転子コア上に複数個の回転子胴体が連通状に装
   設されると共に前記回転子胴体は前記複数個の回転子コ
   ア間において抵抗材によつて連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する固
   定子コアを有し前記回転子と同軸上に固設された複数個
   の固定子とを設け、前記複数個の固定子のうち少なくと
   も１個の固定子の側方に支持体を装着し、前記少なくと
   も１個の固定子の前記回転子コア間に対峙する側とは異
   なる側において、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と
   共に、前記異なる側において前記支持体に機枠内周面と
   摺動する摺動面を設け、前記固定子に装着した支持体を
   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
   したことを特徴とする可変速誘導電動機。