JPH06205570A - かご形誘導電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 始動時から中間時を経て定格運転時に至る全
領域における電流値を小さくして、必要以上の電源装
置、配線の使用を不要にするとともに、発熱量を小さく
し、しかも全領域におけるトルクをほぼ一定に保って、
始動時間を短くし、高頻度の起動が可能で、効率のよい
かご形誘導電動機を得る。 【構成】 かご形誘導電動機の回転子１５に、外側より
順次、高抵抗材質からなり、低回転時にトルクのピーク
を有する外層かご形導体２５、中抵抗材質からなり、中
間回転時にトルクのピークを有する中間層かご形導体２
６、および低抵抗材質からなり、定格回転時にトルクの
ピークを有する内層かご形導体２７の三層のかご形導体
を設けたかご形誘導電動機。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はかご形誘導電動機、特に
慣性力の大きい回転体を駆動する装置または電源ケーブ
ルの長い装置に取付けられるかご形誘導電動機に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】慣性力の大きい回転体を誘導電動機で駆
動する場合、起動時間が長くなるため、発熱量の関係か
ら、モータおよび電源装置の熱容量を大きくする必要が
ある。また始動トルクを大きくして起動時間を短くしよ
うとすると、始動電流が大きくなるため、電源機器およ
び配線が必要以上に大きくなり、また発熱量も大きいた
め、高頻度の起動が困難である。また電源ケーブルが長
い電動機の場合も同様の理由により不利である。

【０００３】従来、慣性力の大きい回転体や、起動頻度
の高い機械を駆動するための電動機として、始動電流を
小さくするために、高抵抗かご形電動機が用いられてい
る。この電動機は始動時の電流を小さくできるが、定格
回転時のスリップが大きく、効率が悪い。また減電圧始
動方式を付加した電動機も用いられているが、始動トル
クは減電圧の２乗で減少するため、始動に時間が長くか
かるという問題点があった。

【０００４】一方、外側に高抵抗導体からなるかご形導
体、内側に低抵抗導体からなるかご形導体を二重に設
け、始動時の電流を小さくして始動トルクを大きくする
ようにした二重かご形電動機も知られている。しかし、
このような二重かご形電動機では、始動時の電流を抑
え、始動トルクを高くすると、起動途中のトルクが落ち
込み、加速トルクが小さくなるため、慣性力の大きい回
転体の駆動には適さないという問題点があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
のような従来の問題点を解決し、始動電流を小さくし
て、始動トルクを大きくし、必要以上の設備、配線を不
要にするとともに、定格運転時のスリップを小さくし、
しかも中間時におけるトルクを大きくして、慣性力の大
きい回転体を駆動する場合および電源ケーブルが長い場
合でも、発熱を小さくし、高頻度の起動が可能で効率の
よいかご形誘導電動機を得ることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、次のかご形誘
導電動機である。 （１）回転磁界を形成する固定子と、この固定子の内側
に回転可能に設けられた回転子と、この回転子の周辺部
に設けられた高抵抗材質からなる外層かご形導体と、こ
の外層かご形導体の内側に設けられた中抵抗材質からな
る中間層かご形導体と、この中間層かご形導体の内側に
設けられた低抵抗材質からなる内層かご形導体とを備え
ていることを特徴とするかご形誘導電動機。 （２）外層かご形導体が低回転数領域にトルクのピーク
を有し、中層かご形導体が中間回転数領域にトルクのピ
ークを有し、内層かご形導体が定格回転数領域にトルク
のピークを有することを特徴とする上記（１）記載のか
ご形誘導電動機。

【０００７】

【作用】本発明のかご形誘導電動機においては、始動時
の回転数が小さくてスリップが多い段階では、主として
高抵抗材質からなる外層かご形導体に２次電流が流れる
ため、小電流で高トルクが得られる。回転数が上昇し、
スリップが少なくなるに従って、まず中間層かご形導体
に主として２次電流が流れ、定格回転では、内層かご形
導体に主として２次電流が流れるようになる。

【０００８】このように外層、中間層、内層のインピー
ダンスの組合せにより始動初期から定格運転に至る間の
起動電流を小さくすることができ、起動電流を抑えるた
めの減電圧始動器が不要になる。

【０００９】また請求項２のかご形誘導電動機において
は、高抵抗材質からなる外層かご形導体は低回転数領域
にトルクのピークがあり、中抵抗材質からなる中間層か
ご形導体は中間回転数領域にトルクのピークがあり、低
抵抗材質からなる内層かご形導体は定格回転数領域にト
ルクのピークがあるため、始動初期から定格回転運転に
至る低回転から高回転までの中間領域を含む全領域にお
いて、ほぼ均一な高いトルクが得られる。

【００１０】従って本発明のかご形誘導電動機は、慣性
力の大きい回転体を駆動する場合でも、始動時から定格
回転に至る全領域において、小さい電流値で高トルクが
得られ、短時間で起動でき、発熱量も少なく、起動頻度
を大きくすることができる。電源ケーブルが長い場合で
も、小電流で発熱量は少ないから、小容量のケーブルで
十分駆動することができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を図面の実施例により説明す
る。図１は実施例のかご形誘導電動機の断面図、図２は
その回転子の一部の横断面図、図３はトルク特性図であ
る。

【００１２】図において、１は本体ケーシングで、円筒
状の筒状体２の両端に円板状のブラケット３、４が固定
され、その中央部の軸受５、６により回転軸７が回転可
能に支持されている。本体ケーシング１の筒状体２の内
周には、環状の磁性体製の固定子８が設けられている。
固定子８はケイ素鋼板等の環状の磁性鋼板９を積層し、
端板１０で押えた積層体からなり、その内周部に沿って
軸線方向にコイル１１が配置され、回転磁界を形成する
ようになっている。

【００１３】固定子８の内側には、ギャップ１３を介し
て円筒状磁性体製の回転子１５が回転可能に設けられ、
回転軸７に固着されている。回転子１５はケイ素鋼板等
の環状の磁性鋼板１６を積層し、端板１７で押えた積層
体から形成されている。以上の構成は従来のかご形誘導
電動機と同様である。

【００１４】本発明では回転子１５の周辺部に、外側か
ら円形の収容孔２１、２２、および長方形の収容孔２３
を三層に有する溝２４が形成されている。収容孔２１に
は高抵抗材質からなる横断面円形の外層かご形導体２
５、収容孔２２には中抵抗材質からなる横断面円形の中
間層かご形導体２６、収容孔２３には低抵抗材質からな
る横断面長方形の内層かご形導体２７がそれぞれ挿入さ
れ、それぞれ両端部で短絡環２８、２９、３０で接続し
て、三層のかご形導体を形成している。

【００１５】溝２４の収容孔２１、２２、２３の外側に
は、スリット３１、３２、３３が形成されており、これ
らの長さおよび幅を調整することにより、この部分に形
成される磁路を調整し、各かご形導体２５、２６、２７
の材質、形状等と相まって、それぞれのトルク特性が決
められるようになっている。

【００１６】外層かご形導体２５はリン青銅のような高
抵抗材質からなり、図３の曲線Ａに示すように、低回転
数の領域にトルクのピークを有するように調整されてい
る。中間層かご形導体２６は真鍮のような中抵抗材質か
らなり、図３の曲線Ｂに示すように、中間の回転数の領
域にトルクのピークを有するように調整されている。内
層かご形導体２７は銅のような低抵抗材質からなり、図
３の曲線Ｃに示すように、高回転領域にトルクのピーク
を有するように調整され、回転子の半径方向に長い横断
面形状となるように配置されている。

【００１７】上記のかご形誘導電動機においては、始動
時の回転数が小さくてスリップが多い段階では、高抵抗
材質からなる外層かご形導体２５に主として２次電流が
流れるため、小電流で高トルクが得られる。回転数が高
くなり、スリップが少なくなるに従って、中間層かご形
導体２６に主として２次電流が流れ、さらに回転数が高
くなり、定格運転に移る。定格回転では、主として内層
かご形導体２７に２次電流が流れる。

【００１８】このように中間層かご形導体２６および内
層かご形導体２７に主として２次電流が流れるようにな
ると、これらのかご形導体２６、２７は順次抵抗が小さ
い材質からなるため、電流は流れやすくなるが、回転数
の増加に伴ってインピーダンスが増加するため、結果と
して、電流値は全体に小さくなる。従って起動時の減電
圧始動器が不要になる。

【００１９】また高抵抗材質からなる外層かご形導体２
５は、図３の曲線Ａに示すように、低回転数領域にトル
クのピークがあり、中抵抗材質からなる中間層かご形導
体は、図３の曲線Ｂに示すように、中間回転数領域にト
ルクのピークがあり、低抵抗材質からなる内層かご形導
体は、図３の曲線Ｃに示すように、定格回転数領域にト
ルクのピークがあるように調整されているため、始動初
期から定格回転運転に至る低回転から高回転までの中間
領域を含む全領域においては、図３の曲線Ｄに示すよう
に、ほぼ均一な高いトルクが得られる。

【００２０】従って上記のかご形誘導電動機は、慣性力
の大きい回転体を駆動する場合でも、始動時から定格運
転に至る全領域において、小さい電流値で高トルクが得
られ、このため短時間で起動でき、発熱量も少なく、起
動頻度を大きくすることができる。電源ケーブルが長い
場合でも、小電流で発熱量は少ないから、小容量のケー
ブルで十分駆動することができる。

【００２１】このほか各かご形導体２５、２６、２７の
材質、形状、大きさ、ならびにスリット３１、３２、３
３の長さ、幅、形状等を変更し、特定の組合せとするこ
とにより、任意に近い特性を容易に得ることが可能にな
る。例えば図３の曲線Ｄに示すように、全体がほぼ均一
で、フラットに近いトルク曲線が得られると、始動時か
ら定格運転に至る全領域における電流値、トルクはほぼ
一定になり、短時間での始動が可能になり、安定した運
転を行うことができる。

【００２２】本発明のかご形誘導電動機は、起動頻度の
高い電動機、慣性力の大きい回転体を駆動する装置、ま
たは電源ケーブルの長い装置に取付けて使用するのに適
しているが、他の用途の電動機としても使用可能であ
る。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、回転子に三層かご形導
体を設け、外層かご形導体を高抵抗材質、中間層かご形
導体を中抵抗材質、内層かご形導体を低抵抗材質で形成
したので、始動電流を小さくして始動トルクを大きく
し、必要以上の設備、配線を不要にするとともに、定格
運転時のスリップを小さくでき、効率のよいかご形誘導
電動機が得られる。

【００２４】本発明の請求項２のかご形誘導電動機によ
れば、外層かご形導体が低回転数領域に、中間層かご形
導体が中間回転数領域に、内層かご形導体が定格回転数
領域にトルクのピークを有するため、始動時から中間時
を経て定格運転時に至る全領域における電流値を小さく
して、必要以上の装置および配線を不要にするととも
に、発熱量も小さくし、しかも全領域におけるトルクを
ほぼ一定に保って、始動時間を短くし、高頻度の起動が
可能で、効率のよいかご形誘導電動機が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のかご形誘導電動機の断面図である。

【図２】図１の回転子の一部の横断面図である。

【図３】かご形導体のトルク特性図である。

【符号の説明】

１ 本体ケーシング ２ 筒状体 ３、４ ブラケット ５、６ 軸受 ７ 回転軸 ８ 固定子 ９、１６ 磁性鋼板 １０、１７ 端板 １１ コイル １３ ギャップ １５ 回転子 ２１、２２、２３ 収容孔 ２４ 溝 ２５ 外層かご形導体 ２６ 中間層かご形導体 ２７ 内層かご形導体 ２８、２９、３０ 短絡環 ３１、３２、３３ スリット

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転磁界を形成する固定子と、 この固定子の内側に回転可能に設けられた回転子と、 この回転子の周辺部に設けられた高抵抗材質からなる外
   層かご形導体と、 この外層かご形導体の内側に設けられた中抵抗材質から
   なる中間層かご形導体と、 この中間層かご形導体の内側に設けられた低抵抗材質か
   らなる内層かご形導体とを備えていることを特徴とする
   かご形誘導電動機。
2. 【請求項２】 外層かご形導体が低回転数領域にトルク
   のピークを有し、中層かご形導体が中間回転数領域にト
   ルクのピークを有し、内層かご形導体が定格回転数領域
   にトルクのピークを有することを特徴とする請求項１記
   載のかご形誘導電動機。