JPS5829704B2 - 制動電動機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は簾形回転子、電動機を低速回転させる多極性固
定子巻線、及び電動機電流から発生する磁界によって解
除される制動子を具備する特に起重機用の制動電動機に
係わる。

この種の公知制動電動機にあっては始動段階に於いて制
動子を迅速且つ確実に解除する磁界を発生させるのに多
極性巻線を流れる電流だけでは不足である。

そこで例えば特殊な制動磁石のような補助手段を設けて
制動子を解除しなければならないため、その分だけコス
ト高になる。

２通りの回転速度が得られるように低速回転用の多極性
固定子巻線のほかに高速回転用の少極性固定子巻線をも
含む制動電動機（フランス特許第１１２８０７１号）に
於いて、アンペア回数を増大させることにより制動子解
除磁力を増大させるために始動時または低速回転時には
必らず両巻線が直列接続されるように構成することは既
に公知である。

しかしこの場合、多極性固定子巻線に連携の回転数より
も大きい混成回転数となり、しかも相当の熱損失を甘受
しなければならない。

電動機の始動時に制動子を解除するのに必要な磁力を高
めるために円錐状摺動回転子を利用することも上記フラ
ンス特許により公知である。

しかしこのような電動機の製造は回転子と固定子との間
にエアギャップを維持する上で精度を要求されるからコ
ストが高くつく。

円錐状固定子に巻線を巻着する作業も高い経費を伴なう
。

本発明の課題は簾形回転子、多極性固定子巻線、及び電
動機電流によって解除可能な制動子を装備する特に起重
機用の制動電動機に於いて、多極性巻線の始動時に制動
子を解除するための磁力を増大させることにある。

この課題を本発明では始動時に電動機電流を急激に増大
させるスイッチング手段によって解決する。

多極性固定子巻線だけを装備する電動機ではこの固定子
巻線が始動時に固定子巻線の一部を短絡させる電気的タ
ップを含む。

多少両極性の固定子巻線を装備する電動機では始動時に
於いて多極性固定子巻線にこの多極性固定子巻線よりも
電気抵抗が小さい少極性固定子巻線が一時的に並列接続
できるように構成する。

以下添付図面に従って本発明の好ましい実施例を詳述す
る。

第１図は本発明を応用するのに好適な制動電動機の第１
実施例を示す。

以下、本発明の理解に必要な範囲で電動機の要部だけを
説明する。

複数部分から成る筐体１内で簾形回転子５のシャフト４
を軸受２，３によって支持する。

シャフト４の第１図上左端に電動機を冷却するための送
風機６を取付け、シャフト４の反対端７に例えば起重機
のような被駆動装置を接続する。

回転不能に、但し軸線方向には変位自在にシャフト４に
摺動部分８を接続し、回転不能に且つ変位不能にシャフ
ト４に装着された回転子５に圧接するように前記摺動部
分８を制動バネ９によって付勢する。

摺動回転子８は円錐形の、制動ライニング１１を備える
面１２を有する。

圧縮バネとして構成された制動バネ９は電動機が給電を
断たれた状態にある時、制動ライニング１１を制動円錐
体１３の内側に圧接させる。

こうして電動機の回転子５が制動を解かれる。

回転子５を囲む細長い固定子１４には公知の態様で２つ
の巻線が巻着しである。

即ち、内側に巻着された低速回転用の多極性巻線１５及
び外側に巻着された高速回転用の少極性巻線１６である
。

円筒状に形成された回転子５にはコア・セグメントから
成る変向部分１７が固定接続してあり、その前面及び背
面には第１図図示のような断面形状を有するアルミニウ
ムｉ１ Ｂ 、 １９を設けである。

変向部分１７には、細長い固定子１４から発生する磁界
の方向を変えることにより、電動機が始動すると、即ち
、巻線１５．１６に電流が流れると摺動回転子８がバネ
９の作用下に簾形回転子５にむかって吸引され、前記摺
動回転子８に取付けられた制動ライニング１１から成る
制動子を解除すると云う重要な機能がある。

経験に照らして、変向部分１７と共に回転子５を円筒状
に形成すれば制動子を解除するのに必要な磁力を著しく
増大させることができる。

第２図に示す制動電動機の第２実施例では第１図実施例
と対応する部分に第１図と同じ参照番号を付しである。

第１図の場合と異なり第２図では簾形回転子５を輪筒２
０を介してシャフト４に、回転可能に、但し軸線方向に
は変位不能に取付けである。

変向部分１７に臨む摺動回転子８の面には環状の継ぎ手
ライニング２２が設けてあり、電動機に給電され、摺動
回転子８が発生する磁界の作用下に簾形回転子５にむか
って吸引されると、簾形回転子５の回転運動が継ぎ手ラ
イニング２２を介した摩擦接触によってシャフト４へ、
従って位置７で接続される装置へ伝達されるように前記
継ぎ手ライニング２２が作用する。

このように（公知の形状係合ではなく）摩擦接触によっ
て回転子５，８を連動させれば、電動機の始動が静かに
行われ、摩擦モーメントを適当に選択することにより、
例えば起重機の場合、重過ぎる負荷を持上げる時に電動
機の過負荷を防止できると云う利点が得られる。

しかし第２図の電動機に最も好適な用途は例えばクレー
ン移動用電動機である。

第１図または第２図に図示する制動電動機の始動時には
先ず多極性巻線１５だけに給電される。

この（高抵抗）巻線は電動機の低速回転に専用されるか
らである。

但し、電流が小さいから多極性巻線１５から発生する磁
界だけでは摺動回転子を吸引して制動子を解除すること
ができないと云う不都合がある。

この問題を解決するため、本発明では第３図に示すよう
な回路を採用する。

第３図左側は制動電動機Ｍへの給電を行う主要回路であ
り、右側は電動機をスイッチングするための制御回路で
ある。

配電線Ｒ，Ｓ、Ｔから分岐する導線Ｕｌ。■１．Ｗ１及
びＨ２，■２．Ｗ２がスイッチＫｌ、に２゜Ｒ３及びに
４を介して多極性巻線１５及び少極性巻線１６に電流を
供給する。

前記スイッチはそれぞれに連携の接触器（リレー）Ｓｌ
、Ｓ２．Ｓ３及びＳ４によって操作される。

接触器は接点ＣＩ。Ｃ２及びＣ３をも操作する。

第３図右側に示す制御回路はほかに２つの２段式手動制
御スイッチＨ１，Ｈ２をも含む。

第３図図示の回路は以下に述べるように動作する。

第３図右側の制御回路は電流が流れている状態を想定し
たものであり、接触器Ｓ４は励磁され、第３図左側部分
のスイッチに４は閉じている。

電動機Ｍを起重機に連携させた場合、スイッチＨ１は上
昇運動を起動させ、スイッチＨ２は下降動作を起動させ
る。

例えば先ず低速で、次いで高速で上昇運動させるとすれ
ば、スイッチＨ１を第１段に切換えて接触器Ｓ１を励磁
させることによりスイッチに１を閉じる。

その結果、閉じたスイッチに１及びに４を介して少極性
巻線１６に給電される。

接触器Ｓ１の励磁に伴なって接点Ｃ１が閉じるから、第
３図右側部分の右方に図示されている、第１段で閉成し
たままの手動制御スイッチＨ１の接点を介して接触器Ｓ
３が励磁される。

その結果、スイッチに３が閉じるから、多極性巻線もス
イッチに１及びに３を介して給電される。

しかし、接触器Ｓ３の励磁により接点Ｃ３が開放される
から、接触器Ｓ４への電流が断たれ、スイッチに４が開
放され、少極性巻線１６への給電が再び断たれる。

多極性巻線１５だけに電流が流れているから、電動機Ｍ
は低速回転する。

ここで手動制御スイッチＨ１を第２段へ切換えるが、こ
のスイッチの第３図右側部分の左方に位置する接点は閉
じたままであるのに対し、右方に位置する接点は開放さ
れるから、接触器Ｓ３は電流を断たれて再び接点Ｃ３を
閉じ、その結果、接触器Ｓ４が再び励磁され、これに応
じてスイッチに４が閉じる。

しかし、接触器Ｓ３が電流を断たれた時にスイッチに３
も開放されているから、少極性巻線１６だけに電流が流
れ、電動機は高速（上昇）回転する。

下降動作を起動させる場合も同様である。

従って、電動機Ｍの低速回転を起動させる（即ち、多極
性巻線１５を起動させる）際には一時的に少極性巻線１
６に電流が流れる。

少極性巻線１６に高い電流が流れると、制動子を解除す
ることのできる強力な磁界が発生する。

短時間後、少極性巻線１６が上述のように再び給電を断
たれても、多極性巻線１５を流れる比較的低い電流だけ
で、摺動回転子８を簾形回転子５に当接させて制動子を
解除状態に維持するに充分な磁界を発生させることがで
きる。

電動機の始動時には、接触器Ｓ３が応動するまで巻線１
５．１６が並列接続状態にある。

この場合、少極性巻線１６の給電時間は接触器Ｓ３の固
有時間に依存する。

経験に照らして、制動子を正しく解除するには少極性巻
線１５の給電時間が約１１５０秒であれば充分である。

第３図の回路図と異なり、第４図の回路図では固有の制
御回路はなく、電動機Ｍの主要回路中に手動制御スイッ
チＨ３、Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６が設置しである。

スイッチＨ３は電動機Ｍに接続された起重機の低速上昇
運動に、スイッチＨ４は低速下降運動に、スイッチＨ５
は高速上昇運動に、スイッチＨ６は高速下降運動にそれ
ぞれ連携させである。

電動機Ｍの低速回転を起動させる際に制動子を解除する
強力な磁界を発生させると云う問題を解決するため、こ
の回路ではスイッチＨ３の閉成に伴なって供給される突
入電流によってインパルス・リレーＲを一時的に励磁さ
せて、その接点Ｒ１及びＲ２を一時的に閉成させる。

その結果、スイッチＨ３によって多極性固定子巻線１５
が給電される一方、少極性巻線１６も一時的に給電され
、一時的に発生する強力な磁界が制動子を解除する。

突入電流が減衰した後、リレーＲは再び遮断され、接点
Ｒ１，Ｒ２が開放され、多極性巻線１５だけに電流が流
れるから、電動機Ｍは低速回転する。

スイッチＨ４の操作による低速下降についても同様であ
る。

スイッチＨ５，Ｈ６を操作すれば、それぞれ高速上昇、
高速下降が直接的に起動される。

経験に照らして、リレーＲを励磁させる突入電流は例え
ば約０．２秒に亘って接続し、制動子を正しく解除する
にはこの程度で充分である。

第４図のインパルス・リレーＲの代りに他のリレーＡを
採用し、これによって接点Ｒ１及びＲ２を作動させるこ
とも可能であり、リレーＡの制御は時定数を調整できる
電子スイッチ装置Ｂを介して行われる。

スイッチ装置Ｂは第４図に破線で示す２本の導線を介し
て主要回路に接続され、スイッチＨ３またはＨ４の投入
に伴なって作動する。

その動作態様はインパルス・リレーＲに関して述べたの
と同様である。

第５図図示の回路に於いても主要回路中に２般式手動制
御スイッチＱ１．Ｑ２を設置しである。

第５図の状態ではスイッチＱｌ、Ｑ２が開放されている
。

スイッチを第１段へ切換えると、第５図から明らかなよ
うに、電動機Ｍの両巻線１５゜１６に電流が流れる。

これと同時に第１段で接触器Ｓ５が励磁されるから、そ
の接点Ｃ５が開放される。

その結果、少極性巻線１６は短時間の給電を受けた後再
び電流を断たれる。

巻線１６の給電時間は接触器Ｓ５の応動時間によって決
定されるから、接触器Ｓ５の応動時間が終るまで両巻線
には同時に電流が流れる。

巻線１６が一時的に給電されるから、制動子を確実に解
除するに充分な強力な磁界が再度一時的に発生する。

スイッチＱ１またはＱ２を第２段へ切換えると、多極性
巻線１５（スイッチＱ１及びＱ２の第５図右側に位置す
る接点）への電流が断たれる。

これと同時に接触器Ｓ５への電流も断たれるから、接点
Ｃ５は再び閉じる。

従って、少極性巻線１６だけが給電され、電動機Ｍは高
速回転する。

第６図は例えばクレーンなどを移動させるのに利用され
る低速回転制動電動機の回路図である。

この電動機は多極性固定子巻線だけを装備し、少極性巻
線を装備していない。

その他の点では第１図及び第２図と同様に構成すること
ができる。

電動機の多極性固定子巻線を第６図では三相のそれぞれ
に対応させた巻線ブロック１６ａ、１６ｂ。

１６ｃによって表わした。

それぞれの巻線ブロックは非対称に配置された電気的タ
ップ２１ａ。

２１ｂ、２１ｃを具備する。

巻数に対するタップ比は例えば１：３乃至１：４程度で
よい。

電動機の主要回路中には電動機により左方及び右方へそ
れぞれ移動させるための２つの（一般式）手動制御スイ
ッチＱ３．Ｑ４を設ける。

手動制御スイッチのいずれか一方Ｑ３またはＱ４を操作
すると、巻線の大部分は接触器Ｓ６の接点Ｃ６を介して
短絡するから、僅かな残余巻線だけに電圧が供給される
。

手動スイッチＱ３およびＱ４を閉じると、接触器Ｓ６に
も電圧が供給され、僅かの時間遅延を伴なって接点Ｃ６
を開放する。

この時間は短絡していない残余巻線に、高電流により制
動子解除に必要な強力な磁力を発生させるに充分である
。

接点Ｃ６の開放後に残留する磁力は制動子を解除状態に
維持するに充分である。

ここで電動機は両巻線群が直列接続した状態で通常の操
作電流で回転する。

尚、主要回路中のスイッチＱ３．Ｑ４ではなく第３図の
ような固有の制御回路中の接触器を介して制御を行うよ
うに第６図の回路を変更することは当業者にとって容易
であろう。

第４図のようにインパルス・リレーによってスイッチン
グを行うことも可能である。

また、巻線１６ａ、１６ｂ、１６ｃを半休に二分し、始
動時には並列に、次いで直列に接続されるように構成す
ることも可能である。

一時的に磁界を、従って制動子吸引力を増大させると云
う目的は電動機始動のために通常採用される星形−三角
−接続を三角−星形−接続に反転することによっても遠
戚することができ、この場合、始動と同時に固定子巻線
は公称電圧の４倍に相当する高い電圧を供給され、制動
子吸引力もそれだけ増大する。

以上の説明から明らかなように、本発明の要点は始動時
に電動機電流を一時的に増大させる回路手段にある。

電動機電流の増大は上記実施例の場合、接触器またはリ
レーによる制御で行われ、一時的に高電流を流し、再び
これを遮断する。

第７図及び第８図は一時的に流れる高電流を電動機シャ
フトを軸線方向に変位させることにより、即ち、純機械
的方法によって遮断する態様を示す。

このため、第７図の電動機では回転子２５を固定環２３
により軸線方向の移動を妨げながら、軸受２４内で回転
できるように筐体１中に支持しである。

回転子２５はまたスプラインによって、回転を妨げられ
るが軸線方向に摺動可能に、シャフト４に取付ける。

シャフト４にはほかに筒形回転子５をスプライン４ａに
よって回転を妨げらへ軸線方向に摺動もできないように
固定しである。

電動機が給電を断たれた状態で圧縮バネ９が筒形回転子
５及びシャフト４を第７図上右方へ押すから、シャフト
４と共に回転する制動ライニング１１によって構成され
る制動子が押圧される。

第７図右側に位置する筐体１から突出するシャフト４の
端部２６の中心部に硬化体２７が当接するから、シャフ
ト４の摺動に伴ない、前記球２７を介してバネ付勢スイ
ッチ２８の接点２９が作動させられる。

電動機が給電されると簾形回転子５は強力な磁界の作用
下にバネ９の作用に抗して左方へ吸引され、制動子が解
除さへスイッチの接点２９が開放される（第８図）。

スイッチ２８は例えば２段速度電動機に於いて、始動時
には多極性巻線１５と並列接続の状態にある少極性巻線
１６を遮断する多極式主電流スイッチとして構成すれば
よい。

但し、第６図の回路に於いてスイッチ２８がリレー８６
の機能を兼ねることも可能である。

また、スイッチ２８が連携の接触器に作用する制御電流
スイッチを兼ねることも可能である。

第１図、第２図及び第７図のように簾形回転子を円筒状
に形成した制動電動機として実施する場合、本発明は特
に有用である。

しかし原則として本発明は例えば簾形回転子及び制動回
転子間のエア・ギャップが円錐状を呈するような制動電
動機にも応用でき、この場合、固定子板を円錐状に形成
する必要はない。

エア・ギャップを円錐状に構成すれば、制動回転子の移
動に応じて好ましい磁力及び摩擦接触動向が得られる。

以上の説明から明らかなように、本発明は各種の非同期
式制動電動機、特に起重機の持上げ及び／または移動機
構に使用さへ簾形回転子を含むと共に電動機電流によっ
て制動子を励磁させることのできる制動電動機に係わる
。

本発明の要点は始動時に於いて制動子励磁に必要なエネ
ルギーを急激に増大させるための措置が所与の時点に確
実に取られることにある。

一般的には実施例としても上述したような低速回転を行
わせる多極性巻線を有する電動機に係わるが、例外的な
場合には所与のスイッチング機能をさらに拡充して電動
機を２極式に実施することができる。

以上の説明及び添付図面から明らかなように、本発明の
スイッチング手段は巻線技術上の可能性に寄与すること
ができる。

例えば始動時に巻線インダクタンスが必要量だけ低下し
て電動機及び制動子の励磁部分に於ける磁束が増大する
ように巻線をタップすることによって上記可能性を実現
する。

始動時に極数の異なる第２巻線に電流を流すことにより
、この第２巻線及び制動子の一部から制動子解除に必要
な高エネルギーを発生させることができる。

第２巻線の方を少極性とするのが普通であるが、原則的
には多極性巻線でさらに大きい変位力を得ることも考え
られる。

特に２段速度装置の場合、巻線の構成上巻線相互間に電
圧が誘導されず２つの回転磁界が発生し、この磁界の１
つが制動子を解除するための大きい力を提供するように
極数の異なる巻線を選択すればよい。

この場合、電動機は多極性巻線に対して概ね超同期関係
に回転し、発電機作用により少極性部分の電動機作用に
対して平衡を維持する。

このように要約される本発明の基本的な可能性を実現す
るのに必要な回路技術上の手段は既に詳述した通りであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は制動電動機の第１実施例を示す縦断面図であり
、第２図は制動電動機の第２実施例を示す縦断面図であ
り、第３図は本発明の制動電動機の回路図であり、第４
図は電動機制御系を示す他の回路図であり、第５図はさ
らに他の回路図であり、第６図は多極性固定子巻線だけ
を具備する制動電動機の回路図であり、第７図は制動電
動機の第３実施例を示す縦断面図であり、第８図は電動
機の他の動作状態で示す第７図からの部分図である。 １・・・・・・筐体、２，３・・・・・・軸受、４・・
・・・・シャフト、５・・・・・・簾形回転子、６・・
・・・・送風器、７・・・・・・シャフト４の反対端、
８・・・・・・摺動回転子、９・・・・・・制動バネ、
１１・・・・・・制動ライニング、１２・・・・・・円
錐面、１３・・・・・・制動円錐体、１４・・・・・・
固定子、１５・・・・・・多極性巻線、１６・・・・・
・少極性巻線、１６ａ、１６ｂ。 １６ｃ・・・・・・巻線ブロック、１７・・・・・・変
向部分、１８．１９・・・・・・アルミニウム環、２０
・・・・・・輪筒、２１ ａ 、 ２ ｌ ｂ 、 ２
１ ｃ ””電気的タップ、２２・・・・・・継ぎ手ラ
イニング、２３・・・・・・固定環、２４・・・・・・
軸受、２５・・・・・・摺動回転子、２６・・・・・・
シャフト４の端部、２７・・・・・・硬化球、２８・・
・・・・バネ付勢スイッチ、２９・・・・・・接点、Ｍ
・・・・・・制動電動機、Ｒ２Ｓ、Ｔ・・・・・・配電
線、Ｕｌ、■１．Ｗ１．Ｕ２．Ｗ２・・・・・・導線、
Ｋｌ 、に２．に３．に４・・・・・・スイッチ、８１
．８２．Ｓ３．Ｓ４．Ｓ５，８６・・・・・・接触器（
リレー）、ＣＩ 、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５。 Ｃ６・・・・・・接点、Ｈｌ 、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４、Ｈ
５。 Ｈ６・・・・・・手動制御スイッチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 円筒状簾形回転子、多極性固定子巻線、少極性固定
   子巻線、および電動機電流によって発生する磁界によっ
   て解除される制動装置を具備し、該磁界は軸方向に変位
   可能な制動子を制動位置から移動させる、特に起重機用
   の制動電動機であって、該制動電動機は該制動電動機の
   始動段階に制動装置を解除する力を増大させるために該
   多極性巻線と該少極性巻線１５釦よび１６を一時的に並
   列接続できるようにした電気的スイッチ手段Ｃ２Ｋ、Ｓ
   ；Ｈ；２Ｂを具備することを特徴とする制動電動機。 ２ 該少極性固定子巻線１６が該多極性固定子巻線１５
   と少なくとも１つの接触器Ｓを介して並列接続できるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電動機。 ３ 該少極性固定子巻線１６が該多極性固定子巻線１５
   と該巻線１５の突入電流に応動するリレーＲ手段によっ
   て並列接続可能であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の電動機。 ４ 電動機電流を一時的に増加するためのスイッチ手段
   が軸線方向に移動自在に支持された簾形回転子５によっ
   て作動させられるスイッチ２８を含むことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項から第３項までのいずれか１項に
   記載の電動機。