JPS63161851A - かご形誘導電動機 - 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］ この発明は、かご形誘導電動機に関し、特にその始動電
流抑制手段および速度制御手段を改良したかご形誘導電
動機に関するものである。

［従来の技術］ 第１１図は一般に使用されている従来のかご形誘導電動
機の構成を示す要部断面図であり１図において、１はブ
ラケット、２は軸受、３は軸受２に支承される回転軸、
４は回転子鉄心、５は回転子導体、６は回転子導体５の
両端を短絡してかご形巻線を構成する短絡リング、７は
固定子鉄心、８は固定子巻線であり、回転子鉄心４２回
転子導体５および短絡リング６から回転軸３に固設され
た回転子が構成されるとともに、固定子鉄心７および固
定子巻線８からブラケット１側に固設された固定子が構
成されている。

次に動作について説明する。このように構成されたかご
形誘導電動機では、固定子巻線８に三相交流を供給する
ことにより、周知のごとく、回転磁界が発生し、この回
転磁界と回転子のかご形巻線に流れる回転子電流とによ
ってトルクが発生して固定子鉄心７が回転する。

［発明が解決しようとする問題点コ ところで、このようなかご形誘導電動機の始動電流を抑
制する手段としては、スターデルタ始動。

リアクトル始動、始動補償器始動等が知られているが、
いずれの手段も段階的な抑制しかできず、また始動電流
の抑制値も一度始動装置を設置するとその値を変更でき
ない等の問題点があった。

また、始動電流を連続して制御する手段として巻線形誘
導電動機を使用した２次抵抗制御方式があるが、巻線形
回転子が必要なため、電動機自体が構造複雑で高価にな
るとともに、２次抵抗器として金属抵抗器または液体抵
抗器等の付属装置またはこれらの抵抗器の抵抗値を変化
させるための制御装置を必要とする。その上、２次抵抗
制御方式においては、抵抗器内において多量の電力損失
が発生するなどの問題点があった。

また、別の制御方式として、電動機自体の特性を改善し
て特別な始動装置を使用することなく低い始動電流に制
限した電動機とする方式もあるが、始動電流を低く抑制
するとトルク特性に影響を与えることや運転時の特性悪
化をもたらすなどのために、せいぜい定格電流の３５０
〜４００％程度の始動電流に抑制するのが限度であり、
この場合には、始動電流によるトランスの電圧降下を抑
制するために、使用電力量の数倍の電源トランス容量を
必要とする問題点があった。

そこで、これらの問題点を解決すべく、固定子を２分割
して相対位置を調整するようにしたかご形誘導電動機も
提案されているが、このような電動機では、２個の固定
子間にコイルエンド部があるので、この部分がデッドス
ペースとなり軸方向に長いスペースが必要となって、特
に３ｋＶを超える高圧機の場合や２極、４極機などのよ
うにコイルエンド部が必然的に長くなる機械に対しては
この傾向が顕著となるという問題点がある。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、コンパクトな構造で、特別な始動装置を使用
することなく、確実かつ容易に始動電流の連続的な制御
を可能にするとともに、速度制御も可能にした、かご形
誘導電動機を得ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係るかご形誘導電動機は、回転軸に固設され
た第１回転子と、同第１回転子から軸方向に偏倚した回
転軸部分に同回転軸に対し所要の角度範囲で相対回転可
能なように装着された第２回転子とをそなえるとともに
、上記の第１．第２の回転子に共通な固定子をそなえ、
上記の第１゜第２回転子の各回転子導体を可撓性導体で
相互に接続したものである。

［作　　　用］ この発明におけるかご形誘導電動機では、第１゜第２回
転子間の相対位置を所要の角度範囲で変化させることに
より、かご形巻線に誘起される起電力の位相がずれて、
かご形巻線に流れる電流が制御され、始動電流が連続的
に制御される。また、同様にして、電動機の発生トルク
を連続的に変化させ、速度制御を行なうこともできる。

［発明の実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
〜４図はこの発明の一実施例によるかご形誘導電動機を
示すもので、第１図はその要部断面図、第２図はその第
１．第２回転子の平面図、第３図はその第２回転子の軸
方向正面図、第４図はその小型電動機を示す斜視図であ
り、この第１図において、Ａは第１回転子であって、こ
の第１回転子Ａは、従来と同様に、回転子鉄心４９回転
子導体５および短絡リング６から構成され、回転軸３上
に積層され嵌着固設されている。

また、Ｂは第１回転子Ａと同一スロット数（同一容量）
の第２回転子であり、同第２回転子Ｂも、回転子鉄心４
２回転子導体５および短絡リング６から構成されている
が、この第２回転子Ｂは、第１回転子Ａから軸方向に偏
倚した位置の回転軸３上において、鉄心ボス９上に積層
されて構成されている。そして、この鉄心ボス９は、回
転軸３外周に周方向へ摺動可能に取り付けられており、
第２回転子Ｂは１回転軸３に対し所要の角度範囲（１極
ピツチ相当範囲）で相対回転できるように、上記鉄心ボ
ス９を介して回転軸３に装着される。

これらの第１回転子Ａおよび第２回転子Ｂの外局部の図
示しないスロット内には、多数の回転子導体５が収納さ
れ、これらの回転子導体５の各回転子Ａ、Ｂ外側におけ
る端部は短絡リング６により短絡されている。また、回
転子Ａ、Ｂが対向する側における各回転子導体５の端部
は、第１，２図に示すように、それぞれ可撓性導体１０
で電気的に相互に接続されている。なお、各可撓性導体
１０は、薄い銅板を数枚積層して形成したもので。

第２図に示すごとく、第１回転子Ａと第２回転子Ｂとの
相対位置が１極ピッチ分変化しても電気的結合を保持で
きるように、適当量たるませて回転子導体５にリベット
付けまたはロー付けなどにより接合されている。

また、第１図において、Ｃは第１回転子Ａおよび第２回
転子Ｂに共通な固定子であり、この固定子Ｃは、回転子
Ａ、Ｈに対応する長さを有し、従来と同様に、ブラケッ
ト（第１１図の符号１参照）側に固設された固定子鉄心
７および固定子巻線８から構成されている。

一方、始動時または運転中に第２回転子Ｂを回転軸３に
対して相対的に回転駆動すべく１回転軸３の外周上には
小型電動機１１が設けられている。

この小型電動機１１の回転軸端には、第１，４゛図に示
すように、歯車１２が取り付けられるとともに、第２回
転子Ｂを積層された鉄心ボス９の端部には、歯車１２と
噛み合う歯車１３が設けられており、小型電動機１１の
駆動力を歯車１２．１３を介して第２回転子Ｂへ伝達す
ることにより、第２回転子Ｂは、回転軸３に対し相対的
に回転駆動されるようになっている。

なお、小型電動機１１は、回転軸３上に嵌着された集電
袋・置に接続されていて、この集電装置におけるスリッ
プリング１４およびブラシ１５を介し図示しない外部電
源に接続されている。そして、小型電動機１１は、外部
電源から供給される電力により駆動されるようになって
おり、第２回転子Ｂの回転反力に酎えうるとともに、第
２回転子Ｂを所定の位置まで駆動しうる回転力を発生す
るほか、第２回転子Ｂを所定の位置に固定保持させうる
保持力を発生できるものである。

次に動作について説明する。本実施例のかご形誘導電動
機は上述のごとく構成されているので、固定子Ｃの固定
予巻１ｓ８に三相交流を印加すると、回転磁界が発生し
、この回転磁界と、第１回転子Ａおよび第２回転子Ｂの
各か′ご形巻線（回転子導体５．短絡リング６）に流れ
る回転子電流とによって、起電力が発生して回転子Ａ、
Ｂおよび回転軸３が回転する。

第１回転子Ａと第２回転子Ｂとを、第２図に示すように
、その相対位置に位相差がないように位置決めした場合
、回転子Ａ、Ｂの各かご形巻線には、電気的位相差の全
くない回転子電流が流れる。

このような状態から、小型電動機１１により第２回転子
Ｂを回転駆動して、第１回転子Ａと第２回転子Ｂとの相
対位置を少しづつずらして電動機を運転すると、回転子
Ａ、Ｂの各かご形巻線に誘起される起電力には、位相差
が生じ、例えば、第１回転子Ａに極性Ｎによる起電力が
発生している場合に第２回転子Ｂに極性Ｓによる起電力
が発生するように相対位置を制御すると、回転子Ａ、　
Ｂの各起電力の位相は１８０ｍずれ完全に逆向きとなる
ので、回転子Ａ、Ｂ内の起電力はゼロとなる。

これらの様相を第１回転子Ａにおいて誘起される電流を
ＩＡ、第２回転子Ｂにおいて誘起される電流をＩＢ、Ｉ
Ａ＋ＩＢ＝Ｉｃとすれば、第５〜８図に示すようになる
。ただし、第５図はかご形巻線に誘起される電流を説明
すべくその電流とかご形巻線における回転子導体５の位
置との関係（位相差ゼロの場合）を示す説明図、第６図
は第１．第２回転子Ａ、Ｂをそれぞれの極の位置に位相
差がないように位置決めした場合においてかご形巻線に
誘起される電流を示すグラフ、第７図は第２回転子Ｂを
第１回転子Ａに対して極ピッチの１／２だけ周方向に変
位させた場合においてかご形巻線に誘起される電流を示
すグラフ、第８図は第２回転子Ｂを第１回転子Ａに対し
て極ピツチ相当分だけ周方向に変位させた場合において
かご形巻線に誘起される電流を示すグラフである。また
、第６〜８図において、縦軸は誘導電流値、横軸は、第
５図に対応して示すように、誘導電流が流れる回転子導
体５の位置を示すものである。

上述のような現象（第５〜８図）を等価回路で表すと第
９図のようになる。即ち、２次電流１２は誘起起電力ｉ
２．と栓２□とのベクトル和を２次側のインピーダンス
で除したものとなり。

となる。ここで、（１）式の分母は２次側のインピーダ
ンスに対応するもので、ｒ８は２次側抵抗、Ｘ２は２次
側インダクタンスである。

２次側誘起起電力のベクトル和合２は、誘起起電力佳２
□と懺２□どの位相差がゼロの時にはｉ２１とｉ２□と
の代数和、同位相差が１８０°の時にはゼロであるので
、上記位相差をθとすると。

Ｅ２＝Ｉ帆、十栓２□１ ”　（Ｅａｔ　＋　Ｅ２２）・ｃｏｓ（θ／２）となり
、（１）式より、 となる。

一次電流工、は励磁電流を無視すれば２次電流工２に比
例することになるので、−次電流１１（−大電圧ｖ１）
を制御すると２次電流工２が制御されることになるが１
本実施例では、上記（２）式により、誘起起電力Ｅ２□
とＥ２２どの位相差０．つまり第１回転子Ａと第２回転
子Ｂとの相対位置を制御することによっても、電流が制
御されることになる。なお、第９図において、ｒ１□は
一次側抵抗、Ｘ工□は一次側インダクタンスである。

このように本実施例によれば、回転子Ａ、Ｂ間の相対位
置を小型電動機１１により所要の角度範囲で変化させる
ことで、各回転子Ａ、Ｈのかご層巻線に誘起される起電
力の位相がずれて、かご層巻線に流れる電流が制御され
、始動電流が連続的に制御される。

従って、固定子を２分割した場合に比べて、電動機自体
を極めてコンパクトな構造にできるほか。

従来のように特別な始動装置を使用することなく、始動
電流が、確実かつ容易に連続的に制御されるようになる
。

また、同様に回転子Ａ、Ｂ間の相対位置を小型電動機１
１により所要の角度範囲で変化させることで、第１０図
に示すように、電動機の発生トルクもＴ□からＴ２のご
とく連続的に変化させることができるので、電動機の運
転中に負荷トルクＴＬに対して速度をｎ工からｎ２に変
えることも容易である。従って、この実施例を速度制御
手段として利用することもできるのである。

なお、上記実施例では、第１回転子Ａと第２回転子Ｂと
をほぼ同一容量としているが、両者の容量を異なって構
成してもよく、この場合、制御できる値を変えることが
できるのはいうまでもない。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、軸方向に並設した２
つの回転子の一方を所要の角度範囲内で周方向に変位で
きるように構成したので、コンパクトな構造で、特別な
始動装置を使用することなく、確実かつ容易にかご形誘
導電動機の始動電流を連続的に制御できるようになる効
果がある。また、運転中における速度制御も可能となる
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１〜１０図はこの発明の一実施例によるかご形誘導電
動機を示すもので、第１図はその要部断面図、第２図は
その第１．第２回転子の平面図。 第３図はその第２回転子の軸方向正面図、第４図はその
小型電動機を示す斜視図、第５図はそのかご層巻線に誘
起される電流を説明すべくその電流とかご層巻線におけ
る回転子導体の位置との関係を示す説明図、第６〜８図
はいずれもその作用を説明するためのグラフ、第９図は
本実施例の等価回路図、第１０図は本実施例の電動機に
よるトルク特性図であり、第１１図は従来のかご形誘導
電動機の構成を示す要部断面図である。 図において、３・・−回転軸、５・・・−回転子導体、
１０・−可撓性導体、°１１・−小型電動機、Ａ・・・
・第１回転子、Ｂ・−第２回転子、Ｃ−・・固定子。 なお１図中、同一の符号は同一、又は相当部分を示して
いる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転軸に固設された第１回転子と、同第１回転子
   から軸方向に偏倚した回転軸部分に同回転軸に対し所要
   の角度範囲で相対回転可能なように装着された第２回転
   子とをそなえるとともに、上記の第１、第２の回転子に
   共通な固定子をそなえ、上記の第１、第２回転子の各回
   転子導体が可撓性導体で相互に接続されていることを特
   徴とするかご形誘導電動機。
2. （２）上記第２回転子を上記回転軸に対し相対回転駆動
   させうる小型電動機が設けられたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のかご形誘導電動機。