JPH01318584A - 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２）、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ｒする方法があ２）、また特公昭２７−４３５７
号公報に記載されている如く、固定子を固着固定子と回
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
を端絡環にて接続し、前記可動固定子を回動し該可動固
定子と他方の固着固定子により２次に誘導する２次誘導
電圧に対し同一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ターターによって自動制
御するとしても容量が大きいため相当の大負荷となるた
め、大型の回動用モーターの使用が不可避とな２）、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〕

本発明においては回動固定子を回動させることによ２）
、前記回動固定子に対峙する回転子導体部分に誘起する
電圧と他の固定子に対峙する回転子導体部分に誘起する
電圧との間に位相差を設けて、回転子導体に誘起する合
成電圧を変化させてトルク特性を変化させ、可変速を行
うのであるが、特に回転子導体に工夫を施して大きなト
ルクを発生させるような構成にしたものは回転子の発熱
も大きく、その影響を受けて回動自在に形成した固定子
は膨脹し、たとえばすべり軸受方式では回動不能になっ
てしまっていた。また、前記複数個の固定子のうち少な
くとも１個の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械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にする方式
のものは、前記回動自在に形成した固定子が膨脹してボ
ールベアリングまたはローラーベアリングに大きな力が
かか２）、かつ機枠側にも大きな力がかかるので、膨脹
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
グが破損した２）、あるいは機枠側が破損がした２）、
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撮動の作用と相
まって摩擦したりした。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。

Ｃ問題点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、同一回転軸に一定
の間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＠設された一体的なかご型回
転子と該回転子の各回転子コアにそれぞれ対峙する各固
定子コアを有した、複数個の固定子を設け、前記複数個
の固定子のうち少なくとも１個の固定子は、該固定子の
側方に支持体を装着して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、前記回転子に装着し、前記回
転子と同心的に回動自在に形設して回動固定子にしたこ
とにより解決の手段とした。

なお、回転子の構成については求めるトルク特性に応じ
て各種のものがあ２）、回転子コア上に特に低速度領域
において作用する第１導体群と特に高速度領域において
作用する第２導体群とを含む複数組の゛回転子導体が装
設され、前記第１導体群と前記第２導体群の何れか一方
の導体群は前記回転子コア間において他の導体群とは異
なる角度にスキューして相互に連結され一体化された構
成のものもあ２）、また前記第１導体群と前記第２導体
群とはそれぞれ半径を異にする円周上に配設されている
構成のものもあ２）、また前記第１導体群は比較的高抵
抗材で構成し、前記第２導体群は比較的低抵抗材で構成
したものもあ２）、また少なくとも前記第１導体群は前
記回転子コア間において抵抗材により短絡的に連結され
ている構成のものもある。

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、特殊かご形等のいずれの形式の
ものにも適用できるものである。

〔作　用〕

上記の如く構成された可変速誘導電動機の作用は次のと
おりである。すなわら、ボールベアリングまたはローラ
ベアリングを嵌装した支持体を、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装着し、前記支持体は
前記回転軸にボールベアリングまたはローラベアリング
を介して前記回転子と同心的に軸着し、回転自在に形設
して回動固定子としたことによ２）、小さな力で前記固
定子を回動できるようにな２）、回動用の駆動装置等を
小さくすることが可能となった。

なお、回転子の構成として前記のように回転子コア上に
低速度領域において作用する第１導体群と高速度領域に
おいて作用する第２導体群とを含む複数個の回転子導体
が装設され、前記第１導体群と前記第２導体群の何れか
一方の導体群は前記回転子コア間において他の導体群と
は異なる角度にスキューして相互に連結され一体化して
トルク特性を改善したもの、また前記第１導体群と前記
第２導体群とはそれぞれ半径を異にする円周上に配設し
てトルク特性を改善したもの、また前記第１導体群は比
較的高抵抗材で構成し前記第２導体は比較的低抵抗材で
構成して大きなトルクを出すようにしたもの、あるいは
少なくとも前記第１導体群は前記回転子コア間において
抵抗材により短絡的に連結して大きなトルクを出すよう
にしたものなどは、構造上前記のように回転軸に支持体
を軸着した軸受方式としたことにより楽に回動できるよ
うになった。また大きなトルクを出すようにしたものは
発熱も大きく仮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して回動
自在にする構成としても、前記回動自在に形成した固定
子が膨脹してボールベアリングまたはローラーベアリン
グに大きな力がかか２）、かつ機枠側にも大きな力がか
かるので、膨脹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２）、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て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２）、前記のような問題点も解決した。

（実施例） 以下、実施例について図面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誘導電動機１の構成を
概１８説明する。回転子２の回転子軸３上に、回転子コ
ア２Ａ、２Ｂを任意の間隔を設けて装着し、回転子コア
２Ａ、２Ｂ間に非磁性体コア２Ｃを介設する。回転子コ
ア２Ａ、２Ｂに装設した第１導体群４Ａ・・・と第２導
体群４Ｂ・・・で導体４を構成し、第１導体群４Ａと第
２導体群４Ｂのそれぞれを回転子コア２Ａ、２Ｂに直列
に連結して一体的な回転子２を形成し、その直列に連結
した複数組の導体４・・・の両端部は端絡環５．６によ
り短絡される。回転子２に装設された第１導体群４Ａ・
・・は回転子コア２Ａ。

２Ｂ間の非磁性体コア２Ｃにおいて、任意角度スキュー
させると同時に複数個の導体４Ａのそれぞれを・任意の
ベクトル差の電流が流れると通電する連結材を介してす
なわち、ニクロム線。

炭素混入鋼１通電性セラミック等からなる抵抗材Ｒ・・
・を介して短絡しである。このようにして一体的に構成
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別機枠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
側部の軸受板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、４１Ｂｌｔｌ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２）、回転軸３と同心的に
回転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、３０Ｂ、３
０Ｇを開設している。そして機枠１０の中央上部には開
口された排風口２０を包囲して、上部開放状の送風胴２
１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で回動機構１８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２）、具体的には小型モータ１５を任意量回
転させることによ２）、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１８を構成する。なお、
各固定子１２Ａ、１２Ｂ１．：巻装された固定子巻線１
３Ａ、１３Ｂ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
２）、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２）、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。さらにこの軸
受も、上記同様にして一般的軸受及び使用方法による。

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２
）、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制御す
ることによ２）、回転子の回転速度を任意に変え得る。

ここで、複数組の導体を装設して第１導体４Ａは、固定
子２４と固定子２５との間でスキューすると共に連結材
を介、して短絡し、第２導体４Ｂは、直線でしかも連結
材を介しない場合の、トルクとすべりの関係を第２図に
示す。これによると、複数組の導体４がそれぞれのりア
クタンスの影響を受け、低すべり側で作用する第２導体
４Ｂ・・・と高すべり側で作用する第１導体４Ａ・・・
との相乗効果によ２）、図中−点鎖線で示す同一電流に
よるトルクが得られ起動時は勿論のこと低速回転から高
速回転までの全域に亘り大きなトルクを安定的に得るこ
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、
可変速誘導電動機の始動時や、大きなトルクを発生させ
る時の回転子導体の抵抗材によるものや、長時間使用時
などの発熱によ２）、回動固定子の熱膨脹を伴うが、こ
の回動固定子の熱膨脹に伴う、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。

〔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、かつ、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、円滑に運転することを可能にしトル
ク特性と効率の優れた可変速誘導電動機の提供を可能に
したのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による可変速誘導電動機の側断面図、第
２図は本実施例の回動固定子の回動に伴うトルクとすべ
りの関係を示す。第３図は、回転子導体を円周方向に展
開した展開図。 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・・・端絡環、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、３０Ｂ、
３０Ｃ，４０Ａ、４０Ｂ・Ａ見目、５０　・・・支持体
、５１・・・軸受、６０・・・軸受。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）、同一回転軸に一定の間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
   装設された一体的なかご型回転子と、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た、複数個
   の固定子を設け、前記複数個の固定子のうち少なくとも
   １個の固定子は、該固定子の側方に支持体を装着して、
   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、前記回転子と同心的に回動自在に
   形設して回動固定子にしたことを特徴とする可変速誘導
   電動機。
2. （２）、前記回転子は前記回転子コア上に低速度領域に
   おいて作用する第１導体群と高速度領域において作用す
   る第２導体群とを含む複数組の回転子導体が装設され、
   前記第１導体群と前記第２導体群のうち何れか一方の導
   体群は前記回転子コア間において他の導体群とは異なる
   角度にスキューして相互に連結され一体化されたもので
   ある請求項（１）に記載の可変速誘導電動機。
3. （３）、前記第１導体群と前記第２導体群とはそれぞれ
   半径を異にする円周上に配設されている請求項（２）に
   記載の可変速誘導電動機。
4. （４）、前記第１導体群は比較的高抵抗材で構成される
   と共に前記第２導体群は比較的低抵抗材で構成されてな
   る請求項（２）または（３）に記載の可変速誘導電動機
   。
5. （５）、少なくとも前記第１導体群は前記回転子コア間
   において、抵抗材により短絡的に連結されている請求項
   （２）ないし（４）に記載の可変速誘導電動機。