JPH0226294A - 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、単一の回転子と複数個の固定子とを有し、任
意の固定子を回動することにより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、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致切換、−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技術は、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次誘導電圧に対
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。この傾
向は可変速誘導電動機が大型となるほど顕著となるもの
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、複数個の固定子のうち何れかの固定子を
回動して電圧移相装置となし、この電圧移相装置により
生起される位相差により、前記回転子導体に連結した前
記抵抗材に電流が流れて回転子導体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
した固定子は膨脹し、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
個の回転子導体を連通状に装設し、前記回転子導体を前
・記複数個の回転子コア間において抵抗材によって短絡
連結し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
に並設した複数個の固定子とを機枠内に設け、１つは前
記複数個の固定子のうち少なくとも１個の固定子の外周
の一方に、リングの端面を斜め外方に広がるごとくした
摺動面を持つ面軸受を固着し、前記少なくとも１個の固
定子に対峙する機枠内周面に、前記面軸受の摺動面と摺
接する摺動面を持つ面軸受を内設して、前記少なくとも
１個の固定子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、深溝かこ形、特殊かご形または巻線形等のい
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、かご形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誘導電動機の作用は次のと
おりである。すなわち、回動固定子の回動を、たとえば
リングの端面を斜め外方に広がるごとくした面軸受の摺
動としたため、本可変速誘導電動機のように、抵抗材の
作用で大きなトルクを出す時に発生する熱のために、面
軸受が膨脹しても摺接する面方向にその膨脹は広がり、
膨脹による面軸受への影響は無視され、従来例のように
前記固定子の回動の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
膨脹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
、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
って摩耗したりすることは、本発明において解消した。

〔実施例〕

以下、実施例について第１図と第２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誘導電動機１の構成を
概略説明する。回転子２の回転子軸３上には、回転子コ
ア２Ａ、２Ｂが一定の間隔をもって装着される。回転子
コア２Ａ、２Ｂ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門に渡っ
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。また回転子コア２．３の適所には通
気孔２５Ａ、２５Ｂを開設する。

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、４１Ｂを開設してい
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、該固定子外周
面と機枠内周面との間に介在させた面軸受５０．５１と
、小型モータ１５及びギヤ１６，１７とにより構成され
ることで回転軸３と同心的に回転自在に形設しているの
で固定子に１２Ａは回動固定子となっている。

（前記面軸受については後述する。） 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２１が固着され、該送風胴２
１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。

ギヤ１７は回動固定子１２Ａの外周面に嵌着され、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１８を構成する。

符号６０は突片を入出動制御するソレノイドで、ソレノ
イド６０は機枠１４に装着して、その突片を回動固定子
１２Ａに嵌着したギヤー１７に装着自在に係合させて、
回動固定子１２Ａが必要時以外に回動しないよう固定す
る。

なお、各固定子１２Ａ、１２Ｂに巻装された固定子巻線
１３Ａ、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。

第３図および第４図に基づいて前記面軸受５０．５１に
ついて説明する。

回動固定子１２Ａの外周に固着される面軸受５０は、た
とえばリングの両端面を斜め外方に広がるごとくした、
ある勾配をなす摺動面を持つ。また前記回動固定子１２
Ａに対峙する機枠内周面に嵌着する面軸受５１は、前記
面軸受５０の摺動面に摺接する摺動面を持ち、該摺動面
での摺動により回動固定子１２Ａは回転子２と同心的に
回動自在となる。このとき面軸受５０と面軸受５１とは
摺動面のみの接触で、他の一部分は互いにある間隙を持
っている。また面軸受５０は回動固定子１２Ａの外周に
１個または複数個固着させる。そして面軸受５０の外周
には前記ギヤ１７を嵌着したり、面軸受５０自身にギヤ
１７を形成したりすることもある。符号５３は面軸受５
１を固定するストッパー５３である。

前記摺動面は前述のごとく、ある勾配を成すが、その勾
配は面軸受５０．５１の材質の体積膨張係数により異な
り試験的に求められるものである。

次にこの面摺動の潤滑について述べる。本実施例では面
軸受５１に油潤滑用のオイル溝５２を設は給油式の潤滑
法を示しているが、どちらか一方、もしくは両方を含油
軸受とし無給油式とする方法もあり、−殻内に知られる
摺動面の潤滑方法を使用する。また摺動面へのコーティ
ング等の処理により無給油とすることも考えられる。

上記構成の面軸受は、本発明に係る可変速誘導電動機の
高トルク発生時と始動時及び長時間運転時における抵抗
材や固定子からの発熱による熱膨脹を伴うが、この熱膨
脹により前記面軸受５０．５１も膨脹する。ここで本発
明の場合面軸受の摺動面に、たとえばリングの両端面を
外方に広がるごとくした、ある勾配を成す摺動面とした
ため、発熱による前記面軸受５０．５１の膨脹は第４図
のごとく摺動面の面方向にズして、従来のような機枠と
の嵌合圧による、軸受の不可動などは無視できるように
なる。

以上の如き構成において回転子軸３に同心的に形設され
た回動自在の回動固定子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１２
Ａ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
を増減制御することにより、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、２Ｂ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、りを発生するこ
とができる。

以上の可変速誘導電動機は、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面軸受の摺動面の面方向へのズ
レで吸収され、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、上記詳説の如く固定子を支持する
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、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図は本発明による可変速誘導電動機の側断面図、第
２図は正断面図、第３図は第２図中Ａ部の詳細図、第４
図は第３図中Ｂ部の詳細図図において、１・・・可変速
誘導電動機、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、２５Ａ、２５８．
３０Ａ、３０Ｂ、３００．４０Ａ、４０Ｂ・・・通気孔
、５０．５１・・・面軸受、５２・・・オイル溝、５３
・・・ストッパー　６０・・・ソレノイド、ｒ・・・抵
抗材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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を連通状に装設し、前
   記回転子導体を前記複数個の回転子コア間において抵抗
   材によつて短絡連結し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した複数個の固定子とを機枠内に
   設け、前記複数個の固定子のうち少なくとも１個の固定
   子の外周の一方に、リングの端面を斜め外方に広がるご
   とくした摺動面を持つ面軸受を固着し、前記少なくとも
   １個の固定子に対峙する機枠内周面に、前記面軸受の摺
   動面と摺接する摺動面を持つ面軸受を内設して、前記少
   なくとも１個の固定子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。