JPH0295157A - 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、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如く、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ぎな力を必要とし、
また、大きなトルクを発生するとき発熱を伴うが、発熱
による可動固定子の膨脹によりすべり軸受に大きな負担
をかけていた。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。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、電圧移相装置により生起される位相差に
より、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、抵抗材の発熱も大ぎ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ると共に、前記回転
子導体は前記複数個の回転子コア間においで抵抗材によ
って短絡連結され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
子と同軸上に周設された複数個の固定子とを設け、前記
複数個の固定子のうち少なくとも１個の固定子の外周に
摺動面を持ち固定子の熱膨脹を吸収する弾性体である複
数の支持体を設け、固定子の外周に支持体の一方を固着
し機枠内周部に前記支持体の摺動部を摺接して、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
に形設したことにより解決の手段とした。

さらに前記摺動面においては、支持体の摺動面に二硫化
モリブデン等のすべり材を施したり、支持体と摺動する
機枠内周面にフッ化樹脂等の密面材を固着したり、機枠
内周面の摺動部に金属に二硫化モリブデン等のすべり材
を施したものを固着することや、更に摺動面に転動体を
介在することで解決の手段とした。

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９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、固定子の外周に、摺動面を持ち
弾性体である複数の支持体を設け、支持体の摺動面や機
枠内周面にすべり材を施したりまたは密面材を固着する
こと、転動体を介在することなどで、ボールベアリング
、ローラベアリングの嵌合により回動固定子とする構成
と異なり、弾性体である複数の支持体で固定子を支持す
るため、直接、前記嵌合による嵌合圧は発生せず、摺動
面または転動体は安定した回動とすることができる。更
に前記摺動に加えて摺動面に転動体を介在させた回動と
することにより、前述以上に小さな力で前記回動固定子
を回動させることができるようになり、回動用の駆動装
置等を小さくすることが可能となった。

また、本可変速誘導電動機は、抵抗材の作用により、大
きなトルクを出すことができる反面、発熱も大きく、仮
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械に装
着する構成とした場合、前記回動自在に形成した固定子
が彫版してボールベアリングまたはロラーベアリングに
大ぎな力がかかり、かつ機枠側にも太きな力がかかるの
で、彫版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
まって摩耗したりしたが、本発明においては、固定子を
支持する支持体が弾性を有することから、前記熱彫版は
、支持体で吸収し、前記彫版は直接摺動面や転動体へ影
響することはない。したがって彫版による機枠内周面と
の緊張は発生せず、前記彫版による回動固定子への熱彫
版の影響は無視することができる。

〔実施例〕

先ず、第１図（第２図も同様）において本発明が適用さ
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、間に
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２
Ａ、２Ｂ上にはその外側部端部間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内において回動自在とな
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、１９
Ｂ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、その外周と機
枠内周面との間に設けた支持体５０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
は複数の支持体５０により回転軸３と同心的に回転自在
に形設しているので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１１２１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２
２の回転軸にファン２３が軸着されている。又、ギヤ１
７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。なお、各固定子１２Ａ、１２Ｂに巻
装された固定予巻線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。

以下に第１の実施例を第１図において説明する。全体の
構成については前記説明と重複するので省略する。

第１図において、回動固定子１２Ａは支持体５０により
回転軸３と同心的に回動自在に形成される。詳しくは、
複数の支持体５０を回動固定子１２Ａと該回動固定子１
２Ａに対峙する機枠内周面との間に位置し、前記支持体
５０の方を回動固定子の外周面に固着し、他方を機枠内
周面に摺接する。以上の如く複数の支持体５０を回動固
定子１２Ａの外周面に一様に固着し、かつ機枠内周面に
一様に摺接するため、回動固定子１２Ａは回動軸３と同
心的に回動自在となる。回動固定子１２Ａの両側端外周
部からタコ足状に支持体５０が出来る形となる。支持体
５０の摺動面は、軸受板５０Ａ側からカラー５３で左右
のズレを防止する。

次に摺動面について述べる。支持体５０と機枠内周面と
の摺動面には、すべり材を施したり、密面材を介在した
り、すべり材を施した層動材を介在したりする。（第３
図） まず支持体５０の摺動面のすべり材は、無電解ニッケル
メッキ＋Ｓｉｃ、ニッケル合金被膜に４フッ化樹脂を複
合させたもの、二硫化モリブデン、硬質クロムメツキ後
テフロンを含浸したもの等がある。また機枠内周面に密
面材を固着する場合、密面材として４フッ化樹脂、二硫
化モリブデン入りナイロン、黒鉛入り焼結金属等がある
。更に金属に前述のすべり材を施し、これを機枠内周面
に密面材として固着する方法もとられる。

ところで、前記支持体５０は弾性体を使用するが身近な
例としてはバネ材などがそうである。

回動固定子の自重を支持しかつ機枠内周面に支持体５０
の摺動面が密着し更に、抵抗材Ｒの発熱による回動固定
子の膨張の際には、これを吸収する弾性をもった材料を
選択することになる。

弾性体の素材と板厚と表面積と処理等により様々な方法
と形状を選択することができる。（第５図） 以上摺動について述べたが、前記摺動面に転動体を介在
することは、摺動以上の効果を奏することができる。次
に第２図により第２の実施例を説明する。全体の構成に
ついでは第１実施例と同様であるので省略する。

回動固定子１−２　Ａと該回動固定子に対峙する機枠内
周面との間に複数の支持体５０を位置し、支持体５０の
一方を回動固定子の外周面に一様に固着し、他方を機枠
内周面に当接しである。

支持体５０の当接部分は、軸受板４０Ａ側からカラー５
３で左右のズレを防止する。支持体５０の当接部分には
転動体６０が設けである。本実施例は、転動体６０にロ
ーラーを使用している。（第４図） 以上の如き構成において回転軸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１２
Ａ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
トルクを発生することができる。

以上の可変速誘導電動機は、固定子に支持体５０を固着
し、支持体５０を機枠内周面に摺接または支持体５０と
機枠内周面との間に転動体を介在することで固定子を回
転子軸３と同心的に形設し、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支持体５０の弾性で消滅し、小
型モータでの回動固定子の回動が可能になる。更に複数
の支持体５０で回動固定子１２Ａを支持するため、複数
の支持体５０間は空間となり機枠的冷却のための通風路
を十分確保することができる。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、前記嵌合部のぎしみ又は不可動は、回
動周定子の支持体と、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複数の支持体間にお
いて通風路を十分に確保でき、弾性体で回動の固定子を
支持するため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図は本発明による実施例１の可変速誘導電動機の側
断面図、第２図は本発明による実施例２の可変速誘導電
動機の側断面図、第３図は本実施例１の支持体摺動部の
詳細図、第４図は実施例２の転動体部分の詳細図、第５
図は支持体の様々な形状を示す。 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・・・短絡環、７Ａ、７Ｂ
・・・軸受、１０・・・機枠、１１・・・機枠側面軸受
、１２Ａ・・・回動固定子、１２Ｂ・・・固着固定子、
１３Ａ、１３Ｂ・・・固定子巻線、１４・・・ストッパ
ー１５・・・小型モータ、１６．１７・・・ギヤ、１８
・・・電圧移相装置、１９Ａ、１９Ｂ・・・ボルト、２
０・・・排風口、２１・・・送Ｊｉ［，２２・・・）７
ンモータ、２３・・・ファン、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｇ
。 ４０Ａ、４０Ｂ・・・通気口、５０・・・支持体、５１
・・・すべり材、５２・・・密面材、５３・・・カラー
、５４・・・すべり材を施した密面材、６０・・・転動
体。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （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が連通状に装
   設されると共に前記回転子導体は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された一体的な回
   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周設された複数個
   の固定子とを設け、前記複数個の固定子のうち少なくと
   も１個の固定子の外周に、摺動面を持ち固定子の熱膨脹
   を吸収する弾性体である複数の支持体を設け、固定子の
   外周に支持体の一方を固着し機枠内周部に前記支持体の
   摺動面を摺接して、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。
2. （２）、機枠内周面と摺動する支持体の摺動面に二硫化
   モリブデン等のすべり材を施したものである請求項（１
   ）記載の可変速誘導電動機。
3. （３）、支持部と摺動する機枠内周面に４フッ化樹脂等
   の密面材を固着したものである請求項（１）または（２
   ）記載の可変速誘導電動機。
4. （４）、金属に二硫化モリブデン等のすべり材を施した
   ものを、支持体と摺動する機枠内周面に固着したもので
   ある請求項（１）または（２）記載の可変速誘導電動機
   。
5. （５）、摺動面に転動体を介したものである請求項（３
   ）または（４）記載の可変速誘導電動機。