JPH0340743A - 直流機 - 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〕 本発明は直流機に係り、特に、圧延機などに使用される
大形直流電動機の整流特性を改善するための固定子構造
に関する。

〔従来の技術〕

直流機には古くから回転数の増加に対して無火花帯位置
が減励磁側へ移動する無火花帯の移動現象があり、この
対策として、回転数に対して補極分路電流を調整する方
式や、別電源を用いて補極磁束を調整する方式等が用い
られている。しかし、これらの方式は直流機本体以外に
整流補償装置を付加する必要があるため高価となる。そ
こで、直流機本体の内部構造をわずかに改造するだけで
対策し得るものとして特開昭６２−７１４６３号公報に
示すものが本発明者等によって提案されている。

この方式を第４図、及び、第５図について説明する。

第４図は直流機の要部展開図である。継鉄１の内周には
主極２と補極３とが設けられている。

主極２は主極鉄心４と磁極片４Ａ、および、界磁巻線５
とで形成され、固定子内部で回転する電機子６の電機子
巻線７に主磁束を与える役目をし、補極３は補極鉄心８
と補極巻線９とから形成され、電機子巻線７を流れる電
流が反転する整流現象時に整流起電力を発生させるため
の補極磁束を与える役目をしている。また、主極２と補
極３との間には補極鉄心８の電機子６側の近くの側面と
磁極片４Ａの側面とを短絡する短絡鉄心１０　（ＩＯＡ
。

１０Ｂ）が設けられている。このような構成の直流機に
おける低速運転時、および高速運転時の動作を第５図（
イ）、（ロ）に示す。これらの図において、ψＭｐｃφ
ＭＰ１．φ５ｐ２）は主磁束、φｒｐ（φＩＰＩ〜φ＋
ｐａ　）は補極磁束、φ１＾（φＩ＾１．φＩ＾２）は
整流補償用補極磁束である。同図（イ）の低速運転時で
は強め界磁であるため、主磁束φｌ’ｌＰＩ　が大とな
り、主極鉄心４と継鉄１との磁束密度が高く、磁気的に
飽和した状態となるので、短絡鉄心１０Ｂを通して漏れ
る漏洩補極磁束はφＩＰＩのみとなり、残りのφＩＰｌ
＋　φＩＰ３は電機子側６へ入射して整流起電力を発生
するための整流補償用補極磁束ψ１＾ｌとなる。また、
同図（ロ）の高速運転時には弱め界磁であるから主磁束
φＮｉ１が小となり、主極鉄心４と継鉄１との磁束密度
が低く、磁気的に飽和していない状態となるので、短絡
鉄心１０Ｂを介して補極磁束φ！Ｐが主極鉄心４へ漏れ
易くなり補極磁束φＩＰＩ　、φＩＰ２が主極鉄心への
漏洩補極磁束と々す・補極磁束φＩＰ３が電機子６へ入
射して整流補償用補極磁束φ工＾２なる。このように電
機子６へ入射する整流補償用補極磁束量が高速運転時に
低速運転時より小さくなるので、無火花帯の移動現象を
防止することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記従来技術では短絡鉄心として具体的な構成
についてまでは考慮されておらず、例えば、漏洩補極磁
束が通過する際にギャップが存在すると磁気的吸引力が
働く、この吸引力はギャップ部の漏洩補極磁束密度の自
乗に比例することから、短絡鉄心をボルト等で固定する
場合は十分な強度を必要とし、ボルトを太くしたり数を
多くする必要が生じ、作業性が悪い問題もあった。

特に、正逆回転、カ行９回生制動運転を行う、いわゆる
、四象限運転される直流機に適用した場合、負荷電流の
急変が頻繁に起こるので特に短絡鉄心取付部の繰返し応
力が問題となる。

本発明の目的は磁気吸引力に十分耐よ得る短絡鉄心を得
ること、及び電機子電流急変時に短絡鉄心を通過する漏
洩補極磁束の変化を抑制することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明は漏洩補極磁束の流通
路である短絡鉄心を補極鉄心もしくは主極鉄心と一体に
打抜いて構成したことを特徴とする。また、漏洩補極磁
束の変化をゆるやかにするために、短絡鉄心の一部に磁
束変化抑制部材を設けたことを特徴とする。

〔作用〕

短絡鉄心を補極鉄心もしくは主極鉄心と一体に打抜いて
構成しているので、短絡鉄心をボルトや溶接等で固定す
る必要がないので強度的にも十分強くすることができる
。また、補極鉄心もしくは主極鉄心と短緒鉄心を一体化
しているために漏洩補極磁束の変化が負荷電流の急変に
対応してしまうので、導電性部材をギャップ部に設置し
たり、あるいは短絡鉄心を囲むように設けて、漏洩補極
磁束の変化を遅らせることにより、ブラシからの火花発
生も防ぐことができる。

〔実施例〕

従来装置において短絡鉄心に発生する磁気吸弓力を第２
図（イ）、（ロ）で説明する。

第２図（イ）は電機子６の回転方向が矢印の正回転の場
合の主極２と補極３の極性を示す。また。

（ロ）は電機子６の回転方向が矢印の逆回転の主極２と
補極３の極性を示す。

（イ）の正回転の場合、主極２と補極３の極性がＮとｎ
の同極側では短絡鉄心１０Ａを通過する漏洩補極磁束が
小さいので、磁極片４Ａと短絡鉄心１０Ａ間のギヤツブ
磁束密度ＢＬは小さくなる。

主極２と補極３がＳとｎの異極の間に入る短絡鉄心１０
Ｂは漏洩補極磁束が大きくなり、この結果、短絡鉄心１
０Ｂとギャップを介して対向する磁極片４Ａとの間の磁
束密度Ｂ２は大きくなる。したがって、正回転の場合の
短絡鉄心１０Ａの磁気吸引力Ｆｌと短絡鉄心１０Ｂの磁
気吸引力Ｆ２の関係はＦｌ＜Ｆｚとなる。次に、（ロ）
の逆回転の場合は電機子回路の極性を切替えるか、界磁
巻線５の極性を切替えるが、ここでは電機子回路の極性
を変えて回転方向を逆にした場合を示している。

この結果、逆回転の（ロ）の場合には短絡鉄心１０Ａ側
の主極２と補極３がＮとＳとなり、短絡鉄心１０Ｂ側の
主極２と補極３がＳとＳの同極となるので、短絡鉄心１
０ＡとＩＯＢのギャップ部の磁束密度はＢｌ＞８２とな
る。この結果、逆回転時の短緒鉄心１０Ａ、ＩＯＢに作
用する磁気吸引力は正回転の場合とは逆にＦ　１　＞　
Ｆ　２となる。このように、短緒鉄心に作用する磁気吸
引力は回転方向で異なり、かつ、界磁電流の大きさ、及
び、電機子電流の大きさでも異なるので、四象限運転を
行う直流機では短絡鉄心の取付強度を確保する必要があ
ることが明らかとなった。第１図（イ）〜（ハ）は本発
明の一実施例に係る直流機の要部展開図である。各図で
従来のものと同−又は等価の部分には同じ符号を付して
説明を省略する。

第１図（イ）は補極鉄心８の電機子６側の近くの側面に
補極鉄心と一体に打抜いた成層鉄板からなる短絡鉄心１
０　（ＩＯＡ、ＬＯＢ）が設けられ、漏洩補極磁束はギ
ャップを介して主極２の磁極片４Ａを介して通る。この
ような構成では短絡鉄心に磁気吸引力が働いても、短絡
鉄心と補極鉄心とが一体化した鉄心で構成しているので
、短絡鉄心と補極鉄心間は強度的に十分耐え得る。この
ため磁気吸引力は継鉄に補極鉄心を取付ける取付ボルト
に対し曲げ応力となって働く。しかし、取付ボルトは十
分な機械的応力に耐え得る様に設計されているので問題
ない。第１図（ロ）は短絡鉄心１０　（ＩＯＡ、ｌ０Ｂ
）を主極鉄心４の磁極片部４Ａと一体で打抜いて、主極
鉄心４を構成した場合を示す。この場合も、短絡鉄心１
０Ａ、ＩＯＢに磁気吸引力が働いても短絡鉄心１０Ａ、
ＩＯＢは主極鉄心４と一体化して打抜いて構成している
ので十分な強度があり問題はない。さらに、第１図（ハ
）は短絡鉄心１０Ａ、ＩＯＢを主極鉄心４と補極鉄心８
にそれぞれ分割して、各々の鉄心と一体に打抜いて、主
極及び補極をｎ威した場合の短絡鉄心の構成を示す。こ
の実施例でも、短絡鉄心１０Ａ、ＩＯＡ’及びＩＯＢ、
ＩＯＢ’に磁気吸引力が働いても各種の鉄心と一体で打
抜いているので十分な耐力を持つことになる。

なお、第１図の本発明の構成では電機子電流が急変した
場合に短絡鉄心１０Ａ、ＩＯＢを通過する漏洩補極磁束
の変化が、補極から電機子に入射する補極磁束の変化に
比較して早くなる。このため、急加減速、及び、正逆転
運転の四象限運転を圧延機用直流機の場合には電機子電
流変化に対し補極磁束の変化が追従しなくなって、ブラ
シから火花を発生することから、短絡鉄心１０Ａ、ＩＯ
Ｂを通過する磁束変化を抑制する必要がある。第３図の
他の実施例はこれらの点に対処するための発明で、短絡
鉄心１０Ａ、　１０Ｂと補極鉄心８とを一体で打抜いた
場合の構成を例に示す。第３図（イ）は短終鉄心部１０
Ａ、ＩＯＢのギャップ側の側面に非磁性の導電材１１Ａ
、ＩＩＢを設けた場合を示す。（ロ）は短絡鉄心部１０
Ａ、ＩＯＢの上面と下面をそれぞれ軸方向に導電材↑２
Ａ。

１２Ａ’　　１２Ｂ及び１２Ｂ′を埋込んだ構成を示す
。また、（ハ）は短絡鉄心部１０Ａ、ＩＯＢを囲むよう
に外装絶縁した導電材１３Ａ、１３Ｂで１ターンを形成
し、短絡鉄心１０Ａ、ＩＯＢ中を通過する磁束変化を抑
制するうず電流回路を構成する。ここでは補極鉄心と一
体の短絡鉄心にうず電流回路を設ける実施例を示したが
、うず電流回路は第１図（ロ）に示したように主極鉄心
と一体化した短絡鉄心に設けることもできる。

なお、各々のうず電流回路は鉄心とは電気的に絶縁され
ているので、補極磁束へのうず電流回路の影響をなくす
ことができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、短絡鉄心を補極、あるいは、主極鉄心
と一体化して製作するために短絡鉄心の機械強度を向上
することができ、漏洩補極磁束による磁気吸引力に対し
、短絡鉄心部が十分耐え得る強度とすることができる。

さらに、短絡鉄心部に導電材を設けてうず電流回路を構
成したことにより、漏洩補極磁束の通過を遅らせること
ができるので過渡時の整流性能も向上することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）〜（ハ）は本発明の一実施例に係る短絡鉄
心を設けた直流機の要部展開図、第２図（イ）、（ロ）
は短終鉄心に働く磁気吸引力で正転時と逆転時の説明図
、第３図（イ）〜（ハ）は短絡鉄心の側面あるいは上、
下もしくは短絡鉄心を囲むようにうず電流回路を設けた
他の実施例の斜視図、第４図は従来の直流機の要部展開
図、第５図（イ）、（ロ）は第４図に示した直流機の低
速運転時および高速運転時の動作説明図である。 １・・・継鉄、２・・・主極、３・・・補極、４・・・
主極鉄心、５・・・界磁巻線、６・・・電機子、７・・
・電機子巻線、８、補極鉄心、９・・・補極巻線、１０
・・・短ｍ鉄心、１１・・・非磁性導電材、１２・・・
鉄心埋込み導電材、１３第仝図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電機子と、前記電機子に対向して配置された固定子
   とを備え、前記固定子は、環状の継鉄、前記継鉄の内周
   側に取付けられ、かつ、主極鉄心及び界磁巻線からなる
   複数の主極、前記主極の相互間の前記継鉄の内周側に取
   付けられ、かつ、補極鉄心及び補極巻線からなる複数の
   補極から構成され、前記主極鉄心と前記補極鉄心の間で
   、前記界磁巻線及び前記補極巻線より前記電機子側に片
   寄つた位置でほぼ周方向に延在し、かつ、漏洩補極磁束
   を流通させる磁気的な短絡鉄心を設けた直流機において
   、 前記短絡鉄心を少なくとも補極鉄心もしくは主極鉄心と
   一体に打抜いて、成層短絡鉄心としたことを特徴とする
   直流機。 ２、前記短絡鉄心には非磁性導電部材からなる磁束変化
   抑制部材を前記短絡鉄心を経由する前記漏洩補極磁束の
   流通路の少なくとも一部に設け、うず電流を発生してこ
   の漏洩補極磁束の急激な変化を抑制するようにしたこと
   を特徴とする請求項１に記載の直流機。 ３、前記補極鉄心と一体で打抜いた短絡鉄心には前記短
   絡鉄心を囲むように導電部材、あるいは、非磁性導電部
   材を設けて、前記漏洩補極磁束の急激な変化を抑制する
   ようにしたことを特徴とする請求項２に記載の直流機。 ４、前記補極鉄心と一体で打抜いた短絡鉄心の継鉄側の
   平面と前記電機子側の平面の軸方向に溝を設け、前記溝
   内に導電材を埋込む構成にして前記漏洩補極磁束の急激
   な変化に対しうず電流回路を構成するようにしたことを
   特徴とする請求項２に記載の直流機。 ５、前記補極鉄心と一体で打抜いた短絡鉄心に、前記短
   絡鉄心を囲むように設けた導電部材、もしくは、非磁性
   導電部材を前記短絡鉄心と電気的に絶縁して設けたこと
   を特徴とする請求項２に記載の直流機。