JPS5812820B2 - かご形誘導電動機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は誘導電動機に係り、特に全電圧始動方式で、し
かも始動電流を低減できるようにしたかご形誘導電動機
に関する。

かご形誘導電動機は巻線形誘導電機や直流電動機と比較
して構造が簡単なため堅牢であるので多くの産業分野に
おいて多数使用されている。

しかし、定格電圧を直接印加した場合の始動電流が大き
く、定格電流の４〜８倍に達するので、電動機の固定子
巻線が過大なジュール熱によって焼損したり、配電線の
電圧が降下して附近の電力需要者に迷惑を及ぼすことが
ある。

この点を改善するものとして二重かご形回転子の誘導電
動機がある。

これは回転子に誘起される２次電圧の周波数によるイン
ピーダンスの自然な変化によって回転子電流を２組の回
転子導体の間に移動させ、始動電流を抑制するようにし
たものであるが、万一始動電流が所定の値より大きかっ
た場合の修正がむづかしい。

けだし、誘導電動機は非線形特性をもつ鉄心を重要な構
成要素としているので、その電流、トルク等の諸特性を
予め計算によって正確に推定することは極めてむづかし
いのである。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、全電圧始動方
式において始動時の始動トルクの減小を最小限に止め、
始動電流の大幅な低減を可能とした誘導電動機の提供を
目的とする。

本発明の一実施例を図面を参照しながら説明する。

第１図において、回転軸１に円筒状の積層鉄心２が嵌着
されている。

この積層鉄心２の両端面には外側間隔片３が放射状に配
設され、鉄心はこの外側間隔片３を介して環状の押え板
４により締め付けられている。

５は押え板４を回転軸１に固定するキーである。

積層鉄心２の外周側には軸方向にスロット（図示しない
）が形成されておりこのスロットには回転子導体６が嵌
挿されている。

そしてこの回転子導体６の両軸端部は夫々円環状の短絡
環７によって接続されている。

さて、短絡環７には夫々例えば鉄などの磁性材で作られ
たリング８が取付けられる。

このリング８は第１図に示したように断面がＬ字形をし
た環状体であり短絡環７の軸方向端面と内周面とを囲む
ように構成される。

つまり、点線で示した短絡環７の断面のすべてを包囲す
る磁路９を形成するに、磁性材からなる磁路１０と空隙
からなる磁路１１とより形成する。

そして軸方向端面に薄板の座金などを介在させて隙間１
２を形成させてねじ止めＩこて固定する。

回転子は以上の部材によって構成される。

そしてこの回転子は図示しない固定子巻線を備えた固定
子の内周側に回転自在に配設される。

このように構成されたかご形誘導電動機を始動するため
にその入力端子に電圧を印加すると、固定子巻線によっ
て回転磁界がつくられる。

この回転磁界によって回転子導体６には電源周波数すな
わち５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚに近い周波数の交番電圧
が誘起される。

これらの交番電圧のベクトル和によって、短絡環７には
５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚに近い周波数の大きな電流が
流れる。

この電流によって、磁路１０に沿って磁束が生ずる。

この磁束も同じ周波数で交番する。

この交番磁束は、短絡環７に流れる電流と鎖交し、リア
クタンスとして作用して電流を減少させようとする。

すなわち始動電流を抑制する。

この場合、短絡環７には、磁路１０に沿う形で磁性材製
のリング８が取付けられているので、短絡環７に流れる
単位電流あたりの発生磁束が多ぐリアクタンスが大きい
。

したがって始動電流抑制作用が大きい。

回転子の回転数が十分に上昇した定常運転状態において
は短絡環７に流れる電流はほぼ直流に近い低周波となり
、鎖交磁束の作用はほとんど無視できる程度に小さくな
るので、定常運転時の電流、トルク等は、リング８が無
い場合とほとんどかわらない。

本実施例においては、短絡環７の断面形状を長方形とし
、その軸方向端面と内周面の２面全体を覆うように断面
Ｌ字形の磁性材リング８を設けたので、リング８をとお
る磁束のほとんどすべてが短絡環７に流れる電流の全体
と鎖交する。

その結果、まず第一に始動時に短絡環７に流れる電流が
、磁性体の影響圏から逃げず、電流の全体にリアクタン
スが働くので、始動電流抑制効果が大きい。

さらに短絡環７の内での電流分布に顕著な差が生じない
ため、始動時往々にして問題となる短絡環の局部過熱お
よび熱変形のおそれがない。

そして、短絡環７の軸方向端面に薄版の座金などを介在
させて隙間１２を形成させねじ止めにてリング８を固定
したので、この座金などの厚さや枚数を変更することに
よって隙間１２の幅すなわち短絡環７とリング８の回転
子軸方向距離を変えることができる。

同一のリングを用いても、こうすることによってリアク
タンスを変化し、したがって始動電流を調整することが
できる。

リング８を短絡環７に近づけ、軸方向の距離を小さくす
ると、すなわち隙間１２の幅を小さくするとリング８と
短絡環７の電磁結合度が大きくなり、リアクタンスが大
きくなって始動電流は小さくなる。

必要な場合には、隙間１２の幅は零としてもよい。

リング８と短絡環７の軸方向の距離を大きくすると上述
の逆となり、始動電流はあまり抑制されない。

リング８は、古いかご形誘導電動機の始動電流を前より
も小さくする場合にリアクタンスを大きくするために新
たに取付けることも容易にできる。

起磁力対磁束密度の関係が非線形の鉄心を構造要素とす
る誘導電動機の特性を計算のみによって予め把握するこ
とは非常にむづかしいので、このように簡単にリアクタ
ンスを調整できることは実用上大きな利点となる。

さらに本実施例においては、磁路９が空隙からなる磁路
１１を含むので、飽和することがない。

すなわち、短絡環７に流れる電流が大きいときも小さい
ときもリアクタンスが等しいので、始動から同期速度に
到る誘導電動機の電流、トルク等の計算予測が正確に行
いうるという長所がある。

上記リング８にＳＳ４１鉄板を使用した４極７００ＨＰ
の誘導電動機試作品Ａと鉄板製リングのない同容量の誘
導電動機試作品Ｂと運転特性について比較試験をおこな
い次表に示す結果を得た。

鉄板製のリングをつけた試作電動機Ａの始動電流は、リ
ングをつけない試作電動機Ｂの始動電流よりも１３８％
低減され、犬幅に改善されている。

始動トルクは９％向上し、催かではあるがこれも改善さ
れている。

定格運転時の効率と力率はそれぞれ０．１％，１．８％
低下しているが、これらはほとんど同等と考えてよい。

これらのデータは、短絡環に鉄板製リングを設けたこと
により、定常運転特性を低下させることなく、始動電流
を大幅に低減することができたことを示している。

次に本発明の異る実施例を第２図により説明する。

この実施例は短絡環７の断面形状を軸方向に長い長方形
となし、一方磁性材のリング８は断面がコ字形をした環
状体とする。

そしてリング８は短絡環７の外闇面、軸方向端面および
内周面を囲むように形成し、短絡環７の外周面に嵌着す
る。

この第２の実施例においても磁性材からなる磁路１０と
空隙からなる磁路１１とに沿って発生する磁束は短絡環
７に流れる電流のほとんどすべてと鎖交し、また飽和す
ることがないので、第１の実施例と同様の作用をあらわ
す。

磁性材製のリング８はバーナー等を用いて加熱すること
によって容易に脱着でき、したがって、短絡環７とリン
グ８のあいだの隙間１２の幅を変え、始動電流を調整す
ることも簡単におこなうことができる。

さらにまた、このような構成とすれば短絡環７の遠心力
をリング８が支持することができるので高速の電動機に
好適である。

以上のように、本発明によれば、短絡環に磁性材製リン
グを設けたという簡単な構成で、定常運転時の特性を低
下させることなく始動電流を大幅に低減でき、始動から
定常運転にいたる諸特性を正確に算定でき、さらに万一
所期の特性を発揮しない場合には容易に修正を施こすこ
とのできる長期間安定した運転が可能なかご形誘導電動
機を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すかご形回転子の要部断
面図、第２図は本発明の他の実施例を示すかご形回転子
の断面図である。 １・・・・・・回転軸、２・・・・・・積層鉄心、６・
・・・・・回転子導体、７・・・・・・短絡環、８・・
・・・・リング、９，１０，１１・・・・・・磁路、１
２・・・・・・隙間。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 短絡環に近接してこの短絡環の内径面および外径面
   の少なくとも一方と軸方向端面とを覆う磁性材のリング
   を回転子に装着するとともに、このリングと上記短絡環
   との軸方向の距離を調整可能な構成としたことを特徴と
   するかご形誘導電動機。