JPS5822937B2 - ジクホウコウカヘンイカゴガタカイテンシデンドウキ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、成層回転子鉄心を、回転子導体バーと軸方向
端部の短絡環とを有する長い方の成層回転子鉄心部と、
導体バーを有しない短い方の成層回転子鉄心部とに分け
、短い方の回転子鉄心部は、第一の変位位置においては
固定子の対応する端面の軸方向外側に突出し、固定子巻
線を規定の励磁状態にした第二の変位位置においては少
くとも一部が固定子の内孔内に入り込むようにした軸方
向可変位かご形回転子電動機に関するものである。

主リアクタンスによって決定される軸方向力は、特に回
転子が軸方向に運動する際に成層固定子鉄心の相対応す
る軸方向端部に対して変位する回転子部分の範囲におけ
る空隙磁束によって左右される、という認識に基づいて
、上述の形式の既に提案された電動機（西独特許出願公
開第２２４６９６２号公報参照）によれば、回転子導体
バーに流れる電流のほとんど大部分は固定子鉄心の端面
よりも外方に突出する回転子端部の近くで中間短絡環を
介して短絡され、また回転子電流の空隙磁界への抑制作
用は中間短絡環の外方に突出して存在する短い方の回転
子鉄心部分の範囲において減少する。

即ち回転子の軸方向力は短絡環通電電流によって生ずる
磁束によって生じ、従って軸方向力の大きさは固定子鉄
心と回転子端部鉄心との間の磁束密度によって左右され
る。

この磁束密度又は軸方向力が最大のとき短絡電流に対す
るリアクタンスは最大となる。

しかして従来の構造においては、中間短絡環電流による
磁束と最外部の端部短絡環の電流による磁束とが回転子
端部鉄心内で逆方向に流れるため相殺され回転子電流抑
制作用は小さくなる。

即ちリアクタンスは小さくなり、軸方向力は小となる。

この種の形式の軸方自回変位回転子電動機のかご形回転
子は、例えば一つの中間短絡環と二つの端面短絡環を有
するかご形回転子の場合には、中間短絡環の近傍にある
一方の端面短絡環はかご形の回転子導体のダイカスト及
びその固化の後に旋盤加工することによって作ることが
できるが、その場合、良好な回転トル久特性を得るため
には、回転子両端における回転子導体バーに対する各短
絡環の全抵抗をできるだけ同じ大きさになるようにしな
ければならない。

本発明の目的は、既に提案されでいる電動機に比較して
軸方向力をさらに増大しうるようにすることにある。

この目的は本発明によれば、冒頭に述べた軸方同町変位
かご形同転子電動機において、短い方の回転子鉄心部は
、長い方の回転子鉄心部の外径より大きい外径の部分を
有し、しかも短い方の回転子鉄心部の固定子内孔内にあ
る部分の外径と固定子内孔の内径との間に、長い方の回
転子鉄心部の外径と固定子内孔の内径との間の空隙より
も小さい空隙の部分を有するようにすることにより達成
される。

こうすることによって、短い方の回転子鉄心部において
は、個有の短絡環端面結合なしに中間短絡環を越えて突
出する回転子導体バー間に、この鉄心部の鋼板との回転
子導体バーのスロット接触面と鉄心鋼板とを介して、そ
の部分の空隙磁束を不所望に抑制するような短絡ブリッ
ジが形成されるという事態を避けることができる。

更に他方では特に構造的並びに製造技術的に簡単な手段
によって軸方向力を一層強め、さらに軸方向力の特性を
回転子の変位位置に関連して定めることができる。

短い方の回転子鉄心部の外径はその鉄心部の全長に亘っ
て等しく、且つ長い方の回転子鉄心部の外径より犬なる
ようにしてもよいし、或は短い方の回転子鉄心部の外径
を中間短絡環から端面にかけて段階的に増大させるよう
にしてもよい。

特に後者の手段によって、軸方向に変位する回転子の軸
方向力を変位位置によって規定の大きさに段階的に変化
させることができ、回転子が固定子の孔部内に入り込む
際に、軸方向力は所定の位置で跳躍的に段階的に増大し
、それによって例えば摩擦制動の解除を確実に達成する
ことかできる。

このような手段は例えば製造コストを下げるために制動
ばね力及び構造寸法の許容誤差を大きくすることが許さ
れる場合に特に好適である。

本発明の電動機は、短い方の回転子鉄心部がスロット無
しの円形鉄心鋼板で構成されている場合には、その回転
子鉄心部がかご形巻線導体即ち回転子巻線導体無しに作
られるので特に容易に構成することかできる。

しかもその場合、鉄心鋼板の製造が容易であると共に、
かかる鉄心鋼板ではスロットの打抜きが不接となり、短
い方の回転子鉄心部の範囲内での有効空隙の一層の増大
を図れることによって、軸方向力がさらに高められると
いう利点もある。

本発明の電動機の短い方の回転子鉄心部の製造、組立に
際しては、各鋼板を個々の鋼板として予めかご形巻線を
装着している長い方の回転子鉄心部の対応する延長軸端
部上に装着するか、または例えは鋲止めなどによって予
め補助鉄心に組上げたものを独立の鉄心として対応する
延長軸端上に配設するようにすれはよい。

一方では可変位回転子電動機の電源への投入の瞬間にお
ける軸方向力を高め、他方では電動機の容量及び始動ト
ルクを高めるためには、回転子鉄心の全長を固定子鉄心
の長さよりも長くシ、かつ両短絡環相互間に存在する長
い方の回転子鉄心部の長さを固定子鉄心の長さよりも小
さくするかまたはそれに等しくすればよい。

回転子鉄心の突出側端の初期位置は固定子巻線及び固転
子巻線の無励磁状態において、短い方の回転子鉄心部の
内側端面が対応する側の固定子鉄心の端面と同一・乎商
内にあるか、または固定子鉄心の端面よりも内側にくる
ように選定するのかよい。

次に図面を参照しながら本発明の詳細な説明する。

第１図及び第２図は既に提案されている前記形式の電動
機を、第３図は第１図、第２図のものを改良した同じ〈
従来の電動機を、また第４図以下は本発明による電動機
の実施例をそれぞれ示し、同一部分は同一符号で示され
ている。

第１図ないし第４図はそれぞれ電動機軸６に取付けられ
た成層回転子鉄心２を有するかご形回転子の縦断面を、
固定子及び回転子の無励磁状態での初期位置において概
略的に示すものであり、中間短絡環１と短い方の回転子
鉄心部２１との対向面は成層固定子鉄心７の対応する端
面と同一平面内にある。

この電動機が電源に接続されると、図示していない軸方
向はねの軸方向はね力Ｆｆに抗して回転子は右方へ平衡
位置まで右方に動き、その場合、図示していない制動板
が対向制動ライニングからゆるめられる。

またこれと同時に回転子は発生回転トルクの作用によっ
て周方向に加速される。

第１図においては回転子鉄心２の両端面側に短絡環４，
５が配置されている。

短絡環４，５は、まっすぐなスロットまたは斜めスロッ
ト内に挿入されかつ短絡環４，５と同時にダイカストさ
れたかご形回転子の回転子導体バー８とそれぞれ互いに
接合されている。

さらに第１図ないし第５図の実施例から分かるように、
かご形回転子の軸方向への移動の際に固定子鉄心１の左
側の端面より外方に突出する回転子鉄心２の〜方の端部
の近くに中間短絡環１が配設されている。

この中間短絡環１によって、回転子鉄心２は、軸方向長
さｂを持つ長い方の回転子鉄心部２２と、長さａを持つ
短い方の回転子鉄心部２１とに分割されている。

左側の端面短絡環５の断面積と中間短絡環１の断面積と
の比は、短い方の回転子鉄心部２１上にいかなる空隙磁
束が望まれるかによって、任意に選定。

することができる。

これら両短絡環１，５の全抵抗は回転子鉄心２の他端側
にある右側の端面の短絡環４の抵抗に等しくしなけれは
ならない。

中間短絡環１は、かご形回転子の通常構成の回転子導体
バー８及び短絡環４，５と同時に鋳込み。

によって作られる。

このため、ダイカスト法に先立って回転子鉄心２の鋼板
積層の際に間隔片３を介挿するのがよい。

即ち、鋳込み後はこの間隔片３の外周と全回転子の外周
との間に所望の半径方向寸法が得られ、又間隔片３の両
側に隣接する回。

転子鉄心鋼板相互間に所望の軸方向寸法か形成され、従
って中間短絡環１の抵抗を所望の値にすることができる
。

このかご形回転子は通常の方法で、ダイカスト後旋盤加
工に付される。

回転子導体バー８に回転子電流の一部は中間炉。

絡環１を介して短絡されるので、短い方の回転子鉄心部
２１を介して空隙磁束に対する回転子電流の抑制作用が
弱められる。

左側の端部の短絡環５は、軸方向力Ｆａをさらに強めな
ければならない場合には全く省略することができる。

このような構成例を第２図に示す。

第３図には第１図、第２図に示す電動機を改良し、構造
的並びに製造技術的に有利であり、しかも大きな所定の
軸方向力を得るのに有利な従来の構成が示されている。

ここでは短い方の回転子鉄心部２１は回転子導体バーを
備えることなく鉄心鋼板のみからなり、回転子導体バー
は長い方の回転子鉄心部２２にのみ備えられでいる。

短い方の回転子鉄心部２１の外径と長い方の回転子鉄心
部２２の外径とは等しく、従って回転子鉄心部と固定子
との間にはその全長に亘って一様な空隙が形成されてい
る。

短い方の回転子鉄心部２１の個々の鋼板は長い回転子鉄
心部２２のかご形導体のダイカスト後に回転子軸６上に
個々に取付けるか、或いは予め一つの成層鉄心として一
体にリベット止めしたものを取付けるようにすることが
できる。

個々の鉄心鋼板としてはいわゆる完全裁断による垂直方
向にスロットをあけた回転子鉄心鋼板を用いるか、また
は単なる円形裁断によるスロット無しの円形鋼板を用い
るのが有利である。

第４図及び第５図には軸方向力Ｆａを更に大きくするた
めの本発明の実施例が示されている。

この実施例によれば、この軸方向力Ｆａの増大は、かご
形回転子と固定子との間の個有の空隙寸法ｄ１を短い回
転子鉄心部２１の範囲内においては製造技術的に可能な
最小寸法ｄ２に減少することによって達成される。

このような回転子は本発明の電動機において心合わせ上
の大きな問題をひき起こすことなく固定子の孔部内に配
置することができる。

というのは、小寸法の空隙は回転子の短い端部にしか存
在せず、しかもそれは回転子を支持する軸受の近くに存
在するからである。

この場合、減少された空隙範囲用に作られるべき回転子
鉄心部２１の寸法を維持するこさについては大して困難
な問題はない。

なぜならば、裁断工程の簡単な円形鋼板を用いる場合に
はわずかな製作誤差ですみ、完全裁断法によって作った
回転子鉄心鋼板を使用する場合には回転子全体を鉄心鋼
板の若干の過大寸法部（裁断によるとがった突部）のた
めさらに旋盤作業によって仕上げなければならないが、
その場合、長い方の回転子鉄心部２２のダイカスト及び
短い方の回転子鉄心部２１（付加鉄心）の取付けの後に
対応する案内板型板を用いて回転子を種々の外径寸法に
簡単に旋盤仕上げをすることができるからである。

このようにして、第４ａ図及び第５ａ図に示されている
ように、回転子の軸方向変位に関連して軸方向力の所定
の変化をさせるために短い方の回転子鉄心部２１の外径
寸法が特に段階的に異なるように作ることも、簡単な製
造技術手段（例えは円形鋼板をそれぞれに対応する異な
る寸法に裁断するとか、回転子を相対応する異なる寸法
に旋盤加工するなど）によって可能である。

第４図及び第４ａ図はそれぞれ固定子及び回転子が無励
磁の場合、従ってばね力Ｆｆが作用する可変位回転子ブ
レーキモータの制動状態における回転子の停止位置を示
すものである。

この初期位置は従って同時に、電源投入の瞬間における
かご形回転子電動機の短絡運転に対応する。

この瞬間においては、軸方向力Ｆａが作用し、回転子を
ばね力Ｆｆに抗して固定子内を軸方向右方へ吸引しよう
とする。

電源投入の最初の瞬間における大きな軸方向力を得るた
めに、回転子鉄心２の突出している一端の始動位置は、
短い方の回転子鉄心部２１の軸方向内側の平面が固定子
鉄心１の同一側の端面と同一平面内にあるように選定さ
れる。

第５図及び第５ａ図はそれぞれ回転中の回転子の安定平
衡位置を示すものであり、この位置において軸方向に作
用するばね力Ｆｆと固定子及び回転子の励磁状態におい
て逆向きに作用する軸方向力Ｆ３とが平衡する。

両回転子鉄心部２１及び２２の長さの比は、回転子鉄心
２の全長ａ ＋ ｂが固定子鉄心７の長さＣよりも長く
、かつ短絡環１及び４相互間に存在する長い方の回転子
鉄心部２２の長さｂが固定子鉄心７の長さＣよりも短い
かまたは等しく選定されるのが有利であり、特に好まし
い比としては、短い方の回転子鉄心部２１の長さａを固
定子鉄心７の長さＣの０．１〜０．１５倍程度にするこ
とである。

なお上記長さａは長い方の回転子鉄心部２２の長さｂの
絶対値によって特定値に選定される。

付言するならば、短い方の回転子鉄心部即ち付加的鉄心
の鋼板の数が少ない場合には軸方向力は急激に立上がり
、より多数の鋼板を用いた場合には電動機の投入後の軸
方向力は比較的ゆるやかに立上り、軸方向力の絶対値は
当初は大きくなるが、付加的鉄心部の長さが長すぎるの
で軸方向力Ｆａはもはや大きくなることができない。

しかしながらこのときはより大きな変位量が達成され、
これは場合によっては大きな製造誤差を補償するのに有
利になりうる。

第６図は回転子の軸方向変位量と軸方向力との関係を示
す線図で、軸方向力Ｆａを縦軸に、回転子変位量Ｘを第
４図及び第４ａ図における回転子の停止位置をｘ ＝
０として横軸にそれぞれとっており、また実線の曲線Ａ
１及びＢ１は短い方の回転子鉄心部２１に関してスロッ
ト無しのいわゆる円形鋼板の鉄心における特性を示し、
破線の曲線Ａ２及びＢ２はスロット付きの鋼板の鉄心に
おける特性を示し、さらに曲線Ａ、及びＡ２は鋼板数４
枚の場合の特性を、曲線Ｂ１及びＢ２は鋼板数１４枚の
場合の特性をそれぞれ示すものである。

第１図は互いに異なる構成の回転子について軸方向力Ｆ
ａを回転子変位量Ｘの関数として、即ちＦａ ＝ ｆ（
ｘ）として示すもので、■は通常の回転子における特性
を、■は第２図による回転子における特性を、■及びＩ
は第４図による回転子における特性をそれぞれ示し、な
お特性曲線■はスロット付きの鉄心鋼板を用いた場合の
ものを、また特性曲線Ｉはスロット無しの単純な円形鉄
心鋼板を用いた場合のものを示している。

上記本発明による電動機の回転子によれば構造的並びに
製造技術的に簡単に所定の態様でかつ所定の特定値をも
って回転子に作用する軸方向力を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図及び第３図はそれぞれ既に提案されてい
る異なる電動機の要部の縦断面図、第４図及び第４ａ図
はそれぞれ本発明による軸方向変位回転子電動機の異な
る実施例を示す要部の縦断面図、第５図及び第５ａ図は
それぞれ第４図及び第４ａ図の電動機の異なる状態を示
す縦断面図、第６図及び第７図はそれぞれ本発明による
電動機の軸方向力特性を説明するための線図である。 １．４・・・・・・短絡環、２・・・・・・成層回転子
鉄心、６・・・・・・回転子軸、７・・・・・・成層固
定子鉄心、８・・・・・・回転子導体バー、２１・・・
・・短い方の回転子鉄心部、２２・・・・・・長い方の
回転子鉄心部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 成層回転子鉄心を、回転子導体バーと軸方向端部の
   短絡環とを有する長い方の成層回転子鉄心部と、導体バ
   ーを有しない短い方の成層回転子鉄心部とに分け、短い
   方の回転子鉄心部は、第一の変位位置においては固定子
   の対応する端部の軸方向外側に突出し、固定子巻線を規
   定の励磁状態にした第二の変位位置においては少くとも
   一部が固定子の内孔内に入り込むようにした軸方向可変
   位かご形回転子電動機において、短い方の回転子鉄心部
   は、長い方の回転子鉄心部の外径より大きい外径の部分
   を有し、しかも短い方の回転子鉄心部の固定子内孔内に
   ある部分の外径と固定子内孔の内径との間に、長い方の
   回転子鉄心部の外径と固定子内孔の内径との間の空隙よ
   りも小さい空隙の部分を有することを特徴とする軸方向
   可変位かご形回転子電動機。