JPS6219085Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は電動機、詳しくはステータと非磁性の
導電材料から成る導体を備えたロータ及び該ロー
タの軸方向外方で前記ステータの磁界内に配置さ
れるサイドロータ並びにこのサイドロータの軸方
向外方に設ける作動体とから成り、ステータとの
間に形成する磁束によりサイドロータに前記作動
体を吸引するごとくした電動機に関するもので、
目的とする処は、非磁性の導電材料から成るサイ
ドロータによりロータの各導体だけでなく鉄芯を
支持可能で、かつ各導体のエンドリングにすべく
成して、サイドロータに埋設する各磁性体とロー
タとの間の隙間が小さくとも、ロータの支持と各
導体による通電断面積の確保とを可能とし、もつ
て、全体に小形かつ軽量にできながら作動体に対
する吸引力を効率よく発生させることができる、
イニシアルコスト及びランニングコストともに安
価な電動機を提供する点にある。

一般に此種電動機は、ロータ鉄芯の外周部に各
ロータ導体をほヾ軸方向に等間隔に配設し、これ
ら各導体の両端をロータ鉄芯における軸方向の両
端部でそれぞれエンドリングにより短絡するごと
く成してロータを形成すると共に、該ロータにお
けるエンドリングにサイドロータの軸方向端面を
接当させるごとく成して、これらロータとサイド
ロータとをステータの磁界内に配置し、ステータ
との間に形成する磁束をサイドロータに流通させ
るように成しているのである。

所がエンドリングは、ロータの各導体を支持す
ると共に、大きな電流を流す必要があるため、該
エンドリングの厚みは分厚く形成されており、そ
のためステータとの間に流通する磁束はサイドロ
ータのみに流れることはできないで、エンドリン
グの方向に全く無駄に漏洩することとなり、ステ
ータの軸方向長さが必要以上に長くなつてランニ
ングコストが高くなると共に全体の外形寸法が大
きくかつ重量化する問題があつた。

本考案は以上の問題を解消すべく考案したもの
で、非磁性の導電材料から成るロータの導体の軸
方向一側を環状に延長して、該導体に環状のサイ
ドロータ本体を一体的に設けると共に、前記サイ
ドロータ本体の内径を、前記ロータの導体より半
径方向内方に突出させ、また、前記サイドロータ
本体の外径を前記ロータの導体により半径方向外
方に突出させる一方、前記本体の半径方向外周部
に前記ロータの導体及び鉄芯の軸方向端面との間
に隙間を置いて複数個の磁性体を内周方向に所定
間隔を置いて埋設し、これら磁性体を、前記本体
における外周面と作動体側端面とにおいて露出さ
せ前記サイドロータ本体により、前記ステータか
ら前記磁性体を通る磁路と、前記ステータから前
記ロータの鉄芯を通る磁路とを遮断するエンドリ
ングを形成したことによりロータを確実に支持で
きると共に、前記磁性体とロータ導体及びロータ
鉄芯との各対向端面の間隔を所要の大きな電流を
流すことができながら十分小さくすることがで
き、ステータとの間に流通する磁束を無駄なくサ
イドロータのみに流通させられ、ステータの軸方
向の長さを短かくできて、全体の外形寸法を小さ
くかつ軽量化できるごとく成したのである。

以下本考案の実施例を図面に基づいて詳記す
る。

図において１は略円筒形の電動機ヨーク、２は
該ヨーク１の軸方向両端に固定したブラケツトで
あり、前記ヨーク１の内周面にはステータ鉄芯３
と該鉄芯３に巻装した三相のステータ巻線４とか
ら成るステータ５が周設されており、又前記ブラ
ケツト２，２間には軸受６，６を介して回転軸７
が軸支されている。

この回転軸７には、前記ステータ５における内
周面と対向する位置にかご形ロータ８とサイドロ
ータ９とが固定されると共に、サイドロータ９の
ロータ８側とは反対側の端部にスプライン溝１０
が形成され、該溝１０に摺動自由に嵌合するごと
く作動体１１が設けられている。

この作動体１１は磁性材料から成り、前記サイ
ドロータ９とは反対側端面に輪状のブレーキシユ
ー１２を具備しており、そしてサイドロータ９と
の間にスプリング１３が設けられていて、該スプ
リング１３により作動体１１は常時サイドロータ
９から離間する方向に押圧されている。

即ちこの作動体１１は後記するごとく回転軸７
の停止時前記スプリング１３によりブレーキシユ
ー１２がブラケツト２に圧接された制動状態とな
る一方、回転軸７の駆動時スプリング１３の押圧
力に抗して前記サイドロータ９側に移動し、ブレ
ーキシユー１２がブラケツト２から離間した無制
動状態となるのである。

しかして以上説明したものはブレーキを内装し
た既知の三相かご形誘導電動機であるが、本考案
は斯くのごとく構成した電動機において、前記サ
イドロータ本体１４を、前記ロータ８における非
磁性の導電材料から成る導体１７の軸方向一側を
環状に延長した前記導体１７により形成して、前
記ロータ８の導体１７と一体的に結合すると共
に、前記本体１４の内径を、前記ロータ８の導体
１７より半径方向内方に突出させ、また、前記サ
イドロータ本体１４の外径を前記ロータ８の導体
１７より半径方向外方に突出させる一方、前記本
体１４の半径方向外周部に、前記ロータ８の導体
１７及び鉄芯１８の軸方向端面との間に隙間１６
を置いて、複数個の磁性体１５を、円周方向に所
定間隔を置いて埋設し、これら磁性体１５を、前
記本体１４における外周面と作動体１１側端面と
において露出させ、前記ステータ５から前記磁性
体１５を通る磁路と、前記ステータ５から前記ロ
ータ８の鉄芯１８を通る磁路とを遮蔽するエンド
リングを形成したのである。前記ロータ８の導体
１７とサイドロータ９の前記本体１４とは、ダイ
カストの方法により一体的に成形して、前記導体
１７と磁性体１５との間に前記隙間１６を形成す
るのであつて、具体的には、予め硅素鋼板を積層
してロータ鉄芯１８を組立てると共に、複数個の
前記磁性体１５と、前記回転枠７のサイドロータ
９を支持するための支持体１９とを連結体２３に
より一体に結合した組体を形成し、かつ前記支持
体１９の軸方向長さを、前記磁性体１５の軸方向
長さより隙間１６の幅寸法Ｂだけ長くしておい
て、前記ロータ鉄芯１８の外側面に前記支持体１
９を接当させた状態で鋳造枠に挿嵌し、然る後前
記鋳造枠に非磁性の導伝材料例えばアルミニウム
を融解させたものを注ぎ込むのである。

斯くて前記材料の注入により第２図に示したご
とく、前記硅素鋼板を積層状に結合する導体１７
と、サイドロータ本体１４とが１体に成形される
と同時に、これら導体１７と磁性体１５との間に
前記寸法Ｂの隙間１６が同時に形成されるのであ
る。

そして以上のごとく成形した一次製品を、第２
図Ａ−Ａ線に沿つて前記連結体２３及び余分の前
記導電材料を削り取り、前記磁性体１５の端面を
露出させると共に、前記サイドロータ１４の端面
に第１図のごとく前記スプリング１３の軸方向端
部を支持する環状の支持溝２２を形成するのであ
り、サイドロータ本体１４の全体でエンドリング
を形成するのである。

しかして以上の構成において、ステータ巻線４
に所定電圧V₁を印加すると、三相の各巻線に電
流が流れ該電流によつて生ずる各磁束を合成した
回転磁束φｍがステータ鉄芯３とロータ鉄芯１８
とを流通して各ロータ導体１７…に対する回転磁
界を形成し、該磁界により各ロータ導体１７…に
起動電流が誘起して起動トルクが発生し、該起動
トルクにより回転軸７が回転を始めるのである。

そしてこの回転軸７の起動と同時に、ステータ
鉄芯３からの磁束φｍがサイドロータ９に流入し
た後軸方向に向きを変換して作動体１１内に流入
し、該作動体１１内を循環して再びサイドロータ
９からステータ鉄芯３に戻る磁気回路が形成さ
れ、この磁気回路を流通する磁束φｍにより作動
体１１にサイドロータ９に対する吸引力が発生
し、前記スプリング１３の押圧力に抗して作動体
１１はサイドロータ９に吸着されてブレーキシユ
ー１２を無制動状態となし、正常な運転が行なわ
れることとなるのである。

又前記ステータ巻線４への電圧印加を断つと、
ステータ５からサイドロータ９を経て作動体に亘
り形成されていた磁気回路が消滅し、作動体１１
への吸引力もなくなつて作動体１１は前記スプリ
ング１３の押圧力によりサイドロータ９から開離
し、ブレーキシユー１２がブラケツト２に押圧さ
れて、回転磁界の消滅により慣性のみによつて回
転している回転軸７に対し制動作用をなすのであ
る。

しかして以上の構成においてサイドロータ９に
よりロータ８の導体１７だけでなく鉄芯１８も支
持すべくしたので、前記隙間１６の寸法Ｂが小さ
くとも、ロータ８の支持を確実に行なえ、かつ、
前記サイドロータ本体１４を形成する導電材料の
全体がエンドリング効果を発揮するので、前記寸
法Ｂが十分小さくとも各ロータ導体１７から流入
する大きな電流を容易に受入れることができるの
である。

従つて前記ステータ５は前記間隔Ｂの従来のエ
ンドリングの厚みより薄く成した長さに見合う分
だけ軸方向に短かく形成できるのであり、このス
テータ５との間に流通する磁束は前記間隔Ｂ方向
にはごく微量しか漏洩せず、殆ど全量がサイドロ
ータ９の磁性体１５…に流通して作動体１１の前
記吸引力の発生に有効に寄与できるのである。

又、前記ロータ８とサイドロータ９とはダイカ
ストの方法により一体に形成したので、部品点数
が少なく工数を減少できて確実かつ容易に組立を
行なえるのである。

尚所が、前記作動体１１に対する吸引力は前記
磁気回路を流れる交流状の磁束変化に応じて、最
小の零値から最大値に亘り、磁束の周波数の２倍
の周波数で脈動するため、従来作動体１１がこの
脈動状態の吸引力により振動して振動が生ずるこ
ととなる問題があるが、この問題は以下のごとく
構成することにより解消できる。

即ち前記サイドロータ９は、各磁性体１５…に
おける作動体１１側端面に露出する部分に溝２４
を設けて該部分を２個以上に分割し、かつ前記溝
２４にサイドロータ本体１４を構成する導電材料
と同一材料を介入させて、該磁性体１５…に２個
以上の小磁極２５…を形成し、これら各小磁極２
５…の周りに制動導電材料による隈取りコイル２
６を形成させることにより解決できるのである。

又前記磁性体１５は偶数個設けるのが好まし
く、該磁性体１５に形成する各小磁極２５…は、
ステータ５からの磁束φｍの一部が各小磁極２５
…を流通することにより各磁束φ２を発生させる
が、これら各磁束φ２の位相及び大きさが、後記
するごとく必要に応じて互いに異なるように分割
して形成するのであり、第１図においては１本の
円周方向の溝２４によつて半径方向に形成した２
つの小磁極２５１，２５２の内、半径方向外方に
位置する小磁極２５１と、半径方向内方に位置す
る小磁極２５２とに発生する各磁束φ21，φ22は
各大きさが同一でかつ各位相が所定角度α程偏位
するごとく成すのであつて、例えば各小磁極２５
１と２５２との断面積の比を１：２又は１：３或
いはこれらの比の逆の比など互いに変えるごとく
成すのであつて、斯くのごとく前記溝２４によつ
て如何なる小磁極２５…に形成するかについては
以下の説明により明らかになる。

しかして以上の構成において、３相の前記ステ
ータ巻線４に所定の３相１次電圧V₁を印加する
と、各巻線４に流れる一次負荷電流I′₁により発
生する各磁束を合成した磁束φｍの一部が各磁性
体１５…に流入して前記小磁極２５…から作動体
１１内に流入し、該作動体１１内を循環した後再
び小磁極２５…から磁性体１５…に流入して再び
ステータ３に戻る多数の磁気回路を形成する。

これら一次電圧V₁、一次負荷電流I′₁、磁束φ
ｍの関係は第４図に示す通り、一次電圧V₁に対
し磁束φｍが90゜遅れており、この磁束φｍと一
次電圧V₁との間における一次電圧V₁寄りに一次
負荷電流I′₁が位置し、又磁束φｍより僅か進ん
だ位置に励磁電流I₀があり、この励磁電流I₀と前
記一次負荷電流I′₀との和により一次電流I₁を形成
している。

そして、この磁束φｍが各小磁極２５を通るこ
とにより、又隈取コイル２６には一次電圧V₁と
逆向きの２次誘導起電力E₂が誘起して該起電力
E₂より遅れた２次電流I₂により互いに隣接関係に
ある２つの小磁極２５，２５を通つて閉路するご
とく各種の磁束φ２が生じ磁束φｍに重畳するの
である。

尚、Ｒは隈取コイル２６の抵抗、Ｘは隈取コイ
ル２６のリクアタンスである。

以上のごとく前記小磁極２５と作動体１１とに
亘つて、前記磁束φｍと、互いに位相角が所定角
αだけ偏在し、かつともに磁束φｍとは位相角が
90゜に近いβ，γだけ偏位した前記磁束φ21，φ
22とが、互いに重畳して流れることにより、前記
作動体１１には前記磁束φｍに対応した吸引力
Fmと前記磁束φ21，φ22に対応した吸引力Ｆ２
１，Ｆ２２とが作用することになるのである。即
ちこれら吸引力FmとＦ２１，Ｆ２２とは、それ
ぞれ前記磁束φｍと磁束φ21，φ22との絶対値の
大きさに応じて最小の零値から最大値に亘り脈動
し、かつ、第５図に示すごとく吸引力Fmの谷の
部分に各吸引力Ｆ２１，Ｆ２２の山の部分が位置
する状態となり、総吸引力Ｆは脈動率がきわめて
少ない平坦な波形となるのであり、従つて前記サ
イドロータ本体１４に対する作動体１１の脈動を
十分満足し得る程小さくでき、該振動による騒音
をなくすることができるのである。

以上説明したものは、前記各磁性体１５毎にそ
の作動体１１側端面を１本の半径方向の溝２４に
より２つの小磁極２５１，２５２に分割するごと
く成した場合であるが、各磁性体１５の作動体１
１側端面を任意の形状の溝２４により任意の形状
及び個数に分割することにより前記作動体１１に
対する総吸引力Ｆの波形を確実に脈動率の小さい
ものとすることができ、しかも総吸引力Ｆの周波
数を大幅に増大させられるので、該周波数の大き
さを調整するごとく成すことにより確実に作動体
１１の振動をなくし騒音をなくすることができる
のである。

又前記作動体１１側端面に露出する前記各磁性
体１５に周方向の溝２４を設けて、前記各磁性体
１５…の露出部分を分割し、前記各磁性体１５…
に複数個の小磁極２５…を形成し、これら各小磁
極２５の周りに前記導電材料による隈取コイル２
６を形成する一方、前記作動体１１における前記
溝２４と対面する位置に円周方向の環状溝２７を
形成することにより、以上のごとく作動体１１の
振動による騒音をより一層小さくできるのであ
る。

即ち前記各小磁極２５には、第６図に示すごと
く半径方向外方の小磁極２５１と半径方向内方の
小磁極２５２とには互いに反対の磁性が表われ、
かつ隣合う小磁極２５１，２５１及び２５２，２
５２にはそれぞれ互いに反対の磁性が表われてい
るのであり、隣合う磁性体１５，１５の４つの小
磁極２５，２５間には４つの磁路、即ち各磁性体
１５毎に小磁極２５１と小磁極２５２との間に形
成される互いに逆向きの磁路Ｍ１，Ｍ２及び隣合
う小磁極２５１，２５１及び２５２，２５２にそ
れぞれ形成される互いに逆向きの磁路Ｍ３，Ｍ４
が作動体１１内にまたがつて形成されているので
ある。

そして前記作動体１１における小磁極２５１と
２５２とに対面する各部分は前記環状溝２７によ
つて分断されているので、該各部分には各小磁極
２５１と２５２とは逆の磁性が明確に生ずるので
あり、従つて、前記４つの磁路Ｍ１乃至Ｍ４の
内、小磁極２５１と２５２とを通る磁路Ｍ１，Ｍ
２が明確に形成されることとなり、各磁路Ｍ１，
Ｍ２を通る磁束は無駄なく作動体１１のサイドロ
ータ９に対する総吸引力Ｆの発生に十分有効に寄
与し得るのである。しかも隣合う小磁極２５１，
２５１及び２５２，２５２と対向する作動体１１
の各部は前記したごとくこれら小磁極２５１，２
５２とは逆の磁性が明確に生じているので、同様
に明確に磁路Ｍ３，Ｍ４が形成されることとな
り、これら各磁路Ｍ１，Ｍ２を通る磁束も無駄な
く作動体１１のサイドロータ９に対する総吸引力
Ｆの発生に十分有効に寄与し得るのである。

斯くのごとく各小磁極２５を通る磁束は、前記
総吸引力Ｆを発生させるように有効に流通するの
で、ステータ５に発生する磁束ｍからサイドロー
タ９側にとり出す分量を少なくできると共に、サ
イドロータ９あるいは作動体１１の大きさを小さ
く軽量にできるのであり、従つてサイドロータ９
に対する作動体１１の振動を、前記した総吸引力
Ｆを脈動率の十分小さいものにできたことと相俟
つて十分満足できる程小さくでき、作動体１１の
振動による騒音を確実になくしうるのである。

尚、前記磁性体１５はそのステータ５側に露出
する部分の幅をロータ側からサイドロータ９側に
末広がり状に形成することにより、エンドリング
１１側への磁束の漏洩を少なくできてサイドロー
タ９側への磁束の流通を増大させられ、前記総吸
引力Ｆを一層増大させうるのである。

しかして以上の説明では、三相かご形誘導電動
機に適用した場合を示したが、相数を問わず巻線
形誘導電動機でも又同期電動機でも各種の電動機
に適用できるのである。

又以上の説明では作動体の動きによりブレーキ
を作動させる場合を示したが、クラツチを作動さ
せる場合でも全く同様に適用できるのである。

以上のごとく本考案によれば、サイドロータ本
体を前記ロータの導体の軸方向一側を環状に延長
して前記ロータの導体と一体的に形成すると共
に、前記サイドロータ本体の内径を前記ロータの
導体より半径方向内方に突出させ、かつ前記ロー
タの導体端部に位置する前記サイドロータ本体の
外径を、前記ロータの導体より半径方向外方に突
出させてエンドリングを形成し、このサイドロー
タ本体の全体により、該サイドロータ本体に設け
る磁性体と前記ロータにおけるロータ鉄芯とを分
離したのであるから、前記ロータと各磁性体との
間の隙間部分、いわゆる前記エンドリングの幅を
最小限短縮できて、前記ステータから前記磁性を
通る磁路と、前記ステータから前記ロータの鉄芯
を通る磁路とを確実に遮断でき、前記ステータか
らの磁束を、前記隙間部分に無駄に漏洩すること
なく、全体に効率よく各磁性体を経て作動体に循
環させられ、各磁性体を本体における外周面と作
動体側端面とにおいて露出させたことと相俟つ
て、作動体に対する大なる吸引力を効率よく発生
させることができイニシヤルコスト及びランニン
グコストともに安価にできるのである。

しかも、前記隙間の寸法を小さくしても、前記
ロータの導体と前記サイドロータ本体とを一体的
に形成したことにより、前記エンドリングにおい
て要求される通電断面積は十分に確保できるので
ある。

その上、前記ロータと磁性体との隙間寸法が如
何に小さくとも、前記サイドロータの半径方向内
方への突出部によつても、前記ロータ鉄芯を支持
できることとも相俟つて、前記サイドロータの軸
方向長さの全体を短縮でき、かつ軽量で安価に形
成できるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示す断面説明図、第
２図はサイドロータとロータとのダイカストの方
法による一次製品の説明図、第３図はサイドロー
タの作動体側側面図、第４図はベクトル線図、第
５図は吸引力の波形説明図、第６図は磁路説明図
である。 ８……ロータ、９……サイドロータ、１４……
サイドロータ本体、１５……磁性体、１６……エ
ンドリング、１７……ロータ導体、１８……ロー
タ鉄芯。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ステータと非磁性の導電材料から成る導体を備
   えたロータ及び該ロータの軸方向外方で前記ステ
   ータの磁界内に配置されるサイドロータ並びにこ
   のサイドロータの軸方向外方に設ける作動体とか
   ら成り、ステータとの間に形成する磁束によりサ
   イドロータに前記作動体を吸引するごとくした電
   動機において、前記導体の軸方向一側を環状に延
   長して該導体に環状のサイドロータ本体を一体的
   に設けると共に、前記サイドロータ本体の内径
   を、前記ロータの導体より半径方向内方に突出さ
   せ、また、前記サイドロータ本体の外径を前記ロ
   ータの導体より半径方向外方に突出させる一方、
   前記本体の半径方向外周部に、前記ロータの導体
   及び鉄芯の軸方向端面との間に隙間を置いて複数
   個の磁性体を、円周方向に所定間隔を置いて埋設
   し、これら磁性体を、前記本体における外周面と
   作動体側端面とにおいて露出させ、前記サイドロ
   ータ本体により前記ステータから前記磁性体を通
   る磁路と、前記ステータから前記ロータの鉄芯を
   通る磁路とを遮蔽するエンドリングを形成したこ
   とを特徴とする電動機。