(57)【要約】【課題】二次短絡装置による短絡が確実に行える巻線形電動機及びこれを用いた回転機械を提供すること。【解決手段】巻線形回転子の回転軸２０に取り付けられるブラシリング３０の一端面に設置される第一接触部４０と、第一接触部４０に対向する位置に設置される第二接触部５０を取り付けてなる短絡カラー６０と、短絡カラー６０に取り付けた第二接触部５０を第一接触部４０に接触して二次抵抗を短絡する短絡位置と、この第二接触部５０を第一接触部４０から引き離して待機する待機位置との間で移動するように駆動する駆動手段７０とを具備する。第一，第二接触部４０，５０は、両者の対向面が直接面接触する形状に形成される。第一接触部４０とブラシリング３０との間に、第一接触部４０を第二接触部５０側に向けて弾発する弾発手段８０を設置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻線形回転子の回転軸に取り付けられるブラシリングの一端面に設置される第一接触部と、
前記第一接触部に対向する位置に設置される第二接触部を取り付けてなる短絡カラーと、
前記短絡カラーに取り付けた第二接触部を前記第一接触部に接触して二次抵抗を短絡する短絡位置と、この第二接触部を前記第一接触部から引き離して待機する待機位置との間で移動するように駆動する駆動手段とを有する二次短絡装置を具備してなる巻線形電動機において、
前記第一，第二接触部は、両者の対向面が直接面接触する形状に形成されていることを特徴とする巻線形電動機。
【請求項２】
前記第一接触部とブラシリングとの間に弾発手段を設置したことを特徴とする請求項１に記載の巻線形電動機。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の巻線形電動機において、
前記第一，第二接触部は、少なくとも何れか一方の対向面が他方の対向面側に向けて突出する曲面形状に形成されていることを特徴とする巻線形電動機。
【請求項４】
巻線形回転子の回転軸に取り付けられるブラシリングの一端面に設置される第一接触部と、
前記第一接触部に対向する位置に設置される第二接触部を取り付けてなる短絡カラーと、
前記短絡カラーに取り付けた第二接触部を前記第一接触部に接触して二次抵抗を短絡する短絡位置と、この第二接触部を前記第一接触部から引き離して待機する待機位置との間で移動するように駆動する駆動手段とを有する二次短絡装置を具備してなる巻線形電動機において、
前記短絡カラーの移動位置を検出する位置検出センサを設置したことを特徴とする巻線形電動機。
【請求項５】
前記位置検出センサは、短絡カラーの待機位置、及び短絡位置の両者を検出する位置に設置されていることを特徴とする請求項４に記載の巻線形電動機。
【請求項６】
請求項１乃至５の内の何れかに記載の巻線形電動機を連結して駆動することを特徴とする回転機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、巻線形電動機及び回転機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に巻線形電動機（巻線形誘導電動機）は、図６に示すように、巻線形回転子１００に装着した回転子巻線の各相１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃの一端が、静止側部材に設置した可変抵抗器１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃに電気的に接続されて閉回路を構成している。そして巻線形回転子１００と静止側部材とを電気的につないでいるのが、巻線形回転子１００側に取り付けた３相分のブラシリング１０３と、静止側部材に取り付けたブラシ１０５である。
【０００３】
ところでポンプ施設の主ポンプ駆動用等として用いられる巻線形電動機の始動方法としては、二次抵抗方式が採用されている。そして巻線形電動機は、回転数制御をする場合を除き、始動完了時に二次抵抗を短絡すると同時に、ブラシリング１０３からブラシ１０５を引き上げることで非接触状態とするブラシ引き上げ装置を付属することがある。
【０００４】
図７はこの種の従来の巻線形誘導電動機の二次短絡装置１１０を示す側面図である。同図に示すようにこの二次短絡装置１１０は、巻線形誘導電動機の回転軸１０１に取り付けられた３相分のブラシリング１０３の一端面に取り付けたブレード１０４に、リング状に複数の接触つめ１１３（二枚一組）を取り付け、またこの回転軸１０１上を移動するように短絡カラー１０７を装着すると共に、この短絡カラー１０７の前記接触つめ１１３に対向する側の面にリング状に複数の接触はさみ１１５（四枚一組）を取り付け、さらに前記短絡カラー１０７を回転軸１０１上でスライド移動させる駆動機構１１７を設けて構成されている。駆動機構１１７は同時に、前記３相のブラシリング１０３にブラシ１０５を接触させたり引き上げたりする。
【０００５】
図８は前記二次短絡装置１１０の内の一組の接触つめ１１３と接触はさみ１１５の部分の要部詳細図である。同図に示すように接触つめ１１３は、矩形平板状の金属板をＬ字状に折り曲げ、折り曲げた一方の面をブレード１０４の端面に固定している。一方接触はさみ１１５は二枚の板を接近して配置し、且つ二枚の板の隙間１１５ａが前記接触つめ１１３の先端辺１１３ａに対向するように構成されている。
【０００６】
そしてこの巻線形電動機の二次短絡装置１１０は、この巻線形電動機の始動完了時に、前記駆動機構１１７によって短絡カラー１０７をブラシリング１０３に接近させてその接触はさみ１１５で接触つめ１１３を挟持し、これによって二次抵抗を短絡すると同時に、ブラシリング１０３からブラシ１０５を引き上げることで非接触状態とする。
【０００７】
しかしながら上記構造の巻線形電動機の二次短絡装置１１０においては、接触つめ１１３及び接触はさみ１１５の部分の変形等に起因する噛み合わせ不良によって、機構動作不良（接触不良による高温発生など）が発生する恐れがあった。そしてこの二次短絡装置１１０の接触不良による電気的短絡不確実が原因となり、巻線形電動機を焼損させる故障が発生し、電動機ケーブルや電動機又はその周辺機器の軸受潤滑油類への引火、さらには機場を始めとする電動機を有する施設の火災となり、施設の機能停止による重大事故発生の恐れがあった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、二次短絡装置による短絡が確実に行え、また例え二次短絡装置が故障してもこれを即座に検知できる巻線形電動機及び回転機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願請求項１に記載の発明は、巻線形回転子の回転軸に取り付けられるブラシリングの一端面に設置される第一接触部と、前記第一接触部に対向する位置に設置される第二接触部を取り付けてなる短絡カラーと、前記短絡カラーに取り付けた第二接触部を前記第一接触部に接触して二次抵抗を短絡する短絡位置と、この第二接触部を前記第一接触部から引き離して待機する待機位置との間で移動するように駆動する駆動手段とを有する二次短絡装置を具備してなる巻線形電動機において、前記第一，第二接触部は、両者の対向面が直接面接触する形状に形成されていることを特徴とする巻線形電動機にある。
【００１０】
本願請求項２に記載の発明は、前記第一接触部とブラシリングとの間に弾発手段を設置したことを特徴とする請求項１に記載の巻線形電動機にある。
【００１１】
本願請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の巻線形電動機において、前記第一，第二接触部は、少なくとも何れか一方の対向面が他方の対向面側に向けて突出する曲面形状に形成されていることを特徴とする巻線形電動機にある。
【００１２】
本願請求項４に記載の発明は、巻線形回転子の回転軸に取り付けられるブラシリングの一端面に設置される第一接触部と、前記第一接触部に対向する位置に設置される第二接触部を取り付けてなる短絡カラーと、前記短絡カラーに取り付けた第二接触部を前記第一接触部に接触して二次抵抗を短絡する短絡位置と、この第二接触部を前記第一接触部から引き離して待機する待機位置との間で移動するように駆動する駆動手段とを有する二次短絡装置を具備してなる巻線形電動機において、前記短絡カラーの移動位置を検出する位置検出センサを設置したことを特徴とする巻線形電動機にある。
【００１３】
本願請求項５に記載の発明は、前記位置検出センサは、短絡カラーの待機位置、及び短絡位置の両者を検出する位置に設置されていることを特徴とする請求項４に記載の巻線形電動機にある。
【００１４】
本願請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５の内の何れかに記載の巻線形電動機を連結して駆動することを特徴とする回転機械にある。
【発明の効果】
【００１５】
本願請求項１に記載の発明によれば、第一，第二接触部の対向面を直接面接触するので、十分な面積で直接面接触させることができ、従って両者の接触不良は生じず、電気的な短絡を的確に行え、このことを原因とする巻線形電動機の故障が生じなくなる。
【００１６】
本願請求項２に記載の発明によれば、弾発手段を設置したので、第一接触部を第二接触部に当接させたとき、第一接触部の第二接触部に対する動き（傾き）の変化、ズレ、接触圧力の変化が生じても、これら変化やズレは弾発手段が変形することで吸収し、従って第一接触部は第二接触部に対して常に正常な接触状態を保ち、且つ均一の接触圧力で接触することができる。従って両者の接触不良は生じず、電気的な短絡を的確に行え、このことを原因とする巻線形電動機の故障が生じなくなる。
【００１７】
本願請求項３に記載の発明によれば、第一，第二接触部の対向面の少なくとも何れか一方の対向面を他方の対向面側に向けて突出する曲面形状に形成したので、第一接触部と第二接触部間が当接する際の動き（傾き）が変化したり、ズレが生じても、これら変化やズレは曲面状の当接面における当接点が変化するだけで両者間の接触圧力が変化しにくくなり、従って両者の接触不良は生じず、電気的な短絡を的確に行え、このことを原因とする巻線形電動機の故障が生じなくなる。
【００１８】
本願請求項４，５に記載の発明によれば、位置検出センサを設置したので、短絡カラーの位置を容易に確認でき、従って第一，第二接触部間の接触不良を即座に検出でき、これによって電気的な短絡を的確に行え、このことを原因とする巻線形電動機の故障が生じなくなる。
【００１９】
本願請求項６に記載の発明によれば、回転機械に連結した巻線形電動機の故障が生じなくなるので、回転機械の故障の原因が減少し、そのメンテナンスが容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の第一実施形態を適用した巻線形電動機の二次短絡装置１０の全体概略側面図である。また図２は二次短絡装置１０の要部概略側面図（図１の第一，第二接触部４０，５０部分の要部拡大図）である。両図に示すようにこの二次短絡装置１０は、巻線形回転子の回転軸２０に取り付けられるブラシリング３０の一端面にリング状に複数設置される第一接触部４０と、前記第一接触部４０に対向する側の端面にリング状に複数第二接触部５０を取り付けるとともに前記回転軸２０に沿うようにスライド移動する短絡カラー６０と、短絡カラー６０を回転軸２０に沿う方向にスライド移動させる駆動手段７０とを具備して構成されている。以下各構成部分について説明する。
【００２１】
ブラシリング３０は回転軸２０に固定されていて回転軸２０と一体に回転することでこのブラシリング３０の外周に摺接する静止側のブラシ７１によって、回転子巻線の各相を静止側の可変抵抗器に電気的に接続して閉回路を構成するものである。
【００２２】
そしてブラシリング３０の一端面、即ち短絡カラー６０側の端面に取り付けたブレード３１に、前記第一接触部４０がリング状に複数取り付けられている。第一接触部４０は導電部材製であり、その外形形状は略円錐台形状である。第一接触部４０の第二接触部５０に対向する側の面は、平面状の当接面４３となっている。そして第一接触部４０とブラシリング３０（さらに正確にはブレード３１）との間には、第一接触部４０を第二接触部５０側に向けて弾発する弾発手段８０が設置されている。弾発手段８０として、この実施形態ではコイルバネや板バネ等の各種バネが使用されている。
【００２３】
短絡カラー６０はリング状であって、前記回転軸２０上をスライド移動自在に回転軸２０に取り付けられている。そして短絡カラー６０のブラシリング３０側の端面には、前記第一接触部４０に対向するように第二接触部５０がリング状に複数取り付けられている。第二接触部５０は平板状であり、その第一接触部４０に対向する側の面（平面）を当接面５３としている。ここで前記第一接触部４０の当接面４３と第二接触部５０の当接面５３とは、何れも平坦で十分な面積を有している。
【００２４】
一方短絡カラー６０はリンク機構７５によって駆動手段７０に連結され、駆動手段７０を駆動することによって回転軸２０上をスライド移動する。このスライド移動の範囲は、図１，図２に示す待機位置と、下記する図３に示す短絡位置の二ヶ所である。なおこの駆動手段７０はブラシリング３０へのブラシ７１の当接・引き離しも行う機構（ブラシ引き上げ機構）も駆動する。また駆動手段７０は電動、手動の何れでも良いし、また電動・手動兼用であっても良い。
【００２５】
短絡カラー６０の外周の所定位置には、図２に示すように、短絡カラー６０が待機位置にあることを検出する位置検出センサ９０−１と、短絡カラー６０が短絡位置にあることを検出する位置検出センサ９０−２とが設置されている。位置検出センサ９０−１，２としては、近接スイッチやマイクロスイッチ等、各種スイッチが使用できる。なお高温に対応できるスイッチが好ましい。
【００２６】
図９は以上のように構成された二次短絡装置１０を取り付けた巻線形電動機の始動ブロック図である。同図に示すように、始動を開始すると（ステップ１）、回転軸２０が始動し、その回転数を上昇する（ステップ２）。そして回転軸２０の回転が運転位置に至ったら、即ち始動が完了したら（ステップ３）、駆動手段７０を駆動することで、ブラシリング３０からブラシ７１を引き上げると同時に、リンク機構７５によって短絡カラー６０を図２に示す待機位置から図３に示す短絡位置に移動し、これによって第一，第二接触部４０，５０の両当接面４３，５３を直接当接（面接触）させ、これによって二次抵抗を短絡する（ステップ４）。そしてこの実施形態の場合、前記第一，第二接触部４０，５０の対向面である両当接面４３，５３が平面状で、十分な面積で直接面接触する形状に形成されているので、両者の接触不良は生じず、電気的な短絡を的確に行え、このことを原因とする巻線電動機の故障が生じなくなる。
【００２７】
特にこの実施形態においては、第一接触部４０とブラシリング３０との間に弾発手段８０を設置しているので、第一接触部４０を第二接触部５０に当接させたとき、第一接触部４０の第二接触部５０に対する動き（傾き）の変化、ズレ、接触圧力の変化が生じても、これら変化やズレは弾発手段８０が変形することで吸収し、従って第一接触部４０は第二接触部５０に対して常に面接触状態を保ち、且つ均一の接触圧力で接触することができる。
【００２８】
一方位置検出センサ９０−１，９０−２によって、短絡カラー６０が正規の待機位置にあることと、正規の短絡位置にあることとが検出できる。従って、巻線形電動機の始動完了時に二次抵抗が確実に短絡していることを容易に確認でき、また通常運転時においても短絡カラー６０が正規の位置にて稼動していることを容易に確認できる。
【００２９】
図４は本発明の第二実施形態にかかる巻線形電動機の二次短絡装置１０−２の要部概略側面図である。同図に示す二次短絡装置１０−２において、前記第一実施形態に係る二次短絡装置１０−１と同一部分には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。この実施形態に係る二次短絡装置１０−２において、前記図１に示す二次短絡装置１０−１と相違する点は、第一接触部４０の当接面４３の形状のみである。
【００３０】
即ちこの実施形態における当接面４３は、相手側の対向面である当接面５３に向けて突出する球面形状に形成されている。このように構成すれば、短絡カラー６０を図４に示す待機位置から図５に示す短絡位置に移動した際、第一，第二接触部４０，５０の両当接面４３，５３は直接当接（点接触に近い面接触）し、これによって二次抵抗が短絡される。そしてこの実施形態の場合、前記第一接触部４０の当接面４３が球面状なので、第一接触部４０の第二接触部５０に対する動き（傾き）が変化したり、ズレが生じても、これら変化やズレは球面状の当接面４３における当接点が変化するだけで両者間の接触圧力は変化しにくい。つまり球面状の当接面４３が弾発手段８０の役目を果たす。従ってこの実施形態においては弾発手段８０を省略しても良い（もちろん弾発手段８０を設置しておけばさらに好適であることはいうまでもない）。
【００３１】
なおこの実施形態においては、第一接触部４０の当接面４３を球面状としたが、その代わりに第二接触部５０の当接面５３を球面状としても良い。さらに両当接面４３，５３を球面状としても良い。また両当接面は球面に限られず、場合によっては他の種々の曲面であっても良い。要は少なくとも何れか一方の当接面が他方の当接面側に向けて突出する曲面形状に形成されているものであればよい。
【００３２】
上記実施形態にかかる二次短絡装置１０，１０−２は、これを備えた巻線形電動機の回転軸をポンプの回転軸に連結して構成されるポンプ装置に用いて好適である。図１０乃至図１３は、上記実施形態にかかる二次短絡装置１０，１０−２を備えた各種ポンプ装置２００，２５０，３００，３５０を示す側面図である。即ち図１０に示すポンプ装置２００は、二次短絡装置１０，１０−２を備えた巻線形電動機２１０の回転軸２２０を横軸両吸込渦巻型ポンプ２３０の回転軸２４０に連結してなるポンプ装置である。また図１１に示すポンプ装置２５０は、二次短絡装置１０，１０−２を備えた巻線形電動機２６０の回転軸２７０を減速機２７５を介して横軸軸／斜流ポンプ２８０の回転軸２９０に連結してなるポンプ装置である。また図１２に示すポンプ装置３００は、二次短絡装置１０，１０−２を備えた巻線形電動機３１０の回転軸を立軸渦巻斜流ポンプ３３０の回転軸に連結してなるポンプ装置である。また図１３に示すポンプ装置３５０は、二次短絡装置１０，１０−２を備えた巻線形電動機３６０の回転軸を減速機３７０を介して立軸ポンプ３８０の回転軸３９０に連結してなるポンプ装置である。このポンプ装置３５０は、減速機３７０にエンジン４００も連結することで、巻線形電動機３６０とエンジン４００の両掛けタイプのポンプ装置となっている。
【００３３】
以上本発明の実施の形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や構造や材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。例えば、上記実施形態では弾発手段８０として各種バネを用いたが、本発明はバネに限定されず、弾性を有するゴム材など、他の種々の弾性材で良く、要は第一接触部４０を第二接触部５０側に向けて弾発する弾発手段であれば、どのような材質・構造のものであっても良い。
【００３４】
また上記各実施形態においては、位置検出センサ９０−１，９０−２を、短絡カラー６０の待機位置及び短絡位置の両者を検出する位置に設置したが、必要に応じて他の位置に設置しても良い。要は位置検出センサは、短絡カラー６０の所望の移動位置を検出する位置に設置しておけばよい。またブラシリング３０、短絡カラー６０、駆動手段７０等、二次短絡装置を構成する各種構成部品の形状・構造・材質を種々変更してもよいこともいうまでもない。
【００３５】
また上記実施形態では、二次短絡装置を装着した巻線形電動機をポンプ装置に利用した場合について説明したが、この巻線電動機は、ポンプ装置に限定されず、コンプレッサー、ブロア等、他の各種回転機械全般に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第一実施形態を適用した巻線形電動機の二次短絡装置１０の全体概略側面図である。
【図２】二次短絡装置１０の要部概略側面図である。
【図３】短絡カラー６０が短絡位置に移動した際の二次短絡装置１０の要部概略側面図である。
【図４】本発明の第二実施形態にかかる二次短絡装置１０−２の要部概略側面図である。
【図５】短絡カラー６０が短絡位置に移動した際の二次短絡装置１０−２の要部概略側面図である。
【図６】巻線形電動機の巻線形回転子１００を示す図である。
【図７】従来の巻線形誘導電動機の二次短絡装置１１０を示す側面図である。
【図８】二次短絡装置１１０の内の一組の接触つめ１１３と接触はさみ１１５の部分の要部詳細図である。
【図９】二次短絡装置１０を取り付けた巻線形電動機の始動ブロック図である。
【図１０】二次短絡装置１０，１０−２を備えたポンプ装置２００を示す側面図である。
【図１１】二次短絡装置１０，１０−２を備えたポンプ装置２５０を示す側面図である。
【図１２】二次短絡装置１０，１０−２を備えたポンプ装置３００を示す側面図である。
【図１３】二次短絡装置１０，１０−２を備えたポンプ装置３５０を示す側面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  二次短絡装置
２０  回転軸
３０  ブラシリング
４０  第一接触部
４３  当接面（対向面）
５０  第二接触部
５３  当接面（対向面）
６０  短絡カラー
７０  駆動手段
７５  リンク機構
８０  弾発手段
９０−１  位置検出センサ
９０−２  位置検出センサ
１０−２  二次短絡装置
２００  ポンプ装置
２５０  ポンプ装置
３００  ポンプ装置
３５０  ポンプ装置
【図１】
2006054962.tif 000003
【図２】
2006054962.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006054962.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2006054962.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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