(57)【要約】【課題】  三重かご形電動機の回転子を改良して更に優れた性能を発揮させる。【解決手段】  回転子１５の周辺部に外側から収容孔２１、２２、２３を三層に有する溝２４が形成されているとともに前記各収容孔に高抵抗材質からなる外層かご形導体２５、中抵抗材質からなる中間層かご形導体２６、低抵抗材質からなる内層かご形導体２７がそれぞれ挿入され、それぞれ両端部を短絡環２８、２９、３０で接続して、三層のかご形導体を形成し、回転磁界を形成する固定子８の内側に回転可能に設けられている三層かご形電動機の回転子１５であって、前記外層かご形導体２５、中間層かご形導体２６および内層かご形導体２７の収容孔２１、２２、２３がそれぞれ四角形である。【選択図】図１
2015171267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周辺部に外側から収容孔を三層に有する溝が形成されているとともに前記各収容孔に高抵抗材質からなる外層かご形導体、中抵抗材質からなる中間層かご形導体、低抵抗材質からなる内層かご形導体がそれぞれ挿入され、それぞれ両端部を短絡環で接続して、三層のかご形導体を形成し、回転磁界を形成する固定子の内側に回転可能に設けられている三層かご形電動機の回転子であって、前記外層かご形導体、中間層かご形導体、内層かご形導体の収容孔がそれぞれ四角形であり、前記収容孔にそれぞれ横断面四角形の外層かご形導体、中間層かご形導体および内層かご形導体がそれぞれ挿入されていることを特徴とする三層かご形電動機の回転子。
【請求項２】
前記内層かご形導体の収容孔が回転子の半径方向に長い横断面形状であることを特徴とする請求項１記載の三層かご形電動機の回転子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、慣性力の大きい回転体を駆動する装置または電源ケーブルの長い装置に適した省力に優れた三層かご形電動機の回転子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
始動電流を小さくして、始動トルクを大きくし、必要以上の設備、配線を不要にするとともに、定格運転時のスリップを小さくし、しかも中間時におけるトルクを大きくして、慣性力の大きい回転体を駆動する場合および電源ケーブルが長い場合でも、発熱を小さくし、高頻度の起動が可能で効率のよい電動機として例えば特開平６−２０５５７０号公報に提示されているような三層かご形電動機が知られている。
【０００３】
前記三層かご形電動機は、図２に示すように、円筒状の筒状体２の両端に円板状のブラケット３、４が固定され、その中央部の軸受５、６により回転軸７が回転可能に支持されている。本体ケーシング１の筒状体２の内周には、環状の磁性体製の固定子８が設けられている。固定子８はケイ素鋼板等の環状の磁性鋼板９を積層し、端板１０で押えた積層体からなり、その内周部に沿って軸線方向にコイル１１が配置され、回転磁界を形成するようになっている。
【０００４】
そして、固定子８の内側には、ギャップ１３を介して円筒状磁性体製の回転子１５が回転可能に設けられ、回転軸７に固着されており、回転子１５はケイ素鋼板等の環状の磁性鋼板１６を積層し、端板１７で押えた積層体から形成されている。
【０００５】
また、図４に示すように回転子１５の周辺部に、外側から円形の収容孔２１、２２、および長方形の収容孔２３を三層に有する溝２４が形成されている。収容孔２１には高抵抗材質からなる横断面円形の外層かご形導体２５、収容孔２２には中抵抗材質からなる横断面円形の中間層かご形導体２６、収容孔２３には低抵抗材質からなる横断面長方形の内層かご形導体２７がそれぞれ挿入され、それぞれ両端部で短絡環２８、２９、３０で接続して、三層のかご形導体を形成している。
【０００６】
このような三層かご形電動機は、始動時の回転数が小さくてスリップが多い段階では、高抵抗材質からなる外層かご形導体２５に主として２次電流が流れるため、小電流で高トルクが得られる。回転数が高くなり、スリップが少なくなるに従って、中間層かご形導体２６に主として２次電流が流れ、さらに回転数が高くなり、定格運転に移る。定格回転では、主として内層かご形導体２７に２次電流が流れる。
【０００７】
従って、中間層かご形導体２６および内層かご形導体２７に主として２次電流が流れるようになると、これらのかご形導体２６、２７は順次抵抗が小さい材質からなるため、電流は流れやすくなるが、回転数の増加に伴ってインピーダンスが増加するため、結果として、電流値は全体に小さくなる。従って起動時の減電圧始動器が不要になる。
【０００８】
また、外層かご形導体２５はリン青銅のような高抵抗材質からなり、低回転数の領域にトルクのピークを有するように調整されている。中間層かご形導体２６は真鍮のような中抵抗材質からなり、中間の回転数の領域にトルクのピークを有するように調整されている。内層かご形導体２７は銅のような低抵抗材質からなり、高回転領域にトルクのピークを有するように調整され、回転子の半径方向に長い横断面形状となるように配置されている。
【０００９】
上記のかご形誘導電動機においては、始動時の回転数が小さくてスリップが多い段階では、高抵抗材質からなる外層かご形導体２５に主として２次電流が流れるため、小電流で高トルクが得られる。回転数が高くなり、スリップが少なくなるに従って、中間層かご形導体２６に主として２次電流が流れ、さらに回転数が高くなり、定格運転に移る。定格回転では、主として内層かご形導体２７に２次電流が流れる。
【００１０】
このように中間層かご形導体２６および内層かご形導体２７に主として２次電流が流れるようになると、これらのかご形導体２６、２７は順次抵抗が小さい材質からなるため、電流は流れやすくなるが、回転数の増加に伴ってインピーダンスが増加するため、結果として、電流値は全体に小さくなる。従って起動時の減電圧始動器が不要になる。
【００１１】
また、高抵抗材質からなる外層かご形導体２５は低回転数領域にトルクのピークがあり、中抵抗材質からなる中間層かご形導体２６は中間回転数領域にトルクのピークがあり、低抵抗材質からなる内層かご形導体２７は定格回転数領域にトルクのピークがあるように調整されているため、始動初期から定格回転運転に至る低回転から高回転までの中間領域を含む全領域においては、ほぼ均一な高いトルクが得られる。
【００１２】
従って、上記のかご形誘導電動機は、慣性力の大きい回転体を駆動する場合でも、始動時から定格運転に至る全領域において、小さい電流値で高トルクが得られ、このため短時間で起動でき、発熱量も少なく、起動頻度を大きくすることができる。電源ケーブルが長い場合でも、小電流で発熱量は少ないから、小容量のケーブルで十分駆動することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平６−２０５５７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、前記公報に提示されているような三重かご形電動機の回転子を改良して更に優れた性能を発揮させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記課題を解決するためになされた本発明は、周辺部に外側から収容孔を三層に有する溝が形成されているとともに前記各収容孔に高抵抗材質からなる外層かご形導体、中抵抗材質からなる中間層かご形導体、低抵抗材質からなる内層かご形導体がそれぞれ挿入され、それぞれ両端部を短絡環で接続して、三層のかご形導体を形成し、回転磁界を形成する固定子の内側に回転可能に設けられている三層かご形電動機の回転子であって、前記外層かご形導体、中間層かご形導体および内層かご形導体の収容孔がそれぞれ四角形であり、前記収容孔にそれぞれ横断面四角形の外層かご形導体、中間層かご形導体および内層かご形導体がそれぞれ挿入されていることを特徴とする。
【００１６】
更に、本発明において、前記内層かご形導体の収容孔が回転子の半径方向に長い横断面形状であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
全てのかご形導体を横断面四角形としたので、全体として始動電流を抑えつつトルクを上げることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明である実施の形態についての回転子の部分横断面図。
【図２】本発明および従来の回転子が使用される三重かご形電動機の断面図。
【図３】従来の回転子についての部分横断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００２０】
図１は本発明である実施の形態についての回転子の部分横断面図であり、本実施の形態が使用される三重かご形電動機の詳細は前記図２に示したものとほぼ同様であり、詳細な説明は省略する。
【００２１】
そして、回転子１５の周辺部に、四角形の収容孔２１、２２、２３を三層に有する溝２４が形成されており、前記収容孔２１には高抵抗材質からなる横断面四角形の外層かご形導体２５、収容孔２２には中抵抗材質からなる横断面四角形の中間層かご形導体２６、収容孔２３には低抵抗材質からなる横断面長方形の内層かご形導体２７がそれぞれ挿入され、それぞれ両端部で短絡環２８、２９、３０で接続して、三層のかご形導体を形成している。
【００２２】
本実施の形態によると、高抵抗材質からなる横断面四角形の外層かご形導体２５は前記従来の丸形のものと殆ど変わりない高効率での低始動電流特性が良好で直入れ始動が可能である。
【００２３】
特に、前記外層かご形導体２５および中間層かご形導体２６は横断面の面積が従来の丸形のものの半径に合わせて形成した場合にほぼ１．３倍であり、増加した分だけ低速域、中速域でのトルクの上昇が確認された。
【００２４】
加えて、全体として電流密度が低下することから発熱量が減少し、大型、大容量のものについても省力化を図ることができる。
【００２５】
以上のように本実施の形態によると、従来のものとほぼ同等の始動電流の低減を可能にしたまま、更に、低速域、中速域でのトルクの上昇が可能であり、更に、全体として発熱を低減することから、性能を向上させるばかりか省力化を図ることができるものである。
【符号の説明】
【００２６】
１ 本体ケーシング、２ 筒状体、３,４ ブラケット、５,６ 軸受、７ 回転軸、８ 固定子、９，１６ 磁性鋼板、１０，１７ 端板、１１ コイル、１３ ギャップ、１５ 回転子、２１，２２，２３ 収容孔、２４ 溝、２５ 外層かご形導体、２６ 中間層かご形導体、２７ 内層かご形導体、２８，２９，３０ 短絡環、３１，３２，３３ スリット
【図１】
2015171267.tif 000003
【図２】
2015171267.tif 000004
【図３】
2015171267.tif 000005