(57)【要約】【課題】温度が上昇しても、損失が増加することの無い誘導電動機を提供する。【解決手段】回転磁界を発生するステータ１と、回転磁界との相互作用により回転トルクを発生するロータ３とを有し、ロータ３が、ロータ３に設けられた複数のロータ９溝に配設された複数のバー１０と、複数のバー１０同士を接続するエンドリング１１とを備え、更に、バー１０及びエンドリング１１の内部を空洞とすると共に、温度に対して負性抵抗を有する電気伝導性の電解液１２を、空洞に充填した誘導電動機。【選択図】  図１
2004229412.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転磁界を発生するステータと、前記回転磁界との相互作用により回転トルクを発生するロータとを有し、
前記ロータが、前記ロータに設けられた複数の溝に配設された複数のバーと、前記複数のバー同士を接続するエンドリングとを備えた誘導電動機において、
前記バー及び前記エンドリングの内部を空洞とすると共に、
温度に対して負性抵抗を有する電気伝導性の溶液を、前記空洞に充填したことを特徴とする誘導電動機。
【請求項２】
請求項１記載の誘導電動機において、
前記溶液を炭酸ソーダの電解液としたことを特徴とする誘導電動機。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の誘導電動機において、
前記バー及び前記エンドリング、又は前記バー若しくは前記エンドリングに、前記溶液の供給及び排出を行なう供給排出口を設けたことを特徴とする誘導電動機。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の誘導電動機において、
前記供給排出口を用いて前記溶液の濃度を調整することを特徴とする誘導電動機。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の誘導電動機において、
前記バー及び前記エンドリング、又は前記バー若しくは前記エンドリングが樹脂により形成されたことを特徴とする誘導電動機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘導電動機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
誘導電動機、特に、かご型誘導電動機と呼ばれているものは、構成が簡単であり、頑丈で、安価であることから、家庭用から産業用まで幅広く用いられている。
【０００３】
図３は、従来の誘導電動機の断面図である。
【０００４】
図３に示すように、従来の誘導電動機は、回転磁界を発生するステータ１と、回転軸となるシャフト２と、シャフト２を中心に有し、回転磁界との相互作用により回転トルクを発生するロータ１３と、ステータを保持する筐体４と、シャフト２を回動自在に支持し、筐体４側に保持された軸受５とを有する。ステータ１は、円筒状の積層鉄心６と、積層鉄心６を長手方向に貫通するように巻回された複数のコイル７とを有し、ロータ１３は、円柱状の積層鉄心８と、積層鉄心８の外周部の長手方向に設けられた複数のロータ溝１９と、複数のロータ溝１９に嵌合された複数のバー２０と、複数のバー２０同士を接続するエンドリング２１とを有している。バー２０、エンドリング２１は、アルミニウム、銅等の導体から構成され、エンドリング２１により複数のバー２０同士が、互いに導通状態にされている。このバー２０及びエンドリング２１の構造から、一般的に、かご型誘導電動機と呼ばれている。
【０００５】
又、かご型誘導電動機において、バー、エンドリングのいずれか一方又は双方に、導電性を有し、低温時に固体となり、高温時に液体となるナトリウム等の低融点物質を内蔵して、始動時に電気抵抗値を高くし、運転時に電気抵抗値を減少させることで、始動時に大きいトルクを得ることができ、運転時には大きいトルクと高い力率、効率を得ることができる技術が知られている（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−１１３５１３号公報（第２−３頁、第１−３図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
誘導電動機のロータ１３のバー２０、エンドリング２１の導体として一般的に用いられるアルミニウムや銅等の金属は、温度の上昇にともない抵抗値が増加するという特性を有する。従って、誘導電動機を運転すると、ステータ１の回転磁界によりバー２０、エンドリング２１に電流が流れ、その電流によりジュール熱が生じ、バー２０、エンドリング２１の温度が上昇する。そして、バー２０、エンドリング２１の抵抗値が増加することとなり、その結果、以下の問題が発生する。
（１）増加した抵抗値により損失が増え、温度が更に上昇する。
（２）すべり（ステータ１の作る回転磁界と、その回転磁界から遅れて回るロータ１３の回転数の差）が増加し、回転数が下がる。
（３）損失が増えるため、誘導電動機の効率が低下する。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、温度が上昇しても、損失が増加することの無い誘導電動機を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明に係る誘導電動機は、回転磁界を発生するステータと、回転磁界との相互作用により回転トルクを発生するロータとを有し、ロータが、ロータに設けられた複数の溝に配設された複数のバーと、複数のバー同士を接続するエンドリングとを備え、バー及びエンドリングの内部を空洞とすると共に、温度に対して負性抵抗を有する電気伝導性の溶液を、空洞に充填したことを特徴とする。
上記発明では、温度に対して負性抵抗を有する電気伝導性の溶液を、ロータの導体として用いることで、誘導電動機の運転時には溶液に電流が流れ、温度が上昇しても溶液自体の抵抗値が減少して、ロータの導体として抵抗値の増加を抑えることができる。
【００１０】
上記課題を解決する本発明に係る誘導電動機は、温度に対して負性抵抗を有する電気伝導性の溶液を、炭酸ソーダの電解液としたことを特徴とする。
電解質の溶液、つまり電解液は、一般的に、電気電導性を有するとともに、温度に対する負性抵抗性（温度の上昇にともない抵抗値が減少する。）を有しており、その電解液の性状（抵抗値、腐食性等）を考慮して、バー及びエンドリングに充填する適切なものを選択する。
【００１１】
上記課題を解決する本発明に係る誘導電動機は、バー及びエンドリング、又はバー若しくはエンドリングに、溶液の供給及び排出を行なう供給排出口を設けたことを特徴とする。
バー若しくはエンドリングのどちらか一方に供給排出口を設ける場合、バーとエンドリングを内部で連通させてもよい。
【００１２】
上記課題を解決する本発明に係る誘導電動機は、供給排出口を用いて溶液の濃度を調整することを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決する本発明に係る誘導電動機は、バー及びエンドリング、又はバー若しくはエンドリングが樹脂により形成されたことを特徴とする。
バー及びエンドリングを共に樹脂で形成する場合、バーとエンドリングを内部で連通させる。樹脂としては、強度が有り、高温、腐食に耐えられるエンジニアリングプラスチック等が好適である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明は、誘導電動機のロータ（回転子）の構成を工夫することで、ロータの温度が上昇しても、損失の増加を防止して、誘導電動機の種々の特性を改善するものである。以下に、本発明に係る実施形態の一例となる誘導電動機を、図を用いて説明する。
【００１５】
（実施例１）
図１は、本発明に係る実施形態の一例を示す誘導電動機の断面図である。簡略のため、シャフトの中心線から上の部分を示した。
【００１６】
本発明に係る誘導電動機の基本的な構成は、図３に示す従来の誘導電動機と略同等でよい。即ち、回転磁界を発生するステータ１と、回転軸となるシャフト２と、シャフト２を中心に有し、回転磁界との相互作用により回転トルクを発生するロータ３と、ステータを保持する筐体４と、シャフト２を回動自在に支持し、筐体４側に保持された軸受５とを有する。ステータ１は、円筒状の積層鉄心６と、積層鉄心６を長手方向に貫通するように巻回された複数のコイル７とを有し、ロータ３は、円柱状の積層鉄心８と、積層鉄心８の外周部の長手方向に設けられた複数のロータ溝９と、複数のロータ溝９に嵌合された複数のバー１０と、複数のバー１０同士を接続するエンドリング１１とを有している。
【００１７】
本発明に係る誘導電動機では、バー１０及びエンドリング１１がアルミニウム、銅等の導体から構成されると共に、それらの内部に空洞を有する構成としている。更に、その空洞部分に、温度に対して負性抵抗を有する電気電導性の溶液、例えば、炭酸ソーダの電解液１２を充填している。従って、内部の電解液１２とその外部のバー１０とでロータ３の導体として機能し、エンドリング１１により他のバー１０と導通状態にされている。
【００１８】
電解液は、一般的に、電気電導性を有するとともに、温度に対する負性抵抗性（温度の上昇にともない抵抗値が減少する。）を有している。従って、その性状（抵抗値、腐食性等）を考慮して、充填する適切な電解液を選択する。例えば、後述の実施例３のように、バー１０及びエンドリング１１を腐食性の高い樹脂等で構成する場合、多少腐食性の高い電解液を使用することも可能となる。
【００１９】
誘導電動機では、運転時に、ステータ１の回転磁界による電磁誘導作用により、バー１０及びエンドリング１１に電流が流れ、この電流が磁界を発生させ、回転磁界との相互作用によってロータ３が回転する。本発明に係る誘導電動機では、バー１０及びエンドリング１１の内部の電解液１２に、主に電流が流れることとなる。電解液１２自身は、温度に対する負性抵抗性を有しているため、温度が上昇すると抵抗値が減少して、ロータ３の導体として抵抗値を増加させることがない。つまり、通電により電解液１２の温度が上昇しても、ロータ３の導体となる部分の抵抗値が増加することがなく、むしろ減少されるため、損失が低減され、その結果、運転中の温度上昇を防止し、温度上昇による効率の低下を防ぎ、又、すべりがあまり変化しないため回転数変動を抑えることができる。
【００２０】
（実施例２）
図２は、本発明に係る実施形態の他の一例を示す誘導電動機の断面図である。簡略のため、シャフトの中心線から上の部分を示した。
【００２１】
本発明に係る誘導電動機の基本的な構成は、図１に示すものと略同等であるため、重複する説明は省略し、特徴的な部分を中心に説明する。
【００２２】
本実施例では、電解液１２の供給、排出を行なう供給排出口となる注入出口１４をエンドリング１１に設けている。なお、注入出口１４は、エンドリング１１だけではなく、バー１０に設けてもよい。又、エンドリング１１のみに注入出口１４を設けると共に、バー１０とエンドリング１１を内部で連通させ、電解液１２がエンドリング１１側からバー１０側へ供給できるようにしてもよい。
【００２３】
注入出口１４を設けることにより、電解液１２の劣化時の交換、又は、濃度管理のための電解液１２の供給、排出等、メンテナンスが行いやすくなる。又、電解液１２の濃度を調整することが可能となるため、電解液１２の抵抗値を変化させて、誘導電動機のトルク特性を可変にできる。その結果、同一設計の誘導電動機でありながら、電解液１２の濃度の管理により、多種多様な用途に用いることができる。
【００２４】
（実施例３）
本発明に係る誘導電動機の基本的な構成は、図１又は図２（実施例１又は実施例２）に示すものと略同等であるため、重複する説明は省略し、特徴的な部分を中心に説明する。
【００２５】
本実施例は、図１又は図２に示した誘導電動機におけるバー１０及びエンドリング１１を、樹脂材料により形成している。つまり、樹脂材料により形成されたバー１０及びエンドリング１１の内部に空洞を有し、その空洞部分に電解液１２が充填された構成である。更に、バー１０及びエンドリング１１の空洞は内部で互いに連通している。従って、バー１０内部の電解液１２自身がロータ３の導体として機能し、エンドリング１１部分の電解液１２を介して、他のバー１０内部の電解液１２と導通状態にされている。なお、樹脂材料としては、強度が有り、高温、腐食に耐えられるエンジニアリングプラスチック（以下、エンプラと略す。）等が好適である。
【００２６】
バー１０及びエンドリング１１を、金属より軽いエンプラ等の樹脂材料で形成することにより重量が小さくなり、又、成形が容易で量産しやすいことからコストダウンをすることができる。更に、腐食に強い材料を選択すると、耐食性を向上させることができると共に、電解液１２の選択の余地が広がる。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１又は請求項２に係る発明によれば、誘導電動機が、回転磁界を発生するステータと、回転磁界との相互作用により回転トルクを発生するロータとを有し、ロータが、ロータに設けられた複数の溝に配設された複数のバーと、複数のバー同士を接続するエンドリングとを備え、更に、バー及びエンドリングの内部を空洞とすると共に、温度に対して負性抵抗を有する電気伝導性の溶液を、空洞に充填したので、通電により溶液の温度が上昇すると、溶液の抵抗値が下がって、損失が減少することとなり、ロータの温度上昇を防ぎ、温度上昇に伴う効率の低減を防止し、回転数変動を抑制することができる。
【００２８】
請求項３又は請求項４に係る発明によれば、誘導電動機のバー及びエンドリング、又はバー若しくはエンドリングに、溶液の供給及び排出を行なう供給排出口を設けたので、溶液の供給、排出に伴うメンテナンスが行いやすくなる。又、溶液の濃度を調整することができるため、同一設計の誘導電動機でありながら、溶液の濃度調整により多種多様な用途に用いることが可能となる。
【００２９】
請求項５に係る発明によれば、バー及びエンドリング、又はバー若しくはエンドリングが樹脂により形成されたので、重量が小さくなる。又、成形が容易で量産しやすいためコストダウンを行なうことができる。更に、材料の選択により耐食性を向上させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施形態の一例を示す誘導電動機の断面図である。
【図２】本発明に係る実施形態の他の一例を示す誘導電動機の断面図である。
【図３】従来の誘導電動機の断面図である。
【符号の説明】
１    ステータ
２    シャフト
３    ロータ
４    筐体
５    軸受
６    積層鉄心
７    コイル
８    積層鉄心
９    ロータ溝
１０  バー
１１  エンドリング
１２  電解液
１４  注入口
【図１】
2004229412.tif 000003
【図２】
2004229412.tif 000004
【図３】
2004229412.tif 000005