(57)【要約】螺旋形スキューではなく階段形スキューを持つ分割磁石回転子Ｒを説明した。階段形スキューは、回転子鉄心の切欠き（３８）に挿入することが出来る真っ直ぐな磁石部分（４４）を使うことが出来るようにし、こうして回転子ケージを螺旋に作る必要をなくする。階段形スキューは固定子スロットの高次高調波を減結合するのに有効である。更に、階段形スキュー回転子Ｒは、ある実施例では開放スロット（２２）持ち、この為、回転子は回転子の架橋部の飽和を生じない。
2004500789.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の回転子積層板を持ち、各々の積層板は外側周縁を持ち、第１組の回転子積層板は第１の方向に伸びるスキュー部分を持つ複数個のスロットを有し、第２組の回転子積層板は第２の方向に伸びるスキュー部分を持つ複数個のスロットを有し、複数個の切欠きが前記外側周縁に開放端を持っている回転子鉄心。
【請求項２】
各々の切欠きが前記回転子鉄心の中心軸線に対して軸方向に伸びている請求項１記載の回転子鉄心。
【請求項３】
各々の切欠きが夫々１つのスロットと同長である請求項２記載の回転子鉄心。
【請求項４】
各々の切欠きが回転子鉄心の中心軸線に対して軸方向に、前記鉄心の全長に沿って伸びている請求項１記載の回転子鉄心。
【請求項５】
各々の切欠きが前記回転子鉄心の中心軸線に対して軸方向に、該鉄心の一部分に沿って伸びている請求項１記載の回転子鉄心。
【請求項６】
積層板材料の架橋部が少なくとも１つの前記切欠き及び夫々１つのスロットの間を伸びている請求項１記載の回転子鉄心。
【請求項７】
少なくとも１つの前記切欠き及び夫々１つのスロットの間に積層板材料の架橋部が伸びていない請求項１記載の回転子鉄心。
【請求項８】
少なくとも１つの切欠きが略矩形の断面形を持っている請求項１記載の回転子鉄心。
【請求項９】
少なくとも１つの切欠きが不規則な断面形を持っている請求項１記載の回転子鉄心。
【請求項１０】
第１の切欠きが、前記第１組の回転子積層板にある１つのスロットの１つの前記スキュー部分と実質的に整合して、それと同長であり、第２の切欠きが前記第２組の回転子積層板にある１つのスロットの１つの前記スキュー部分と実質的に整合して、それと同長である請求項１記載の回転子鉄心。
【請求項１１】
第１の切欠きが、該第１の切欠きの長さの少なくとも一部分に互って、前記第１組の回転子積層板にある１つのスロットの１つの前記スキュー部分と実質的に整合し、第２の切欠きが、該第２の切欠きの長さの少なくとも一部分に互って、前記第２組の回転子積層板にある１つのスロットの１つの前記スキュー部分と実質的に整合している請求項１記載の回転子鉄心。
【請求項１２】
各々のスロットが半径方向内側部分を有し、各々の前記切欠きが１つの前記スロットの半径方向内側部分の半径方向軸線と実質的に整合している請求項１記載の回転子鉄心。
【請求項１３】
更に、前記第１の方向に伸びるスキュー部分を持つ複数個のスロットを有する第３組の回転子積層板を有する請求項１記載の回転子鉄心。
【請求項１４】
電動機の回転子に於て、複数個の回転子積層板を持つ回転子鉄心を有し、各々の積層板は外側周縁を持ち、第１組の回転子積層板が第１の方向に伸びるスキュー部分を持つ複数個のスロットを有し、第２組の回転子積層板が第２の方向に伸びるスキュー部分を持つ複数個のスロットを有し、複数個の切欠きが前記外側周縁にある開放端及び中心の回転子軸開口を有し、更に、回転子鉄心の回転軸線と同軸であって前記回転子軸開口を通抜ける回転子軸と、前記スロットの中を伸びる複数個の２次導体と、前記積層板の切欠き内に設けられた複数個の永久磁石とを有する回転子。
【請求項１５】
各々の前記切欠きが前記回転子鉄心の中心軸線に対して軸方向に、該鉄心の全長に沿って伸びている請求項１４記載の回転子。
【請求項１６】
各々の前記切欠きが前記回転子鉄心の中心軸線に対して軸方向に、該鉄心の一部分に沿って伸びている請求項１４記載の回転子。
【請求項１７】
積層板材料の架橋部が少なくとも１つの前記切欠き及び夫々１つのスロットの間を伸びている請求項１４記載の回転子。
【請求項１８】
少なくとも１つの切欠き及び夫々１つのスロットの間に積層板材料の架橋部が伸びていない請求項１４記載の回転子。
【請求項１９】
第１の切欠きが、前記第１組の回転子積層板にある１つのスロットの１つのスキュー部分と実質的に整合して、それと同長であり、第２の切欠きが前記第２組の回転子積層板にある１つのスロットの１つのスキュー部分と実質的に整合して、それと同長である請求項１４記載の回転子。
【請求項２０】
第１の切欠きが、該第１の切欠きの長さの少なくとも一部分に互って、前記第１組の回転子積層板にある１つのスロットの１つのスキュー部分と実質的に整合し、第２の切欠きが、該第２の切欠きの長さの少なくとも一部分に互って、前記第２組の回転子積層板にある１つのスロットの１つのスキュー部分と実質的に整合している請求項１４記載の回転子。
【請求項２１】
固定子鉄心、第１及び第２の主巻線を有し、該第１の主巻線が前記第２の主巻線よりもより少ない数の磁極を形成するように構成され、前記固定子鉄心が固定子中孔を形成している固定子と、前記固定子鉄心の軸方向に同心に配置された回転子軸、及び該回転子軸と同心に位置ぎめされていて、それに取付けられている回転子鉄心を持つ回転子とを有し、前記回転子鉄心は複数個の回転子積層板で構成され、各々の積層板が外側周縁を有し、第１組の回転子積層板が第１の方向に伸びるスキュー部分を持つ複数個のスロットを有し、第２組の回転子積層板が第２の方向に伸びるスキュー部分を持つ複数個のスロットを有し、複数個の切欠きが前記外側周縁に開放端を持ち、複数個の２次導体が前記スロットの中を伸び、複数個の永久磁石が前記積層板の切欠き内に配置されていて、前記第２の主巻線によって形成された磁極の数と等しい数の磁極を形成するように磁化されている電動機。
【請求項２２】
第１の切欠きが前記第１組の回転子積層板にある１つのスロットの１つのスキュー部分と実質的に整合して、それと同長であり、第２の切欠きが前記第２組の回転子積層板にある１つのスロットの１つのスキュー部分と実質的に整合して、それと同長である請求項２１記載の電動機。
【請求項２３】
第１の切欠きが、該第１の切欠きの長さの少なくとも一部分に互って、前記第１組の回転子積層板にある１つのスロットの１つのスキュー部分と実質的に整合し、第２の切欠きが、該第２の切欠きの長さの少なくとも一部分に互って、前記第２組の回転子積層板にある１つのスロットの１つのスキュー部分と実質的に整合している請求項２０記載の電動機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【関連出願との関係】
この出願は、１９９８年６月２６日に出願された合衆国仮出願第６０／０９０、７７３号の利益を享受する。
【０００２】
【発明の背景】
この発明は全体的に電動機、更に具体的に言えば、線路始動磁気凸極回転子交流電動機に関する。
【０００３】
線路始動永久磁石電動機は、永久磁石及び誘導かごを持っている。誘導かごにより、普通の交流電源で始動することが出来、永久磁石が電動機の効率を改善する。このような回転子は分割磁石回転子と呼ばれることがある。
【０００４】
一例では、分割磁石回転子が回転子鉄心、回転子軸、永久磁化された部位及び２次導体を含む。回転子軸が回転子鉄心を通抜け、回転子鉄心の回転軸線と同軸である。２次導体も回転子鉄心を通抜け、回転子軸に対して軸方向に配置されている。このような２次導体は回転子鉄心の外周又は周縁からずれていて、鉄心の両端で末端リングによって接続されている。回転子鉄心の外側周縁にある切欠きが、典型的には少なくとも１つの２次導体と半径方向に整合している。永久磁石が切欠きの中に配置され、永久磁石が、選ばれた数の磁極を形成するように磁化されている。
【０００５】
固定子スロットの高次高調波を減結合する為に、かご形の回転子バーはスキューさせるのが典型的である。このスキュー配置は、回転子積層板を互いに若干旋回させて、回転子積層板の重なり合うスロットによって形成される通路が、全体として螺旋形になるようにすることによって達成される。分割磁石回転子では、積層板のスキュー配置が困難である。特に、永久磁石に使うことが出来るある磁気材料は脆くて、このようなスキュー配置が出来ない。
【０００６】
更に、一般的に開放スロット回転子は、密閉スロット回転子に比べて利点を持っている。密閉スロット回転子では、磁束が架橋部（即ち、回転子バーより回転子の外側直径よりにある鉄の領域）を通り、回転子電流によっては、架橋部を飽和させる。架橋部が飽和する電流レベルが、１サイクル毎に４回通過し、固定子電流に時間的な高調波を招く。こういう時間的な高調波がある種の雑音を強制的に生ずる基本的な機能を持つ。架橋部の飽和の原因となる洩れ磁束がその電流レベルで機械によって発生されるトルクを減らし、それによって所定のトルクに於ける電流の流れに関係した損失を大きくする。開放スロット回転子は、洩れ磁束のこの成分に対する透磁率の高い通路を作らない。しかし、回転スロット回転子は、密閉スロット回転子よりも典型的には製造するのがより困難である。
【０００７】
永久磁石を持っているが、固定子スロットの高次高調波を減結合する分割磁石回転子を提供することが望ましい。更に回転子の架橋部の飽和を生じない、このような回転子を提供することが望ましい。
【０００８】
【発明の簡単な要約】
この発明の実施例では、分割磁石回転子が螺旋形のスキューではなく、階段形スキューを含む。階段形スキューにより、回転子鉄心の切欠きに挿入することが出来る真っ直ぐな磁石部分を使うことが出来、こうして回転子ケージで螺旋を作る必要をなくする。階段形スキューは、固定子スロットの高次高調波を減結合するのに有効である。更に、階段形スキュー回転子は、ある実施例では、回転子に回転子の架橋部の飽和が起こらないように開放スロットを含む。
【０００９】
分割磁石回転子が回転子鉄心、回転子軸、永久磁石にした部位及び２次導体を含む。回転子軸が回転子鉄心を通抜け、回転子鉄心の回転子軸線と同軸である。
【００１０】
回転子鉄心が、少なくとも２組に配置された積重ね内の回転子積層板を含む。第１組の積層板にあるスロットは、横方向に第１の方向に伸びるスキュー部分を持ち、第２組の積層板にあるスロットは第１の方向とは反対の第２の方向に横方向に伸びるスキュー部分を持っている。第１組及び第２組の回転子積層板の対応するスロットの半径方向の内側部分が互いに重なり合う。この形式が階段形スキューを形成する。
【００１１】
切欠き又は溝路が回転子積層板の外径（ＯＤ）から各々のスロットのスキュー部分まで伸びる。切欠きが軸方向に伸び、永久磁石が切欠き内に配置される。具体的に言うと、永久磁化された材料の真っ直ぐな磁石部分が切欠きに挿入される。真っ直ぐな磁石部分は、選ばれた数の磁極を形成するように磁化される。２次導体が回転子鉄心のスロットを通抜け、回転子軸に対して軸方向に配置される。２次導体は回転子鉄心の外周又は周縁からずれていて、鉄心の両端で末端リングによって接続される。
【００１２】
上に述べた分割磁石回転子は、螺旋形スキューではなく階段形スキューを持っている。階段形スキューは、回転子に挿入することが出来る真っ直ぐな磁石部分を使うことが出来るようにし、こうして回転子ケージに螺旋を作る必要をなくする。階段形スキューは固定子スロットの高次高調波を減結合するのに有効である。更に、回転子が開放スロットを持ち、この為回転子は回転子の架橋部の飽和を生じない。
【００１３】
【発明の詳しい説明】
次に、分割磁石階段形スキュー回転子の種々の実施例を詳しく説明する。これらの回転子は、多くの異なる固定子の形式を含めて多くの異なる電動機形式に使うことが出来る。一般的に、分割磁石階段形スキュー回転子は、回転子積層板の外側周縁に固定した永久磁石を持つかご形を含む。階段形スキューにより、永久磁石をスキューさせることを必要とする代りに、永久磁石の真っ直ぐな部分を使うことが出来る。この回転子の形式は、階段形スキューによって真っ直ぐな磁気部分を使うことが出来るが、回転子スロットの高次高調波を減結合するのにも依然として有効であるために、分割磁石回転子の製造を容易にする。更に、ある実施例では、回転子が開放スロットを持ち、この為回転子は回転子の架橋部の飽和を生じない。
【００１４】
次に図面について具体的に説明すると、図１は回転子鉄心２０の第１の実施例の拡大部分図であり、図２は鉄心２０の簡略斜視図である。ここに示す略図は、回転子鉄心に対する永久磁石の種々の形式を示す為だけであって、この鉄心の夫々の面を例示するものではない。鉄心２０がスキューしているスロット２２を有する。スロット２２が半径方向内側部分２４及び第１及び第２のスキュー部分２２及び２８を有する。鉄心２０は外側周縁３２を持つ複数個の積層板３０をも持っている。第１組３４の回転子積層板３０は、第１の方向に伸びるスキュー部分２６を持つ複数個のスロット２２を持ち、第２組３６の回転子積層板３０は、第２の方向に伸びる第２のスキュー部分２８を持つ複数個のスロット２２を持っている。
【００１５】
更に鉄心２０が、外側周縁３２に開放端を持つ複数個の切欠き３８を有する。図１及び２に示す実施例では、各々の切欠き３８が、回転子鉄心２０の中心軸線に対して軸方向に伸び、各々の切欠き３８が夫々１つのスロット２２と同長である。切欠き３８とスロット２２の間を伸びる積層板材料の架橋部はなく、切欠き３８は略矩形の断面形を有する。図１に示すように、第１の切欠き４０が第１のスキュー部分と２６と実質的に整合して、それと同長であり、第２の切欠き４２が第２のスキュー部分２８と実質的に整合して、それと同長である。永久磁化可能な材料４４が切欠き４０、４２内に配置される。
【００１６】
図３は第２の実施例の回転子鉄心５０の拡大部分図であり、図４は鉄心５０の簡略斜視図である。鉄心５０がスキューしているスロット５２を有する。スロット５２は半径方向内側部分５４及び第１及び第２のスキュー部分５６及び５８を有する。更に鉄心５０は外側周縁６２を持つ複数個の積層板６０を持っている。第１組６４の回転子積層板６０が、第１の方向に伸びる第１のスキュー部分５６を持つ複数個のスロット５２を持ち、第２組６６の回転子積層板６０が、第２の方向に伸びる第２のスキュー部分５８を持つ複数個のスロット５２を有する。
【００１７】
更に鉄心５０が、外側周縁６２に開放端を持つ複数個の切欠き６８を有する。図３及び４に示す実施例では、各々の切欠き６８が回転子鉄心５０の中心軸線に対して軸方向に、鉄心５０の全長に沿って伸びている。積層板材料の架橋部７０が各々の切欠き６８と夫々のスロット５２の間を伸びている。切欠き６８は略矩形の断面を持ち、各々の切欠き６８が１つのスロットの半径方向内側部分５４の半径方向軸線と実質的に整合している。永久磁化可能な材料７２が切欠き６８内に配置される。
【００１８】
図５は第３の実施例の回転子鉄心８０の拡大部分図であり、図６は鉄心８０の簡略斜視図である。鉄心８０がスキューしているスロット８２を有する。スロット８２は半径方向内側部分８４及び第１及び第２のスキュー部分８６及び８８を有する。鉄心８０は外側周縁９２を持つ複数個の積層板９０をも持っている。第１組９４の回転子積層板９０が第１の方向に伸びる第１のスキュー部分８６を持つ複数個のスロット８２を持ち、第２組９６の回転子積層板９０が第２の方向に伸びる第２のスキュー部分８８を持つ複数個のスロット８２を持っている。
【００１９】
更に鉄心８０が外側周縁９２に開放端を持つ複数個の切欠き９８を有する。図５及び６に示す実施例では、各々の切欠き９８が回転子鉄心８０の中心軸線に対して軸方向に伸び、各々の切欠き９８が夫々１つのスロット８２と同長である。積層板材料の架橋部１００が切欠き９８とスロット８２の間を伸び、切欠き９８は略矩形の断面形を持っている。図５に示すように、第１の切欠き１０２が第１のスキュー部分８６と略整合して、それと同長であり、第２の切欠き１０４が第２のスキュー部分８８と略整合して、それと同長である。永久磁化可能な材料１０６が切欠き９８内に配置される。
【００２０】
図７は第４の実施例の回転子鉄心１１０の拡大部分図であり、図８は鉄心１１０のある要素の簡略斜視図である。鉄心１１０がスキューしているスロット１１２を持っている。スロット１１２は半径方向内側部分１１４及び第１及び第２のスキュー部分１１６及び１１８を有する。鉄心１１０は外側周縁１２２を持つ複数個の積層板１２０をも含む。第１組１２４の回転子積層板１２０が、第１の方向に伸びる第１のスキュー部分１１６を持つ複数個のスロット１１２を有し、第２組１２６の回転子積層板１２０が、第２の方向に伸びる第２のスキュー部分１１８を持つ複数個のスロット１１２を持っている。
【００２１】
更に鉄心１１０が外側周縁１２２に開放端を持つ複数個の切欠き１２８を含む。図７及び８に示す実施例では、各々の切欠き１２８が回転子鉄心１１０の中心軸線に対して軸方向に伸び、各々の切欠き１２８が鉄心１１０の全長に互って伸びる。積層板材料の架橋部１３０が切欠き１２８とスロット１１２の間を伸び、切欠き１２８は略矩形の断面形を持っている。図７に示すように、第１の切欠き１３０が第１のスキュー部分１１６と実質的に整合して、それと同長であり、第２の切欠き１３２が第２のスキュー部分１１８と実質的に整合してそれと同長である。永久磁化可能な材料１３４が切欠き１２８内に配置される。
【００２２】
図９は第５の実施例の回転子鉄心１４０の拡大部分図であり、図１０は鉄心１４０の簡略斜視図である。鉄心１４０はスキューしているスロット１４２を含む。スロット１４２は半径方向内側部分１４４と第１及び第２のスキュー部分１４６及び１４８とを含む。鉄心１４０は外側周縁１４２を持つ複数個の積層板１５０をも持っている。第１組１５４の回転子積層板が、第１の方向に伸びる第１のスキュー部分１４６を持つ複数個のスロット１４２を持ち、第２組１５６の回転子積層板１５０が、第２の方向に伸びる第２のスキュー部分１４８を持つ複数個のスロット１４２を持っている。
【００２３】
更に鉄心１４０が、外側周縁１５２に開放端を持つ複数個の切欠き１５８を含む。図９及び１０に示す実施例では、各々の切欠き１５８が回転子鉄心１４０の中心軸線に対して軸方向に伸び、各々の切欠き１５８が夫々１つのスロット１４２と同長である。積層板材料の架橋部１６０が切欠き１５８とスロット１４２の間を伸び、切欠き１４８は不規則な断面形を持っている。図９に示すように、第１の切欠き１６１が第１のスキュー部分１４６と実質的に整合して、それと同長であり、第２の切欠き１６２が第２のスキュー部分１４８と実質的に整合して、それと同長である。切欠き１５８は開放していて、永久磁石を持っていない。この為、回転子鉄心１４０は開放スロット回転子である。
【００２４】
図１１は第６の実施例の回転子鉄心１７０の拡大部分図であり、図１２は鉄心１７０の簡略斜視図である。鉄心１７０がスキューしているスロット１７２を持っている。スロット１７２は半径方向内側部分１７４と第１及び第２のスキュー部分１７６及び１７８とを含む。鉄心１７０は外側周縁１８２を持つ複数個の積層板１８０をも含む。第１組１８４の回転子積層板１８０が、第１の方向に伸びる第１のスキュー部分１７６を持つ複数個のスロット１７２を持ち、第２組１８６の回転子積層板１８０が、第２の方向に伸びる第２のスキュー部分１７８を持つ複数個のスロット１７２を持っている。
【００２５】
更に鉄心１７０が外側周縁１８２に開放端を持つ複数個の切欠き１８８を含む。図１１及び１２に示す実施例では、各々の切欠き１８８が回転子鉄心１７０の中心軸線に対して軸方向に伸び、各々の切欠き１８８が鉄心の夫々１つのスロット１７２と同長である。切欠き１８８とスロット１７２の間を伸びる積層板材料の架橋部はなく、切欠き１８８は不規則な断面形を持っている。図１１に示すように、第１の切欠き１９０が第１のスキュー部分１７６と実質的に整合して、それと同長であり、第２の切欠き１９２が第２のスキュー部分１７８と実質的に整合して、それと同長である。切欠き１８８は開放していて、永久磁石を持っていない。従って、回転子鉄心１７０は開放スロット回転子である。１実施例では、溶融したアルミニウムが切欠き１８８から自由に流れ出さないようにする鋳型の中に回転子鉄心１７０を保持したま丶、アルミニウムのような溶融金属をスロット１７２及び切欠き１８８に注入することにより、回転子集成体が製造される。その後、回転子鉄心１７０をブラシがけして、回転子積層板１８０の外側から過剰のアルミニウムがあれば、それを取除く。別の実施例では、最初に切欠き１８８の外側に積層板材料の薄い壁を回転子鉄心１７０に形成することにより、回転子集成体が製造される。その後、スロット１７２及び切欠き１８８に溶融したアルミニウムを注入する。次に切欠き１８８の外側にある積層板材料の薄い壁を取除き、スロット１７２及び切欠き１８８が開放スロットを形成するようにする。
【００２６】
図１３は第７の実施例の回転子鉄心２００の拡大部分図であり、図１４は鉄心２００の簡略斜視図である。鉄心２００がスキューしているスロット２０２を持っている。スロット２０２は半径方向内側部分２０４と第１及び第２のスキュー部分２０６及び２０８を有する。鉄心２００は外側周縁２１２を持つ複数個の積層板２１０をも含む。第１組２１４の回転子積層板２１０が、第１の方向に伸びる第１のスキュー部分２０６を持つ複数個のスロット２０２を持ち、第２組２１６の回転子積層板２１０が、第２の方向に伸びる第２のスキュー部分２０８を持つ複数個のスロット２０２を有し、第３組２１８の回転子積層板２１０が、第１の方向に伸びる第１のスキュー部分２０６を持つ複数個のスロット２０２を有する。
【００２７】
更に鉄心２００が外側周縁２１２に開放端を持つ複数個の切欠き２２０を含む。図１３及び１４に示す実施例では、各々の切欠き２２０が回転子鉄心２００の中心軸線に対して軸方向に伸び、各々の切欠き２２０が夫々１つのスロット２０２と同長である。切欠き２２０とスロット２０２の間に伸びる積層板材料の架橋部がなく、切欠き２２０は略矩形の断面形を有する。図１３に示すように、第１の切欠き２２２が第１のスキュー部分２０６と実質的に整合して、それと同長であり、第２の切欠き２２４が第２のスキュー部分２０８と実質的に整合してそれと同長である。永久磁化可能な材料２２６が切欠き２２２及び２２４内に配置される。
【００２８】
上に述べた回転子鉄心の色々な変更が可能である。例えば、所望の動作特性に応じて、追加の組の回転子積層板を加えることが出来る。更に、スロットの特定の寸法は、所望の動作特性が得られるように選ぶことが出来る。このようなスロットの寸法は、例えば、この出願の被譲渡人に譲渡された米国特許第５、６４０、０６４号に記載されており、この米国特許の全体をここで引用することによってこの出願に取入れる。分割磁石回転子に関するこの他の詳細は、例えば、この出願の被譲渡人に譲渡された米国特許第５、５４８、１７２号に記載されており、この米国特許の全体もここで引用することによってこの出願に取入れる。上に述べた回転子鉄心は、回転子積層板の外側周縁に配置された切欠きを設けずに製造することが出来る。それでも、回転子バー・スロットは階段形スキューを持ち、回転子バー・スロットは開放スロットでも密閉スロットでもよい。
【００２９】
図１５は、上に述べた何れの回転子Ｒを用いても良い電動機２５０を示す。電動機２５０が電動機端蓋２５４及び２５６を固着したハウジング２５２を含む。電動機端蓋２５４及び２５６が、軸受集成体２６２及び２６４に対する支持体２５８及び２６０を含む。回転子軸Ｓが軸受集成体２６２及び２６４と同軸に整合していて、端蓋２５４、２５６に形成された開口２６６及び２６８を通抜ける。
【００３０】
電動機２５０は、固定子鉄心２７２及び固定子巻線２７４を持つ固定子２７０をも含む。固定子巻線２７４が始動巻線及び第１及び第２の主巻線を含む。第１の巻線は第１の少ない数の磁極を形成するように巻装され、第２の主巻線は第２の更に多い数の磁極を形成するように巻装される。始動巻線は、第１の主巻線の極数と等しい数の磁極を形成するように巻装する。固定子鉄心２７２が固定子中孔２７６を形成している。回転子軸Ｓが、固定子鉄心２７２と同軸に同心に配置されており、回転子鉄心ＲＣが回転子軸Ｓと同心に位置ぎめされている。
【００３１】
鎖線で示すスイッチング装置２７８が端蓋２５４に取付けられる。１形式では、スイッチング装置２７８が可動の機械的なアーム２８０を含む。遠心力応答集成体２８２が、やはり鎖線で示されているが、回転子軸Ｓに取付けられ、機械的なアーム２８０と係合するプッシュ・カラー２８４を持っている。プッシュ・カラー２８４が回転子軸Ｓに摺動自在に装着されている。集成体２８２が、回転子軸Ｓに固定された荷重アーム及びばね（詳しくは示していない）をも含む。荷重アームは、回転子速度が予定の速度を超えるとき、第１の位置から第２の位置へ移動するように較正されている。荷重アームが第２の位置へ移動するとき、プッシュ・カラー２８４も第１の位置から第２の位置へ移動する。その結果、スイッチング装置２７８の機械的なアーム２８０が第１の位置から第２の位置へ移動し、これによってスイッチング装置２７８が第１の回路を閉じる位置から第２の回路を閉じる位置へ切替わる。スイッチング装置２７８が、ある用途では（アーム２８０なしに）別個に利用され、スイッチング装置２７８及び集成体２８２が他の用途では組み合わせて利用される。始動及び主巻線の付勢を制御する為に使われるスイッチは周知である。電動機２５０に利用することが出来る同期スイッチング装置及び方法が、例えば、１９９８年３月１３日に出願された米国特許出願通し番号０９／０４２、３７４に記載されており、この全体をここで引用することによってこの出願に取入れる。
【００３２】
特定の１実施例では、第１の主固定子巻線は、４極を形成するように巻装され、第２の主固定子巻線は６極を形成するように巻装される。電動機回転子永久磁石Ｍは、６極を形成するように磁化される。スイッチング装置２７８が炉制御装置のような外部制御装置に結合される。この特定の用途では、遠心力応答集成体２８２を利用しない。スイッチング装置２７８は、高燃焼モードで第１の主巻線が付勢されるようにし、低燃焼モードで第２の主固定子巻線が付勢されるようにする。
【００３３】
動作について説明すると、電動機が始動するとき、固定子始動巻線及び第１の主巻線が付勢される。これらの巻線によって発生された磁界が、電動機回転子Ｒのかご形導体Ｃに電流を誘起し、これらの巻線及び導体Ｃの磁界が結合されて、回転子Ｒが回転し始める。始動巻線及び第１の主巻線は４極を形成するから、これらの巻線の磁界は、６極を形成する構成になっている回転子の永久磁石Ｍの磁界と有効に結合されない。
【００３４】
一旦回転子Ｒが十分な速度になったら、始動巻線を脱勢する。炉を高燃焼モードで運転する場合、スイッチング装置２７８は第１の主巻線が付勢されたま丶でいるようにする。その結果、電動機２５０は比較的高速の４極動作モードで誘導電動機として動作する。しかし、炉が低燃焼モードで運転される場合、スイッチング装置２７８が第２の主巻線を付勢し、第１の主巻線は脱勢される。その結果、回転子速度が下がる。
【００３５】
回転子速度が６極同期速度、即ち１２００　ｒｐｍに等しくなると、回転子永久磁石Ｍの磁界が第２の主巻線によって発生された磁界と結合され、「ロック」される。このとき回転子Ｒは、実質的に６極形式の同期速度、即ち、１２００　ｒｐｍで回転する。炉をこの後で高燃焼モードで運転する必要がある場合、スイッチング装置２７８が第１の主巻線を付勢し、第２の主巻線を脱勢する。そのとき電動機２５０は誘導電動機として動作し、回転子速度が高くなる。
【００３６】
別の用例では、上に述べた実施例の場合のように、第１の主固定子巻線が４極を形成するように巻装され、第２の主固定子巻線が６極を形成するように巻装される。電動機回転子永久磁石Ｍは６極を形成するように磁化される。この特定の用例では、電動機２５０が単一速度電動機として動作する。遠心力応答集成体２８２を利用し、回転子速度が１２００　ｒｐｍ、即ち、６極同期速度を超えるとき、第１の位置から第２の位置へ移動するように較正する。スイッチング装置２７８が第１の回路を閉じる位置にあるとき、第１の主巻線が付勢される、即ち、少極モードになる。装置２７８が第２の回路を閉じる位置にあるとき、第２の主巻線が付勢される、即ち、多極モードになる。遠心力応答装置は周知であって、その何れもこの出願の被譲渡人に譲渡された米国特許第４、７２６、１１２号及び同第４、８５６、１８２号に詳しく記載されている。
【００３７】
動作について説明すると、電動機が始動するとき、スイッチング装置２７８が第１の回路を閉じる位置にあり、第１の主巻線及び始動巻線が付勢される。これらの巻線によって発生された磁界が、電動機回転子Ｒのかご形導体Ｃに電流を誘起する。これらの巻線及び導体子の２次導体Ｃの磁界が結合されて回転子が回転し始める。始動巻線及び第１の主巻線は４極を形成するように付勢されるから、これらの巻線の磁界は、６極を形成するように磁化された永久磁石Ｍの磁界と有効に結合されない。
【００３８】
一旦回転子Ｒの速度が１２００　ｒｐｍを越えると、集成体２８２の荷重アームがプッシュ・カラー２８４を第２の位置へ移動させる。プッシュ・カラー２８４が機械的なアーム２８０を第２の位置へ移動させ、スイッチング装置２７８が第２の回路を閉じる位置へ切換わる。その後、第２の主巻線を付勢する。その結果、回転子Ｒの速度が下がる。回転子速度が６極同期速度、即ち、１２００　ｒｐｍに等しくなると、回転子永久磁石Ｍの磁界が第２の主巻線によって発生された磁界と結合され、「ロック」される。このとき、回転子Ｒは実質的に６極形式の同期速度、即ち、１２００　ｒｐｍで回転する。前に述べたように、回転子Ｒは、同期速度に「押込まれる」のではなくて、同期速度に「引込まれる」又は「惰走」する。回転子Ｒが同期速度に惰走することが出来るようにすることは、公知の線路始動同期交流電動機で典型的である極数の少ない誘導巻線を用いて、回転子Ｒを同期速度に「押込」もうとするよりも、ずっと容易である。分割磁石電動機の始動及び運転に関してこの他の詳細は、例えば、この出願の被譲渡人に譲渡された米国特許第５、７５８、７０９号に記載されており、この米国特許をここで引用することによってその全体をこの出願に取入れる。
【００３９】
図１５に示す電動機２５０の種々の変形が可能であり、考えられる。例えば、電動機２５０は、２極／４極電動機、６極／８極電動機、又は他のある２モード電動機として運転されるように構成することが出来る。勿論、軸受集成体２６２及び２６４の形式及び電動機枠のような電動機２５０の特定の構造も変えることが出来る。１つの速度を持つ装置で、遠心力応答スイッチ以外のスイッチを用いることが出来る。例えば、固定子２７０に装着された回転子速度センサ及びスイッチ又は光学式制御装置を利用することが出来る。
【００４０】
回転子Ｒの製造及び組立てについて言うと、積層板は鋼で打抜いて作る。周知のように、各々の積層板は、その上に絶縁材料の被覆が形成されるように、アニール又はその他の方法で処理することが出来る。その後、積層板を例えば２組に分けて、所望の高さまで積重ね、回転子鉄心を形成する。回転子積層板は、スロットの半径方向内側部分を整合し、第１組のスキュー部分が第２組のスキュー部分からずれるように積重ねる。
【００４１】
一旦積層板が選ばれた高さに積重ねられて上に述べたように整合させられたら、例えば、射出成型方法を用いて、回転子鉄心の外側周縁の切欠き内に永久磁石Ｍを形成し又は配置する。特に、射出成型を用いて、磁石をネオジミウム鉄から形成することが出来る。射出成型に適当な形のネオジミウム鉄が、インディアナ州アンダーソン所在のゼネラル・モーターズのマグナクエンチ部門から商業的に入手出来る。この代りに、押出成型、鋳込み及び焼結方法のような代りの方法を用いて磁石Ｍを製造し、その後回転子鉄心に固定することが出来る。
【００４２】
次に、アルミニウム・ダイカスト方法を使って、かご形導体Ｃ及び回転子末端リングＥＲが形成される。次に、各々の積層板と末端リングの整合させた開口に回転子軸Ｓを挿入する。回転子軸Ｓは、例えば溶接により、末端リングに固定する。その後磁石Ｍを磁化することが出来る。回転子及び電動機の組立てに関して更に詳しいことは、この出願の被譲渡人に譲渡された米国特許第４、７２６、１１２号及び同第５、５４８、１７２号に記載されている。
【００４３】
上に述べた分割磁石回転子は、螺旋形スキューではなく、階段形スキューを持っており、階段形スキューは、回転子に挿入することが出来る真っ直ぐな磁石部分を使うことが出来るようにし、こうして回転子ケージを螺旋に作る必要がなくなる。階段形スキューは、回転子スロットの高次高調波を減結合するのに有効である。更に、回転子は開放スロットを持つことが出来、この為、少なくとも開放スロット形式のとき、回転子は回転子の架橋部の飽和が生じない。
【００４４】
この発明を種々の特定の実施例について説明してきたが、当業者であれば、この発明の範囲内で、この発明に種々の変更を加えることが出来ることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】
スキューしているスロットを持つ回転子鉄心の第１の実施例の拡大部分図。
【図２】
図１に示した回転子鉄心の斜視図。
【図３】
スキューしているスロットを持つ回転子鉄心の第２の実施例の拡大部分図。
【図４】
図３に示した回転子鉄心の斜視図。
【図５】
スキューしているスロットを持つ回転子鉄心の第３の実施例の拡大部分図。
【図６】
図５に示した回転子鉄心の斜視図。
【図７】
スキューしているスロットを持つ回転子鉄心の第４の実施例の拡大部分図。
【図８】
図７に示した回転子鉄心の斜視図。
【図９】
スキューしている開放スロットを持つ回転子鉄心の第５の実施例の拡大部分図。
【図１０】
図９に示した回転子鉄心の斜視図。
【図１１】
スキューしている開放スロットを持つ回転子鉄心の第６の実施例の拡大部分図。
【図１２】
図１１に示した回転子鉄心の斜視図。
【図１３】
スキューしているスロットを持つ回転子鉄心の第７の実施例の拡大部分図。
【図１４】
図１３に示した回転子鉄心の斜視図。
【図１５】
電動機の部分断面図。
【国際公開パンフレット】
2004500789.tif 000003
2004500789.tif 000004
2004500789.tif 000005
2004500789.tif 000006
2004500789.tif 000007
2004500789.tif 000008
2004500789.tif 000009
2004500789.tif 000010
2004500789.tif 000011
2004500789.tif 000012
2004500789.tif 000013
2004500789.tif 000014
2004500789.tif 000015
2004500789.tif 000016
2004500789.tif 000017
2004500789.tif 000018
2004500789.tif 000019
2004500789.tif 000020
2004500789.tif 000021
2004500789.tif 000022
2004500789.tif 000023
2004500789.tif 000024
2004500789.tif 000025
2004500789.tif 000026
2004500789.tif 000027
2004500789.tif 000028
2004500789.tif 000029
2004500789.tif 000030
2004500789.tif 000031
2004500789.tif 000032
【国際調査報告】
2004500789.tif 000033
2004500789.tif 000034