(57)【要約】【課題】ブラシを使用せずにしかも簡単な構造で速度制御できる巻線型誘導機を提供する。【解決手段】１次巻線を設けた固定子鉄心からなる固定子と、軸と、２次巻線を設けた回転子鉄心からなる回転子とから構成される巻線型誘導機において、前記２次巻線の一端に接続された第１電気抵抗と、前記第１電気抵抗の他端に設けた第１接触子と、前記軸上を軸方向に移動可能な導電性短絡板とを備え、短絡板の移動によって第１接触子を短絡または開放することで回転速度制御が可能となるので、メンテナンスコストを低減し、１次巻線および２次巻線の絶縁抵抗が低下することを防止した巻線型誘導機を提供することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次巻線を設けた固定子鉄心からなる固定子と、軸と、２次巻線を設けた回転子鉄心からなる回転子とから構成される巻線型誘導機において、前記２次巻線の一端に接続された第１電気抵抗と、前記第１電気抵抗の他端に設けた第１接触子と、前記軸上を軸方向に移動可能な導電性短絡板とを備え、前記短絡板の移動によって前記第１接触子を短絡または開放することを特徴とする巻線型誘導機。
【請求項２】
請求項１に記載の巻線型誘導機において、前記２次巻線の一端に接続された第１電気抵抗と直列に接続された第２電気抵抗と、前記第２電気抵抗の他端に設けた第２接触子とを備え前記短絡板の移動によって前記第１および第２電気抵抗の一端に設けた第１接触子および第２接触子を短絡または開放することを特徴とする巻線型誘導機。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の巻線型誘導機において、前記短絡板を磁性材料によって構成し、電磁石によって前記短絡板を移動可能とすることを特徴とする巻線型誘導機。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の巻線型誘導機において、前記短絡板を永久磁石とし、電磁石によって前記短絡板を移動可能とすることを特徴とする巻線型誘導機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、巻線型誘導機に係り、特にブラシを使用しないで速度制御が可能な巻線型誘導機に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導機の速度制御方法として、回転子鉄心に２次巻線を捲回した巻線型誘導機を使用して、その２次巻線に加える電気抵抗の抵抗値を変える方法が広く用いられている。この速度制御方法は巻線型誘導機の速度トルク特性が電気抵抗に応じて比例推移する現象を利用したもので、２次巻線に加える電気抵抗が大きいほど同一トルクを発生する回転速度が低下し、その結果、巻線型誘導機の回転速度が低下する。この速度制御方法は非常に簡単に速度制御を行えるという特徴を有する。
【０００３】
図７はかかる従来の巻線型誘導機の構造を示すもので、固定子鉄心１に設けられた１次巻線２に電流を流すことによって回転磁界を生じさせ、その誘導作用によって回転子鉄心３に設けられた２次巻線４に電流が流れ、この電流と磁界との間に働く電磁力によって軸５に回転トルクを発生させる。
【０００４】
通常、２次巻線４は三相巻線であり、その一端は回転子鉄心３と軸５で構成された回転子６の上でスター型もしくはデルタ型に接続されている。２次巻線４の他方の端は回転子口出線７と軸５の内部を通り接続された接続棒８によってスリップリング９に接続されている。スリップリング９は軸５に絶縁された状態で取り付けられており、軸５は軸受１０によって保持され、回転子６が軸５を中心に回転するように構成されている。
【０００５】
また、軸５に取り付けられた冷却ファン１１は空気を通風し、１次巻線２と固定子鉄心１で構成された固定子１２と２次巻線４と回転子鉄心３で構成された回転子６を冷却する。ブラシ保持機１３によって支持されたブラシ１４はスリップリング９と滑りながら接触することで、ブラシ１４に接続された電気抵抗を２次巻線４に接続するようになっている。ブラシ引上棒１５はハンドル１６と共にブラシ引上装置１７を構成している。電気抵抗が必要ないときにはハンドル１６を操作することによりスリップリング９からブラシ１４を引上げる。同時に短絡カラー１８を移動させ、短絡カラー１８に取り付けられた接触子１９を接続棒８に接触させて２次巻線４を短絡するようになっている。固定子１２、回転子６およびブラシ引上装置１７はフレーム２０に固定され、それぞれの位置関係を保っている。
【０００６】
図８は２次巻線４とスリップリング９の関係を模式的に示す模式図である。  
三相の２次巻線４を相別にそれぞれ２次巻線４ａ，４ｂ，４ｃとすると、それぞれの一端は互いに接続され、もう一方の端はそれぞれスリップリング９ａ，９ｂ，９ｃに接続されている。巻線型誘導機の始動時や回転速度の変更が必要な場合は、電気抵抗２１ａ，２１ｂ，２１ｃをブラシ１４ａ，１４ｂ，１４ｃおよびスリップリング９ａ，９ｂ，９ｃを通じて２次巻線４ａ，４ｂ，４ｃに加えるように構成されている。回転速度の変更が必要ないときにはスリップリング９ａ，９ｂ，９ｃを図７における接触子１９および短絡カラー１８によって短絡すれば、巻線型誘導機は定格速度で運転することができる。
【０００７】
このように、従来の巻線型誘導機は電気抵抗を接続するために、スリップリングとブラシを備えているが、スリップリングやブラシは摺動により磨耗するため、そのメンテナンスにかかる時間とコストが問題となっていた。また、導電性であるブラシの磨耗粉が周囲に拡散し１次巻線や２次巻線の絶縁低下を引き起こすという問題もあった。
【０００８】
上記のような問題を解決するための一つの解決方法として、特許文献１が提案されている。この特許文献１による巻線型誘導機では、巻線型誘導機の外部に電気抵抗の入切を指示する外部発信器および制御回路電源用回転トランスの固定側コイルを備え、軸上に電気抵抗、外部発信器からの信号を受ける受信機、制御回路、サイリスタ等の半導体スイッチおよび制御電源用回転トランスの回転子側コイルを備えており、電気抵抗の入切を半導体スイッチで行うものである。この方法は、スリップリングとブラシを省略し、そのメンテナンスや磨耗粉による問題を解決することができるが、半導体スイッチ素子、制御回路、制御回路電源、外部発信器、受信機および制御電源用回転トランスが必要になるためコストがかかる。また、軸上に配置される機器は軸の回転による遠心力と振動にさらされるので、信頼性に乏しい、という問題があった。
【特許文献１】特開平６−１６５４５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、その課題は、ブラシを使用せずにしかも簡単な構造で速度制御が可能な巻線型誘導機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、１次巻線を設けた固定子鉄心からなる固定子と、軸と、２次巻線を設けた回転子鉄心からなる回転子とから構成される巻線型誘導機において、前記２次巻線の一端に接続された第１電気抵抗と、前記第１電気抵抗の他端に設けた第１接触子と、前記軸上を軸方向に移動可能な導電性短絡板とを備え、前記短絡板の移動によって前記第１接触子を短絡または開放することを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の巻線型誘導機において、前記２次巻線の一端に接続された第１電気抵抗と直列に接続された第２電気抵抗と、前記第２電気抵抗の他端に設けた第２接触子とを備え前記短絡板の移動によって前記第１および第２電気抵抗の一端に設けた第１接触子および第２接触子を短絡または開放することを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の巻線型誘導機において、前記短絡板を磁性材料によって構成し、電磁石によって前記短絡板を移動可能とすることを特徴とする。  
請求項４に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の巻線型誘導機において、前記短絡板を永久磁石とし、電磁石によって前記短絡板を移動可能とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、スリップリングとブラシを省略することができるので、メンテナンスコストを低減し、さらに１次巻線および２次巻線の絶縁抵抗が低下することを防止した巻線型誘導機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態である巻線型誘導機の断面図であり、既に説明した図７の従来の巻線型誘導機と同一構成部分には同一符号を付して重複説明は省略する。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態の巻線型誘導機は、回転子口出線７を第１接触子１９に接続すると同時に軸５上に設置した第１電気抵抗２１の一端を接続し、また、接触子１９は軸５に固定された第１接触子保持板２２に絶縁された状態で固定する。図には示していないが、回転子口出線７と、第１電気抵抗２１および第１接触子１９は三相分を備えていて、第１接触子１９に接続されていない第１電気抵抗２１の端は三相分が互いに接続されている。第１接触子１９と対向する位置に、軸５上を軸方向に移動できる導電性の材料によって製作された短絡板２３を備えている。この短絡板２３は第１接触子保持板２２から隙間を保った位置にばね２４によって保持されている。２５は押レバー、２６はスラスト玉軸受である。
【００１６】
図２は２次巻線４と、第１電気抵抗２１、第１接触子１９、短絡板２３の接続関係を模式的に示す模式図である。なお、２次巻線および電気抵抗と、接触子は相ごとにａ，ｂ，ｃの補助符号を付けて表している。
【００１７】
図２において、２次巻線４ａ，４ｂ，４ｃの一端にはそれぞれ第１電気抵抗２１ａ，２１ｂ，２１ｃが接続されていて、その接続点はさらに第１接触子１９ａ，１９ｂ，１９ｃに接続されている。また、２次巻線４ａ，４ｂ，４ｃに接続されていない方の第１電気抵抗２１ａ，２１ｂ，２１ｃの端は互いに接続されている。
【００１８】
このような状態で巻線型誘導機を運転すれば、２次巻線４ａ，４ｂ，４ｃには第１電気抵抗２１ａ，２１ｂ，２１ｃが接続された状態になるため、従来の巻線型誘導機と同様に回転速度を低下させることができる。また、起動時であれば突入電流を低減することができる。巻線型誘導機を通常の定格速度で運転する場合には、押レバー２５を操作することにより短絡板２３に接触しているスラスト玉軸受２６と共に、短絡板２３を軸方向に移動させ第１接触子１９ａ，１９ｂ，１９ｃと接触させる。第１接触子１９ａ，１９ｂ，１９ｃは短絡板２３によって短絡され、その結果、２次巻線４ａ，４ｂ，４ｃに接続されている第１電気抵抗２１ａ，２１ｂ，２１ｃの影響をなくすことができる。
【００１９】
このように、本実施形態では、短絡板２３と押レバー２５の間にスラスト玉軸受２６を設置することで、摺動する部分を転がり接触とすることができるので、従来の巻線型誘導機にあったブラシとスリップリングのような磨耗部分をなくすことができる。
【００２０】
（第２の実施形態）
図３は本発明の第２の実施形態である巻線型誘導機の断面図であり、図１の第１の実施形態と同一構成部分には同一符号を付して重複説明は省略する。
【００２１】
図３に示すように、本実施形態の巻線型誘導機は、第２電気抵抗２７を第１電気抵抗２１と直列に接続し、第１電気抵抗２１に接続していない側を２次巻線４および第２接触子２９に接続している。第２接触子保持板２８は絶縁した状態で第２接触子２９を保持し、軸５上を軸方向に移動できるように設置されている。第２接触子保持板２８と短絡板２３は第２ばね３０によって隙間を保っている。
【００２２】
図４は２次巻線４と第１電気抵抗２１、第２電気抵抗２７、第１接触子１９、第２接触子２９、第１接触子保持板２２、第２接触子保持板２８、短絡板２３の接続関係を模式的に示す模式図である。図２と同様に補助符号ａ，ｂ，ｃを付けて相ごとに区別して表している。
【００２３】
本実施形態において、回転子６の回転速度を低下させる場合には、押レバー２５を操作しない状態においては、短絡板２３は第１ばね２４および第２ばね３０によって第１接触子１９および第２接触子２９から隙間を保った状態で保持されている。この状態では、２次巻線４ａ，４ｂ，４ｃには第１電気抵抗２１ａ，２１ｂ，２１ｃおよび第２電気抵抗２７ａ，２７ｂ，２７ｃが直列に接続されているので、第１電気抵抗２１ａ，２１ｂ，２１ｃのみが接続された場合よりもさらに回転子６の回転速度を低下させることができ、また、始動電流をさらに低下させることができる。
【００２４】
次に、回転速度を上昇させたい場合には、押レバー２５を操作することでスラスト玉軸受２６を介して第２接触子保持板２８および短絡板２３を移動する。このとき、ばね２４の弾性係数は第２ばね３０よりも小さな値にしておき、短絡板２３が第２接触子２９ａ，２９ｂ，２９ｃよりも先に第１接触子１９ａ，１９ｂ，１９ｃに接触するようにする。第１接触子１９ａ，１９ｂ，１９ｃが短絡板２３に接触すると、電気抵抗２１ａ，２１ｂ，２１ｃは短絡し、２次巻線４ａ，４ｂ，４ｃに加わる抵抗は第２電気抵抗２７ａ，２７ｂ，２７ｃのみとなるので、回転子６の回転速度は上昇する。さらに第２電気抵抗２７ａ，２７ｂ，２７ｃも短絡したい場合には、押レバー２５をさらに操作することで第２ばね３０を縮めて第２接触子保持板２８を移動させ、第２接触子２９ａ，２９ｂ，２９ｃを短絡板２３に接触させる。このようにすると、第２電気抵抗２７ａ，２７ｂ，２７ｃも短絡させることができるので、２次巻線４ａ，４ｂ，４ｃに加わる抵抗はなくなって、巻線型誘導機は定格回転速度で運転することができる。
【００２５】
このように本実施形態は、ばね２４および第２ばね３０の弾性係数を選ぶことによって、押レバー２５の操作のみで巻線型誘導機の回転速度を２段階に可変できる。
【００２６】
（第３の実施形態）
図５は本発明の第３の実施形態である巻線型誘導機の断面図であり、図１の第１の実施形態および図３の第２の実施形態と同一構成部分には同一符号を付して重複説明は省略する。
【００２７】
図５に示すように、本実施形態の巻線型誘導機は、ばね保持板３１およびばね２４によって短絡板２３が第１接触子１９に接触するようにし、磁性体で構成した短絡板２３を電磁石３２の磁力により吸引し移動させるように構成されている。
【００２８】
本実施形態において、始動時および回転速度を低下させる場合には、電磁石３２に通電すれば、短絡板２３は電磁石３２に向かって移動するので第１接触子１９は短絡板２３から離れ、第１電気抵抗２１が２次巻線４に加わる。また、定格速度で運転する場合には、電磁石３２の通電を停止すればばね２４によって短絡板２３が第１接触子１９に接触し第１電気抵抗２１を短絡するので、２次巻線４に加わる抵抗をなくすことができる。その他の動作は図１と同様である。  
本実施形態は、このように構成することで、押レバー２５を操作しなくても、電磁石３２に通電するだけで巻線型誘導機の回転速度を制御することができる。
【００２９】
（第４の実施形態）
図６は本発明の第４の実施形態である巻線型誘導機の断面図であり、図１の第１の実施形態および図３の第２の実施形態と同一構成部分には同一符号を付して重複説明は省略する。
【００３０】
図６に示すように、本実施形態の巻線型誘導機は、短絡板２３を永久磁石で構成し、電磁石３２の磁力により吸引または反発させることで短絡板２３を動かして第１電気抵抗２１および第２電気抵抗２７の入切を行う。その他の動作は図１の第１の実施形態および図３の第２の実施形態と同様である。
【００３１】
本実施形態は、このように構成することで、押レバー２５を操作しなくても、電磁石３２に通電しその極性を替えることで巻線型誘導機の回転速度を３段階に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施形態である巻線型誘導機の断面図。
【図２】図１の接続関係を示す模式図。
【図３】本発明の第２の実施形態である巻線型誘導機の断面図。
【図４】図３の接続関係を示す模式図。
【図５】本発明の第３の実施形態である巻線型誘導機の断面図。
【図６】本発明の第４の実施形態である巻線型誘導機の断面図。
【図７】従来の巻線型誘導機の断面図。
【図８】図７の接続関係を示す模式図。
【符号の説明】
【００３３】
１…固定子鉄心、２…１次巻線、３…回転子鉄心、４，４ａ，４ｂ，４ｃ…２次巻線、５…軸、６…回転子、７…回転子口出線、８…接続棒、９，９ａ，９ｂ，９ｃ…スリップリング、１０…軸受、１１…冷却ファン、１２…固定子、１３…ブラシ保持機、１４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ…ブラシ、１５…ブラシ引上棒、１６…ハンドル、１７…ブラシ引上装置、１８…短絡カラー、１９，１９ａ，１９ｂ，１９ｃ…第１接触子、２０…フレーム、２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ…第１電気抵抗、２２…第１接触子保持板、２３…短絡板、２４…ばね、２５…押レバー、２６…スラスト玉軸受、２７，２７ａ，２７ｂ，２７ｃ…第２電気抵抗、２８…第２接触子保持板、２９，２９ａ，２９ｂ，２９ｃ…第２接触子、３０…第２ばね、３１…ばね保持板、３２…電磁石。
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図８】
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