(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数変換用のかご形誘導電動機であって、特に、固定子（１）と、該固定子の軸線方向溝に、供給交流の各位相に対し少なくとも二つのコイルグループ（３Ａ、３Ｂ）に分割され、且つ基本周波数溝電流の和が各瞬間に実質的にゼロであるように供給交流に接続されて配置された固定子巻線（２）と、前記固定子に対して回転するように配置された回転子（４）とを含むかご形誘導電動機において、各位相のコイルグループの一方の半分（３Ａ）がこの固定子の一端（Ｎ）で供給交流電流に接続され、各位相のコイルグループの他方の半分（３Ｂ）がこの固定子の他端（Ｄ）で供給交流電流に接続されているることを特徴とする電動機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周波数変換用途のかご形誘導電動機に関する。特に、固定子と、固定子の軸線方向溝内に配設され、供給交流の各位相に対し少なくとも二つのコイルグループに分割され、且つ基本周波数溝電流の和が各瞬間に実質的にゼロであるように供給交流に接続された固定子巻線と、この固定子に対して回転するように配置された回転子とを含むかご形誘導電動機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、周波数変換機によって給電されるかご形誘導電動機に対する軸受損傷が増加しているが、その理由は、電圧および電流ストレスが軸受に向けられる周波数変換機の使い方の結果であることが分った。実際の測定で、周波数変換機は、軸受に影響する三つの異なる種類の電圧を発生することが分った。これらの電圧は、その結合機構によって容量性電圧と誘導性電圧に分けることができる。誘導性結合では、電動機、周波数変換機および接地(grounding) によって作られる電気回路を循環する共通モード電圧によって生じる共通モード電流が、電動機の中の容量性電流損失が非対称であるために、軸の両端間に電圧を誘起する。その電圧の大きさは、電流の振幅およびその変化率に依存する。次に、それらは、周波数変換機の発電部品の電圧上昇率並びに共通モード電気回路の漂遊容量およびその他の実効インピーダンスに依存する。この電圧が軸受と電動機の軸の両端間のフレームとを循環する電流を発生する。この電流の大きさは、軸受電気回路のインピーダンスおよび接地電流の大きさに依存する。
【０００３】
かご形誘導電動機は、通常、全ての接続線は電動機のＤ端の固定子巻線のコイル端へ導かれ、固定子溝を通る巻線部に電流を供給するように構成されている。低周波電流に見られる、巻線とフレームとの間の漂遊容量は非常に小さく、よって、縦方向の容量性電流損失が起きず、この電動機の溝電流の和は各瞬間にゼロである。
【０００４】
しかし、高周波ゼロ電流の挙動は異なる。電流が巻線から、空間的に分布した漂遊容量を通って、接地したフレームへ流れるので、この電動機の縦方向高周波電流分布は、非対称である。即ち、もし、全ての固定子溝の全ての電流を合計すると、それらの和はゼロではない。軸線方向正味電流は、軸を囲む対応する高周波ゼロフラックスを空隙に発生させる。軸が変動する磁束で囲まれているので、誘導法則に基づいて軸に電圧が誘起され、電気回路が軸受およびフレームを通して閉じる場合、この電圧によって発生する電流が磁束の変化に対抗しようとする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、高周波正味電流によって発生する電圧が軸の両端間に発生せず、従って軸受に損傷を与える電流が軸受を貫流しない、かご形誘導電動機を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的は、各位相のコイルグループの一方の半分が固定子の一端で供給交流電流に接続され、各位相のコイルグループの他方の半分が固定子の他端で供給交流電流に接続されていることを特徴とする、本発明のかご形誘導電動機で達成される。
【０００７】
本発明の解決策の考え方は、高周波正味電流が巻線の中をあたかもそれ自体に対抗して流れるようにし、軸に対する誘導効果が相殺されるということである。方向を考慮して、基本周波数溝電流の和が、従来の電動機のそれと同じであるように、即ち、固定子の基本周波数溝電流の和が各瞬間にゼロであるように、巻線は接続されているので、その電気的性能は、その他の点では従来の巻線のそれと完全に同じである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明のかご形誘導電動機を、添付の図面を参照して更に詳しく説明する。
【０００９】
図１は、固定子１およびその巻線２並びにこの固定子に相対して回転する回転子４を含む、従来のかご形誘導電動機の断面図である。固定子の軸線方向溝内に配置された固定子巻線２は、供給交流電圧の各位相に対応する、少なくとも二つのコイルグループに分割されており、固定子の基本周波数溝電流の和が各瞬間にほぼゼロとなるように供給交流電圧に接続されている。この電動機の一端を参照記号Ｄで示し、他端を参照記号Ｎで示す。従来のかご形誘導電動機では、固定子巻線の全ての接続線が電動機のＤコイル端に導かれ、そこから固定子溝に電流が供給される。固定子巻線のコイルグループの異なる位相に給電するこの従来の方法を図３に示す。全てのコイルグループ、例えば３Ａおよび３Ｂ、の給電線が電動機のＤ端へ導かれ、供給交流電圧の異なる位相に接続されていることが分る。図３は、動作する巻線は示さず、巻線に電流を供給する方法を示すに過ぎないことに注意すべきである。
【００１０】
従来の固定子巻線２とその給電方法も図２に示されており、一つの位相の巻線が位相電圧Ｖ１とＶ２の間に接続されている。固定子の軸線方向溝の中を通る巻線断面に丸と十字が付されている。丸はこの紙面から離れる方向の電流を示し、十字はこの紙面に向う方向の電流を示す。固定子を半径方向に通るコイル断面は、電動機の両端で環状コイル部を形成する。
【００１１】
前述のように、高周波ゼロ電流は、巻線から、空間的に分布した漂遊容量を通って、接地したフレームへ流れるが、電動機の縦方向高周波電流分布は非対称である。即ち、固定子溝の全ての電流を合計すると、それらの和はゼロではないということである。この軸線方向正味電流が、軸を囲む対応する高周波ゼロフラックスを空隙に発生させる。軸は変動する磁束で囲まれるので、誘導の法則に基づいて電圧が軸に誘起され、電気回路が軸受およびフレームを通して閉じる場合、この電圧によって発生する電流が磁束の変化に対抗しようとする。図１に、誘起された電圧およびそれによって発生した電流を電圧源ＶS によって示す。
【００１２】
巻線中を流れる高周波ゼロ電流の影響は、巻線の接続方法を本発明のように変えれば、相殺することができる。本発明の接続方法の基本的考え方は、固定子を横切る高周波電流の和もゼロにすることである。実際には、この基本的考え方は、固定子の溝に両コイル端から電流を等しく供給するような方法で達成される。その場合、軸上の高周波共通モードゼロ電流の誘導効果が相殺され、基本周波数電流と高周波電流の両方の和がゼロである。図４から分るように、各位相のコイルグループの半分の一方、即ち、３Ａ部分を固定子のＮ端で供給交流電流に接続し、他方の半分、即ち、３Ｂ部分を固定子の他端、Ｄ端で接続している。それで、位相のコイルグループの半分が縦方向に逆転するが、整列巻きに比べて、基本周波数の溝電流の方向は同じままであるように接続されている。逆転したコイルグループの極性は、基本周波数の溝電流の方向を維持するために変えられる。共通モードゼロフラックスが全ての位相で同相であるので、ある電流は電動機のＮ端から溝に流れ、別の電流はＤ端から流れるように均等に分布されている。方向を考慮した、全ての電流の和は、各瞬間にゼロである。電流分布は、縦方向にできるだけ対称であり、正味電流は発生しない。これにより、軸受を貫流する電流を発生するであろう縦方向高周波電圧が軸に誘起されることはない。
【００１３】
【発明の効果】
本発明の解決策で幾つかの有意な実用的利益が得られる。軸受を貫流する電流を無くする既知の方法の一つとして、絶縁軸受を使う方法があるが、本発明によればそのような絶縁軸受を使う必要がなくなる。よって、特別な軸受を用いることにより電動機の製造業者に、または顧客に問題が生じることがない。本発明により、特別な軸受の使用により生じるような余分なコストがかかることもない。本発明の解決策は、他の構造に何の影響も及さないが、対称なコイル端が電動機の温度差も均等化することは、有利と考えられる。本発明の構成は、設備投資を何も必要としない。
【００１４】
本発明のかご形誘導電動機を一つの実施例を基に説明した。しかし、実際には、本発明で説明したような固定子巻線のコイルグループの両端から給電するという基本的考え方は全てのかご形誘導電動機に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のかご形誘導電動機の概略断面図である。
【図２】従来のかご形誘導電動機の固定子に使われている分布単層巻線の一つの位相を示す。
【図３】固定子巻線のコイルグループを接続するための先行技術の方法を示す。
【図４】固定子巻線のコイルグループを接続するための本発明の方法を示す。
【符号の説明】
１  固定子
２  固定子巻線
３Ａ  コイルグループの一方の半分
３Ｂ  コイルグループの他方の半分
４  回転子
Ｄ  固定子の他端
Ｎ  固定子の一端
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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