JP2000358347A - 誘導電動機 - Google Patents

誘導電動機

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JP2000358347A
JP2000358347A JP11166196A JP16619699A JP2000358347A JP 2000358347 A JP2000358347 A JP 2000358347A JP 11166196 A JP11166196 A JP 11166196A JP 16619699 A JP16619699 A JP 16619699A JP 2000358347 A JP2000358347 A JP 2000358347A
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敏雄 服部
Hideaki Nagashima
英明 長島
Kenzo Kajiwara
憲三 梶原
Tetsuro Fujigaki
哲朗 藤垣
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 誘導電動機のロータバーと短絡環の溶接接合
部あるいはろう付け接合部においてロータバーに生ずる
応力値を軽減させる。 【解決手段】 誘導電動機の回転子鉄心1の外周部に
は、複数のスロットが長手方向に形成され、この各スロ
ット内にロータバー2が、その両端部を回転子鉄心1か
ら軸方向に突出させて嵌挿されている。各ロータバー2
の軸方向端部は短絡環3によって連結されている。この
連結は溶接ビード5あるいはろう付け9などによってな
されるが、この溶接ビード5あるいはろう付け部に隣接
する位置のロータバー2に、ロータバー2の断面積を減
少させる溝6あるいは穴10を設け、ロータバー2の断
面積を溝6或いは穴10の中心から溶接ビード位置ある
いはろう付け部に向かって連続的に増加させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転電機、特に誘
導電動機の回転子(ロータ)に係り、特にロータバー、
短絡環及び短絡環の外周部に嵌合された保持環を有して
なる回転子を備えた誘導電動機に関する。。
【0002】
【従来の技術】誘導電動機のロータは、回転子鉄心と、
この回転子鉄心の外周部に周方向に所定の間隔をもって
配置されかつ軸方向に延在する複数のスロットと、この
複数のスロットそれぞれに挿入された棒状の絶縁しない
ロータバーとを含んで構成されている。スロット内に挿
入されている複数のロータバーは全体として円筒形の枠
状をなしているが、その軸方向両端部が回転子鉄心、す
なわち前記スロットから軸方向に突出しており、各ロー
タバー間は、その軸方向両端部において、環状の短絡環
により機械的に連結されるとともに電気的に接続されて
いる。この機械的な連結ならびに電気的な接続は一般的
に、ろう付けあるいは、溶接により行われている。
【0003】ところで、この誘導電動機ロータでは、運
転時に発生する熱や遠心力によって生じた歪みや応力に
よって、回転子鉄心と短絡環との間に径方向の相対的な
変位が生じ、ロータバーに径方向外向きの曲げ応力が生
じる。このため、従来、短絡環の外周部に保持環を設け
たり、或いは、生じようとする変位を強制的に拘束した
りして、前記変位を緩和させていた。
【0004】この種の従来の技術としては、特開昭56
−41761号公報に記載されたものが知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ロータバーと
短絡環が、例えば図2に示すように溶接接合されている
場合、ロータバーの棒部(A部)と、短絡環と接合され
た部分(B部)の剛性が大きく違うために、先述の熱変
形、遠心応力等の曲げ応力或いは、振動応力が、この両
部の境界C点に集中する。特にこの部位は、溶接等によ
る熱影響で、ロータバー材の強度低下も起こり易いとこ
ろである。図2に示した従来例のような構造では、図3
に示す如く、遠心応力、熱応力、振動応力が剛性が変化
するC点に強く集中し、高い最大応力7を示す。
【0006】本発明の目的は、誘導電動機において、ロ
ータバーの短絡環との結合部に生ずる最大応力を低減、
緩和するにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、複数のスロットが軸方向に形成された回転
子鉄心と、前記各スロット内に軸方向両端部が前記鉄心
から軸方向に突出するように嵌挿されたロータバーと、
前記各ロータバーの軸方向端部に連結され各ロータバー
を相互に電気的に接続する環状の短絡環と、前記短絡環
の外周側に前記短絡環に同心状に嵌合された保持環とを
有してなる誘導電動機において、前記短絡環との連結部
と前記回転子鉄心の間の前記ロータバーに、前記軸方向
に直交する平面でロータバーを切った断面の面積が前記
短絡環との連結部における断面の面積よりも小さい個所
があり、その個所から軸方向に離れるにつれて前記断面
の面積が連続的に増加する形状を形成したものである。
【0008】前記形状としては、ロータバーの外周に形
成した溝、ロータバーを貫通する穴等が適用できる。
【0009】また、前記形状は、ロータバー断面積の連
続的な増加が、前記ロータバーと短絡環の結合部まで継
続し、形状の急激な変化を避けた形状とするのが望まし
い。
【0010】上記形状をロータバーに設けることによ
り、ロータバーの応力最大値を示す位置が前記断面面積
が小さい位置に移行し、前記ロータバーと短絡環の結合
部における急激な応力集中が回避され、前記結合部にお
いてロータバーに生ずる応力値が低減される。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて説明する。
【0012】図1は本発明の第一の実施の形態に係る誘
導電動機のロータの部分縦断面図及び正面図を示す。図
示の誘導電動機のロータは、外周部に、複数のスロット
が周方向に間隔をおいて軸方向に形成されている回転子
鉄心1と、前記複数のスロットそれぞれに両端部がこの
回転子鉄心、つまり前記スロットから軸方向に突出する
ように嵌挿されている断面長方形のロータバー2と、こ
の各ロータバー2の軸方向端部に機械的に連結され、ロ
ータバー相互間を電気的に接続している環状の短絡環3
と、各ロータバー2の端部と短絡環3との連結部の外周
側に嵌合された保持環4と、を含んで構成されている。
【0013】短絡環3はその外周面に該短絡環3の軸線
方向に延び前記ロータバー2が嵌り合う溝が形成されて
おり、この溝の縁は斜めに落とされて溶接のための開先
部を形成している。各ロータバー2の軸方向端部は短絡
環3の前記溝部に嵌合され、両者は、前記開先部で溶接
されて溶接ビード5によって連結されている。また、こ
の短絡環3、ロータバー2の連結部が、遠心力等の変形
でこの溶接部に大きな応力が加わって損傷することのな
いように、前記保持環4が、この連結部の外周側に、短
絡環3と同心状に嵌合されている。
【0014】図1に示す実施の形態は、C点の近傍のロ
ータバー2のロータ半径方向外周面に、周方向に延びる
溝6を設けたものである。溝6のロータバー軸方向断面
は円弧とし、この円弧の短絡環側末端が短絡環3とロー
タバー2を結合する溶接ビード5の回転子鉄心側端面位
置になるようにした。このようにすると、ロータバー2
の剛性が、溝6の中心位置から溶接ビード5に向かって
ロータバー2の断面積増加に伴なって滑らかに増加する
とともに、ロータバー2の外周側(図においてロータバ
ー2の上面)における、溝6の中心から短絡環3とロー
タバー2の結合部に至る応力の流れの急変化の程度が緩
和され、C点における応力集中が低減される。一方、溝
6底部での応力8は、図4に示すように、ロータバー2
の軸方向に直交する平面で切った断面での断面積減少の
ため上昇し、溝底が前記C点に代わって最大応力を発生
する部位となる。しかし、最大応力値そのものは溝6の
深さを適切に設定することで溝6がない場合のC点にお
ける最大応力値に比べて減少させることができ、かつ、
溶接による熱影響により強度低下している溶接部の極く
近傍から最大応力発生部位を離すことによっても信頼性
を向上させることができる。溝6の断面形状は、必ずし
も円弧にする必要はないが、溝6の一番深い個所から軸
方向に離れるにつれて(溶接ビード5に近づくにつれ
て)断面積が連続的に増加し、断面(溝6壁面)の短絡
環側末端が、図示のようになめらかに、短絡環3の回転
子鉄心側端面位置に対応するロータバー位置(溶接ビー
ド5の端部)に達する形状とするのが望ましい。
【0015】本発明の第二の実施の形態を図5に示す。
図5に示す実施の形態では、短絡環3はその外周面に該
短絡環3の軸線方向に延び前記ロータバー2が嵌り合う
溝が形成されており、この溝3にロータバー2が嵌めこま
れている。本実施の形態が前記第一の実施の形態と異な
るのは、短絡環3に開先を形成せず、ロータバー2と短
絡環3が互いに接している面全体をろう付け9により接
合した点である。この場合には、ろう付け面が接合境界
全面にわたるため、この接合端部の最大応力発生部位が
広い範囲にわたるようになる。本実施の形態では、その
最大応力発生範囲に対応するように、ロータバー2の半
径方向外周側に形成した断面が円弧の溝6に加え、半径
方向内周側に断面が円弧の溝6'を設けたものである。
本実施の形態でも、断面(溝6、6'壁面)の短絡環側
末端が、図示のようになめらかに、短絡環3の回転子鉄
心側端面位置に対応するロータバー位置に達する形状と
してあり、前述の実施の形態と同様な作用で、最大応力
を低下させることができる。なお、図5に示す実施の形
態では、ロータバー2の相対する2辺(半径方向外周側
及び内周側)に溝が形成されているが、これに加えてロ
ータバー2の半径方向の相対する2辺にも溝を形成する
ようにしてもよい。
【0016】本発明の第三の実施の形態を図6に示す。
本実施の形態は、ロータバー2と短絡環3の接合が、図
1に示すようなロータバー一本ずつ個別の溶接ビードで
の接合ではなく、短絡環3の周方向外周面に半径方向に
深さを持つ環状の溝を形成し、併せて短絡環3の軸方向
溝に嵌り合うロータバー2の前記周方向溝に対応する位
置に該溝と同様断面の周方向溝を設け、前記短絡環3の
周方向溝とロータバー2の周方向溝を連続した環状の溶
接ビード5'で埋めることによって、短絡環3とロータ
バー2の接合を行った場合のものである。保持環4は前
記溶接ビード5'を、短絡環3の溝部以外の周方向外周
面と同じ面まで削って、短絡環3の外周面に焼き嵌めさ
れている。本実施の形態においても、ロータバー2の外
周面の溶接ビード5'に隣接する位置に溝6"を設けるこ
とによって、ロータバー2と短絡環3の接合位置での剛
性の急変を避け、図1に示した実施の形態と同様な作用
で、ロータバー2に生ずる最大応力を低下させることが
できる。この場合、溝6"の短絡環3側の縁をできるだ
け溶接ビード5'の軸方向回転子鉄心側端部に近づける
のが望ましい。溝6"の断面形状、深さ、については前
記図1に示す実施の形態について述べたと同様に設定す
ればよい。
【0017】本発明の、第四の実施の形態を図7に示
す。本実施の形態は、ロータバー2が嵌めこまれている
短絡環3の軸方向端面(回転子鉄心から離れる側になる
端面)及び短絡環3の軸方向溝に嵌めこまれた断面長方
形のロータバー2の軸方向端面に、軸方向に深さを持ち
ロータ1の軸線を中心とする環状の溝が形成され、この
溝を連続した環状の溶接ビード5"で埋めることによっ
てロータバー2と短絡環3の機械的連結と電気的な接続
が行われた場合のものである。ロータバー2の溶接ビー
ド5"の近傍の位置に穴10を設け、この穴部の剛性低
下により、上述の実施の形態と同様、溶接ビード5"端
部への応力集中を緩和させ、信頼性を向上することがで
きる。この場合、穴10の軸線方向はロータバー2の長
方形断面の長辺に直交する方向(回転子鉄心の円周方
向)としてあり、その位置は、穴10の溶接ビード5"
側の内周縁が前記溶接ビード5"にできるだけ近くなる
位置とするのが望ましい。なお、穴10は、軸線方向
を、回転子鉄心の半径方向として形成してもよい。
【0018】
【発明の効果】以上本発明によれば、ロータバーと短絡
環の接合部の近傍に、ロータバーの断面積がロータバー
と短絡環の接合部よりも少ない部分を設けることによ
り、前記接合部に働く遠心応力、熱応力、振動応力の最
大値を低下させ、あるいは、その最大応力発生位置を、
溶接、ろう付け等の熱影響部から離して、誘導電動機の
信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施の形態の誘導電動機の回転
子の部分縦断面図及び部分正面図である。
【図2】従来の誘導電動機の回転子の部分縦断面図及び
部分正面図である。
【図3】従来の誘導電動機のロータバーと短絡環の溶接
接合端部の応力集中状況を示す部分断面図である。
【図4】図1に示す実施の形態のロータバーと短絡環の
溶接接合端部近傍の応力分布状況を示す部分断面図であ
る。
【図5】本発明の第二の実施の形態の誘導電動機の回転
子の部分縦断面図及び部分正面図である。
【図6】本発明の第三の実施の形態の誘導電動機の回転
子の部分縦断面図及び部分正面図である。
【図7】本発明の第四の実施の形態の誘導電動機の回転
子の部分縦断面図及び部分正面図である。
【符号の説明】
1 回転子鉄心 2 ロータバー 3 短絡環 4 保持環 5、5'、5" 溶接ビード 6、6'、6" 溝 7 溶接端部最大応力 8 溝最大応力 9 ろう付け部 10 穴
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梶原 憲三 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立事業所内 (72)発明者 藤垣 哲朗 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立事業所内 Fターム(参考) 5H013 LL03 MM07 MM08 NN00

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のスロットが軸方向に形成された回
    転子鉄心と、前記各スロット内に軸方向両端部が前記鉄
    心から軸方向に突出するように嵌挿されたロータバー
    と、前記各ロータバーの軸方向端部に連結され各ロータ
    バーを相互に電気的に接続する環状の短絡環と、前記短
    絡環の外周側に前記短絡環に同心状に嵌合された保持環
    とを有してなる誘導電動機において、前記短絡環との連
    結部と前記回転子鉄心の間の前記ロータバーに、前記軸
    方向に直交する平面でロータバーを切った断面の面積が
    前記短絡環との連結部における断面の面積よりも小さい
    個所があり、その個所から軸方向に離れるにつれて前記
    断面の面積が連続的に増加する形状を形成したことを特
    徴とする誘導電動機。
  2. 【請求項2】 前記形状が、ロータバーの前記突出部外
    表面に設けた溝であり、該溝の長手方向は、前記軸方向
    に直交する平面に平行であることを特徴とする請求項1
    記載の誘導電動機。
  3. 【請求項3】 前記形状が、ロータバーの前記突出部に
    設けた穴であり、該穴の軸線の方向が前記回転子鉄心の
    円周方向もしくは半径方向であることを特徴とする請求
    項1記載の誘導電動機。
  4. 【請求項4】 前記形状が、前記軸方向に直交する平面
    でロータバーを切った断面の面積が前記短絡環との連結
    部における断面の面積よりも小さい個所から、ロータバ
    ーと前記短絡環の結合部まで、ロータバーの前記軸方向
    に直交する平面での断面積を連続的に増加させる形状で
    あることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載
    の誘導電動機。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016213990A (ja) * 2015-05-11 2016-12-15 株式会社東芝 ロータおよび回転機械
CN113300509A (zh) * 2021-06-30 2021-08-24 上海法雷奥汽车电器系统有限公司 转子及电机

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016213990A (ja) * 2015-05-11 2016-12-15 株式会社東芝 ロータおよび回転機械
CN113300509A (zh) * 2021-06-30 2021-08-24 上海法雷奥汽车电器系统有限公司 转子及电机

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