JPH02219445A - 磁気異方性回転子を備えた誘導電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は誘導電動機の改良に係り、特に、回転子表面に
巻線スロットをもたない誘導電動機の改良に関する。

〔従来の技術〕

一般に、誘導電動機の回転子には、回転子鉄心にスロッ
トを設け、このスロット内に回転子巻線を収納するよう
にした巻線形回転子と、同様にスロット設け、このスロ
ット内にかご形状をなした導体を収納するかご形回転子
、および、回転子鉄心自体に導体の役割をもたせたもの
、あるいは、回転子鉄心の表面全体に導体を固着するよ
うにした塊状形回転子の三種類がある。このうち、極く
普通には、堅牢で比較的安価であり、かつ、電気特性も
良好であるかご形回転子が最も広く用いられている。

しかし、このかご形回転子にもトルク脈動、振動騒音が
大きいなどの欠点がある。すなわち、この種誘導電動機
の固定子側は、固定子鉄心とこの鉄心に設けられたスロ
ット内に収納された固定子巻線とよりなるが、ティース
部とスロット部では透磁率が異なるため、空間高調波を
生じ、これが回転子に入射し、回転子の巻線導体に高調
波電流が誘導され、これによってできる高調波磁束、ま
た、回転子側の巻線スロットによる高調波磁束が、固定
子側に高調波電磁力として作用し、回転子の円滑な回転
を妨げるからである。

この電磁力を抑制する手段として、回転子巻線導体にス
キューを施すことが考えられるが、最近では、この種の
誘導電動機がインバータを用いた可変周波電源により、
速度制御されるようになってきたため、このスキュ一対
策だけでは対応しきれなくなってきている。すなわち、
インバータ電源は、通常、半導体回路で構成されてるた
め、電圧、あるいは、電流が非正弦波となり、このため
、誘導電動機の磁束には、正弦波電源時より、さらに、
多くの高調波を含み、回転子のスキューでは特定の高調
波しか打消すことができず、他の多くの同一レベルの高
調波磁束が残るため、トルク脈動、及び、振動騒音が増
加してきている。

一方、回転子に巻線スロットをもたない塊状形回転子は
この点が有利である。すなわち、塊状形回転子では、回
転子の外周部にスロットをもたないことから、スロット
による高調波磁束が発生せず、回転子全体が磁束を通す
鉄心と、電流を流す導体とを兼ねており、回転子全表面
が電流通路となるから、スキューが回転子全表面に最も
有効に施されたと考えてよい、実際にインバータ電源に
より駆動した場合にも、トルク脈動及び振動騒音が非常
に小さいことが、実験しこより確認されている。

しかし、塊状形回転子は電気的特性が、かご形回転子に
比べて劣るという欠点がある。すなわち、特開昭６２−
５３１６１号、特開昭６３−１４０５０４号公報などに
記載されてる塊状形回転子では、何れも、磁性薄板鉄心
を軸方向に積層して、その層間に非磁性材を鋳込んで一
体化した構成としているため、磁束が回転子表面の最短
距離を通るように周方向に流れ、漏れ磁束が増加する傾
向となり、電気特性を阻害する欠点がある。また、他の
回転子構造として、特開昭５７−４６６５６号、特開昭
５７−７１２５４号公報などに記載されている構造も考
案されている。しかし、この場合には、磁束の通路とな
る磁性鉄心の占積率が低いなどにより、励磁リアクタン
スを大きくすることが困難で、電気特性の向上が難かし
い。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように、かご形回転子では電気特性に勝れるが、ト
ルク脈動、及び、振動騒音に問題がある。

また、塊状形回転子ではトルク脈動及び振動騒音が少な
いが電気特性が劣るなどの問題があった。

このようなことから、従来よりこの両者、すなわち、ト
ルク脈動及び移動騒音が小さく、かつ、電気特性の優れ
た誘導電動機が望まれていた。

本発明の目的は、たとえ、インバータ電源による非正弦
波の電源による駆動であっても、１ヘルク脈動や振動騒
音が小さく、かつ、電気特性も良好なこの種の誘導電動
機を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

すなわち１本発明では、塊状形回転子において、回転子
鉄心の外表面に透磁率が周方向成分より径方向成分の方
が大きくなるように、磁性材と非磁性材とを複合させた
、通電外皮を設けると共に、通電外皮を構成する磁性材
の歯の部分に複数のスリットを設けた上、両全体を円周
方向に積層することにより上述の目的が達成された。

〔作用〕

塊状形回転子の通電外皮を構成する磁性材は、剣山状と
するより歯車状薄鉄板を積層する方が、製作も容易で鉄
の占積率も大きくとれる。しかし、この方式は、歯車状
薄鉄板の歯の部分が周方向に整列されるため、周方向に
流れる漏れ磁束が多くなり、電気特性を阻害する。

それ故、歯車状薄鉄板の歯の部分に径方向のスリットを
複数設けた上歯全体を捩じ曲げて、軸方向に積層される
薄鉄板の内径に対して、歯の外径部の歯の部分が円周方
向に積層されるようにする。

これにより、通電外皮の外周部における漏れ磁束が低減
され、誘導電流の通路も短縮され、二次抵抗の低減も図
れる。

〔実施例〕

以下、図示した実施例により、本発明の詳細な説明する
。

第１図には、固定子↓、及び、回転子Ｉを備えた、誘導
電動機が一部断面で示されている。固定子１は、固定子
枠３と固定子鉄心４、及び、固定子巻線５から構成され
る。回転子ｌは、第２図に一部破断して示すように、回
転軸６とその回転軸上に配置された硅素鋼板等の磁性薄
鉄板を軸方向に積層して成る回転子鉄心７、及び、回転
子鉄心の外表面に固定された通電外皮８より構成される
。

この回転子叉は、固定子枠３に軸受９を介して、回転自
在に支持される。また、回転軸６には、冷却のためのフ
ァン１０が固定され１回転軸と共に回転する。

回転子スの通電外皮８を、第３図に一部拡大して示した
。例えば、鉄などの磁性材からなる歯車状薄鉄板１１を
、軸方向に積層し、この積層された薄鉄板１１の隙間に
、銅やアルミニュームなどの良導電性材の導体１２を鋳
込んで構成する。第３図に示す歯車状薄鉄板１１は１回
転子鉄心７と接する内径底部１３と放射状に突出し、外
周部となる歯部１４は一体の薄鉄板からなる。歯部１４
には、外径部から内径底部１３の近傍に至る位置まで、
複数のスリット１５が設けられている。歯部１４は、図
示したように、矢印の方向に捩じ曲げられて、内径底部
と略直交する形状とする。かくして、内径底部１３は軸
方向に積層しても外周部の歯部１４は、周方向に積層さ
れる。

固定子鉄心の磁極から出た磁束は、歯車状薄鉄板へ入り
、回転子鉄心を通り相手極と対向する位置の歯車状薄鉄
板から固定子鉄心に戻る磁路をたどり、歯車状薄鉄板の
歯部が周方向に積層されてるため５周方向の磁気抵抗が
増加して、回転子外周表面を周方向に流れる漏れ磁束が
抑制される。

また、誘導電流の流路となる導体の抵抗は、歯ポ状薄鉄
板の歯が軸方向に整列されるので、流路が短縮され低減
される。

本実施例によれば、漏れ磁束が低減し、誘導電流が増加
する。

なお、歯車状薄鉄板の歯部に複数のスリットを設けたこ
とにより、歯部を軸方向に捩じ曲げなくても、その効果
は若干低減されるが、電気特性の向上に役立つことはい
うまでもない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、漏れ磁束が低減し有効磁束が増加し、
二次抵抗が低減されて誘導電流が増加するので、発生ト
ルクが増加して効率が向上し、誘導電動機の電気特性の
向上に効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の誘導電動機の部分断面図、
第２図は本発明による塊状形回転子の一部破断斜視図、
第３図は通電外皮を構磁する磁性薄鉄板の部分拡大図で
ある。 １・・・固定子、２・・・回転子、４・・・固定子鉄心
、５・・・固定子巻線、６・・・回転軸、７・・・回転
子鉄心、８・・・通電外皮、１１・・・歯車状薄鉄板、
１２・・・導体、１３・・・歯車状薄鉄板の内径底部、
１４・・・歯車状薄鉄板の外径歯部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、固定子鉄心及び固定子巻線を備えた固定子と、前記
   固定子内に回転自在に支持された回転軸と、前記回転軸
   上に配置され、前記回転軸とともに回動する回転子鉄心
   と、前記回転子鉄心の外周面に固定された通電外皮とを
   備え、前記通電外皮をその透磁率が周方向成分より径方
   向成分の方が大きくなるように磁性材と非磁性材との複
   合材からなる磁気異方性材で構成したことを特徴とする
   磁気異方性回転子を備えた誘導電動機。 ２、前記通電外皮を、歯車状薄鉄板を積層し、前記歯車
   状薄鉄板の隣接間に充填された良導電体の非磁性材で形
   成したことを特徴とする特許請求項第１項記載の磁気異
   方性回転子を備えた誘導電動機。 ３、前記通電外皮を構成する歯車状薄鉄板の歯に複数の
   スリットを設けたことを特徴とする特許請求項第２項記
   載の磁気異方性回転子を備えた誘導電動機。 ４、前記通電外皮を構成する歯車状薄鉄板の歯を捩じ曲
   げて積層したことを特徴とする特許請求項第２項、また
   は、第３項記載の磁気異方性回転子を備えた誘導電動機
   。