JPH07163108A - 誘導電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来の鋳込み装置を使用してもブロック間に
短絡リングを形成できる回転子構造を提供し、特性の良
い誘導電動機を得る。 【構成】 回転子１に形成された閉スロット６内に２次
導体を鋳込んでかご形巻線を構成した誘導電動機におい
て、前記回転子１の鉄心の軸方向中央部に幅広の閉スロ
ット構造のスロット７を有する第１の鉄心部５を設ける
とともに、該第１の鉄心部５の両側に幅狭の閉スロット
構造のスロット６Ａ，６Ｂを有する第２及び第３の鉄心
部４Ａ，４Ｂを設け、第１の鉄心部５の幅広の閉スロッ
ト構造のスロット部分７と第２及び第３の鉄心部４Ａ，
４Ｂの幅狭の閉スロット構造を有するスロット６Ａ，６
Ｂ部分を重ね合わせ、第１ないし第３の鉄心部４Ａ，
５，４Ｂの重なったスロット６Ａ，７，６Ｂを連通させ
て前記２次導体を回転子鉄心の軸方向中央部で短絡させ
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は誘導電動機に係り、さら
に詳しくは２次導体を鋳込んでかご形の巻線を構成する
誘導電動機の回転子構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】誘導電動機の運転中の騒音低減は、絶え
ざる命題であり、種々の方法が提案されている。一般的
には、誘導電動機の運転中に異常トルクや振動・騒音が
発生しないようにするため、この種の誘導電動機ではス
キューが施される。しかし、スキューを設けることによ
り、騒音の低減を図ることはできるが、２次導体間に誘
起電圧差を生じて回転子鉄心を通して横断電流が発生
し、横流損の発生によって電動機の効率を低下させると
いう問題が新たに発生する。この横流損の低減策として
は、特開昭５７ー４９３５７号公報に記載のように、回
転子鉄心を２つのブロックに分け、ブロック間に短絡リ
ングを設けて２次導体間を短絡する方法がよく知られ、
実施されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
の短絡リングをブロック間に鋳込んで形成するためには
短絡リングの鋳込み専用の新たな鋳込み装置が必要とな
る。そのため上記従来技術では、横流損の低減には効果
があるが、専用機を導入する必要があり、製造コストが
高くなっていた。そこで、従来から使用している鋳込み
装置で、上記従来例と同様の機能を有する短絡リングを
構成できる誘導電動機が望まれていた。

【０００４】本発明は、このような背景に鑑みてなされ
たもので、その目的は、従来の鋳込み装置によってブロ
ック間に短絡リングを形成できる回転子構造を実現し、
これによって特性の良い誘導電動機を低コストで提供す
るにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的は、固定子と、
この固定子に対してエヤーギャップを介して回転自在に
配設された回転子とを備え、前記固定子の固定子鉄心に
は複数のスロットが設けられ、該スロット内には固定子
巻線の各コイルが挿入されるとともに、前記回転子の回
転子鉄心には複数の閉スロットが設けられ、該閉スロッ
ト内に２次導体を鋳込んでかご形巻線を構成した誘導電
動機において、前記回転子鉄心の軸方向中央部に幅広の
閉スロット構造のスロットを有する第１の鉄心部を設け
るとともに、該第１の鉄心部の両側に幅狭の閉スロット
構造のスロットを有する第２及び第３の鉄心部を設け、
第１の鉄心部の幅広の閉スロット構造のスロット部分と
第２及び第３の鉄心部の幅狭の閉スロット構造を有する
スロット部分が一部でも重なるようにこれらの鉄心を重
ね合わせ、第１ないし第３の鉄心部の重なったスロット
を連通させて前記２次導体を回転子鉄心の軸方向中央部
で短絡させることによって達成される。

【０００６】この場合、第１の鉄心部に形成された幅広
の閉スロット構造を有するスロットの数を、第２及び第
３の鉄心部に形成された幅狭の閉スロット構造を有する
スロットの数よりも少なくすることも、また、第１の鉄
心部に形成された幅広の閉スロット構造のスロットの位
置と、第２及び第３の鉄心部に形成された幅狭の閉スロ
ット構造のスロット位置とを異なった位置に設けること
もできる。この異なった位置としては、例えば幅広の前
記閉スロット構造のスロット位置と幅狭の前記閉スロッ
ト構造のスロット位置とが０．５スロットピッチ異なっ
ていればよい。さらに、第１の鉄心部の外周部を切削し
て２次導体を鋳込んだ短絡部分が露出するようにしても
よい。

【０００７】

【作用】回転子鉄心を第２及び第３の鉄心部の２つのブ
ロックに分け、各々のブロックの回転子鉄心に幅狭の閉
スロット構造を有するスロットを設け、これらのブロッ
ク間に幅広の閉スロット構造を有するスロットが形成さ
れた第１の鉄心部を設けて、第２及び第３の鉄心部で幅
狭の前記スロットと幅広の前記スロットが少なくとも重
なる部分を有するように第１の鉄心部を挟む。これによ
って、第２及び第３の鉄心部の外側の端部が前記スロッ
トを介して連通する。そこで、この状態で２次導体を鋳
込むと、第１の鉄心部で第２及び第３の鉄心部の幅狭の
スロット部分に鋳込まれた２次導体が短絡され、短絡リ
ングと同様の機能を有することになる。

【０００８】さらに詳しくは、幅狭のスロット構造を有
する鉄心形状と幅広の閉スロット構造を有する鉄心形状
におけるスロット位置を例えば０．５スロットピッチず
らすことにより、従来の鋳込み装置で２次導体を形成で
きるとともに、鉄心ブロック間に各々の２次導体を短絡
する短絡リングを形成できる。すなわち、鉄心ブロック
間に鋳込みの時に湯（アルミニュームなど）が流れだす
空間がないので、従来の鋳込み装置で２次導体を形成で
きるとともに、２次導体が短絡リングによって短絡され
ているので２次導体間に生じた誘起電圧差で鉄心を通し
て横断電流が流れることがなく、横流損の発生が低減で
きる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図９を参
照して説明する。

【００１０】図１は本発明の一実施例に係るかご形回転
子の正面図、図２は本発明に係る誘導電動機の構造を示
す固定子を一部を切り欠いた斜視図である。図１及び図
２において、誘導電動機は回転子１と固定子２とから基
本的に構成されている。

【００１１】回転子１はシャフト３上に幅狭の閉スロッ
ト構造を有する第２及び第３の鉄心部４Ａ，４Ｂを設け
るとともに、Ｖ字スキュー（Ｖ字スキューの形態がわか
るように鎖線でスロット６を明示）に積層している。第
２の鉄心部４Ａと第３の鉄心部４Ｂ間には幅広の閉スロ
ット構造を有する第１の鉄心部５を設け、第２及び第３
の鉄心部４Ａ，４Ｂと第１の鉄心部５の積層位置関係は
第１の鉄心部５のスロット７の位置を鎖線で示している
ように、０．５スロットピッチずらしている。なお、こ
れらの鉄心部４Ａ，４Ｂ，５は、複数の鉄心を積層して
形成される。

【００１２】このように積層された第１ないし第３の鉄
心部４Ａ，４Ｂ，５は、鋳込み装置で（図示せず）高温
の湯を第２及び第３の鉄心部４Ａ，４Ｂの少なくとも一
方の側面から高圧力で流し込み、図４の断面図にも示す
ように２次導体１０とともに第２の鉄心部４と第３の鉄
心部５の外側にそれぞれエンドリング８Ａ，８Ｂと冷却
フィン９Ａ，９Ｂとを同時に形成する。

【００１３】固定子２はハウジング１１の内周に固定子
鉄心１２を支持し、スロット内には固定子巻線１３が巻
装されている。ハウジング１１の下側には固定用の足１
４が設けられている。また、ハウジング１１の両側には
エンドブラケット１５Ａ，１５Ｂを設け、ボルト１６で
ハウジング１１に固定している。また、シャフト３の両
側に設けたベアリング１７Ａ，１７Ｂがエンドブラケッ
ト１５Ａ，１５Ｂで支持されていることから、回転子１
が固定子鉄心１２の内周にギャップを介して支持され
る。また、エンドブラケット１５Ａの内側には冷却風の
ガイド１８が設けられている。

【００１４】図３及び図４は実施例に係る鉄心の形状を
示すもので、図３は第１の鉄心部の鉄心の正面図、図４
は第２及び第３の鉄心部の鉄心の正面図である。図３に
おいて、第１の鉄心部５の鉄心の外周部に寄った側に
は、幅広のスロット形状を有するスロット７と幅狭のテ
ィース２０が同心円状に等角度で並設されている。同様
に図４において第２及び第３の鉄心部４Ａ，４Ｂの鉄心
の前記スロット７を同じ位置に幅狭のスロット形状を有
するスロット６と幅広のティース１９が同心円状に等角
度で並設されている。図３及び図４から分かるようにス
ロット６よりスロット７の方が広いので、スロット６の
中心とティース２０の中心とを一致させて重ねると、ス
ロット６の空間をティース２０で塞ぐことはない。

【００１５】図５は図３及び図４に示した第１ないし第
３の両鉄心部４Ａ，４Ｂ，５からなる回転子鉄心の断面
形状を示し、さらに詳しくは、図１のように第１の鉄心
部５を第２及び第３の鉄心部４Ａ，４Ｂで挟んでアルミ
ニウムを鋳込み、２次導体１０、エンドリング８Ａ，８
Ｂ及び冷却フィン９Ａ，９Ｂを形成したときの図３及び
図４のＡ位置での断面を展開して平面的に表し、かつ簡
単化のためにスキューなしで表したものである。

【００１６】図５において、ティース１９Ａ，１９Ｂと
ティース２０は前にも触れたが０．５スロットピッチず
れているので、２次導体１０はエンドリング８Ａ，８Ｂ
で短絡されるとともに、中間リング２１に相当する第１
の鉄心部５の全てのスロット７の部分でも短絡されるこ
とになる。

【００１７】したがって、各スロット中の２次導体間に
誘起電圧差がある場合、鉄心部４Ａ，４Ｂの固有抵抗よ
り短絡リング２１の固有抵抗が小さいので、横断電流が
短絡リング２１を通して流れることとなり、抵抗が小さ
いので発生する横流損が小さくなる。また、インバータ
制御されるときなどの高調波磁界に回転子がさらされる
とき、回転子側のインピーダンスが小さいので、高調波
磁界を抑制する高調波電流が流れ、振動・騒音が低減さ
れる効果もある。

【００１８】図６は本発明の他の実施例に係る回転子鉄
心の断面形状を示す断面展開図である。図において、図
５との差異は、ティース２０の位置を一方は鉄心部４
Ａ，４Ｂのスロット６の中心に合わせ、他方は鉄心部４
Ａ，４Ｂのティース１９Ａ，１９Ｂの中心に合わせたも
のである。これにより、全てのスロット６，７の部分で
２次導体が１０が短絡した短絡リング２１を確実に形成
できる。

【００１９】図７は本発明の他の実施例に係る回転子鉄
心の断面形状を示す断面展開図である。図において、図
５との差異は、ティース１９Ａとティース１９Ｂの中心
位置を０．５スロットピッチずらし、かつティース２０
の位置を一方はティース１９Ａ間のスロット６の中心に
合わせ、他方はティース１９Ｂ間のスロット６の中心合
わせたものである。これにより、全てのスロット６，７
の部分で２次導体が１０が短絡した短絡リング２１を確
実に形成できる。

【００２０】なお、これらの本実施例においては、短絡
リング２１の上部には鉄心が存在するが、図８に示すよ
うに、漏れ磁束の関係上、短絡リング２１の上部の鉄心
を回転子１の外周面加工時に削除しても良いことはいう
までもない。このようにすることによって２次導体１０
の冷却性、ひいては回転子１の冷却性を向上させること
ができる。

【００２１】図９は本発明の他の実施例に係る第１の鉄
心部５の形状を示す正面図で、図３に示した実施例より
もさらに広く設定した幅広の閉スロット構造を有するス
ロット７と幅狭のティース２０を設け、スロット７の数
を前述の図４に示した第２及び第３の鉄心部４Ａ，４Ｂ
のスロット６の数より少なくしている。これらの図から
スロット６よりスロット７の方が大幅に広いので、スロ
ット６の中心とティース２０の中心とを一致させると、
スロット６の空間をティース２０で塞ぐことはなく、２
次導体１０と短絡リング２１の結合をより強化できるこ
とが分かる。なお、この実施例においても、前述の図
６、図７に示したような配置を選択できることはいうま
でもない。また、本実施例ではＶ字スキューを施した誘
導電動機について示したが、一般のストレートスキュー
でも良いことはいうまでもない。

【００２２】

【発明の効果】これまでの説明で明らかなように、上記
のように構成された本発明によれば以下のような効果が
ある。

【００２３】すなわち、回転子鉄心の軸方向中央部に幅
広の閉スロット構造のスロットを有する第１の鉄心部を
設けるとともに、該第１の鉄心部の両側に幅狭の閉スロ
ット構造のスロットを有する第２及び第３の鉄心部を設
け、第１の鉄心部の幅広の閉スロット構造のスロットと
第２及び第３の鉄心部の幅狭の閉スロット構造を有する
スロットの少なくとも一部を重ね合わせ、第１ないし第
３の鉄心部の重なったスロットを連通させて前記２次導
体を回転子鉄心の軸方向中央部で短絡させた請求項１記
載の発明によれば、第２及び第３の鉄心間に鋳込みの時
に湯が流れだす空間がないので、従来の鋳込み装置で２
次導体と短絡リングが一体に形成される。これによって
２次導体間に生じた誘起電圧差で鉄心を通して横断電流
が流れることがなくなり、横流損の発生を低減すること
が可能となり、安価で特性の良い誘導電動機が提供でき
る。

【００２４】第１の鉄心部に形成された幅広の閉スロッ
ト構造を有するスロットの数が、前記第２及び第３の鉄
心部に形成された幅狭の閉スロット構造を有するスロッ
トの数よりも少なく設定された請求項２記載の発明、第
１の鉄心部に形成された幅広の閉スロット構造のスロッ
トの位置と、第２及び第３の鉄心部に形成された幅狭の
閉スロット構造のスロット位置とが異なった位置に設け
られた請求項３記載の発明、及び第１の鉄心部に形成さ
れた幅広の閉スロット構造のスロット位置と、第２及び
第３の鉄心部に形成された幅狭の閉スロット構造のスロ
ット位置とを０．５スロットピッチ異ならせた請求項４
記載の発明によれば、スロット間の連通を確実にとるこ
とができるので、上記効果に加えて、２次導体の短絡を
確実に行える効果がある。

【００２５】第１の鉄心部の外周部を切削して２次導体
の鋳込み部分（短絡部分）を露出させた請求項５記載の
発明によれば、上記効果に加えて２次導体、ひいては回
転子の冷却を効率的に行える効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るかご形回転子の正面図
である。

【図２】本発明に係る誘導電動機の固定子の一部を切り
欠いた斜視図である。

【図３】実施例に係る回転子の第１の鉄心部の形状を示
す正面図である。

【図４】実施例に係る回転子の第２及び第３の鉄心部の
形状を示す正面図である。

【図５】実施例に係る第１ないし第３の鉄心部を組み合
わせて２次導体を鋳込んで形成した回転子のＡ線に沿っ
て断面した回転子鉄心の断面形状を示す断面図である。

【図６】他の実施例に係る回転子鉄心の断面形状を示す
断面図である。

【図７】さらに他の実施例に係る回転子鉄心の断面形状
を示す断面図である。

【図８】短絡リング部分の外周を切削した他の実施例に
係るかご形回転子の正面図である。

【図９】第２の鉄心部のスロット数よりも少なく形成し
た幅広のスロット構造の有する第１の鉄心部の正面図で
ある。

【符号の説明】

１ 回転子 ２ 固定子 ３ シャフト ４Ａ 第２の鉄心部 ４Ｂ 第３の鉄心部 ５ 第１の鉄心部 ６、７ スロット ８Ａ，８Ｂ エンドリング ９Ａ，９Ｂ 冷却フィン １０ ２次導体 １１ フレーム １２ 固定子鉄心 １３ 固定子巻線 １５Ａ，１５Ｂ エンドブラケット １９Ａ，１９Ｂ，２０ ティース ２１ 短絡リング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三上 浩幸 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 高橋 身佳 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 妹尾 正治 東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地 株式会社日立製作所産業機器事業部内 (72)発明者 小俣 剛 東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地 株式会社日立製作所産業機器事業部内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定子と、この固定子に対してエヤーギ
   ャップを介して回転自在に配設された回転子とを備え、
   前記固定子の固定子鉄心には複数のスロットが設けら
   れ、該スロット内には固定子巻線の各コイルが挿入され
   るとともに、前記回転子の回転子鉄心には複数の閉スロ
   ットが設けられ、該閉スロット内に２次導体を鋳込んで
   かご形巻線を構成した誘導電動機において、 前記回転子鉄心の軸方向中央部に幅広の閉スロット構造
   のスロットを有する第１の鉄心部を設けるとともに、該
   第１の鉄心部の両側に幅狭の閉スロット構造のスロット
   を有する第２及び第３の鉄心部を設け、第１の鉄心部の
   幅広の閉スロット構造のスロットと第２及び第３の鉄心
   部の幅狭の閉スロット構造を有するスロットの少なくと
   も一部を重ね合わせ、第１ないし第３の鉄心部の重なっ
   たスロットを連通させて前記鋳込まれた２次導体を回転
   子鉄心の軸方向中央部で短絡させたことを特徴とする誘
   導電動機。
2. 【請求項２】 前記第１の鉄心部に形成された幅広の閉
   スロット構造を有するスロットの数が、前記第２及び第
   ３の鉄心部に形成された幅狭の閉スロット構造を有する
   スロットの数よりも少なく設定されていることを特徴と
   する請求項１記載の誘導電動機。
3. 【請求項３】 前記第１の鉄心部に形成された幅広の前
   記閉スロット構造のスロットの位置と、前記第２及び第
   ３の鉄心部に形成された幅狭の前記閉スロット構造のス
   ロット位置とが異なった位置に設けられていることを特
   徴とする請求項１または２記載の誘導電動機。
4. 【請求項４】 前記異なった位置が、前記第１の鉄心部
   に形成された幅広の前記閉スロット構造のスロットと前
   記第２及び第３の鉄心部に形成された幅狭の前記閉スロ
   ット構造のスロットとで０．５スロットピッチ異なって
   いることを特徴とする請求項３記載の誘導電動機。
5. 【請求項５】 前記第１の鉄心部の外周部が切削され、
   前記２次導体の鋳込み部分が露出していることを特徴と
   する請求項１ないし４のいずれか１に記載の誘導電動
   機。