JPH09224358A

JPH09224358A - 誘導電動機

Info

Publication number: JPH09224358A
Application number: JP2905996A
Authority: JP
Inventors: Haruo Oharagi; 春雄小原木; Hiroyuki Mikami; 浩幸三上; Satoshi Kikuchi; 菊地　　聡; Miyoshi Takahashi; 身佳高橋; Kenzo Kajiwara; 憲三梶原; Takeshi Komata; 剛小俣
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-02-16
Filing date: 1996-02-16
Publication date: 1997-08-26

Abstract

(57)【要約】【課題】全閉スロット外周部にスリットが設けられてい
るものにおいて、力率、漂遊負荷損また騒音などの低減
が図れる誘導電動機を提供する。【解決手段】複数のスロットを有する回転子鉄心２と、
この回転子鉄心のスロット３に収納された二次導体４と
を備え、二次導体がアルミ・ダイカストにより形成され
ている誘導電動機において、前記回転子鉄心の全閉スロ
ット３の回転子表面側に、このスロット３とは連結され
ていないスリット５を設けるとともに、このスリットの
周方向寸法を１．０ｍｍ〜３．５ｍｍ、径方向寸法を
１．０ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲に設定するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は誘導電動機の改良に
係り、特にアルミダイカストによって二次導体（バーと
エンドリング）が形成されているかご型回転子を有する
誘導電動機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に誘導電動機は堅牢でメンテナンス
フリーであることから、家電用の小形機から産業用の大
形機まで幅広く適用されている。この誘導電動機に対
し、安価で性能向上を図ることは絶えざる命題であり、
種々の誘導電動機構成が提案されている。性能向上を図
る一つの策として、誘導電動機のかご形回転子のスロッ
ト上部，すなわち回転子のスロット外周側にスリットを
設けるようにしたものがある。

【０００３】アルミ・ダイカストで二次導体を形成する
場合に、このスロット外周側に設けられているスリット
中にアルミニュウムが充填されるのを避けるため、例え
ば特開昭４７−３３２０１号公報、特開昭５９−１７８
５３号公報また実開昭４８−５４００３号公報に示され
るように、回転子外周面加工時にスロット上部を押圧変
形してスロット絶縁状態を悪化させることがないように
全閉スロットの外周側部に微小の凹部を形成するように
したもの、また全閉スロットとスリットとを組合せ半閉
スロットの有する電機特性を得るようにしたものなどが
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように形成された
これらの誘導電動機は、全閉スロットとスリットとの形
状を考慮し、ダイカスト時のアルミニュウムのスリット
への漏れ防止、また全閉スロットとスリットとを組み合
わせることにより、半閉スロット並みの電動機特性を得
ようとするものであるが、単に全閉スロット外周部にス
リットを設けても、反って電動機特性の悪化，すなわち
力率、漂遊負荷損また騒音などが増大する場合があるこ
とについては考慮がなされていない。

【０００５】本発明はこれに鑑みなされたもので、その
目的とするところは、全閉スロット外周部にスリットが
設けられているものにおいて、常に力率、漂遊負荷損ま
た騒音などの低減が図れるこの種の誘導電動機を提供す
るにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、複数
のスロットを有する回転子鉄心と、この回転子鉄心のス
ロットに収納された二次導体とを備え、二次導体がアル
ミ・ダイカストにより形成されている誘導電動機におい
て、前記回転子鉄心の全閉スロットの回転子表面側に、
このスロットとは連結されていないスリットを設けると
ともに、このスリットの周方向寸法を１．０ｍｍ〜３．
５ｍｍ、径方向寸法を１．０ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲に
設定するようにし所期の目的を達成するようにしたもの
である。

【０００７】また、前記スロットとスリットと間に形成
されるブリッジの厚みが、０．３ｍｍ〜０．５ｍｍの範
囲となるようにしたものである。また、前記ブリッジの
厚みを全長均一に形成したものである。さらに、前記ブ
リッジを、回転子の径方向外方に突出した湾曲状に形成
したものである。

【０００８】この種スリットを有する誘導電動機におい
ては、スリットの大きさに関連してギャップ磁束の脈動
成分が増加することに加え、回転子鉄心部に磁束の流れ
方が時期飽和などで複雑に変化することに起因して特性
変化が発生することがこの度の実験の結果判明し、この
スリットを上記のように形成することにより力率および
漂遊負荷損また騒音などの低減が図れたのである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下図示した実施例に基づいて本
発明を詳細に説明する。図３にはその誘導電動機が破断
して示されている。また図２にはその誘導電動機に用い
られるかご型回転子が断面で示され、さらに図１にはス
ロット部周辺が断面で示されている。これらの図におい
て、１はかご形回転子、２は回転子鉄心であり、この回
転子鉄心２にはバー４が挿入されるスロット３と、スロ
ット３の上部にブリッジ（連結部）９を介してスリット
５が形成されている。

【００１０】かご形回転子１はアルミ・ダイカストを行
って回転子鉄心２のスロット３中にバー４、エンドリン
グ６と冷却フィン８を形成している。そして、回転子鉄
心２にシャフト７を嵌合し、シャフト７の両端側に嵌合
したベアリング１２（１２Ａ、１２Ｂ）をエンブラ１３
（１３Ａ、１３Ｂ）で支持する構成となっている。

【００１１】１４は固定子であり、固定子１４はフレー
ム１５の内周側に固定子鉄心１６を嵌合し、固定子鉄心
１６のスロット１７中に固定子巻線１８を巻装したもの
で構成されている。これより、エンブラ１３をボルト２
０にてフレーム１５に固定することにより、回転子１が
固定子１４の内周側に所定のギャップ長を介して回転自
在に支持される構成となっている。なお、１９は取付足
である。

【００１２】すなわち、回転子鉄心２の両端にダイカス
ト治具（図示せず）を設置してアルミ・ダイカストを行
い、バー４とエンドリング６を形成する。この時、スリ
ット５はブリッジ９を介してスロット３と連結されてい
ないので、アルミ・ダイカスト時のアルミニュウムがス
リット５中に流入することがない。

【００１３】このスロットの外周部にスリットを設ける
場合、一般にはダイカスト時の圧力に耐え、かつこのブ
リッジ９を流通する磁束の関係，すなわちスロット漏れ
リアクタンスの関係からこのブリッジの大きさは決定さ
れるが、種々実験した結果では、このスリット５の周方
向および径方向寸法によっては電動機の特性が悪化する
ことが判明した。以下にその実験の結果について述べ
る。

【００１４】図４はそのスリット寸法の範囲を表す説明
図で、スリットの周方向寸法を１．０ｍｍ〜３．５ｍ
ｍ、径方向寸法を１．０ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲に限定
する根拠を示すものであるが、このことについては後で
詳細に説明する。

【００１５】誘導電動機の力率は、回転子スロット断面
形状を除く他の構造が同一であれば、主としてスロット
３の断面形状で定まるスロット漏れリアクタンスに依存
する。このスロット漏れリアクタンスは、スリットの周
方向寸法および径方向寸法とブリッジ幅で左右されるの
で、力率向上を図るにはこれらの寸法を最適化する必要
がある。

【００１６】また、バーの位置によっては以下のような
問題が生じる。図５および図６はスリット周辺の磁束の
流れを示す模式図であり、図５はスリットの径方向寸法
を小さくｈ１に設定した場合、図６はスリットの径方向
寸法を大きくｈ２に設定した場合を示す。誘導電動機の
ギャップにおいては固定しスロットの影響で脈動磁束が
生じ、回転子表面にスリットを形成した場合も同様であ
る。

【００１７】さらに、誘導電動機の負荷時においては磁
束１８が回転子の径方向に体し斜めに入社する。図５の
ように、スリットの径方向寸法を小さくｈ１に設定し、
バー４を回転子外周に近付けると、バー４が磁束１８や
ギャップの脈動磁束（図示せず）と鎖交し、回転子バー
４に高周波二次銅損を発生させ、特性が低下する。逆
に、図６のように、スリットの径方向寸法を大きくｈ２
に設定し、バー４を回転子外周から離すと、バー４が磁
束１８やギャップの脈動磁束（図示せず）と鎖交しない
ため、回転子バー４には高周波二次銅損を発生しない
が、バー４の径方向位置が下がるのでトルクが小さくな
り、同一出力では入力が大きくなり特性が低下する。し
たがって、本発明では全閉スロットとスリットを組み合
わせて用いても特性向上が図れるスリット寸法の最適化
を図ることにある。

【００１８】図７に誘導電動機の力率比を示す。測定し
た機械のスリット周方向寸法ｗはスリットなしの０．５
ｍｍ刻みで４．０ｍｍまで設定し、スリット径方向寸法
ｈはスリットなしの０．０ｍｍから機械加工で０．５ｍ
ｍ刻みで３．０ｍｍまで設定した。なお、縦軸はスリッ
ト周方向寸法ｗが０．０ｍｍ、スリット径方向寸法ｈ
０．５ｍｍの機械を基準として、ｐ、ｕで表した。

【００１９】図７より各スリット径方向寸法ｈに対し、
スリット周方向寸法ｗを設けることで漏れリアクタンス
が減少し、力率は各々向上することが分かる。しかし、
基準値以上の力率になるのは、スリット周方向寸法ｗが
１．０ｍｍ以上で、かつ各スリット径方向寸法ｈが２．
５ｍｍ以下の場合である。

【００２０】同様にして、次に騒音比および高周波二次
銅損比について説明する。図８に誘導電動機の騒音比が
示されている。この図より各スリット径方向寸法ｈに対
し、スリット周方向寸法ｗを設けることでギャップの脈
動磁束が減少し、騒音は各々小さくなることが分かる。
しかし、基準値以下の騒音になるのは、スリット周方向
寸法ｗが３．５ｍｍ以下で、かつ各スリット径方向寸法
ｈが１．０ｍｍ以上の場合である。

【００２１】図９に誘導電動機の高調波二次銅損比を示
す。この図より、各スリット径方向寸法ｈに対し、スリ
ット周方向寸法ｗを設けることで、バー４に鎖交する高
調波磁束が減少し、高調波二次銅損は各々減少すること
が分かる。しかし、基準値以下の高調波二次銅損になる
のは、スリット周方向寸法ｗが１．０ｍｍ〜３．５ｍｍ
の範囲で、かつ各スリット径方向寸法が１．０ｍｍ以上
の場合である。

【００２２】以上述べた図７から図９におけるスリット
寸法の範囲をまとめたのが図４である。この図より力
率、騒音、高調波二次銅損の各特性を同じに改善できる
スリット寸法としては、スリット周方向寸法ｗが１．０
〜３．５ｍｍの範囲で、かつスリット径方向寸法ｈが
１．０ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲となる。

【００２３】本実施例においてはブリッジ幅ｂについて
は小さい方が良いことから、機械プレスの制度から０．
３ｍｍ〜０．５ｍｍになっていることを確認してから各
特性を測定したものである。また、このブリッジの幅
は、全長均一な幅となるように形成した方が設計時の特
性と誤差の少ない特性のものとすることができ良好であ
る。この点からもブリッジはスロット形状に合わせた径
方向外方に突出した湾曲状に形成するとよい。

【００２４】以上種々説明してきたように本発明の誘導
電動機であると、回転子の全閉スロットとスリットとを
組合せ、かつスリット寸法を最適値に設定できるため、
力率向上や騒音、高周波二次銅損を含む漂遊負荷損を低
減して高性能な誘導電動機が得られる。また、スリット
の底部にはブリッジ９が形成されているので、スリット
５へのアルミニュウムの流入を阻止できることは勿論、
部品数を増加せずにまた構成を複雑化することなく、低
コストで性能向上が図れる誘導電動機が得られる。ま
た、ブリッジ９により、スロット３内のバー４が高調波
磁束と鎖交しなくなるので、バー４内に発生する高調波
損失を低減し、回転子の温度上昇をも低減できる効果も
ある。

【００２５】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、全閉スロットの外周部にスリットが設けられている
ものにおいて、常に力率、漂遊負荷損また騒音などの低
減が図れ、高性能な誘導電動機を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の誘導電動機のスロット部の一実施例を
示す断面図である。

【図２】本発明の誘導電動機の回転子の一実施例を示す
縦断側面図である。

【図３】本発明の誘導電動機の一実施例を示す一部破断
斜視図である。

【図４】スリット寸法と力率、漂遊負荷損および騒音と
の関係を示す特性図である。

【図５】スリット周辺の磁束の流れを示す模式図であ
る。

【図６】スリット周辺の磁束の流れを示す模式図であ
る。

【図７】スリット寸法と力率比の関係を示す特性図であ
る。

【図８】スリット寸法と騒音比の関係を示す特性図であ
る。

【図９】スリット寸法と高調波二次銅損比の関係を示す
特性図である。

【符号の説明】

１…かご形回転子、２…回転子鉄心、３…スロット、４
…バー、５…スリット、６…エンドリング、７…シャフ
ト、８…冷却フィン、９…ブリッジ、１０…細溝、１１
…凸部、１２…ベアリング、１３…エンブラ、１４…固
定子、１５…フレーム、１６…固定子鉄心、１７…固定
子スロット、１８…固定子巻線、１９…取付足。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高橋身佳茨城県日立市大みか町七丁目２番１号株式会社日立製作所電力・電機開発本部内 (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工場内 (72)発明者小俣剛千葉県習志野市東習志野七丁目１番１号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のスロットを有する回転子鉄心と、
該回転子鉄心のスロットに収納された二次導体とを備
え、前記二次導体がアルミ・ダイカストにより形成され
ている誘導電動機において、前記回転子鉄心の全閉スロットの回転子表面側にこのス
ロットとは連結されていないスリットを設けるととも
に、このスリットの周方向寸法を１．０ｍｍ〜３．５ｍ
ｍ、径方向寸法を１．０ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲に設定
するようにしたことを特徴とする誘導電動機。
【請求項２】複数のスロットを有する回転子鉄心と、
該回転子鉄心のスロットに収納された二次導体とを備
え、前記二次導体がアルミ・ダイカストにより形成され
ている誘導電動機において、前記回転子鉄心のスロットを全閉スロットに形成し、か
つこのスロットの回転子表面側に、スロット側壁を形成
しているブリッジを介してスリットを設けるとともに、
このスリットの周方向寸法を１．０ｍｍ〜３．５ｍｍ、
径方向寸法を１．０ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲に設定する
ようにしたことを特徴とする誘導電動機。
【請求項３】前記ブリッジの厚みを、０．３ｍｍ〜
０．５ｍｍの範囲に形成してなる請求項２記載の誘導電
動機。
【請求項４】前記ブリッジの厚みが全長均一形成さ
れ、かつその厚み寸法が０．３ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲
に形成されている請求項２記載の誘導電動機。
【請求項５】前記ブリッジが、回転子の径方向外方に
突出した湾曲状に形成されている請求項２、３あるいは
４記載の誘導電動機。