JPH0993883A - 電動機用回転子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】小形軽量で高トルクの電動機回転子を提供する
こと。 【構成】薄板の電磁鋼板を所定枚数積層して形成される
積層鉄心と、該積層鉄心のかご形巻線用の複数のスロッ
トに軸方向に沿って挿通される導体バー、該導体バーの
両端に設けられるエンドリングからなるかご形巻線部を
有して回転子を構成する電動機において、回転子の前記
かご形巻線用の孔と同じ中心線上にあって径方向に下方
に位置する軸方向に貫通する複数の整磁束孔を設け、隣
接する孔同志で挟まれた鉄心部周方向の幅が、前記かご
形巻線用の孔と隣接する孔とで挟まれた鉄心部周方向の
幅とほぼ同等になるように孔径及び孔形状を形成したこ
とにある。 【効果】小形軽量で高トルクの電動機用回転子を提供す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、比較的小容量の誘
導電動機用回転子に係り、特に高トルク化を図るのに好
適な回転子の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】比較的小容量の汎用誘導電動機の従来技
術を図４に示す。

【０００３】同図において、１はハウジングで、鋳鉄な
ど鉄系材料を鋳造することによりほぼ筒状に形成され、
電動機の外被を構成している。１ａは放熱フィンで、ハ
ウジング１の外周に軸方向に沿った長さをなして放射状
に一体的に形成されている。２Ａ、２Ｂはエンドブラケ
ットで、ハウジング１の両側の開口部に取付けられてい
る。

【０００４】３は固定子で、電磁鋼板を複数枚積層して
形成された固定子鉄心３ａと、この固定子鉄心３ａの内
周部には複数形成されたスロット部に巻回された固定子
コイル３ｂとで構成され、ハウジング１の内周部に嵌合
しかつ固定されている。

【０００５】５は回転子で、６は回転子５を取付けた回
転軸である。回転子５は回転軸６の外周部において固定
子２の内周側と対向した位置に取付けられる。その両端
面には図示しない導体バーと、エンドリング７とを有
し、さらにエンドリング７と一体的に形成された内部冷
却扇８（以下、内ファンと称す）を有している。回転軸
６は、エンドブラケット２Ａ、２Ｂに対し軸受４Ａ、４
Ｂを介し回転自在に保持されている。また、回転軸６の
一端部（図においては右側）はエンドブラケット２Ｂを
挿通して外部に突出し、出力軸をなしており、その他端
部（図においては左側）はエンドブラケット２Ａを挿通
して外部冷却扇９（以下、外ファンと称す）を装着して
いる。

【０００６】１０は外ファン９を覆うエンドカバーで、
その一側面に外気を取り込むための開孔１０ａを有して
いる。また、エンドカバー１０の開孔１０ａと反対側の
他端は、開放された円筒形に形成され、エンドカバー１
０をエンドブラケット２Ａに組み付けたとき、エンドブ
ラケット２Ａ及びハウジング１の外径部との間に径方向
の隙間部１０ｂを形成する。

【０００７】この電動機は、予め固定子３をハウジング
１の内周壁に嵌合して固定しておき、その後、この固定
子３内に回転軸６を有する回転子５を挿入し、かつ回転
軸６にエンドブラケット２Ａ、２Ｂをハウジング１の両
端にそれぞれインロー嵌合させ、これらを図示しない複
数本のボルトにより締め付けてある。

【０００８】そして、回転軸６の駆動により外ファン９
が回転すると、エンドカバー１０の開孔１０ａから矢印
イの如く外気が吸い込まれる。この吸い込まれた空気
は、隙間部１０ｂからエンドカバー１０の他端側の外部
に吹き出され、エンドブラケット２Ａ、ハウジング１の
放熱フィン１ａ、エンドブラケット２Ｂの表面を通風す
ることにより、冷却作用が得られるようにしている。一
方、回転電機の内部においては、回転子５が回転する
と、それに伴い内ファン８が回転することにより内部空
気の流通を発生させ、発生した流通空気は、回転子５、
エンドリング７、固定子コイル３ｂ及び固定子鉄心３ａ
を冷却しながら通過した後、ハウジング１に比べ、比較
的温度上昇の低いエンドブラケット２Ａ、２Ｂの内側を
通過することにより冷却されるようにしている。

【０００９】尚、この種に関連する公知例として、特開
昭６１ー２５１４４０号公報等が挙げられる。 ところ
で、回転電機の小形化は常に大きな命題であり、このた
め、アルミニウム合金製のハウジングを用いた回転電機
が従来から知られている。

【００１０】すなわち、回転電機のハウジングの材料と
して、軽く熱伝導率のよいアルミニウム合金材を用いる
ようにすると、その比重は鋼の約１/３と小さいので軽
量化され、他方、熱伝導率は約３倍にもなるので、回転
電機の内部で発生した熱はハウジングによく伝えられる
ようになって冷却作用が高まり、この結果、ハウジング
自体の軽量化と共に、回転電機全体としての小形軽量化
が得られるのである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、回転
電機の軽量化については、それなりの成果を得ることが
できるが、小形化に伴う特性の改善についてまで充分な
配慮がされているとは言えず、以下の問題があった。

【００１２】回転電機を小形化すると特性が従来より低
下する傾向にあり、特に停動トルク（最大トルク）が低
下する。一方これらの低下を防ごうとすると力率や効率
が悪くなるという問題があった。

【００１３】一般に回転電機を小形にするには、固定子
を小さくするのが効果的である。たとえば固定子外径を
小さくして同等トルクを出力するためには、起磁力を同
一にしなければならない。つまり、磁気装荷を変えるこ
となく回転電機を構成する必要がある。言い換えると固
定子で発生する磁束量を減少することなく、しかも固定
子の単位面積当たりの磁束量（以下磁束密度という）を
一定に保つことが重要である。しかしながら、この状態
では磁束量が同じで固定子が小さくなっているので磁束
密度は従来より増加し、磁束密度の飽和を招き、回転電
機に支障を来す。

【００１４】本発明の目的は、上記のような問題点を解
消するためになされたもので、冷却性能の向上による小
形軽量化が充分に得られるようにした高トルクの電動機
を得ることができる電動機用回転子を提供することにあ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明では、薄板の電磁
鋼板を所定枚数積層して形成される積層鉄心と、この積
層鉄心のかご形巻線用のスロットに軸方向に配置された
導体バー、この導体バーの両端に設けられるエンドリン
グからなるかご形巻線部を有して回転子を構成する電動
機において、回転子の前記かご形巻線用のスロットと同
じ中心線上にあって径方向に下方に位置する複数の軸方
向に貫通した整磁束孔を設けたことにある。

【００１６】更に好ましくは、整磁束孔は隣接する整磁
束孔同志で挟まれた鉄心部周方向の幅が、前記かご形巻
線用のスロットと隣接するスロットとで挟まれた鉄心部
周方向の幅とほぼ同等になるように形成したことを特徴
とするものである。

【００１７】一般に、誘導電動機は、固定子に通電する
ことにより発生した磁束が回転子と鎖交して、速度起電
力が発生し、その結果回転子かご形バーに誘導電流が流
れ、その誘導電流と磁束が直交することにより回転子に
トルクが生じる。磁束は、回転子鉄心を通る際、磁束の
性質により、できるだけ近くを通ろうとすることから回
転子表面近くを通り、磁束の向きは回転子の回転方向と
直角方向に対し、ずれて流れる。このように磁束が流れ
ると、回転子と鎖交する磁束のうち、回転磁界の進行方
向に直角な方向の磁束は少なくなり、発生する速度起電
力は小さくなる。そのため、かご形バーに流れる誘導電
流は小さくなる。また、この電流と磁束の直交により発
生する力の方向は、磁束が回転子と直交しないでバイパ
スしていることから回転子の円周方向からずれている。
そのため、発生する力のうちトルクに寄与する成分が小
さくなる。

【００１８】本発明では、上述の如く、回転子のかご形
巻線用のスロットと同じ中心線上にあって該かご形巻線
用スロット底より微小間隔をおいて、回転中心側に位置
する複数の軸方向に貫通した整磁束孔を設けることにあ
る。この整磁束孔は磁束の流れを整磁束孔に沿って鉄心
の径方向下方に導く。そのため、バイパスしていた磁束
は、回転磁界の進行方向に直角になるよう方向を制御さ
れるので発生する速度起電力が大きくなり、誘導電流も
大きくなり、発生する力のうち、回転子の円周方向成分
が増えトルクを向上させることができる。従って、発生
する磁束の大きさを変えないで高トルクを得ることがで
きるので、言い換えると、電動機を小形にしてもトルク
が低下しない電動機用回転子を提供できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図１乃
至図３により説明する。図１は本発明を用いた電動機を
示す上半分破断した全体図、図２は本発明の電動機用回
転子を切断して示す説明図、図３は回転子の積層鉄心に
本発明を用いた軸方向に断面して示す説明図である。

【００２０】図１において、電動機は、ハウジング１、
エンドブラケット２Ａ.２Ｂ，固定子３、軸受４Ａ.４
Ｂ、回転子５、回転軸６、外ファン９、エンドカバー１
０を有している。そして、回転子５は、薄電磁鋼板を所
定枚積層して形成された積層鉄心５ａと、その積層鉄心
５ａのかご形巻線用のスロット７ｃに軸方向に沿って挿
入される導体バー７ａ、該導体バー７ａの両端に設けら
れるエンドリング７ｂ、該エンドリング７ｂと一体的に
成形される内ファン８からなるかご形巻線部とを有して
構成される。この点は従来技術の図４と同様である。

【００２１】そして、本実施例において、回転子５の積
層鉄心５ａには、前記かご形巻線用のスロット７ｃと回
転軸６の中心を結ぶ線上にあってスロット７ｃより径方
向に内側の位置で、且つスロット７ｃと微小間隔Ｌを保
って、軸方向に貫通する複数の整磁束孔７ｄを設けてあ
る。この整磁束孔７ｄは空洞または非磁性体を充填して
もよい。

【００２２】このような構成にすると、固定子で発生し
た磁束は回転磁界の進行方向に直角になるよう方向を制
御され、スロット７ｃの運動方向と直角方向に流れるの
で、発生する速度起電力が大きくなり、誘導電流も大き
くなり、発生する力のうち回転子の円周方向成分が増え
トルクを向上させることができる。 従って、発生する
磁束の大きさを変えないで高トルクを得ることができ
る。言い換えると、電動機を小形にしてもトルクが低下
しない電動機を提供できる。

【００２３】また、更に好ましい態様は、整磁束孔７ｄ
と隣接する整磁束孔７ｄとで挟まれた鉄心部の周方向の
幅５Ｗを、前記かご形巻線用スロット７ｃと隣接するス
ロット７ｃとで挟まれた鉄心部周方向の幅７Ｗとほぼ同
等になるように構成したことにある。このような構成に
すると、整磁束孔７ｄを配置したによる磁路の幅の減少
を抑制し、磁路の長さが長くなることによる、磁気抵抗
の増加を抑制することができる。

【００２４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、薄
板の電磁鋼板を所定枚数積層して形成される積層鉄心
と、この積層鉄心に設けたかご形巻線用の複数のスロッ
トに軸方向に沿って挿通される導体バーと、導体バーの
両端に設けられるエンドリングとからなるかご形巻線を
有して回転子を構成したものにおいて、回転子には前記
かご形巻線用のスロットと回転中心を結ぶ線上にあって
径方向には下方に位置し、且つ軸方向に貫通する複数の
整磁束孔を設けたので、固定子で発生した磁束が回転子
のスロット間を回転子の中心に向かい流れるので、従来
技術より高トルクの電動機回転子を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した電動機を示す上半分破断した
全体図。

【図２】本発明の回転子を軸方向と直角方向に切断して
示す説明図。

【図３】本発明の回転子の軸方向に切断して示す説明
図。

【図４】従来技術の誘導電動機を示す上半分破断した全
体図。

【図５】従来技術の回転子を示す断面説明図。

【符号の説明】

１…ハウジング、１ａ…放熱フィン、３…固定子、３ａ
…固定子鉄心、３ｂ…固定子コイル、５…回転子、５ａ
…回転子積層鉄心、６…回転軸、７ａ…導体バー、７ｂ
…エンドリング、７ｃ…スロット、７ｄ…整磁束孔。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関根 次雄 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 遠藤 幸郎 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 井原 松利 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 岩田 竜一 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 竹田 高広 千葉県習志野市東習志野７丁目１番１号 株式会社日立製作所産業機器事業部内 (72)発明者 金井 重明 千葉県習志野市東習志野７丁目１番１号 株式会社日立製作所産業機器事業部内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】薄板の電磁鋼板を所定枚数積層して形成さ
   れる積層鉄心と、該積層鉄心に設けた軸方向に伸びる複
   数のスロットに配置した導体バーと、該導体バーの両端
   に設けられたエンドリングと、からなる回転子を有する
   電動機において、前記スロットと回転中心とを結ぶ線上
   で、且つ前記スロットの下方に整磁束孔を設けたことを
   特徴とする電動機用回転子。
2. 【請求項２】前記整磁束孔を、隣り合う整磁束孔との幅
   が前記スロットと隣り合うスロットとの幅とほぼ同一に
   構成したことを特徴とする請求項１記載の電動機用回転
   子。