JPH1052013A

JPH1052013A - 誘導電動機

Info

Publication number: JPH1052013A
Application number: JP20383696A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Mikami; 浩幸三上; Haruo Oharagi; 春雄小原木; Satoshi Kikuchi; 菊地　　聡; Miyoshi Takahashi; 身佳高橋; Kenzo Kajiwara; 憲三梶原; Masaharu Senoo; 正治妹尾
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-08-01
Filing date: 1996-08-01
Publication date: 1998-02-20

Abstract

(57)【要約】【課題】回転子がスキュー構造である場合の漏れ磁束
増加を抑制可能な回転子構造を有する誘導電動機を提供
する。【解決手段】回転子鉄板４には、円周方向の最大寸法
（最大幅）がＷｂで、スキューを施した全閉スロット構
造のスロット３が形成されており、当該スロット３に例
えばアルミニウム合金を鋳込むことによってスロット３
内に二次導体５を形成する。二次導体５を形成した後、
スロット３の位置する回転子鉄心４の外周部にスリット
１８をスロット３の円周方向最大寸法Ｗｂの範囲内で、
かつ回転子１の回転軸と平行である方向へ切り込むこと
によって設ける。例えば、全ての二次導体断面において
スリット１８を１個づつ設けた場合、スリット１８はス
ロット３の前記最大寸法Ｗｂに当たる一端側から他端側
に至る領域のそれぞれにスキューの進み側から遅れ側に
わたって順番に断続的に形成される。これにより、スロ
ットが全閉型から半閉型に変更される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は誘導電動機に係り、
特に誘導電動機の回転子のスロット構造に特徴のある誘
導電動機に関する。

【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、これまでにも種々の方法が提案されてい
る。騒音や振動、さらには始動時の異常トルクを抑制す
る手段としては、回転子にスキュー構造を用いることが
一般的である。しかし、スキューを設けることによって
上述した問題点は解消されるが、新たに漏れリアクタン
スが増加するため、電動機の力率が低下する。

【０００３】ここで、このようなスキュー構造を有する
誘導電動機について説明する。図７は、この種の誘導電
動機の構造を示す一部を切り欠いた斜視図である。同図
において、誘導電動機Ｍは回転子１と固定子８とハウジ
ング９とエンドブラケット１４とから基本的に構成され
ている。

【０００４】回転子１は、シャフト２の外周に嵌合して
一体に回転し、スキューを施した全閉スロット構造であ
るスロット３を有する回転子鉄板４に導体を鋳込むこと
によってスロット３内に二次導体５が形成されると共
に、回転子鉄板４の両側にエンドリング６（６Ａ、６
Ｂ）が嵌着され、エンドリング６の外側の面には冷却フ
ィン７（７Ａ、７Ｂ）が形成されている。

【０００５】固定子８は、円筒形のハウジング９と両端
のエンドブラケット１４Ａ，１４Ｂ内に収容され、ハウ
ジング９の内周面に支持された固定子鉄心１０のスロッ
ト１１内に巻装した固定子巻線１２を有している。ハウ
ジング９は、下部に固定用の足１３を備え、両端部でボ
ルト１５によってエンドブラケット１４（１４Ａ、１４
Ｂ）が固定されている。ここで、シャフト２の両側に設
けたベアリング１６（１６Ａ、１６Ｂ）をエンドブラケ
ット１４で支持していることから、回転子１は固定子８
の内周にギャップを介して回転自在に支持される。

【０００６】回転子１の回転子鉄板４に存在するスロッ
ト３は、一般に図８に示すような断面構造が採られてい
る。すなわち、図８において、スキューを施した全閉ス
ロット構造であるスロット３を有する回転子鉄板４に導
体を鋳込むことによってスロット３内に二次導体５を形
成している。このため、スロット３が全閉スロット構造
であることに起因し、回転子１の外周部が磁気ブリッジ
１７となり、当該同部分に磁束の漏れが生じ、漏れリア
クタンスが増加することにより力率が低下する。この漏
れリアクタンスの増加は、回転子１がスキュー構造であ
る場合、特に顕著になる。一方、磁気ブリッジ部１７に
は高調波成分を多数含む磁束が集中することになるた
め、損失が局部的に大きくなり効率を向上させ難いとい
う問題があった。

【０００７】これの対策としては、特開平１−２７４６
４９号公報および特開昭５６−１４５７５３号公報に記
載されているように、回転子スロットを半閉スロット構
造とする方法が提案されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
は、各々回転子の漏れリアクタンスを低減できる構造で
はあるが、特開平１−２７４６４９号公報記載の発明で
は、二次導体が回転子スロットの開口部まで鋳込まれる
ことになる。このため、二次電流の高調波成分がスロッ
ト開口部に集中して流れることになり、損失が増加し効
率が低下するという問題がある。

【０００９】また、特開昭５６−１４５７５３号公報記
載の発明では、前者で問題となったスロット開口部の二
次導体をレーザビームの照射で除去するようになってい
るが、完全に二次導体を除去することが困難であるこ
と、またスキューされた回転子の場合、ビームの照射位
置設定が複雑となり工程に時間がかかるという不具合が
ある。

【００１０】本発明は以上の点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、回転子がスキュー構造である場合の漏
れ磁束増加を抑制可能な回転子構造を有する誘導電動機
を提供することにある。また、他の目的は、複雑な工程
を必要とせずに漏れ磁束増加を抑制することができる回
転子構造を有する誘導電動機を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、ギャップを介して固定子と回転子が対向
支持され、前記固定子の固定子鉄心に多数のスロットを
設け、該スロット内に固定子巻線の各コイルを挿入する
とともに、前記回転子の回転子鉄心に多数のスキューし
た閉スロットを設け、該閉スロット内に複数の二次導体
を鋳込んで形成した誘導電動機において、前記閉スロッ
トの位置する回転子鉄心外周部に当該閉スロットにおけ
る周方向最大寸法の範囲内で、かつ回転子鉄心の長手方
向の寸法よりも小寸であって、深さが前記閉スロット内
の二次導体まで達するスリットを設けたことを特徴とし
ている。

【００１２】この場合、前記スリットは前記回転子の軸
と平行に設けるとよい。さらに、前記スリットは、各閉
スロットのそれぞれに少なくとも１箇所設けるとよい。

【００１３】また、前記回転子鉄心を軸方向に複数の領
域に分割し、各閉スロットの前記各領域毎に前記スリッ
トを前記回転子の回転方向に対するスキューの進み側か
ら遅れ側に順に前記回転子の軸と平行に設けることもで
きる。

【００１４】また、前記回転子鉄心を軸方向に複数の領
域に分割し、各閉スロットの軸方向にも円周方向にも交
互になるように前記領域毎に前記スリットを前記回転子
の回転方向に対するスキューの進み側から遅れ側に順に
前記回転子の軸と平行に設けることもできる。

【００１５】さらに、前記回転子の回転方向に対して前
記スキューの進み側でかつ前記回転子鉄心の端部側にの
み前記スリットを前記回転子の軸と平行に設けることも
できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。

【００１７】〔第１の実施形態〕図１は本発明の第１の
実施形態に係る誘導電動機の回転子の平面図である。図
１において、本実施形態に係る回転子１は、シャフト２
と、このシャフト２に嵌合させて積層した回転子鉄板４
と、回転子鉄板４の両端部に位置する一対のエンドリン
グ６（６Ａ，６Ｂ）とからなる。回転子鉄板４には、円
周方向の最大寸法（最大幅）がＷｂで、スキューを施し
た全閉スロット構造のスロット３が形成されている。ま
た、当該スロット３にはアルミニウムもしくはアルミニ
ウム合金を鋳込むことによってスロット３内に二次導体
５が形成されている。このように鋳込んで二次導体５を
形成した後、回転子鉄心４のスロット３が位置する部分
の外周部に、スロット３の円周方向最大寸法Ｗｂの範囲
内で、かつ回転子１の回転軸（シャフト２）と平行な方
向に切り込みを切溝することによってスリット１８が設
けられてる。図１では、全ての二次導体５の断面におい
てスリット１８が１個づつ設けられた場合である。言い
換えれば、スリット１８を平行に設けたときに、スロッ
ト３の前記最大寸法Ｗｂに当たる一端側から他端側に至
る領域（ここでは３つの領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に分けら
れている。）のそれぞれにスリット１８をスキューの進
み側から遅れ側にわたってスロット３ａについては１８
ａ，１８ｂ，１８ｃ、スロット３ｂについては１８
ａ’，１８ｂ’，１８ｃ’、スロット３ｃについては１
８ａ”，１８ｂ”，１８ｃ”というように順番に断続的
に設けている。なお、スキューの進み側とは回転子１の
回転方向に対して前側に位置する側を指している。ま
た、ここではアルミニウムもしくはアルミニウム合金を
二次導体として使用しているが、銅などの導電性材料も
使用できることはいうまでもない。

【００１８】スリット１８を上記のように形成すると、
例えば図２に示すＡ−Ａ’断面では、スロット３の円周
方向のほぼ中央部で二次導体５までスリット３の切込み
（径方向高さＨｓ）が達している。すなわち、図２にお
いて、回転子１の回転子鉄板４には二次導体５を鋳込ん
だスロット３があり、スロット３の位置する回転子鉄心
４の外周部にスリット１８が、スロット３における径方
向最大寸法Ｗｂの範囲内で、かつ回転子１の回転軸（シ
ャフト２）と平行な方向に形成されている。一方、この
種の回転子１のスロット３は前述のようにスキュー構造
なので、スリット１８の形成位置がスロット３の周方向
にずれ、両者の相対的な位置は図３および図４に示すよ
うに異なってくる。ここで、図３は図１におけるＢ−
Ｂ’線断面図であり、図４は図１におけるＣ−Ｃ’線断
面図である。このため、図２におけるスリット１８の径
方向高さであるＨｓは、図２、図３、図４に各々示す各
断面においてスロット３の構造が半閉スロット形状とな
るように設定する。すなわち、スリット１８の内部に二
次導体５が回転子１の外周側から目視で確認できるよう
にＨｓを決める。ここでスリット１８の径方向高さＨｓ
を、図８で示した磁気ブリッジ１７の厚みＨｂとの関係
で示せばＨｓ＞Ｈｂとなる。

【００１９】このように誘導電動機Ｍの回転子１を構成
することにより、磁気ブリッジ部１７で生じていた漏れ
磁束をスリット１８によって大幅に低減することができ
るので、漏れリアクタンスの減少による力率向上および
損失低減による効率向上を果たすことが可能となる。ま
た、回転子１の回転軸（シャフト２の軸線）と平行な方
向へスリット１８を設ける場合には、スリット加工のた
めの位置決めも容易で工程時間の短縮が図れるので、誘
導電動機を安価に提供することができる。

【００２０】〔第２の実施形態〕図５に本発明の第２の
実施形態に係る誘導電動機の回転子の平面図を示す。こ
の実施形態は、第１の実施形態におけるスリット１８
が、スキューの進み方向から遅れ方向に順に軸方向に３
つに分割された領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の全てに形成され
ているのに対し、この実施形態では、図５に示すよう
に、軸方向にも円周方向にも交互にスリット１８を形成
し、スリット１８の個数の大幅に減少させたことを特徴
としている。すなわち、第１の実施形態では、図１に図
示されている３列のスロット３ａ，３ｂ，３ｃの各領域
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３のそれぞれにスリット１８がスキュー
の進み方向から遅れ方向に順に、いわば階段状に形成さ
れているが、この第２の実施形態では、スロット３ａに
ついては図１における領域Ｒ２に形成されているスリッ
ト１８ｂを省略し、スロット３ｂについては領域Ｒ１，
Ｒ３のスリット１８ａ’１８ｃ’を省略し、スロット３
ｃについては領域Ｒ２のスリット１８ｂ”を省略した形
になっている。その他の各部は全て第１の実施形態と同
等に構成されているので、重複する説明は省略する。

【００２１】回転子１の外周面へ必要以上にスリット１
８を設けることは、ギャップパーミアンスの脈動成分と
等価ギャップ長を増加させ、ギャップパーミアンスの脈
動成分は損失発生要因の１つであり効率を低下させるこ
とはすでに知られていることであり、等価ギャップ長の
増加は、励磁リアクタンスの低下を招くため力率の低下
および銅損の増加による効率低下を招くことも知られて
いる。

【００２２】そこで、これらに対し、この図５に示した
第２の実施形態では、スリット１８の設置による等価ギ
ャップ長の増加を抑制すると共に、スリット１８の設置
効果を生かすことができる。

【００２３】〔第３の実施形態〕ところで、スキュー構
造が採用されている誘導電動機の場合、回転子外周部の
磁束密度における回転軸方向分布は、回転子の回転方向
に対してスキューの進み側で高くなり、同部分における
回転子の温度も局部的に上昇することが知られている。
図６は、この不具合を解決するための第３の実施形態に
係る誘導電動機の回転子の平面図である。この実施形態
は、図１の実施形態に対して、回転子１の回転方向に対
してスキューの進み側でかつ回転子鉄心４の端部側にの
みスリット１８を設けたことを特徴としている。

【００２４】すなわち、この実施形態では、図６に示す
ように各スロット３ａ，３ｂ，３ｃの領域Ｒ１に該当す
る箇所にのみスリット１８ａ，１８ａ’，１８ａ”が形
成され、他の領域Ｒ２，Ｒ３にはスリット１８を形成し
ないようにしたもので、その他の各部は他の実施形態と
同等に構成されている。

【００２５】このようにスリット１８を設けると、磁束
密度が高くなる部分の漏れ磁束を大幅に抑制できること
はもちろんであるが、同部分のギャップ長を等価的に長
くすることになるため、ギャップの磁気抵抗が増加し磁
束密度の回転軸方向分布における不均一さを是正するこ
とができる。したがって、磁束密度に起因した発生損失
が局部に集中せず、回転子温度のバランスがとれた誘導
電動機を得ることが可能である。

【００２６】なお、図１、図５および図６に示した例で
は、領域はスリット１８の回転軸方向長さＬｓを、スロ
ット３の周方向最大幅Ｗｂに対して最大限長くとってで
きる領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３と同等の長さに設定されてい
るが、この長さＬｓを任意に調整することで、より細か
な漏れリアクタンスと等価ギャップ長の調整が可能であ
ることは言うまでもない。また、スリット設置による等
価ギャップ長の増加との兼ね合いから、前記二次導体に
おける回転軸方向の寸法範囲内で前記スリットを少なく
とも１つ設けることで、図８に示した従来構造による電
動機特性に対し、特性の向上を図ることができるのは上
述した各実施例から明らかである。また、これらの実施
形態では、スリット１８は回転軸（シャフト２）の軸線
と平行に形成しているが、工作の容易さを考慮しなけれ
ば、特に平行である必要はない。

【００２７】

【発明の効果】これまでの説明で明らかなように、本発
明によれば、回転子のスキュー構造および閉スロット構
造に起因した漏れ磁束をスロットに達するスリットを切
溝することによって大幅に低減することができるので、
漏れリアクタンスの減少による力率向上および損失低減
による効率向上を果たすことが可能となり、これによっ
て、特性の良い誘導電動機を得ることができる。

【００２８】また、回転子の回転軸と平行な方向へスリ
ットを設けると、スリット加工のための位置決めも容易
で、段取り時間も含め加工に要する時間の短縮化を図る
ことができるので、優れた特性の誘導電動機を安価に提
供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る誘導電動機の回
転子の平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ’線で断面した回転子スロットの
要部断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ’線で断面した回転子スロットの
要部断面図である。

【図４】図１のＣ−Ｃ’線で断面した回転子スロットの
要部断面図である。

【図５】本発明の第２の実施形態に係る誘導電動機の回
転子の平面図である。

【図６】本発明の第３の実施形態に係る誘導電動機の回
転子の平面図である。

【図７】従来例に係る誘導電動機の構造を示す一部を切
り欠いた斜視図である。

【図８】従来例に係る誘導電動機の回転子の閉スロット
構造を示す要部断面図である。

【符号の説明】

１回転子２シャフト３，３ａ，３ｂ，３ｃスロット４回転子鉄心５二次導体６エンドリング７冷却フィン８固定子９ハウジング１０固定子鉄心１１固定子スロット１２固定子巻線１３固定用の足１４エンドブラケット１５ボルト１６ベアリング１７磁気ブリッジ１８，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ａ’，１８ｂ’１
８ｃ’，１８ａ”，１８ｂ”，１８ｃ” スリットＲ１，Ｒ２，Ｒ３領域

───────────────────────────────────────────────────── 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)発明者妹尾正治千葉県習志野市東習志野七丁目１番１号株式会社日立製作所産業機器事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ギャップを介して固定子と回転子が対向
支持され、前記固定子の固定子鉄心に多数のスロットを
設け、該スロット内に固定子巻線の各コイルを挿入する
とともに、前記回転子の回転子鉄心に多数のスキューし
た閉スロットを設け、該閉スロット内に複数の二次導体
を鋳込んで形成した誘導電動機において、前記閉スロットの位置する回転子鉄心外周部に当該閉ス
ロットの周方向最大寸法の範囲内で、かつ回転子鉄心の
長手方向の寸法よりも小寸であって、深さが前記閉スロ
ット内の二次導体まで達するスリットを設けたことを特
徴とする誘導電動機。
【請求項２】前記スリットが前記回転子の回転軸と平
行に設けられていることを特徴とする請求項１記載の誘
導電動機。
【請求項３】前記スリットが、各閉スロットのそれぞ
れに少なくとも１箇所設けられていることを特徴とする
請求項２記載の誘導電動機。
【請求項４】前記回転子鉄心を軸方向に複数の領域に
分割し、各閉スロットの前記各領域毎に前記スリットを
前記回転子の回転方向に対するスキューの進み側から遅
れ側に順に設けたことを特徴とする請求項２記載の誘導
電動機。
【請求項５】前記回転子鉄心を軸方向に複数の領域に
分割し、各閉スロットの軸方向および円周方向のそれぞ
れについて交互になるように前記領域毎に前記スリット
を前記回転子の回転方向に対するスキューの進み側から
遅れ側に順に設けたことを特徴とする請求項２記載の誘
導電動機。
【請求項６】前記回転子の回転方向に対して前記スキ
ューの進み側でかつ前記回転子鉄心の端部側にのみ前記
スリットを設けたことを特徴とする請求項２記載の誘導
電動機。