JPS604896B2 - 電動機の回転子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は低電気比抵抗を有し、さらに低い電気抵抗温度
係数をそなえダィキャストに適した新規なアルミニウム
基合金によってかご形巻線を構成した電動機のかご形回
転子に関する。

従来、誘導電動機の回転子導体はアルミニウムが使用さ
れている。

しかし、純アルミニウムは２００ｏｏにおける電気抵抗
温度が４．９×１０‐３〃○抑／℃であり、また温度上
昇に伴う電気抵抗の増加が大きい。このため電動機は運
転中に回転子導体のジュール発熱によって温度上昇が起
る。一般に、電動機は温度上昇を見込んで設計されてい
るが、この温度上昇は運転中のジュール発熱と周囲から
の放熱とがバランスしてある温度に達する。また、この
温度上昇があまり高くなると絶縁等の問題が生じるので
、放熱を大きくしてできるだけ温度上昇を低くするため
に電動機本体そのものを大きく設計することが行なわれ
ている。そして電動機の温度上昇は約２００００以下に
なるように設計されているが、電動機を単に大型にする
ことは得策でないことは当然である。以上のことから、
従来の回転子導体部材として純Ａれこ何んらかの処理を
してその抵抗の温度係数を少しでも小さくすることは重
要な意味がある。

しかし、上記のような抵抗温度係数が改善された導体部
材は、電気比抵抗（以下、比抵抗と略記）が純アルミニ
ウムより著しく高く、したがって流す電流は一定なので
ジュール発熱量が大きくなり、電動機の上昇温度が２０
０００を越え、用いている絶縁物を劣化させる結果とな
った。したがって、たとえ抵抗温度係数が小さくても比
抵抗が大きいものは温度上昇のレベルが高くなり、好ま
しくなかった。すなわち、改良された従来のＡ〆合金と
しては、抵抗温度係数が比較的小さいもので、Ａ夕−０
．８％Ｍｇ合金、Ａ〆−１．２５％Ｍｎ合金などがある
。

しかし、これらの比抵抗は、純Ａその３０％増ないし５
０％増であり、温度上昇が大きかった。本発明の目的は
低い比抵抗を有し、さらに低い抵抗温度係数をそなえダ
ィキャストに適したアルミニウム基合金によってかご形
巻線を構成し、温度上昇の低い電動機のかご形回転子を
提供するにある。本発明はアルミニウムに希±類元素を
０．０５〜２．５重量％添加することによって比抵抗を
高めることなく、抵抗温度係数を小さくできることが判
明し、この合金によってかご形巻線をダィカスト成形す
ることにより温度上昇の小さい電動機のかご形回転子を
得ることができた。

すなわち、電動機の温度上昇は回転子導体の比抵抗に大
きく関係していることが明らかであるが、特にその温度
は比抵抗の温度係数によって決まることが判明した。従
って、高温で同じ比抵抗を有する合金を比較すると抵抗
温度係数が小さい方が温度上昇が小さく、上昇温度が低
いということである。本発明者らは希±類元素が、金属
元素の中で抵抗温度係数が最も小さいことに着目した。

その結果、希土類元素をＡそ中に固溶させることにより
、抵抗温度を小さくすることが出来た。しかし、希±頚
元素はＡそに対して固溶量が小さく、例えばＣｅは最大
で０．０５重量パーセントと小さい。そこで、種々検討
を加えた結果、ダィカストのように溶湯を急冷凝固され
る場合は、希士類元素が過飽和に固溶できることが判っ
た。希±類元素には広，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ
，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，
Ｌｕがあり、これらはいずれも抵抗温温度係数に有効で
あった。また、種々の含有量について実験した結果、Ａ
〆にＣｅ，Ｌａ，ｐｒ，Ｚｄ等の少なくとも１種以上を
０．３〜１．５重量％含有する範囲であれば、抵抗温度
係数は純Ａ夕より４・さくなることが判った。０．３％
未満では希士類元素の顕著な固溶効果がみられず、抵抗
温度係数の変化は小さかった。

また、１．５％を越えると、組織中にＡ夕と希士類元素
との金属間化合物の共晶が多量に晶出し、初晶（Ａそ固
溶体）の領域が少なくなるので抵抗温度係数は小さくな
らない。特に０．３〜１．５重量％の範囲が抵抗温度係
数が最も低めることから、きわめて有効である。なお、
複合添加の場合希士類元素としてミツシュメタル（い，
Ｃｅ，Ｎｄ，Ｐ貴等の混合物）の形でＡそ中に添加して
も同様の効果が得られる。

その結果、ミッシュメタル（Ｌａ３２．９％，Ｃｅ４７
．１％，Ｎｄ１５％，Ｐｒ５％）の場合、添加量は０．
５〜１．５％が適正であることが明らかとなった。本発
明の合金は、ダィカストされた状態で前記の特性を有す
るものである。

そして上記組成範囲での流動性は純Ａ夕とほぼ同等であ
り、ダィカスト性も良好であった。

実施例 １溶解は電気炉で黒鉛るつぼを約５００ｑｏに
加熱し、Ａそ地金特１種（９９．９０％）を装入し、地
金を溶解させてから８００ｑｏに昇温し、そこで希±額
元素としてセリウムをアルミニウム箔に包んで添加して
１０分間保持した後、７００午０に降溢しダイカストし
た。

同様に従来の純Ａそ，Ａそ−Ｍｇ−Ａ夕−Ｍｎ合金を溶
解し、ダィカストした。第１表に各合金の化学組成（重
量％）を示す。これらの合金のダィカスト性は純Ａそと
同程度にすぐれていた。第１表 第１図はＮｏ．１〜６の比抵抗（２０℃）を示す。

比抵抗はＣｅ含有量に伴なつて徐々に増加し、Ｃｅｌ．
８５％で約３〃○・伽である。なお、従来合金７，９の
比抵抗は、前述したようにいずれも３１〃Ｑ・肌以上で
ある。第２図は、第１表で示した各合金について２０℃
から２２０℃までの比抵抗の温度変化を測定した結果で
ある。

Ｎｏ．１は純Ａ夕、ＮＯ．２，３，４，５，６はＡと−
Ｃｅ合金である。また、Ｎｏ．７はＡ夕一０．８％Ｍｇ
、８はＡＺ−１．２５＊＊％Ｍｎ、９はＡ〆−３．５％
Ｍｇ合金である。

この結果、Ｎｏ．２，６，７，８，９は、ＮＯ．１の純
Ａ夕とほぼ平行である。これらの従来合金に比べて本発
明の合金Ｎｏ．も ５は従来のものよりも明らかに煩斜
がゆるやかであることがわかる。第２表は純Ａ〆及び本
発明合金の比抵抗（２０℃）と抵抗温度係数（２０〜２
００ｏｏ）を比較したものである。

この結果、特に本発明合金の４，５は、抵抗温度係数が
純Ａその８０％前後と小さいことが明らかである。第２
表 第３図は、第２図よりも各合金について求めた抵抗温度
係数と２００℃における比抵抗との関係を示したもので
ある。

本発明合金Ｎｏ．４，５はいずれも従来合金のＮｏ．７
，８，９および純Ａそより同じ比抵抗で比較した場合抵
抗温度係数が小さいことが明らかである。このことは明
らかにかご形電動機の温度上昇を低めることができる。
実施例 ２ 実施例１と同様の溶解方法により希±額元素としてＬａ
，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｙｂについて検討を行った。

第３表はこれらの合金の化学組成（重量％を示す。これ
らの合金のダィカスト性は純Ａ〆と同程度にすぐれてい
た。第３表これらの合金について実施例１と同様に抵抗
温度係数を測定した結果、２０℃での比抵抗は２．９６
〜２．９５仏○肌、および抵抗温度係数は３．８２〜３
．９１ム○肌／００×１０‐３であった。

実施例 ３ 実施例１と同様の溶解方法およびダィカストにより希土
類元素の複合添加について検討した。

複合添加はミッシュメタル（Ｌａ３２．９％，Ｃｅ４７
．１％，Ｎｄ１５％，Ｐｒ５％）によって行った。第４
表はこれらの合金の化学組成（重量％）を示す。これら
の合金のダィカスト性は純Ａそと同程度にすぐれていた
。第４表 実施例１と同様に比抵抗および抵抗温度係数を測定し、
結果を第５表に示す。

表に示す如く、本第５表発明合金のＮｏ．１５〜１７は
いずれも比抵抗を高めることなく、抵抗温度係数が４．
１４仏○伽×１０‐３以下と低いので、電動機の温度上
昇を著しく低めることができる。

実施例 ４ 第６表は本発明合金Ｎｏ．５を使用した電動機の温度特
性を示し、純Ａその２００午Ｃに〈らべ本発明のものの
温度上昇は１５０ｏｏであり、従来のものより５０℃低
くできることが明らかである。

温度上昇を２００ｑ○から１５０ｑｏに低くできること
は小型化及び出力アップができることが明らかである。
なお、本発明はＡ〆にＭｇ，Ｍｎ，Ｔｉ、などの金属を
含む場合にも同様の効果が発揮しうろことは明らかであ
る。

第６表 以上、本発明は希±類元素の適切な配合により、電動機
の温度上昇を低め、かつダィカスト性にも富む上記合金
によってかご形巻線を鋳造成形するので生産性が高く、
また長寿命にもつながるすぐれた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はセリウム量と比抵抗の関係を示す線図、第２図
は各種合金の比抵抗と温度との関係を示す線図、第３図
は各種合金の比抵抗と抵抗温度係数との関係を示す線図
および第４図はセリウム量と抵抗温度係数との関係を示
す線図である。 希′図紫ム図 猪乙図 菟３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 希土類元素の１種又は２種以上の合計量が０．３〜
   １．５重量％及び残部が実質的にアルミニウムからなる
   合金により回転子導体が鋳造成形されていることを特徴
   とする電動機の回転子。