JP2002369472A - Rotor structure of induction motor - Google Patents
Rotor structure of induction motorInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は誘導電動機のロータ
構造に関し、かご型誘導電動機のロータコアに形成する
通風口に工夫をしたものであり、特に大容量の誘導電動
機に適用されるものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotor structure of an induction motor, in which a vent hole formed in a rotor core of a squirrel-cage induction motor is devised, and particularly applied to a large-capacity induction motor.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図５に、大容量のかご型誘導電動機に用
いる従来のロータコア１を示す。このロータコア１はケ
イ素鋼板を積層して構成されている。このロータコア１
には、ロータバーを挿入するためのロータスロット２の
他に、通風口３が軸方向に伸びて形成されている。通風
口３には、ロータ端部に設けたフィンからエアーが送風
されて冷却が行われる。2. Description of the Related Art FIG. 5 shows a conventional rotor core 1 used for a large-capacity cage induction motor. The rotor core 1 is formed by stacking silicon steel plates. This rotor core 1
In addition to the rotor slot 2 for inserting a rotor bar, a ventilation port 3 is formed extending in the axial direction. Air is blown from the fins provided at the end of the rotor to the ventilation port 3 to perform cooling.
【０００３】また大容量の誘導電動機では、図６に示す
ように、ロータスロット２に挿入されるロータバー４の
断面形状は楔形（表面側（外周表面側）で狭く内部側で
広くなった細長い台形）になっている。このようにロー
タバー４の断面形状を楔形にしたのは、すべりが大きい
際には、ロータ表面側に表皮効果によって電流が集中す
るのでロータ表面側を狭くして高抵抗とし、すべりが小
さい際には、バー全体の断面積を広くとって低抵抗とす
るためである。In a large-capacity induction motor, as shown in FIG. 6, the cross-sectional shape of a rotor bar 4 inserted into a rotor slot 2 is a wedge shape (an elongated trapezoidal shape narrow on the front side (outer peripheral surface side) and wide on the inside side). )It has become. The reason why the cross-sectional shape of the rotor bar 4 is made wedge-shaped is that when the slip is large, the current is concentrated by the skin effect on the rotor surface side, so that the rotor surface side is narrowed to have high resistance, and when the slip is small. The reason is that the cross-sectional area of the entire bar is widened to reduce the resistance.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】誘導電動機の運転時に
おける損失は、ロータでは二次銅損によるところが大き
い。二次銅損は、すべり周波数による二次電流と、ロー
タバー４の電気抵抗によって発生する。ここで、ロータ
バー４の抵抗率は、温度上昇によって増加するので、温
度が高いほど損失の増加や出力特性の低下が懸念され
る。The loss during the operation of the induction motor is largely due to the secondary copper loss in the rotor. The secondary copper loss is generated by the secondary current due to the slip frequency and the electric resistance of the rotor bar 4. Here, since the resistivity of the rotor bar 4 increases as the temperature rises, there is a concern that the higher the temperature, the greater the loss and the lower the output characteristics.
【０００５】またロータバー４のロータ表面側では、ス
テータのスロット形状による高周波渦電流が発生し、こ
れも銅損となる。図７に示すように、ロータバー４に流
れる電流は、ロータ内部側では、すべり周波数による電
流が主であり、表面側では、そこにスロット高周波によ
る変動が重畳された波形となる。このため、ロータバー
表面側では、内部側に比べて損失及び発熱が大きくな
る。On the rotor surface side of the rotor bar 4, a high-frequency eddy current is generated due to the slot shape of the stator, which also causes copper loss. As shown in FIG. 7, the current flowing through the rotor bar 4 is mainly a current due to the slip frequency on the inside of the rotor, and has a waveform on the front side on which the fluctuation due to the slot high frequency is superimposed. For this reason, the loss and heat generation are larger on the rotor bar surface side than on the inner side.
【０００６】通常、ロータの温度上昇を抑えるために、
ロータコア１に通風口３を設けて空冷を行う場合が多
い。通風口３は、図５に示すように、ロータコア１に設
けられるが、通風口を開けることによって、ロータコア
１内部で磁路が狭くなるなど、特性への影響が懸念され
る。また、温度上昇は主にロータバー４である事やその
表面側での損失が大きい事を考えると、ロータコア１の
通風口３で効率よく空冷できているとは言えない。Usually, in order to suppress the rise in the temperature of the rotor,
In many cases, the air cooling is performed by providing the ventilation holes 3 in the rotor core 1. The ventilation port 3 is provided in the rotor core 1 as shown in FIG. 5, but there is a concern that opening the ventilation port may affect the characteristics such as a narrow magnetic path inside the rotor core 1. Further, considering that the temperature rise is mainly caused by the rotor bar 4 and the loss on the surface side thereof is large, it cannot be said that the air vent 3 of the rotor core 1 is efficiently cooled by air.
【０００７】本発明は、上記従来技術に鑑み、二次銅損
による発熱を効率的に抑えることができる誘導電動機の
ロータ構造を提供することを目的とする。An object of the present invention is to provide a rotor structure of an induction motor capable of efficiently suppressing heat generation due to secondary copper loss in view of the above prior art.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の構成は、ロータコアに形成したロータスロットにロ
ータバーを挿入してなるかご型誘導電動機のロータ構造
であって、前記ロータコアには、ロータコアの外周表面
に近く、且つ、前記ロータバーの脇の位置に通風口が設
けられていることを特徴とする。According to another aspect of the present invention, there is provided a cage-type induction motor having a rotor core inserted into a rotor slot formed in a rotor core, wherein the rotor core includes a rotor core. And a vent hole is provided near the outer peripheral surface of the rotor bar and at a position beside the rotor bar.
【０００９】また本発明の構成は、ロータコアに形成し
たロータスロットにロータバーを挿入してなるかご型誘
導電動機のロータ構造であって、前記ロータコアには、
前記ロータスロットに連通する状態で、ロータコアの外
周表面に近く、且つ、前記ロータバーの脇の位置に通風
口が設けられていることを特徴とする。The present invention also provides a cage structure of a squirrel-cage induction motor in which a rotor bar is inserted into a rotor slot formed in a rotor core.
A vent hole is provided near the outer peripheral surface of the rotor core and at a position beside the rotor bar in a state communicating with the rotor slot.
【００１０】また本発明の構成は、前記通風口の断面形
状をほぼ半円形にしたことを特徴とする。[0010] The structure of the present invention is characterized in that the cross-sectional shape of the ventilation port is substantially semicircular.
【００１１】また本発明の構成は、ロータコアに形成し
たロータスロットにロータバーを挿入してなるかご型誘
導電動機のロータ構造であって、前記ロータバーの断面
形状は、前記ロータスロットの開口部側が、外周表面側
から内部側に向かって半円形状に窪んでおり、この半円
形状の窪み部分が通風口となっていることを特徴とす
る。[0011] The structure of the present invention is a rotor structure of a cage type induction motor in which a rotor bar is inserted into a rotor slot formed in a rotor core, wherein a cross-sectional shape of the rotor bar is such that an opening side of the rotor slot has an outer periphery. It is characterized in that it is depressed in a semicircular shape from the front side toward the inner side, and the semicircular depressed portion serves as a ventilation port.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面に基づき詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【００１３】＜第１の実施の形態＞図１は本発明の第１
の実施の形態にかかる、かご型誘導電動機のロータ構造
の要部を示す。同図に示すように、ケイ素鋼板を積層し
てなるロータコア１には、軸方向に伸びるロータスロッ
ト２が形成されている。このロータスロット２にはロー
タバー４が挿入されている。ロータバー４の断面形状は
楔形（表面側（外周表面側）で狭く内部側で広くなった
細長い台形）になっている。<First Embodiment> FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
1 shows a main part of a rotor structure of a squirrel-cage induction motor according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, a rotor core 1 formed by laminating silicon steel sheets has a rotor slot 2 extending in the axial direction. A rotor bar 4 is inserted into the rotor slot 2. The cross-sectional shape of the rotor bar 4 is a wedge shape (an elongated trapezoid that is narrow on the front side (outer peripheral surface side) and wide on the inner side).
【００１４】ロータコア１には軸方向に伸びる通風口３
０が形成されている。本実施の形態では、この通風口３
０が、ロータコア１の外周表面に近く、且つ、ロータバ
ー４の脇の位置に設けられている。この通風口３０に
は、ロータ端部に設けたフィンからエアーが送風されて
ロータコア１及びロータバー４の空冷が行われる。なお
この実施の形態では、通風口３０の断面形状を台形状に
している。The rotor core 1 has a ventilation port 3 extending in the axial direction.
0 is formed. In the present embodiment, this ventilation port 3
0 is provided near the outer peripheral surface of the rotor core 1 and at a position beside the rotor bar 4. Air is blown from the fins provided at the ends of the rotor to the ventilation holes 30 to cool the rotor core 1 and the rotor bar 4 with air. In this embodiment, the cross-sectional shape of the ventilation port 30 is trapezoidal.
【００１５】なお、図５に示す従来技術では、ロータバ
ー間隔Ｗによって磁路の幅が制約されていたが、本実施
の形態では、隣接する通風口３０の間の幅Ｗ１により磁
路の幅が規制される。このため、必要な磁路を確保でき
る程度の幅Ｗ１となるように、通風口３０の幅を決定し
ている。In the prior art shown in FIG. 5, the width of the magnetic path is restricted by the rotor bar interval W, but in the present embodiment, the width of the magnetic path is determined by the width W1 between the adjacent ventilation holes 30. Be regulated. For this reason, the width of the ventilation port 30 is determined so that the width W1 is sufficient to secure a necessary magnetic path.
【００１６】ロータバー４における発熱は外周表面側で
大きいが、本実施の形態では、ロータコア１の外周表面
に近く、且つ、ロータバー４の脇の位置に通風口３０が
設けられているため、発熱の大きいロータバー４の外周
表面側を効率的に冷却することができる。このため、二
次銅損による発熱を抑えて損失を低減し、出力特性を向
上させることができる。Although the heat generated by the rotor bar 4 is large on the outer peripheral surface side, in the present embodiment, since the ventilation port 30 is provided near the outer peripheral surface of the rotor core 1 and at a position beside the rotor bar 4, the heat generated is reduced. The outer peripheral surface side of the large rotor bar 4 can be efficiently cooled. For this reason, heat generation due to secondary copper loss can be suppressed, loss can be reduced, and output characteristics can be improved.
【００１７】また、図５に示すような従来の通風口３を
無くしたり、このような通風口３を少なくすることがで
き、ロータコア１での磁気飽和を抑えた設計ができ、出
力特性を向上させたり、小型化することが可能となる。In addition, the conventional vent 3 as shown in FIG. 5 can be eliminated, or the number of such vents 3 can be reduced, a design can be achieved in which the magnetic saturation in the rotor core 1 is suppressed, and the output characteristics are improved. Or downsizing.
【００１８】＜第２の実施の形態＞図２は本発明の第２
の実施の形態にかかる、かご型誘導電動機のロータ構造
の要部を示す。同図に示すように、ケイ素鋼板を積層し
てなるロータコア１には、軸方向に伸びるロータスロッ
ト２が形成されている。このロータスロット２にはロー
タバー４が挿入されている。ロータバー４の断面形状は
楔形（表面側（外周表面側）で狭く内部側で広くなった
細長い台形）になっている。<Second Embodiment> FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention.
1 shows a main part of a rotor structure of a squirrel-cage induction motor according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, a rotor core 1 formed by laminating silicon steel sheets has a rotor slot 2 extending in the axial direction. A rotor bar 4 is inserted into the rotor slot 2. The cross-sectional shape of the rotor bar 4 is a wedge shape (an elongated trapezoid that is narrow on the front side (outer peripheral surface side) and wide on the inner side).
【００１９】ロータコア１には軸方向に伸びる通風口３
１が形成されている。本実施の形態では、この通風口３
１が、ロータコア１の外周表面に近く、且つ、ロータバ
ー４の脇の位置に設けられている。この通風口３１に
は、ロータ端部に設けたフィンからエアーが送風されて
ロータコア１及びロータバー４の空冷が行われる。しか
も、この実施の形態では、通風口３１の断面形状を略半
円形状にしている。The rotor core 1 has a ventilation hole 3 extending in the axial direction.
1 is formed. In the present embodiment, this ventilation port 3
1 is provided near the outer peripheral surface of the rotor core 1 and at a position beside the rotor bar 4. Air is blown from the fins provided at the end of the rotor to the ventilation port 31 to cool the rotor core 1 and the rotor bar 4 with air. Moreover, in this embodiment, the cross-sectional shape of the ventilation port 31 is substantially semicircular.
【００２０】このように、通風口３１の断面形状を略半
円形状にして、磁束が集中してしまう角部を極力小さく
した構造にしたため、実質的な磁気抵抗が減少し、ロー
タコア部での磁気飽和を抑えることができ、出力特性を
向上させたり、小型化することが可能になる。As described above, since the cross-sectional shape of the ventilation port 31 is made substantially semicircular and the corner where the magnetic flux is concentrated is made as small as possible, the substantial magnetic resistance is reduced, and the rotor core portion has Magnetic saturation can be suppressed, and output characteristics can be improved and the size can be reduced.
【００２１】＜第３の実施の形態＞図３は本発明の第３
の実施の形態にかかる、かご型誘導電動機のロータ構造
の要部を示す。同図に示すように、ケイ素鋼板を積層し
てなるロータコア１には、軸方向に伸びるロータスロッ
ト２が形成されている。このロータスロット２にはロー
タバー４が挿入されている。ロータバー４の断面形状は
楔形（表面側（外周表面側）で狭く内部側で広くなった
細長い台形）になっている。<Third Embodiment> FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention.
1 shows a main part of a rotor structure of a squirrel-cage induction motor according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, a rotor core 1 formed by laminating silicon steel sheets has a rotor slot 2 extending in the axial direction. A rotor bar 4 is inserted into the rotor slot 2. The cross-sectional shape of the rotor bar 4 is a wedge shape (an elongated trapezoid that is narrow on the front side (outer peripheral surface side) and wide on the inner side).
【００２２】ロータコア１には軸方向に伸びる通風口３
２が形成されている。本実施の形態では、この通風口３
２が、ロータスロット２に連通した状態で、ロータコア
２の外周表面に近く、且つ、ロータバー４の脇の位置に
設けられている。この通風口３２には、ロータ端部に設
けたフィンからエアーが送風されてロータコア１及びロ
ータバー４の空冷が行われる。しかも、この実施の形態
では、通風口３２の断面形状を略半円形状にしている。The rotor core 1 has a ventilation hole 3 extending in the axial direction.
2 are formed. In the present embodiment, this ventilation port 3
2 is provided at a position close to the outer peripheral surface of the rotor core 2 and beside the rotor bar 4 in a state of communicating with the rotor slot 2. Air is blown from the fins provided at the end of the rotor to the ventilation holes 32 to cool the rotor core 1 and the rotor bar 4 with air. Moreover, in this embodiment, the cross-sectional shape of the ventilation port 32 is substantially semicircular.
【００２３】このように、通風口３２の断面形状を略半
円形状にして、磁束が集中してしまう角部を極力小さく
した構造にしたため、実質的な磁気抵抗が減少し、ロー
タコア部での磁気飽和を抑えることができ、出力特性を
向上させたり、小型化することが可能になる。As described above, since the cross-sectional shape of the ventilation port 32 is made substantially semicircular and the corner where the magnetic flux is concentrated is made as small as possible, the substantial magnetic resistance is reduced, and the rotor core portion is formed. Magnetic saturation can be suppressed, and output characteristics can be improved and the size can be reduced.
【００２４】また、通風口３２がロータスロット２に連
通しているため、通風口３２に送られたエアーがロータ
バー１に直接接触して、更に効率的・直接的に空冷を行
うことができる。なお、通風口３２とロータスロット２
とが連通し、両者間に鋼板が存在しないため、必要な強
度を確保できるように、通風口３２の大きさや位置を最
適に設計している。Further, since the air vent 32 communicates with the rotor slot 2, the air sent to the air vent 32 comes into direct contact with the rotor bar 1, thereby enabling more efficient and direct air cooling. In addition, the ventilation port 32 and the rotor slot 2
The size and position of the ventilation port 32 are optimally designed so that the required strength can be ensured because there is no steel plate between the two.
【００２５】＜第４の実施の形態＞図４は本発明の第４
の実施の形態にかかる、かご型誘導電動機のロータ構造
の要部を示す。同図に示すように、ケイ素鋼板を積層し
てなるロータコア１には、軸方向に伸びるロータスロッ
ト２が形成されている。このロータスロット２にはロー
タバー４が挿入されている。<Fourth Embodiment> FIG. 4 shows a fourth embodiment of the present invention.
1 shows a main part of a rotor structure of a squirrel-cage induction motor according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, a rotor core 1 formed by laminating silicon steel sheets has a rotor slot 2 extending in the axial direction. A rotor bar 4 is inserted into the rotor slot 2.
【００２６】ロータバー４の断面形状は略楔形であり、
表面側（外周表面側）で広く内部側で狭くなった台形に
なっている。しかも、ロータスロット２の開口部２ａに
対向する表面は、外周表面側から内部側に向かって半円
形状に窪んでいる。そして、この半円形状の窪みの部分
が通風口３３となっている。この通風口３３には、ロー
タ端部に設けたフィンからエアーが送風されてロータコ
ア１及びロータバー４の空冷が行われる。The rotor bar 4 has a substantially wedge-shaped cross section.
It has a trapezoidal shape that is wide on the front side (outer peripheral surface side) and narrow on the inner side. Moreover, the surface of the rotor slot 2 facing the opening 2a is recessed in a semicircular shape from the outer peripheral surface side toward the inner side. The semicircular dent serves as the ventilation port 33. Air is blown into the ventilation holes 33 from fins provided at the end of the rotor to cool the rotor core 1 and the rotor bar 4 with air.
【００２７】この実施の形態では、ロータバー４の表面
側の両先端は狭くなっているので、スロット高調波によ
る損失を小さく抑えることができる。また、隣り合った
ロータバー４の間に通風口を設けることがないので、隣
り合ったロータバー４の間隔を一定にとることで、最も
有効にその断面を使うことができる。In this embodiment, since both ends on the surface side of the rotor bar 4 are narrowed, the loss due to slot harmonics can be suppressed to a small value. In addition, since there is no ventilation hole between the adjacent rotor bars 4, the cross section can be used most effectively by keeping the interval between the adjacent rotor bars 4 constant.
【００２８】[0028]
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、ロー
タコアの外周表面に近く、且つ、ロータバーの脇の位置
に通風口を設けることで、効率的に二次銅損による発熱
を抑えることができる。また、ロータバーの形状に工夫
をすることにより、ロータスロット内に通風口を設ける
ことで、効率的に二次銅損による発熱を抑えることがで
きる。その結果、ロータコアに設けていた従来の通風口
を小さくしたり、もしくは無くすことができるので、ロ
ータコア部での磁気飽和を抑えた設計ができる。すなわ
ち、出力特性を向上させることや、小型化することが可
能となる。As described above, according to the present invention, by providing ventilation holes near the outer peripheral surface of the rotor core and at positions beside the rotor bar, heat generation due to secondary copper loss can be efficiently suppressed. it can. By devising the shape of the rotor bar and providing ventilation holes in the rotor slots, heat generation due to secondary copper loss can be efficiently suppressed. As a result, the conventional ventilation holes provided in the rotor core can be reduced or eliminated, so that a design can be achieved in which the magnetic saturation in the rotor core is suppressed. That is, the output characteristics can be improved and the size can be reduced.
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる、かご型誘
導電動機のロータ構造の要部を示す構成図。FIG. 1 is a configuration diagram showing a main part of a rotor structure of a cage induction motor according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第２の実施の形態にかかる、かご型誘
導電動機のロータ構造の要部を示す構成図。FIG. 2 is a configuration diagram showing a main part of a rotor structure of a squirrel-cage induction motor according to a second embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第３の実施の形態にかかる、かご型誘
導電動機のロータ構造の要部を示す構成図。FIG. 3 is a configuration diagram showing a main part of a rotor structure of a squirrel-cage induction motor according to a third embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第４の実施の形態にかかる、かご型誘
導電動機のロータ構造の要部を示す構成図。FIG. 4 is a configuration diagram showing a main part of a rotor structure of a squirrel-cage induction motor according to a fourth embodiment of the present invention.
【図５】誘導電動機の従来のロータコアを示す構成図。FIG. 5 is a configuration diagram showing a conventional rotor core of an induction motor.
【図６】誘導電動機の従来のロータコアの要部を示す構
成図。FIG. 6 is a configuration diagram showing a main part of a conventional rotor core of an induction motor.
【図７】ロータバーに流れる電流を示す波形図。FIG. 7 is a waveform diagram showing a current flowing through a rotor bar.
１ ロータコア ２ ロータスロット ３，３０，３１，３２，３３ 通風口 ４ ロータバー Reference Signs List 1 rotor core 2 rotor slot 3, 30, 31, 32, 33 ventilation port 4 rotor bar
Claims (4)
ロータバーを挿入してなるかご型誘導電動機のロータ構
造であって、 前記ロータコアには、ロータコアの外周表面に近く、且
つ、前記ロータバーの脇の位置に通風口が設けられてい
ることを特徴とする誘導電動機のロータ構造。1. A rotor structure of a squirrel-cage induction motor in which a rotor bar is inserted into a rotor slot formed in a rotor core, wherein the rotor core is located near an outer peripheral surface of the rotor core and at a position beside the rotor bar. A rotor structure for an induction motor, wherein a ventilation port is provided.
ロータバーを挿入してなるかご型誘導電動機のロータ構
造であって、 前記ロータコアには、前記ロータスロットに連通する状
態で、ロータコアの外周表面に近く、且つ、前記ロータ
バーの脇の位置に通風口が設けられていることを特徴と
する誘導電動機のロータ構造。2. A rotor structure of a cage-type induction motor in which a rotor bar is inserted into a rotor slot formed in a rotor core, wherein the rotor core is in communication with the rotor slot, near an outer peripheral surface of the rotor core, A rotor structure of an induction motor, wherein a ventilation port is provided at a position beside the rotor bar.
通風口の断面形状をほぼ半円形にしたことを特徴とする
誘導電動機のロータ構造。3. The rotor structure of an induction motor according to claim 1, wherein the cross-sectional shape of the ventilation port is substantially semicircular.
ロータバーを挿入してなるかご型誘導電動機のロータ構
造であって、 前記ロータバーの断面形状は、前記ロータスロットの開
口部側が、外周表面側から内部側に向かって半円形状に
窪んでおり、 この半円形状の窪み部分が通風口となっていることを特
徴とする誘導電動機のロータ構造。4. A rotor structure of a squirrel-cage induction motor in which a rotor bar is inserted into a rotor slot formed in a rotor core, wherein a cross-sectional shape of the rotor bar is such that an opening side of the rotor slot is an inner side from an outer peripheral surface side. The rotor structure of an induction motor, characterized in that it is depressed in a semicircular shape toward the bottom, and the semicircular depressed portion serves as a ventilation port.
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