JP2003189566A

JP2003189566A - 回転電機及びその製造方法

Info

Publication number: JP2003189566A
Application number: JP2001381025A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Nishihama; 和雄西濱; Hiroyuki Mikami; 浩幸三上; Miyoshi Takahashi; 身佳高橋; Tetsuro Fujigaki; 哲朗藤垣
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-12-14
Filing date: 2001-12-14
Publication date: 2003-07-04

Abstract

(57)【要約】【課題】回転子導体と短絡環との間の電気的な抵抗値の
違いによる振動や騒音の増加を抑えるにある。【解決手段】回転子鉄心２１のスロットに収納された複
数本の回転子導体端部２３Ａを短絡環２５に短絡し、短
絡環２５の外周部に設けられた収納溝２８に回転子導体
２３を収納し、回転子鉄心２１と対向する短絡環２５と
回転子導体２３との間を回転子導体２３と短絡環２５と
を一体に接合部２７により接合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は回転電機及びその製
造方法に係わり、特にかご形巻線を備えた回転電機にお
ける回転子導体と短絡環との接合部の構造及び方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の三相かご形誘導電動機において、
回転子導体と短絡環の接続構造に関する公知例として、
特開２００１−８４２１号公報に記載されるように、回
転子導体と短絡環との接続をＴＩＧ溶接によって行なう
とともに、その溶接部を、回転子導体の曲げ応力が中立
する点を通る線上付近とすることを特徴とする回転電機
についての開示がある。また、特開２０００−１６６１
９７号公報に記載されるように、回転子導体と短絡環を
短絡環外周面上の回転子導体に沿って設けた溶接開先に
溶接することを特徴とする回転電機についての開示があ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】特開２００１−８４２
１号公報に記載の回転電機は、回転子導体と短絡環との
接続をＴＩＧ溶接によって行なうとともに、その溶接部
を、回転子導体の曲げ応力が中立する点を通る線上付近
とすることで、残留応力の低減と機械強度の両者を満足
させることができるが、回転子導体を短絡環に溶接して
いない部分で電気的な抵抗に違いが生じ、騒音や振動を
増加させる恐れがある。さらに、溶接していない部分で
接触と非接触を繰り返し、電食を起こす可能性がある。

【０００４】一方、特開２０００−１６６１９７号公報
に記載の回転電機は、溶接開先を用いて溶接してあるた
め、溶接欠陥と強度低下の少ない回転子導体と短絡環の
溶接構造を提供できるものの、特開２００１−８４２１
号公報に記載の回転電機と同様に、溶接していない部分
があるため、振動や騒音を増加させる恐れや、電食を起
こす可能性がある。

【０００５】本発明の目的は、回転子導体と短絡環との
間の電気的な抵抗値の違いによる振動や騒音の増加を抑
えることができる回転電機及びその製造方法を提供する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、短絡環の外周部に設けられた収納溝に回
転子導体を収納し、外周部側の短絡環と回転子導体とを
溶接すると共に、回転子鉄心と対向する回転子導体と短
絡環との間を回転子導体と短絡環とを一体にする接合部
を設けることを特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、図１ないし図３に示した実
施例に基づいて本発明を詳細に説明する。図には、回転
電機の主要部及び部分断面で示されている。１０が固定
子であり、１１が固定子鉄心、１２が固定子スロット、
１３が固定子スロット１２内に配置された固定子巻線、
２０が固定子１０内に収納された回転子、２１が回転子
鉄心、２２が回転子鉄心２１の周方向に沿って設けられ
た複数の回転子スロット、２３が複数の回転子スロット
２２内に配置された回転子導体、２５は複数本の回転子
導体２３の軸方向端部に配置されると共に、複数本の回
転子導体２３を短絡した短絡環、２９がシャフトであ
る。

【０００８】固定子１０は、固定子鉄心１１に設けた固
定子スロット１２に固定子巻線１３が収納されている。
三相交流電源によって固定子巻線１３を励磁することで
回転磁界が発生し、回転子導体２３に誘導電流が流れて
回転子２０が回転する。回転子２０は、回転子鉄心２１
に設けた複数の回転子スロット２２に回転子導体２３が
収納され、かつ回転子鉄心２１の回転軸にはシャフト２
９が収納されている。

【０００９】複数本の回転子導体２３の軸方向端部は短
絡環２５に短絡されている。短絡環２５はその外周側に
複数本の回転子導体２３を収納する収納溝２８を形成し
ている。収納溝２８に収納された回転子導体２３と短絡
環２５との間を溶接による溶接部２６によって一体に接
続されている。

【００１０】従来技術による回転子導体２３と短絡環２
５の溶接構造は、短絡環２５の回転子鉄心と対向する対
向端側を溶接していないため、その付近では回転子導体
２３と短絡環２５の接触状態がばらつき、導通する部分
と導通しない部分があるので、導通部分と非導通部分が
でき、電気的な抵抗値に違いが生じることになり、それ
が振動や騒音に悪影響を及ぼすことがある。

【００１１】そこで、本発明では、貫通溝２８の回転子
鉄心２１と対向する対向端側２５Ａの短絡環２５と回転
子導体２３との間に回転子導体２３と短絡環２５とを一
体に接合する接合部２７を設ける。接合部２７は半田に
よるろう付により接合し、非接触部分を減らすことで、
回転子導体２３と短絡環２５との間に生じる電気的な抵
抗値の違いを少なくすることができるので、振動や騒音
の増加を抑制でき、品質安定化を図ることができる。

【００１２】また、回転電機の起動状態においては、定
常運転時に対して大きな電流が短絡環２５および回転子
導体２３に流れる。そのため、上述したような電気的な
抵抗値の違いにより発生する振動や騒音は、特に起動状
態で顕在化する。更に、回転電機の起動状態において
は、定常運転時に対して高い周波数の電流が流れるた
め、回転子導体２３および短絡環２５の表面に電流が集
中する。

【００１３】しかし、本発明のように、従来の溶接部分
に加え、収納溝２８の回転子鉄心２１と対向する対向側
端部２５Ａの短絡環２５と回転子導体２３との間を接合
部２７で接合させ、表面付近の電気的な抵抗値の違いを
少なくすることで、特に起動状態で顕在化する振動や騒
音を抑制でき、品質安定化を図ることができる。

【００１４】また、従来技術では、回転子導体２３を短
絡環２５の回転子鉄心側で溶接していないため、回転子
導体２３と短絡環２５が、電磁力や遠心力によって接触
と非接触を繰り返してしまい、電食を起こす恐れがあ
る。

【００１５】本発明では、回転子鉄心２１と対向する対
向側端部２５Ａの短絡環２５と回転子導体２３との間を
接合部２７で接合材を用いた接続方法で接合してあるた
め、表面に電流が集中する起動状態においては、常に回
転子導体２３と短絡環２５とが電気的に接触した状態と
なるため、電食防止に効果があり、品質安定化を図るこ
とができる。

【００１６】一方、例えば回転子導体２３と短絡環２５
の接合部全体を、接合材を用いて接続する方法がある
が、その方法では接合部を高温で加熱することで、高い
残留応力が発生するため、主要な接合部は、溶接を用い
たほうが応力バランスの点で優れていることは言うまで
もない。

【００１７】更に、図２、図３に記載のように、短絡環
２５の回転子鉄心側に収納溝２８を設け、さらに縦置き
で作業することで、接合部２７の接合材が貫通溝２８に
溜まるため作業性が良く、かつ接合部の耐久性が増し、
低コスト化および品質安定化を図ることができる。

【００１８】また、電気的な抵抗が小さい銀ろうを収納
溝２８に流し込むことで、回転子鉄心２１と短絡環２５
との間の間隙が狭まく、構造上溶接の困難な短絡環２５
の回転子鉄心側で、溶接よりも容易に回転子導体２３を
電気的に接続することができるため、作業性が良く低コ
スト化が図ることができる。収納溝２８はろう材を流し
易くするために、収納溝２８の入口を中間溝径より大き
い皿穴２８Ｚにしている。

【００１９】更に、接合部２７に半田を用いると、銀ろ
うよりも低い温度で融点に達するため、作業性が良く更
に低コスト化を図ることができる。

【００２０】一方、本発明による短絡環２５と回転子導
体２３の接続固定構造では、溶接部２６には回転子の遠
心力が大きいため機械的強度が得られる溶接にて形成し
たが、接合部２７は溶接部２６に比べて遠心力は大きく
ないこと、及び前述のろう付け作業が容易であること等
により、上述した接合材による接続方法でも強度が保つ
ことができる。

【００２１】また、本実施例による短絡環２５及び回転
子導体２３は、運転時に高温になる場合があるため、接
合部２７の半田は高温半田を使用することが望ましい。
尚、本実施例は三相かご形誘導電動機の回転子に適用し
た例として説明したが、本発明は同様の巻線構造である
同期機のダンパ巻線にも適用が可能である。

【００２２】以上説明してきたように、この実施例の回
転電機であると、収納溝の回転子鉄心と対向する対向端
側２５Ａの短絡環２５と回転子導体２３との間に回転子
導体２３と短絡環２５とを一体に接合する接合部２７を
設けているため、電気的な抵抗値の違いによる振動や騒
音の増加を抑えることができ、更に、前記回転子導体と
前記短絡環の接触部分で発生する電食の防止に効果があ
り、品質安定化を図ることができる。

【００２３】次に、本発明の他の実施例を図４ないし図
６により説明する。

【００２４】図４は収納溝２８に回転子鉄心２１と反対
側の短絡環の一部を残して形成した反対側端部２５Ｂ
に、回転子導体端部２３Ａが当接するように収納溝２８
に回転子導体２３を収納し、収納溝２８の回転子鉄心２
１と対向する対向側端部２５Ａの短絡環２５と回転子導
体２３との間に回転子導体２３と短絡環２５とを一体に
接合する接合部２７を設ける。この場合には、回転子導
体端部２３Ａを反対側端部２５Ｂに当接するだけで、回
転子導体２３を収納溝２８に一定の高さ間隔で配置でき
る。つまり、反対側端部２５Ｂは回転子導体２３の収納
高さを決める働きをしている。

【００２５】このことは、次に、回転電機の回転子の製
造方法にも適用できる。即ち、収納溝２８に回転子鉄心
２１と反対側短絡環の一部を残して形成した反対側端部
２５Ｂに、回転子導体端部２３Ａが当接するように収納
溝２８に回転子導体端部２３Ａを垂直状態で収納し、収
納溝２８の回転子鉄心２１と対向する対向側端部２５Ａ
の短絡環２５と回転子導体２３との間を一体に接合する
溶融接合部材を溶浸させて接合部２７を形成すれば、短
絡環２５は回転子鉄心２１を固定する雇或いは治具の役
割をすることができる。

【００２６】図５、図６は前述の図４と同様に短絡環２
５の回転子鉄心と対向する対向面２５Ｃに複数の挿入部
２８Ｃを設け、挿入部である挿入溝２８Ｃに挿入した回
転子導体２３と短絡環２５とを一体に接合する接合部２
７を設ける場合にも前述の実施例と同様な効果を達成す
ることができる。

【００２７】また製造する際には、短絡環２５の回転子
鉄心２１と対向する対抗面２５Ｃに挿入溝２８Ｃを設
け、挿入部２８Ｃに回転子鉄心２１及び回転子導体２３
を垂直状態で挿入し、挿入溝２８Ｃに回転子導体２３と
短絡環２５との間を一体に接合する溶融接合部材を溶浸
させて接合部２７を形成する。

【００２８】更に、図４ないし図６により形成した接合
部２７は、回転子鉄心２１及び回転子導体２３が回転し
ている時には、矢印方向の風圧Ｙで押圧されると、接合
部２７には矢印方向の応力Ｘが回転子導体２３と短絡環
２５に働き、接合部２７は回転子導体２３と短絡環２５
とをより強硬に接合する働きをするので、電気的な抵抗
値の違いによる振動や騒音の増加を抑えることができ
る。

【００２９】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、短絡環の回転子鉄心側に回転子導体に沿った溝を設
け、該溝を用いて回転子導体と短絡環とを接合材にて接
合しているため、電気的な抵抗値の違いによる振動や騒
音の増加を抑えることができ、さらに、回転子導体と短
絡環の接触部分で発生する電食の防止に効果があり、品
質安定化を図ることができる。

【００３０】また、接合材に銀ろうを用いることで、構
造上溶接の困難な短絡環の回転子鉄心側で、溶接よりも
容易に回転子導体を電気的に接続することができるた
め、作業性が良く低コスト化を図ることができる。さら
に、接合材に半田を用いると、銀ろうよりも低い温度で
融点に達するため、特に作業性が良く、さらなる低コス
ト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わる回転子の断面図であ
る。

【図２】図１の回転子導体と短絡環とを接合した部分断
面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図４】本発明の他の実施例に係わる回転子導体と短絡
環とを縦型状態で配置した部分断面図である。

【図５】本発明の他の実施例に係わる回転子導体と短絡
環との接合状態を示す平面図である。

【図６】図５の部分断面図である。

【符号の説明】

１０…固定子、１１…固定子鉄心、１２…固定子スロッ
ト、１３…固定子巻線、２０…回転子、２１…回転子鉄
心、２２…回転子スロット、２３…回転子導体、２５…
短絡環、２５Ａ…対向側端部、２５Ｂ…反対側端部、２
６…溶接部、２７…接合部、２８…収納溝、２９…シャ
フト。

───────────────────────────────────────────────────── 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１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者藤垣哲朗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事業部内Ｆターム(参考） 5H013 LL00 MM07 MM08 5H615 AA01 BB01 BB06 BB14 PP03 PP14 SS16 TT12 TT16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転子鉄心のスロットに収納された複数
本の回転子導体と、前記回転子導体の軸方向端部に配置
されかつ前記回転子導体端部の各々を接続する短絡環
と、前記短絡環の外周部に設けられた前記回転子導体を
収納する収納部とを備え、外周部側の前記収納部内の回
転子導体と短絡環との間を溶接した回転電機において、
前記回転子鉄心と対向する前記収納部内の回転子導体と
短絡環との間に前記回転子導体と短絡環とを一体する接
合部を設けることを特徴とする回転電機。
【請求項２】回転子鉄心のスロットに収納された複数
本の回転子導体と、前記回転子導体の軸方向端部に配置
されかつ前記回転子導体端部の各々を接続する短絡環
と、前記短絡環の外周部に設けられた前記回転子導体を
収納する収納部とを備え、外周部側の前記収納部内の回
転子導体と短絡環との間を溶接した回転電機において、
前記収納部に回転子鉄心と反対側の短絡環の一部を残し
て形成した反対側端部に、前記回転子導体端部が当接す
るように前記収納部に回転子導体を収納し、前記回転子
鉄心と対向する短絡環と回転子導体との間に回転子導体
と短絡環とを一体にする接合部を設けることを特徴とす
る回転電機。
【請求項３】回転子鉄心のスロットに収納された複数
本の回転子導体と、前記回転子導体の軸方向端部に配置
されかつ前記回転子導体端部の各々を接続する短絡環
と、前記短絡環の回転子鉄心と対向する対向面に複数の
挿入部を設け、前記挿入部に挿入した前記回転子導体と
短絡環とを一体にする接合部を設けることを特徴とする
回転電機。
【請求項４】回転子鉄心のスロットに収納された複数
本の回転子導体と、前記回転子導体の軸方向端部に配置
されかつ前記回転子導体端部の各々を接続する短絡環
と、前記短絡環の外周部に設けられた前記回転子導体を
収納する収納部とを備え、外周部側の前記収納部内の回
転子導体と短絡環との間を溶接した回転電機の製造方法
において、前記収納部に前記回転子鉄心と反対側の短絡
環の一部を残して形成した反対側端部に、前記回転子導
体端部が当接するように前記収納部に回転子導体を垂直
状態で収納し、前記回転子鉄心と対向する短絡環と回転
子導体との間を一体にする溶融接合部材を溶浸させて接
合部を形成することを特徴とする回転電機の回転子の製
造方法。
【請求項５】回転子鉄心のスロットに収納された複数
本の回転子導体と、前記回転子導体の軸方向端部に配置
され前記回転子導体端部の各々を接続する短絡環とを
備えた回転子の製造方法において、前記短絡環の回転子
鉄心と対向する対抗面に設け複数の溝に前記回転子導体
を垂直状態で挿入し、前記回転子導体と短絡環との間を
一体にする溶融接合部材を溶浸させて接合部を形成する
ことを特徴とする回転電機の回転子の製造方法。
【請求項６】前記接合部に銀ろう又は半田を使用する
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載
の回転電機及びその製造方法。
【請求項７】前記接合部はろう材を使用することを特
徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の回転電
機及びその製造方法。