JP2009011067A - Rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータや発電機などの回転電機に係り、特に、導体バーを用いる誘導電動機等に好適な回転電機に関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine such as a motor or a generator, and more particularly to a rotating electrical machine suitable for an induction motor using a conductor bar.
従来の比較的小容量の誘導電動機の回転子は、例えば、回転子鉄心と、導体バーと、エンドリングによって構成されている(例えば、特許文献1参照)。電磁鋼板を複数枚積層して形成された回転子鉄心のスロットには、複数本の導体バーが配置され、導体バーの両端には、短絡環が固定されている。導体バー及び短絡環の材料は、アルミニウムまたはアルミニウム合金、もしくは銅または銅合金を用いている。導体バー及び短絡環は、鋳造方式にて一体成形されるため、量産性が良いものである。 A conventional rotor of a relatively small capacity induction motor includes, for example, a rotor core, a conductor bar, and an end ring (see, for example, Patent Document 1). A plurality of conductor bars are arranged in a slot of a rotor core formed by laminating a plurality of electromagnetic steel plates, and a short-circuit ring is fixed to both ends of the conductor bar. Aluminum or an aluminum alloy, or copper or a copper alloy is used as a material for the conductor bar and the short-circuit ring. Since the conductor bar and the short-circuit ring are integrally formed by a casting method, the mass productivity is good.
しかしながら、例えば、特許文献1に記載された構成を有する回転子では、通常始動に導体バーに電流が流れはじめることにより、導体バーと短絡環に急激な温度上昇が生じ、同時に回転による遠心力が負荷される。また、回転軸が拘束されているような異常起動状態においては、回転による負荷はないが、通常よりも導体バーに大電流が流れる時間が長く、導体バーと短絡環に大きな温度上昇が生じる。温度上昇に伴う熱変形によって軸方向に膨張し、また回転変形に伴う始動時には、遠心力による径方向への膨張が同時に生じる。導体バーが膨張し、短絡環と回転子鉄心の間にすき間が生じると、短絡環は軸方向に角度をもってたわむ変形をすることが可能となる。そのため、短絡環の膨張変形に吸収するために導体バーが短絡環膨張方向に引っ張られ、導体バーに曲げ変形を生じる。この曲げ変形によって、導体バーの短絡環の付け根部には大きな引張り応力が発生する。この引張荷重が、起動停止および異常起動の繰り返しによって、繰返し負荷されるため、導体バーの疲労破壊の原因となっていた。 However, for example, in a rotor having the configuration described in Patent Document 1, when a current starts to flow through the conductor bar during normal starting, a sudden temperature rise occurs in the conductor bar and the short-circuit ring, and at the same time, centrifugal force due to rotation is generated. Be loaded. In an abnormally activated state where the rotating shaft is constrained, there is no load due to rotation, but the time during which a large current flows through the conductor bar is longer than usual, and a large temperature rise occurs in the conductor bar and the short-circuit ring. Expansion in the axial direction occurs due to thermal deformation accompanying temperature rise, and expansion in the radial direction due to centrifugal force occurs simultaneously at the time of start-up associated with rotational deformation. When the conductor bar expands and a gap is generated between the short-circuit ring and the rotor core, the short-circuit ring can be deformed to bend at an angle in the axial direction. Therefore, in order to absorb the expansion deformation of the short-circuit ring, the conductor bar is pulled in the expansion direction of the short-circuit ring, and the conductor bar is bent. Due to this bending deformation, a large tensile stress is generated at the base of the short-circuit ring of the conductor bar. Since this tensile load is repeatedly applied by repeated starting and stopping and abnormal starting, it has been a cause of fatigue failure of the conductor bar.
本発明の目的は、導体バーと短絡環の付け根部に生じる高い引張応力を低減でき、高速領域まで回転させることができることにより、高出力な回転電機を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a high-power rotating electrical machine that can reduce high tensile stress generated at the base of a conductor bar and a short-circuit ring and can be rotated to a high-speed region.
(1)上記目的を達成するために、本発明は、固定子と、この固定子に対向して配置された回転子とを有し、前記回転子は、回転子鉄心と、この回転子鉄心の軸方向に形成された複数スロットにそれぞれ挿通される複数の導体バーと、これらの導体バーの両端に設けられた短絡環とを有し、前記回転子鉄心は、前記複数のスロットが打ち抜かれた鋼板を複数枚積層して形成される回転電機であって、前記回転子鉄心の軸方向の両端部に位置する前記鋼板は、その一方の面において、前記スロットの周囲に形成された面取り部を備え、前記面取り部の形成された面が、前記回転子鉄心の軸方向の両端部側に面するようにしたものである。
かかる構成により、導体バーと短絡環の付け根部に生じる高い引張応力を低減でき、高速領域まで回転させることができることにより、高出力な回転電機を得られるものとなる。
(1) In order to achieve the above object, the present invention includes a stator and a rotor disposed to face the stator, and the rotor includes a rotor core and the rotor core. A plurality of conductor bars respectively inserted into a plurality of slots formed in the axial direction of the conductor bars, and short-circuit rings provided at both ends of the conductor bars, and the rotor core is formed by punching the plurality of slots. A rotating electrical machine formed by laminating a plurality of steel plates, wherein the steel plates located at both ends in the axial direction of the rotor core are chamfered portions formed around the slots on one surface thereof The surface where the chamfered portion is formed faces the both end portions in the axial direction of the rotor core.
With such a configuration, high tensile stress generated at the base portion of the conductor bar and the short-circuit ring can be reduced, and the rotating machine can be rotated to a high speed region, whereby a high-output rotating electrical machine can be obtained.
(2)上記(1)において、好ましくは、前記鋼板の全ては、その一方の面において、前記スロットの周囲に形成された面取り部を備えるようにしたものである。 (2) In the above (1), preferably, all of the steel plates are provided with a chamfered portion formed around the slot on one surface thereof.
(3)上記(2)において、好ましくは、前記回転子鉄心は、偶数枚の前記鋼板を積層して形成されるとともに、前記面取り部が形成された面が、前記回転子鉄心の軸方向において、交互に位置するようにしたものである。 (3) In the above (2), preferably, the rotor core is formed by laminating an even number of the steel plates, and the surface on which the chamfered portion is formed is in the axial direction of the rotor core. Are arranged alternately.
(4)上記(2)において、好ましくは、前記導体バー及び前記短絡環は、ダイキャストにより一体成形されるものである。 (4) In said (2), Preferably, the said conductor bar and the said short circuit ring are integrally molded by die-casting.
(5)上記(1)において、好ましくは、前記導体バーは、前記スロットの中に挿入されるとともに、前記導体バーの両端部に、それぞれ、前記短絡環が固定されるものである。 (5) In the above (1), preferably, the conductor bar is inserted into the slot, and the short-circuit rings are fixed to both ends of the conductor bar, respectively.
(6)また、上記目的を達成するために、本発明は、固定子と、この固定子に対向して配置された回転子とを有し、前記回転子は、回転子鉄心と、この回転子鉄心の軸方向に形成された複数スロットにそれぞれ挿通される複数の導体バーと、これらの導体バーの両端に設けられた短絡環とを有し、前記回転子鉄心は、前記複数のスロットが打ち抜かれた鋼板を複数枚積層して形成される回転電機であって、上記回転子鉄心の複数スロットが一端側に向かって広がっているものである。
かかる構成により、導体バーと短絡環の付け根部に生じる高い引張応力を低減でき、高速領域まで回転させることができることにより、高出力な回転電機を得られるものとなる。
(6) Moreover, in order to achieve the said objective, this invention has a stator and the rotor arrange | positioned facing this stator, and the said rotor is a rotor core and this rotation. A plurality of conductor bars respectively inserted into a plurality of slots formed in the axial direction of the core, and short-circuit rings provided at both ends of the conductor bars, and the rotor core includes the plurality of slots. A rotary electric machine formed by laminating a plurality of punched steel sheets, wherein a plurality of slots of the rotor core are spread toward one end side.
With such a configuration, high tensile stress generated at the base portion of the conductor bar and the short-circuit ring can be reduced, and the rotating machine can be rotated to a high speed region, whereby a high-output rotating electrical machine can be obtained.
本発明によれば、導体バーと短絡環の付け根部に生じる高い引張応力を低減でき、高速領域まで回転させることができることにより、高出力化できるものとなる。 According to the present invention, high tensile stress generated at the base of the conductor bar and the short-circuit ring can be reduced, and the output can be increased by being rotated to a high speed region.
以下、図1〜図7を用いて、本発明の第1の実施形態による回転電機の構成について説明する。 Hereinafter, the configuration of the rotating electrical machine according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
本実施形態では、回転電機の一例として、ハイブリット自動車に用いられる電動機に基づいて説明する。本実施形態のハイブリット自動車用電動機は、車輪を駆動する駆動用のモータの機能と、発電を行う発電機の機能の両方を有しており、自動車の走行状態によって、夫々の機能を切り替えるようにしている。 In this embodiment, an example of a rotating electrical machine will be described based on an electric motor used in a hybrid vehicle. The hybrid automobile electric motor of this embodiment has both a function of a driving motor that drives wheels and a function of a generator that generates electric power, and the functions are switched depending on the running state of the automobile. ing.
最初に、図1〜図3を用いて、本実施形態による回転電機の全体構成について説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態による回転電機の全体構成を示す側面断面図である。図2は、本発明の第1の実施形態による回転電機に用いる回転子の斜視図である。図3は、本発明の第1の実施形態による回転電機に用いる回転子の要部の斜視図である。なお、各図において、同一符号は、同一部分を示している。
Initially, the whole structure of the rotary electric machine by this embodiment is demonstrated using FIGS. 1-3.
FIG. 1 is a side sectional view showing an overall configuration of a rotating electrical machine according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view of a rotor used in the rotating electrical machine according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a perspective view of a main part of the rotor used in the rotating electrical machine according to the first embodiment of the present invention. In each figure, the same numerals indicate the same parts.
図1に示すように、誘導型回転電機は、軸方向の一端側が開口した有底筒状のハウジング1と、このハウジング1の開口端を封止するカバー2を有している。ハウジング1の内側には水路形成部材22が設けられ、水路形成部材22の一端はハウジング1とカバー2とに挟まれて固定されており、水路24が固定子4とハウジング1との間に形成される。冷却水の取入口32から冷却水が水路24に取入れられ、冷却水は水路24から排出口34に排出されて回転電機を冷却する。ハウジング1とカバー2は、複数本、例えば6本のボルト3によって締結されている。
As shown in FIG. 1, the induction type rotating electrical machine has a bottomed cylindrical housing 1 that is open at one end in the axial direction, and a cover 2 that seals the open end of the housing 1. A water channel forming member 22 is provided inside the housing 1, one end of the water channel forming member 22 is fixed between the housing 1 and the cover 2, and a
ハウジング1の内周に設けられた水路形成部材22の内側には、固定子4が焼き嵌め等で固定されている。固定子4は、周方向等間隔に、複数のスロットが設けられた固定子鉄心412と、各スロット内に巻回された3相の固定子巻線とによって構成されている。この実例では、8極48スロットで、固定子巻線はスター結線にて結線されており、それぞれの相は、一対の固定子コイルが並列に接続された2Y結線となっている。
A stator 4 is fixed inside the water channel forming member 22 provided on the inner periphery of the housing 1 by shrink fitting or the like. The stator 4 includes a
また、固定子鉄心412の内周には、固定子鉄心412と対向するように微小な隙間を介して回転可能に回転子5が配置されている。回転子5はシャフト6に固定されており、シャフト6と一体に回転する。シャフト6はその両サイドにおいて、ハウジング1およびカバー2にそれぞれ設けられた軸受として作用するボールベアリング7a,7bによって回転自在に支持されている。これらのベアリング7a,7bの内、カバー2側のベアリング7aは、略四角形状の固定板8によって固定されている。ハウジング1の底部側のベアリング7bは、ハウジング1の底部に設けられた凹部に固定されている。このため、固定子4に対して回転子5が相対回転するようになっている。シャフト6のカバー2側端にスリーブ9及びスペーサ10を介してナット11によって取付けられたプーリー12によって、シャフト6の回転力が外部に出力される、もしくは、プーリー12からの回転力がシャフト6に入力される。尚、スリーブ9の外周及びプーリー12の内周は、若干、円錐形状となっているため、ナット11による締め込み力によってプーリー12とシャフト6が強固に一体化され、一体的に回転できるようになっている。
In addition, the
回転子5は、図1及び図3に示すように、回転軸方向に延びる導体バー511を等間隔で周方向に全周に渡って有しており、図2に示すように、回転軸方向両端にて各導体バー511を短絡させるよう一対の短絡環512が連結されたかご型回転子である。図3に示すように、導体バー511は、磁性体からなる回転子鉄心513に埋め込まれている。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
図2及び図3に示す回転子鉄心513は、厚さ0.05〜1mm程度の電磁鋼板を打ち抜き加工またはエッチング加工により成形し、成形された電磁鋼板を積層して構成された積層鋼板からなる。図2及び図3に示すように、回転子鉄心513の内周側には、軽量化の為に略扇形の空洞部514が周方向等間隔に設けられている。また、外周側には、夫々の導体バー511が配置される複数の空間が設けられている。回転子鉄心513は、固定子側に導体バー511を有しており、導体バー511の内側に磁気回路を作るための回転子ヨーク51(図1)を有している。
A
本実施形態では固定子は8極の固定子巻線を有しており、極数が2極や4極の誘導電動機に比べ、回転子ヨーク530に形成される磁気回路の径方向の厚さを薄くできる。8極より極数を増やす方が前記厚さを薄くできるが、12極以上では出力および効率が低下する問題がある。従ってエンジン始動機能も含め車両走行用の回転電機は6極から10極、特に8極あるいは10極が良好である。 In this embodiment, the stator has an 8-pole stator winding, and the thickness of the magnetic circuit formed in the rotor yoke 530 in the radial direction is larger than that of an induction motor having two or four poles. Can be thinned. The thickness can be reduced by increasing the number of poles compared to 8 poles, but there is a problem in that the output and efficiency are lowered if 12 poles or more. Accordingly, the rotating electric machine for running the vehicle including the engine start function is preferably 6 to 10 poles, particularly 8 or 10 poles.
回転子5の夫々の導体バー511及び短絡環512は、アルミによって構成されており、回転子鉄心513にダイキャストによって一体となるように成形している。尚、回転子鉄心の両端に配置された短絡環512は、回転子鉄心513から軸方向両端に突出するように設けられる。
Each
また、ハウジング1の底部側には、回転速度や回転子位置を検出するための回転センサ13が設けられている。尚、回転センサ13はレゾルバを用いても構わない。
A
次に、図4を用いて、本実施形態による回転電機の回転子鉄心に用いる電磁鋼板の構成について説明する。
図4は、本発明の第1の実施形態による回転電機の回転子鉄心に用いる電磁鋼板の構成を示す斜視図である。なお、図4において、図1〜図3と同一符号は、同一部分を示している。
Next, the configuration of the electrical steel sheet used for the rotor core of the rotating electrical machine according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is a perspective view showing a configuration of an electromagnetic steel sheet used for the rotor core of the rotating electrical machine according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 4, the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 3 denote the same parts.
回転子鉄心513は、厚さ0.05〜1.0mmの電磁鋼板を打ち抜き加工により成形し、成形された電磁鋼板を積層して構成された積層鋼板からなる。打ち抜き加工された電磁鋼板の内周側には、軽量化の為に空洞部514が周方向等間隔に設けられている。また、外周側には、導体バーが配置されるスロット511が設けられている。
The
また、打ち抜き加工された電磁鋼板の一方の面であって、かつ、スロット511の周囲には、面取り部541が形成されている。面取り部541は、ダイス押し付けにより成形される。面取り部541の断面形状は、円弧状としている。
Further, a chamfered
すなわち、厚さ0.05〜1.0mmの電磁鋼板に対して、ダイス押し付けにより、面取り部541に相当する形状を加工し、次に、打ち抜き加工により、図4に示す形状に成形する。ここで、面取り部541の形成されたスロット511は、回転子鉄心の一端側に向かって広がっている形状となっている。
That is, a shape corresponding to the chamfered
なお、打ち抜き加工に代えて、エッチング加工を用いることもできる。この場合、厚さ0.05〜1.0mmの電磁鋼板に対して、ダイス押し付けにより、面取り部541に相当する形状を加工し、次に、エッチング加工により、図4に示す形状に成形する。
An etching process can be used instead of the punching process. In this case, a shape corresponding to the chamfered
なお、面取り部541の断面形状は、円弧状に代えて、テーパー状とすることもできる。この場合、ダイスの先端形状を変更し、ダイス押し付けにより、面取り部541に相当する形状を成形する。
Note that the cross-sectional shape of the chamfered
次に、図5を用いて、本実施形態による回転電機の回転子の構成について説明する。
図5は、本発明の第1の実施形態による回転電機の回転子の構成を示す断面図である。なお、図5(B)は、図5(A)の要部を拡大した状態を示している。
また、図5において、図1〜図4と同一符号は、同一部分を示している。
Next, the configuration of the rotor of the rotating electrical machine according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the configuration of the rotor of the rotating electrical machine according to the first embodiment of the present invention. Note that FIG. 5B illustrates an enlarged state of the main part of FIG.
5, the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 4 indicate the same parts.
本実施形態では、回転子鉄心513は、図4に示した打ち抜き加工された電磁鋼板を偶数枚用い、2枚1組として、1枚目の電磁鋼板に対して、2枚目の電磁鋼板を反転させて、これらを組み合わせ所定の厚さに積層したものとしている。積層された状態は、図5に示すようになる。
In the present embodiment, the
図5(B)に拡大して図示するように、面取り部541の断面形状は、円弧状である。2枚1組として、1枚目の電磁鋼板に対して、2枚目の電磁鋼板を反転させて、これらを組み合わせることで、2枚積層された電磁鋼板の、導体バー514が成形されるスロットの内周側は、半円状となる。
As illustrated in an enlarged view in FIG. 5B, the cross-sectional shape of the chamfered
導体バー515及び短絡環512は、アルミニウムによって構成されており、回転子鉄心513にダイキャストによって一体となるように成形している。なお、回転子鉄心513の両端に配置された短絡環512は、回転子鉄心513から軸方向両端に突出するように設けられる。
The
ダイキャストによって、導体バー515及び短絡環512を一体整形することで、導体バー515の表面には、積層された磁性鋼板のスロットの内周面の凹凸形状に応じた、凹凸部分を容易につくり出すことができる。
By integrally shaping the
ここで、導体バー515の凸部は、面取り部541に倣った円弧状となる。面取り部541がない場合には、スロットの断面形状には角部があり、この角部に応力が集中する。それに対して、面取り部541を成形した上で、導体バー515をダイキャストにより成形することで、角部に生じる応力集中を防ぐことができる。さらに、凹凸部を複数にすることで応力集中を分散させることができる。
Here, the convex portion of the
以上説明したように、回転子鉄心513の導体バー515の入るスロット511に面取り部541を形成し、交互に組み合わせて積層することで、この凹凸部によって導体バー515の軸方向変形が回転子鉄心513によって拘束され、短絡環512と回転子鉄心513の間のすき間が生じていない。そのため導体バー515の曲げ変形が起こらずに、導体バー515と短絡環512の付け根部は引張状態とならない。したがって、付け根部の引張応力は低減でき疲労強度が高くなり、高速領域まで回転させることができ、高出力な回転電機が可能となる。
As described above, the chamfered
また、回転子鉄心513の導体バー515の入るスロット511に面取り部541を形成し、交互に組み合わせて積層することで、回転子鉄心513の両端部が開となっているため、導体バー515のダイキャスト鋳造の湯流れ性が向上できる。
In addition, since the chamfered
また、回転子鉄心513の導体バー515の入るスロット511に面取り部541を形成する工程において、抜き工程の型をほとんど変更することなく、1段階で予備抜き工程を行い2段階で抜き工程にすることでスロット511に面取り部541を形成することが可能であることから、従来の設備で生産することができる。
In addition, in the process of forming the chamfered
ここで、図6及び図7を用いて、本実施形態による回転電機の回転子鉄心に用いる電磁鋼板の他の構成について説明する。
図6は、本発明の第1の実施形態による回転電機の回転子鉄心に用いる電磁鋼板の他の構成を示す斜視図である。図7は、本発明の第1の実施形態による回転電機の回転子鉄心に用いる電磁鋼板のその他の構成を示す斜視図である。なお、図6及び図7において、図4と同一符号は、同一部分を示している。
Here, the other structure of the electromagnetic steel sheet used for the rotor core of the rotary electric machine by this embodiment is demonstrated using FIG.6 and FIG.7.
FIG. 6 is a perspective view showing another configuration of the electromagnetic steel sheet used for the rotor core of the rotating electrical machine according to the first embodiment of the present invention. FIG. 7 is a perspective view showing another configuration of the electromagnetic steel sheet used for the rotor core of the rotating electrical machine according to the first embodiment of the present invention. 6 and 7, the same reference numerals as those in FIG. 4 indicate the same parts.
図5に示す回転鉄心5135に用いられる打ち抜き加工のされた電磁鋼板は、半閉のスロット511(オープンスロット)を有していたのに対して、図6に示す回転鉄心513Aに用いられる打ち抜き加工のされた電磁鋼板は、全閉のスロット511A(クローズスロット)を有している。このような場合でも、電磁鋼板の一方の面で、かつ、スロット511Aの周囲には、面取り部514Aが形成されている。
The punched magnetic steel sheet used for the rotating iron core 5135 shown in FIG. 5 has a semi-closed slot 511 (open slot), whereas the punching used for the
また、図7に示す回転鉄心513Bに用いられる打ち抜き加工のされた電磁鋼板は、二重かご形のスロット511Bを有している。このような場合でも、電磁鋼板の一方の面で、かつ、スロット511Bの周囲には、面取り部514Bが形成されている。
Further, the punched electromagnetic steel sheet used for the
以上説明したように、本実施形態によれば、モータ外形をほとんど変更することなく、回転子鉄心のスロットに面取り部を設けることにより、導体バーと短絡環の付け根部に生じる高い引張応力を低減でき、高速領域まで回転させることができ、高出力な回転電機を得ることができる。 As described above, according to the present embodiment, the high tensile stress generated at the base portion of the conductor bar and the short-circuit ring is reduced by providing the chamfered portion in the slot of the rotor core without changing the outer shape of the motor. Can be rotated to a high speed region, and a high-output rotating electrical machine can be obtained.
次に、図8を用いて、本発明の第2の実施形態による回転電機の回転子の構成について説明する。
図8は、本発明の第2の実施形態による回転電機の回転子の構成を示す断面図である。なお、図8において、図5と同一符号は、同一部分を示している。
Next, the configuration of the rotor of the rotating electrical machine according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the configuration of the rotor of the rotating electrical machine according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 8, the same reference numerals as those in FIG. 5 denote the same parts.
本実施形態では、回転子鉄心513Cは、図4に示した打ち抜き加工された電磁鋼板を複数枚用い、1枚を除いて、全て面取り部が形成されている側を同じ側となるように積層し、最後の1枚は、電磁鋼板を反転させて積層するものである。積層された状態は、図8に示すようになる。
In the present embodiment, the
導体バー515C及び短絡環512は、アルミニウムによって構成されており、回転子鉄心513Cにダイキャストによって一体となるように成形している。なお、回転子鉄心513Cの両端に配置された短絡環512は、回転子鉄心513Cから軸方向両端に突出するように設けられる。
The
ダイキャストによって、導体バー515C及び短絡環512を一体整形することで、導体バー515Cの表面には、積層された磁性鋼板のスロットの内周面の凹凸形状に応じた、凹凸部分を容易につくり出すことができる。図4に示した面取り部541を成形した上で、導体バー515Cをダイキャストにより成形することで、角部に生じる応力集中を防ぐことができる。さらに、凹凸部を複数にすることで応力集中を分散させることができる。
By integrally shaping the
以上説明したように、回転子鉄心513Cの導体バー515Cの入るスロットに面取り部541を形成し、組み合わせて積層することで、この凹凸部によって導体バー515Cの軸方向変形が回転子鉄心513Cによって拘束され、短絡環512と回転子鉄心513Cの間のすき間が生じていない。そのため導体バー515Cの曲げ変形が起こらずに、導体バー515Cと短絡環512の付け根部は引張状態とならない。したがって、付け根部の引張応力は低減でき疲労強度が高くなり、高速領域まで回転させることができ、高出力な回転電機が可能となる。
As described above, the chamfered
また、回転子鉄心513Cの導体バー515Cの入るスロットに面取り部541を形成し、積層するとともに、最後の1枚を反転して積層することで、回転子鉄心513の両端部が開となっているため、導体バー515のダイキャスト鋳造の湯流れ性が向上できる。
Further, the chamfered
また、回転子鉄心513Cの導体バー515Cの入るスロットに面取り部541を形成する工程において、抜き工程の型をほとんど変更することなく、1段階で予備抜き工程を行い2段階で抜き工程にすることでスロットに面取り部541を形成することが可能であることから、従来の設備で生産することができる。
Further, in the process of forming the chamfered
また、図5に示した実施形態では、1枚置きに打ち抜き加工された電磁鋼板を反転する作業工程が必要であるのに対して、最端の1枚のみを反転させる工程を追加することで生産することができるため、製造工程が簡便となる。 In addition, in the embodiment shown in FIG. 5, an operation process for reversing the electromagnetic steel sheet punched every other sheet is necessary, whereas a process for reversing only the outermost sheet is added. Since it can produce, a manufacturing process becomes simple.
以上説明したように、本実施形態によれば、モータ外形をほとんど変更することなく、回転子鉄心のスロットに面取り部を設けることにより、導体バーと短絡環の付け根部に生じる高い引張応力を低減でき、高速領域まで回転させることができ、高出力な回転電機を得ることができる。 As described above, according to the present embodiment, the high tensile stress generated at the base portion of the conductor bar and the short-circuit ring is reduced by providing the chamfered portion in the slot of the rotor core without changing the outer shape of the motor. Can be rotated to a high speed region, and a high-output rotating electrical machine can be obtained.
次に、図9を用いて、本発明の第3の実施形態による回転電機の回転子の構成について説明する。
図9は、本発明の第3の実施形態による回転電機の回転子の構成を示す断面図である。なお、図9において、図1〜図5と同一符号は、同一部分を示している。
Next, the configuration of the rotor of the rotating electrical machine according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the configuration of the rotor of the rotating electrical machine according to the third embodiment of the present invention. 9, the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 5 denote the same parts.
本実施形態では、回転子5Dの回転子鉄心513Dは、図4に示したように、スロット511が打ち抜き加工された電磁鋼板を2枚用い、他のスロット511が打ち抜き加工された電磁鋼板は、面取り部を有しないものを用いている。面取り部のない打ち抜き加工された電磁鋼板を積層するとともに、両端には、図4に示した打ち抜き加工された電磁鋼板を、それぞれ、面取り部514が軸方向端部側に位置するように配置する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the rotor core 513D of the rotor 5D uses two electromagnetic steel sheets in which the
導体バー515D及び短絡環512Dは、銅製である。回転子鉄心513Dの複数のスロット514に、それぞれ銅の導体バー515Dを挿入し、複数の導体バー515の一方の端部に、短絡環512をろう付けなどで接続する。なお、図示は省略しているが、複数の導体バー515の他方の端部にも、短絡環がろう付けなどで接続される。
The
以上説明したように、回転子5Dの両端には、面取り部541を有する打ち抜き加工された電磁鋼板を用い、面取り部が端部側で開であるように組み合わせ、さらに、その中央部には、面取り部のない電磁鋼板を所定の厚さに積層することで、スロット511の形状とほぼ同形の導体バー515Dをスロット511にそれぞれ挿入するとき、面取り部541によって挿入性が向上する。
As described above, the both ends of the rotor 5D are made of a punched electromagnetic steel plate having a chamfered
また、導体バー515Dと短絡環512Dの付け根部において、引張状態のときに面取り部541があることより、応力の集中が低減でき、疲労強度が高くなり、高速領域まで回転させることができ、高出力な回転電機が可能となる。
Further, at the base portion of the
以上説明したように、本実施形態によれば、モータ外形をほとんど変更することなく、回転子鉄心のスロットに面取り部を設けることにより、導体バーと短絡環の付け根部に生じる高い引張応力を低減でき、高速領域まで回転させることができ、高出力な回転電機を得ることができる。 As described above, according to the present embodiment, the high tensile stress generated at the base portion of the conductor bar and the short-circuit ring is reduced by providing the chamfered portion in the slot of the rotor core without changing the outer shape of the motor. Can be rotated to a high speed region, and a high-output rotating electrical machine can be obtained.
以上、本発明の各実施形態について説明したが、図5,図8,図9に示した各実施形態に共通する点は、少なくとも、複数枚の打ち抜き加工された電磁鋼板を積層して回転子鉄心を形成する際、その軸方向の両端部に位置する電磁鋼板には面取り部が形成されており、その面取り部は、回転子鉄心の軸方向の両端に側に位置する。これにより、導体バーと短絡環の付け根部における応力の集中が低減できる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the points common to the embodiments shown in FIGS. 5, 8, and 9 are that at least a plurality of punched electromagnetic steel sheets are stacked to form a rotor. When forming the iron core, chamfered portions are formed in the electromagnetic steel sheets positioned at both axial end portions thereof, and the chamfered portions are positioned on both sides in the axial direction of the rotor core. Thereby, the stress concentration at the base of the conductor bar and the short-circuit ring can be reduced.
また、図5,図8に示した実施形態では、さらに、回転子鉄心の両端部だけなく、中央に位置する打ち抜き加工された電磁鋼板も、面取り部を有するものとすることで、応力集中を分散できる。 Moreover, in embodiment shown in FIG. 5, FIG. 8, furthermore, not only the both ends of a rotor iron core but the punching processed electromagnetic steel sheet located in the center also has a chamfered part, and stress concentration is carried out. Can be distributed.
ここで、図8の実施形態では、積層される電磁鋼板の内、1枚のみを反転する構成とすることで、作業性を向上できるものである。
Here, in the embodiment of FIG. 8, workability can be improved by adopting a configuration in which only one of the laminated steel sheets is reversed.
5…回転子
6…シャフト
511…スロット
512…短絡環
513…回転子鉄心
514…空洞部
515…導体バー
541…面取り部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記回転子は、回転子鉄心と、この回転子鉄心の軸方向に形成された複数スロットにそれぞれ挿通される複数の導体バーと、これらの導体バーの両端に設けられた短絡環とを有し、
前記回転子鉄心は、前記複数のスロットが打ち抜かれた鋼板を複数枚積層して形成される回転電機であって、
前記回転子鉄心の軸方向の両端部に位置する前記鋼板は、その一方の面において、前記スロットの周囲に形成された面取り部を備え、
前記面取り部の形成された面が、前記回転子鉄心の軸方向の両端部側に面することを特徴とする回転電機。 Having a stator and a rotor arranged opposite to the stator,
The rotor has a rotor core, a plurality of conductor bars respectively inserted into a plurality of slots formed in the axial direction of the rotor core, and short-circuit rings provided at both ends of the conductor bars. ,
The rotor core is a rotating electrical machine formed by laminating a plurality of steel plates from which the plurality of slots are punched,
The steel plate located at both ends in the axial direction of the rotor core includes a chamfered portion formed around the slot on one surface thereof,
The rotating electric machine characterized in that the surface on which the chamfered portion is formed faces both ends of the rotor core in the axial direction.
前記鋼板の全ては、その一方の面において、前記スロットの周囲に形成された面取り部を備えることを特徴とする回転電機。 The rotating electrical machine according to claim 1, wherein
All of the steel sheets are provided with a chamfered portion formed around the slot on one surface thereof.
前記回転子鉄心は、偶数枚の前記鋼板を積層して形成されるとともに、
前記面取り部が形成された面が、前記回転子鉄心の軸方向において、交互に位置することを特徴とする回転電機。 In the rotating electrical machine according to claim 2,
The rotor core is formed by laminating an even number of the steel plates,
The rotating electrical machine characterized in that the surfaces on which the chamfered portions are formed are alternately positioned in the axial direction of the rotor core.
前記導体バー及び前記短絡環は、ダイキャストにより一体成形されることを特徴とする回転電機。 In the rotating electrical machine according to claim 2,
The rotating electric machine characterized in that the conductor bar and the short-circuit ring are integrally formed by die casting.
前記導体バーは、前記スロットの中に挿入されるとともに、
前記導体バーの両端部に、それぞれ、前記短絡環が固定されることを特徴とする回転電機。 The rotating electrical machine according to claim 1, wherein
The conductor bar is inserted into the slot;
The rotating electrical machine, wherein the shorting rings are fixed to both ends of the conductor bar, respectively.
前記回転子は、回転子鉄心と、この回転子鉄心の軸方向に形成された複数スロットにそれぞれ挿通される複数の導体バーと、これらの導体バーの両端に設けられた短絡環とを有し、
前記回転子鉄心は、前記複数のスロットが打ち抜かれた鋼板を複数枚積層して形成される回転電機であって、
上記回転子鉄心の複数スロットが一端側に向かって広がっていることを特徴とする回転電機。 Having a stator and a rotor arranged opposite to the stator,
The rotor has a rotor core, a plurality of conductor bars respectively inserted into a plurality of slots formed in the axial direction of the rotor core, and short-circuit rings provided at both ends of the conductor bars. ,
The rotor core is a rotating electrical machine formed by laminating a plurality of steel plates from which the plurality of slots are punched,
A rotating electric machine characterized in that a plurality of slots of the rotor core are widened toward one end side.
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