JP2016036193A - 誘導電動機 - Google Patents
誘導電動機 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016036193A JP2016036193A JP2014157293A JP2014157293A JP2016036193A JP 2016036193 A JP2016036193 A JP 2016036193A JP 2014157293 A JP2014157293 A JP 2014157293A JP 2014157293 A JP2014157293 A JP 2014157293A JP 2016036193 A JP2016036193 A JP 2016036193A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- induction motor
- slot
- equation
- rotor
- conductor rod
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
- H02K15/02—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K17/00—Asynchronous induction motors; Asynchronous induction generators
- H02K17/02—Asynchronous induction motors
- H02K17/16—Asynchronous induction motors having rotors with internally short-circuited windings, e.g. cage rotors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Induction Machinery (AREA)
- Manufacture Of Motors, Generators (AREA)
Abstract
【課題】 本発明の目的は、信頼性の高い、損失の小さいかご形誘導電動機を提供することである。
【解決手段】 塊状鉄心１１のスロット１３に導体棒１２が収納された回転子１を備える誘導電動機において、スロット１３は、オープンスロットであり、かつ、回転子１の外周側から内側に向かって徐々に幅が線形的に小さくなる形状を有する。
【選択図】 図１
【解決手段】 塊状鉄心１１のスロット１３に導体棒１２が収納された回転子１を備える誘導電動機において、スロット１３は、オープンスロットであり、かつ、回転子１の外周側から内側に向かって徐々に幅が線形的に小さくなる形状を有する。
【選択図】 図１
Description
本発明は誘導電動機に関し、特に、回転子に塊状鉄心を備え、その塊状鉄心にスロットが設けられた、かご形の誘導電動機に関する。
従来、回転子に塊状鉄心を備え、径方向に平行なスロットが塊状鉄心に設けられたかご形誘導電動機として、導体棒が、その端部で短絡環によって短絡され、その導体棒と短絡環との接合部位の面積が大きくなるように形成されたものがあった（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１には、回転子に塊状鉄心を備え、径方向に平行なスロットが塊状鉄心に設けられたかご形誘導電動機が記載されている。このかご形誘導電動機では、導体棒は、その端部で短絡環によって短絡されており、その導体棒と短絡環の接合部位の面積が大きくなるように形成されている。
上記特許文献１には、回転子の塊状鉄心のスロット形状に関する技術が開示されている。しかし、導体棒と塊状鉄心の接合強度に密接に関係する接合時における接合部位の圧力の大きさや向き、並びに回転子の電気的な損失に密接に関係するスロットの面積については、十分な検討が行われていない。
本発明の目的は、信頼性の高い、損失の小さいかご形誘導電動機を提供することである。
上記課題を解決するために、本発明の誘導電動機は、例えば、塊状鉄心のスロットに導体棒が収納された回転子を備えるかご形の誘導電動機であって、前記スロットは、オープンスロットであり、かつ、前記回転子の外周側から内側に向かって徐々に幅が線形的に小さくなる形状を備えることを特徴とする。
本発明によれば、信頼性の高い、損失の小さいかご形誘導電動機を提供することが可能となる。
本発明の誘導電動機の一実施形態であるかご形誘導電動機は、例えば、回転子の塊状鉄心に導体棒を収納するスロットがオープンスロットにされ、そのスロットが回転子の外周側から内側に向かって徐々に幅が線形的に小さくなるという特徴を有する。
以下、図面に基づいて、本発明の誘導電動機の実施形態を、各実施例として詳細に説明する。
図１は、本発明の誘導電動機の一実施例である実施例１のかご形誘導電動機を回転軸方向から見た部分断面図である。
塊状鉄心１１のスロット１３に導体棒１２が収納された回転子１を備える誘導電動機において、スロット１３は、オープンスロットであり、かつ、回転子１の外周側から内側に向かって徐々に幅が線形的に小さくなり、かつ、スロット１３の内側にて円弧状に幅が小さくなる形状が備えられている。
スロット１３は、オープンスロットで、かつ回転子１の外周側から内側に向かって徐々に幅が小さくなっているため、導体棒１２を回転子１の外周側から容易に収納できる。スロット１３は内側よりも外周側の幅が広くなるため、一見、回転子１が回転した際の遠心力によって、導体棒１２が外周側に飛び出し易くなるように思われるが、導体棒１２を塊状鉄心１１に接合する際に、導体棒１２をスロット１３の中心軸方向に加重することで、スロット１３の両側面に同時に圧力を加えられるようになり、塊状鉄心１１に導体棒１２を高い強度で接合できる。高い接合強度を得るためには、接合時に、適切な大きさの圧力を接合面に均一に加えることが必要である。したがって、スロット１３は、回転子１の外周側から内側に向かって徐々に幅が小さくなる部位において、線形的に幅を小さくすることによって、圧力が均一となり、高い接合強度が得られる。回転子１は塊状鉄心１１で構成されているため、スロット１３の回転軸方向に対する面についても平らにすることができる。したがって、接合時において、導体棒１２と塊状鉄心１１との圧力が回転軸方向に対しても均一となり、高い接合強度が得られる。これらのことから、本実施例におけるかご形誘導電動機は、塊状鉄心１１と導体棒１２を高い強度で接合できる。
図２は、本発明の誘導電動機の一実施例である実施例２のかご形誘導電動機を回転軸方向から見た部分断面図である。
本実施例は、実施例１において、回転子１の回転軸方向から見た断面の半径方向に対して、スロット１３の中心軸方向が斜めになるように形成される。回転子１の磁束は、塊状鉄心１１の遅れ側に集中するため、回転方向に対してスロット１３を遅れ側に斜めにすることで、塊状鉄心１１の磁気抵抗が小さくなる。それによって、電流が低減されて力率が向上し、一次銅損が低減されて効率が向上する。
図３ａ〜図３ｃは、本発明の誘導電動機の一実施例である実施例３のかご形誘導電動機の導体棒と塊状鉄心の製造方法を示す回転軸方向から見た部分断面図である。
本実施例は、実施例１乃至実施例２において、塊状鉄心１１と導体棒１２が、アーク溶接、レーザ溶接、コールドスプレー、ロウ付け、拡散接合などにより接合される。
拡散接合は、接合面に適切な圧力を加えることで、高い接合強度が得られる。本実施例では、図３ａに示すように、スロット１３の側面の両側に等分布な圧力を同時に加えることができるため、導体棒１２に適切な大きさでスロット１３の中心軸方向に加重を与えることで、塊状鉄心１１と導体棒１２を高い強度で接合できる。
本実施例では、図３ｂに示すように、導体棒１２の位置をスロット１３の中心軸方向に移動させることで、導体棒１２と塊状鉄心１１との隙間を調整できる。導体棒１２の位置を外周側に移動すると、導体棒１２と塊状鉄心１１との隙間が大きくなり、ロウ付けでは、ロウを流し入れる受け口が広がる。ロウを流し入れた後、導体棒１２の位置を移動させて、導体棒１２と塊状鉄心１１との隙間の大きさを適切にすることができる。
また、本実施例では、図３ｂに示すように、導体棒１２の位置をスロット１３の中心軸方向に移動させることで、導体棒１２と塊状鉄心１１との隙間を調整できるため、導体棒１２とスロット１３の加工寸法の精度が低い状態であっても、高い精度で導体棒１２と塊状鉄心１１との隙間をとれる。
アーク溶接、レーザ溶接、コールドスプレー、ロウ付け、拡散接合ともに、接合時には導体棒１２に熱を与えるため、導体棒１２の温度が常温よりも高い状態で、導体棒１２と塊状鉄心１１が接合される。したがって、導体棒１２が常温となった状態では、本実施例のように、導体棒１２が塊状鉄心１１の外周側から内側に向かって徐々に幅が小さくなっているため、図３ｃに示すように、スロット１３の中心軸方向に、塊状鉄心１１が導体棒１２に加重を与えるような熱応力が生じた状態になる。したがって、本実施例の構成とすることで、外周側方向に生じる遠心力による応力を緩和できることになる。
図４は、本発明の誘導電動機の一実施例である実施例４のかご形誘導電動機における回転子のスロット面積比と回転子のスロット数との関係を示す図であり、具体的には、θが０の場合に対して、θがπ／Ｎにおいて取り得る回転子スロット面積の最大値の比を示した図である。本実施例は、実施例１乃至実施例３において、スロット１３の個数Nと、回転子１の外周側から内側に向かって徐々にスロット１３の幅が線形的に小さくなる部分における半径方向に対しての角度θ（図１に示したθ）の大きさに応じて、スロット１３が回転子１の外周側から内側に向かって徐々に幅が線形的に小さくなる部分の高さをHs、塊状鉄心１１の外径をD、隣り合うスロット１３の間隔に対する塊状鉄心１１の最小幅をτtminとしたときに次式で得られる値を図５又は図６で示した範囲とする。
Hs / D / ( 1 -τtmin ) （式１）
図１に示すように、塊状鉄心１１の外径をD、スロット１３の個数をN、塊状鉄心１１の外周側の幅をWtoとすると、スロット１３の外周側の幅Wsoは次式で表される。
図１に示すように、塊状鉄心１１の外径をD、スロット１３の個数をN、塊状鉄心１１の外周側の幅をWtoとすると、スロット１３の外周側の幅Wsoは次式で表される。
Wso = πD / N - Wto （式２）
図１に示すように、回転子１の外周側から内側に向かって徐々にスロット１３の幅が線形的に小さくなる部分における半径方向に対しての角度をθとすると、スロット１３の内側の幅Wsiは次式で表される。
図１に示すように、回転子１の外周側から内側に向かって徐々にスロット１３の幅が線形的に小さくなる部分における半径方向に対しての角度をθとすると、スロット１３の内側の幅Wsiは次式で表される。
Wsi = Wso - 2 Hs Tan (θ) （式３）
図１に示すように、塊状鉄心１１の内側の幅Wtiは次式で表される。
図１に示すように、塊状鉄心１１の内側の幅Wtiは次式で表される。
Wti =π(D - 2Hs ) / N - Wsi （式４）
よって、スロット１３の面積Sは次式で表される。
よって、スロット１３の面積Sは次式で表される。
S = N ( 0.5 Hs ( Wso + Wsi ) + 0.125 Wsi2 ) （式５）
本実施例においては、Wsiが0となる場合にSが最大となり、あるWti、D、NにおいてSが最大となる Hsは、（式４）より次式で表される。
本実施例においては、Wsiが0となる場合にSが最大となり、あるWti、D、NにおいてSが最大となる Hsは、（式４）より次式で表される。
Hs = 0.5 ( D - Ｎ Wti /π) （式６）
同様に、Wsoは（式３）より次式で表される。
同様に、Wsoは（式３）より次式で表される。
Wso = 2 Hs Tan (θ) （式７）
同様に、Sは（式５）より次式で表される。
同様に、Sは（式５）より次式で表される。
S = N ( 0.5 Hs Wso ) （式８）
Sは、（式６）を（式７）に代入し、さらに（式８）に代入すると、次式で表される。
Sは、（式６）を（式７）に代入し、さらに（式８）に代入すると、次式で表される。
S = 0.25 N Tan (θ) ( D - Ｎ Wti /π)2 （式９）
Wto >= Wti の範囲では、θがπ/ N の場合に、Sは最大となるため、それを（式９）に代入すると、Sは次式で表される。
Wto >= Wti の範囲では、θがπ/ N の場合に、Sは最大となるため、それを（式９）に代入すると、Sは次式で表される。
S = 0.25 N Tan (π/ N ) ( D - Ｎ Wti /π)2 （式１０）
スロットピッチτに対するWtiをτtiとすると、τtiは次式で表される。
スロットピッチτに対するWtiをτtiとすると、τtiは次式で表される。
τti = Wti / (πD / N ) （式１１）
Wtiは（式１１）より次式で表される。
Wtiは（式１１）より次式で表される。
Wti =τti (πD / N ) （式１２）
Sは（式１２）を（式１０）に代入して次式で表される。
Sは（式１２）を（式１０）に代入して次式で表される。
S = 0.25 N Tan (π/ N ) ( 1 -τti )2 D2 （式１３）
特許文献１の従来技術のようにθが0の場合においては、Wsoは（式３）より次式で表される。
特許文献１の従来技術のようにθが0の場合においては、Wsoは（式３）より次式で表される。
Wso = Wsi （式１４）
Wsiは、（式１４）に（式２）を代入すると、次式で表される。
Wsiは、（式１４）に（式２）を代入すると、次式で表される。
Wsi = πD / N - Wto （式１５）
Hsは、（式４）より次式で表される。
Hsは、（式４）より次式で表される。
Hs = 0.5 ( D - N Wti /π- N Wsi /π) （式１６）
以上より、（式１４）と（式１５）と（式１６）を（式５）に代入すると、次式が得られる。
以上より、（式１４）と（式１５）と（式１６）を（式５）に代入すると、次式が得られる。
S = 0.5 N ( ( D - N Wti /π) (πD / N ) + ( 0.5 - N/π) (πD / N )2
- ( ( D - N Wti /π) + 2 ( 0.5 - N/π) (πD / N ) ) Wto
+ ( 0.5 - N/π) Wto2 ) （式１７）
（式１７）のSが最大となるWtoは、二次方程式 ax2 + bx + c = 0の解の公式より次式となる。
- ( ( D - N Wti /π) + 2 ( 0.5 - N/π) (πD / N ) ) Wto
+ ( 0.5 - N/π) Wto2 ) （式１７）
（式１７）のSが最大となるWtoは、二次方程式 ax2 + bx + c = 0の解の公式より次式となる。
Wto = - b / (2a)
= ( D - N Wti /π) / ( 1 - 2 N/π) + (πD / N ) （式１８）
Sは、（式１７）に（式１２）を代入すると次式で表される。
= ( D - N Wti /π) / ( 1 - 2 N/π) + (πD / N ) （式１８）
Sは、（式１７）に（式１２）を代入すると次式で表される。
S = 0.5 N ( D ( 1 -τti ) (πD / N ) + ( 0.5 - N/π) (πD / N )2
- ( D ( 1 -τti ) + 2 ( 0.5 - N/π) (πD / N ) ) Wto
+ ( 0.5 - N/π) Wto2 ) （式１９）
Wtoは、（式１８）に（式１２）を代入すると次式で表される。
- ( D ( 1 -τti ) + 2 ( 0.5 - N/π) (πD / N ) ) Wto
+ ( 0.5 - N/π) Wto2 ) （式１９）
Wtoは、（式１８）に（式１２）を代入すると次式で表される。
Wto = D ( 1 -τti ) / ( 1 - 2 N/π) + (πD / N ) （式２０）
Sは、（式２０）を（式１９）に代入すると次式で表される。
Sは、（式２０）を（式１９）に代入すると次式で表される。
S = 0.5 N ( D ( 1 -τti ) (πD / N ) + ( 0.5 - N /π) (πD / N )2
- ( D ( 1 -τti ) + 2 ( 0.5 - N /π) (πD / N ) )
×( D ( 1 -τti ) / ( 1 - 2 N /π) + (πD / N ) )
+ ( 0.5 - N /π) ( D ( 1 -τti ) / ( 1 - 2 N /π) + (πD / N ) )2 )
（式２１）
Sは、（式２１）をDについて整理すると、D2の関数として次式で表される。
- ( D ( 1 -τti ) + 2 ( 0.5 - N /π) (πD / N ) )
×( D ( 1 -τti ) / ( 1 - 2 N /π) + (πD / N ) )
+ ( 0.5 - N /π) ( D ( 1 -τti ) / ( 1 - 2 N /π) + (πD / N ) )2 )
（式２１）
Sは、（式２１）をDについて整理すると、D2の関数として次式で表される。
S = 0.5 N D2 ( ( 1 -τti ) (π/ N ) + ( 0.5 - N /π) (π/ N )2
- ( ( 1 -τti ) + 2 ( 0.5 - N /π) (π/ N ) )
× ( ( 1 -τti ) / ( 1 - 2 N /π) + (π/ N ) )
+ ( 0.5 - N /π) ( ( 1 -τti ) / ( 1 - 2 N /π) + (π/ N ) )2 )
（式２２）
Sは、（式２２）を ( 1 -τti ) について整理すると、 ( 1 -τti )2の関数として次式で表される。
- ( ( 1 -τti ) + 2 ( 0.5 - N /π) (π/ N ) )
× ( ( 1 -τti ) / ( 1 - 2 N /π) + (π/ N ) )
+ ( 0.5 - N /π) ( ( 1 -τti ) / ( 1 - 2 N /π) + (π/ N ) )2 )
（式２２）
Sは、（式２２）を ( 1 -τti ) について整理すると、 ( 1 -τti )2の関数として次式で表される。
S = 0.25 N D2 ( 1 -τti )2 / ( 2 N /π- 1 ) （式２３）
本実施例におけるSの最大値と、特許文献１の従来技術におけるSの最大値の比Spuは、（式１３）/（式２３）となり、次式で表される。
本実施例におけるSの最大値と、特許文献１の従来技術におけるSの最大値の比Spuは、（式１３）/（式２３）となり、次式で表される。
Spu = ( 2 N /π- 1 ) Tan (π/ N ) （式２４）
Tan (π/ N )は、Nがπに対して大きい場合は、π/ Nと等しくなるため、Spuは次式で近似される。
Tan (π/ N )は、Nがπに対して大きい場合は、π/ Nと等しくなるため、Spuは次式で近似される。
Spu ≒ ( 2 N /π- 1 ) (π/ N ) ≒ 2 （式２５）
図４の縦軸は（式２４）で得られる値である。Spuは、常に1を超えており、本実施例において取り得るスロット面積の最大値は、θが0の特許文献１の従来技術の場合よりも常に大きくできることが示されている。またNがπに対して大きい場合は、 Spuが（式２５）のように2に近づいていることも確認される。本実施例のように、スロット１３の面積Sが大きくなれば、導体棒１２の面積を大きくでき、導体棒１２の電流の密度が小さくなり、銅損低減により効率が向上する。
図４の縦軸は（式２４）で得られる値である。Spuは、常に1を超えており、本実施例において取り得るスロット面積の最大値は、θが0の特許文献１の従来技術の場合よりも常に大きくできることが示されている。またNがπに対して大きい場合は、 Spuが（式２５）のように2に近づいていることも確認される。本実施例のように、スロット１３の面積Sが大きくなれば、導体棒１２の面積を大きくでき、導体棒１２の電流の密度が小さくなり、銅損低減により効率が向上する。
本実施例において、Wsiが0よりも大きくなり、Sが最大とならない場合でも、θが0の特許文献１の従来技術よりもSを大きくできる範囲がある。あるHs、Wti、D、NにおけるWsiは、（式４）より次式で表される。
Wsi = π(D - 2Hs ) / N - Wti （式２６）
Wsiは（式２６）に（式１２）を代入すると次式で表される。
Wsiは（式２６）に（式１２）を代入すると次式で表される。
Wsi = π(D - 2Hs ) / N -τti (πD / N ) （式２７）
Wsiは、（式２７）をHsについて整理すると次式で表される。
Wsiは、（式２７）をHsについて整理すると次式で表される。
Wsi = (πD / N ) ( 1 -τti ) - ( 2π/ N ) Hs （式２８）
Wsoは、（式３）より次式で表される。
Wsoは、（式３）より次式で表される。
Wso = Wsi + 2 Hs Tan (θ) （式２９）
Wsoは、（式２９）に（式２８）を代入すると次式で表される。
Wsoは、（式２９）に（式２８）を代入すると次式で表される。
Wso = (πD / N ) ( 1 -τti ) - ( 2π/ N ) Hs + 2 Hs Tan (θ) （式３０）
Wsoは、（式３０）をHsについて整理すると次式で表される。
Wsoは、（式３０）をHsについて整理すると次式で表される。
Wso = (πD / N ) ( 1 -τti ) + 2 ( Tan (θ) -π/ N ) Hs （式３１）
Sは、（式５）に（式２８）と（式３１）を代入すると次式で表される。
Sは、（式５）に（式２８）と（式３１）を代入すると次式で表される。
S = N ( 0.125 D2 (π/ N )2 ( 1 -τti )2
+ D ( 1 - 0.5 (π/ N ) ) (π/ N ) ( 1 -τti ) Hs
+ ( 0.5 (π/ N )2 - 2 (π/ N ) + Tan (θ) ) Hs2 ) （式３２）
Sは、（式３２）を Hs / D について整理すると、Hs / D の関数として次式で表される。
+ D ( 1 - 0.5 (π/ N ) ) (π/ N ) ( 1 -τti ) Hs
+ ( 0.5 (π/ N )2 - 2 (π/ N ) + Tan (θ) ) Hs2 ) （式３２）
Sは、（式３２）を Hs / D について整理すると、Hs / D の関数として次式で表される。
S = N D2 ( 0.125 (π/ N )2 ( 1 -τti )2
+ ( 1 - 0.5 (π/ N ) ) (π/ N ) ( 1 -τti ) ( Hs / D )
+ ( 0.5 (π/ N )2 - 2 (π/ N ) + Tan (θ) ) ( Hs / D )2 ) （式３３）
本実施例におけるSと、θが0の特許文献１の従来技術におけるSの最大値が等しくなるHsは、（式３３）と（式２３）が等しくなる場合であり、次式で表される。
+ ( 1 - 0.5 (π/ N ) ) (π/ N ) ( 1 -τti ) ( Hs / D )
+ ( 0.5 (π/ N )2 - 2 (π/ N ) + Tan (θ) ) ( Hs / D )2 ) （式３３）
本実施例におけるSと、θが0の特許文献１の従来技術におけるSの最大値が等しくなるHsは、（式３３）と（式２３）が等しくなる場合であり、次式で表される。
0 = 0.25 N D2 ( 1 -τti )2 / ( 1 - 2 N /π)
+ N D2 ( 0.125 (π/ N )2 ( 1 -τti )2
+ ( 1 - 0.5 (π/ N ) ) (π/ N ) ( 1 -τti ) ( Hs / D )
+ ( 0.5 (π/ N )2 - 2 (π/ N ) + Tan (θ) ) ( Hs / D )2 ) （式３４）
（式３４）をN D2で除した商は次式となる。
+ N D2 ( 0.125 (π/ N )2 ( 1 -τti )2
+ ( 1 - 0.5 (π/ N ) ) (π/ N ) ( 1 -τti ) ( Hs / D )
+ ( 0.5 (π/ N )2 - 2 (π/ N ) + Tan (θ) ) ( Hs / D )2 ) （式３４）
（式３４）をN D2で除した商は次式となる。
0 = 0.25 ( 1 -τti )2 ( 0.5 (π/ N )2 + 1 / ( 1 - 2 / (π/ N ) ) )
+ ( 1 - 0.5 (π/ N ) ) (π/ N ) ( 1 -τti ) ( Hs / D )
+ ( 0.5 (π/ N )2 - 2 (π/ N ) + Tan (θ) ) ( Hs / D )2 （式３５）
（式３５）を （ 1 -τti ）2 について整理すると次式となる。
+ ( 1 - 0.5 (π/ N ) ) (π/ N ) ( 1 -τti ) ( Hs / D )
+ ( 0.5 (π/ N )2 - 2 (π/ N ) + Tan (θ) ) ( Hs / D )2 （式３５）
（式３５）を （ 1 -τti ）2 について整理すると次式となる。
0 = 0.25 ( 0.5 (π/ N )2 + 1 / ( 1 - 2 / (π/ N ) ) )
+ ( 1 - 0.5 (π/ N ) ) (π/ N ) ( Hs / D / ( 1 -τti ) )
+ ( 0.5 (π/ N )2 - 2 (π/ N ) + Tan (θ) ) ( Hs / D / ( 1 -τti ) )2
（式３６）
Wto >= Wti の範囲で、Sが最大となるθであるπ/ N に対する比をαとすると、θは次式で表される。
+ ( 1 - 0.5 (π/ N ) ) (π/ N ) ( Hs / D / ( 1 -τti ) )
+ ( 0.5 (π/ N )2 - 2 (π/ N ) + Tan (θ) ) ( Hs / D / ( 1 -τti ) )2
（式３６）
Wto >= Wti の範囲で、Sが最大となるθであるπ/ N に対する比をαとすると、θは次式で表される。
θ= α(π/ N ) （式３７）
（式３７）を（式３６）に代入すると次式で表される。
（式３７）を（式３６）に代入すると次式で表される。
0 = 0.25 ( 0.5 (π/ N )2 + 1 / ( 1 - 2 / (π/ N ) ) )
+ ( 1 - 0.5 (π/ N ) ) (π/ N ) ( Hs / D / ( 1 -τti ) )
+ ( 0.5 (π/ N )2 - 2 (π/ N ) + Tan (α(π/ N ) ) )
( Hs / D / ( 1 -τti ) )2 （式３８）
本実施例において、Wto <= Wti の範囲を考える。τtiは、（式１１）に（式４）を代入すると、次式で表される。
+ ( 1 - 0.5 (π/ N ) ) (π/ N ) ( Hs / D / ( 1 -τti ) )
+ ( 0.5 (π/ N )2 - 2 (π/ N ) + Tan (α(π/ N ) ) )
( Hs / D / ( 1 -τti ) )2 （式３８）
本実施例において、Wto <= Wti の範囲を考える。τtiは、（式１１）に（式４）を代入すると、次式で表される。
τti = １ - 2Hs/D - N Wsi/ (πD) （式３９）
τtiは、（式３９）に（式３）を代入すると、次式で表される。
τtiは、（式３９）に（式３）を代入すると、次式で表される。
τti = １ - 2Hs/D - N Wso/ (πD) + 2 Hs N Tan (θ)/ (πD) （式４０）
τtiは、（式４０）に（式２）を代入すると、次式で表される。
τtiは、（式４０）に（式２）を代入すると、次式で表される。
τti = - 2Hs/D + N Wto/ (πD) + 2 Hs N Tan (θ)/ (πD) （式４１）
スロットピッチτに対するWtoをτtoとすると、τtoは次式で表される。
スロットピッチτに対するWtoをτtoとすると、τtoは次式で表される。
τto = Wto / (πD / N ) （式４２）
Wtoは（式４２）より次式で表される。
Wtoは（式４２）より次式で表される。
Wto =τto (πD / N ) （式４３）
τtiは、（式４０）に（式４３）を代入すると、次式で表される。
τtiは、（式４０）に（式４３）を代入すると、次式で表される。
τti = τto + 2 Hs/D (N Tan (θ)/ π - 1 ) （式４４）
Sは、（式３３）に（式４４）を代入すると、次式で表される。
Sは、（式３３）に（式４４）を代入すると、次式で表される。
S = N D2 ( 0.125 (π/ N )2 (1 -τto)2
+ ( 1 - 0.5 Tan (θ) ) (π/ N ) (1 -τto) ( Hs / D )
+ 0.5 Tan (θ) (Tan (θ) - 2 ) ( Hs / D )2 ) （式４５）
本実施例におけるSと、θが0の特許文献１の従来技術におけるSの最大値が等しくなるHsは、（式４５）と（式２３）が等しくなる場合であり、次式で表される。
+ ( 1 - 0.5 Tan (θ) ) (π/ N ) (1 -τto) ( Hs / D )
+ 0.5 Tan (θ) (Tan (θ) - 2 ) ( Hs / D )2 ) （式４５）
本実施例におけるSと、θが0の特許文献１の従来技術におけるSの最大値が等しくなるHsは、（式４５）と（式２３）が等しくなる場合であり、次式で表される。
0 = 0.25 N D2 ( 1 -τto )2 / ( 1 - 2 N /π)
+ N D2 ( 0.125 (π/ N )2 ( 1 -τto )2
+ ( 1 - 0.5 Tan (θ) ) (π/ N ) ( 1 -τto ) ( Hs / D )
+ 0.5 Tan (θ) ( Tan (θ) - 2 ) ( Hs / D )2 ) （式４６）
（式４６）をN D2で除した商は次式となる。
+ N D2 ( 0.125 (π/ N )2 ( 1 -τto )2
+ ( 1 - 0.5 Tan (θ) ) (π/ N ) ( 1 -τto ) ( Hs / D )
+ 0.5 Tan (θ) ( Tan (θ) - 2 ) ( Hs / D )2 ) （式４６）
（式４６）をN D2で除した商は次式となる。
0 = 0.25 ( 1 -τto )2 ( 0.5 (π/ N )2 + 1 / ( 1 - 2 / (π/ N ) ) )
+ ( 1 - 0.5 Tan (θ) ) (π/ N ) ( 1 -τto ) ( Hs / D )
+ 0.5 Tan (θ) ( Tan (θ) - 2 ) ( Hs / D )2 （式４７）
（式４７）を （ 1 -τto ）2 について整理すると次式となる。
+ ( 1 - 0.5 Tan (θ) ) (π/ N ) ( 1 -τto ) ( Hs / D )
+ 0.5 Tan (θ) ( Tan (θ) - 2 ) ( Hs / D )2 （式４７）
（式４７）を （ 1 -τto ）2 について整理すると次式となる。
0 = 0.25 ( 0.5 (π/ N )2 + 1 / ( 1 - 2 / (π/ N ) ) )
+ ( 1 - 0.5 Tan (θ) ) (π/ N ) ( Hs / D / ( 1 -τto ) )
+ 0.5 Tan (θ) ( Tan (θ) - 2 ) ( Hs / D / ( 1 -τto ) )2 （式４８）(式４８)に（式３７）を代入すると次式で表される。
+ ( 1 - 0.5 Tan (θ) ) (π/ N ) ( Hs / D / ( 1 -τto ) )
+ 0.5 Tan (θ) ( Tan (θ) - 2 ) ( Hs / D / ( 1 -τto ) )2 （式４８）(式４８)に（式３７）を代入すると次式で表される。
0 = 0.25 ( 0.5 (π/ N )2 + 1 / ( 1 - 2 / (π/ N ) ) )
+ ( 1 - 0.5 Tan (α(π/ N )) ) (π/ N ) ( Hs / D / ( 1 -τto ) )
+ 0.5 Tan (α(π/ N )) ( Tan (α(π/ N )) - 2 )
( Hs / D / ( 1 -τto ) )2 （式４９）
図５及び図６は、あるNとαにおけるHs / D / ( 1 -τtmin ) を示す。図５は、(式３８)の関係を図示しており、Wto >= Wtiの範囲でありτtmin =τtiとしておりα<= 1となる。図６は、(式４９)の関係を図示しており、Wto <= Wti の範囲でありτtmin =τtoとしておりα>= 1となる。本発明は、縦軸の値を図５および図６で示した値よりも大きくする。そうすることで、αが0（θが0）で取り得る回転子スロット面積の最大値よりも、α> 0とする本発明によるスロット面積を大きくすることができる。本実施例ように、スロット１３の面積Sが大きくなれば、導体棒１２の面積を大きくでき、導体棒１２の電流の密度が小さくなり、銅損低減により効率が向上する。
+ ( 1 - 0.5 Tan (α(π/ N )) ) (π/ N ) ( Hs / D / ( 1 -τto ) )
+ 0.5 Tan (α(π/ N )) ( Tan (α(π/ N )) - 2 )
( Hs / D / ( 1 -τto ) )2 （式４９）
図５及び図６は、あるNとαにおけるHs / D / ( 1 -τtmin ) を示す。図５は、(式３８)の関係を図示しており、Wto >= Wtiの範囲でありτtmin =τtiとしておりα<= 1となる。図６は、(式４９)の関係を図示しており、Wto <= Wti の範囲でありτtmin =τtoとしておりα>= 1となる。本発明は、縦軸の値を図５および図６で示した値よりも大きくする。そうすることで、αが0（θが0）で取り得る回転子スロット面積の最大値よりも、α> 0とする本発明によるスロット面積を大きくすることができる。本実施例ように、スロット１３の面積Sが大きくなれば、導体棒１２の面積を大きくでき、導体棒１２の電流の密度が小さくなり、銅損低減により効率が向上する。
本発明による回転子スロット面積は、αが1に近いほど、小さなHsでαが0の場合に取り得る最大面積よりも大きくなることが、両図からわかる。αが１に近い場合は、Hs / D / ( 1 -τtmin ) が約0.15以上で、αが0の場合に取り得る回転子スロット面積の最大値よりも、本発明によるスロット面積が大きくなることが、両図からわかる。
本実施例は、実施例１乃至実施例４において、導体棒１２の外周側の表面のみの導電率を小さくしている。かご形誘導電動機は、その構造や、かご形誘導電動機の駆動装置から印加される電圧のひずみなどに起因した、高い周波数の渦電流が、導体棒１２の外周側の表面に発生する。本実施例のように、その高い周波数の渦電流が発生する部位の導電率を小さくすることで、渦電流の発生を抑制し、銅損低減による効率の向上が図られる。
本実施例は、実施例１乃至実施例５において、塊状鉄心１１の表面のみの抵抗率を小さくしている。かご形誘導電動機は、その構造や、かご形誘導電動機の駆動装置から印加される電圧のひずみなどに起因した、高い周波数の渦電流が、塊状鉄心１１の外周側の表面に発生する。本実施例のように、その高い周波数の渦電流が発生する部位の抵抗率を小さくすることで、電気抵抗損の発生を抑制し、銅損低減による効率の向上が図られる。
実施例１乃至実施例６の構成は、同期発電機の回転子に適用することでも、以上で示した効果が期待される。
１…回転子
１１…塊状鉄心
１２…導体棒
１３…スロット
１１…塊状鉄心
１２…導体棒
１３…スロット
Claims (7)
- 塊状鉄心のスロットに導体棒が収納された回転子を備えるかご形の誘導電動機であって、
前記スロットは、オープンスロットであり、かつ、前記回転子の外周側から内側に向かって徐々に幅が線形的に小さくなる形状を備える
ことを特徴とする誘導電動機。 - 請求項１に記載の誘導電動機において、
前記スロットの内側にて円弧状に幅が小さくなる形状を備える
ことを特徴とする誘導電動機。 - 請求項１に記載の誘導電動機において、
前記回転子の回転軸方向から見た断面の半径方向に対して、前記スロットの中心軸方向が斜めになるように形成される
ことを特徴とする誘導電動機。 - 請求項１に記載の誘導電動機において、
前記塊状鉄心と前記導体棒とが、アーク溶接、レーザ溶接、コールドスプレー、ロウ付け、および拡散接合のいずれかにより互いに接合される
ことを特徴とする誘導電動機。 - 請求項１に記載の誘導電動機において、
前記回転子の外周側から内側に向かって徐々に前記スロットの幅が線形的に小さくなる部分の高さHsと、前記塊状鉄心の外径Dと、隣り合う前記スロットの間隔に対する前記塊状鉄心の最小幅τtminとが、Hs / D / ( 1 -τtmin ) > 0.15の関係を有する
ことを特徴とする誘導電動機。 - 請求項１に記載の誘導電動機において、
前記導体棒の外周側の表面のみの導電率が他の部分の導電率より小さい
ことを特徴とするかご形誘導電動機。 - 請求項１に記載の誘導電動機において、
前記塊状鉄心の外周側の表面のみの抵抗率が他の部分の抵抗率より小さい
ことを特徴とする誘導電動機。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014157293A JP2016036193A (ja) | 2014-08-01 | 2014-08-01 | 誘導電動機 |
| PCT/JP2015/065165 WO2016017256A1 (ja) | 2014-08-01 | 2015-05-27 | 誘導電動機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014157293A JP2016036193A (ja) | 2014-08-01 | 2014-08-01 | 誘導電動機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2016036193A true JP2016036193A (ja) | 2016-03-17 |
Family
ID=55217161
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2014157293A Pending JP2016036193A (ja) | 2014-08-01 | 2014-08-01 | 誘導電動機 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2016036193A (ja) |
| WO (1) | WO2016017256A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111602326A (zh) * | 2017-12-12 | 2020-08-28 | 东芝三菱电机产业系统株式会社 | 笼型感应旋转电机、块状转子以及笼型感应旋转电机的设计方法 |
| CN113922524A (zh) * | 2020-07-10 | 2022-01-11 | 东芝三菱电机产业系统株式会社 | 块状转子、旋转电机以及转子槽形成方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3629452A1 (de) * | 2018-09-28 | 2020-04-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur herstellung eines rotors für eine elektrische rotierende maschine |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03198641A (ja) * | 1989-12-25 | 1991-08-29 | Matsushita Seiko Co Ltd | かご形回転子 |
| JPH1098843A (ja) * | 1996-09-20 | 1998-04-14 | Hitachi Ltd | 回転電機 |
| JP2003009483A (ja) * | 2001-06-21 | 2003-01-10 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 永久磁石埋込み型誘導電動機 |
| JP2014108006A (ja) * | 2012-11-29 | 2014-06-09 | Toyota Industries Corp | 回転子、その回転子を備える誘導電動機、及び回転子の製造方法 |
-
2014
- 2014-08-01 JP JP2014157293A patent/JP2016036193A/ja active Pending
-
2015
- 2015-05-27 WO PCT/JP2015/065165 patent/WO2016017256A1/ja active Application Filing
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03198641A (ja) * | 1989-12-25 | 1991-08-29 | Matsushita Seiko Co Ltd | かご形回転子 |
| JPH1098843A (ja) * | 1996-09-20 | 1998-04-14 | Hitachi Ltd | 回転電機 |
| JP2003009483A (ja) * | 2001-06-21 | 2003-01-10 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 永久磁石埋込み型誘導電動機 |
| JP2014108006A (ja) * | 2012-11-29 | 2014-06-09 | Toyota Industries Corp | 回転子、その回転子を備える誘導電動機、及び回転子の製造方法 |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111602326A (zh) * | 2017-12-12 | 2020-08-28 | 东芝三菱电机产业系统株式会社 | 笼型感应旋转电机、块状转子以及笼型感应旋转电机的设计方法 |
| EP3726709A4 (en) * | 2017-12-12 | 2021-07-28 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation | ELECTRIC CAGE TURNING MACHINE, SOLID ROTOR AND METHOD FOR CONSTRUCTION OF AN ELECTRIC CAGE TURNING MACHINE |
| US11489424B2 (en) | 2017-12-12 | 2022-11-01 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation | Squirrel-cage induction rotating electrical machine, solid rotor, and design method for squirrel-cage induction rotating electrical machine |
| CN113922524A (zh) * | 2020-07-10 | 2022-01-11 | 东芝三菱电机产业系统株式会社 | 块状转子、旋转电机以及转子槽形成方法 |
| JP2022015846A (ja) * | 2020-07-10 | 2022-01-21 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 塊状回転子、回転電機、および回転子スロット形成方法 |
| JP7382293B2 (ja) | 2020-07-10 | 2023-11-16 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 塊状回転子、回転電機、および回転子スロット形成方法 |
| CN113922524B (zh) * | 2020-07-10 | 2024-01-30 | 东芝三菱电机产业系统株式会社 | 块状转子、旋转电机以及转子槽形成方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2016017256A1 (ja) | 2016-02-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2019528666A (ja) | 電気機械装置 | |
| JPWO2016103989A1 (ja) | 回転電機の固定子巻線、これを備えた回転電機の固定子、およびこれを備えた回転電機 | |
| JP2011083126A (ja) | かご型ロータおよびかご型ロータの製造方法 | |
| JP6157340B2 (ja) | 永久磁石式回転電機 | |
| JP5659541B2 (ja) | 回転電機のステータコア | |
| JP2018068090A (ja) | 同期リラクタンス型回転電機 | |
| WO2016017256A1 (ja) | 誘導電動機 | |
| JP2011172464A (ja) | 回転電機の固定子 | |
| JP4563244B2 (ja) | 多相モータ | |
| JP2010284035A (ja) | 永久磁石回転電機 | |
| RU2644570C2 (ru) | Активная часть электрической машины, радиальный магнитный подшипник и способ изготовления радиального магнитного подшипника | |
| US20180145549A1 (en) | Rotary electric machine and manufacturing method for rotary electric machine | |
| JP2017055644A (ja) | 単相永久磁石モータ | |
| JP6178781B2 (ja) | かご型誘導電動機およびかご型誘導電動機用回転子 | |
| JP5810276B2 (ja) | 電動機、圧縮機、機器 | |
| JP2012019605A (ja) | 永久磁石回転電機 | |
| JP6976038B2 (ja) | 回転機の磁性部材の製造方法 | |
| JP5058097B2 (ja) | 回転電機の電機子 | |
| JP2008228515A (ja) | 回転電機 | |
| KR102023535B1 (ko) | 로드 모터 | |
| JP6598978B2 (ja) | 電動機の固定子及び電動機 | |
| JP2011244673A (ja) | 分割型ステータ | |
| JP6739638B2 (ja) | 回転電機の回転子及び回転電機 | |
| JP6609482B2 (ja) | 回転電機 | |
| JP2010518801A (ja) | ターボ発電機 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20170110 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20170112 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170214 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20171024 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20171211 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180515 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180601 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20181106 |