JP2020141535A - Squirrel-cage induction motor - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、かご型誘導電動機に関する。 The present disclosure relates to a cage-type induction motor.
従来から交流電動機の一つとして誘導電動機が知られている。特許文献1には、ロータコアに形成される複数の二次導体を、それぞれ、軸方向に沿って複数のパーツに分割し、複数のパーツの軸方向に沿った位置を、二次導体の中心軸を中心として徐々に転位させた構成とすることが開示されている。この構成は、二次導体に鎖交する高調波鎖交磁束が導体内を通過する面積を、二次導体を分割することで低減させることにより、各二次導体で発生する渦電流を低減するためのものである。
Traditionally, an induction motor has been known as one of the AC motors. In
しかしながら、上記二次導体の構成は、二次導体の周囲のロータティース部を通過する高調波鎖交磁束により二次導体内で発生する高調波電流を低減することができない。 However, the configuration of the secondary conductor cannot reduce the harmonic current generated in the secondary conductor due to the harmonic interlinkage magnetic flux passing through the rotor teeth around the secondary conductor.
本開示は、以下の形態として実現することが可能である。 The present disclosure can be realized in the following forms.
本開示の一形態によれば、かご型ロータ(40)を有するかご型誘導電動機(10)が提供される。このかご型誘導電動機のかご型ロータは、ロータコア(420)と、前記ロータコアと一体に形成されたかご型導体(430,430B〜430E)と、を有す。前記かご型導体は、前記ロータコアの内部に円周状に配置された複数のスロット(424)にそれぞれ収容された複数の二次導体(434)と、前記ロータコアの軸方向の両端において、それぞれ、前記複数の2次導体同士を接続する一対のエンドリング(432)と、を有す。前記複数の二次導体の各々は、前記かご型ロータの径方向に分割された複数の導体部分(434i,434o,434i1,434o1,434i2,434o2)を有している。前記複数の導体部分の各々は、前記軸方向の一方の端部側において収容されているスロットの位置と、前記軸方向の他方の端部側において収容されているスロットの位置とは、周方向にp個(pは1以上の整数)ずれており、前記軸方向の途中で、前記一方の端部側のスロットの位置から前記他方の端部側のスロットの位置に転位する転位部(434im,434om,434imb〜434imd,434omb〜434omd)を有しており、前記径方向で隣接する導体部分同士は、互いの転位部における転位の方向が反対向きとなっている。
上記形態のかご型誘導電動機によれば、各二次導体が上記のように構成されることにより、渦電流を発生させる高調波鎖交磁束が鎖交する二次導体の導体断面積を低減して、二次導体で発生する渦電流を低減することができるとともに、径方向に並ぶ複数の導体部分の周囲を通過する高調波鎖交磁束によって二次導体で発生する高調波電流を低減することができる。
According to one embodiment of the present disclosure, a squirrel-cage induction motor (10) having a squirrel-cage rotor (40) is provided. The squirrel-cage rotor of this squirrel-cage induction motor has a rotor core (420) and a squirrel-cage conductor (430, 430B to 430E) integrally formed with the rotor core. The cage-shaped conductor includes a plurality of secondary conductors (434) housed in a plurality of slots (424) arranged in a circumferential shape inside the rotor core, and at both ends in the axial direction of the rotor core, respectively. It has a pair of end rings (432) that connect the plurality of secondary conductors to each other. Each of the plurality of secondary conductors has a plurality of conductor portions (434i, 434o, 434i1, 434o1, 434i2, 434o2) divided in the radial direction of the cage rotor. Each of the plurality of conductor portions has a position of a slot housed on one end side in the axial direction and a position of a slot housed on the other end side in the axial direction in the circumferential direction. There are p shifts (p is an integer of 1 or more), and the shift portion (434im) that shifts from the position of the slot on one end side to the position of the slot on the other end side in the middle of the axial direction. , 434 omb, 434 imb to 434 imd, 434 omb to 434 om), and the conductor portions adjacent to each other in the radial direction are in opposite directions in the rearrangement portion.
According to the cage-type induction motor of the above-described embodiment, each secondary conductor is configured as described above, thereby reducing the conductor cross-sectional area of the secondary conductor in which the harmonic interlinkage magnetic flux that generates the eddy current is interlinked. Therefore, the eddy current generated in the secondary conductor can be reduced, and the harmonic current generated in the secondary conductor due to the harmonic interlinkage magnetic flux passing around the plurality of conductor portions arranged in the radial direction can be reduced. Can be done.
A.第1実施形態:
図1および図2に示すモータ10は、かご型ロータをインナーロータとして有するかご型誘導モータにより構成される回転電機である。図1は、中心軸を示す軸線CXに沿ったモータ10の断面を概略的に示している。また、図2では、図1におけるII−II線に沿った断面を概略的に示している。図1において、軸方向ADはモータ10の回転電機100の軸線CXに沿った方向であり、径方向RDは軸線CXに垂直で軸線CXを通るモータ10の径に沿った方向である。
A. First Embodiment:
The
図1に示すように、モータ10は、ハウジング20と、ステータ30と、ロータ40と、ベアリング50と、を備える。ハウジング20は、ステータ30と、ロータ40と、ベアリング50とを、それぞれの軸線が軸線CXと一致するように内部に収容している。
As shown in FIG. 1, the
ロータ40は、モータ10の回転子として機能する。ロータ40は、ロータコア420と、ロータコア420に一体に形成されたシャフト410と、ロータコア420に一体に形成されたかご型導体430と、を備える、いわゆるかご型ロータである。
The
ロータコア420は、図1および図2に示すように、略円柱状の外観形状を有している。ロータコア420には、ロータコア420の中心に軸線CXに沿って貫通するように挿入されて固定されている。これにより、シャフト410は、ロータコア420に一体に形成され、ロータコア420と一体に回転可能である。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
また、ロータコア420は、図1および図2に示すように、円柱状の外周側の外周縁に沿って配置され、軸線CXに沿ってロータコアの内部を貫通する複数のロータスロット424を有している。隣り合うロータスロット424の間は、ロータティース422によって分離されている。複数のロータスロット424の各々には、軸線CXに沿って貫通するように延びた棒状の二次導体434が収容されている。
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the
また、ロータコア420は、図1に示すように、ロータコア420の軸方向ADの両側の端部に配置された一対のエンドリング432を有している。一対のエンドリング432は、それぞれ円環状の外観形状を有している。一対のエンドリング432と複数の二次導体434とは、例えば、溶接等の接合手段により接合されている。これにより、複数の二次導体434同士は、一対のエンドリング432を介して電気的に接続されて短絡されている。エンドリングは、「短絡環」とも呼ばれる。
Further, as shown in FIG. 1, the
以上説明した、一対のエンドリング432と、一対のエンドリングに接合された複数の二次導体434とは、ロータコア420に一体に形成されたかご型導体430を構成する。
The pair of
図1および図2に示すステータ30は、モータ10の固定子として機能する。ステータ30は、ステータコア310と、ステータコイル320と、を備える。ステータコア310は、略円筒状の外観形状を有し、エアギャップを介してロータ40の外周面と対向して配置されている。
The
ステータコア310は、図2に示すように、円筒状の内周側の内周縁に沿って配置された複数のステータスロット312を有している。隣り合うステータスロット312の間は、ステータティース314が設けられている。各ステータスロット312には、巻回形成されたステータコイル320が装着されている。ステータスロット312に装着されたステータコイル320は、図1に示すように、ステータコア310の径方向RDの内周側の端部において、軸方向ADに突出したコイルエンド322を有している。なお、図1および図2では、ステータコイル320は、模式的に表されている。また、図2では、48個のステータスロット312を有し、3相のステータコイル320u,320v,320wが、それぞれに対応する16個のステータスロット312に装着されている例を示している。なお、以下の説明において、3相のステータコイル320u,320v,320wを特に区別する必要がない場合には、これらを区別することなく、単に、ステータコイル320と呼ぶ。
As shown in FIG. 2, the
なお、ステータコア310は、例えば、ステータスロット312およびステータティース314に対応する部分が形成された円盤状の複数の鋼板を軸方向ADに積層させることにより形成することができる。
The
図1に示すように、ハウジング20は、互いに接合されたケース部22と、蓋部24と、を備える。ケース部22は、底部22bを有する略円筒状の外観形状を有し、内周面の周方向に沿ってステータ30が固定されている。蓋部24および底部22bは、略円盤状の外観形状をそれぞれ有している。蓋部24は、ケース部22の底部22bとは反対側の端部の開口を覆っている。蓋部24の軸線CXを中心とする位置には、軸方向ADに沿って開口するブラケット部242が設けられている。底部22bの軸線CXを中心とする位置にも、ブラケット部222が設けられている。
As shown in FIG. 1, the
ロータ40は、シャフト410がベアリング50を介してブラケット部222,242に支持されることにより、軸線CXを中心として回転可能に構成されている。
The
以上説明したモータ10は、ステータ30のステータコイル320に交流電流を流すことによって発生する回転磁界と、ロータ40の二次導体434を流れる誘導電流との電磁力によって、ロータ40が回転する。
In the
ここで、図3に示すように、ロータスロット424は、仕切部423を介して、径方向RDに沿った内周側のスロット部分424iと外周側のスロット部分424oとに分離されている。そして、二次導体434は、内周側のスロット部分424iに設けられる導体部分434iと、外周側のスロット部分424oに設けられる導体部分434oと、で構成される。仕切部423の径方向RDに沿った幅は、2つの導体部分434i,434oが電気的に完全に短絡しない抵抗を維持できる程度まで、十分に狭く設定されている。
Here, as shown in FIG. 3, the
かご型導体430は、図4に示すように、径方向RDの内周側で周方向CDに沿って配置される複数の導体部分434iと、図5に示すように、径方向RDの外周側で周方向CDに沿って配置される複数の導体部分434oと、これらを短絡する一対のエンドリング432と、から構成されている。なお、図4および図5は、図示を容易にするため、ロータコア420を示さず、かご型導体430のみを抜き出して示している。また、図4は、内周側の導体部分434iを見やすくするため、外周側の導体部分434oを省略して示している。反対に、図5は、外周側の導体部分434oを見やすくするため、内周側の導体部分434iを省略して示している。
As shown in FIG. 4, the cage-shaped
図4に示すように、内周側の複数の導体部分434iの各々は、軸方向ADの一方端側(図4の上方側である)のエンドリング432に接続される一方側の直線状部分434iuと、他方端側(図4の下方側である)のエンドリング432に接続される他方側の直線状部分434idと、その間を繋ぐ転位部434imと、で構成される。一方側の直線状部分434iuに対して、他方側の直線状部分434idは、周方向CDに1個分ずれており、転位部434imの形状は、これらを繋ぐような階段状を有している。なお、図4では、図を正面から見た状態において、一方側の直線状部分434iuに対して、他方側の直線状部分434idが周方向CDに沿って左向きにずれている。
As shown in FIG. 4, each of the plurality of
図5に示すように、外周側の複数の導体部分434oの各々も、軸方向ADの一方端側(図5の上方側である)のエンドリング432に接続される一方側の直線状部分434ouと、他方端側(図5の下方側である)のエンドリング432に接続される他方側の直線状部分434odと、その間を繋ぐ転位部434omと、で構成される。また、一方側の直線状部分434ouに対して、他方側の直線状部分434odは、周方向CDに1個分ずれており、転位部434omの形状は、これらを繋ぐような階段状を有している。但し、図4に示した内周側とは異なり、図5では、図を正面から見た状態において、一方側の直線状部分434ouに対して、他方側の直線状部分434odが周方向CDに沿って右向きにずれている。
As shown in FIG. 5, each of the plurality of conductor portions 434o on the outer peripheral side is also connected to the
上記した内周側の導体部分434iおよび外周側の導体部分434oは、それぞれ、以下で説明するように内周側のスロット部分424iおよび外周側のスロット部分424o(図3参照)に収容されている。
The
図6に示すように、周状に配置された内周側の複数の導体部分434iは、n+1番目の導体部分434i_n+1の一方側(図6の上方側である)の直線状部分434iuがn+1番目のスロット部分424i_n+1の一方側(図6の上方側である)に収容されている。また、n+1番目の導体部分434i_n+1の他方側(図6の下方側である)の直線状部分434idがn番目のスロット部分424i_nの他方側(図6の下方側である)に配置されている。
As shown in FIG. 6, the plurality of
これに対して、図7に示すように、周状に配置された外周側の複数の導体部分434oは、n番目の導体部分434o_nの一方側(図7の上方側である)の直線状部分434ouがn番目のスロット部分424o_nの一方側(図7の上方側である)に収容されている。また、n番目の導体部分434o_nの他方側(図7の下方側である)の直線状部分434odは、n+1番目のスロット部分424o_n+1の他方側(図7の下方側である)に配置されている。 On the other hand, as shown in FIG. 7, the plurality of conductor portions 434o on the outer peripheral side arranged in a circumferential shape are linear portions on one side (upper side in FIG. 7) of the nth conductor portion 434o_n. 434ou is housed on one side (upper side in FIG. 7) of the nth slot portion 424o_n. Further, the linear portion 434od on the other side (lower side in FIG. 7) of the nth conductor portion 434o_n is arranged on the other side (lower side in FIG. 7) of the n + 1th slot portion 424o_n + 1. ..
図6と図7を比較すれば分かるように、内周側の導体部分434iと外周側の導体部分434oとが、転位部434im,434omにおいて、それぞれ、1個のスロット分だけ反対向きにずれて、互いの導体部分が交差するように配置された構成となっている。
As can be seen by comparing FIGS. 6 and 7, the
なお、上記構成のかご型導体430が一体に形成されたロータコア420は、例えば、円盤状の複数の鋼板を軸方向ADに積層させることにより形成することができる。具体的には、一方側の直線状部分434iu,434ouに対応する部分Pu(図6および図7参照)は、鋼板を積層してコアパーツを形成し、形成したコアパーツのスロットの部分に、例えば、アルミダイキャストよって直線状部分434iu,434ouを形成することにより、作製することができる。他方側の直線状部分434id,434odに対応する部分Pd(図6および図7参照)も、同様である。転位部434im,434om(図6,7参照)に対応する部分Pm(図6および図7参照)は、階段状に変化する導体形状を軸方向ADに沿って同じ導体形状の部分Pm1,Pm2,Pm3ごとに分割し、各分割部分について、複数の鋼板を軸方向ADに積層してコアパーツを形成することにより、直線状部分と同様に作製することができる。そして、こうして形成した各部分Pu,Pm(Pm1〜Pm3),Pdを軸方向ADに沿って積層し、その両端に一対のアルミニウム製のエンドリング432を積層して、各々を、互いに接合させることにより、かご型導体430が一体に形成されたロータコア420を形成することができる。なお、かご型導体430を構成する材料としては、アルミニウムに代えて銅などの導電性を有する任意の材料により形成してもよい。
The
二次導体434を構成する内周側の導体部分434iと外周側の導体部分434oとを上記構成とすることにより、以下で説明する効果を得ることができる。
By having the
図8に示すように、内周側の導体部分434iおよび外周側の導体部分434oを通過する高調波鎖交磁束Φsaによって、内周側の導体部分434iおよび外周側の導体部分434oには、渦電流Isaが発生する。また、内周側の導体部分434iおよび外周側の導体部分434o、すなわち、二次導体434の周囲を回るようにロータコア420内を通過し、導体部分を通過しない高調波鎖交磁束Φsbによって、内周側の導体部分434iおよび外周側の導体部分434oには、高調波電流Isbが発生する。なお、以下では、導体部分を通過する高調波鎖交磁束Φsaを「導体通過高調波鎖交磁束Φsa」と呼び、導体部分を通過しない高調波鎖交磁束Φsbを「導体周囲高調波鎖交磁束Φsb」と呼ぶ。
As shown in FIG. 8, due to the harmonic interlinkage magnetic flux Φsa passing through the inner peripheral
ここで、比較例として、図9Aおよび図9Bに示すように、二次導体の転位部を有さない場合の、軸方向ADに沿った直線状の形状を有する内周側の導体部分434irおよび外周側の導体部分434orについて説明する。なお、図9Aおよび図9Bは、導体部分434ir,434orのみを示し、ロータコア420の部分を省略している。比較例の場合、図示は省略するが、内周側の導体部分434irおよび外周側の導体部分434orには、導体周囲高調波鎖交磁束Φsbによって、それぞれ同一方向を向く高調波電流Isbrが流れる。また、図9Aおよび図9Bに示すように、導体通過高調波鎖交磁束Φsaによってエンドリング432を介して渦電流Isarが流れる。なお、導体通過高調波鎖交磁束Φsaが貫通する導体部分の軸方向ADに沿った長さは、内周側の導体部分434irも外周側の導体部分434orもLhであり、導体通過高調波鎖交磁束Φsaが貫通する導体部分の径方向RDに沿った長さは、内周側の導体部分434irも外周側の導体部分434orもLdであり、軸方向ADに直交する断面積は内周側の導体部分434irも外周側の導体部分434orもSrであるとして説明する。
Here, as a comparative example, as shown in FIGS. 9A and 9B, the conductor portion 434ir on the inner peripheral side having a linear shape along the axial direction AD when there is no dislocation portion of the secondary conductor and The conductor portion 434or on the outer peripheral side will be described. Note that FIGS. 9A and 9B show only the conductor portions 434ir and 434or, and the portion of the
一方、本実施形態の内周側の導体部分434iおよび外周側の導体部分434o((図6および図7参照)においては、図10Aおよび図10Bに示すように、導体通過高調波鎖交磁束Φsaが鎖交する導体部分は、軸方向ADの一方側(図10Aの上側である)と他方側(図10Aの下側である)とで、異なる導体部分に分割されている。なお、図10Aおよび図10Bも、図9Aおよび図9Bと同様に、導体部分434i,434oの直線状部分434iu,434ou,434id,434odのみを示し、ロータコア420の部分および転位部434im,434omを省略している。具体的には、軸方向ADの上側の内周側の直線状部分434iuおよび外周側の直線状部分434ouと、軸方向ADの下側の内周側の直線状部分434idおよび外周側の直線状部分434odと、に分離されている。なお、比較例と同じ条件とするため、軸方向ADに直交する断面積は、内周側の導体部分434iu,434idも外周側の導体部分434ou,434odもSrであり、かつ導体部分434i,434oの直線状部分の軸方向ADに沿った長さは、軸方向ADの一方側(図10Aの上側である)と他方側(図10Aの下側である)とで同じ長さとし、足し合わせた長さが比較例と同じLhとして説明する。
On the other hand, in the
導体通過高調波鎖交磁束Φsaが貫通する内周側の直線状部分434iuの軸方向ADに沿った断面の長さは、比較例の導体部分の長さLhの1/2となる。また、導体通過高調波鎖交磁束Φsaが貫通する内周側の直線状部分434iuの径方向RDに沿った断面の長さは、比較例の導体部分の長さLdの1/2となる。これにより、内周側の直線状部分434iuを流れる渦電流Isaiuが導通する長さは比較例に対して1/4になる。それに対して渦電流Isaiuの導通する断面積は比較例の電流経路に対して1/2となるため、渦電流Isaiuの導通経路の抵抗値は比較例に対して1/2となる。また渦電流Isaiuを生じさせる高調波鎖交磁束は比較例の2Φsaに対してΦsa/2と1/4となるため、渦電流Isaiuは比較例の渦電流Isarの1/2となり、比較例の渦電流Isarに比べて大きく低減することができる。また、同様に、導体通過高調波鎖交磁束Φsaが貫通する内周側の直線状部分434idの軸方向ADに沿った断面の長さも、比較例の導体部分の長さLhの1/2となる。これにより、内周側の直線状部分434idを流れる渦電流Isaidを、比較例の渦電流Isarに比べて大きく低減することができる。外周側の直線状部分434iu,434idも、内周側の直線状部分434iu,434id同様である。従って、二次導体を通過する高調波鎖交磁束により二次導体に流れる渦電流を大きく低減し、モータ10の効率を向上させることができる。
The length of the cross section of the linear portion 434iu on the inner peripheral side through which the conductor passing harmonic interlinkage magnetic flux Φsa passes along the axial direction AD is 1/2 of the length Lh of the conductor portion of the comparative example. Further, the length of the cross section of the linear portion 434iu on the inner peripheral side through which the conductor passing harmonic interlinkage magnetic flux Φsa penetrates along the radial direction RD is 1/2 of the length Ld of the conductor portion of the comparative example. As a result, the length of conduction of the eddy current Isau flowing through the linear portion 434iu on the inner peripheral side becomes 1/4 of that of the comparative example. On the other hand, since the conducting cross section of the eddy current Isau is halved with respect to the current path of the comparative example, the resistance value of the conduction path of the eddy current Isau is halved with respect to the comparative example. Further, since the harmonic interlinkage magnetic flux that causes the eddy current Isau is Φsa / 2 and 1/4 of the 2Φsa of the comparative example, the eddy current Isau is 1/2 of the eddy current Isar of the comparative example, which is the comparative example. It can be greatly reduced as compared with the eddy current Isar. Similarly, the length of the cross section of the linear portion 434id on the inner peripheral side through which the conductor passing harmonic interlinkage magnetic flux Φsa penetrates along the axial direction AD is also 1/2 of the length Lh of the conductor portion of the comparative example. Become. As a result, the eddy current Isar flowing through the linear portion 434id on the inner peripheral side can be significantly reduced as compared with the eddy current Isar in the comparative example. The linear portions 434iu and 434id on the outer peripheral side are the same as the linear portions 434iu and 434id on the inner peripheral side. Therefore, the eddy current flowing through the secondary conductor can be greatly reduced by the harmonic interlinkage magnetic flux passing through the secondary conductor, and the efficiency of the
また、本実施形態の内周側の導体部分434i(図6参照)においては、図11に示すように、軸方向ADの一方側(図11の上側である)の直線状部分434iuを囲う導体周囲高調波鎖交磁束Φsbの向きと、軸方向ADの他方側(図11の下側である)の直線状部分434idを囲う導体周囲高調波鎖交磁束Φsbの向きとは、互いに反対向きとなる。この場合、上側の直線状部分434iuを流れる高調波電流Isbiuと、下側の直線状部分434idを流れる高調波電流Isbidの向きが、反対向きとなるので、高調波電流Isbiを低減することが可能である。また、外周側の導体部分434o(図7参照)においても、図11に示すように、内周側の導体部分434iと同様に、上側の直線状部分434ouを流れる高調波電流Isbouと、下側の直線状部分434odを流れる高調波電流Isbodの向きが、反対向きとなるので、高調波電流Isboを低減することが可能である。従って、二次導体を通過せずに二次導体の周囲を通る高調波鎖交磁束により二次導体に流れる高調波電流を低減し、モータ10の効率を向上させることができる。
Further, in the
B.第2実施形態:
第1実施形態のかご型導体430は、図6および図7に示すように、内周側の導体部分434iと外周側の導体部分434oとが、それぞれ、転位部434imと転位部434omによって、周方向CDで互いに反対向きに1個のスロット分ずれて、交差する構成となっているが、これに限定されるものではなく、以下で説明する構成であってもよい。
B. Second embodiment:
In the cage-shaped
第2実施形態のかご型導体430Bは、図12および図13に示すように、内周側の導体部分434iと外周側の導体部分434oとが、転位部434imbおよび転位部434ombにおいて、それぞれ、2個のスロット分だけ反対向きにずれて、互いの導体部分が交差するように配置された構成となっている。なお、転位部434imbおよび転位部434omb以外の構成は第1実施形態の構成と同じである。
In the cage-shaped
第2実施形態のかご型導体430Bにおいても、第1実施形態のかご型導体430と同様に(図10参照)、導体通過高調波鎖交磁束が貫通する二次導体の断面積を比較例(図7参照)の場合に比べて1/2以下に小さくして、導体通過高調波鎖交磁束によって二次導体に流れる渦電流を大きく低減し、モータの効率を向上させることができる。
Also in the car-shaped
また、導体を通過しない導体周囲高調波鎖交磁束には、図8に示したような、1つの二次導体434の周囲を通る高調波鎖交磁束だけでなく、隣接する2つ以上の複数の二次導体434の周囲を回るように通る種々の高調波鎖交磁束が存在し得る。第2実施形態のかご型導体430Bでは、2つの二次導体434の周囲を通る高調波鎖交磁束によって、二次導体434に流れる高調波電流を低減し、モータの効率を向上させることができる。
Further, the harmonic interlinkage magnetic flux around the conductor that does not pass through the conductor includes not only the harmonic interlinkage magnetic flux that passes around one
なお、上記のかご型導体430Bでは、内周側の導体部分434iと外周側の導体部分434oとが、転位部434imbおよび転位部434ombにおいて、それぞれ、2個のスロット分だけ反対向きにずれて、互いの導体部分が交差するように配置された構成を例に説明したが、2個以上の複数のスロット分だけ反対向きにずれて、互いの導体部分が交差するように配置された構成としてもよい。この場合には、ずれた数の二次導体434の周囲を通る高調波鎖交磁束によって二次導体に流れる高調波電流を低減し、モータの効率を向上させることができる。
In the above-mentioned cage-shaped
なお、各導体部分のずらし量p(pは1以上の整数)は、二次導体の周囲を通る種々の高調波鎖交磁束の分布を調べて、いずれの高調波鎖交磁束の低減を行なうかによって設定すればよい。通常、1つの二次導体の周囲を通る高調波鎖交磁束の強度が最も大きくなるので、第1実施形態の構成とすることが好ましい。また、第1実施形態の構成の方が、転位部の階段の段数を少なくすることができるため、転位部の軸方向ADの長さを低くすることができるので、転位部以外の軸方向の長さを増やすことができる。転位部は、モータの回転力には寄与しない部分である。このため、ロータコアの軸方向ADの長さを一定とした場合、第2実施形態では、回転力に寄与する直線状部分434iu,434ou,434id,434odの軸方向ADの長さが第1実施形態の場合に比べて短くなり、回転力が小さくなる。従って、第1実施形態の構成の方が、転位部による回転力の低減を抑制できる点で第2実施形態の構成よりも好ましい。 The amount of shift p (p is an integer of 1 or more) of each conductor portion is determined by examining the distribution of various harmonic interlinkage magnetic fluxes passing around the secondary conductor to reduce any harmonic interlinkage magnetic flux. It may be set according to the above. Usually, the strength of the harmonic interlinkage magnetic flux passing around one secondary conductor is the highest, so that the configuration of the first embodiment is preferable. Further, in the configuration of the first embodiment, since the number of steps of the stairs of the dislocation portion can be reduced, the length of the axial AD of the dislocation portion can be reduced, so that the axial direction other than the dislocation portion can be reduced. You can increase the length. The dislocation portion is a portion that does not contribute to the rotational force of the motor. Therefore, when the length of the axial AD of the rotor core is constant, in the second embodiment, the length of the axial AD of the linear portions 434iu, 434ou, 434id, and 434od that contribute to the rotational force is the first embodiment. It becomes shorter and the rotational force becomes smaller than in the case of. Therefore, the configuration of the first embodiment is preferable to the configuration of the second embodiment in that the reduction of the rotational force due to the dislocation portion can be suppressed.
C.第3実施形態:
図14および図15に示す第3実施形態のかご型導体430Cは、図6および図7に示す第1実施形態のかご型導体430と比較すればわかるように、階段状に変化する形状の転位部434im,434omではなく、直線状に斜めに変化する形状(いわゆるスキュー形状である)の転位部434imc,434imcを有している。なお、転位部434imc,434omc以外の構成は第1実施形態の構成と同じである。
C. Third Embodiment:
As can be seen by comparing the
第3実施形態のかご型導体430Cにおいても、第1実施形態のかご型導体430と同様に、二次導体を通過する高調波鎖交磁束によって二次導体に流れる渦電流を大きく低減し、モータの効率を向上させることができる。また、第1実施形態のかご型導体430と同様に、二次導体を通過せずに二次導体の周囲を通る高調波鎖交磁束によって二次導体に流れる高調波電流を低減し、モータの効率を向上させることができる。
In the car-shaped
なお、第3実施形態における転位部434imc,434omcの幅を、直線状部分434iu,434ou,434id,434odの幅と同じとするためには、転位部434imc,434omcの軸方向ADの長さを第1実施形態の転位部434im,434om(図6および図7参照)に比べて大きくしなければならない。転位部は、モータの回転力には寄与しない部分である。このため、ロータコアの軸方向ADの長さを一定とした場合、第3実施形態では、回転力に寄与する直線状部分434iu,434ou,434id,434odの軸方向ADの長さが第1実施形態の場合に比べて短くなり、回転力が小さくなる。従って、第1実施形態の構成の方が、転位部による回転力の低減を抑制できる点で第3実施形態の構成よりも好ましい。 In order to make the widths of the dislocation portions 434imc and 434omc in the third embodiment the same as the widths of the linear portions 434iu, 434ou, 434id and 434od, the length of the axial AD of the dislocation portions 434imc and 434omc is set to the same. It must be larger than the dislocation portions 434im and 434om (see FIGS. 6 and 7) of the first embodiment. The dislocation portion is a portion that does not contribute to the rotational force of the motor. Therefore, when the length of the axial AD of the rotor core is constant, in the third embodiment, the length of the axial AD of the linear portions 434iu, 434ou, 434id, and 434od that contribute to the rotational force is the first embodiment. It becomes shorter and the rotational force becomes smaller than in the case of. Therefore, the configuration of the first embodiment is preferable to the configuration of the third embodiment in that the reduction of the rotational force due to the dislocation portion can be suppressed.
但し、第3実施形態のかご型導体430Bを有するロータコアの方が、第1実施形態のかご型導体430を有するロータコア420に比べて製造が容易である。
However, the rotor core having the squirrel-
D.第4実施形態:
図16および図17に示す第4実施形態のかご型導体430Dは、図12および図13に示す第2実施形態のかご型導体430Bと比較すればわかるように、階段状に変化する形状の転位部434imb,434ombではなく、直線状に斜めに変化する形状(いわゆるスキュー形状)の転位部434imd,434omdを有している。なお、転位部434imd,434omd以外の構成は第2実施形態の構成と同じである。
D. Fourth Embodiment:
As can be seen by comparing the
第4実施形態のかご型導体430Dにおいても、第2実施形態のかご型導体430Bと同様に、二次導体を通過する高調波鎖交磁束によって二次導体に流れる渦電流を大きく低減し、モータの効率を向上させることができる。また、第2実施形態のかご型導体430Bと同様に、二次導体を通過せずに2つの二次導体の周囲を通る高調波鎖交磁束によって二次導体に流れる高調波電流を低減し、モータの効率を向上させることができる。
Similarly to the squirrel-
なお、第4実施形態も、第3実施形態と同様に、ロータコア420の軸方向ADの長さを一定とした場合、第2実施形態の場合に比べて、回転力が小さくなる。従って、この点において、第4実施形態の構成よりも第2実施形態の構成のほうが好ましい。また、第4実施形態の構成は、第3実施形態と同様に、第2実施形態に比べて製造が容易である。
In the fourth embodiment as well, when the length of the axial AD of the
E.第5実施形態:
第1実施形態では、二次導体434を2つの導体部分434i,434oに分離した構成(図3参照)を例に説明したが、これに限定されるものではない。図18に示すように、二次導体434を4つの導体部分434i1,434o1,434i2,434o2に分離した構成としてもよい。この場合、径方向RDで隣接する導体部分同士は、矢印で示すように、互いの転位部において周方向CDにずれる転位の方向が互いに反対向きとなるように構成される。
E. Fifth embodiment:
In the first embodiment, a configuration in which the
この構成のかご型導体430Eにおいても、二次導体を通過する高調波鎖交磁束によって二次導体に流れる渦電流を大きく低減し、モータの効率を向上させることができる。また、二次導体を通過せずに二次導体の周囲を通る高調波鎖交磁束によって二次導体に流れる高調波電流を低減し、モータの効率を向上させることができる。また、分割数が4になれば、分割数2の場合に比べて、1つの導体部分の断面積はさらに1/2以下に小さくなるので、渦電流の低減効果が大きくなる。また、1の導体部分を部分的に流れる高調波電流の大きさを小さくすることができるので、これによって高調波電流の低減効果を大きくすることができる。
Also in the
なお、二次導体の分割数は、2あるいは4に限定されるものではなく、2以上の複数に分割されるようにしてもよい。二次導体を複数に分割数することにより、二次導体を通過する高調波鎖交磁束によって二次導体に流れる渦電流を大きく低減し、モータの効率を向上させることができる。また、二次導体を通過せずに二次導体の周囲を通る高調波鎖交磁束によって二次導体に流れる高調波電流を低減し、モータの効率を向上させることができる。 The number of divisions of the secondary conductor is not limited to 2 or 4, and may be divided into a plurality of 2 or more. By dividing the secondary conductor into a plurality of parts, the eddy current flowing through the secondary conductor due to the harmonic interlinkage magnetic flux passing through the secondary conductor can be greatly reduced, and the efficiency of the motor can be improved. Further, the harmonic current flowing through the secondary conductor can be reduced by the harmonic interlinkage magnetic flux passing around the secondary conductor without passing through the secondary conductor, and the efficiency of the motor can be improved.
また、二次導体の分割数を、4以上の偶数個に分割されるようにしてもよい。そして、径方向で隣接する導体部分の組み合わせごとに、例えば、図18に示すように、内側の二つの導体部分434i1,434o1と、外側の二つの導体部分434i2,434o2とで、転位部におけるずれ量を変化させる構成としてもよい。この場合、それぞれの部分で、異なる高調波鎖交磁束によって二次導体に流れる高調波電流を低減し、モータの効率を向上させることができる。 Further, the number of divisions of the secondary conductor may be divided into an even number of 4 or more. Then, for each combination of conductor portions adjacent in the radial direction, for example, as shown in FIG. 18, the two inner conductor portions 434i1,434o1 and the two outer conductor portions 434i2, 434o2 are displaced in the dislocation portion. It may be configured to change the amount. In this case, it is possible to reduce the harmonic current flowing through the secondary conductor by different harmonic interlinkage magnetic fluxes in each portion and improve the efficiency of the motor.
なお、二次導体の分割数を2としたほうが、径方向RDに並ぶ導体部分の断面積を大きくすることができるので、各導体部分の抵抗が低くなり、各導体部分の銅損を低減することができる点で好ましい。 When the number of divisions of the secondary conductor is set to 2, the cross-sectional area of the conductor portions arranged in the radial direction can be increased, so that the resistance of each conductor portion is lowered and the copper loss of each conductor portion is reduced. It is preferable in that it can be performed.
F.他の実施形態:
(1)各実施形態では、内周側の導体部分434iが周方向CDに沿って左向きに転位し、外周側の導体部分434oが周方向CDに沿って右向きに転位する構成を例に示したが、転位の方向は逆向きであってもよい。
F. Other embodiments:
(1) In each embodiment, the configuration in which the
(2)上記したように、転位部は回転力に寄与しない部分であるので、転位部を収容するロータコアを省略する構成としてもよい。 (2) As described above, since the dislocation portion is a portion that does not contribute to the rotational force, the rotor core accommodating the dislocation portion may be omitted.
(3)各実施形態では、内周側の導体部分434iと外周側の導体部分434oは転位部434im、434omを除く直線部が軸線CXに沿った形状としているが、軸方向ADに対して角度を持たせた直線状に斜めに変化する形状(いわゆるスキュー形状)としてもよい。
(3) In each embodiment, the
(4)ロータスロット424に収められる内周側の導体部分434iと、外周側の導体部分434oを分離している仕切部423は、ロータスロット内で内周側導体と外周側導体が電気的に短絡するのを防ぐためのものであり、ロータコア420とは別の部材で構成してもよい。
(4) In the
(5)上記実施形態のモータ10(図1参照)は、かご型ロータをインナーロータとして有するかご型誘導モータを例に説明したが、かご型ローラをアウターローラとして有するかご型誘導モータであってもよい。但し、この場合には、ステータの外周側にローラが配置されるため、かご型導体の二次導体は、円筒状のロータコアの内周縁に沿って、複数のローラスロットが配置されて、複数の二次導体が配置される。
(5) The
本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。 The present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and can be realized by various configurations within a range not deviating from the gist thereof. For example, the technical features in the embodiments corresponding to the technical features in each form described in the column of the outline of the invention may be used to solve some or all of the above-mentioned problems, or one of the above-mentioned effects. It is possible to replace or combine as appropriate to achieve a part or all. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be appropriately deleted.
10…モータ、30…ステータ、40…ロータ、420…ロータコア、422…ロータティース、423…仕切部、424…ロータスロット、424i,424o…スロット部分、430,430B〜430E…かご型導体、432…エンドリング、434…二次導体、434i,434o…導体部分、434i1,434o1,434i2,434o2…導体部分、434im,434om…転位部、434imb〜434imd…転位部、434omb〜434omd…転位部、434iu,434id…直線状部分、434ou,434od…直線状部分、AD…軸方向、CX…軸線 10 ... motor, 30 ... stator, 40 ... rotor, 420 ... rotor core, 422 ... rotor teeth, 423 ... partition, 424 ... rotor slot, 424i, 424o ... slot part, 430, 430B to 430E ... cage conductor, 432 ... End ring, 434 ... Secondary conductor, 434i, 434o ... Conductor part, 434i 1,434o1, 434i 2,434o2 ... Conductor part, 434im, 434om ... Dislocation part, 434imb to 434imd ... Dislocation part, 434omb to 434omd ... Dislocation part, 434iu, 434id ... Linear part, 434ou, 434od ... Linear part, AD ... Axial direction, CX ... Axial line
(5)上記実施形態のモータ10(図1参照)は、かご型ロータをインナーロータとして有するかご型誘導モータを例に説明したが、かご型ロータをアウターロータとして有するかご型誘導モータであってもよい。但し、この場合には、ステータの外周側にロータが配置されるため、かご型導体の二次導体は、円筒状のロータコアの内周縁に沿って、複数のロータスロットが配置されて、複数の二次導体が配置される。
(5)
Claims (5)
前記かご型ロータは、
ロータコア(420)と、
前記ロータコアと一体に形成されたかご型導体(430,430B〜430E)と、
を有し、
前記かご型導体は、
前記ロータコアの内部に円周状に配置された複数のスロット(424)にそれぞれ収容された複数の二次導体(434)と、
前記ロータコアの軸方向の両端において、それぞれ、前記複数の2次導体同士を接続する一対のエンドリング(432)と、
を有し、
前記複数の二次導体の各々は、
前記かご型ロータの径方向に分割された複数の導体部分(434i,434o,434i1,434o1,434i2,434o2)を有しており、
前記複数の導体部分の各々は、
前記軸方向の一方の端部側において収容されているスロットの位置と、前記軸方向の他方の端部側において収容されているスロットの位置とは、周方向にp個(pは1以上の整数)ずれており、
前記軸方向の途中で、前記一方の端部側のスロットの位置から前記他方の端部側のスロットの位置に転位する転位部(434im,434om,434imb〜434imd,434omb〜434omd)を有しており、
前記径方向で隣接する導体部分同士は、互いの転位部における転位の方向が反対向きとなっている、
かご型誘導電動機。 A squirrel-cage induction motor (10) having a squirrel-cage rotor (40).
The cage rotor
Rotor core (420) and
With the cage conductors (430, 430B to 430E) integrally formed with the rotor core,
Have,
The cage-type conductor
A plurality of secondary conductors (434) housed in a plurality of slots (424) arranged in a circumferential shape inside the rotor core, and a plurality of secondary conductors (434).
A pair of end rings (432) connecting the plurality of secondary conductors at both ends in the axial direction of the rotor core, respectively.
Have,
Each of the plurality of secondary conductors
It has a plurality of conductor portions (434i, 434o, 434i1, 434o1, 434i2, 434o2) divided in the radial direction of the cage rotor.
Each of the plurality of conductor portions
The position of the slot accommodated on one end side in the axial direction and the position of the slot accommodated on the other end side in the axial direction are p in the circumferential direction (p is 1 or more). (Integer) is off,
In the middle of the axial direction, there are dislocation portions (434im, 434om, 434imb to 434imd, 434omb to 434omd) that dislocate from the position of the slot on one end side to the position of the slot on the other end side. Ori,
The conductor portions adjacent to each other in the radial direction have opposite dislocation directions in the dislocation portions.
Squirrel-cage induction motor.
各導体部分の転位部(434im,434om,434imb,434omb)は階段状に変化する形状である、かご型誘導電動機。 The cage-type induction motor according to claim 1.
A cage-type induction motor in which the dislocation portions (434im, 434om, 434imb, 434omb) of each conductor portion have a shape that changes in a stepped manner.
各導体部分の転位部(434imc,434omc,434imd,434omd)は斜め直線状に変化する形状である、かご型誘導電動機。 The cage-type induction motor according to claim 1.
A cage-type induction motor in which the dislocation portions (434imc, 434omc, 434imd, 434omd) of each conductor portion have a shape that changes in an oblique linear shape.
前記p個は1個である、かご型誘導電動機。 The cage-type induction motor according to any one of claims 1 to 3.
A cage-type induction motor in which the number of p is one.
前記径方向に並ぶ複数の導体部分の数は2である、かご型誘導電動機。 The cage-type induction motor according to any one of claims 1 to 4.
A cage-type induction motor in which the number of a plurality of conductor portions arranged in the radial direction is two.
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