JP3602852B2 - 誘導電動機及びその回転子 - Google Patents
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Description
技術分野
本発明は、誘導電動機及びその回転子に係わり、特に回転子鉄心の表面部にスロット開口部を有する誘導電動機及びその回転子に関する。
背景技術
回転子鉄心の表面部にスロット開口部を有する誘導電動機の従来の技術としては、特開昭56−86060号公報，特開昭56−145753号公報，特開昭56−35665号公報，特開昭58−207848号公報，特開昭57−28556号公報に記載のものがある。
特開昭56−86060号公報，特開昭56−145753号公報に記載のものは、導電性材料を鋳込みつつも、漏れ磁束低減のために設けたスロット開口部に導電性材料が存在しないようにした構造を開示しており、特開昭56−35665号公報には、開口部を利用したアルミダイカストのガス抜きを兼ね回転子溝の開口部の大きさを約0.1mmとすることが開示されている。又、特開昭58−207848号公報には、回転子コアのスロットを0.2〜0.6mmの開口寸法にすることが開示されている。又、特開昭57−28556号公報には、回転子コアの開口寸法を幅0.8mm以下のテーパ状とし、高さ0.8mm以下とすることが開示されている。
上記特開昭56−86060号公報，特開昭56−145753号公報に記載の従来の技術は、回転子鉄心に設けられたスロットに予めスロット開口部を設置し、このスロットに導電性材料を鋳込んだ後にスロット開口部に存在する導電性材料を除去すること開示したものであり、これにより、スロット開口部内に導電性材料、すなわち二次導体が存在されず、力率の向上や漂遊損の低減を図ることをねらったものである。
又、特開昭56−35665号公報に開示のものは、力率変化を少なくするとともに、ダクト構成の支障を無くするものであり、特開昭58−207848号公報に開示のものは、効率及び生産性を向上するためのものであり、特開昭57−28556号公報に開示のものは、騒音について示唆されているもののスロットのバラツキについてのみ検討したものであり、主として効率向上のためのものである。
しかし、発明者らの実験等によれば、特開昭56−86060号公報，特開昭56−145753号公報に記載のようなスロット開口部を設けても、又、特開昭56−35665号公報，特開昭58−207848号公報，特開昭57−28556号公報に記載のような寸法のスロット開口部を設けても、公称出力が40kW級から1000kW級の範囲の誘導電動機においては、必ずしも特性改善に至らない場合があることを見いだした。
すなわち、スロット開口部の周方向寸法となる幅ｗや、回転子鉄心表面部から回転子バーまでの径方向寸法となるスロット開口部の高さｈの寸法によっては、騒音や漂遊損の一部を占める高調波二次銅損が増加することが判明した。これらは、スロット開口部の影響によるギャップ磁束の脈動成分が増加することに加え、回転子鉄心部の磁束の流れ方が磁気飽和等で複雑に変化することに起因するものである。
このように、上記従来の技術は、騒音低減のための具体的な開口寸法については、配慮されておらず、高調波二次銅損についても配慮されていないものであった。近年、誘導電動機においては、低騒音のもの、あるいはマシンサイズの小型なものが重視されているが、上記従来の技術は、特に高調波二次銅損が増加することに配慮されておらず、単にスロット開口部を設置だけでは、騒音やマシンサイズの小型化を阻害する損失が増加するという問題があった。
本発明は、以上の点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、回転子鉄心に設けるスロット開口部寸法を適正な範囲に設定することにより、力率向上や騒音，漂遊損を低減できる高性能な誘導電動機及びその回転子を提供するにある。
発明の開示
本発明者らは、実験に実験を重ね、回転子鉄心に設られたスロット開口部に力率を向上させ、騒音，漂遊損を低減できる適正な範囲の寸法が存在することを発見した。即ち、スロット開口部の周方向の寸法を2.0mmを越え3.5mm以下、径方向の寸法を1.0mm乃至2.5mmに設定することにより、力率を向上させ、騒音，漂遊損を低減できることを発見した。しかも、公称出力40kW級乃至1000kW級の誘導電動機に有効であることが判明した。
ここに、本発明は、上記目的を達成する誘導電動機を得るために、固定子と、該固定子の内周部に所定の間隙を介して前記固定子と同心円状に配設されると共に、周方向に所定の間隔をもって配設され、かつ、軸方向に連続して形成された複数のスロットを有する回転子とを備えた誘導電動機において、前記スロットの回転子表面側に該スロットと連通する開口部を設けると共に、該開口部の周方向の寸法を2.0mmを越え3.5mm以下、径方向の寸法を1.0mm乃至2.5mmの範囲に設定した。
また、固定子と、該固定子の内周部に所定の間隙を介して前記固定子と同心円状に配設されると共に、周方向に所定の間隔をもって配設され、かつ、軸方向に連続して形成された複数のスロットを有する回転子を備えた公称出力40kW級乃至600kW級の誘導電動機において、前記スロットの回転子表面側に該スロットと連通する開口部を設けると共に、該開口部の周方向の寸法を2.0mmを越え3.5mm以下、径方向の寸法を1.0mm乃至2.5mmの範囲に設定した。
尚、本発明においては、公称出力が40kW級乃至1000kW級の誘導電動機であってもよい。
また、固定子と、該固定子の内周部に所定の間隙を介して前記固定子と同心円状に配設された回転子とを備え、該回転子は、周方向に所定の間隔をもって配設され、かつ、軸方向に連続して形成された複数のスロットを有する回転子鉄心と、前記スロットに収納された二次導体とを有する誘導電動機において、前記スロットの回転表面側に該スロットと連通する開口部を設けると共に、該開口部の周方向の寸法を2.0mmを越え3.5mm以下、回転子表面から前記二次導体までの寸法を1.0mm乃至2.5mmに設定した。
また、固定子と、該固定子の内周部に所定の間隙を介して前記固定子と同心円状に配設された回転子とを備え、該回転子は、周方向に所定の間隔をもって配設され、かつ、軸方向に連続して形成された複数のスロットを有する回転子鉄心と、前記スロットに収納された二次導体とを有する誘導電動機において、前記スロットの回転子表面側に該スロットと連通し、かつ、収納されている前記二次導体に凹部が形成されるように開口部を設けると共に、該開口部の周方向の寸法を2.0mmを越え3.5mm以下、回転子表面から前記凹部の底部までの寸法を1.0mm乃至2.5mmに設定した。
また、固定子と、該固定子の内周部に所定の間隙を介して前記固定子と同心円状に配設された回転子とを備え、該回転子は、周方向に所定の間隔をもって配設され、かつ、軸方向に連続して形成された複数のスロットを有する回転子鉄心と、前記スロットに収納された二次導体とを有する誘導電動機において、前記スロットの回転子表面側に該スロットと連通し、かつ、収納されている前記二次導体に凹部が形成されるように開口部を設けると共に、該開口部の周方向の寸法を2.0mmを越え3.5mm以下、回転子表面から前記凹部の底部までの寸法を1.0mm乃至2.5mm、前記凹部の高さ寸法を0.5mm乃至2.0mmに設定した。
また、本発明は、上記目的を達成する誘導電動機の回転子を得るために、周方向に所定の間隔をもって配設され、かつ、軸方向に連続して形成された複数のスロットを有する誘導電動機の回転子において、前記スロットの回転子表面側に該スロットと連通する開口部を設けると共に、該開口部の周方向の寸法を2.0mmを越え3.5mm以下、径方向の寸法を1.0mm乃至2.5mmに設定した。
また、周方向に所定の間隔をもって配設され、かつ、軸方向に連続して形成された複数のスロットを有する公称出力40kW級乃至600kW級の誘導電動機の回転子において、前記スロットの回転子表面側に該スロットと連通する開口部を設けると共に、該開口部の周方向の寸法を2.0mmを越え3.5mm以下、径方向の寸法を1.0mm乃至2.5mmに設定した。
尚、本発明においては、公称出力が40kW級乃至1000kW級の誘導電動機の回転子であってもよい。
また、周方向に所定の間隔をもって配設され、かつ、軸方向に連続して形成された複数のスロットを有する回転子鉄心部と、前記スロットに収納された二次導体とを有する誘導電動機の回転子において、前記スロットの回転子表面側に該スロットと連通する開口部を設けると共に、該開口部の周方向の寸法を2.0mmを越え3.5mm以下、回転子表面から前記二次導体までの寸法を1.0mm乃至2.5mmに設定した。
また、周方向に所定の間隔をもって配設され、かつ、軸方向に連続して形成された複数のスロットを有する回転子鉄心部と、前記にスロットに収納された二次導体とを有する誘導電動機の回転子において、前記スロットの回転子表面側に該スロットと連通し、かつ、収納されている前記二次導体に凹部が形成されるように開口部を設けると共に、該開口部の周方向の寸法を2.0mmを越え3.5mm以下、回転子表面から前記凹部の底部までの寸法を1.0mm乃至2.5mmに設定した。
また、周方向に所定の間隔をもって配設され、かつ、軸方向に連続して形成された複数のスロットを有する回転子鉄心部と、前記にスロットに収納された二次導体とを有する誘導電動機の回転子において、前記スロットの回転子表面側に該スロットと連通し、かつ、収納されている前記二次導体に凹部が形成されるように開口部を設けると共に、該開口部の周方向の寸法を2.0mmを越え3.5mm以下、回転子表面から前記凹部の底部までの寸法を1.0mm乃至2.5mm、前記凹部の高さ寸法を0.5mm乃至2.0mmに設定した。
尚、以上述べた本発明において、前記開口部は、機械加工により形成される。さらに、前記スロットに前記二次導体を収納してから機械加工により形成される。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の一実施例の誘導電動機の回転子の縦断面図であり、第２図は、第１図に示された誘導電動機の回転子のスロット周辺を示す横断面図であり、第３図は、ギャップの磁束密度分布を表す模式図であり、第４図は、スロット開口部周辺の磁束の流れを表す模式図であり、第５図は、公称出力40kW級の誘導電動機の力率比を示す図であり、第６図は、公称出力600kW級の誘導電動機の力率比を示す図であり、第７図は、公称出力40kW級の誘導電動機の騒音比を示す図であり、第８図は、公称出力600kW級の誘導電動機の騒音比を示す図であり、第９図は、公称出力40kW級の誘導電動機の高調波二次銅損比を示す図であり、第10図は、公称出力600kW級の誘導電動機の高調波二次銅損比を示す図であり、第11図は、第２図の回転子スロット開口部寸法の範囲を表す説明図であり、第12図は、他の実施例の誘導電動機の回転子のスロット周辺を示す横断面図である。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図は本発明の実施例である誘導電動機の回転子の縦断面図、第２図は第１図の回転子のスロット周辺の横断面図、第３図はギャップの磁束密度分布を表す模式図、第４図はスロット開口部周辺の磁束の流れを表す模式図、第５図，第６図はそれぞれ公称出力40kW級、公称出力600kW級の誘導電動機の力率比を示す図、第７図，第８図はそれぞれ公称出力40kW級、公称出力600kW級の誘導電動機の騒音比を示す図、第９図，第10図はそれぞれ公称出力40kW級、公称出力600kW級の誘導電動機の高調波二次銅損比を示す図、第11図は本実施例の誘導電動機の回転子スロット開口部寸法の範囲を表す説明図である。
誘導電動機は、図示しない円筒上の固定子と、この固定子の内周部の対向する位置に所定の間隙（ギャップ）を介して固定子と同心状に配設され、かつ、その同心軸上の回転自在な回転子１とを備えている。
このうち、固定子は、上部に冷却通風箱を備えた固定子枠に嵌合された円筒状の固定子鉄心を備えており、この固定子鉄心には固定子巻線が巻回されている。また、固定子枠内には、図示しないファンが設けられており、固定子１及び固定子から発生する熱を冷却するようになっている。
回転子１は、その中心部に設けられた回転軸６（シャフト）に嵌合された回転子鉄心２を備えている。回転軸６は、固定子枠の両端にブラケットを介して設けられたベアリングによって軸受支持されており、回転子１はこの軸受支持により回転自在に回転子に保持されている。
回転子鉄心２の外周側には、周方向に所定の間隔をもって配置され、かつ、軸方向に連続して形成された複数個のスロット３が設けられており、この複数個のスロット３の各々には、導電性材料が鋳込まれ、回転子導体４、即ち、回転子巻線が形成されている。回転子導体４の各々は、回転子鉄心２の両端部に設けられた短絡環5a,5bによって結合され、回転子電流の流路が形成されている。
回転子鉄心２の外周側に設けられた複数のスロット３の回転子表面側には、軸方向に連続して形成され、かつ、そのスロットと連通したスロット開口部８が設けられている。このスロット開口部８を形成するタイミングとしては、複数個のスロット３を形成し、導電性材料を鋳込んで回転子導体４を形成した後に、各々のスロット３の上部を機械加工し形成する。この場合、回転子鉄心に形成したスロットに予めスロット開口部を設置し、その後、複数のスロット各々に導電性材料を鋳込む方法もあるが、この方法では、スロットの上部に形成されたスロット開口部にも導電性材料が鋳込まれることになり、結果として騒音や高調波二次電流による漂遊損が著しく増加してしまう。このようなことから、本実施例では、上記のようにスロット開口部８を形成し、スロット開口部８内に導電性材料が存在しないようにしているものであって、その物性値は、図示していないが固定子と回転子１との間に存在する空隙部と等しくなる。
なお、全閉スロット構造の場合は、一般に、回転子導体４の頭部に相当している鉄心部が磁気ブリッジとなるため漏れ磁束が増加して、必要以上の力率低下や一次，二次電流の増加による温度上昇を避けるため、磁気ブリッジ部の高さを機械強度を保ちつつできるだけ低くするという方策がとられている。導電電動機の力率は、回転子１のスロット３の断面形状を除く他の構造が同一であれば、主として回転子スロット３の断面形状で定まるスロット漏れリアクタンスに依存する。スロット漏れリアクタンスに限らず、漏れリアクタンスが必要以上に大きい場合、一次電流や二次電流が増加して力率や効率が悪化する。特に、スロット開口部８が存在しない場合は、磁気ブリッジ部が磁気的に短絡状態になるため、漏れ磁束が増加してスロット漏れリアクタンスも増大する。これに対し、スロット開口部８を設ける場合は、開口部８が存在しない場合に比べスロット漏れ磁束を格段に低減できるため、力率を向上することが可能になる。
しかし、スロット開口部を設置した場合は、以下のような問題を生じさせる。即ち、第３図に示すように、スロット開口部８を設置した場合は、ギャップのパーミアンス分布が不均一になることから、開口部８を設けない場合に比べてギャップ磁束の脈動成分が増加する。この結果、高調波電磁加振力が顕著になり騒音を増大させることになる。
また、第４図に示すように、誘導電動機の負荷時においては、磁束９（9a,9b）が回転子の径方向ではなく、径方向に対し斜めの方向に入射することが知られている。このため、スロット開口部８が存在する場合、回転子に入射する高調波成分を含む磁束９は、回転子鉄心２を通り回転子導体４に入射する磁束成分9aと、回転子鉄心２を通らず直接回転子導体４の頭部に入射する磁束成分9bに分けられる。鉄心２を通過する磁束成分9aについては、回転子鉄心２における表皮効果により高調波成分が減衰するが、直接回転子導体４に入射する磁束成分9bについては高調波分の減衰が少ないため、回転子導体４に生じる高調波二次銅損を増加させることになる。
このような騒音や高調波二次銅損は、第２図に示す回転子鉄心表面から二次導体までの径方向距離、すなわち回転子スロット開口部高さｈを増加することで低減することができる。これは、騒音については回転子起磁力の影響を抑制し、磁束密度中の脈動成分を低減できるためであり、高調波二次銅損については、高調波成分を含む磁束が直接回転子導体の頭部に入射することを妨げるためである。しかしながら、回転子スロット開口部高さｈを増加すると、二次漏れリアクタンスが増加して力率の向上を望めなくなる可能性がある。
このようなことから発明者らは、回転子のスロット開口部の寸法をパラメータとして力率，騒音，高調波二次銅損の測定を行った。その結果、回転子のスロット開口部の幅ｗと高さｈには、これら力率，騒音，高調波二次銅損の特性を改善できる適正な範囲が存在することを実験的に見いだした。また、それが公称出力40kW級乃至1000kW級の誘導電動機に有効であることが判明した。
以下、本実施例においては、公称出力40kW級、及び、公称出力600kW級の誘導電動機のそれぞれについて、力率，騒音，高調波二次銅損を測定した結果について説明する。これらの測定においては、各々の誘導電動機について、スロット開口部の幅ｗと高さｈをパラメータとしている。ここで、幅ｗに関しては開口部を設けない0.0mmに加え、1.0mmから4.0mmまで0.5mm刻みで８ケースを、高さｈに関しては、0.5mmから3.0mmまでで、0.5mm,1.0mm,2.5mm,3.0mmの４ケースを機械加工により設定した。
第５図，第６図では、縦軸をスロット開口部の幅ｗが0mm、高さが0.5mmであるスロット開口部を設けない誘導電動機に採用される一般的な寸法である場合を基準値にとり、各測定値をこの基準値に対する比に換算して示している。また、基準値に対する比が1.0以上となる測定値の間は実線で、それ以外は点線で表記している。
公称出力40kW級の誘導電動機についての実験結果である第５図に示すように、各スロット開口部の高さｈに対して、スロット開口部を設けることにより漏れリアクタンスが低減し、力率がそれぞれ向上していることがわかる。しかし、高さｈが2.5mmを越えると基準値以上の力率にはならず、高さｈが2.5mmのときは、スロット開口部の幅ｗが2.0mmを若干越えると基準値以上の力率になることが認められた。これは、公称出力600kW級の誘導電動機についても同様であり、第６図に示す実験結果のように、絶対値は異なるが、第５図に示す実験結果とほぼ同様の傾向になっている。
従って、力率を基準値以上にするためには、スロット開口部の幅ｗを2.0mmを越え、かつ、スロット開口部高さｈを0.5mm乃至2.5mmの範囲に設定すればよい。
次に、騒音についての実験結果を説明する。第７図，第８図は、第５図、及び、第６図と同様の基準値を設定し、この基準値に対する騒音比を基準値以下となる測定値の間は実線で、それ以外は点線で表記した公称出力40kW級、及び、公称出力600kW級誘導電動機それぞれについての実験結果を示している。第７図からから分かるように、公称出力40kW級の誘導電動機において、各スロット開口部の高さｈについて、スロット開口部を設けて幅ｗを増すと、上述したようにスロット開口部の幅ｗを増すことでギャップ磁束密度の脈動成分が増加するため、騒音が増加することがわかる。しかし、スロット開口部の高さｈが1.0mmを越えると基準値以下の騒音比となり、高さｈが1.0mmのときは、スロット開口部の幅ｗが3.5mm以下になると基準値以下の騒音比となることが認められた。これは、公称出力600kW級の誘導電動機においても同様であり、第８図に示す実験結果のように、絶対値は異なるが、第７図に示す実験結果とほぼ同様の傾向になっている。
従って、騒音比を基準値以下にするためには、スロット開口部の高さｈを1.0mm以上、かつ、スロット開口部の幅ｗを3.5mm以下に設定すればよい。
次に、高調波二次銅損比の実験結果を力率及び騒音測定結果の場合と同様に説明する。第９図，第10図は、前述したと力率及び騒音測定結果の場合と同様に基準値を設定し、この基準値に対する高調波二次銅損比を基準値以下となる測定値の間は実線で、それ以外は点線で表記した公称出力40kW級、及び、公称出力600kW級誘導電動機それぞれについての実験結果を示している。
第９図から分かるように、各スロット開口部の高さｈの各々に対し、高調波二次銅損はスロット開口部の幅ｗに対し最小値をもつことがわかる。この理由としては次の２つが挙げられる。まず、スロット開口部を設けて高調波二次銅損比が最小値をとるまでの範囲については、スロット開口部を設置することにより、漏れリアクタンスが減少して一次電流が低下するため、回転子導体に流れる二次電流自体が小さくなったことに起因する。一方、高調波二次銅損比が最小値から再び増加していく範囲については、第４図で示したようにスロット開口部の幅ｗを増すことで回転子導体４に直接入射する磁束成分9bの影響が増加したためといえる。
このようなことから、第９図においては、スロット開口部の高さｈに対する高調波二次銅損比の最小値は、スロット開口部の幅ｗが1.0mm以上3.5mm以下の範囲に存在しており、その範囲で基準値以下となっているのは、スロット開口部の高さｈが1.0mm以上のときであることが認められた。これは、公称出力600kW級の誘導電動機においても同様であり、第10図に示す実験結果のように、絶対値は異なるが、第９図に示す実験結果とほぼ同様の傾向になっている。
従って、高調波二次銅損比を基準値以下にするためには、スロット開口部の高さｈを1.0mm以上、かつ、スロット開口部の幅ｗを1.0mm乃至3.5mmの範囲に設定すればよい。
以上のように、回転子のスロット開口部の寸法には、力率，騒音，高調波二次銅損それぞれの特性を改善できる適正な範囲が存在することが分かったが、次に、第５図乃至第10図で示した各回転子スロット開口部の寸法についての力率，騒音，高調波二次銅損の特性をまとめてみることにする。第11図はそれをまとめた図面である。
第11図は、横軸にスロット開口部の幅w,縦軸にスロット開口部の高さｈをとり、各特性における回転子スロット開口部寸法の範囲を異なる３つのハッチングで示している図面である。第11図から分かるように、力率，騒音，高調波二次銅損の各特性を同時に改善できるスロット開口部の寸法範囲は、開口部の幅ｗが2.0mmを越え3.5mm以下、高さｈが1.0mm乃至2.5mmの範囲である。即ち、異なる３つのハッチングが重なりあう点a,b,c,dによって囲まれた部分内であれば、力率，騒音，高調波二次銅損の各特性を同時に改善できることがわかるであろう。
ここで、この範囲のうち、開口部の幅ｗの最小値は、力率の測定結果から、最大値は、騒音及び高調波二次銅損の測定結果からそれぞれ規定される値である。また、開口部の高さｈの最小値は、騒音及び高調波二次銅損の測定結果から、最大値は、力率の測定結果からそれぞれ規定される値である。
なお、図示していないが、本実施例で示した測定例の他に、160kW級及び400kW級及び1000kW級の誘導電動機に対しても同様な測定を行った。その結果、各特性の絶対値は異なるものの適正なスロット開口部の寸法範囲は、上述した40kW級及び600kW級の寸法範囲と同様になることを確認している。
以上本実施例によれば、公称出力が40kW級から1000kW級の誘導電動機において、回転子鉄心２に設けられたスロット開口部８の幅ｗ、即ち、回転子鉄心２の周方向の寸法を2.0mmを越え3.5mm以下の範囲内に、高さｈ、即ち、回転子鉄心２の径方向の寸法を1.0mm乃至2.5mmの範囲内に設定したので、力率の改善，騒音の低減と、高調波二次銅損の低減を図ることができる。即ち、力率を向上しつつ騒音，漂遊損を低減でき、特性改善を図ることが可能となる。従って、誘導電動機の回転子スロット開口部寸法を公称出力が40kW級から1000kW級の範囲における誘導電動機に対し適用すれば、力率向上や騒音，漂遊損を低減できる高性能な誘導電動機及びその回転子を提供できる。
次に、本発明の他の実施例を第12図を用いて説明する。
第12図は本発明の他の実施例である誘導電動機の回転子のスロット周辺を示す横断面図である。本実施例の回転子は、前述した第２図のように、周方向に所定の間隔をもって配置され、かつ、軸方向に連続して形成された複数個のスロット３が回転子鉄心２の外周側に設けられており、この複数個のスロット３の各々には、導電性材料が鋳込まれ、回転子導体４、即ち、回転子巻線が形成されている。
そして、回転子鉄心２の外周側に設けられた複数のスロット３の回転子表面側には、軸方向に連続して形成され、かつ、そのスロットと連通したスロット開口部８が機械加工により設けられるが、本実施例においては、回転子導体４に凹部が形成されるようにスロット開口部８を設け、このスロット開口部８の幅ｗの寸法を2.0mmを越え3.5mm以下の範囲内に、回転子導体４に形成された凹部の高さhaの寸法を0.5mm乃至2.0mmの範囲内に、スロット開口部８の高さｈの（回転子導体４に形成された凹部の高さhaを含む）寸法を1.0mm乃至2.5mmの範囲内に設定している。
このように、回転子導体４に凹部が形成されるようにスロット開口部８を設けると、回転子鉄心２外表面から回転子導体４外表面までの寸法、即ち、ｈ−haの寸法が、前例の回転子の回転子鉄心２外表面から回転子導体４外表面までの寸法より小さくなる。これにより、スロット開口部８の回転子導体４外表面までの寸法ｈ−haをスロット開口部８の幅ｗで割って得られた値に0.66を加えて得られる値、即ち、比パーミアンスが前例の回転子より減少し、これに比例するスロット漏れリアクタンスが低減する。
従って、本実施例によれば、前例と同様に、力率を向上しつつ騒音，漂遊損を低減でき、特性改善を図ることが可能となると共に、前例よりスロット漏れリアクタンスが低減できるので、さらに、力率の改善が図れる。
尚、以上述べた実施例の説明においては、回転子鉄心内のスロットに導電性材料を鋳込んで回転子導体を構成するいわゆるダイカスト回転子を対象として説明したが、スロット内に導体を打ち込んで回転子導体を構成する回転子についても同等な効果が得られることはいうまでもない。
産業上の利用可能性
以上述べたように、本発明によれば、回転子スロット開口部の寸法を適正な範囲に設定することにより、力率向上や騒音，漂遊損を低減できる高性能な誘導電動機及びその回転子を提供できる。
本発明は、誘導電動機及びその回転子に係わり、特に回転子鉄心の表面部にスロット開口部を有する誘導電動機及びその回転子に関する。
背景技術
回転子鉄心の表面部にスロット開口部を有する誘導電動機の従来の技術としては、特開昭56−86060号公報，特開昭56−145753号公報，特開昭56−35665号公報，特開昭58−207848号公報，特開昭57−28556号公報に記載のものがある。
特開昭56−86060号公報，特開昭56−145753号公報に記載のものは、導電性材料を鋳込みつつも、漏れ磁束低減のために設けたスロット開口部に導電性材料が存在しないようにした構造を開示しており、特開昭56−35665号公報には、開口部を利用したアルミダイカストのガス抜きを兼ね回転子溝の開口部の大きさを約0.1mmとすることが開示されている。又、特開昭58−207848号公報には、回転子コアのスロットを0.2〜0.6mmの開口寸法にすることが開示されている。又、特開昭57−28556号公報には、回転子コアの開口寸法を幅0.8mm以下のテーパ状とし、高さ0.8mm以下とすることが開示されている。
上記特開昭56−86060号公報，特開昭56−145753号公報に記載の従来の技術は、回転子鉄心に設けられたスロットに予めスロット開口部を設置し、このスロットに導電性材料を鋳込んだ後にスロット開口部に存在する導電性材料を除去すること開示したものであり、これにより、スロット開口部内に導電性材料、すなわち二次導体が存在されず、力率の向上や漂遊損の低減を図ることをねらったものである。
又、特開昭56−35665号公報に開示のものは、力率変化を少なくするとともに、ダクト構成の支障を無くするものであり、特開昭58−207848号公報に開示のものは、効率及び生産性を向上するためのものであり、特開昭57−28556号公報に開示のものは、騒音について示唆されているもののスロットのバラツキについてのみ検討したものであり、主として効率向上のためのものである。
しかし、発明者らの実験等によれば、特開昭56−86060号公報，特開昭56−145753号公報に記載のようなスロット開口部を設けても、又、特開昭56−35665号公報，特開昭58−207848号公報，特開昭57−28556号公報に記載のような寸法のスロット開口部を設けても、公称出力が40kW級から1000kW級の範囲の誘導電動機においては、必ずしも特性改善に至らない場合があることを見いだした。
すなわち、スロット開口部の周方向寸法となる幅ｗや、回転子鉄心表面部から回転子バーまでの径方向寸法となるスロット開口部の高さｈの寸法によっては、騒音や漂遊損の一部を占める高調波二次銅損が増加することが判明した。これらは、スロット開口部の影響によるギャップ磁束の脈動成分が増加することに加え、回転子鉄心部の磁束の流れ方が磁気飽和等で複雑に変化することに起因するものである。
このように、上記従来の技術は、騒音低減のための具体的な開口寸法については、配慮されておらず、高調波二次銅損についても配慮されていないものであった。近年、誘導電動機においては、低騒音のもの、あるいはマシンサイズの小型なものが重視されているが、上記従来の技術は、特に高調波二次銅損が増加することに配慮されておらず、単にスロット開口部を設置だけでは、騒音やマシンサイズの小型化を阻害する損失が増加するという問題があった。
本発明は、以上の点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、回転子鉄心に設けるスロット開口部寸法を適正な範囲に設定することにより、力率向上や騒音，漂遊損を低減できる高性能な誘導電動機及びその回転子を提供するにある。
発明の開示
本発明者らは、実験に実験を重ね、回転子鉄心に設られたスロット開口部に力率を向上させ、騒音，漂遊損を低減できる適正な範囲の寸法が存在することを発見した。即ち、スロット開口部の周方向の寸法を2.0mmを越え3.5mm以下、径方向の寸法を1.0mm乃至2.5mmに設定することにより、力率を向上させ、騒音，漂遊損を低減できることを発見した。しかも、公称出力40kW級乃至1000kW級の誘導電動機に有効であることが判明した。
ここに、本発明は、上記目的を達成する誘導電動機を得るために、固定子と、該固定子の内周部に所定の間隙を介して前記固定子と同心円状に配設されると共に、周方向に所定の間隔をもって配設され、かつ、軸方向に連続して形成された複数のスロットを有する回転子とを備えた誘導電動機において、前記スロットの回転子表面側に該スロットと連通する開口部を設けると共に、該開口部の周方向の寸法を2.0mmを越え3.5mm以下、径方向の寸法を1.0mm乃至2.5mmの範囲に設定した。
また、固定子と、該固定子の内周部に所定の間隙を介して前記固定子と同心円状に配設されると共に、周方向に所定の間隔をもって配設され、かつ、軸方向に連続して形成された複数のスロットを有する回転子を備えた公称出力40kW級乃至600kW級の誘導電動機において、前記スロットの回転子表面側に該スロットと連通する開口部を設けると共に、該開口部の周方向の寸法を2.0mmを越え3.5mm以下、径方向の寸法を1.0mm乃至2.5mmの範囲に設定した。
尚、本発明においては、公称出力が40kW級乃至1000kW級の誘導電動機であってもよい。
また、固定子と、該固定子の内周部に所定の間隙を介して前記固定子と同心円状に配設された回転子とを備え、該回転子は、周方向に所定の間隔をもって配設され、かつ、軸方向に連続して形成された複数のスロットを有する回転子鉄心と、前記スロットに収納された二次導体とを有する誘導電動機において、前記スロットの回転表面側に該スロットと連通する開口部を設けると共に、該開口部の周方向の寸法を2.0mmを越え3.5mm以下、回転子表面から前記二次導体までの寸法を1.0mm乃至2.5mmに設定した。
また、固定子と、該固定子の内周部に所定の間隙を介して前記固定子と同心円状に配設された回転子とを備え、該回転子は、周方向に所定の間隔をもって配設され、かつ、軸方向に連続して形成された複数のスロットを有する回転子鉄心と、前記スロットに収納された二次導体とを有する誘導電動機において、前記スロットの回転子表面側に該スロットと連通し、かつ、収納されている前記二次導体に凹部が形成されるように開口部を設けると共に、該開口部の周方向の寸法を2.0mmを越え3.5mm以下、回転子表面から前記凹部の底部までの寸法を1.0mm乃至2.5mmに設定した。
また、固定子と、該固定子の内周部に所定の間隙を介して前記固定子と同心円状に配設された回転子とを備え、該回転子は、周方向に所定の間隔をもって配設され、かつ、軸方向に連続して形成された複数のスロットを有する回転子鉄心と、前記スロットに収納された二次導体とを有する誘導電動機において、前記スロットの回転子表面側に該スロットと連通し、かつ、収納されている前記二次導体に凹部が形成されるように開口部を設けると共に、該開口部の周方向の寸法を2.0mmを越え3.5mm以下、回転子表面から前記凹部の底部までの寸法を1.0mm乃至2.5mm、前記凹部の高さ寸法を0.5mm乃至2.0mmに設定した。
また、本発明は、上記目的を達成する誘導電動機の回転子を得るために、周方向に所定の間隔をもって配設され、かつ、軸方向に連続して形成された複数のスロットを有する誘導電動機の回転子において、前記スロットの回転子表面側に該スロットと連通する開口部を設けると共に、該開口部の周方向の寸法を2.0mmを越え3.5mm以下、径方向の寸法を1.0mm乃至2.5mmに設定した。
また、周方向に所定の間隔をもって配設され、かつ、軸方向に連続して形成された複数のスロットを有する公称出力40kW級乃至600kW級の誘導電動機の回転子において、前記スロットの回転子表面側に該スロットと連通する開口部を設けると共に、該開口部の周方向の寸法を2.0mmを越え3.5mm以下、径方向の寸法を1.0mm乃至2.5mmに設定した。
尚、本発明においては、公称出力が40kW級乃至1000kW級の誘導電動機の回転子であってもよい。
また、周方向に所定の間隔をもって配設され、かつ、軸方向に連続して形成された複数のスロットを有する回転子鉄心部と、前記スロットに収納された二次導体とを有する誘導電動機の回転子において、前記スロットの回転子表面側に該スロットと連通する開口部を設けると共に、該開口部の周方向の寸法を2.0mmを越え3.5mm以下、回転子表面から前記二次導体までの寸法を1.0mm乃至2.5mmに設定した。
また、周方向に所定の間隔をもって配設され、かつ、軸方向に連続して形成された複数のスロットを有する回転子鉄心部と、前記にスロットに収納された二次導体とを有する誘導電動機の回転子において、前記スロットの回転子表面側に該スロットと連通し、かつ、収納されている前記二次導体に凹部が形成されるように開口部を設けると共に、該開口部の周方向の寸法を2.0mmを越え3.5mm以下、回転子表面から前記凹部の底部までの寸法を1.0mm乃至2.5mmに設定した。
また、周方向に所定の間隔をもって配設され、かつ、軸方向に連続して形成された複数のスロットを有する回転子鉄心部と、前記にスロットに収納された二次導体とを有する誘導電動機の回転子において、前記スロットの回転子表面側に該スロットと連通し、かつ、収納されている前記二次導体に凹部が形成されるように開口部を設けると共に、該開口部の周方向の寸法を2.0mmを越え3.5mm以下、回転子表面から前記凹部の底部までの寸法を1.0mm乃至2.5mm、前記凹部の高さ寸法を0.5mm乃至2.0mmに設定した。
尚、以上述べた本発明において、前記開口部は、機械加工により形成される。さらに、前記スロットに前記二次導体を収納してから機械加工により形成される。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の一実施例の誘導電動機の回転子の縦断面図であり、第２図は、第１図に示された誘導電動機の回転子のスロット周辺を示す横断面図であり、第３図は、ギャップの磁束密度分布を表す模式図であり、第４図は、スロット開口部周辺の磁束の流れを表す模式図であり、第５図は、公称出力40kW級の誘導電動機の力率比を示す図であり、第６図は、公称出力600kW級の誘導電動機の力率比を示す図であり、第７図は、公称出力40kW級の誘導電動機の騒音比を示す図であり、第８図は、公称出力600kW級の誘導電動機の騒音比を示す図であり、第９図は、公称出力40kW級の誘導電動機の高調波二次銅損比を示す図であり、第10図は、公称出力600kW級の誘導電動機の高調波二次銅損比を示す図であり、第11図は、第２図の回転子スロット開口部寸法の範囲を表す説明図であり、第12図は、他の実施例の誘導電動機の回転子のスロット周辺を示す横断面図である。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図は本発明の実施例である誘導電動機の回転子の縦断面図、第２図は第１図の回転子のスロット周辺の横断面図、第３図はギャップの磁束密度分布を表す模式図、第４図はスロット開口部周辺の磁束の流れを表す模式図、第５図，第６図はそれぞれ公称出力40kW級、公称出力600kW級の誘導電動機の力率比を示す図、第７図，第８図はそれぞれ公称出力40kW級、公称出力600kW級の誘導電動機の騒音比を示す図、第９図，第10図はそれぞれ公称出力40kW級、公称出力600kW級の誘導電動機の高調波二次銅損比を示す図、第11図は本実施例の誘導電動機の回転子スロット開口部寸法の範囲を表す説明図である。
誘導電動機は、図示しない円筒上の固定子と、この固定子の内周部の対向する位置に所定の間隙（ギャップ）を介して固定子と同心状に配設され、かつ、その同心軸上の回転自在な回転子１とを備えている。
このうち、固定子は、上部に冷却通風箱を備えた固定子枠に嵌合された円筒状の固定子鉄心を備えており、この固定子鉄心には固定子巻線が巻回されている。また、固定子枠内には、図示しないファンが設けられており、固定子１及び固定子から発生する熱を冷却するようになっている。
回転子１は、その中心部に設けられた回転軸６（シャフト）に嵌合された回転子鉄心２を備えている。回転軸６は、固定子枠の両端にブラケットを介して設けられたベアリングによって軸受支持されており、回転子１はこの軸受支持により回転自在に回転子に保持されている。
回転子鉄心２の外周側には、周方向に所定の間隔をもって配置され、かつ、軸方向に連続して形成された複数個のスロット３が設けられており、この複数個のスロット３の各々には、導電性材料が鋳込まれ、回転子導体４、即ち、回転子巻線が形成されている。回転子導体４の各々は、回転子鉄心２の両端部に設けられた短絡環5a,5bによって結合され、回転子電流の流路が形成されている。
回転子鉄心２の外周側に設けられた複数のスロット３の回転子表面側には、軸方向に連続して形成され、かつ、そのスロットと連通したスロット開口部８が設けられている。このスロット開口部８を形成するタイミングとしては、複数個のスロット３を形成し、導電性材料を鋳込んで回転子導体４を形成した後に、各々のスロット３の上部を機械加工し形成する。この場合、回転子鉄心に形成したスロットに予めスロット開口部を設置し、その後、複数のスロット各々に導電性材料を鋳込む方法もあるが、この方法では、スロットの上部に形成されたスロット開口部にも導電性材料が鋳込まれることになり、結果として騒音や高調波二次電流による漂遊損が著しく増加してしまう。このようなことから、本実施例では、上記のようにスロット開口部８を形成し、スロット開口部８内に導電性材料が存在しないようにしているものであって、その物性値は、図示していないが固定子と回転子１との間に存在する空隙部と等しくなる。
なお、全閉スロット構造の場合は、一般に、回転子導体４の頭部に相当している鉄心部が磁気ブリッジとなるため漏れ磁束が増加して、必要以上の力率低下や一次，二次電流の増加による温度上昇を避けるため、磁気ブリッジ部の高さを機械強度を保ちつつできるだけ低くするという方策がとられている。導電電動機の力率は、回転子１のスロット３の断面形状を除く他の構造が同一であれば、主として回転子スロット３の断面形状で定まるスロット漏れリアクタンスに依存する。スロット漏れリアクタンスに限らず、漏れリアクタンスが必要以上に大きい場合、一次電流や二次電流が増加して力率や効率が悪化する。特に、スロット開口部８が存在しない場合は、磁気ブリッジ部が磁気的に短絡状態になるため、漏れ磁束が増加してスロット漏れリアクタンスも増大する。これに対し、スロット開口部８を設ける場合は、開口部８が存在しない場合に比べスロット漏れ磁束を格段に低減できるため、力率を向上することが可能になる。
しかし、スロット開口部を設置した場合は、以下のような問題を生じさせる。即ち、第３図に示すように、スロット開口部８を設置した場合は、ギャップのパーミアンス分布が不均一になることから、開口部８を設けない場合に比べてギャップ磁束の脈動成分が増加する。この結果、高調波電磁加振力が顕著になり騒音を増大させることになる。
また、第４図に示すように、誘導電動機の負荷時においては、磁束９（9a,9b）が回転子の径方向ではなく、径方向に対し斜めの方向に入射することが知られている。このため、スロット開口部８が存在する場合、回転子に入射する高調波成分を含む磁束９は、回転子鉄心２を通り回転子導体４に入射する磁束成分9aと、回転子鉄心２を通らず直接回転子導体４の頭部に入射する磁束成分9bに分けられる。鉄心２を通過する磁束成分9aについては、回転子鉄心２における表皮効果により高調波成分が減衰するが、直接回転子導体４に入射する磁束成分9bについては高調波分の減衰が少ないため、回転子導体４に生じる高調波二次銅損を増加させることになる。
このような騒音や高調波二次銅損は、第２図に示す回転子鉄心表面から二次導体までの径方向距離、すなわち回転子スロット開口部高さｈを増加することで低減することができる。これは、騒音については回転子起磁力の影響を抑制し、磁束密度中の脈動成分を低減できるためであり、高調波二次銅損については、高調波成分を含む磁束が直接回転子導体の頭部に入射することを妨げるためである。しかしながら、回転子スロット開口部高さｈを増加すると、二次漏れリアクタンスが増加して力率の向上を望めなくなる可能性がある。
このようなことから発明者らは、回転子のスロット開口部の寸法をパラメータとして力率，騒音，高調波二次銅損の測定を行った。その結果、回転子のスロット開口部の幅ｗと高さｈには、これら力率，騒音，高調波二次銅損の特性を改善できる適正な範囲が存在することを実験的に見いだした。また、それが公称出力40kW級乃至1000kW級の誘導電動機に有効であることが判明した。
以下、本実施例においては、公称出力40kW級、及び、公称出力600kW級の誘導電動機のそれぞれについて、力率，騒音，高調波二次銅損を測定した結果について説明する。これらの測定においては、各々の誘導電動機について、スロット開口部の幅ｗと高さｈをパラメータとしている。ここで、幅ｗに関しては開口部を設けない0.0mmに加え、1.0mmから4.0mmまで0.5mm刻みで８ケースを、高さｈに関しては、0.5mmから3.0mmまでで、0.5mm,1.0mm,2.5mm,3.0mmの４ケースを機械加工により設定した。
第５図，第６図では、縦軸をスロット開口部の幅ｗが0mm、高さが0.5mmであるスロット開口部を設けない誘導電動機に採用される一般的な寸法である場合を基準値にとり、各測定値をこの基準値に対する比に換算して示している。また、基準値に対する比が1.0以上となる測定値の間は実線で、それ以外は点線で表記している。
公称出力40kW級の誘導電動機についての実験結果である第５図に示すように、各スロット開口部の高さｈに対して、スロット開口部を設けることにより漏れリアクタンスが低減し、力率がそれぞれ向上していることがわかる。しかし、高さｈが2.5mmを越えると基準値以上の力率にはならず、高さｈが2.5mmのときは、スロット開口部の幅ｗが2.0mmを若干越えると基準値以上の力率になることが認められた。これは、公称出力600kW級の誘導電動機についても同様であり、第６図に示す実験結果のように、絶対値は異なるが、第５図に示す実験結果とほぼ同様の傾向になっている。
従って、力率を基準値以上にするためには、スロット開口部の幅ｗを2.0mmを越え、かつ、スロット開口部高さｈを0.5mm乃至2.5mmの範囲に設定すればよい。
次に、騒音についての実験結果を説明する。第７図，第８図は、第５図、及び、第６図と同様の基準値を設定し、この基準値に対する騒音比を基準値以下となる測定値の間は実線で、それ以外は点線で表記した公称出力40kW級、及び、公称出力600kW級誘導電動機それぞれについての実験結果を示している。第７図からから分かるように、公称出力40kW級の誘導電動機において、各スロット開口部の高さｈについて、スロット開口部を設けて幅ｗを増すと、上述したようにスロット開口部の幅ｗを増すことでギャップ磁束密度の脈動成分が増加するため、騒音が増加することがわかる。しかし、スロット開口部の高さｈが1.0mmを越えると基準値以下の騒音比となり、高さｈが1.0mmのときは、スロット開口部の幅ｗが3.5mm以下になると基準値以下の騒音比となることが認められた。これは、公称出力600kW級の誘導電動機においても同様であり、第８図に示す実験結果のように、絶対値は異なるが、第７図に示す実験結果とほぼ同様の傾向になっている。
従って、騒音比を基準値以下にするためには、スロット開口部の高さｈを1.0mm以上、かつ、スロット開口部の幅ｗを3.5mm以下に設定すればよい。
次に、高調波二次銅損比の実験結果を力率及び騒音測定結果の場合と同様に説明する。第９図，第10図は、前述したと力率及び騒音測定結果の場合と同様に基準値を設定し、この基準値に対する高調波二次銅損比を基準値以下となる測定値の間は実線で、それ以外は点線で表記した公称出力40kW級、及び、公称出力600kW級誘導電動機それぞれについての実験結果を示している。
第９図から分かるように、各スロット開口部の高さｈの各々に対し、高調波二次銅損はスロット開口部の幅ｗに対し最小値をもつことがわかる。この理由としては次の２つが挙げられる。まず、スロット開口部を設けて高調波二次銅損比が最小値をとるまでの範囲については、スロット開口部を設置することにより、漏れリアクタンスが減少して一次電流が低下するため、回転子導体に流れる二次電流自体が小さくなったことに起因する。一方、高調波二次銅損比が最小値から再び増加していく範囲については、第４図で示したようにスロット開口部の幅ｗを増すことで回転子導体４に直接入射する磁束成分9bの影響が増加したためといえる。
このようなことから、第９図においては、スロット開口部の高さｈに対する高調波二次銅損比の最小値は、スロット開口部の幅ｗが1.0mm以上3.5mm以下の範囲に存在しており、その範囲で基準値以下となっているのは、スロット開口部の高さｈが1.0mm以上のときであることが認められた。これは、公称出力600kW級の誘導電動機においても同様であり、第10図に示す実験結果のように、絶対値は異なるが、第９図に示す実験結果とほぼ同様の傾向になっている。
従って、高調波二次銅損比を基準値以下にするためには、スロット開口部の高さｈを1.0mm以上、かつ、スロット開口部の幅ｗを1.0mm乃至3.5mmの範囲に設定すればよい。
以上のように、回転子のスロット開口部の寸法には、力率，騒音，高調波二次銅損それぞれの特性を改善できる適正な範囲が存在することが分かったが、次に、第５図乃至第10図で示した各回転子スロット開口部の寸法についての力率，騒音，高調波二次銅損の特性をまとめてみることにする。第11図はそれをまとめた図面である。
第11図は、横軸にスロット開口部の幅w,縦軸にスロット開口部の高さｈをとり、各特性における回転子スロット開口部寸法の範囲を異なる３つのハッチングで示している図面である。第11図から分かるように、力率，騒音，高調波二次銅損の各特性を同時に改善できるスロット開口部の寸法範囲は、開口部の幅ｗが2.0mmを越え3.5mm以下、高さｈが1.0mm乃至2.5mmの範囲である。即ち、異なる３つのハッチングが重なりあう点a,b,c,dによって囲まれた部分内であれば、力率，騒音，高調波二次銅損の各特性を同時に改善できることがわかるであろう。
ここで、この範囲のうち、開口部の幅ｗの最小値は、力率の測定結果から、最大値は、騒音及び高調波二次銅損の測定結果からそれぞれ規定される値である。また、開口部の高さｈの最小値は、騒音及び高調波二次銅損の測定結果から、最大値は、力率の測定結果からそれぞれ規定される値である。
なお、図示していないが、本実施例で示した測定例の他に、160kW級及び400kW級及び1000kW級の誘導電動機に対しても同様な測定を行った。その結果、各特性の絶対値は異なるものの適正なスロット開口部の寸法範囲は、上述した40kW級及び600kW級の寸法範囲と同様になることを確認している。
以上本実施例によれば、公称出力が40kW級から1000kW級の誘導電動機において、回転子鉄心２に設けられたスロット開口部８の幅ｗ、即ち、回転子鉄心２の周方向の寸法を2.0mmを越え3.5mm以下の範囲内に、高さｈ、即ち、回転子鉄心２の径方向の寸法を1.0mm乃至2.5mmの範囲内に設定したので、力率の改善，騒音の低減と、高調波二次銅損の低減を図ることができる。即ち、力率を向上しつつ騒音，漂遊損を低減でき、特性改善を図ることが可能となる。従って、誘導電動機の回転子スロット開口部寸法を公称出力が40kW級から1000kW級の範囲における誘導電動機に対し適用すれば、力率向上や騒音，漂遊損を低減できる高性能な誘導電動機及びその回転子を提供できる。
次に、本発明の他の実施例を第12図を用いて説明する。
第12図は本発明の他の実施例である誘導電動機の回転子のスロット周辺を示す横断面図である。本実施例の回転子は、前述した第２図のように、周方向に所定の間隔をもって配置され、かつ、軸方向に連続して形成された複数個のスロット３が回転子鉄心２の外周側に設けられており、この複数個のスロット３の各々には、導電性材料が鋳込まれ、回転子導体４、即ち、回転子巻線が形成されている。
そして、回転子鉄心２の外周側に設けられた複数のスロット３の回転子表面側には、軸方向に連続して形成され、かつ、そのスロットと連通したスロット開口部８が機械加工により設けられるが、本実施例においては、回転子導体４に凹部が形成されるようにスロット開口部８を設け、このスロット開口部８の幅ｗの寸法を2.0mmを越え3.5mm以下の範囲内に、回転子導体４に形成された凹部の高さhaの寸法を0.5mm乃至2.0mmの範囲内に、スロット開口部８の高さｈの（回転子導体４に形成された凹部の高さhaを含む）寸法を1.0mm乃至2.5mmの範囲内に設定している。
このように、回転子導体４に凹部が形成されるようにスロット開口部８を設けると、回転子鉄心２外表面から回転子導体４外表面までの寸法、即ち、ｈ−haの寸法が、前例の回転子の回転子鉄心２外表面から回転子導体４外表面までの寸法より小さくなる。これにより、スロット開口部８の回転子導体４外表面までの寸法ｈ−haをスロット開口部８の幅ｗで割って得られた値に0.66を加えて得られる値、即ち、比パーミアンスが前例の回転子より減少し、これに比例するスロット漏れリアクタンスが低減する。
従って、本実施例によれば、前例と同様に、力率を向上しつつ騒音，漂遊損を低減でき、特性改善を図ることが可能となると共に、前例よりスロット漏れリアクタンスが低減できるので、さらに、力率の改善が図れる。
尚、以上述べた実施例の説明においては、回転子鉄心内のスロットに導電性材料を鋳込んで回転子導体を構成するいわゆるダイカスト回転子を対象として説明したが、スロット内に導体を打ち込んで回転子導体を構成する回転子についても同等な効果が得られることはいうまでもない。
産業上の利用可能性
以上述べたように、本発明によれば、回転子スロット開口部の寸法を適正な範囲に設定することにより、力率向上や騒音，漂遊損を低減できる高性能な誘導電動機及びその回転子を提供できる。
Claims (16)
- 固定子と、該固定子の内周部に所定の間隙を介して前記固定子と同心円状に配設されると共に、周方向に所定の間隔をもって配設され、かつ、軸方向に連続して形成された複数のスロットを有する回転子と備えた誘導電動機において、前記スロットの回転子表面側に該スロットと連通する開口部を設けると共に、該開口部の周方向の寸法を2.0mmを越え3.5mm以下、径方向の寸法を1.0mm乃至2.5mmの範囲に設定したことを特徴とする誘導電動機。
- 固定子と、該固定子の内周部に所定の間隙を介して前記固定子と同心円状に配設されると共に、周方向に所定の間隔をもって配設され、かつ、軸方向に連続して形成された複数のスロットを有する回転子を備えた公称出力40KW級乃至600KW級の誘導電動機において、前記スロットの回転子表面側に該スロットと連通する開口部を設けると共に、該開口部の周方向の寸法を2.0mmを越え3.5mm以下、径方向の寸法を1.0mm乃至2.5mmの範囲に設定したことを特徴とする誘導電動機。
- 前記誘導電動機の公称出力が40kW級乃至100kW級であることを特徴とする請求項第２項記載の誘導電動機。
- 固定子と、該固定子の内周部に所定の間隙を介して前記固定子と同心円状に配設された回転子とを備え、該回転子は、周方向に所定の間隔をもって配設され、かつ、軸方向に連続して形成された複数のスロットを有する回転子鉄心と、前記スロットに収納された二次導体とを有する誘導電動機において、前記スロットの回転子表面側に該スロットと連通する開口部を設けると共に、該開口部の周方向の寸法を2.0mmを越え3.5mm以下、回転子表面から前記二次導体までの寸法を1.0mm乃至2.5mmに設定したことを特徴とする誘導電動機。
- 固定子と、該固定子の内周部に所定の間隙を介して前記固定子と同心円状に配設された回転子とを備え、該回転子は、周方向に所定の間隔をもって配設され、かつ、軸方向に連続して形成された複数のスロットを有する回転子鉄心と、前記スロットに収納された二次導体とを有する誘導電動機において、前記スロットの回転子表面側に該スロットと連通し、かつ、収納されている前記二次導体に凹部が形成されるように開口部を設けると共に、該開口部の周方向の寸法を2.0mmを越え3.5mm以下、回転子表面から前記凹部の底部までの寸法を1.0mm乃至2.5mmに設定したことを特徴とする誘導電動機。
- 固定子と、該固定子の内周部に所定の間隙を介して前記固定子と同心円状に配設された回転子とを備え、該回転子は、周方向に所定の間隔をもって配設され、かつ、軸方向に連続して形成された複数のスロットを有する回転子鉄心と、前記スロットに収納された二次導体とを有する誘導電動機において、前記スロットの回転子表面側に該スロットと連通し、かつ、収納されている前記二次導体に凹部が形成されるように開口部を設けると共に、該開口部の周方向の寸法を2.0mmを越え3.5mm以下、回転子表面から前記凹部の底部までの寸法を1.0mm乃至2.5mm、前記凹部の高さ寸法を0.5mm乃至2.0mmに設定したことを特徴とする誘導電動機。
- 前記開口部は、機械加工により形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項６記載の誘導電動機。
- 前記開口部は、前記スロットに前記二次導体を収納してから機械加工により形成されることを特徴とする請求項４乃至請求項６記載の誘導電動機。
- 周方向に所定の間隔をもって配設され、かつ、軸方向に連続して形成された複数のスロットを有する誘導電動機の回転子において、前記スロットの回転子表面側に該スロットと連通する開口部を設けると共に、該開口部の周方向の寸法を2.0mmを越え3.5mm以下、径方向の寸法を1.0mm乃至2.5mmに設定したことを特徴とする誘導電動機の回転子。
- 周方向に所定の間隔をもって配設され、かつ、軸方向に連続して形成された複数のスロットを有する公称出力40kW級乃至600kW級の誘導電動機の回転子において、前記スロットの回転子表面側に該スロットと連通する開口部を設けると共に、該開口部の周方向の寸法を2.0mmを越え3.5mm以下、径方向の寸法を1.0mm乃至2.5mmに設定したことを特徴とする誘導電動機の回転子。
- 前記誘導電動機の公称出力が40kW級乃至1000kW級であることを特徴とする請求項第10項記載の誘導電動機の回転子。
- 周方向に所定の間隔をもって配設され、かつ、軸方向に連続して形成された複数のスロットを有する回転子鉄心と、前記スロットに収納された二次導体とを有する誘導電動機の回転子において、前記スロットの回転子表面側に該スロットと連通する開口部を設けると共に、該開口部の周方向の寸法を2.0mmを越え3.5mm以下、回転子表面から前記二次導体までの寸法を1.0mm乃至2.5mmに設定したことを特徴とする誘導電動機の回転子。
- 周方向に所定の間隔をもって配設され、かつ、軸方向に連続して形成された複数のスロットを有する回転子鉄心と、前記スロットに収納された二次導体とを有する誘導電動機の回転子において、前記スロットの回転子表面側に該スロットと連通し、かつ、収納されている前記二次導体に凹部が形成されるように開口部を設けると共に、該開口部の周方向の寸法を2.0mmを越え3.5mm以下、回転子表面から前記凹部の底部までの寸法を1.0mm乃至2.5mmに設定したことを特徴とする誘導電動機の回転子。
- 周方向に所定の間隔をもって配設され、かつ、軸方向に連続して形成された複数のスロットを有する回転子鉄心と、前記スロットに収納された二次導体とを有する誘導電動機の回転子において、前記スロットの回転子表面側に該スロットと連通し、かつ、収納されている前記二次導体に凹部が形成されるように開口部を設けると共に、該開口部の周方向の寸法を2.0mmを越え3.5mm以下、回転子表面から前記凹部の底部までの寸法を1.0mm乃至2.5mm、前記凹部の高さ寸法を0.5mm乃至2.0mmに設定したことを特徴とする誘導電動機の回転子。
- 前記開口部は、機械加工により形成されることを特徴とする請求項９乃至請求項14記載の誘導電動機の回転子。
- 前記開口部は、前記スロットに前記二次導体を収納してから機械加工により形成されることを特徴とする請求項12乃至請求項14記載の誘導電動機の回転子。
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Cited By (1)
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