JP3775328B2 - 同期誘導電動機の回転子、圧縮機、同期誘導電動機の回転子の製造方法、同期誘導電動機の回転子用金型 - Google Patents
同期誘導電動機の回転子、圧縮機、同期誘導電動機の回転子の製造方法、同期誘導電動機の回転子用金型 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3775328B2 JP3775328B2 JP2002088115A JP2002088115A JP3775328B2 JP 3775328 B2 JP3775328 B2 JP 3775328B2 JP 2002088115 A JP2002088115 A JP 2002088115A JP 2002088115 A JP2002088115 A JP 2002088115A JP 3775328 B2 JP3775328 B2 JP 3775328B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotor
- induction motor
- slit
- synchronous induction
- axis
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K19/00—Synchronous motors or generators
- H02K19/02—Synchronous motors
- H02K19/14—Synchronous motors having additional short-circuited windings for starting as asynchronous motors
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、誘導トルクを用いることによって起動し、リラクタンストルクを用いることによって同期運転する同期誘導電動機の回転子、その製造方法、同期誘導電動機の回転子用金型、及びこの同期誘導電動機を用いた圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２５は、例えば特開昭５７−１８０３５９号公報に記載された従来の同期誘導電動機として例えば永久磁石同期モータの回転子を示す横断面図である。図において、２１は回転子鉄心、２２は永久磁石、２４はダイカストによりアルミニウムが充填されたスロットであり、エンドリング（図示せず）とともにかご形の二次導体を形成している。また２３は非金属材による回転子カバーである。
【０００３】
この同期誘導電動機は、スロット２４にアルミニウムを充填してかご形二次導体を構成しており、起動時にはスロット２４の周囲に配置された固定子巻線により起動されるので、特別な起動装置を必要としない。また、起動後は永久磁石２２によってトルク発生に寄与する磁界を形成でき、誘導電動機のように励磁するために電流を供給する必要がなく、効率の高い電動機を構成している。
【０００４】
また、回転子鉄心２１の外周面に４個の永久磁石２２を配置し、さらに永久磁石２２の外周面に非金属材の回転子カバー２３で覆うことにより、回転子が回転した際に永久磁石２２が遠心力によって外側に飛散するのを防止している。また回転子カバー２３の材質を非金属材としているため、回転子カバー２３の表面に渦電流が発生せず、渦電流損失のない永久磁石同期モータを得ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の同期誘導電動機として永久磁石同期モータは以上のように構成されているので、次のような問題点があった。
永久磁石２２を回転子鉄心２１の外周面に配置しているため、回転子を高速で運転させた場合、永久磁石２２の円周部分の加工バラツキにより、モータの振動や騒音が発生したり、遠心力に対する強度が弱く耐久寿命が短いなどの問題点があった。また加工バラツキを低減するためには永久磁石２２の加工精度を高くする必要があり、加工コストのアップにつながっていた。また永久磁石２２が回転子鉄心２１の全外周面に配置されており遠心力がすべての永久磁石２２に働くために、回転子鉄心２１の外周全周にわたって回転子カバー２３を設ける必要があり、高価な回転子カバー２３が必要となる。コストダウンのために回転子カバー２３の厚さを薄くすると、遠心力に対する強度が低下するという問題点があった。さらに永久磁石２２を着磁する工程が必要となり、加工コストアップになるという問題点もあった。さらにこのモータを廃棄する際に、永久磁石２２を用いているため、リサイクル性が悪いなどの問題点があった。
【０００６】
この発明、上記のような問題点を解消するためになされたもので、永久磁石を用いず、リサイクル性に問題なく、安価で高効率、かつ信頼性の高い同期誘導電動機を提供することを目的とする。
さらに、信頼性の高い同期誘導電動機を得ることができる同期誘導電動機の回転子の製造方法及び同期誘導電動機の回転子用金型を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係わる同期誘導電動機の回転子は、回転子に設けられ、磁束の流れやすい方向であるｄ軸及び磁束の流れにくい方向であるｑ軸で磁極突起を形成する少なくとも一対のスリット部と、前記スリット部の外周側に配置されて前記スリット部のｄ軸方向の少なくとも一端に連結され、誘導トルクを発生させる複数のスロット部と、前記スリット部及び前記スロット部のうちの少なくとも前記スロット部に充填された導電性材と、非磁性体かつ導電性材より成り、前記回転子の少なくともｑ軸方向の外周部に配置され前記回転子を前記外周部から補強する補強部材と、前記補強部材に前記回転子の外周部におけるスロット部の位置とほぼ一致させるように設けた複数の孔と、を備えたものである。
【０００８】
また、この発明の請求項２に係わる同期誘導電動機の回転子は、回転子に設けられ、磁束の流れやすい方向であるｄ軸及び磁束の流れにくい方向であるｑ軸で磁極突起を形成する少なくとも一対のスリット部と、前記スリット部の外周側に配置されて前記スリット部のｄ軸方向の少なくとも一端に連結され、誘導トルクを発生させる複数のスロット部と、前記スリット部及び前記スロット部のうちの少なくとも前記スロット部に充填された導電性材と、非磁性体より成り、前記回転子のｑ軸方向の外周部に配置され前記回転子を前記外周部から補強する補強部材と、を備え、前記回転子の回転中心に設けた出力軸に前記補強部材を固定するとともに、前記回転子のｑ軸方向の外周面に、固定子に対する前記回転子のｑ軸方向の空隙を広げるように設けられた平面部に前記補強部材を配置するものである。
【０００９】
また、この発明の請求項３に係わる同期誘導電動機の回転子は、補強部材を、前記回転子鉄心の積層方向または前記回転子鉄心の周方向で、複数に分割して構成したものである。
【００１０】
また、この発明の請求項４に係わる同期誘導電動機の回転子は、補強部材が、非磁性体でかつ非導電性材であることを特徴とするものである。
【００１６】
また、この発明の請求項５に係わる同期誘導電動機の回転子は、回転子に設けられ、磁束の流れやすい方向であるｄ軸及び磁束の流れにくい方向であるｑ軸で磁極突起を形成する少なくとも一対のスリット部と、前記スリット部の外周側に配置されて前記スリット部のｄ軸方向の少なくとも一端に連結され、誘導トルクを発生させる複数のスロット部と、前記回転子のエンドリングを形成するために前記回転子のｑ軸方向への延長部を有する金型により、前記回転子のｑ軸方向の前記スリット部間を前記回転子の積層方向の一方の端部から他方の端部側に押さえた状態で、前記スリット部及び前記スロット部のうちの少なくとも前記スロット部に充填された導電性材と、を備えたものである。
【００１７】
また、この発明の請求項６に係わる圧縮機は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の同期誘導電動機の回転子を備えたことを特徴とするものである。
【００１８】
また、この発明の請求項７に係わる同期誘導電動機の回転子の製造方法は、回転子鉄心に、磁束の流れやすい方向であるｄ軸及び磁束の流れにくい方向であるｑ軸で磁極突起を形成する少なくとも一対のスリット部、及び前記スリット部の外周側に配置されて前記スリット部のｄ軸方向の少なくとも一端に連結され、誘導トルクを発生させる複数のスロット部を打ち抜くステップと、前記ステップで打ち抜いた回転子鉄心を積層するステップと、前記回転子のエンドリングを形成するために前記回転子のｑ軸方向への延長部を有する金型により、前記回転子のｑ軸方向の前記スリット部間を前記回転子の積層方向の一方の端部から他方の端部側に押えた状態で、前記スリット部と前記スロット部のうちの少なくとも前記スロット部に導電性材を充填するステップと、を備えたものである。
【００１９】
また、この発明の請求項８に係わる同期誘導電動機の回転子用金型は、回転子鉄心の外周側を押さえる第１の金型と、前記回転子鉄心の積層方向の両方の端部を、導電性材が積層方向の一端部から他端部へスリット部及びスロット部を通して充填されるように押さえる一対の第２の金型と、を備え、前記第２の金型は前記回転子鉄心の積層方向の端部の面の周を押さえると共に、前記回転子鉄心の積層方向の端部の面の中央部で磁束の流れにくい方向であるｑ軸方向に延長されて前記スリット部間を押さえるものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、実施の形態１について図を用いて説明する。図１はこの発明の実施の形態１による同期誘導電動機の回転子の軸方向の端面をエンドリングを除いて示す上面図である。図ではスリット部２とスロット部３をわかりやすいように斜線で示している。また、図２はこの実施の形態による同期誘導電動機の回転子を示す斜視図である。
【００２１】
図において、１は磁性体である電磁鋼板により構成された回転子鉄心で、例えば１ｍｍ以下の厚さの電磁鋼板が複数枚積層されることにより回転子を構成する。２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２０ａ、２０ｂ、２０ｃは内部に非磁性体で導電性材であるアルミニウムが充填されているスリット部、３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３０ａ、３０ｂ、３０ｃはスリット部２と同様に内部にアルミニウムが充填されているスロット部、４は圧入や焼き嵌めなどにより回転子に固着されている出力軸で、例えばシャフト、５は開口部で、回転子鉄心１の積層方向に貫通して設けられた穴であり、この同期誘導電動機を冷凍サイクルを構成する圧縮機などに用いた場合、冷媒などの通路となる。また、６は補強部材で、例えば回転子カバー、７はエンドリングである。
【００２２】
図１に示すように、複数のスロット部３ａ、３ｂ、３ｃ、３０ａ、３０ｂ、３０ｃなどは、回転子鉄心１の中心に対して放射状に略均等に配置されており、誘導トルクを発生させる。ここで、スリット部２ａ、２０ａは磁束の流れやすい方向であるｄ軸と磁束の流れにくい方向であるｑ軸が得られるように、放射状に配置されたスロット部３間をｄ軸に対して略平行になるように例えば直線状に連続的に接続され、さらに、ｄ軸とｑ軸が回転子の略中心を通って直交するようにスリット部２が設けられて、２極の磁極突起が形成される構造を成している。即ち、スリット部２の長手方向（ｄ軸の方向）の両端部にスロット部３が連結接続されている。
【００２３】
また、スリット部２ａ、２ｂ、２ｃとスリット部２０ａ、２０ｂ、２０ｃは回転子鉄心１の略中心を通るｄ軸を挟んで略同等距離に例えば直線状に配置されており、略平行になるように対を成して設けられている。ここでは例えば、スリット部２はｄ軸を挟んでスリット部２ａ、２０ａ、スリット部２ｂ、２０ｂ、スリット部２ｃ、２０ｃの例えば３対で構成されている。
【００２４】
上記のような構成により、回転子は回転子鉄心１の幅の広い部分を通って磁束の流れやすい方向であるｄ軸と、平行に配置されている非磁性体であるスリット部２と交わる方向で、磁束の流れにくい方向であるｑ軸が存在する。回転子の周囲には所定の空隙を設けて固定子（図示せず）が配設され、固定子で生成された磁束は、回転子の位置によって２極の磁極突起を有する。
【００２５】
図２に示すように、回転子鉄心１の積層方向、即ち軸方向の両端部には導電性材であるアルミニウムのエンドリング７がアルミダイカストにより設けられている。回転子に設けられた複数のスリット部２及び複数のスロット部３に充填されたアルミニウムとエンドリング７によってかご形の二次導体が形成される。図２ではシャフトを省略して示している。
【００２６】
固定子巻線に５０Ｈｚ及び６０Ｈｚの商用電源を接続して同期誘導電動機を運転させた場合、かご形の二次導体に二次電流が流れ、誘導トルクを発生して同期誘導電動機を起動する。このため、特別な起動装置を必要とせずに電動機を起動させることが可能であり、低コストな同期誘導電動機を得ることができる。また磁極突起を有しているので同期運転が可能となるため、二次銅損を低減させた高効率な電動機を得ることができる。
【００２７】
補強部材である回転子カバー６は、非磁性体より成り、回転子の少なくともｑ軸方向の外周部に配置され、回転子を外周部から補強するものである。ここでは、例えばＳＵＳなどの非磁性体の材質で構成され、回転子鉄心１の外周部の、例えば全周にわたって配置されている。回転子カバー６は、例えば回転子の軸方向長さを回転子よりも長く成形しておき、その差分を回転子の両端部の面に折り曲げて圧着などにより固定されている。
スロット部３は回転子鉄心１の中心から離れた外周部近傍に配置されており、回転子鉄心１はさらにその外側で連結されている。起動時にスロット部３の導電性材に電流を流して誘導トルクを発生させる際、安定して起動されるように周囲の固定子との空隙を小さくする必要がある。このため、スロット部３の外側に構成されている回転子鉄心１は、外周部近傍において例えば１ｍｍ以下の薄肉部で連結されている。
この状態で、回転子を高速で回転させると回転子に働く遠心力により、回転子が外側に膨張して、薄肉部に応力が集中する。このため、遠心力に対する強度が弱く耐久寿命が短くなったり、回転子鉄心１の破壊を招くおそれがある。そこで、回転子の周囲に補強部材として回転子カバー６を設けることにより、回転子鉄心１の遠心力に対する強度を強めることができ、耐久性及び信頼性の高い同期誘導電動機の回転子を得ることができる。
【００２８】
ここで、回転子カバー６に金属などの導電性材のものを用いると、回転子カバー６の外周表面に渦電流が流れることによって渦電流損失が発生し、回転子が発熱することがある。そこで、例えばプラスチックなどの非導電性材で回転子カバー６を構成することにより、渦電流損失が発生せず、回転子の発熱を抑えた信頼性の高い同期誘導電動機を得ることができる。
【００２９】
また、この同期誘導電動機を圧縮機に搭載した場合、同期誘導電動機が誘導電動機に比べてすべりがなく高効率であるため、高効率で、信頼性の高い圧縮機を得ることができる。さらにこの構成では永久磁石を用いていないため、電動機を廃棄する際、リサイクル性がよい。
【００３０】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２について図について説明する。図３は実施の形態２による同期誘導電動機の回転子の側面図を示すものである。この実施の形態では、補強部材である回転子カバー６に複数個の孔８を設けている。実施の形態１と同一または相当部分は、同一の符号を付し、その説明を省略している。また、同期誘導電動機の回転子としての主な構成、動作、作用効果は実施の形態１と同様である。
回転子カバー６に金属などの導電性材を用いると回転子を回転させる際、図３の矢印で示すように回転子カバー６の表面に渦電流が流れることにより、渦電流損失が発生する。この実施の形態では、複数個の孔８を設けることにより、渦電流の流れる経路の長さが長くなり、実質的に電気抵抗が増大して、渦電流損失を小さくできる。このため、渦電流損失で同期誘導電動機の効率が低下するのを防ぐことができる。
【００３１】
なお、この孔は図３では円形としたが、これに限るものではなく、楕円形や四角など、どのような形状でもよい。ただし、渦電流の流れる経路の長さがなるべく長くなるような形状にすると、渦電流損失をより小さくでき、効果的である。
【００３２】
また、図４はこの実施の形態による同期誘導電動機の別の回転子の側面図であり、孔８を回転子の積層方向に細長く設けて、実施の形態１で示した回転子外周におけるスロット部３の位置と補強部材である回転子カバー６の位置をほぼ一致させたものである。
前述のように、回転子カバー６に金属などの導電性材を用いると、図４の矢印で示すように表面に渦電流を発生するが、同期誘導電動機の起動時は、スリット部２及びスロット部３に充填されたアルミニウムとエンドリング７で構成されるかご形の二次導体に電流が流れることにより誘導トルクを発生させて、電動機を起動させている。この二次電流を大きくすれば、負荷が生じた状態でも安定して起動することができ、さらに同期引込の性能が改善する。この実施の形態の同期誘導電動機の回転子は、回転子カバー６の表面に流れる渦電流と二次導体に流れる電流の方向をほぼ一致させるように孔８を設けることで、実質的に二次電流を大きくすることができ、電動機の起動性が向上して、起動時の負荷が高い状況でも安定して起動できる。さらに、同期引込性能を向上できる。このため、信頼性の高い同期誘導電動機を得ることができる。
【００３３】
ここでは、回転子鉄心の積層方向と一致する方向に孔８を設けたが、孔８を斜め方向に設けても、ある程度二次電流を大きくすることができ、起動性の向上に効果がある。また、孔８を四角形状としたが、楕円形状など、どのような形状でもよい。
【００３４】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３を図について説明する。図５はこの実施の形態による同期誘導電動機の回転子の軸方向の端面をエンドリングを除いて示す上面図、図６は側面図、図７はエンドリング７も共に示す斜視図である。図５ではスリット部２とスロット部３をわかりやすいように斜線で示している。さらに、図において、９は補強部材で、回転子の少なくともｑ軸方向の外周部に配置され、ｑ軸方向に働く力に対して回転子を外周部から補強する。ここでは、補強部材９は例えば回転子カバーであり、例えば１ｍｍ以下のＳＵＳなどの非磁性体で形成されている。実施の形態１と同一または相当部分は、同一の符号を付し、その説明を省略している。また、同期誘導電動機の回転子としての主な構成、動作、作用効果は実施の形態１と同様である。
【００３５】
回転子カバー９は２つのカバー９ａ、９ｂで構成されており、回転子鉄心１の積層方向で２つに分割されている。回転子カバー９ａ、９ｂは、回転子外周面の積層方向のほぼ中央で当接するように構成されている。さらに、回転子カバー９は回転子の端部に配置される部分と回転子のｑ軸方向の外周部に配置される部分を有し、回転子のｑ軸方向の外周部に配置される部分は回転子の外周に沿って円弧を成している。さらに、回転子の端部に配置する部分には出力軸であるシャフト４を挿入するための穴を有する。回転子の両端部の面においては、図５に示すように、シャフト４からｑ軸方向に伸びるように回転子カバー９が配置される。開口部５は、この同期誘導電動機を冷凍サイクルを構成する圧縮機などに用いた場合、冷媒などが流れる通路であり、回転子カバー９はこの開口部５を覆わないように避けた形状とする。
【００３６】
回転子鉄心１は、スリット部２が細長い形状であるため、高速回転で遠心力が働くとｑ軸方向に引っ張られる。そこで、補強部材である回転子カバー９を、回転子の少なくとも機械的強度の弱い部分であるｑ軸方向の外周部に配置することで、遠心力によって回転子がｑ軸方向に引っ張られるのを防止している。
特に、回転子カバー９は回転子の端部で回転中心であるシャフト４に固定されているので、径方向の力に対して強固な構成になっており、ｑ軸方向への引っ張り力に対して強力に回転子を保持できる。
【００３７】
実施の形態１、２で述べたように、回転子カバー９が導電性材の場合には回転子外周部に配置された回転子カバー９に渦電流損失が発生するが、回転子外周部の回転子カバー９の面積を、実施の形態１、２に比較して小さくすることにより、実質的に電気抵抗が増大する。このため、渦電流損失を低減させることができ、高効率な同期誘導電動機を得ることができる。また、回転子カバー９を小さくすることで、回転子カバー９のコストを抑えることができ、低コストな同期誘導電動機を得ることができる。
【００３８】
ここで、この実施の形態に係る同期誘導電動機の回転子の製造方法について説明する。回転子鉄心１の外周部の一部分に配置される回転子カバー９を保持するために、回転子カバー９の端部に配置される部分にシャフト４を挿入するための穴を開けておく。回転子鉄心１を所定枚数積層した後に、シャフト４が挿入できるような状態で回転子カバー９ａ及び９ｂを上下からかぶせる。その後、ダイカスト法などによりスリット部２及びスロット部３に例えばアルミニウムを充填させて、エンドリング６と共に二次導体を生成させる。
このように回転子を製造すれば、回転子カバー９とアルミニウムの二次導体との密着性が良好で、回転子カバー９をしっかりと固定することができ、回転子の遠心力に対する強度をさらに増すことができる。
また、補強部材を、回転子鉄心１の積層方向で複数、例えば２つに分割して構成したので、回転子を製造する時に容易に装着できる。このため、生産性の高い同期誘導電動機が得られる。
【００３９】
なお、この回転子カバー９の厚さは、すべて同じとしなくてもよく、回転子の積層方向の端部に配置される部分を、回転子の外周部に配置される部分よりも厚くしてもよい。外周部に配置される部分を厚くしてしまうと、回転子の周囲に配設される固定子との空隙が大きくなり、同期誘導電動機としての効率の低下につながる。そこで、外周面の回転子カバー９の厚さを薄くすることで、効率の低下を防止できる。
【００４０】
また、図８は同期誘導電動機の回転子の別の構成で、回転子の軸方向の端面をエンドリングを除いて示す上面図、図９は図８に示すＡ−Ａ方向から見た回転子の断面構成図である。図８ではスリット部２とスロット部３をわかりやすいように斜線で示している。
図において、１１は、非磁性体より成り、出力軸であるシャフト４に固定されると共に、回転子のスリット部２または回転子の少なくともｑ軸方向に配置するスロット部３に挿入され、ｑ軸方向の力に対して回転子を補強する補強部材である。ここでは、補強部材１１は一部がスロット部３の内部に挿入され、例えばＳＵＳやプラスチックなどの非磁性体より成る回転子カバーである。１０、１０ａ、１０ｂはスリット部２及びスロット部３の内部に充填された、例えばアルミニウムなどの導電性材である充填物質である。回転子カバー１１ａ、１１ｂは、図６に示したものと同様、回転子の積層方向で２つに分割して回転子に装着しやすい構成とし、スロット部３の内部で、積層方向のほぼ中央で互いに当接する。また、この回転子カバー１１が挿入されるスロット部３は、ｑ軸方向に配置されている。
【００４１】
この回転子カバー１１は回転中心となるシャフト４に固定されると共に、回転子カバー１１をスロット部３の内部に挿入した構成であり、スロット部３に充填される導電性材とによってスロット部３内に固着される。このため、回転子カバー１１と二次導体との密着性が増し、回転子の遠心力に対する強度を増すことが可能である。特に回転子カバー１１は、ｑ軸方向に配置されているスロット部３に挿入した構成であり、ｑ軸方向にかかる遠心力に対する強度を増すことができる。また図６に示した構成に比べ、回転子の端面に配置される部分及び回転子の側面に配置される部分の両方において面積を小さくできるので、回転子カバー１１を小型にでき、回転子カバー１１のコストを抑えることができ、低コストな同期誘導電動機を得ることができる。また、回転子カバー１１が回転子外周面に配置されていないため、回転子カバー表面での渦電流損失の発生がなく、効率のよい同期誘導電動機を得ることができる。
【００４２】
このような構成の回転子の製造方法は、回転子鉄心１を所定枚数積層した後に、シャフト４が挿入できるように回転子カバー１１ａ及び１１ｂを回転子軸方向の上下からスロット部３に挿入する。その後、ダイカスト法などにより例えばアルミニウムなどの充填物質１０を鋳込んで二次導体を生成させ、回転子が構成される。
このように回転子カバー１１をスロット部３の内部に挿入した後に二次導体を生成することで、容易に回転子カバー１１を固着できると共に、回転子カバー１１と二次導体の密着性が増し、回転子の遠心力に対する強度を増すことが可能である。
【００４３】
また、図１０は同期誘導電動機の回転子の別の構成で、回転子の軸方向の端面をエンドリングを除いて示す上面図、図１１は図１０に示すＢ−Ｂ方向から見た回転子の断面構成図、図１２は回転子カバー１１を示す斜視図である。図１０ではスリット部２とスロット部３をわかりやすいように斜線で示している。
回転子カバー１１ａ、１１ｂは、図８、９に示したものと同様、回転子積層方向で２つに分割して回転子に装着しやすい構成としている。さらに、この構成では、回転子カバー１１ａ、１１ｂをスリット部２に挿入し、ｑ軸方向の力に対して回転子を補強する。上下の回転子カバー１１ａ、１１ｂは、スリット部２の内部で、積層方向のほぼ中央で互いに当接する。
【００４４】
また、図１２に示すように、回転子カバー１１ａ、１１ｂは、回転子の端部の面に配置される部分アと、スリット部２に挿入される部分イとを有し、部分アにはシャフト４が挿入される穴ウが設けられている。回転子カバー１１は、この穴ウにシャフト４が挿入されて回転子に固定されている。さらに部分イがスリット部２に挿入され、このスリット部２に充填される導電性材によって固定される。
【００４５】
回転子カバー１１は、回転子の遠心力に対して強度を確保する補強部材であり、遠心力に対して強度が弱い部分に配置されるように回転子カバー１１を構成すればよく、回転子カバーの形や配置位置にこだわるものではない。また、回転子が回転する時に一番強く遠心力を受ける部分は、回転子の構成や固定子の構成に応じて変化し、固定ではない。このため、回転子の構成や固定子の構成に応じて補強部材の位置や形状を決定するのが好ましい。一般にスロット部３とスリット部２を有する構成の回転子は、二次導体となる充填物質１２によって薄い層を構成しているｑ軸方向に弱い。さらに例えば一番シャフト４に近いスリット部２に遠心力がかかりやすい場合には、回転子カバー１１を２番目のスリット部２の内部に挿入することで、回転子、特に一番シャフト４に近いスリット部２がｑ軸方向に引っ張られる力に対して補強することができる。
【００４６】
また、この構成でも、回転子カバー１１を小さくでき、また図１２のように形状が簡素になるため、回転子カバー１１が安価になり、低コストな同期誘導電動機を得ることができる。
また、回転子カバーが回転子外周面に配置されていないため、回転子カバー表面での渦電流損失の発生がなく、高効率な同期誘導電動機を得ることができる。さらに、図８、９の構成に比べ、ｄ軸方向の長さを長くできるので、薄い層形状である一番シャフト４に近いスリット部２のｄ軸方向に広い範囲で、ｑ軸方向にかかる遠心力に対する構造を強化できる。
【００４７】
図１０〜図１２に示した構成の回転子の製造方法の一例をフローチャートに基づいて工程順に説明する。図１３は同期誘導電動機の回転子の製造方法を示すフローチャート図である。まずＳＴ１において、回転子鉄心１をパンチ型にて一枚ずつ打ち抜き、ＳＴ２にて一枚ずつ打ち抜いた回転子鉄心１を所定の枚数分積層する。次にＳＴ３において、積層した回転子鉄心１に補強部材として、回転子カバー１１を少なくともｑ軸方向の外周部に配置されるようにセットする。この際、シャフト４を挿入できるように回転子鉄心１と回転子カバー１１の穴の位置をしっかり合わせて、仮のシャフトを挿入しておく。続いてＳＴ４にてダイカスト法で回転子に導電性材である例えばアルミニウムを充填して、二次導体を生成する。最後に仮のシャフトを抜いて、シャフト４を挿入することで回転子が製造される。
このように、回転子カバー１１をスリット部２の内部に挿入した後に二次導体を生成することで、容易に回転子カバー１１を固定できると共に、回転子カバー１１と二次導体の密着性が増し、回転子の遠心力に対する強度を増すことが可能である。なお、ここで示した製造工程は、ＳＴ３の工程が増えるだけで、これまでの工程をほとんど変える必要なく、遠心力に対する強度が高く、信頼性が高い同期誘導電動機の回転子の製造する方法である。
ここではアルミダイカストを行った後に、シャフト４を挿入しているが、製造工程の順番が逆にしてもよい。
【００４８】
また、図１４は同期誘導電動機の回転子の別の構成で、回転子の軸方向の端面をエンドリングを除いて示す上面図、図１５は側面図である。図１４ではスリット部２とスロット部３をわかりやすいように斜線で示している。
１２ａ、１２ｂは補強部材である回転子カバーであり、この構成では回転子積層方向には当接部分がなく一体の構成であり、回転子鉄心の周方向で複数、例えば２つに分割されている。回転子カバー１２ａ、１２ｂの回転子の両端面に配置される部分には、シャフトを挿入する穴がそれぞれ設けられており、回転子カバー１２ａ、１２ｂはこの上下の穴で回転子に固定される。即ち、回転子カバー１２ａ及び１２ｂを積層された回転子鉄心１の外周部側から挿入し、シャフト４で回転子カバー１２ａ及び１２ｂを固定する。
【００４９】
この回転子カバー１２ａ、１２ｂも、少なくともｑ軸方向の外周部に配置される。さらに回転子カバー１２ａ及び１２ｂはそれぞれシャフト４が挿入される穴を上下に有するため、シャフト４を挿入することでしっかりと固定させることができる。さらに回転子鉄心１の積層方向に当接する部分がなく、このため回転子の遠心力に対する強度がさらに増し、信頼性の高い同期誘導電動機を得ることができる。
なお、この構成では製造する際、回転子カバー１２ａ、１２ｂを回転子鉄心１にセットした後で二次導体を生成してもよく、また、二次導体を生成した後で回転子カバー１２ａ、１２ｂをセットしてもよい。
【００５０】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４を図について説明する。図１６はこの実施の形態による同期誘導電動機の回転子の軸方向の端面をエンドリングを除いて示す上面図、図１７は側面図である。図１６ではスリット部２とスロット部３をわかりやすいように斜線で示している。
この実施の形態では、回転子鉄心１のｑ軸方向の外周面に平面部を設けて、回転子カバー１３をその平面部に配置し、回転子カバー１３は回転子を外周部の平面部から補強している。図１８は回転子カバー１３を示す斜視図である。実施の形態１と同一または相当部分は、同一の符号を付し、その説明を省略している。また、同期誘導電動機の回転子としての主な構成、動作、作用効果は実施の形態１と同様である。
【００５１】
回転子鉄心１の外周面に回転子カバーなどの補強部材を設けると、以下のような問題点もでてくる。即ち、回転子の周囲に配設される固定子との空隙が広がって同期誘導電動機の損失が増大してしまう。このため、所定の空隙に設定しようとすると、回転子カバーの厚さを薄くしなければならず、遠心力に対する強度が低下する。さらに回転子カバーを精度良く組み立てを行わないと、回転子が回転する際に、固定子にぶつかってしまう可能性がある。
このような問題点に対し、この実施の形態では、回転子のｑ軸方向の外周面に平面部を設け、その平面部及びシャフト４で回転子カバー１３を保持する構成とする。回転子のｑ軸方向の外周部には回転子カバー１３が配置され、実施の形態１〜実施の形態３と同様、遠心力に対する回転子、特にｑ軸方向の強度を増すことができる。
また、ｑ軸方向に平面部を設けることでｑ軸方向の空隙が広くなっても、同期誘導電動機の同期時に損失が増大するなどの特性を悪くすることはない。さらに平面部以外の円弧状の部分では、回転子と固定子との空隙を狭くすることが可能となり、効率のよい同期誘導電動機を得ることができる。
【００５２】
次に、この実施の形態による回転子の製造方法について説明する。回転子鉄心１を所定枚数積層した後に、回転子カバー１３をｄ軸方向からスライドさせながら挿入する。そして、回転子鉄心１と回転子カバー１３のシャフト４用の穴を位置合わせし、シャフト４が挿入できるように配置する。そして、ダイカスト法などにより二次導体を生成した後、シャフト４を挿入することで、回転子鉄心１及び回転子カバー１３が固定されて回転子が製造される。
【００５３】
このように、回転子及び回転子カバー１３の外周面に平面部があるために、回転子カバー１３を積層した回転子鉄心１の横からスライドさせて装着することができ、回転子カバー１３を一体で形成することができる。回転子カバー１３が一体で構成され当接部がないので、回転子カバー１３の遠心力に対する強度が増加し、信頼性の高い同期誘導電動機を得ることができる。
また、ダイカスト法により例えばアルミニウムで二次導体を成形した後に回転子カバー１３を挿入することも可能となる。この方法では、簡単に回転子カバー１３をセットでき、生産性の高い同期誘導電動機を得ることができる。
また、回転子カバー１３も側面イを円弧状にする必要がなく、製造しやすい形状となっている。
【００５４】
なお、実施の形態３における図５や図１４で示したような、回転子鉄心の積層方向に分割した回転子カバーや、回転子の上下の面で分割した回転子カバーにおいて、この実施の形態のように回転子及び回転子カバー１３の外周面の少なくともｑ軸方向を平面とした構成にしてもよい。この場合でも、回転子と固定子との空隙を広げずに回転子カバーを設けることができるので、効果がある。さらに回転子カバーを円弧状にするよりも容易に形成できる。
【００５５】
実施の形態１〜実施の形態４において、スリット部２とスロット部３のどちらにも導電性材が充填されている構成の同期誘導電動機について述べたが、スロット部３に導電性材が充填され、スリット部２には充填しない構成あるいはスリット部２の一部に充填される構成の同期誘導電動機についても、同様であり、実施の形態１〜実施の形態４を適用できる。
スリット部２に導電性材を充填しない場合にはその部分に開口部ができ、スリット部２の全てに導電性材を充填するのに比べて回転子自体を軽くできる。回転子が軽くなることで、電動機として動作させた場合の遠心力が小さくなる。これに加えて補強部材によってｑ軸方向に働く遠心力に対して回転子を補強することで、耐久性及び信頼性の高い同期誘導電動機の回転子を得ることができる。
さらに、スリット部２の開口部を、例えば、圧縮機に搭載するためにｄ軸方向に設けられている開口部５として用いることができる。開口部５を設けない構成とすることで、ｄ軸方向にさらに磁束が通りやすくなり、磁束の通りにくいｑ軸とでより確実に磁極突起を形成でき、効率のよい同期誘導電動機を得ることができる。
【００５６】
実施の形態５．
以下、この発明の実施の形態５を図について説明する。図１９はこの実施の形態による同期誘導電動機の回転子の軸方向の端面をエンドリングを除いて示す上面図、図２０は実施の形態５に係るダイカストにおける金型及びエンドリング型を示す断面図で、図２０（ａ）は二次導体を生成するための金型の断面図、図２０（ｂ）はエンドリング型を示す断面図、図２１及び図２２は回転子のスリット部２付近を示す部分拡大図である。図１９、図２１、図２２ではスリット部２とスロット部３をわかりやすいように斜線で示している。さらに、実施の形態１と同一または相当部分は、同一符号を付し、その説明を省略している。また、同期誘導電動機の回転子としての主な構成、動作、作用効果は実施の形態１と同様である。
【００５７】
図において、１４ａ、１４ｂはダイカスト法によりスリット部２及びスロット部３に導電性材であるアルミニウムを充填する際に、回転子鉄心１の軸方向両端部をエンドリング型によって押さえる部分を示している。また、１５は回転子両端にエンドリングを生成するための金型（第２の金型）であるエンドリング型であり、１５ａ、１５ｂにより回転子鉄心１の積層方向の端部の面を押さえて、ダイカストを行う。エンドリング型１５ａで回転子の端部の面の中央部の押さえ部分１４ａが押さえられ、エンドリング型１５ｂで回転子の端部の面の周の押さえ部分１４ｂが押さえられる。１６は回転子鉄心１の外周面を固定する外周型（第１の金型）であり、アルミニウムを充填する際に、回転子鉄心１が外周側に膨らむのを防止している。１７は充填穴であり、導電性材を充填する際にこの充填穴１７からアルミニウムを流し込む。
図２０（ａ）の金型において、回転子鉄心の左側外周部に空間（隙間）があるが、この空間はエンドリング型で回転子鉄心１を押さえるために必要な部分であり、左側のエンドリング型１５の左側から圧力を加えても、左側のエンドリング型１５と外周型１６が端部で接触することがないため、回転子鉄心１に金型１５をしっかりと押さえることができる。また適当な空間を設けることにより、回転子鉄心１の積層枚数を少なくした場合にも、空間部分で許容することができるため、同一の金型を用いることができ、低コストな金型を得ることができる。
ここで、エンドリング型１５の材質はダイカスト時に回転子鉄心１の積層方向にかける圧力に対して強度を有するものであれば、特に限定するものではない。同様に、外周型１６の材質はダイカスト時に回転子鉄心１の周方向の外側にかかる圧力に対して強度を有するものであれば、特に限定するものではない。
【００５８】
回転子鉄心１の素材である電磁鋼板はスリット部２の間を非常に細長い部分でつながっている。ダイカスト法などを用いてスリット部２に二次導体として例えばアルミニウムを充填させるときに、低い圧力条件でダイカストを行うと、アルミニウムが均一に充填されず、二次導体の内部に巣ができる。この巣によって、同期誘導電動機の起動特性は劣化し、さらに誘導トルクでの振動及び騒音が大きくなってしまう。
一方、高い圧力条件でダイカストを行うと、図２２で示すようにスリット部２の間の細長い部分に応力が集中して、この部分が変形してしまい、同期誘導電動機の同期時の特性を劣化させてしまうことがある。またアルミニウムが均一に存在していないため、電動機の起動時から同期引込までの誘導トルクに変動が生じ、振動や騒音が大きくなったりする。
【００５９】
この実施の形態では、ダイカスト時にスリット部２間を回転子鉄心１の両端面からエンドリング型１５によって押さえる。エンドリング型１５ａによって中央部のｑ軸近傍、特に細長い層状に構成されているスリット部２を上下から押さえ、エンドリング型１５ｂによって回転子鉄心１の円周部、特にスロット部３の外周部の肉薄部が変形しないように上下から押さえる。そして、高い圧力条件でダイカストを行なう。このようにスリット部２やスロット部３近傍の厚さの薄い部分をしっかりと押さえ、高圧でダイカストを行なうので、図２１に示すように、充填材であるアルミニウムをスリット部２に、電磁鋼板の変形を生じることなく、均一に充填する。このため、同期運転時に効率低下を防ぐことができる同期誘導電動機が得られる。また、起動から同期引込までの低振動化及び低騒音化を実現することができる。
【００６０】
また、図２３は同期誘導電動機の回転子の別の構成で、回転子の軸方向の端面をエンドリングを除いて示す上面図、図２４はエンドリング型を示す断面図である。図２３ではスリット部２とスロット部３をわかりやすいように斜線で示している。
この構成は、回転子鉄心１に開口部５を有するものであり、この同期誘導電動機を例えば、圧縮機に搭載した場合、圧縮機の性能を低下させないように、冷媒などの通路として開口部５を設ける必要が考えられる。この構成の場合には、ダイカスト時に回転子鉄心１の両端部のエンドリング型１５ａを十字形状にすることにより、開口部５にアルミニウムが充填するのを防ぎ、冷媒などの通路を設けることができ、圧縮機の性能を確保することができる。
【００６１】
中央部のエンドリング型１５ａの形状はどのような形状のものでもよいが、ｑ軸方向に延長された形状にすると、細長い層状であるスリット部２に均一に充填材を充填することができる。
【００６２】
この実施の形態に係る製造方法について説明する。
まず、図１３に示した工程と同様、まずＳＴ１において、回転子鉄心１に、磁束の流れやすい方向であるｄ軸及び磁束の流れにくい方向であるｑ軸で磁極突起を形成する少なくとも一対のスリット部２、及びスリット部２の外周側に配置されてスリット部２のｄ軸方向の少なくとも一端に連結され、誘導トルクを発生させる複数のスロット部３を、パンチ型にて一枚ずつ打ち抜く。次にＳＴ２にて一枚ずつ打ち抜いた回転子鉄心１を所定の枚数分積層する。ここで仮のシャフトを回転子鉄心１の中心部に挿入しておく。
【００６３】
この実施の形態では補強部材を有しないので、ＳＴ３に示した工程はなくＳＴ４を行なう。積層した回転子鉄心１の外周側を外周型１６で押さえ、両方の端部を一対のエンドリング型１５で押さえる。この時、中央部のエンドリング型１５ａによって、回転子鉄心１の一方の端部の少なくともｑ軸近傍で、押さえ部分１４ａを他方の端部側に押さえる。これと共に、回転子鉄心１エンドリング型１５ｂによって回転子鉄心１の端面の周の押さえ部分１４ｂを他方の端部側に押さえる。これにより、回転子鉄心１は導電性材を充填する部分だけが空間となって金型１５、１６で密閉される。この状態で一方のエンドリング型１５に設けた充填穴１７から、スリット部２及びスロット部３に導電性材、例えばアルミニウムを流し込む。これにより二次導体が生成される。最後に仮のシャフトを抜いてＳＴ５でシャフト４を挿入することで回転子が製造される。
【００６４】
エンドリング型１５ａ、１５ｂで回転子鉄心１の両端部を押さえて圧力をかけた状態でダイカストを行なうと、エンドリング型１５ａ、１５ｂで覆われていない部分にエンドリング７が形成される。エンドリング７の中央部にエンドリング型１５ａの空間が形成されるが、この空間はかご形の二次導体としての動作になんら影響を及ぼすものではない。圧縮機に搭載され、開口部５が必要な回転子の場合には、図２４のように開口部５を覆うようなエンドリング型１５ａにすることで、ダイカストで、開口部５を設けることが可能である。
この製造工程では、これまでの製造工程をそれ程変えることなく、遠心力に対する強度が高く、信頼性が高い同期誘導電動機の回転子の製造方法を得ることができる。
【００６５】
なお、上記ではスリット部２とスロット部３のどちらにも導電性材が充填されている構成の同期誘導電動機について述べたが、スロット部３に導電性材が充填され、スリット部２には充填しない構成あるいはスリット部２の一部に充填される構成の同期誘導電動機についても、この実施の形態５を適用できる。スリット部２には充填しない構成あるいはスリット部２の一部に充填される構成の場合には、スリット部２の導電性材を充填しない部分にあらかじめ別の部材を挿入しておいてダイカスト法を行い、後で挿入した別の部材を取り出す。このダイカスト法を行なう時に、エンドリング型１５を用いて回転子鉄心１の端部の面の少なくともｑ軸近傍を他方の端部側に押えることで、スリット部２の変形をより確実に防ぐことができる。このため、信頼性の高い同期誘導電動機の回転子を得ることができる。
【００６６】
実施の形態２〜実施の形態５のそれぞれの同期誘導電動機において、実施の形態１と同様、この同期誘導電動機を圧縮機に搭載した場合、同期誘導電動機が誘導電動機に比べてすべりがなく高効率であるため、高効率な圧縮機を得ることができる。さらに、回転した時に回転子の遠心力に対する強度を強めることができ、耐久性及び信頼性の高い同期誘導電動機の回転子を得ることができる。また、永久磁石を用いない構成であり、電動機を廃棄する際、リサイクル性がよい。
【００６７】
実施の形態１〜実施の形態５ではｄ軸とｑ軸を有する２極の同期誘導電動機について述べたが、４極以上の電動機においても同様の効果が得られる。また、二次導体の材質を例えばアルミニウムとしたが、他の導電性材でもよい。また、補強部材である回転子カバーの材質を例えばＳＵＳとしたが、他の非磁性体でもよい。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の請求項１によれば、回転子に設けられ、磁束の流れやすい方向であるｄ軸及び磁束の流れにくい方向であるｑ軸で磁極突起を形成する少なくとも一対のスリット部と、前記スリット部の外周側に配置されて前記スリット部のｄ軸方向の少なくとも一端に連結され、誘導トルクを発生させる複数のスロット部と、前記スリット部及び前記スロット部のうちの少なくとも前記スロット部に充填された導電性材と、非磁性体かつ導電性材より成り、前記回転子の少なくともｑ軸方向の外周部に配置され前記回転子を前記外周部から補強する補強部材と、前記補強部材に前記回転子の外周部におけるスロット部の位置とほぼ一致させるように設けた複数の孔と、を備えたことにより、遠心力に対する強度が高く、またリサイクル性が高く、渦電流損失を低減でき、効率が低下するのを防ぐことができるとともに、二次電流を大きくして起動性及び同期引込性能を向上できる同期誘導電動機の回転子が得られる。
【００６９】
また、この発明の請求項２によれば、回転子に設けられ、磁束の流れやすい方向であるｄ軸及び磁束の流れにくい方向であるｑ軸で磁極突起を形成する少なくとも一対のスリット部と、前記スリット部の外周側に配置されて前記スリット部のｄ軸方向の少なくとも一端に連結され、誘導トルクを発生させる複数のスロット部と、前記スリット部及び前記スロット部のうちの少なくとも前記スロット部に充填された導電性材と、非磁性体より成り、前記回転子のｑ軸方向の外周部に配置され前記回転子を前記外周部から補強する補強部材と、を備え、前記回転子の回転中心に設けた出力軸に前記補強部材を固定するとともに、前記回転子のｑ軸方向の外周面に、固定子に対する前記回転子のｑ軸方向の空隙を広げるように設けられた平面部に前記補強部材を配置することにより、遠心力に対する強度が高く、またリサイクル性が高く、さらに低コストにできる同期誘導電動機の回転子が得られる。
【００７０】
また、この発明の請求項３によれば、補強部材を、前記回転子鉄心の積層方向または前記回転子鉄心の周方向で、複数に分割して構成したことにより、遠心力に対する強度が高く、さらに生産性の高い同期誘導電動機の回転子を得ることができる。
【００７１】
また、この発明の請求項４によれば、補強部材を、非磁性体でかつ非導電性材としたので、遠心力に対する強度が高く、さらに渦電流損失が発生することなく回転子の発熱を抑えることができる信頼性の高い同期誘導電動機の回転子が得られる。
【００７７】
また、この発明の請求項５によれば、回転子に設けられ、磁束の流れやすい方向であるｄ軸及び磁束の流れにくい方向であるｑ軸で磁極突起を形成する少なくとも一対のスリット部と、前記スリット部の外周側に配置されて前記スリット部のｄ軸方向の少なくとも一端に連結され、誘導トルクを発生させる複数のスロット部と、前記回転子のエンドリングを形成するために前記回転子のｑ軸方向への延長部を有する金型により、前記回転子のｑ軸方向の前記スリット部間を前記回転子の積層方向の一方の端部から他方の端部側に押さえた状態で、前記スリット部及び前記スロット部のうちの少なくとも前記スロット部に充填された導電性材と、を備えたことにより、導電性材を充填する際にスリット部が変形するのを防いで同期時の特性の劣化を防止でき、低振動及び低騒音で信頼性の高い同期誘導電動機の回転子を得ることができる。
【００７８】
また、この発明の請求項６によれば、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の同期誘導電動機の回転子を備えたことにより、遠心力に対する強度が高く信頼性が高い同期誘導電動機の回転子を搭載して、効率のよい圧縮機を得ることができる。
【００７９】
また、この発明の請求項７によれば、回転子鉄心に、磁束の流れやすい方向であるｄ軸及び磁束の流れにくい方向であるｑ軸で磁極突起を形成する少なくとも一対のスリット部、及び前記スリット部の外周側に配置されて前記スリット部のｄ軸方向の少なくとも一端に連結され、誘導トルクを発生させる複数のスロット部を打ち抜くステップと、前記ステップで打ち抜いた回転子鉄心を積層するステップと、前記回転子のエンドリングを形成するために前記回転子のｑ軸方向への延長部を有する金型により、前記回転子のｑ軸方向の前記スリット部間を前記回転子の積層方向の一方の端部から他方の端部側に押えた状態で、前記スリット部と前記スロット部のうちの少なくとも前記スロット部に導電性材を充填するステップと、を備えたことにより、これまでの製造工程をそれ程変えることなく、スリット部の変形が生じることなく導電性材を充填でき、同期時の特性の劣化を防止でき、低振動及び低騒音で信頼性の高い同期誘導電動機の回転子の製造方法を得ることができる。
【００８０】
また、この発明の請求項８によれば、回転子鉄心の外周側を押さえる第１の金型と、前記回転子鉄心の積層方向の両方の端部を、導電性材が積層方向の一端部から他端部へスリット部及びスロット部を通して充填されるように押さえる一対の第２の金型と、を備え、前記第２の金型は前記回転子鉄心の積層方向の端部の面の周を押さえると共に、前記回転子鉄心の積層方向の端部の面の中央部で磁束の流れにくい方向であるｑ軸方向に延長されて前記スリット部間を押さえることにより、スリット部の変形が生じることなく導電性材を充填でき、同期時の特性の劣化を防止でき、低振動及び低騒音で信頼性の高い同期誘導電動機の回転子用金型を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による同期誘導電動機の回転子の軸方向の端面をエンドリングを除いて示す上面図である。
【図２】 実施の形態１による同期誘導電動機の回転子を示す斜視図である。
【図３】 この発明の実施の形態２による同期誘導電動機の回転子を示す側面図である。
【図４】 実施の形態２による同期誘導電動機の回転子を示す側面図である。
【図５】 この発明の実施の形態３による同期誘導電動機の回転子の軸方向の端面をエンドリングを除いて示す上面図である。
【図６】 実施の形態３による同期誘導電動機の回転子を示す側面図である。
【図７】 実施の形態３による同期誘導電動機の回転子を示す斜視図である。
【図８】 実施の形態３による同期誘導電動機の回転子の軸方向の端面をエンドリングを除いて示す上面図である。
【図９】 実施の形態３による同期誘導電動機の回転子を示す側面図である。
【図１０】 実施の形態３による同期誘導電動機の回転子の軸方向の端面をエンドリングを除いて示す上面図である。
【図１１】 実施の形態３による同期誘導電動機の回転子を示す断面図である。
【図１２】 実施の形態３による同期誘導電動機の回転子カバーを示す斜視図である。
【図１３】 実施の形態３による同期誘導電動機の回転子の製造方法を示すフローチャート図である。
【図１４】 実施の形態３による同期誘導電動機の回転子の軸方向の端面をエンドリングを除いて示す上面図である。
【図１５】 実施の形態３による同期誘導電動機の回転子を示す側面図である。
【図１６】 この発明の実施の形態４による同期誘導電動機の回転子の軸方向の端面をエンドリングを除いて示す上面図である。
【図１７】 実施の形態４による同期誘導電動機の回転子を示す側面図である。
【図１８】 実施の形態４による同期誘導電動機の回転子カバーを示す斜視図である。
【図１９】 この発明の実施の形態５による同期誘導電動機の回転子の軸方向の端面をエンドリングを除いて示す上面図である。
【図２０】 実施の形態５に係るダイカストにおける金型及びエンドリング型を示す断面図である。
【図２１】 実施の形態５による同期誘導電動機の回転子のスリット部を示す部分拡大図である。
【図２２】 実施の形態５による同期誘導電動機の回転子のスリット部を示す部分拡大図である。
【図２３】 実施の形態５による同期誘導電動機の回転子の軸方向の端面をエンドリングを除いて示す上面図である。
【図２４】 実施の形態５に係るダイカストにおけるエンドリング型を示す断面図である。
【図２５】 従来の永久磁石同期モータの回転子を示す横断面図である。
【符号の説明】
１ 回転子鉄心、２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ スリット部、３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ スロット部、４ 出力軸、５ 開口部、６、９、９ａ、９ｂ、１１、１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１３ 補強部材、７ エンドリング、８ 孔、１０、１０ａ、１０ｂ 充填物質、１４ａ、１４ｂ 押さえ部分、１５ａ、１５ｂ エンドリング型、１６ 外周型、１７ 充填穴。
【発明の属する技術分野】
この発明は、誘導トルクを用いることによって起動し、リラクタンストルクを用いることによって同期運転する同期誘導電動機の回転子、その製造方法、同期誘導電動機の回転子用金型、及びこの同期誘導電動機を用いた圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２５は、例えば特開昭５７−１８０３５９号公報に記載された従来の同期誘導電動機として例えば永久磁石同期モータの回転子を示す横断面図である。図において、２１は回転子鉄心、２２は永久磁石、２４はダイカストによりアルミニウムが充填されたスロットであり、エンドリング（図示せず）とともにかご形の二次導体を形成している。また２３は非金属材による回転子カバーである。
【０００３】
この同期誘導電動機は、スロット２４にアルミニウムを充填してかご形二次導体を構成しており、起動時にはスロット２４の周囲に配置された固定子巻線により起動されるので、特別な起動装置を必要としない。また、起動後は永久磁石２２によってトルク発生に寄与する磁界を形成でき、誘導電動機のように励磁するために電流を供給する必要がなく、効率の高い電動機を構成している。
【０００４】
また、回転子鉄心２１の外周面に４個の永久磁石２２を配置し、さらに永久磁石２２の外周面に非金属材の回転子カバー２３で覆うことにより、回転子が回転した際に永久磁石２２が遠心力によって外側に飛散するのを防止している。また回転子カバー２３の材質を非金属材としているため、回転子カバー２３の表面に渦電流が発生せず、渦電流損失のない永久磁石同期モータを得ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の同期誘導電動機として永久磁石同期モータは以上のように構成されているので、次のような問題点があった。
永久磁石２２を回転子鉄心２１の外周面に配置しているため、回転子を高速で運転させた場合、永久磁石２２の円周部分の加工バラツキにより、モータの振動や騒音が発生したり、遠心力に対する強度が弱く耐久寿命が短いなどの問題点があった。また加工バラツキを低減するためには永久磁石２２の加工精度を高くする必要があり、加工コストのアップにつながっていた。また永久磁石２２が回転子鉄心２１の全外周面に配置されており遠心力がすべての永久磁石２２に働くために、回転子鉄心２１の外周全周にわたって回転子カバー２３を設ける必要があり、高価な回転子カバー２３が必要となる。コストダウンのために回転子カバー２３の厚さを薄くすると、遠心力に対する強度が低下するという問題点があった。さらに永久磁石２２を着磁する工程が必要となり、加工コストアップになるという問題点もあった。さらにこのモータを廃棄する際に、永久磁石２２を用いているため、リサイクル性が悪いなどの問題点があった。
【０００６】
この発明、上記のような問題点を解消するためになされたもので、永久磁石を用いず、リサイクル性に問題なく、安価で高効率、かつ信頼性の高い同期誘導電動機を提供することを目的とする。
さらに、信頼性の高い同期誘導電動機を得ることができる同期誘導電動機の回転子の製造方法及び同期誘導電動機の回転子用金型を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係わる同期誘導電動機の回転子は、回転子に設けられ、磁束の流れやすい方向であるｄ軸及び磁束の流れにくい方向であるｑ軸で磁極突起を形成する少なくとも一対のスリット部と、前記スリット部の外周側に配置されて前記スリット部のｄ軸方向の少なくとも一端に連結され、誘導トルクを発生させる複数のスロット部と、前記スリット部及び前記スロット部のうちの少なくとも前記スロット部に充填された導電性材と、非磁性体かつ導電性材より成り、前記回転子の少なくともｑ軸方向の外周部に配置され前記回転子を前記外周部から補強する補強部材と、前記補強部材に前記回転子の外周部におけるスロット部の位置とほぼ一致させるように設けた複数の孔と、を備えたものである。
【０００８】
また、この発明の請求項２に係わる同期誘導電動機の回転子は、回転子に設けられ、磁束の流れやすい方向であるｄ軸及び磁束の流れにくい方向であるｑ軸で磁極突起を形成する少なくとも一対のスリット部と、前記スリット部の外周側に配置されて前記スリット部のｄ軸方向の少なくとも一端に連結され、誘導トルクを発生させる複数のスロット部と、前記スリット部及び前記スロット部のうちの少なくとも前記スロット部に充填された導電性材と、非磁性体より成り、前記回転子のｑ軸方向の外周部に配置され前記回転子を前記外周部から補強する補強部材と、を備え、前記回転子の回転中心に設けた出力軸に前記補強部材を固定するとともに、前記回転子のｑ軸方向の外周面に、固定子に対する前記回転子のｑ軸方向の空隙を広げるように設けられた平面部に前記補強部材を配置するものである。
【０００９】
また、この発明の請求項３に係わる同期誘導電動機の回転子は、補強部材を、前記回転子鉄心の積層方向または前記回転子鉄心の周方向で、複数に分割して構成したものである。
【００１０】
また、この発明の請求項４に係わる同期誘導電動機の回転子は、補強部材が、非磁性体でかつ非導電性材であることを特徴とするものである。
【００１６】
また、この発明の請求項５に係わる同期誘導電動機の回転子は、回転子に設けられ、磁束の流れやすい方向であるｄ軸及び磁束の流れにくい方向であるｑ軸で磁極突起を形成する少なくとも一対のスリット部と、前記スリット部の外周側に配置されて前記スリット部のｄ軸方向の少なくとも一端に連結され、誘導トルクを発生させる複数のスロット部と、前記回転子のエンドリングを形成するために前記回転子のｑ軸方向への延長部を有する金型により、前記回転子のｑ軸方向の前記スリット部間を前記回転子の積層方向の一方の端部から他方の端部側に押さえた状態で、前記スリット部及び前記スロット部のうちの少なくとも前記スロット部に充填された導電性材と、を備えたものである。
【００１７】
また、この発明の請求項６に係わる圧縮機は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の同期誘導電動機の回転子を備えたことを特徴とするものである。
【００１８】
また、この発明の請求項７に係わる同期誘導電動機の回転子の製造方法は、回転子鉄心に、磁束の流れやすい方向であるｄ軸及び磁束の流れにくい方向であるｑ軸で磁極突起を形成する少なくとも一対のスリット部、及び前記スリット部の外周側に配置されて前記スリット部のｄ軸方向の少なくとも一端に連結され、誘導トルクを発生させる複数のスロット部を打ち抜くステップと、前記ステップで打ち抜いた回転子鉄心を積層するステップと、前記回転子のエンドリングを形成するために前記回転子のｑ軸方向への延長部を有する金型により、前記回転子のｑ軸方向の前記スリット部間を前記回転子の積層方向の一方の端部から他方の端部側に押えた状態で、前記スリット部と前記スロット部のうちの少なくとも前記スロット部に導電性材を充填するステップと、を備えたものである。
【００１９】
また、この発明の請求項８に係わる同期誘導電動機の回転子用金型は、回転子鉄心の外周側を押さえる第１の金型と、前記回転子鉄心の積層方向の両方の端部を、導電性材が積層方向の一端部から他端部へスリット部及びスロット部を通して充填されるように押さえる一対の第２の金型と、を備え、前記第２の金型は前記回転子鉄心の積層方向の端部の面の周を押さえると共に、前記回転子鉄心の積層方向の端部の面の中央部で磁束の流れにくい方向であるｑ軸方向に延長されて前記スリット部間を押さえるものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、実施の形態１について図を用いて説明する。図１はこの発明の実施の形態１による同期誘導電動機の回転子の軸方向の端面をエンドリングを除いて示す上面図である。図ではスリット部２とスロット部３をわかりやすいように斜線で示している。また、図２はこの実施の形態による同期誘導電動機の回転子を示す斜視図である。
【００２１】
図において、１は磁性体である電磁鋼板により構成された回転子鉄心で、例えば１ｍｍ以下の厚さの電磁鋼板が複数枚積層されることにより回転子を構成する。２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２０ａ、２０ｂ、２０ｃは内部に非磁性体で導電性材であるアルミニウムが充填されているスリット部、３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３０ａ、３０ｂ、３０ｃはスリット部２と同様に内部にアルミニウムが充填されているスロット部、４は圧入や焼き嵌めなどにより回転子に固着されている出力軸で、例えばシャフト、５は開口部で、回転子鉄心１の積層方向に貫通して設けられた穴であり、この同期誘導電動機を冷凍サイクルを構成する圧縮機などに用いた場合、冷媒などの通路となる。また、６は補強部材で、例えば回転子カバー、７はエンドリングである。
【００２２】
図１に示すように、複数のスロット部３ａ、３ｂ、３ｃ、３０ａ、３０ｂ、３０ｃなどは、回転子鉄心１の中心に対して放射状に略均等に配置されており、誘導トルクを発生させる。ここで、スリット部２ａ、２０ａは磁束の流れやすい方向であるｄ軸と磁束の流れにくい方向であるｑ軸が得られるように、放射状に配置されたスロット部３間をｄ軸に対して略平行になるように例えば直線状に連続的に接続され、さらに、ｄ軸とｑ軸が回転子の略中心を通って直交するようにスリット部２が設けられて、２極の磁極突起が形成される構造を成している。即ち、スリット部２の長手方向（ｄ軸の方向）の両端部にスロット部３が連結接続されている。
【００２３】
また、スリット部２ａ、２ｂ、２ｃとスリット部２０ａ、２０ｂ、２０ｃは回転子鉄心１の略中心を通るｄ軸を挟んで略同等距離に例えば直線状に配置されており、略平行になるように対を成して設けられている。ここでは例えば、スリット部２はｄ軸を挟んでスリット部２ａ、２０ａ、スリット部２ｂ、２０ｂ、スリット部２ｃ、２０ｃの例えば３対で構成されている。
【００２４】
上記のような構成により、回転子は回転子鉄心１の幅の広い部分を通って磁束の流れやすい方向であるｄ軸と、平行に配置されている非磁性体であるスリット部２と交わる方向で、磁束の流れにくい方向であるｑ軸が存在する。回転子の周囲には所定の空隙を設けて固定子（図示せず）が配設され、固定子で生成された磁束は、回転子の位置によって２極の磁極突起を有する。
【００２５】
図２に示すように、回転子鉄心１の積層方向、即ち軸方向の両端部には導電性材であるアルミニウムのエンドリング７がアルミダイカストにより設けられている。回転子に設けられた複数のスリット部２及び複数のスロット部３に充填されたアルミニウムとエンドリング７によってかご形の二次導体が形成される。図２ではシャフトを省略して示している。
【００２６】
固定子巻線に５０Ｈｚ及び６０Ｈｚの商用電源を接続して同期誘導電動機を運転させた場合、かご形の二次導体に二次電流が流れ、誘導トルクを発生して同期誘導電動機を起動する。このため、特別な起動装置を必要とせずに電動機を起動させることが可能であり、低コストな同期誘導電動機を得ることができる。また磁極突起を有しているので同期運転が可能となるため、二次銅損を低減させた高効率な電動機を得ることができる。
【００２７】
補強部材である回転子カバー６は、非磁性体より成り、回転子の少なくともｑ軸方向の外周部に配置され、回転子を外周部から補強するものである。ここでは、例えばＳＵＳなどの非磁性体の材質で構成され、回転子鉄心１の外周部の、例えば全周にわたって配置されている。回転子カバー６は、例えば回転子の軸方向長さを回転子よりも長く成形しておき、その差分を回転子の両端部の面に折り曲げて圧着などにより固定されている。
スロット部３は回転子鉄心１の中心から離れた外周部近傍に配置されており、回転子鉄心１はさらにその外側で連結されている。起動時にスロット部３の導電性材に電流を流して誘導トルクを発生させる際、安定して起動されるように周囲の固定子との空隙を小さくする必要がある。このため、スロット部３の外側に構成されている回転子鉄心１は、外周部近傍において例えば１ｍｍ以下の薄肉部で連結されている。
この状態で、回転子を高速で回転させると回転子に働く遠心力により、回転子が外側に膨張して、薄肉部に応力が集中する。このため、遠心力に対する強度が弱く耐久寿命が短くなったり、回転子鉄心１の破壊を招くおそれがある。そこで、回転子の周囲に補強部材として回転子カバー６を設けることにより、回転子鉄心１の遠心力に対する強度を強めることができ、耐久性及び信頼性の高い同期誘導電動機の回転子を得ることができる。
【００２８】
ここで、回転子カバー６に金属などの導電性材のものを用いると、回転子カバー６の外周表面に渦電流が流れることによって渦電流損失が発生し、回転子が発熱することがある。そこで、例えばプラスチックなどの非導電性材で回転子カバー６を構成することにより、渦電流損失が発生せず、回転子の発熱を抑えた信頼性の高い同期誘導電動機を得ることができる。
【００２９】
また、この同期誘導電動機を圧縮機に搭載した場合、同期誘導電動機が誘導電動機に比べてすべりがなく高効率であるため、高効率で、信頼性の高い圧縮機を得ることができる。さらにこの構成では永久磁石を用いていないため、電動機を廃棄する際、リサイクル性がよい。
【００３０】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２について図について説明する。図３は実施の形態２による同期誘導電動機の回転子の側面図を示すものである。この実施の形態では、補強部材である回転子カバー６に複数個の孔８を設けている。実施の形態１と同一または相当部分は、同一の符号を付し、その説明を省略している。また、同期誘導電動機の回転子としての主な構成、動作、作用効果は実施の形態１と同様である。
回転子カバー６に金属などの導電性材を用いると回転子を回転させる際、図３の矢印で示すように回転子カバー６の表面に渦電流が流れることにより、渦電流損失が発生する。この実施の形態では、複数個の孔８を設けることにより、渦電流の流れる経路の長さが長くなり、実質的に電気抵抗が増大して、渦電流損失を小さくできる。このため、渦電流損失で同期誘導電動機の効率が低下するのを防ぐことができる。
【００３１】
なお、この孔は図３では円形としたが、これに限るものではなく、楕円形や四角など、どのような形状でもよい。ただし、渦電流の流れる経路の長さがなるべく長くなるような形状にすると、渦電流損失をより小さくでき、効果的である。
【００３２】
また、図４はこの実施の形態による同期誘導電動機の別の回転子の側面図であり、孔８を回転子の積層方向に細長く設けて、実施の形態１で示した回転子外周におけるスロット部３の位置と補強部材である回転子カバー６の位置をほぼ一致させたものである。
前述のように、回転子カバー６に金属などの導電性材を用いると、図４の矢印で示すように表面に渦電流を発生するが、同期誘導電動機の起動時は、スリット部２及びスロット部３に充填されたアルミニウムとエンドリング７で構成されるかご形の二次導体に電流が流れることにより誘導トルクを発生させて、電動機を起動させている。この二次電流を大きくすれば、負荷が生じた状態でも安定して起動することができ、さらに同期引込の性能が改善する。この実施の形態の同期誘導電動機の回転子は、回転子カバー６の表面に流れる渦電流と二次導体に流れる電流の方向をほぼ一致させるように孔８を設けることで、実質的に二次電流を大きくすることができ、電動機の起動性が向上して、起動時の負荷が高い状況でも安定して起動できる。さらに、同期引込性能を向上できる。このため、信頼性の高い同期誘導電動機を得ることができる。
【００３３】
ここでは、回転子鉄心の積層方向と一致する方向に孔８を設けたが、孔８を斜め方向に設けても、ある程度二次電流を大きくすることができ、起動性の向上に効果がある。また、孔８を四角形状としたが、楕円形状など、どのような形状でもよい。
【００３４】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３を図について説明する。図５はこの実施の形態による同期誘導電動機の回転子の軸方向の端面をエンドリングを除いて示す上面図、図６は側面図、図７はエンドリング７も共に示す斜視図である。図５ではスリット部２とスロット部３をわかりやすいように斜線で示している。さらに、図において、９は補強部材で、回転子の少なくともｑ軸方向の外周部に配置され、ｑ軸方向に働く力に対して回転子を外周部から補強する。ここでは、補強部材９は例えば回転子カバーであり、例えば１ｍｍ以下のＳＵＳなどの非磁性体で形成されている。実施の形態１と同一または相当部分は、同一の符号を付し、その説明を省略している。また、同期誘導電動機の回転子としての主な構成、動作、作用効果は実施の形態１と同様である。
【００３５】
回転子カバー９は２つのカバー９ａ、９ｂで構成されており、回転子鉄心１の積層方向で２つに分割されている。回転子カバー９ａ、９ｂは、回転子外周面の積層方向のほぼ中央で当接するように構成されている。さらに、回転子カバー９は回転子の端部に配置される部分と回転子のｑ軸方向の外周部に配置される部分を有し、回転子のｑ軸方向の外周部に配置される部分は回転子の外周に沿って円弧を成している。さらに、回転子の端部に配置する部分には出力軸であるシャフト４を挿入するための穴を有する。回転子の両端部の面においては、図５に示すように、シャフト４からｑ軸方向に伸びるように回転子カバー９が配置される。開口部５は、この同期誘導電動機を冷凍サイクルを構成する圧縮機などに用いた場合、冷媒などが流れる通路であり、回転子カバー９はこの開口部５を覆わないように避けた形状とする。
【００３６】
回転子鉄心１は、スリット部２が細長い形状であるため、高速回転で遠心力が働くとｑ軸方向に引っ張られる。そこで、補強部材である回転子カバー９を、回転子の少なくとも機械的強度の弱い部分であるｑ軸方向の外周部に配置することで、遠心力によって回転子がｑ軸方向に引っ張られるのを防止している。
特に、回転子カバー９は回転子の端部で回転中心であるシャフト４に固定されているので、径方向の力に対して強固な構成になっており、ｑ軸方向への引っ張り力に対して強力に回転子を保持できる。
【００３７】
実施の形態１、２で述べたように、回転子カバー９が導電性材の場合には回転子外周部に配置された回転子カバー９に渦電流損失が発生するが、回転子外周部の回転子カバー９の面積を、実施の形態１、２に比較して小さくすることにより、実質的に電気抵抗が増大する。このため、渦電流損失を低減させることができ、高効率な同期誘導電動機を得ることができる。また、回転子カバー９を小さくすることで、回転子カバー９のコストを抑えることができ、低コストな同期誘導電動機を得ることができる。
【００３８】
ここで、この実施の形態に係る同期誘導電動機の回転子の製造方法について説明する。回転子鉄心１の外周部の一部分に配置される回転子カバー９を保持するために、回転子カバー９の端部に配置される部分にシャフト４を挿入するための穴を開けておく。回転子鉄心１を所定枚数積層した後に、シャフト４が挿入できるような状態で回転子カバー９ａ及び９ｂを上下からかぶせる。その後、ダイカスト法などによりスリット部２及びスロット部３に例えばアルミニウムを充填させて、エンドリング６と共に二次導体を生成させる。
このように回転子を製造すれば、回転子カバー９とアルミニウムの二次導体との密着性が良好で、回転子カバー９をしっかりと固定することができ、回転子の遠心力に対する強度をさらに増すことができる。
また、補強部材を、回転子鉄心１の積層方向で複数、例えば２つに分割して構成したので、回転子を製造する時に容易に装着できる。このため、生産性の高い同期誘導電動機が得られる。
【００３９】
なお、この回転子カバー９の厚さは、すべて同じとしなくてもよく、回転子の積層方向の端部に配置される部分を、回転子の外周部に配置される部分よりも厚くしてもよい。外周部に配置される部分を厚くしてしまうと、回転子の周囲に配設される固定子との空隙が大きくなり、同期誘導電動機としての効率の低下につながる。そこで、外周面の回転子カバー９の厚さを薄くすることで、効率の低下を防止できる。
【００４０】
また、図８は同期誘導電動機の回転子の別の構成で、回転子の軸方向の端面をエンドリングを除いて示す上面図、図９は図８に示すＡ−Ａ方向から見た回転子の断面構成図である。図８ではスリット部２とスロット部３をわかりやすいように斜線で示している。
図において、１１は、非磁性体より成り、出力軸であるシャフト４に固定されると共に、回転子のスリット部２または回転子の少なくともｑ軸方向に配置するスロット部３に挿入され、ｑ軸方向の力に対して回転子を補強する補強部材である。ここでは、補強部材１１は一部がスロット部３の内部に挿入され、例えばＳＵＳやプラスチックなどの非磁性体より成る回転子カバーである。１０、１０ａ、１０ｂはスリット部２及びスロット部３の内部に充填された、例えばアルミニウムなどの導電性材である充填物質である。回転子カバー１１ａ、１１ｂは、図６に示したものと同様、回転子の積層方向で２つに分割して回転子に装着しやすい構成とし、スロット部３の内部で、積層方向のほぼ中央で互いに当接する。また、この回転子カバー１１が挿入されるスロット部３は、ｑ軸方向に配置されている。
【００４１】
この回転子カバー１１は回転中心となるシャフト４に固定されると共に、回転子カバー１１をスロット部３の内部に挿入した構成であり、スロット部３に充填される導電性材とによってスロット部３内に固着される。このため、回転子カバー１１と二次導体との密着性が増し、回転子の遠心力に対する強度を増すことが可能である。特に回転子カバー１１は、ｑ軸方向に配置されているスロット部３に挿入した構成であり、ｑ軸方向にかかる遠心力に対する強度を増すことができる。また図６に示した構成に比べ、回転子の端面に配置される部分及び回転子の側面に配置される部分の両方において面積を小さくできるので、回転子カバー１１を小型にでき、回転子カバー１１のコストを抑えることができ、低コストな同期誘導電動機を得ることができる。また、回転子カバー１１が回転子外周面に配置されていないため、回転子カバー表面での渦電流損失の発生がなく、効率のよい同期誘導電動機を得ることができる。
【００４２】
このような構成の回転子の製造方法は、回転子鉄心１を所定枚数積層した後に、シャフト４が挿入できるように回転子カバー１１ａ及び１１ｂを回転子軸方向の上下からスロット部３に挿入する。その後、ダイカスト法などにより例えばアルミニウムなどの充填物質１０を鋳込んで二次導体を生成させ、回転子が構成される。
このように回転子カバー１１をスロット部３の内部に挿入した後に二次導体を生成することで、容易に回転子カバー１１を固着できると共に、回転子カバー１１と二次導体の密着性が増し、回転子の遠心力に対する強度を増すことが可能である。
【００４３】
また、図１０は同期誘導電動機の回転子の別の構成で、回転子の軸方向の端面をエンドリングを除いて示す上面図、図１１は図１０に示すＢ−Ｂ方向から見た回転子の断面構成図、図１２は回転子カバー１１を示す斜視図である。図１０ではスリット部２とスロット部３をわかりやすいように斜線で示している。
回転子カバー１１ａ、１１ｂは、図８、９に示したものと同様、回転子積層方向で２つに分割して回転子に装着しやすい構成としている。さらに、この構成では、回転子カバー１１ａ、１１ｂをスリット部２に挿入し、ｑ軸方向の力に対して回転子を補強する。上下の回転子カバー１１ａ、１１ｂは、スリット部２の内部で、積層方向のほぼ中央で互いに当接する。
【００４４】
また、図１２に示すように、回転子カバー１１ａ、１１ｂは、回転子の端部の面に配置される部分アと、スリット部２に挿入される部分イとを有し、部分アにはシャフト４が挿入される穴ウが設けられている。回転子カバー１１は、この穴ウにシャフト４が挿入されて回転子に固定されている。さらに部分イがスリット部２に挿入され、このスリット部２に充填される導電性材によって固定される。
【００４５】
回転子カバー１１は、回転子の遠心力に対して強度を確保する補強部材であり、遠心力に対して強度が弱い部分に配置されるように回転子カバー１１を構成すればよく、回転子カバーの形や配置位置にこだわるものではない。また、回転子が回転する時に一番強く遠心力を受ける部分は、回転子の構成や固定子の構成に応じて変化し、固定ではない。このため、回転子の構成や固定子の構成に応じて補強部材の位置や形状を決定するのが好ましい。一般にスロット部３とスリット部２を有する構成の回転子は、二次導体となる充填物質１２によって薄い層を構成しているｑ軸方向に弱い。さらに例えば一番シャフト４に近いスリット部２に遠心力がかかりやすい場合には、回転子カバー１１を２番目のスリット部２の内部に挿入することで、回転子、特に一番シャフト４に近いスリット部２がｑ軸方向に引っ張られる力に対して補強することができる。
【００４６】
また、この構成でも、回転子カバー１１を小さくでき、また図１２のように形状が簡素になるため、回転子カバー１１が安価になり、低コストな同期誘導電動機を得ることができる。
また、回転子カバーが回転子外周面に配置されていないため、回転子カバー表面での渦電流損失の発生がなく、高効率な同期誘導電動機を得ることができる。さらに、図８、９の構成に比べ、ｄ軸方向の長さを長くできるので、薄い層形状である一番シャフト４に近いスリット部２のｄ軸方向に広い範囲で、ｑ軸方向にかかる遠心力に対する構造を強化できる。
【００４７】
図１０〜図１２に示した構成の回転子の製造方法の一例をフローチャートに基づいて工程順に説明する。図１３は同期誘導電動機の回転子の製造方法を示すフローチャート図である。まずＳＴ１において、回転子鉄心１をパンチ型にて一枚ずつ打ち抜き、ＳＴ２にて一枚ずつ打ち抜いた回転子鉄心１を所定の枚数分積層する。次にＳＴ３において、積層した回転子鉄心１に補強部材として、回転子カバー１１を少なくともｑ軸方向の外周部に配置されるようにセットする。この際、シャフト４を挿入できるように回転子鉄心１と回転子カバー１１の穴の位置をしっかり合わせて、仮のシャフトを挿入しておく。続いてＳＴ４にてダイカスト法で回転子に導電性材である例えばアルミニウムを充填して、二次導体を生成する。最後に仮のシャフトを抜いて、シャフト４を挿入することで回転子が製造される。
このように、回転子カバー１１をスリット部２の内部に挿入した後に二次導体を生成することで、容易に回転子カバー１１を固定できると共に、回転子カバー１１と二次導体の密着性が増し、回転子の遠心力に対する強度を増すことが可能である。なお、ここで示した製造工程は、ＳＴ３の工程が増えるだけで、これまでの工程をほとんど変える必要なく、遠心力に対する強度が高く、信頼性が高い同期誘導電動機の回転子の製造する方法である。
ここではアルミダイカストを行った後に、シャフト４を挿入しているが、製造工程の順番が逆にしてもよい。
【００４８】
また、図１４は同期誘導電動機の回転子の別の構成で、回転子の軸方向の端面をエンドリングを除いて示す上面図、図１５は側面図である。図１４ではスリット部２とスロット部３をわかりやすいように斜線で示している。
１２ａ、１２ｂは補強部材である回転子カバーであり、この構成では回転子積層方向には当接部分がなく一体の構成であり、回転子鉄心の周方向で複数、例えば２つに分割されている。回転子カバー１２ａ、１２ｂの回転子の両端面に配置される部分には、シャフトを挿入する穴がそれぞれ設けられており、回転子カバー１２ａ、１２ｂはこの上下の穴で回転子に固定される。即ち、回転子カバー１２ａ及び１２ｂを積層された回転子鉄心１の外周部側から挿入し、シャフト４で回転子カバー１２ａ及び１２ｂを固定する。
【００４９】
この回転子カバー１２ａ、１２ｂも、少なくともｑ軸方向の外周部に配置される。さらに回転子カバー１２ａ及び１２ｂはそれぞれシャフト４が挿入される穴を上下に有するため、シャフト４を挿入することでしっかりと固定させることができる。さらに回転子鉄心１の積層方向に当接する部分がなく、このため回転子の遠心力に対する強度がさらに増し、信頼性の高い同期誘導電動機を得ることができる。
なお、この構成では製造する際、回転子カバー１２ａ、１２ｂを回転子鉄心１にセットした後で二次導体を生成してもよく、また、二次導体を生成した後で回転子カバー１２ａ、１２ｂをセットしてもよい。
【００５０】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４を図について説明する。図１６はこの実施の形態による同期誘導電動機の回転子の軸方向の端面をエンドリングを除いて示す上面図、図１７は側面図である。図１６ではスリット部２とスロット部３をわかりやすいように斜線で示している。
この実施の形態では、回転子鉄心１のｑ軸方向の外周面に平面部を設けて、回転子カバー１３をその平面部に配置し、回転子カバー１３は回転子を外周部の平面部から補強している。図１８は回転子カバー１３を示す斜視図である。実施の形態１と同一または相当部分は、同一の符号を付し、その説明を省略している。また、同期誘導電動機の回転子としての主な構成、動作、作用効果は実施の形態１と同様である。
【００５１】
回転子鉄心１の外周面に回転子カバーなどの補強部材を設けると、以下のような問題点もでてくる。即ち、回転子の周囲に配設される固定子との空隙が広がって同期誘導電動機の損失が増大してしまう。このため、所定の空隙に設定しようとすると、回転子カバーの厚さを薄くしなければならず、遠心力に対する強度が低下する。さらに回転子カバーを精度良く組み立てを行わないと、回転子が回転する際に、固定子にぶつかってしまう可能性がある。
このような問題点に対し、この実施の形態では、回転子のｑ軸方向の外周面に平面部を設け、その平面部及びシャフト４で回転子カバー１３を保持する構成とする。回転子のｑ軸方向の外周部には回転子カバー１３が配置され、実施の形態１〜実施の形態３と同様、遠心力に対する回転子、特にｑ軸方向の強度を増すことができる。
また、ｑ軸方向に平面部を設けることでｑ軸方向の空隙が広くなっても、同期誘導電動機の同期時に損失が増大するなどの特性を悪くすることはない。さらに平面部以外の円弧状の部分では、回転子と固定子との空隙を狭くすることが可能となり、効率のよい同期誘導電動機を得ることができる。
【００５２】
次に、この実施の形態による回転子の製造方法について説明する。回転子鉄心１を所定枚数積層した後に、回転子カバー１３をｄ軸方向からスライドさせながら挿入する。そして、回転子鉄心１と回転子カバー１３のシャフト４用の穴を位置合わせし、シャフト４が挿入できるように配置する。そして、ダイカスト法などにより二次導体を生成した後、シャフト４を挿入することで、回転子鉄心１及び回転子カバー１３が固定されて回転子が製造される。
【００５３】
このように、回転子及び回転子カバー１３の外周面に平面部があるために、回転子カバー１３を積層した回転子鉄心１の横からスライドさせて装着することができ、回転子カバー１３を一体で形成することができる。回転子カバー１３が一体で構成され当接部がないので、回転子カバー１３の遠心力に対する強度が増加し、信頼性の高い同期誘導電動機を得ることができる。
また、ダイカスト法により例えばアルミニウムで二次導体を成形した後に回転子カバー１３を挿入することも可能となる。この方法では、簡単に回転子カバー１３をセットでき、生産性の高い同期誘導電動機を得ることができる。
また、回転子カバー１３も側面イを円弧状にする必要がなく、製造しやすい形状となっている。
【００５４】
なお、実施の形態３における図５や図１４で示したような、回転子鉄心の積層方向に分割した回転子カバーや、回転子の上下の面で分割した回転子カバーにおいて、この実施の形態のように回転子及び回転子カバー１３の外周面の少なくともｑ軸方向を平面とした構成にしてもよい。この場合でも、回転子と固定子との空隙を広げずに回転子カバーを設けることができるので、効果がある。さらに回転子カバーを円弧状にするよりも容易に形成できる。
【００５５】
実施の形態１〜実施の形態４において、スリット部２とスロット部３のどちらにも導電性材が充填されている構成の同期誘導電動機について述べたが、スロット部３に導電性材が充填され、スリット部２には充填しない構成あるいはスリット部２の一部に充填される構成の同期誘導電動機についても、同様であり、実施の形態１〜実施の形態４を適用できる。
スリット部２に導電性材を充填しない場合にはその部分に開口部ができ、スリット部２の全てに導電性材を充填するのに比べて回転子自体を軽くできる。回転子が軽くなることで、電動機として動作させた場合の遠心力が小さくなる。これに加えて補強部材によってｑ軸方向に働く遠心力に対して回転子を補強することで、耐久性及び信頼性の高い同期誘導電動機の回転子を得ることができる。
さらに、スリット部２の開口部を、例えば、圧縮機に搭載するためにｄ軸方向に設けられている開口部５として用いることができる。開口部５を設けない構成とすることで、ｄ軸方向にさらに磁束が通りやすくなり、磁束の通りにくいｑ軸とでより確実に磁極突起を形成でき、効率のよい同期誘導電動機を得ることができる。
【００５６】
実施の形態５．
以下、この発明の実施の形態５を図について説明する。図１９はこの実施の形態による同期誘導電動機の回転子の軸方向の端面をエンドリングを除いて示す上面図、図２０は実施の形態５に係るダイカストにおける金型及びエンドリング型を示す断面図で、図２０（ａ）は二次導体を生成するための金型の断面図、図２０（ｂ）はエンドリング型を示す断面図、図２１及び図２２は回転子のスリット部２付近を示す部分拡大図である。図１９、図２１、図２２ではスリット部２とスロット部３をわかりやすいように斜線で示している。さらに、実施の形態１と同一または相当部分は、同一符号を付し、その説明を省略している。また、同期誘導電動機の回転子としての主な構成、動作、作用効果は実施の形態１と同様である。
【００５７】
図において、１４ａ、１４ｂはダイカスト法によりスリット部２及びスロット部３に導電性材であるアルミニウムを充填する際に、回転子鉄心１の軸方向両端部をエンドリング型によって押さえる部分を示している。また、１５は回転子両端にエンドリングを生成するための金型（第２の金型）であるエンドリング型であり、１５ａ、１５ｂにより回転子鉄心１の積層方向の端部の面を押さえて、ダイカストを行う。エンドリング型１５ａで回転子の端部の面の中央部の押さえ部分１４ａが押さえられ、エンドリング型１５ｂで回転子の端部の面の周の押さえ部分１４ｂが押さえられる。１６は回転子鉄心１の外周面を固定する外周型（第１の金型）であり、アルミニウムを充填する際に、回転子鉄心１が外周側に膨らむのを防止している。１７は充填穴であり、導電性材を充填する際にこの充填穴１７からアルミニウムを流し込む。
図２０（ａ）の金型において、回転子鉄心の左側外周部に空間（隙間）があるが、この空間はエンドリング型で回転子鉄心１を押さえるために必要な部分であり、左側のエンドリング型１５の左側から圧力を加えても、左側のエンドリング型１５と外周型１６が端部で接触することがないため、回転子鉄心１に金型１５をしっかりと押さえることができる。また適当な空間を設けることにより、回転子鉄心１の積層枚数を少なくした場合にも、空間部分で許容することができるため、同一の金型を用いることができ、低コストな金型を得ることができる。
ここで、エンドリング型１５の材質はダイカスト時に回転子鉄心１の積層方向にかける圧力に対して強度を有するものであれば、特に限定するものではない。同様に、外周型１６の材質はダイカスト時に回転子鉄心１の周方向の外側にかかる圧力に対して強度を有するものであれば、特に限定するものではない。
【００５８】
回転子鉄心１の素材である電磁鋼板はスリット部２の間を非常に細長い部分でつながっている。ダイカスト法などを用いてスリット部２に二次導体として例えばアルミニウムを充填させるときに、低い圧力条件でダイカストを行うと、アルミニウムが均一に充填されず、二次導体の内部に巣ができる。この巣によって、同期誘導電動機の起動特性は劣化し、さらに誘導トルクでの振動及び騒音が大きくなってしまう。
一方、高い圧力条件でダイカストを行うと、図２２で示すようにスリット部２の間の細長い部分に応力が集中して、この部分が変形してしまい、同期誘導電動機の同期時の特性を劣化させてしまうことがある。またアルミニウムが均一に存在していないため、電動機の起動時から同期引込までの誘導トルクに変動が生じ、振動や騒音が大きくなったりする。
【００５９】
この実施の形態では、ダイカスト時にスリット部２間を回転子鉄心１の両端面からエンドリング型１５によって押さえる。エンドリング型１５ａによって中央部のｑ軸近傍、特に細長い層状に構成されているスリット部２を上下から押さえ、エンドリング型１５ｂによって回転子鉄心１の円周部、特にスロット部３の外周部の肉薄部が変形しないように上下から押さえる。そして、高い圧力条件でダイカストを行なう。このようにスリット部２やスロット部３近傍の厚さの薄い部分をしっかりと押さえ、高圧でダイカストを行なうので、図２１に示すように、充填材であるアルミニウムをスリット部２に、電磁鋼板の変形を生じることなく、均一に充填する。このため、同期運転時に効率低下を防ぐことができる同期誘導電動機が得られる。また、起動から同期引込までの低振動化及び低騒音化を実現することができる。
【００６０】
また、図２３は同期誘導電動機の回転子の別の構成で、回転子の軸方向の端面をエンドリングを除いて示す上面図、図２４はエンドリング型を示す断面図である。図２３ではスリット部２とスロット部３をわかりやすいように斜線で示している。
この構成は、回転子鉄心１に開口部５を有するものであり、この同期誘導電動機を例えば、圧縮機に搭載した場合、圧縮機の性能を低下させないように、冷媒などの通路として開口部５を設ける必要が考えられる。この構成の場合には、ダイカスト時に回転子鉄心１の両端部のエンドリング型１５ａを十字形状にすることにより、開口部５にアルミニウムが充填するのを防ぎ、冷媒などの通路を設けることができ、圧縮機の性能を確保することができる。
【００６１】
中央部のエンドリング型１５ａの形状はどのような形状のものでもよいが、ｑ軸方向に延長された形状にすると、細長い層状であるスリット部２に均一に充填材を充填することができる。
【００６２】
この実施の形態に係る製造方法について説明する。
まず、図１３に示した工程と同様、まずＳＴ１において、回転子鉄心１に、磁束の流れやすい方向であるｄ軸及び磁束の流れにくい方向であるｑ軸で磁極突起を形成する少なくとも一対のスリット部２、及びスリット部２の外周側に配置されてスリット部２のｄ軸方向の少なくとも一端に連結され、誘導トルクを発生させる複数のスロット部３を、パンチ型にて一枚ずつ打ち抜く。次にＳＴ２にて一枚ずつ打ち抜いた回転子鉄心１を所定の枚数分積層する。ここで仮のシャフトを回転子鉄心１の中心部に挿入しておく。
【００６３】
この実施の形態では補強部材を有しないので、ＳＴ３に示した工程はなくＳＴ４を行なう。積層した回転子鉄心１の外周側を外周型１６で押さえ、両方の端部を一対のエンドリング型１５で押さえる。この時、中央部のエンドリング型１５ａによって、回転子鉄心１の一方の端部の少なくともｑ軸近傍で、押さえ部分１４ａを他方の端部側に押さえる。これと共に、回転子鉄心１エンドリング型１５ｂによって回転子鉄心１の端面の周の押さえ部分１４ｂを他方の端部側に押さえる。これにより、回転子鉄心１は導電性材を充填する部分だけが空間となって金型１５、１６で密閉される。この状態で一方のエンドリング型１５に設けた充填穴１７から、スリット部２及びスロット部３に導電性材、例えばアルミニウムを流し込む。これにより二次導体が生成される。最後に仮のシャフトを抜いてＳＴ５でシャフト４を挿入することで回転子が製造される。
【００６４】
エンドリング型１５ａ、１５ｂで回転子鉄心１の両端部を押さえて圧力をかけた状態でダイカストを行なうと、エンドリング型１５ａ、１５ｂで覆われていない部分にエンドリング７が形成される。エンドリング７の中央部にエンドリング型１５ａの空間が形成されるが、この空間はかご形の二次導体としての動作になんら影響を及ぼすものではない。圧縮機に搭載され、開口部５が必要な回転子の場合には、図２４のように開口部５を覆うようなエンドリング型１５ａにすることで、ダイカストで、開口部５を設けることが可能である。
この製造工程では、これまでの製造工程をそれ程変えることなく、遠心力に対する強度が高く、信頼性が高い同期誘導電動機の回転子の製造方法を得ることができる。
【００６５】
なお、上記ではスリット部２とスロット部３のどちらにも導電性材が充填されている構成の同期誘導電動機について述べたが、スロット部３に導電性材が充填され、スリット部２には充填しない構成あるいはスリット部２の一部に充填される構成の同期誘導電動機についても、この実施の形態５を適用できる。スリット部２には充填しない構成あるいはスリット部２の一部に充填される構成の場合には、スリット部２の導電性材を充填しない部分にあらかじめ別の部材を挿入しておいてダイカスト法を行い、後で挿入した別の部材を取り出す。このダイカスト法を行なう時に、エンドリング型１５を用いて回転子鉄心１の端部の面の少なくともｑ軸近傍を他方の端部側に押えることで、スリット部２の変形をより確実に防ぐことができる。このため、信頼性の高い同期誘導電動機の回転子を得ることができる。
【００６６】
実施の形態２〜実施の形態５のそれぞれの同期誘導電動機において、実施の形態１と同様、この同期誘導電動機を圧縮機に搭載した場合、同期誘導電動機が誘導電動機に比べてすべりがなく高効率であるため、高効率な圧縮機を得ることができる。さらに、回転した時に回転子の遠心力に対する強度を強めることができ、耐久性及び信頼性の高い同期誘導電動機の回転子を得ることができる。また、永久磁石を用いない構成であり、電動機を廃棄する際、リサイクル性がよい。
【００６７】
実施の形態１〜実施の形態５ではｄ軸とｑ軸を有する２極の同期誘導電動機について述べたが、４極以上の電動機においても同様の効果が得られる。また、二次導体の材質を例えばアルミニウムとしたが、他の導電性材でもよい。また、補強部材である回転子カバーの材質を例えばＳＵＳとしたが、他の非磁性体でもよい。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の請求項１によれば、回転子に設けられ、磁束の流れやすい方向であるｄ軸及び磁束の流れにくい方向であるｑ軸で磁極突起を形成する少なくとも一対のスリット部と、前記スリット部の外周側に配置されて前記スリット部のｄ軸方向の少なくとも一端に連結され、誘導トルクを発生させる複数のスロット部と、前記スリット部及び前記スロット部のうちの少なくとも前記スロット部に充填された導電性材と、非磁性体かつ導電性材より成り、前記回転子の少なくともｑ軸方向の外周部に配置され前記回転子を前記外周部から補強する補強部材と、前記補強部材に前記回転子の外周部におけるスロット部の位置とほぼ一致させるように設けた複数の孔と、を備えたことにより、遠心力に対する強度が高く、またリサイクル性が高く、渦電流損失を低減でき、効率が低下するのを防ぐことができるとともに、二次電流を大きくして起動性及び同期引込性能を向上できる同期誘導電動機の回転子が得られる。
【００６９】
また、この発明の請求項２によれば、回転子に設けられ、磁束の流れやすい方向であるｄ軸及び磁束の流れにくい方向であるｑ軸で磁極突起を形成する少なくとも一対のスリット部と、前記スリット部の外周側に配置されて前記スリット部のｄ軸方向の少なくとも一端に連結され、誘導トルクを発生させる複数のスロット部と、前記スリット部及び前記スロット部のうちの少なくとも前記スロット部に充填された導電性材と、非磁性体より成り、前記回転子のｑ軸方向の外周部に配置され前記回転子を前記外周部から補強する補強部材と、を備え、前記回転子の回転中心に設けた出力軸に前記補強部材を固定するとともに、前記回転子のｑ軸方向の外周面に、固定子に対する前記回転子のｑ軸方向の空隙を広げるように設けられた平面部に前記補強部材を配置することにより、遠心力に対する強度が高く、またリサイクル性が高く、さらに低コストにできる同期誘導電動機の回転子が得られる。
【００７０】
また、この発明の請求項３によれば、補強部材を、前記回転子鉄心の積層方向または前記回転子鉄心の周方向で、複数に分割して構成したことにより、遠心力に対する強度が高く、さらに生産性の高い同期誘導電動機の回転子を得ることができる。
【００７１】
また、この発明の請求項４によれば、補強部材を、非磁性体でかつ非導電性材としたので、遠心力に対する強度が高く、さらに渦電流損失が発生することなく回転子の発熱を抑えることができる信頼性の高い同期誘導電動機の回転子が得られる。
【００７７】
また、この発明の請求項５によれば、回転子に設けられ、磁束の流れやすい方向であるｄ軸及び磁束の流れにくい方向であるｑ軸で磁極突起を形成する少なくとも一対のスリット部と、前記スリット部の外周側に配置されて前記スリット部のｄ軸方向の少なくとも一端に連結され、誘導トルクを発生させる複数のスロット部と、前記回転子のエンドリングを形成するために前記回転子のｑ軸方向への延長部を有する金型により、前記回転子のｑ軸方向の前記スリット部間を前記回転子の積層方向の一方の端部から他方の端部側に押さえた状態で、前記スリット部及び前記スロット部のうちの少なくとも前記スロット部に充填された導電性材と、を備えたことにより、導電性材を充填する際にスリット部が変形するのを防いで同期時の特性の劣化を防止でき、低振動及び低騒音で信頼性の高い同期誘導電動機の回転子を得ることができる。
【００７８】
また、この発明の請求項６によれば、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の同期誘導電動機の回転子を備えたことにより、遠心力に対する強度が高く信頼性が高い同期誘導電動機の回転子を搭載して、効率のよい圧縮機を得ることができる。
【００７９】
また、この発明の請求項７によれば、回転子鉄心に、磁束の流れやすい方向であるｄ軸及び磁束の流れにくい方向であるｑ軸で磁極突起を形成する少なくとも一対のスリット部、及び前記スリット部の外周側に配置されて前記スリット部のｄ軸方向の少なくとも一端に連結され、誘導トルクを発生させる複数のスロット部を打ち抜くステップと、前記ステップで打ち抜いた回転子鉄心を積層するステップと、前記回転子のエンドリングを形成するために前記回転子のｑ軸方向への延長部を有する金型により、前記回転子のｑ軸方向の前記スリット部間を前記回転子の積層方向の一方の端部から他方の端部側に押えた状態で、前記スリット部と前記スロット部のうちの少なくとも前記スロット部に導電性材を充填するステップと、を備えたことにより、これまでの製造工程をそれ程変えることなく、スリット部の変形が生じることなく導電性材を充填でき、同期時の特性の劣化を防止でき、低振動及び低騒音で信頼性の高い同期誘導電動機の回転子の製造方法を得ることができる。
【００８０】
また、この発明の請求項８によれば、回転子鉄心の外周側を押さえる第１の金型と、前記回転子鉄心の積層方向の両方の端部を、導電性材が積層方向の一端部から他端部へスリット部及びスロット部を通して充填されるように押さえる一対の第２の金型と、を備え、前記第２の金型は前記回転子鉄心の積層方向の端部の面の周を押さえると共に、前記回転子鉄心の積層方向の端部の面の中央部で磁束の流れにくい方向であるｑ軸方向に延長されて前記スリット部間を押さえることにより、スリット部の変形が生じることなく導電性材を充填でき、同期時の特性の劣化を防止でき、低振動及び低騒音で信頼性の高い同期誘導電動機の回転子用金型を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による同期誘導電動機の回転子の軸方向の端面をエンドリングを除いて示す上面図である。
【図２】 実施の形態１による同期誘導電動機の回転子を示す斜視図である。
【図３】 この発明の実施の形態２による同期誘導電動機の回転子を示す側面図である。
【図４】 実施の形態２による同期誘導電動機の回転子を示す側面図である。
【図５】 この発明の実施の形態３による同期誘導電動機の回転子の軸方向の端面をエンドリングを除いて示す上面図である。
【図６】 実施の形態３による同期誘導電動機の回転子を示す側面図である。
【図７】 実施の形態３による同期誘導電動機の回転子を示す斜視図である。
【図８】 実施の形態３による同期誘導電動機の回転子の軸方向の端面をエンドリングを除いて示す上面図である。
【図９】 実施の形態３による同期誘導電動機の回転子を示す側面図である。
【図１０】 実施の形態３による同期誘導電動機の回転子の軸方向の端面をエンドリングを除いて示す上面図である。
【図１１】 実施の形態３による同期誘導電動機の回転子を示す断面図である。
【図１２】 実施の形態３による同期誘導電動機の回転子カバーを示す斜視図である。
【図１３】 実施の形態３による同期誘導電動機の回転子の製造方法を示すフローチャート図である。
【図１４】 実施の形態３による同期誘導電動機の回転子の軸方向の端面をエンドリングを除いて示す上面図である。
【図１５】 実施の形態３による同期誘導電動機の回転子を示す側面図である。
【図１６】 この発明の実施の形態４による同期誘導電動機の回転子の軸方向の端面をエンドリングを除いて示す上面図である。
【図１７】 実施の形態４による同期誘導電動機の回転子を示す側面図である。
【図１８】 実施の形態４による同期誘導電動機の回転子カバーを示す斜視図である。
【図１９】 この発明の実施の形態５による同期誘導電動機の回転子の軸方向の端面をエンドリングを除いて示す上面図である。
【図２０】 実施の形態５に係るダイカストにおける金型及びエンドリング型を示す断面図である。
【図２１】 実施の形態５による同期誘導電動機の回転子のスリット部を示す部分拡大図である。
【図２２】 実施の形態５による同期誘導電動機の回転子のスリット部を示す部分拡大図である。
【図２３】 実施の形態５による同期誘導電動機の回転子の軸方向の端面をエンドリングを除いて示す上面図である。
【図２４】 実施の形態５に係るダイカストにおけるエンドリング型を示す断面図である。
【図２５】 従来の永久磁石同期モータの回転子を示す横断面図である。
【符号の説明】
１ 回転子鉄心、２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ スリット部、３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ スロット部、４ 出力軸、５ 開口部、６、９、９ａ、９ｂ、１１、１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１３ 補強部材、７ エンドリング、８ 孔、１０、１０ａ、１０ｂ 充填物質、１４ａ、１４ｂ 押さえ部分、１５ａ、１５ｂ エンドリング型、１６ 外周型、１７ 充填穴。
Claims (8)
- 回転子に設けられ、磁束の流れやすい方向であるｄ軸及び磁束の流れにくい方向であるｑ軸で磁極突起を形成する少なくとも一対のスリット部と、前記スリット部の外周側に配置されて前記スリット部のｄ軸方向の少なくとも一端に連結され、誘導トルクを発生させる複数のスロット部と、前記スリット部及び前記スロット部のうちの少なくとも前記スロット部に充填された導電性材と、非磁性体かつ導電性材より成り、前記回転子の少なくともｑ軸方向の外周部に配置され前記回転子を前記外周部から補強する補強部材と、前記補強部材に前記回転子の外周部におけるスロット部の位置とほぼ一致させるように設けた複数の孔と、を備えたことを特徴とする同期誘導電動機の回転子。
- 回転子に設けられ、磁束の流れやすい方向であるｄ軸及び磁束の流れにくい方向であるｑ軸で磁極突起を形成する少なくとも一対のスリット部と、前記スリット部の外周側に配置されて前記スリット部のｄ軸方向の少なくとも一端に連結され、誘導トルクを発生させる複数のスロット部と、前記スリット部及び前記スロット部のうちの少なくとも前記スロット部に充填された導電性材と、非磁性体より成り、前記回転子のｑ軸方向の外周部に配置され前記回転子を前記外周部から補強する補強部材と、を備え、前記回転子の回転中心に設けた出力軸に前記補強部材を固定するとともに、前記回転子のｑ軸方向の外周面に、固定子に対する前記回転子のｑ軸方向の空隙を広げるように設けられた平面部に前記補強部材を配置することを特徴とする同期誘導電動機の回転子。
- 前記補強部材を、前記回転子鉄心の積層方向または前記回転子鉄心の周方向で、複数に分割して構成したことを特徴とする請求項２記載の同期誘導電動機の回転子。
- 前記補強部材は、非磁性体でかつ非導電性材であることを特徴とする請求項２記載の同期誘導電動機の回転子。
- 回転子に設けられ、磁束の流れやすい方向であるｄ軸及び磁束の流れにくい方向であるｑ軸で磁極突起を形成する少なくとも一対のスリット部と、前記スリット部の外周側に配置されて前記スリット部のｄ軸方向の少なくとも一端に連結され、誘導トルクを発生させる複数のスロット部と、前記回転子のエンドリングを形成するために前記回転子のｑ軸方向への延長部を有する金型により、前記回転子のｑ軸方向の前記スリット部間を前記回転子の積層方向の一方の端部から他方の端部側に押さえた状態で、前記スリット部及び前記スロット部のうちの少なくとも前記スロット部に充填された導電性材と、を備えたことを特徴とする同期誘導電動機の回転子。
- 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の同期誘導電動機の回転子を備えたことを特徴とする圧縮機。
- 回転子鉄心に、磁束の流れやすい方向であるｄ軸及び磁束の流れにくい方向であるｑ軸で磁極突起を形成する少なくとも一対のスリット部、及び前記スリット部の外周側に配置されて前記スリット部のｄ軸方向の少なくとも一端に連結され、誘導トルクを発生させる複数のスロット部を打ち抜くステップと、前記ステップで打ち抜いた回転子鉄心を積層するステップと、前記回転子のエンドリングを形成するために前記回転子のｑ軸方向への延長部を有する金型により、前記回転子のｑ軸方向の前記スリット部間を前記回転子の積層方向の一方の端部から他方の端部側に押えた状態で、前記スリット部と前記スロット部のうちの少なくとも前記スロット部に導電性材を充填するステップと、を備えたことを特徴とする同期誘導電動機の回転子の製造方法。
- 回転子鉄心の外周側を押さえる第１の金型と、前記回転子鉄心の積層方向の両方の端部を、導電性材が積層方向の一端部から他端部へスリット部及びスロット部を通して充填されるように押さえる一対の第２の金型と、を備え、前記第２の金型は前記回転子鉄心の積層方向の端部の面の周を押さえると共に、前記回転子鉄心の積層方向の端部の面の中央部で磁束の流れにくい方向であるｑ軸方向に延長されて前記スリット部間を押さえることを特徴とする同期誘導電動機の回転子用金型。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002088115A JP3775328B2 (ja) | 2002-03-27 | 2002-03-27 | 同期誘導電動機の回転子、圧縮機、同期誘導電動機の回転子の製造方法、同期誘導電動機の回転子用金型 |
| US10/330,439 US6900571B2 (en) | 2002-03-27 | 2002-12-30 | Rotor for synchronous induction motor, including slots and slits, and compressor |
| CN03101991.9A CN1241310C (zh) | 2002-03-27 | 2003-01-30 | 同步感应电动机的转子和压缩机 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002088115A JP3775328B2 (ja) | 2002-03-27 | 2002-03-27 | 同期誘導電動機の回転子、圧縮機、同期誘導電動機の回転子の製造方法、同期誘導電動機の回転子用金型 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003289656A JP2003289656A (ja) | 2003-10-10 |
| JP3775328B2 true JP3775328B2 (ja) | 2006-05-17 |
Family
ID=28449420
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002088115A Expired - Fee Related JP3775328B2 (ja) | 2002-03-27 | 2002-03-27 | 同期誘導電動機の回転子、圧縮機、同期誘導電動機の回転子の製造方法、同期誘導電動機の回転子用金型 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6900571B2 (ja) |
| JP (1) | JP3775328B2 (ja) |
| CN (1) | CN1241310C (ja) |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3764375B2 (ja) * | 2001-11-15 | 2006-04-05 | 三菱電機株式会社 | 同期誘導電動機の回転子及び電動機の回転子及び同期誘導電動機及び誘導電動機及び直流ブラシレスモータ及び密閉型圧縮機及び冷蔵庫及び空気調和機和機及び同期誘導電動機の回転子の製造方法 |
| KR100624382B1 (ko) * | 2005-03-30 | 2006-09-20 | 엘지전자 주식회사 | 밀폐형 압축기의 회전자 |
| US7301310B2 (en) * | 2005-08-24 | 2007-11-27 | Honeywell International, Inc. | Excitation controlled synchronous permanent magnet machine |
| KR100748538B1 (ko) * | 2005-11-30 | 2007-08-13 | 엘지전자 주식회사 | 동기 릴럭턴스 모터 및 이를 구비한 압축기 |
| US7479723B2 (en) * | 2007-01-30 | 2009-01-20 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Permanent magnet machine rotor |
| US20090224624A1 (en) * | 2008-03-06 | 2009-09-10 | Ajith Kuttannair Kumar | Rotor structure for interior permanent magnet electromotive machine |
| JP2011217449A (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Daikin Industries Ltd | 回転電気機械及び回転電気機械のロータの製造方法 |
| CN101951077A (zh) * | 2010-09-29 | 2011-01-19 | 沁阳市电业综合公司 | 一种电动装置 |
| US20130342065A1 (en) * | 2012-05-08 | 2013-12-26 | Asmo Co., Ltd. | Brushless motor and method for manufacturing brushless motor |
| RU2707189C2 (ru) * | 2013-02-01 | 2019-11-25 | КСБ Акциенгезельшафт | Ротор, реактивная синхронная машина и способ изготовления ротора |
| US9899900B2 (en) * | 2015-01-15 | 2018-02-20 | Atieva, Inc. | Method of manufacturing the rotor assembly for an electric motor |
| EP3070824A1 (de) * | 2015-03-19 | 2016-09-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Rotor einer synchronen Reluktanzmaschine |
| ITUB20150608A1 (it) * | 2015-04-14 | 2016-10-14 | Ge Avio Srl | Metodo di realizzazione di una struttura di rotore di una macchina elettrica sincrona a riluttanza, e relativa macchina elettrica sincrona a riluttanza |
| US10439456B2 (en) * | 2016-04-25 | 2019-10-08 | General Electric Company | Sleeve rotor synchronous reluctance electric machine |
| GB201714242D0 (en) * | 2017-09-05 | 2017-10-18 | Rolls Royce Plc | Electrical machine rotor |
| CN108768015B (zh) * | 2018-07-20 | 2020-04-17 | 珠海格力电器股份有限公司 | 转子组件及电机 |
| CN110880818B (zh) * | 2018-09-05 | 2022-07-19 | 日本电产株式会社 | 转子以及具有该转子的马达 |
| EP3913778A1 (de) * | 2020-05-20 | 2021-11-24 | Siemens Aktiengesellschaft | Rotor mit kurzschlusskäfig |
| US11002146B1 (en) | 2020-10-26 | 2021-05-11 | Antheon Research, Inc. | Power generation system |
| CN112653265B (zh) * | 2020-12-17 | 2022-09-13 | 珠海格力电器股份有限公司 | 转子结构、电机和转子加工方法 |
Family Cites Families (38)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1375007A (en) * | 1919-05-12 | 1921-04-19 | Marathon Electric Mfg Company | Insulated squirrel-cage winding |
| US2913607A (en) * | 1957-01-16 | 1959-11-17 | Allis Louis Co | Synchronous induction motor |
| US3492520A (en) * | 1967-02-14 | 1970-01-27 | Westinghouse Electric Corp | Permanent magnet rotor |
| FR2087126A5 (ja) * | 1970-05-05 | 1971-12-31 | Brissonneau & Lotz | |
| US3652885A (en) * | 1970-09-16 | 1972-03-28 | Allis Chalmers Mfg Co | Synchronous reluctance motor |
| GB1448990A (en) * | 1972-12-22 | 1976-09-08 | Nat Res Dev | Roatary and linear electric machines |
| US3862446A (en) * | 1973-12-28 | 1975-01-21 | Allis Chalmers | Two pole synchronous reluctance motor |
| US3891879A (en) * | 1974-06-25 | 1975-06-24 | Mitsubishi Steel Mfg | Rotor for a hysteresis motor |
| US4146809A (en) * | 1977-09-15 | 1979-03-27 | Westinghouse Electric Corp. | Sleeve for a rotor of a dynamoelectric machine |
| US4476408A (en) * | 1979-05-23 | 1984-10-09 | General Electric Company | High efficiency, low cost permanent magnet AC machine |
| US4324996A (en) * | 1979-07-11 | 1982-04-13 | Siemens Aktiengesellschaft | Interior rotor for an electric machine |
| JPS57180359A (en) | 1981-04-30 | 1982-11-06 | Hitachi Ltd | Permanent magnet synchronous motor |
| JPS5846856A (ja) | 1981-09-11 | 1983-03-18 | Hitachi Ltd | 永久磁石回転子 |
| US4510403A (en) * | 1984-02-13 | 1985-04-09 | Pneumo Corporation | Limited angle torque motor with magnetic centering and stops |
| AU586160B2 (en) * | 1984-03-17 | 1989-07-06 | Isuzu Motors Limited | Reluctance rotary machine |
| US4930201A (en) * | 1985-08-14 | 1990-06-05 | Kollmorgen Corporation | Method for manufacturing a composite sleeve for an electric motor |
| US4729160A (en) * | 1985-08-14 | 1988-03-08 | Kollmorgen Technologies Corporation | Method for manufacturing a composite sleeve for an electric motor |
| US4674178A (en) * | 1985-10-16 | 1987-06-23 | Sundstrand Corporation | Method of fabricating a permanent magnet rotor |
| IT1219228B (it) * | 1988-04-21 | 1990-05-03 | Antonino Fratta | Macchina elettrica sincrona a riluttanza dotata di mezzi di rifasamento intrinseco |
| US4855630A (en) * | 1988-05-05 | 1989-08-08 | A. O. Smith Corporation | Permanent magnet rotor with magnet retention band |
| US4912354A (en) * | 1989-01-03 | 1990-03-27 | General Electric Company | Rotor retaining ring system |
| EP0558746B1 (en) * | 1990-11-20 | 1996-11-06 | Seiko Epson Corporation | Rotor of brushless motor |
| US5504382A (en) * | 1994-01-24 | 1996-04-02 | Douglass; Michael J. | Field controlled permanent magnet alternator |
| JP3431991B2 (ja) * | 1994-05-02 | 2003-07-28 | オークマ株式会社 | 同期電動機 |
| JP3369024B2 (ja) | 1995-04-14 | 2003-01-20 | 松下電器産業株式会社 | 永久磁石回転子とその製造方法 |
| GB9510994D0 (en) * | 1995-05-31 | 1995-07-26 | Turbo Genset The Company Ltd | Rotary electrical machines |
| DE69629419T2 (de) * | 1995-05-31 | 2004-04-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Kadoma | Motor mit eingebauten Permanentmagneten |
| GB2310544B (en) * | 1996-02-21 | 2000-03-29 | Switched Reluctance Drives Ltd | Method of forming a rotor for a reluctance machine |
| JP3051340B2 (ja) * | 1996-06-18 | 2000-06-12 | オークマ株式会社 | 同期電動機 |
| JPH1066293A (ja) * | 1996-08-12 | 1998-03-06 | Ebara Corp | キャンドモータ |
| EP0854558A3 (en) * | 1997-01-21 | 2000-07-12 | Isuzu Ceramics Research Institute Co., Ltd. | Structure of a rotor for generators and method of manufacturing the same rotor |
| US5831367A (en) * | 1997-02-13 | 1998-11-03 | Emerson Electric Co. | Line-start reluctance motor with grain-oriented rotor laminations |
| US6084496A (en) * | 1997-06-27 | 2000-07-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Magnetizing method for a permanent-magnet motor |
| JP2000050542A (ja) * | 1998-07-23 | 2000-02-18 | Okuma Corp | リラクタンスモータ |
| US6140719A (en) * | 1999-02-17 | 2000-10-31 | American Superconductor Corporation | High temperature superconducting rotor for a synchronous machine |
| KR100371159B1 (ko) * | 1999-09-22 | 2003-02-05 | 엘지전자 주식회사 | 싱크로너스 리럭턴스 모터의 토오크 리플 저감구조 |
| EP1100186A3 (en) * | 1999-11-10 | 2003-02-05 | Korea Advanced Institute of Science and Technology | Polymer composite squirrel cage rotor with high magnetic permeability filler for induction motor and method of making it |
| JP2002078259A (ja) * | 2000-08-31 | 2002-03-15 | Yamaha Motor Co Ltd | 永久磁石回転子 |
-
2002
- 2002-03-27 JP JP2002088115A patent/JP3775328B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2002-12-30 US US10/330,439 patent/US6900571B2/en not_active Expired - Lifetime
-
2003
- 2003-01-30 CN CN03101991.9A patent/CN1241310C/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20030184185A1 (en) | 2003-10-02 |
| US6900571B2 (en) | 2005-05-31 |
| JP2003289656A (ja) | 2003-10-10 |
| CN1241310C (zh) | 2006-02-08 |
| CN1447492A (zh) | 2003-10-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3775328B2 (ja) | 同期誘導電動機の回転子、圧縮機、同期誘導電動機の回転子の製造方法、同期誘導電動機の回転子用金型 | |
| JP3801477B2 (ja) | 同期誘導電動機のロータ及び同期誘導電動機及びファンモータ及び圧縮機及び空気調和機及び冷蔵庫 | |
| JP4763320B2 (ja) | 同期誘導電動機の回転子及び圧縮機 | |
| JP3743348B2 (ja) | 同期誘導電動機、同期誘導電動機の製造方法、圧縮機 | |
| US9130434B2 (en) | Induction rotor end ring support device | |
| JP4084889B2 (ja) | 永久磁石形電動機の回転子 | |
| JP4339721B2 (ja) | 誘導同期機の回転子及びその製作方法 | |
| JP6545387B2 (ja) | コンシクエントポール型の回転子、電動機および空気調和機 | |
| JP2000102202A (ja) | 永久磁石形電動機の回転子 | |
| JP4043665B2 (ja) | 自己始動形永久磁石式同期電動機 | |
| JP2003333813A (ja) | シンクロナスリラクタンスモータのロータ | |
| JP4193726B2 (ja) | 同期誘導電動機の回転子及び圧縮機 | |
| JP7283361B2 (ja) | 回転電機のロータ | |
| JP3615014B2 (ja) | 磁石回転子及びその製造方法 | |
| EP2044672A1 (en) | An electric motor | |
| JP2001086673A (ja) | 永久磁石電動機 | |
| JP4034985B2 (ja) | 回転電機のステータの製造方法 | |
| JP4019838B2 (ja) | 同期誘導電動機、及び圧縮機 | |
| CN114731076A (zh) | 旋转电机的转子 | |
| JP5274496B2 (ja) | 磁性金属体および磁性金属体を用いた回転電機の製造方法 | |
| JP5589662B2 (ja) | 分割型回転子及び電動機 | |
| JP4206611B2 (ja) | 自己始動形永久磁石式同期電動機 | |
| JP4265244B2 (ja) | 同期誘導電動機の回転子の製造方法、同期誘導電動機の回転子用金型 | |
| JP4472092B2 (ja) | 誘導同期型リラクタンスモータ | |
| JP4479097B2 (ja) | リラクタンスモータ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20040706 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050623 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050628 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050826 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051101 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051227 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060131 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060213 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 3775328 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100303 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100303 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110303 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110303 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120303 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130303 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130303 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140303 Year of fee payment: 8 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |