JP6178781B2 - Cage type induction motor and rotor for cage type induction motor - Google Patents
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Description
本発明は、かご型誘導電動機およびその回転子に関する。 The present invention relates to a cage induction motor and a rotor thereof.
従来の典型的なかご型誘導電動機は、回転軸周りに回転可能な回転子と、その回転子の半径方向外側を囲むように配置された固定子と、を備えている。 A conventional typical squirrel-cage induction motor includes a rotor that can rotate around a rotation axis, and a stator that is disposed so as to surround a radially outer side of the rotor.
回転子は、ほぼ円柱状に形成された回転子鉄心部と、回転子シャフト部と、回転子鉄心部の外周近くを軸方向に貫通して周方向に互いに間隔をあけて配置された複数の導体バーと、導体バーの軸方向端部同士を周方向に連結して電気的に短絡する短絡環と、を有する。短絡環は、導電率の高い材料で構成する必要があり、通常は、銅やアルミニウムなどからなる。 The rotor includes a plurality of rotor cores that are formed in a substantially cylindrical shape, a rotor shaft, and a plurality of rotor cores that pass through the vicinity of the outer periphery of the rotor core in the axial direction and are spaced apart from each other in the circumferential direction. A conductor bar, and a short-circuit ring that electrically shorts the axial ends of the conductor bar by connecting them in the circumferential direction. The short ring must be made of a material having high conductivity, and is usually made of copper, aluminum, or the like.
導電率の高い材料は通常、強度が高くないので、鋼鉄などの高強度材料を用いた保持環を短絡環の外側に配置して、短絡環にかかる遠心力を保持環で受ける技術が知られている(特許文献1)。保持環は、特に、高速回転によって大きな遠心力がかかる電動機で重要である。 A material with high electrical conductivity is usually not high in strength. Therefore, a technology is known in which a retaining ring using a high-strength material such as steel is placed outside the short-circuiting ring and the centrifugal force applied to the short-circuiting ring is received by the retaining ring. (Patent Document 1). The retaining ring is particularly important in an electric motor in which a large centrifugal force is applied by high-speed rotation.
従来の短絡環および保持環は、鉄心の軸方向端部から離れた位置に配置されていて、導電バーが鉄心の軸方向端部から軸方向に突出して短絡環に接続されている。 The conventional short-circuit ring and holding ring are arranged at positions away from the axial end of the iron core, and the conductive bar protrudes in the axial direction from the axial end of the iron core and is connected to the short-circuit ring.
上記従来の構成では、導電バーの端部の構造が複雑であり、製造コストもかさむ。 In the conventional configuration, the structure of the end portion of the conductive bar is complicated, and the manufacturing cost is increased.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、簡素な構造で、高速回転にも耐えるかご型誘導電動機を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a squirrel-cage induction motor that has a simple structure and can withstand high-speed rotation.
上記課題を解決するために、本発明に係るかご型誘導電動機は、回転軸周りに回転可能な回転子と、前記回転子の半径方向外側を囲むように配置された固定子と、を備えたかご型誘導電動機であって、前記回転子は、前記回転軸を軸としてほぼ円柱状に形成された磁性材料を主材料とする回転子鉄心部と、前記回転子鉄心部の軸方向の両側に前記回転子鉄心部の軸と同軸に配置されて、前記回転子鉄心部よりも細径であって、前記回転子鉄心部と一体構造の回転子シャフト部と、前記回転子鉄心部を軸方向に貫通して周方向に互いに間隔をあけて配置された複数の導体バーと、前記導体バーの軸方向端部同士を周方向に連結して前記導体バーの軸方向端部同士を電気的に短絡する短絡環と、を有し、前記回転子鉄心部の軸方向端部の外周に沿って軸方向に張り出した環状の張り出し部が形成され、前記短絡環の外側面は前記張り出し部の内側面で支持されていて、前記回転子鉄心部の軸方向端部に前記回転軸を中心として環状に延びて径方向幅が前記短絡環の径方向幅よりも大きい端部溝が形成されてこの端部溝の前記回転軸から遠い側が前記張り出し部を構成し、前記短絡環が前記端部溝の外周に沿って該端部溝に埋め込まれて固定されていて、前記端部溝の半径方向内側の縁が前記短絡環よりも内側にあり、前記端部溝の半径方向内側の縁と前記短絡環の内側の面との間に環状のくぼみ空間が形成されていること、を特徴とする。 In order to solve the above problems, a squirrel-cage induction motor according to the present invention includes a rotor that can rotate around a rotation axis, and a stator that is disposed so as to surround the outer side in the radial direction of the rotor. A squirrel-cage induction motor, wherein the rotor is provided on a rotor core part mainly composed of a magnetic material formed in a substantially cylindrical shape with the rotation axis as an axis, and on both sides in the axial direction of the rotor core part. The rotor core is disposed coaxially with the axis of the rotor core, has a diameter smaller than that of the rotor core, and is integrated with the rotor core, and the rotor core is axial. And a plurality of conductor bars arranged in the circumferential direction with a space therebetween, and axial ends of the conductor bars are connected in the circumferential direction to electrically connect the axial ends of the conductor bars. A short-circuit ring for short-circuiting, along the outer periphery of the axial end of the rotor core. An annular projecting portion projecting in the axial direction is formed, the outer surface of the short-circuit ring is supported by the inner surface of the projecting portion, and the axial end of the rotor core is centered on the rotational axis An end groove that extends in a ring shape and has a radial width larger than the radial width of the short-circuiting ring is formed, and the side of the end groove that is far from the rotation axis forms the projecting portion, and the short-circuiting ring is the end portion. Embedded in and fixed to the end groove along the outer periphery of the groove, and the edge on the radially inner side of the end groove is on the inner side of the short-circuit ring, and the edge on the radially inner side of the end groove; An annular indentation space is formed between the inner surface of the short-circuit ring.
また、本発明に係るかご型誘導電動機用回転子は、固定子内で回転可能に支持されるかご型誘導電動機用回転子であって、回転軸を軸としてほぼ円柱状に形成された磁性材料を主材料とする回転子鉄心部と、前記回転子鉄心部の軸方向の両側に前記回転子鉄心部の軸と同軸に配置されて、前記回転子鉄心部よりも細径であって、前記回転子鉄心部と一体構造の回転子シャフト部と、前記回転子鉄心部を軸方向に貫通して周方向に互いに間隔をあけて配置された複数の導体バーと、前記導体バーの軸方向端部同士を周方向に連結して前記導体バーの軸方向端部同士を電気的に短絡する短絡環と、を有し、前記回転子鉄心部の軸方向端部の外周に沿って軸方向に張り出した環状の張り出し部が形成され、前記短絡環の外側面は前記張り出し部の内側面で支持されていて、前記回転子鉄心部の軸方向端部に前記回転軸を中心として環状に延びて径方向幅が前記短絡環の径方向幅よりも大きい端部溝が形成されてこの端部溝の前記回転軸から遠い側が前記張り出し部を構成し、前記短絡環が前記端部溝の外周に沿って該端部溝に埋め込まれて固定されていて、前記端部溝の半径方向内側の縁が前記短絡環よりも内側にあり、前記端部溝の半径方向内側の縁と前記短絡環の内側の面との間に環状のくぼみ空間が形成されていること、を特徴とする。 The rotor for a cage induction motor according to the present invention is a rotor for a cage induction motor that is rotatably supported in a stator, and is a magnetic material formed in a substantially columnar shape with a rotation axis as an axis. A rotor core portion made of a main material, and arranged coaxially with the axis of the rotor core portion on both sides in the axial direction of the rotor core portion, and having a smaller diameter than the rotor core portion, A rotor shaft portion integrally formed with the rotor core portion, a plurality of conductor bars that pass through the rotor core portion in the axial direction and are spaced apart from each other in the circumferential direction, and an axial end of the conductor bar A short-circuit ring that connects the parts in the circumferential direction and electrically short-circuits the axial ends of the conductor bar, and in the axial direction along the outer periphery of the axial end of the rotor core part. A projecting annular projecting portion is formed, and the outer surface of the short-circuiting ring is an inner portion of the projecting portion. Be supported in terms, the radial width extending annularly about the axis of rotation is formed larger end groove than the radial width of the short ring at an axial end of the rotor core section this The side of the end groove that is far from the rotation axis constitutes the overhanging portion, and the short-circuit ring is embedded and fixed in the end groove along the outer periphery of the end groove, and the radial direction of the end groove The inner edge is inside the short-circuit ring, and an annular recess space is formed between the radially inner edge of the end groove and the inner surface of the short-circuit ring. .
本発明によれば、簡素な構造で、高速回転にも耐えるかご型誘導電動機を提供することができる。 According to the present invention, a squirrel-cage induction motor that can withstand high-speed rotation with a simple structure can be provided.
以下、図面を参照して、本発明に係るかご型誘導電動機の実施形態について説明する。ここで、互いに共通または類似する部分については共通の符号を付して、重複説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of a squirrel-cage induction motor according to the present invention will be described with reference to the drawings. Here, parts that are common or similar to each other are denoted by common reference numerals, and redundant description is omitted.
[第1の実施形態]
図1は、本発明に係るかご型誘導電動機の第1の実施形態の模式的縦断面図である。第1の実施形態に係るかご型誘導電動機100は、回転軸周りに回転可能な回転子11と、回転子11の半径方向外側を囲むように配置されたほぼ円筒状の固定子12と、固定子12の外側に配置されて固定子12を支持するハウジング13とを備えている。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a first embodiment of a squirrel-cage induction motor according to the present invention. The squirrel-
固定子12は、円筒状の固定子鉄心14と固定子コイル15とを備えている。固定子鉄心14は、軸に垂直な平面内に広がるほぼ円環状の多数枚の鋼板を軸方向に積層したものであって、その内周に沿って、周方向に互いに間隔をあけて配置された複数の固定子溝(図示せず)が形成されている。固定子コイル15は固定子鉄心14の固定子溝内に配置されて軸方向に延びている。
The
回転子11は、回転軸に沿って延びるほぼ円柱状の回転子鉄心部21と、回転子鉄心部21の軸方向両側に回転子鉄心部21に同軸に配置されて回転子鉄心部21と一体として形成されて回転子鉄心部21よりも細径の円柱状の回転子シャフト部20とを有する。複数の導体バー22が回転子鉄心部21の外周近くを軸方向に貫通して周方向に互いに間隔をあけて配置されている。また、短絡環(エンドリング)23が、導体バー22の軸方向端部同士を周方向に連結して電気的に短絡している。
The
回転子シャフト部20は、ハウジング13の両端部を貫通して延びていて、ハウジング13に支持された軸受24によって回転支持されている。
The
回転子シャフト部20および回転子鉄心部21は、磁性材料からなり、たとえば鋼鉄製である。導体バー22および短絡環23は、導電率の高い材料で構成する必要があり、たとえば、銅やアルミニウム、またはそれらを主成分とする合金からなる。
The
回転子鉄心部21の軸方向両端部には、回転軸を中心とする円環状の端部溝30が形成されていて、端部溝30の半径方向外側には、回転子鉄心部21の軸方向端部の外周に沿って軸方向に張り出した環状の張り出し部31が形成されている。短絡環23は、端部溝30内に埋め込まれていて、短絡環23の外側面が張り出し部31の内側面に接している。
An
導体バー22と短絡環23とは、溶接などにより接合されている。
The
この実施形態で、短絡環23は、回転子鉄心部21に形成された端部溝30内に埋め込まれているため、短絡環23にかかる遠心力は、張り出し部31の内側面で支持される。これにより、従来技術で必要とされた保持環を省略することができ、簡素な構成とすることができる。
In this embodiment, since the short-
[第2の実施形態]
図2は、本発明に係るかご型誘導電動機の第2の実施形態の模式的縦断面図である。第2の実施形態に係るかご型誘導電動機200では、回転子鉄心部21の軸方向端部に、第1の実施形態の端部溝30よりも半径方向の幅が大きな幅広端部溝42が形成されている。幅広端部溝42の半径方向外側に、回転子鉄心部21の軸方向端部の外周に沿って軸方向に張り出した環状の張り出し部31が形成されている。短絡環23は、幅広端部溝42の内周に沿って埋め込まれていて、短絡環23の外側面が幅広端部溝42の内側面に接している。幅広端部溝42の半径方向内側の縁と短絡環23の内側の面との間に環状のくぼみ空間43が形成されている。
[Second Embodiment]
FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view of a second embodiment of the squirrel-cage induction motor according to the present invention. In the squirrel-
その他の構成は第1の実施形態と同様である。 Other configurations are the same as those of the first embodiment.
この実施形態では、第1の実施形態と同様に、短絡環23にかかる遠心力は、張り出し部31の内側面で支持される。これにより、従来技術で必要とされた保持環を省略することができ、簡素な構成とすることができる。
In this embodiment, as in the first embodiment, the centrifugal force applied to the short-
さらにこの実施形態では、短絡環23の半径方向内側にくぼみ空間43が形成され、その部分の回転子鉄心部21がないことから、第1の実施形態に比べて軽量化を図ることができる。
Furthermore, in this embodiment, since the
[第3の実施形態]
図3は、本発明に係るかご型誘導電動機の第3の実施形態の模式的縦断面図である。第3の実施形態に係るかご型誘導電動機300は第1の実施形態の変形であって、回転子シャフト部20と回転子鉄心部52が別々に形成されている。回転子シャフト部20は1本の連続した円柱形であり、回転子鉄心部52の中央には軸方向に貫通して延びる中心孔が形成され、回転子鉄心部52の中心孔に回転子シャフト部20が挿入されて、焼嵌めなどにより互いに固定されている。
[Third Embodiment]
FIG. 3 is a schematic longitudinal sectional view of a third embodiment of the cage induction motor according to the present invention. The squirrel-
この実施形態では、回転子鉄心部52は、軸に垂直な平面内に広がるほぼ円環状の多数枚の鋼板を軸方向に積層したものである。各鋼板は絶縁被膜により電気的に絶縁されている。
In this embodiment, the
この実施形態では、張り出し部31を構成する鋼板の部分は、半径方向内側の鋼板の部分と切り離された状態になるので、回転子シャフト部20に直接固定することができない。そのため、張り出し部31を構成する鋼板の部分は、たとえば、軸方向に延びるボルト(図示せず)によって軸方向に締め付けることにより、回転子鉄心部52の他の部分と一体化させればよい。
In this embodiment, the portion of the steel plate constituting the
その他の構成は第1の実施形態と同様である。 Other configurations are the same as those of the first embodiment.
この実施形態によれば、第1の実施形態と同様に、短絡環23が、回転子鉄心部52に形成された端部溝30内に埋め込まれているため、短絡環23にかかる遠心力は、張り出し部31の内側面で支持される。これにより、従来技術で必要とされた保持環を省略することができ、簡素な構成とすることができる。
According to this embodiment, as in the first embodiment, the short-
さらに、この実施形態によれば、鋼板を軸方向に積層した回転子鉄心部52を用いることから、鉄心内の渦電流が抑制され、かご型誘導電動機としての効率向上を図ることができる。
Furthermore, according to this embodiment, since the
[他の実施形態]
上記第3の実施形態は第1の実施形態の変形として説明したが、第3の実施形態の積層構造の回転子鉄心部52に、第2の実施形態と同様の幅広端部溝42を設けることも可能である。
[Other Embodiments]
Although the said 3rd Embodiment was demonstrated as a deformation | transformation of 1st Embodiment, the wide end part groove |
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 As mentioned above, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
11 回転子
12 固定子
13 ハウジング
14 固定子鉄心
15 固定子コイル
20 回転子シャフト部
21 回転子鉄心部
22 導体バー
23 短絡環
24 軸受
30 端部溝
31 張り出し部
42 幅広端部溝
43 くぼみ空間
52 回転子鉄心部
100,200,300 かご型誘導電動機
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記回転子は、
前記回転軸を軸としてほぼ円柱状に形成された磁性材料を主材料とする回転子鉄心部と、
前記回転子鉄心部の軸方向の両側に前記回転子鉄心部の軸と同軸に配置されて、前記回転子鉄心部よりも細径であって、前記回転子鉄心部と一体構造の回転子シャフト部と、
前記回転子鉄心部を軸方向に貫通して周方向に互いに間隔をあけて配置された複数の導体バーと、
前記導体バーの軸方向端部同士を周方向に連結して前記導体バーの軸方向端部同士を電気的に短絡する短絡環と、
を有し、
前記回転子鉄心部の軸方向端部の外周に沿って軸方向に張り出した環状の張り出し部が形成され、
前記短絡環の外側面は前記張り出し部の内側面で支持されていて、
前記回転子鉄心部の軸方向端部に前記回転軸を中心として環状に延びて径方向幅が前記短絡環の径方向幅よりも大きい端部溝が形成されてこの端部溝の前記回転軸から遠い側が前記張り出し部を構成し、
前記短絡環が前記端部溝の外周に沿って該端部溝に埋め込まれて固定されていて、
前記端部溝の半径方向内側の縁が前記短絡環よりも内側にあり、前記端部溝の半径方向内側の縁と前記短絡環の内側の面との間に環状のくぼみ空間が形成されていること、
を特徴とするかご型誘導電動機。 A squirrel-cage induction motor comprising: a rotor rotatable around a rotation axis; and a stator disposed so as to surround a radially outer side of the rotor,
The rotor is
A rotor core portion whose main material is a magnetic material formed in a substantially cylindrical shape around the rotation axis;
A rotor shaft that is disposed coaxially with the axis of the rotor core portion on both sides in the axial direction of the rotor core portion, has a smaller diameter than the rotor core portion, and is integrally formed with the rotor core portion. And
A plurality of conductor bars arranged in the circumferential direction at intervals through the rotor iron core in the axial direction;
A short-circuit ring that connects the axial ends of the conductor bars in the circumferential direction to electrically short-circuit the axial ends of the conductor bars;
Have
An annular projecting portion projecting in the axial direction along the outer periphery of the axial end portion of the rotor core portion is formed,
The outer surface of the short ring is supported on the inner surface of the overhang,
An end groove extending in an annular shape around the rotation shaft and having a radial width larger than the radial width of the short-circuit ring is formed at an axial end portion of the rotor core portion, and the rotation shaft of the end groove is formed. The side far from the above constitutes the overhang,
The short-circuit ring is embedded and fixed in the end groove along the outer periphery of the end groove,
A radially inner edge of the end groove is inside the short-circuit ring, and an annular recess space is formed between the radially inner edge of the end groove and the inner surface of the short-circuit ring. Being
A squirrel-cage induction motor.
を特徴とする請求項1に記載のかご型誘導電動機。 The conductor bar and the short-circuit ring are made of copper, aluminum or an alloy based on them,
The squirrel-cage induction motor according to claim 1.
回転軸を軸としてほぼ円柱状に形成された磁性材料を主材料とする回転子鉄心部と、
前記回転子鉄心部の軸方向の両側に前記回転子鉄心部の軸と同軸に配置されて、前記回転子鉄心部よりも細径であって、前記回転子鉄心部と一体構造の回転子シャフト部と、
前記回転子鉄心部を軸方向に貫通して周方向に互いに間隔をあけて配置された複数の導体バーと、
前記導体バーの軸方向端部同士を周方向に連結して前記導体バーの軸方向端部同士を電気的に短絡する短絡環と、
を有し、
前記回転子鉄心部の軸方向端部の外周に沿って軸方向に張り出した環状の張り出し部が形成され、
前記短絡環の外側面は前記張り出し部の内側面で支持されていて、
前記回転子鉄心部の軸方向端部に前記回転軸を中心として環状に延びて径方向幅が前記短絡環の径方向幅よりも大きい端部溝が形成されてこの端部溝の前記回転軸から遠い側が前記張り出し部を構成し、
前記短絡環が前記端部溝の外周に沿って該端部溝に埋め込まれて固定されていて、
前記端部溝の半径方向内側の縁が前記短絡環よりも内側にあり、前記端部溝の半径方向内側の縁と前記短絡環の内側の面との間に環状のくぼみ空間が形成されていること、
を特徴とするかご型誘導電動機用回転子。 A squirrel cage rotor supported rotatably in a stator,
A rotor core portion mainly composed of a magnetic material formed in a substantially cylindrical shape with the rotation axis as an axis;
A rotor shaft that is disposed coaxially with the axis of the rotor core portion on both sides in the axial direction of the rotor core portion, has a smaller diameter than the rotor core portion, and is integrally formed with the rotor core portion. And
A plurality of conductor bars arranged in the circumferential direction at intervals through the rotor iron core in the axial direction;
A short-circuit ring that connects the axial ends of the conductor bars in the circumferential direction to electrically short-circuit the axial ends of the conductor bars;
Have
An annular projecting portion projecting in the axial direction along the outer periphery of the axial end portion of the rotor core portion is formed,
The outer surface of the short ring is supported on the inner surface of the overhang,
An end groove extending in an annular shape around the rotation shaft and having a radial width larger than the radial width of the short-circuit ring is formed at an axial end portion of the rotor core portion, and the rotation shaft of the end groove is formed. The side far from the above constitutes the overhang,
The short-circuit ring is embedded and fixed in the end groove along the outer periphery of the end groove,
A radially inner edge of the end groove is inside the short-circuit ring, and an annular recess space is formed between the radially inner edge of the end groove and the inner surface of the short-circuit ring. Being
A squirrel-cage induction motor rotor.
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