JP6279763B2 - 誘導電動機 - Google Patents
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Description
そして、回転子は、固定子側に発生する磁界と、この磁界により二次導体に生じる誘導電流との相互作用によって回転する。
ここで、誘導電動機の小型化、高トルク化を図る場合、固定子鉄心と回転子鉄心との間に形成される空隙部の磁束密度を高める必要がある。しかしながら、空間高調波成分も多くなり、それによる高調波二次銅損(回転子側の銅損)も大きくなってしまい、モータ特性が悪化してしまう可能性があった。
まず、図1〜図4に基づいて、第1の実施形態について説明する。
図1は、誘導電動機1の概略構成図である。図2は、図1のA−A線に沿う断面図である。
図1、図2に示すように誘導電動機1は、略円筒状の固定子2と、固定子2よりも径方向内側に配置され、固定子2に対して回転自在に設けられた回転子3と、を備えている。
なお、以下の図では、説明を分かり易くするために各部材の縮尺を適宜変更している。また、以下の説明では、回転子2の軸方向を単に軸方向と称し、回転子2の回転方向を周方向と称し、回転子2の径方向を単に径方向と称して説明する。
同図に詳示するように、鍔部12には、径方向外側の外周面に窪み部16が設けられている。窪み部16は、回転子ティース10の軸方向全体に渡って設けられている。窪み部16を設けることにより、鍔部12は、この鍔部12の外周面とティース本体部11の側面の延長線Lとが交差する点を基点Pとして、周方向の先端に向かうに従って徐々に先細りとなるように形成されている。
ここで、窪み部16とは、鍔部12の外周面に形成され、基点Pから鍔部12の周方向先端に向かうに従って徐々に、ティース本体部11の径方向外側の端面よりも固定子鉄心9から離間するように形成された傾斜面17のことである。なお、窪み部16の作用については後述する。
また、回転子バー14の軸方向両端には、それぞれ円環状のエンドリング15が設けられている。このエンドリング15も、回転子バー14と同一の材料により構成されている。
まず、誘導電動機1の作動について説明する。
誘導電動機1を作動させるには、固定子コイル7に通電する。固定子コイル7に通電すると、固定子鉄心4に磁束が形成される。この磁束は、固定子ティース5を介して回転子ティースを通る。すると、回転子バー14およびエンドリング15に誘導電流が生じ、この誘導電流と固定子鉄心4に形成された磁束との相互作用によって回転子3が回転する。
さらに、鍔部12に窪み部16を設けることにより、窪み部16を設けない場合と比較して鍔部12の先端側における漏れ磁束も減少し、漏れインダクタンスもあまり増減しない。
図4は、縦軸を回転子銅損の相対値(%)とし、横軸を窪み部16の深さの相対値(%)としたときの回転子銅損の相対値の変化を示すグラフである。なお、図4において、回転子銅損の相対値は、窪み部16を設けない場合を100%としている。また、窪み部16の深さの相対値とは、窪み部16を設けない場合を0%としている。すなわち、窪み部16の深さの相対値が100%とは、鍔部12の径方向の肉厚分だけ、窪み部16を形成したということになる。
次に、図3、図5、図6に基づいて、第2の実施形態について説明する。
図5は、第2の実施形態における誘導電動機201の概略構成図であって、前述の図2のC−C線に沿う断面図に相当している。図6は、図5のD−D線に沿う断面図である。なお、以下の説明において、第1の実施形態と同一態様には、同一符号を付して説明を省略する(以下の実施形態についても同様)。
図5、図6に示すように、この第2の実施形態では、回転子ティース10の鍔部12に形成される窪み部16(傾斜面17)が、鍔部12の軸方向全体に形成されておらず、回転子ティース10の軸方向両端を避けた位置に形成されている。この点、前述の第1の実施形態と異なる。なお、回転子ティース10の軸方向両端を避けた位置の断面形状(図5におけるE−E線に沿う断面の形状)は、前述の第1の実施形態における図3と同様である。
これに対し、本第2の実施形態のように、回転子ティース10の鍔部12のうち、軸方向両端を避けた位置に窪み部16を形成することにより、鍔部12の軸方向両端の剛性を高めることができる。
したがって、上述の第2の実施形態によれば、回転子鉄心9の剛性を確保しつつ、高調波二次銅損を低減できる。
すなわち、窪み部16の形成範囲が広ければ広いほど、高調波二次銅損を抑えることができる一方、窪み部16が形成されていない範囲が広ければ広いほど、回転子鉄心9の剛性を高めることができる。このため、抑えたい高調波二次銅損の相対値(%)と確保したい回転子鉄心9の剛性とのバランスから、窪み部16を形成しない箇所の軸方向の幅を設定する。
次に、図7、図8に基づいて、第3の実施形態について説明する。
図7は、第3の実施形態における誘導電動機301の概略構成図であって、前述の図2のC−C線に沿う断面図に相当している。図8は、図7のH−H線に沿う断面図である。
図7、図8に示すように、この第3の実施形態では、回転子ティース10の鍔部12に形成される窪み部16(傾斜面17)の傾斜勾配が、軸方向中央に向かうに従って徐々に急勾配となるように設定されている。この点、前述の第1の実施形態と異なる。
次に、図9に基づいて、第4の実施形態について説明する。
図9は、第4の実施形態における誘導電動機401の概略構成図であって、前述の図2のC−C線に沿う断面図に相当している。
図9に示すように、この第4の実施形態では、回転子ティース10の鍔部12に形成される窪み部16が、軸方向に沿って間隔をあけて配置されている。この点、前述の第1の実施形態と異なる。
図10は、第5の実施形態における鍔部12の拡大平面図である。
同図に示すように、前述の第1の実施形態と第5の実施形態との相違点は、第1の実施形態における窪み部16の形状と、第5の実施形態における窪み部516の形状とが異なる点にある。
なお、窪み部516を、凹状とは逆に凸条に湾曲形成してもよい。換言すれば、窪み部516を、鍔部12の外周面側に向かって膨出するように湾曲形成してもよい。
このように構成することで、回転子ティース10を通る磁束をできる限り確保してモータトルク性能が低下してしまうことを抑制しつつ、空間高調波の影響による高調波二次銅損を低減できる。
Claims (3)
- 複数の固定子スロットを有する固定子鉄心に、固定子コイルが配置された固定子と、
複数の回転子ティースおよび当該複数の回転子ティース間に回転子導通部を配置する回転子スロットが形成され、且つ前記固定子に対して回転自在に設けられた回転子鉄心、を有する回転子と、
を備え、
前記回転子ティースは、
前記回転子鉄心の径方向に沿って延びるティース本体部と、
前記ティース本体部の先端から前記回転子鉄心の回転方向に沿って延びる鍔部と、
を有し、
前記鍔部における前記径方向外側の面であって、軸方向の両端部を除く少なくとも一部に窪み面が形成されて、
前記窪み面は、前記回転方向先端に向かうに従い、前記ティース本体部の前記径方向外側の端面よりも前記固定子鉄心から離間し、
前記鍔部は、前記回転方向先端に向かうに従って、先細りとなる誘導電動機。 - 前記固定子スロットの前記回転方向における幅方向中心と前記回転子の回転軸線とを通る直線と、前記回転子スロットの前記回転方向における幅方向中心と前記回転子の回転軸線とを通る直線とが同一直線上に位置したとき、前記固定子スロットにおける前記回転方向で対向する2つの側面間に、前記窪み面が形成されている請求項1に記載の誘導電動機。
- 前記回転子ティースには、前記窪み面が形成されている箇所と、前記窪み面が形成されていない箇所とが、前記回転子鉄心の軸方向に沿って交互に配置されている請求項1または請求項2に記載の誘導電動機。
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