JPH04161035A - 篭型誘導電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は籠型誘導罵動機の回転子の放熱、特に回転子の
高温化１／２より回転軸の温度が高くなった際に、軸受
用潤滑油の劣化や軸受精度の狂いなどを防止する回転子
の構造に関するものである。

（ロ）従来の技術 従来の回転子の放熱構造としては実開昭５４−８６６０
４号公報、及び実開昭５９−１４９４５８号公報に記載
されているようなものがあった。

これらの公報に記載されたものは、いずれも回転子の回
転子鉄心に通風穴を設けたものであり、この回転子が回
転し通風穴内を空気が循環して回転子の温度上昇を防止
するものであった。特に、永久磁石を有する回転子では
、永久磁石の温度上昇による特性劣化を抑制するために
通風穴を永久磁石側に配置することが好ましい点が推測
されるものであった。また、軸受の冷却を目的とする点
も示されていた。

（ハ）発明が解決しようとする課題 籠型誘導電動機、特に固定子、回転子、軸受を単一のケ
ースに収納したもの、又は一体にモールドしたもの、さ
らには回転子とその回転する空間を作る固定子及び軸受
をケースに収納又はモールドした電動機では、一般に固
定子の固定子巻線の温度上昇に対する保護は充分に行な
われていた。

これは、前記したような電動機では固定子巻線の温度が
最も高くなるという従来の観点に立っての保護であった
。

しかし、近年は電動機の回転数を変える場合が多くなり
、次に示すような回転数制御を行なった際には固定子巻
線の温度より回転子の温度の方が高くなり、温度保護が
充分に行なえないという間だ 照点が新らたに生じ番ものであった。

（１）籠型誘導電動機のスリップ量を速調タップで調節
し、この速調タップの段数分の可変数を可能にした場合
、回転数によってはスリップ量が多くなり回転子のダイ
カスト、すなわちロータ導体で発熱量が増加し、このダ
イカストの温度が固定子巻線の温度より高くなる場合が
あった。このダイカストの温度は回転子の外周側から直
線的に回転軸に向って伝わり、回転軸の温度をダイカス
トの温度と同等の温度にまで高めてしまう問題点があっ
た。

（２）位相制御やパルス幅変調によるインバータ制御を
用いて、回転数の変更を行なった場合には、位相制御や
変調時に高周波を用いるため、電動機に供給される波形
には多量の高調波成分が含まれている。従って、このよ
うな回転数制御を行なった場合、基本波に対するスリッ
プ量は少ないが高調波によるダイカスト表面のうず電流
の発生量が多くなり、この発生量に応じてダイカストの
温度が高くなる。

さらに最近のインバータ制御では、電動機の振動防止（
主に固定子巻線の振動に起因する振動の防止）と、高調
波音を耳ざわりにならない周波帯に移す騒音防止と、運
転効率の向上とから変調周波数を高くする傾向にあり、
高調波成分が高くなると共にダイカストの表面温度も高
くなる傾向にある。

従って、前項（１）と同様な問題点が生じていた。

また、最近は固定子を合成樹脂でモールドした電動機の
開発が行なわれている。この場合、固定子巻線からの放
熱が樹脂で遮断され、回転子自体の温度が上昇する傾向
があり、前項（１）と同様な問題が生じるものであった
。

このように回転子の温度が高くなり、回転軸の温度が高
くなると、回転軸と直接液している軸受、特に焼結金属
による軸受メタルの温度も同様に高温となる。従って、
軸受メタル中に含まれる潤滑油の温度も同時に高くなる
。この潤滑油の特性は一般６０〜９０°Ｃを越えると極
端に劣化してしまうものであり、この温度は固定子巻線
のＥ種絶縁時の温度１１５℃より低いものである。尚、
この潤滑油が劣化すると軸受けの寿命となるものであっ
た。

また、軸受けにボールベアリングを用いた電動機におい
ても同様に問題が生じるものであった。

ボールベアリングは一般に内輪をシャフトに圧入してい
るので、固定子巻線の温度より回転子の温度が高くなる
と、ボールベアリングの内輪の温度が外輪の温度より高
くなる。尚、外輪は固定子巻線、筐体から温度が伝わる
ので、固定子巻線の温度より低い温度になる。

ボールベアリングの内輪の温度が外輪の温度より高くな
ることによって、内輪の熱膨張が外輪の熱膨張より大き
くなり、ボールベアリングのラジアル隙間がマイナスに
なる。このラジアル隙間がマイナスになることによって
、回転子のロックやボールベアリングからの異音発生な
どの問題が生じるものであった。

以上に示すような問題点に対して、従来技術に示される
ような構成を用いた場合、回転軸の温度上昇を充分に抑
制できるものではなかった。

前者の公報に記載の構成では、■回転子の外周から回転
軸へ向けて伝わる温度の伝達経路を考慮しておらず、回
転子自体としての温度上昇を抑制する効果はあるが、回
転軸の温度上昇は充分に抑制できないものであった。す
なわち、温度の伝達路が大きいものであった。■また、
回転数が固定されている隈取モータの回転子に適用した
ものであり、その回転数で回転子の温度が上昇が充分に
抑制できる構造であり、回転数を変えた際のスリップに
よるダイカストの発熱や高調波成分によるダイカストの
発熱まで考慮した構造ではなかった。

尚、後者の公報に記載の構成は、回転子の永久礁石の温
度上昇を抑制する構造であり、前者の公報と同様にスリ
ップや高調波成分によるダイカストの発熱を考慮した構
造ではなかった。

以上に示したような問題点に対して、本発明は回転軸へ
の熱の伝達を抑制した回転子の構造を提供するものであ
る。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明の電型誘導電動機は、導体スロット、通風穴、シ
ャフト圧入穴が打ち抜かれた円形の電気鉄板を複数枚前
記導体スロット及び通風穴がスキューを持ってつながる
ようにシャフト圧入穴を中心に積層した回転子鉄心と、
前記回転子鉄心のシャフト圧入穴に圧入した回転子と、
前記回転子鉄心の導体スロットに成形されるダイカスト
と、前記回転軸を回動自在に支持する軸受と、固定子と
、この固定子及び前記軸受けを収納する筐体とから構成
すると共に、前記通風穴の中心を前記電気鉄板の半径の
１／２より前記シャフト圧入大側に配置→に配置し、前
記通風穴の総面積を半径Ｐ、と半径！、とで囲まれる面
積の半数より大きくしたものである。

また、前記通風穴を前記電気鉄板」二の前記シャフト圧
入穴の円周上に配置したものである。

また、前記通風穴を前記電気鉄板上のシャフト圧入穴を
中心とした半径上に少なくとも２列配置し、これらの通
風穴は前記電気鉄板の全外周からシャフト圧入穴を最短
距離でつなぐラインを遮断するように配置したものであ
る。

（ネ）作用 このように構成された電型誘導電動機では回転子の回転
軸へ伝わる熱量を効果的に減らす構成を用いることによ
って、回転子の外周の温度上昇より回転軸の温度上昇を
小さくすることができ、回転軸を常に低温に保つことが
できるものである。

（へ）実施例 以下本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図は電型誘導電動機の断面図である。この図におい
て、１，２は鋼板を打抜いた後、絞り加工を施して形成
したブラケットであり、このブラケット１，２を合わせ
て電動機の筐体を形成している。尚、回転子９の回転軸
３が突出する側のブラケット２には回転軸が貫通する穴
が開いている。４はブラケット１，２の爪５，６で位置
決めされて、かつブラケット１，２に挾持されている固
定子鉄心であり、電動機用の電気鉄板を複数枚打抜いて
積層したものである。７は固定子鉄心４に巻かれた固定
子巻線であり、回転子に回転磁界を与えるように配置さ
れている。８は回転軸３を回動自在に支持する軸受メタ
ルである。この軸受メタル８は焼結金属に潤滑油を含ま
せたものであり、自動調心バネ１０によってブラケット
１，２の所定位置に固定されている。１１．１２は軸受
メタル８に接するように設けられた含油材であり、軸受
メタル８に補給する潤滑油を保油している。

回転子９は電気鉄板を複数枚打抜いた後、左に約３０度
のスキューが得られるようにかしめて積層した回転子鉄
心にダイカストを施し、回転軸３を圧入したものである
。打抜かれた１枚１枚の電気鉄板には導体スロット、通
風穴、シャフト圧入穴も打抜かれている。従って、導体
スロット、通風穴は前記スキューを有して螺旋状につら
なるものである。１３はこの導体スロットと、回転子の
端部に成形されるエンドリングとを成形するダイカスト
、１４は通風穴である。

このような通風穴１４を有する回転子９が回転すると、
ブラケット１，２内の空気が循環する。

この空気が循環することによって、ブラケット１．２か
らの放熱が促進されて電動機の温度を下げることができ
る。

第２図は第１図に示した回転子９に用いるために打抜い
たところを示す電気鉄板の上面図である。１５．１６は
導体スロットであり、第２図に示す電気鉄板の外周に等
間隔に設けられている。

１７はシャフト圧入穴である０通風穴１４は中心Ｇから
半径１１と半径！、との間の位置に均等に４分割きれた
通風穴４ａ〜４ｄとして配置されている。半径ｌ、は電
気鉄板の外周までの半径のにの位置であり、半径！、〉
半径ｊ２！〉半径！、の関係がある。また、通風穴１４
ａ〜１４ｄの総面積は、半径！、と半径Ｐ、とで囲まれ
る面積の過半数を占めている。

このように構成きれた電気鉄板を積層した回転子９は、
外周のダイカストの温度が高くなるに連れて回転子の温
度が上昇するが、通風穴１４ａ〜１４ｄが回転軸側に配
置されているので回転軸３を中心にして冷却が行なわれ
、回転軸３の温度上昇を抑制することができる。この時
、回転子９の外周の温度は高いままで回転軸３の温度を
下げることができる。尚、このような電型回転子はダイ
カスト側の温度が上昇しても電動機としての特性劣化は
ない。

また、通風穴１４ａ〜１４ｄが同−半径上に配置されて
おり、回転子９の外周から回転軸３へ向う熱の伝導路を
遮断すると共に、その遮断部分が全伝導路の過半数以上
を占めている。従って、回転子の外周から回転軸へ向っ
て伝わって来る熱の過半数は通風穴１４ａ〜１４ｄのい
ずれかに達し、この通風穴１４ａ〜１４ｄで冷却される
ので、回転軸まで達する熱を少なくすることができる。

よって、回転軸の温度上昇を抑制することができる。尚
、通風穴１４ａ〜１４ｄの総面積は電動機の出力から回
転子の強度を考慮するとあまり大きくできない。出力数
十ワットの電動機では通風穴１４ａ〜１４ｄの総面積を
半径１１と半径！。

との間の面積の７０〜８０％位が適している。

尚、電動機の出力が変わればこの限りでない、計算上の
発熱量が少ない場合は、通風穴１４ａ〜１４ｄの総面積
を前記面積の５０〜６０％位に設定しても良い。

第３図は第１図に示した回転子９に用いる電気鉄板の他
の実施例を示す正面図である。この電気鉄板の外周には
第２ｒｙＪに示した電気鉄板と同様に導体スロットが等
間隔で配置されている。この図においで、３１は回転軸
３が圧入されるシャフト圧入穴であり、中心点Ｇから半
径１　ｓ＋の穴である。３２ａ〜３２ｄは通風穴であり
、中心点ｇから半径！、、の穴である。また、この通風
穴３２ａ〜３２ｄの中心点ｇはシャフト圧入穴３１の円
周上に位置している。従って、シャフト圧入穴３１がシ
ャフトと接する面（圧入される面）は半径！３．の円周
から通風穴３２ａ〜３２ｄの部分を引いた所になる。す
なわち、シャフト圧入穴３１の円周すべてが回転軸３に
接するのではなく、１部が通風穴とし切欠かれているも
のである。

このように構成された電気鉄板を積層して、回転子を成
した場合は、回転子の外周の温度が高くなるに連れて、
回転子の外周から回転軸へ向って熱が伝導して行く、シ
かし、回転軸に接するように周囲に通風穴３２ａ〜３２
ｄが配置されているので、回転軸を集中的に冷却するこ
とができる。

この通風穴３２ａ〜３２ｄの大きさは、回転軸とシャフ
ト圧入穴との圧入強度が保てる大きさに設定している。

また、通風穴３２ａ〜３２ｄは電気鉄板を積層する際に
導体スロットと同様にスキューが与えられているので、
通風穴３２ａ〜３２ｄの実際の風路は回転軸を中心にし
た螺旋形状になっており、回転軸の冷却効果を上げてい
る。尚、この通風穴は円形に限るものではなく扇形など
でもよい。

第４図は第１図に示した回転子９に用いる電気鉄板のさ
らに他の実施例を示す正面図である。この電気鉄板の外
周には第２図に示した電気鉄板と同様に導体スロットが
等間隔で配置されている。

４１は回転軸３が圧入されるシャフト圧入穴である。４
２ａ　〜４２ｄ、４３ａ　〜４３ｄは通風穴であり、通
風穴４２ａ〜４２ｄは同心円上に配置され、通風穴４３
ａ〜４３ｄは前記同心円と異なる同心同上に配置されて
いる０通風穴４２ａ〜４２ｄどうしの間の位置と送風穴
４３ａ〜４３ｄの間の位置とはシャフト圧入穴４１の中
心から放射状に広がる同一直線上にはない。

このように構成された電気鉄板を積層して回転子を成し
た場合は、回転子の外周の温度が高くなった際は、回転
子の外周のダイカストに生じた熱は回転軸の方向へ伝導
して行くが、通風穴４２ａ〜４２ｄ、４３ａ〜４３ｄの
いずれかで放熱されるので、回転軸の温度上昇を抑制す
ることができる。すなわち、回転子の外周から熱が直線
的に回転軸に向おうとした場合、いずれかの通風穴４２
ａ　〜４２ｄ、４３ａ　〜４３ｄに当るものであり、こ
の熱は通風穴を通る空気で冷却される。

尚、回転子の通風穴４２ａ〜４２ｄは前記能の実施例の
通風穴と同様にスキューが与えられており、回転子が回
わることによって、空気がこの通風穴の中を循環′する
。

第５図は第１図に示した籠型誘導電動機の軸受けを焼結
金属からボールベアリングに変えた電動機を示す断面図
である。この図において、第１図と同一構成要素には同
一符号を付して説明は省略する。５１．５２はボールベ
アリング軸受であり、回転子９の回転軸３を回動自在に
支持している。このボールベアリング５１．５２は内輪
と外輪とからなり、電動機用の汎用型のものを用いてい
る。尚、回転子９は前記した形状の電気鉄板を用いてい
る。

このように構成された籠型誘導電動機では、回転子の外
周の温度が高くなっても回転軸の温度上昇を抑制するこ
とができ、この回転軸が圧入されているボールベアリン
グ５１．５２の内輪の温度も低く抑制することができる
。従って、固定子巻線７の温度が高くなり、この熱がブ
ラケットを介してボールベアリング５１．５２の外輪に
伝っても、内輪温度が外輪温度より高くなることはなく
、ボールベアリング５１．５２からの軸受騒音の発生や
ボールベアリングのロックによる不良を防止できるもの
である。

（ト）発明の効果 本発明は籠型誘導電動機の回転子の構成に関し、回転子
に冷却用の通風穴を設けると共に、この送風穴の中心を
回転子の電気鉄板の半径の１／２よりシャフト圧入大側
に配置したものであり、また置し、前記通風穴の総面積
を半径！、と半径！、とで囲まれる面積の半数より大き
くしたものであり、また前記通風穴を前記電気鉄板の前
記シャフト圧入穴の円周上に配置したものであり、また
前記通風穴を前記電気鉄板上のシャフト圧入穴を中心と
した半径−トに少なくとも２列配置し、これらの通風穴
を前記電気鉄板の全外周からシャフト圧入穴を最短距離
でつなぐラインを遮断するように配置したので、回転子
の外周の温度が高くなっても、回転軸の温度上昇を抑制
することができる。

従って、この回転軸の軸受けの温度もほぼ回転軸の温度
と同じに抑制することができ、軸受けの温度上昇による
軸受ｒ＋の破損を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す籠型誘導電動機の断面図
、第２図は第１図に示した回転子の電気鉄板の上面図、
第３図は第２図に示した電気鉄板の他の実施例を示す上
面図、第４図は第２図に示した電気鉄板のさらに他の実
施例を示す上面図、第５図は第１図に示した籠型誘導電
動機の他の実施例を示す断面図である。 １．２・・・ブラケット、　　３・・・回転軸、　　４
・・・固定子鉄心、　７・・・固定子巻線、　８・・・
軸受メタル、　　９・・・回転子、　　１３・・・ダイ
カスト、１４・・・通風穴、　　１５．１６・・・導体
スロット、　　１７・・・シャフト圧入穴、　　３１・
・・シャフト圧入穴、３２ａ〜３２ｄ・・・通風穴、　
４１・・・シャフト圧入穴、　　４２　ａ　〜４２　ｄ
、　４３　ａ〜４３　ｄ−通風穴、　　５１，５２・・
・ボールベアリング。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）導体スロット、通風穴、シャフト圧入穴が打ち抜
   かれた円形の電気鉄板を複数枚前記導体スロット及び通
   風穴がスキューを持ってつながるようにシャフト圧入穴
   を中心に積層した回転子鉄心と、前記回転子鉄心のシャ
   フト圧入穴に圧入した回転子と、前記回転子鉄心の導体
   スロットに成形されるダイカストと、前記回転軸を回動
   自在に支持する軸受と、固定子と、この固定子及び前記
   軸受けを収納する筐体とから構成すると共に、前記通風
   穴の中心を前記電気鉄板の半径の１／２より前記シャフ
   ト圧入穴側に配置したことを特徴とする籠型誘導電動機
   。
2. （２）導体スロット、通風穴、シャフト圧入穴が打ち抜
   かれた電気鉄板を複数枚前記導体スロット及び通風穴が
   スキューを持ってつながるようにシャフト圧入穴を中心
   に積層した回転子鉄心と、前記回転子鉄心のシャフト圧
   入穴に圧入した回転子と、前記回転子鉄心の導体スロッ
   トに成形されるダイカストと、前記回転軸を回動自在に
   支持する軸受と、固定子と、この固定子及び前記軸受け
   を収納する筐体とから構成すると共に、前記通風穴を前
   記電気鉄板上のシャフト圧入穴を中心とした半径ｌ＿１
   と半径ｌ＿２との間に配置し、前記通風穴の総面積を半
   径ｌ＿１と半径ｌ＿２とで囲まれる面積の半数より大き
   くしたことを特徴とする籠型誘導電動機。
3. （３）導体スロット、通風穴、シャフト圧入穴が打ち抜
   かれた電気鉄板を複数枚前記導体スロット及び通風穴が
   スキューを持ってつながるようにシャフト圧入穴を中心
   に積層した回転子鉄心と、前記回転子鉄心のシャフト圧
   入穴に圧入した回転子と、前記回転子鉄心の導体スロッ
   トに成形されるダイカストと、前記回転軸を回動自在に
   支持する軸受と、固定子と、この固定子及び前記軸受け
   を収納する筐体とから構成すると共に、前記通風穴を前
   記電気鉄板上の前記シャフト圧入穴の円周上に配置した
   ことを特徴とする籠型誘導電動機。
4. （４）導体スロット、通風穴、シャフト圧入穴が打ち抜
   かれた電気鉄板を複数枚前記導体スロット及び通風穴が
   スキューを持ってつながるようにシャフト圧入穴を中心
   に積層した回転子鉄心と、前記回転子鉄心のシャフト圧
   入穴に圧入した回転子と、前記回転子鉄心の導体スロッ
   トに成形されるダイカストと、前記回転軸を回動自在に
   支持する軸受と、固定子と、この固定子及び前記軸受け
   を収納する筐体とから構成すると共に、前記通風穴を前
   記電気鉄板上のシャフト圧入穴を中心とした半径上に少
   なくとも２列配置し、これらの通風穴を前記電気鉄板の
   全外周からシャフト圧入穴を最短距離でつなぐラインを
   遮断するように配置したことを特徴とする籠型誘導電動
   機。