JPH0965625A - 誘導電動機のかご形回転子 - Google Patents

誘導電動機のかご形回転子

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JPH0965625A
JPH0965625A JP21431595A JP21431595A JPH0965625A JP H0965625 A JPH0965625 A JP H0965625A JP 21431595 A JP21431595 A JP 21431595A JP 21431595 A JP21431595 A JP 21431595A JP H0965625 A JPH0965625 A JP H0965625A
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JP
Japan
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bars
copper
bar
aluminum
end ring
Prior art date
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Pending
Application number
JP21431595A
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English (en)
Inventor
Koji Tanimura
浩二 谷村
Hiroshi Noda
宏 野田
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】電気鉄板のプレス型や鋳型の変更をすることな
く、バーの抵抗率の在庫の種類の数を少なくしても回転
子の導体の2次抵抗を微小に調整する。 【解決手段】かご形回転子の軸穴1aを持つ鉄心1の複
数のスロット2にバー3a、3cを設ける。バー3a、
3cの両端部をエンドリング4で接続する。スロットの
一部のバー3cは銅又は銅合金の棒状をなして打込まれ
て形成され、残りのスロットのバー3aはアルミニウム
又はアルミニウム合金の鋳造でエンドリング4と共に形
成され、銅又は銅合金のバー3cはエンドリング4で鋳
包まれる。始めに、鉄心1に棒状で銅又は銅合金のバー
3cを打込み、次に、残りのスロット2にアルミニウム
又はアルミニウム合金のバー3aをエンドリング4と共
に鋳造する。打込む銅又は銅合金のバー3cの本数を調
整する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、誘導電動機のか
ご形回転子に関し、なかでも、車両用誘導主電動機かご
形回転子に係わる。
【0002】
【従来の技術】誘導電動機の回転数−トルク特性を調整
するためにかご形回転子の2次導体の抵抗を変えるに
は、導体の抵抗率を変えるか、バーの断面積(≒スロッ
トの断面積)を変える。ケージの形成には、銅又は銅合
金のろう付けの方法と、アルミニウム又はアルミニウム
合金の鋳造とがある。これらの材料には、いずれも抵抗
率が段階的に異なるものが標準的に用意されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記の従来例では、銅
若しくは銅合金又はアルミニウム若しくはアルミニウム
合金の抵抗率の異なるものを数種類、用意しなければな
らない。それでも、バーの抵抗をさらに微小に変化させ
るには、スロットの寸法を変化させなければならなく、
電気鉄板のプレス型の変更が必要であり、型費が高価に
なる。
【0004】車両用誘導主電動機の例では、1台のイン
バータで複数(2〜8)個の主電動機を運転するような
回路構成をもつ電車又は電気機関車などの車両編成があ
る。ここでは、車両の車輪の直径が違うと電動機相互間
に速度差を生じ、このため電動機の電流のアンバランス
が発生する。この電流のアンバランスすなわちトルクの
アンバランスを少なくするために、回転子の導体の2次
抵抗を適正な値に調整する必要がある。それには、バー
に使用する銅若しくは銅合金又はアルミニウム若しくは
アルミニウム合金の抵抗率を変えるか、スロット寸法を
変えるなどの方法を取るが、材料の抵抗率の種類と型費
の面から高価になっている。
【0005】この発明の課題の要点は、電気鉄板のプレ
ス型や鋳型の変更をすることなく、バーの抵抗率の在庫
の種類の数を少なくしても、回転子の導体の2次抵抗を
微小に調整することができる誘導電動機のかご形回転子
を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明の誘導電動機の
かご形回転子は、かご形回転子の鉄心の複数のスロット
にバーを設け、バーの両端部をエンドリングで接続する
誘導電動機のかご形回転子において、スロットの一部の
バーは銅又は銅合金が棒状をなして打ち込まれて形成さ
れ、残りのスロットのバーはアルミニウム又はアルミニ
ウム合金が鋳造でエンドリングと共に形成され、銅又は
銅合金のバーはエンドリングで鋳包まれてなるものであ
る。
【0007】この発明によれば、複数のスロットに、銅
又は銅合金のバーの数とアルミニウム又はアルミニウム
合金のバーの数とを任意に配分し、最後に、アルミニウ
ム又はアルミニウム合金で2次導体を鋳造で一体化する
ので、電気鉄板のプレス型や鋳型の変更をすることな
く、バーの抵抗率の在庫の種類の数を少なくしても回転
子の導体の2次抵抗は微小に調整される。
【0008】
【発明の実施の形態】図1は実施例の回転子の軸心に直
角な断面図、図2は図1の製造工程の一部を示す斜視
図、図3は図1のケージの略示的で回転図示断面図を持
つ正面図、図4は図1の導体回路図、図5は数種類の回
転子の2次抵抗値の比較図表である。図1において、か
ご形回転子の軸穴1aを持つ鉄心1の複数のスロット2
にバー3a、3cを設ける。バー3a、3cの両端部を
エンドリング4で接続する。スロットの一部のバー3c
は銅又は銅合金が棒状をなして打込まれて形成され、残
りのスロットのバー3aはアルミニウム又はアルミニウ
ム合金が鋳造でエンドリング4と共に形成され、銅又は
銅合金のバー3cはエンドリング4で鋳包まれる。
【0009】図2に示す製造工程は、鉄心1に棒状で銅
又は銅合金のバー3cを打込んだ状態であり、その後
に、残りのスロット2にアルミニウム又はアルミニウム
合金のバー3aをエンドリング4と共に鋳造で一体化す
る。アルミニウム鋳造工程には何の変更もなく、従来の
鋳造設備をそのまま使用できる。打込む銅又は銅合金の
バー3cの本数を調整することにより、2次抵抗値を調
整できる。以下において、2次抵抗値を調整する実際の
例を数値を以て説明する。 (1)2次抵抗の計算式 図3及び図4において、回転子においてバーを金属Aで
a本、金属Bでb本構成しエンドリングは金属Bで構成
したときの誘導電動機の2次抵抗を求める。 バー部の2次1相の抵抗の計算式 Ra ;金属Aでなるたバーa本分の合成抵抗 Rb ;金属Bでなるたバーb本分の合成抵抗 Ra+b ;バー(a+b)本分の合成抵抗 rba;金属Aでなるたバー1本分の抵抗 rbb;金属Bでなるたバー1本分の抵抗 Rb2;バー部の2次1相の抵抗 1/Ra =a/rba 1/Rb =b/rbb 1/Ra+b =1/Ra +1/Rb =(8arbb+brba)/rba・rbba+b =rba・rbb/(arbb+brba) Rb2はバー1本の平均値に等しいから、 1/Ra+b =(a+b)/Rb2 ∴Rb2=(a+b)・Ra+b ここでバー1本の抵抗値はバーの寸法、材質が決まれば
次式で示される。 rb =lb ・ρb /Sb (μΩ) rb ;バー1本の抵抗(μΩ) ρb ;金属の抵抗率(μΩ−cm) Sb ;バーの断面積(cm2) lb ;バーの長さ(cm) したがって、バーを構成する金属材料の違いにより、 rba=lb ・ρba/Sbbb=lb ・ρbb/Sb ρba;金属Aの抵抗率(μΩ−cm) ρbb;金属Bの抵抗率(μΩ−cm) これより、 Ra+b =ρba・ρbb・lb /(aρbb+bρba)Sb エンドリング部の2次1相の抵抗 Re2=Re (a+b)/(pπ)2e2;エンドリング部の2次1相の抵抗 p;極数 Re ;エンドリング2個分の抵抗 Re =le ・ρe /See ;エンドリング2個分の長さ ρe ;エンドリング金属の抵抗率 Se ;エンドリングの断面積 ここでエンドリング部の金属はBとしたので、ρe =ρ
bbとなるから、 Re =le ・ρbb/See2=Re (a+b)/(pπ)2 =(a+b)・ρbb・le /Se (pπ)2 2次1相の抵抗r2 は、 r2 =Rb2+Re2 =〔ρbaρbb(a+b) lb ÷(aρbb+bρba)Sb 〕 +〔(a+b)ρbb・le ÷(pπ)2e 〕 ……(式1) (2)説明 2次抵の式が示すように材料(抵抗率)、導体本数比、
寸法(長さ、断面積)のいずれを換えても抵抗値を変え
られる。このうち、材料(抵抗率)と導体本数比を変え
れば、導体の寸法、形状をかえることなく抵抗値を幅広
く変えることができて希望する抵抗値が容易に得られ
る。特に導体本数比を幅広く変えられるので材料(抵抗
率)の種類が限定されていても実用上問題なく希望する
抵抗値が得られる。また、同一設計寸法品で抵抗値のみ
変更の必要がでたときも、導体の寸法、形状を変えてい
ないので、簡単に対応できる利点がある。 (3)計算式の実数代入の例 100kw程度の出力の電車用主電動機の共通式。
(単位はcm,cm2 ) Sb ;バーの断面積(cm2)=2.4 lb ;バーの長さ=20 Se ;エンドリングの断面積=9 le ;エンドリング2個分長さ=150 回転子のスロット数=a+b=46 p ;極数=4 として(式1)に実数を代入すると、 r2 =〔ρbaρbb・46・20 ÷(aρbb+bρba)・2.4 〕 +〔46・ρbb・ 150 ÷(4 π)2・9 〕 =383.3ρbaρbb/(aρbb+bρba) +4.85・ρbb ……(式2) (4)実例の抵抗値の変化。使用する金属の違い及びバ
ー本数の違いによる抵抗値の変化を次例に示す。 例1;バー部は銅亜鉛合金(R25)、エンドリン
グは純銅の従来例。
【0010】 ρba=4.01 (μΩ−cm) ρbb=1.76 (μΩ−cm) r2 =(383.3・4.01/46)+(4.85・1.76) =41.95(μΩ) 例2;すべて鋳込み用アルミニウム合金の従来例。
【0011】ρba=4.35 (μΩ−cm) ρbb=4.35 (μΩ−cm) r2 =(383.3・ρbb/46)+4.85・ρbb =13.18ρbb=57.33(μΩ) 例3;純銅、鋳込み用アルミニウム合金を1:1で
構成する実施例。
【0012】a=23本 b=23本 ρba=1.76 (μΩ−cm) ρbb=4.35 (μΩ−cm) r2 =(1.76・4.35・383.3) ÷23・6.11 +4.85・4.35 =20.88+21.10=41.98(μΩ) 例4;銅亜鉛合金(R15相当)、鋳込み用アルミ
ニウム合金を1:1で構成する実施例。
【0013】a=23本 b=23本 ρba=6.67(μΩ−cm) ρbb=4.35 (μΩ−cm) r2 =(6.67・4.35・383.3) ÷23(11.02) +4.85・4.35 =43.88+21.10=64.98(μΩ) 以上の例1、例2、例3及び例4を整理すると、図5の
数種類の回転子の2次抵抗値の比較図表になる。
【0014】さて、誘導電動機を並列に接続して運転す
るためには誘導電動機の2次抵抗はある程度の大きさが
必要である。一般にこの程度の容量の電動機では、例3
から例4程度の間の抵抗値が必要である(仮に純銅のバ
ーにするとすれば2次抵抗値が23μΩ程度になり実用
上問題がある)。この間の任意の抵抗を取る場合にはバ
ー本数構成を適当に変化させればよく導体の形状変更は
必要がない。
【0015】この程度の2次抵抗値を得るため例1に示
すように、バーには銅亜鉛合金を使用するのが普通であ
る。そして抵抗値を調整するためにはバー材質を変える
かバー寸法を変えるかしなければならない。しかし市販
のバー材質には限りがあり、いかなる抵抗率の物でも手
に入るわけではない(現実にはR25と称し抵抗率4.
01のもの、R15と称し抵抗率6.67程度のもの、
それに純銅ぐらいが入手できる)。またバー寸法を変え
ることは、スロットの抜型の新製を必要としバーのメー
カーはダイスの新製を必要とする(鋳込み用アルミニウ
ム合金を使用してもスロット抜型新製が必要となる)。
したがって、2次抵抗値を調整することは簡単ではな
い。なお、アルミニウム又はアルミニウム合金の抵抗率
をかえることも理論的には可能であるが鋳造性を保つた
めと、材料の標準化のため大きくは変えられない。
【0016】
【発明の効果】この発明の誘導電動機のかご形回転子に
よれば、複数のスロットに、銅又は銅合金のバーの数と
アルミニウム又はアルミニウム合金のバーの数とを任意
に配分し、最後に、アルミニウム又はアルミニウム合金
で2次導体を一体鋳造するので、電気鉄板のプレス型や
鋳型の変更をすることなく、バーの抵抗率の在庫の種類
の数を少なくしても回転子の導体の2次抵抗を微小に調
整できるという効果がある。このため、車両用誘導主電
動機の例では、電動機間の速度差があっても問題ない範
囲に電流アンバランスを抑制できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の回転子の軸心に直角な断面図
【図2】図1の製造工程の一部を示す斜視図
【図3】図1のケージの略示的で回転図示断面図を持つ
正面図
【図4】図1の導体回路図
【図5】数種類の回転子の2次抵抗値の比較図表
【符号の説明】
1 鉄心 1a 軸穴 2 スロット 3a バー 3a バー 4 エンドリン

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】かご形回転子の鉄心の複数のスロットにバ
    ーを設け、バーの両端部をエンドリングで接続する誘導
    電動機のかご形回転子において、 スロットの一部のバーは銅又は銅合金が棒状をなして打
    ち込まれて形成され、残りのスロットのバーはアルミニ
    ウム又はアルミニウム合金が鋳造でエンドリングと共に
    形成され、銅又は銅合金のバーはエンドリングで鋳包ま
    れてなることを特徴とする誘導電動機のかご形回転子。
JP21431595A 1995-08-23 1995-08-23 誘導電動機のかご形回転子 Pending JPH0965625A (ja)

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JP21431595A JPH0965625A (ja) 1995-08-23 1995-08-23 誘導電動機のかご形回転子

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JP21431595A JPH0965625A (ja) 1995-08-23 1995-08-23 誘導電動機のかご形回転子

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JP21431595A Pending JPH0965625A (ja) 1995-08-23 1995-08-23 誘導電動機のかご形回転子

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