JPS59127567A - ソリツドロ−タ形回転電機 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、誘導電動機等のソリッドロータを有する電動
機のロータ表面における損失を減少させたソリッドロー
タ形回転電機に関する。

〔従来技術〕

従来のソリッドロータ形回転電機のロータは、第１図に
示すように回転子軸１０と鋼塊部１２とが一体に形成し
てアリ、鋼塊部１２の表面は滑らかな形状をしている。

このようなソリッドロータにあっては、ロータ表面に渦
電流損失を生ずる。

第２図は、多数のケイ素鋼板を積層したラミネート鉄芯
１４の両端に鋼塊形エンドプレート１６を設け、この鋼
塊形エンドプレート１６の内周部に界磁コイル１８を設
けた同期機のロータである。

このようなロータにあっても、鋼塊形エンドプレート１
６の表面に渦電流損失を生ずる。

そこで、ロータの表面に生ずる渦電流損失を少なくする
ため、ロータの表面にスリットｖ設けたロータがある。

その−例は、第３図に示すようにソリッド形ロータの鋼
塊部１２の両端部に、グルービング溝２０を形成し、鋼
塊部１２の中央部に網目状のスリット２２を形成してお
り、また、第４図に示すように前記した同期機の鋼塊形
エンドグレート１６の外周面にグルービング溝２４を形
成している。

しかし、回転電機のステータには捲線用のスリットが多
数形成されておシ、また、誘導電動機においてはＰＷＭ
方式（ｐｕｌｓ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕ−１ａｔ　ｉｏ
ｎ　Ｓｙｓ　ｔｅｍ　）−５採用して速度制御を行なう
方向にある。そのため、ロータとステータとの間のギャ
ップ空間の磁界分布が、回転子側から観察した場合に高
周波の脈動部を生ずる。この高゛周波脈動に伴う高周波
磁束がロータの表面に入ると、ロータ中に磁束の変化に
よる起電力が生じ、この起電力による電流が流れて外部
磁界を打消す方向に磁束が発生する。そのため、ロータ
中心部の磁束密度が小さくなシ、磁束がロータ表面に集
まるため、みかけの磁気抵抗が増加するいわゆる表皮効
果を生ずる。第５図及び第６図はこの表皮効果を模式的
に示したものである。第５図及び第６図において磁束２
６は、鋼塊部１２の周面やスリット２２の側面に損失発
生部位２８を生じさせ、ロータに多大の表面損失を発生
させ、回転電機の効率を著しく低下させている。

他方、薄肉の鉄製円筒よりなる回転子の表面を絶縁被膜
で覆い、更にその上を籠状に形成した銅の薄膜で覆った
ことを特徴とする小型誘導電動機の回転子が開示されて
いる（特開昭５５−１３６８５６）。

この回転子は、鍛型状に形成した銅の薄膜と鉄製円筒と
を絶縁し、銅の薄膜に主電流を流して回転力を得ること
？目的としたものである６そして、この回転子において
も前記した高周波磁束による表面損失が発生する。

また、積層鉄芯及び鍛型等の巻線を使用せず、磁束の通
過が容易でかつ高導電率を目的として調音含有させた銅
合金を使用した誘導電動機の回転子がある（実開昭５ｌ
−１０１５１０）。しかし、この回転子は、銅合金部に
主電流を流し、回転力を得るようにしてめ９、この銅合
金部に前記した高周波磁束に伴う表皮効果による表面損
失を生ずる。

〔発明の目的〕

本発明は、前記従来技術の欠点を解消するためになされ
たもので、高周波磁束による表皮効果を減少させること
ができるソリッドロータ形回転電機を提供することを目
的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、主電流が流れるロータの高透磁率の材質の表
面の少なくとも一部に導電率の大きな金属全密着させて
取り付けることにより、磁束の高周波成分が高透磁率の
材質に浸透しないようにすることによシ、表皮効果を減
少できるように構成したものである。

〔発明の実施例〕

本発明に係るソリッドロータ形回転電機の好ましい実施
例を、添付図面に従って説明する。なお、前記従来技術
において説明した部分に対応する部分については、同一
の符号を付しその説明を省略する。

第７図及び第８図は本発明に係るソリッドロータ形回転
電機のロータの一部断面図でおる。第７図に示した実施
例は、前記第１図に対応するロータ、即ちスリットヲ形
成していない鋼塊部１２の周側面全体に渡って導電率の
高い金属、例えば銅の薄板３０を溶着、接着等により密
着して取り付けたものである。またく第８図は、第３図
に示したロータの表面にスリット２２の底部金除き銅の
薄板３０を鋼塊部１２に密着して取り付けたものである
。そして、これら実施例のロータに流す主電流は、鋼塊
部１２に流すようにし、銅の薄板３０には主電流が流れ
ないようにしである。このような構造にするととによシ
、ロータの回転に伴う（又はＰＷＭ方式に速度制御に伴
う）高周波磁束が薄い銅板３６において吸収され、鋼塊
部１２には達せず、高周波磁束による表皮効果をなくす
ことができる。

上記の鋼塊部１２に設けた表皮効果全防止するだめの銅
の薄板３ｏの厚さは、次の如くして求めることができる
。

導体中の電磁波の浸透度■は、 ■二ｅ−Ｆ”υ１ｚ（ｕｎＩｔ）・・・（１）すもって
表わすことができる。ここに電磁波（磁束）の周波数４
ｆとすると、ω−２πｆである。

また、には導電率であシ、μは透磁率であシ、２は電磁
波の浸透距離である。そして、Ｉ：：ｅ−１−〇、３６
８に減少する電磁波の浸透距離Ｚｆ求めてみると、 ｆｉ写・ｚ−１・・・（２） ・＝ｆわ７ｔ　　　　　　　　　・・・（３）となる。

そこで、回転電機のロータ側に浸透する磁束の周波数は
、一般的に１ｏｏｏ〜３００ｏｃ／ｓである。

そこで、平均周波数ｙｚｏｏｏｃ／ｓとした場合におけ
る鋼塊のロータへの電磁波の浸透距離を求めてみると、
鋼塊の透磁率μ１＝５００Ｈ／ｍ％導電率にｔ　＝　０
．　Ｉ　Ｕ　７ｍとすると、（３）式よｆ）　ｚ　、　
−０，２ｍｍとなる。即ちロータの表面から０．２．程
度の深さに高周波磁束が集中し、カウンタ電流用及びヒ
ステリヒス損がこの部分に集中し、大きな損失量を与え
ていることになる。

また、銅の場合におけるｅ−’　＝０．３６８に至る電
磁波の浸透距離ｚ、を求めてみるといｚｓ　”；１．６
鮨となる。ただし、銅の透磁率μ８−４πｘｉｏ’−’
Ｈ／”！：Ｌ、銅ノ導電率に。＝０．５Ｘ１０”Ｕ／ｍ
としている。

従って、ロータでめる鋼塊部１２の表面に例えは１．６
．の銅板を設けることはよシ、この銅板の中において高
周波の電磁波エネルギが大部分消費され、鋼塊部１２に
おけるカウンタ電流に対する損失が従来の約１０％程度
とな勺、またヒステリヒス損はほぼ零となって損失が激
減し、高効率の回転電機を得ることができる。

なお、主磁界の周波数を５　Ｑ　ｃ　／　ｓとすると、
（３）式よシ浸透距離２は、約１０簡となる。従って主
磁界の磁束が損失低減用の銅の薄板３ｏに妨げられるこ
となく鋼塊部１２に達し、ロータに回転力を与える。

前記実施例と同様に、第２図及び第４図に示した同期機
のロータの鋼塊形エンドグレートの周面に導電率の大き
な金属、例えば前記した銅の薄板３０′ｔ−取り付ける
ことによυ、鋼塊形エンドプレート１６における表皮効
果に伴う表面損失を防止することができる。また、第３
図に示したロータに銅の薄板３０を取り付ける場合には
、グルービング溝２０が形成しである部分における高周
波磁束の影響が小さいところから、この部分に銅の薄板
３０を取り付ける必要がない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、主電流が流れる
ロータの高透磁率の表面に導電率の太きな金属を設ける
ことにょシ、高周波磁束による表面損失を低減すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のソリッドロータの斜視図、第２図は同期
機のロータの説明図、第３図は渦電流を防止した従来の
ソリッドロータの斜視図、第４図は渦電流の発生を防止
した従来の同期機のロータの説明図、第５図及び第６図
は磁束による表面損失の発生部位を模式的に示した図、
第７図及び第８図は、本発明に係るソリッドロータの実
施例の一部断面図である。 １２・・・鋼塊部、１６川鋼塊形エンドプレート、２０
．２４・・・グルービング溝、２２・・・スリット、３
０・・・銅の薄板。 代理人　弁理士　高橋明夫 ＄１　図 ２ 〆０ 第　２　目 第　３　目 第　４　口 第５図　　　　茅Δ囲 ２乙 ２に ２ 第７図　　　　　１４

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、少なくとも一部が高透磁率の材質をもって形成した
   ロータと、このロータの周囲に配置したステータとを有
   するソリッドロータ形回転電機において、主電流が流れ
   る前記高透磁率の材質の表面の少なくとも一部に導電率
   の大きな金属を密着させて取シ付けたことを特徴とする
   ソリッドロータ形回転電機。