JP6129966B2 - Rotating electric machine and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、かご形回転子を有する誘導電動機等の回転電機と、その製造方法に関するものである。 The present invention relates to a rotating electrical machine such as an induction motor having a squirrel-cage rotor and a manufacturing method thereof.
回転電機のかご形回転子は、薄板磁性鋼板をもって形成され、厚さ方向に所定数積層される回転子鉄心と、各回転子鉄心の周方向に複数形成された回転子スロットと、積層された回転子鉄心の各回転子スロット内に一連に設けられた回転子導体から構成される。回転子導体の形成方法としては、回転子スロット内に銅バーを挿入する方法と、回転子スロット内にアルミニウム又はアルミニウム合金等の溶融金属をダイカストする方法とがある。ダイカスト法による場合は、溶融金属の漏れを防ぐため、銅バー挿入法による場合とは異なり、回転子鉄心に開放スロットを形成することができず、回転子スロットの外周側端部を回転子鉄心の外周より内側に形成して、密閉形状とする必要がある。 A squirrel-cage rotor of a rotating electrical machine is formed of thin magnetic steel plates, and a plurality of rotor cores stacked in a thickness direction and a plurality of rotor slots formed in the circumferential direction of each rotor core are stacked. It is composed of a rotor conductor provided in series in each rotor slot of the rotor core. As a method of forming the rotor conductor, there are a method of inserting a copper bar into the rotor slot and a method of die casting a molten metal such as aluminum or an aluminum alloy in the rotor slot. In the case of the die casting method, in order to prevent the molten metal from leaking, unlike the case of the copper bar insertion method, an open slot cannot be formed in the rotor core, and the outer peripheral side end of the rotor slot is connected to the rotor core. It is necessary to form it inside from the outer periphery of and form a sealed shape.
密閉形状の回転子スロットが形成されたかご形回転子を持つ回転電機については、固定子スロットやインバータ駆動時のリップル電流に起因する高調波磁束がかご形回転子に鎖交することで回転子導体に渦電流損を生じ、効率の低下を招くことが指摘されている。高調波磁束は、かご形回転子の比較的外周部を通ることから、効率の低下を抑制するためには、回転子スロットの外周側端部からコアの外周までの寸法はできるだけ小さい方が望ましい。しかしながら、回転子スロットは、プレス打ち抜きによって形成されるので、回転子スロットを高能率かつ高精密に形成するためには、回転子スロットの外周側端部と回転子鉄心の外周との間にある程度の間隔を設けざるを得ない。このような事情から、回転子スロットの外周側端部から回転子鉄心の外周までの間隔を小さくするのではなく、他の手段でこの種の回転電機の効率を高める方法が、従来種々提案されている。 For a rotating electrical machine having a cage rotor with a hermetic rotor slot formed, harmonic flux caused by the ripple current at the time of driving the stator slot or inverter is linked to the cage rotor so that the rotor It has been pointed out that eddy current loss occurs in the conductor, leading to a reduction in efficiency. Since the harmonic magnetic flux passes through the relatively outer periphery of the squirrel-cage rotor, it is desirable that the dimension from the outer peripheral side end of the rotor slot to the outer periphery of the core be as small as possible in order to suppress the reduction in efficiency. . However, since the rotor slot is formed by press punching, in order to form the rotor slot with high efficiency and high precision, a certain amount of space is formed between the outer peripheral end of the rotor slot and the outer periphery of the rotor core. There is no choice but to set an interval. Under these circumstances, various methods for improving the efficiency of this type of rotating electrical machine by other means have been proposed in place of reducing the distance from the outer peripheral end of the rotor slot to the outer periphery of the rotor core. ing.
例えば、特開2002−315282号公報には、回転子スロットの外周側の頂部に絶縁物を装填し、回転子導体と高調波磁束の鎖交量を少なくすることで損失を低減する構成が開示されている。また、特開平8−140319号公報には、回転子鉄心の半径方向に内周側スロット及び外周側スロットの2つを設け、内周側スロットにのみ導体を充填し、渦電流の発生部位を削除することで損失の低減を図る構成が開示されている。 For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-315282 discloses a configuration in which an insulator is loaded on the outer peripheral side of the rotor slot, and the loss is reduced by reducing the amount of linkage between the rotor conductor and the harmonic magnetic flux. Has been. In JP-A-8-140319, two slots, an inner peripheral side slot and an outer peripheral side slot, are provided in the radial direction of the rotor core, the conductor is filled only in the inner peripheral side slot, and an eddy current generation site is defined. A configuration for reducing the loss by deleting is disclosed.
しかしながら、特許文献1,2に開示の手段によると、回転子導体の外周側の端部から回転子鉄心の外周までの距離が大きくなるので、本来回転子導体に鎖交させるべき、回転電機の出力となる主磁束についても回転子導体の外周側を通ってしまい、回転子導体への鎖交磁束量が減少してしまう可能性がある。
However, according to the means disclosed in
また、回転電機を誘導電動機として駆動する場合、始動時には回転していない回転子に対して固定子からある回転速度で回転する磁界が作用するため、回転子から見ると高調波磁束となって導体に鎖交する。ただし、始動時の高調波磁束と運転時に回転子に作用し、損失発生要因となる高調波磁束は周波数が異なっている場合が多い。この場合、特許文献1,2に開示の技術のように、高調波磁束の鎖交量を低減する方法や導体自体を内周側に配置する構成とすると、始動時の鎖交磁束についても導体に鎖交する磁束自体が少なくなるため、始動時に十分なトルクが得られなくなる可能性がある。
In addition, when the rotating electrical machine is driven as an induction motor, a magnetic field that rotates at a certain rotational speed from the stator acts on the rotor that does not rotate at the time of starting. Interlink with. However, in many cases, the harmonic magnetic flux at the start and the harmonic magnetic flux acting on the rotor during operation and causing loss are different in frequency. In this case, as in the techniques disclosed in
本発明は、このような従来字術の課題を解決するためになされたものであり、その課題とするところは、高調波磁束に起因した損失を低減し、効率を向上した回転電機を提供することにある。また、主磁束の漏れを防いでトルクを損なわず、運転時の効率向上を図った回転電機を提供することにある。さらには、このような回転電機を高能率に製造する方法を提供することにある。 The present invention has been made in order to solve such a problem of conventional typography, and the object of the present invention is to provide a rotating electrical machine that reduces loss due to harmonic magnetic flux and improves efficiency. There is. It is another object of the present invention to provide a rotating electrical machine that prevents leakage of main magnetic flux and does not impair torque, and improves efficiency during operation. Furthermore, it is providing the method of manufacturing such a rotary electric machine efficiently.
上記課題を解決するために本発明は、回転電機に関しては、固定子と、固定子内に回転可能に配置された回転子とを有し、前記回転子は、多数の薄板磁性鋼板の積層体からなる回転子鉄心と、該回転子鉄心に形成された密閉構造の内径側回転子スロット及び外径側回転子スロットと、前記内径側回転子スロット内に形成された内径側回転子導体及び前記外径側回転子スロット内に形成された外径側回転子導体を備えた二重かご構造を有し、前記外径側回転子スロットは、外径側の左右肩部に、内径方向に凸な円弧状の曲線部を有することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention relates to a rotating electrical machine, and includes a stator and a rotor rotatably disposed in the stator, and the rotor is a laminate of a plurality of thin magnetic steel plates. A rotor core consisting of: an inner diameter side rotor slot and an outer diameter side rotor slot of a sealed structure formed in the rotor core; an inner diameter side rotor conductor formed in the inner diameter side rotor slot; and It has a double cage structure with an outer diameter side rotor conductor formed in an outer diameter side rotor slot, and the outer diameter side rotor slot protrudes in the inner diameter direction on the left and right shoulders on the outer diameter side. It has a characteristic arcuate curved portion.
また、回転電機の製造方法に関しては、内径側回転子スロット及び外径側回転子スロットを有する所定枚数の薄板磁性鋼板を形成する工程と、各薄板磁性鋼板の内径側回転子スロット及び外径側回転子スロットを重ね合わせて所定枚数の薄板磁性鋼板を積層し、回転子鉄心を構成する工程と、前記回転子鉄心に形成された前記内径側回転子スロット及び前記外径側回転子スロットのうち、少なくとも前記内径側回転子スロット内に銅バーを挿入する工程と、前記内径側回転子スロットと前記銅バーの隙間に、アルミニウム又はアルミニウム合金をダイカストにより充填する工程とを含むことを特徴とする。 In addition, regarding the method of manufacturing the rotating electrical machine, a step of forming a predetermined number of thin magnetic steel plates having an inner diameter side rotor slot and an outer diameter side rotor slot, and an inner diameter side rotor slot and an outer diameter side of each thin magnetic steel plate A step of superposing rotor slots and laminating a predetermined number of thin magnetic steel plates to form a rotor core, and among the inner diameter side rotor slot and the outer diameter side rotor slot formed in the rotor core And a step of inserting a copper bar into at least the inner diameter side rotor slot and a step of filling a gap between the inner diameter side rotor slot and the copper bar with aluminum or an aluminum alloy by die casting. .
本発明の回転電機は、外径側回転子スロットの外径側の左右肩部に、内径方向に凸な円弧状の曲線部を有するので、回転電機の損失を低減し、効率を向上することができる。 Since the rotating electrical machine of the present invention has arcuate curved portions convex in the inner diameter direction on the left and right shoulders on the outer diameter side of the outer diameter side rotor slot, the loss of the rotating electric machine is reduced and the efficiency is improved. Can do.
また、本発明の回転電機の製造方法は、回転子鉄心に形成された内径側回転子スロット及び外径側回転子スロットのうち、少なくとも内径側回転子スロット内に銅バーを挿入する工程と、内径側回転子スロットと銅バーの隙間に、アルミニウム又はアルミニウム合金をダイカストにより充填する工程を含むので、導電性に優れた回転子導体を容易に作製することができる。 Further, the manufacturing method of the rotating electrical machine of the present invention includes a step of inserting a copper bar into at least the inner diameter side rotor slot of the inner diameter side rotor slot and the outer diameter side rotor slot formed in the rotor core; Since the step of filling aluminum or aluminum alloy with die casting in the gap between the inner diameter side rotor slot and the copper bar is included, a rotor conductor excellent in conductivity can be easily manufactured.
以下、本発明に係る回転電機の実施の形態を、三相誘導電動機を例にとり、実施例毎に図面を用いて説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a rotating electrical machine according to the present invention will be described below using a three-phase induction motor as an example and referring to the drawings for each example.
図1に示すように、実施の形態に係る回転電機100は、同心に配置されたかご形回転子1及び固定子65を有する。かご形回転子1は、シャフト(出力軸)9と、シャフト9に固定された回転子鉄心2と、回転子鉄心2に設けられた内径側回転子導体3及び外径側回転子導体5と、これら内径側回転子導体3及び外径側回転子導体5の両端を接続する短絡環70を備えている。したがって、本例のかご形回転子1は、二重かご形構造となる。これに対して、固定子65は、固定子鉄心60と、固定子鉄心60に形成された固定子スロット61と、固定子スロット61に巻き回された固定子巻線62を備えている。
As shown in FIG. 1, the rotating
回転子鉄心2は、図2に示すように、薄板磁性鋼板をもって形成されており、所定枚数を厚さ方向に積層することにより、全体形状が円筒状に形成される。これら所定枚数の回転子鉄心2は、その中心孔内にシャフト9を挿入することにより、一体化される。
As shown in FIG. 2, the
回転子鉄心2には、図3及び図4に示すように、シャフト9の軸心を中心とする円周上に、内径側回転子スロット4及び外径側回転子スロット6が一定間隔で形成されている。これら内径側回転子スロット4及び外径側回転子スロット6は、いずれも密閉形状に形成される。内径側回転子スロット4の外周端と外径側回転子スロット6の内周端の間には、所定寸法の内径側ブリッジ7が形成され、外径側回転子スロット6と回転子鉄心2の外周端の間には、所定寸法の外径側ブリッジ8が形成される。内径側ブリッジ7及び外径側ブリッジ8の幅は、内径側回転子スロット4及び外径側回転子スロット6を高能率かつ高精度にプレス打ち抜き可能な値に設定される。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
内径側回転子スロット4内及び外径側回転子スロット6内には、アルミニウム又はアルミニウム合金をダイカストすることによって、内径側回転子導体3及び外径側回転子導体5が形成される。内径側回転子導体3及び外径側回転子導体5のダイカスト法については、公知に属する事項であり、かつ本発明の要旨でもないので説明を省略する。上述したように、各内径側回転子導体3及び各外径側回転子導体5の両端は、短絡環70(図1参照)により接続される。
In the inner diameter
内径側回転子スロット4の平面形状(内径側回転子導体3の断面形状)は、図3及び図4に示すように、角部に丸みを有する略扇形に形成される。内径側回転子スロット4の外径側の端部は、直線形に形成される。
The planar shape of the inner diameter side rotor slot 4 (the cross-sectional shape of the inner diameter side rotor conductor 3) is formed in a substantially sector shape with rounded corners as shown in FIGS. The outer diameter side end of the inner diameter
一方、外径側回転子スロット6の平面形状(外径側回転子導体5の断面形状)は、図3乃至図5に示すように、内径側回転子スロット4及び外径側回転子スロット6の中心を通る回転子鉄心2の半径方向線X−Xを中心として、その左右両側の外径側の肩部に、内径方向に凸な円弧状の曲線部10が、左右対称形に形成されている。外径側回転子スロット6の内径側の端部は、内径側回転子スロット4の外径端と対向する直線形に形成され、この直線部と曲線部10とは、円弧で繋がれている。これにより、外径側回転子スロット6の周方向幅は、図5に示すように、かご形回転子1の外径側に至るに従い、曲線部10に沿ってs1、s2、s3と概ね累乗で減少する。
On the other hand, the planar shape of the outer diameter side rotor slot 6 (the cross sectional shape of the outer diameter side rotor conductor 5) is the inner diameter
導体に流れる高調波電流は、その周波数が高くなるほど、表皮効果により導体の外径側に集中して流れるので、高調波電流が作る磁束も、高調波電流の周波数が高くなるほど、導体の外径側に集中して流れる。図5は、固定子スロットの影響やインバータ駆動時のリップル電流に起因する高調波磁束31、32、33のうち、最も周波数の高い高調波磁束33は、外径側回転子導体5の外径側の端部に近い部分を通り、最も周波数の低い高調波磁束31は、外径側回転子導体5の内径側の端部に近い部分を通り、それらの中間の周波数を有する高調波磁束32は、外径側回転子導体5の中央部分を通ることを示している。なお、高調波磁束31、32、33よりも周波数が低い主磁束30は、内径側回転子導体3よりもさらに内径側を通って固定子鉄心60に戻る。
The higher the frequency of the harmonic current that flows through the conductor, the more concentrated the current flows on the outer diameter side of the conductor due to the skin effect. Concentrate on the side. FIG. 5 shows that the
実施例1に係る外径側回転子スロット6は、外径側の肩部に、内径方向に凸な円弧状の曲線部10を左右対称形に形成したので、周波数の高い高調波磁束ほど、外径側回転子スロット6を横切る長さが短くなる。外径側回転子スロット6を横切る部分の磁気抵抗は、磁束が外径側回転子スロット6を横切る長さに反比例するから、外径側回転子導体5を流れる高調波電流の周波数が高いほど、高調波電流が作る磁束が通りやすくなる。即ち、インダクタンスが周波数増加に伴って大きくなる。
In the outer diameter
回転子導体3,5に流れる電流は、すべり周波数で導体全体に流れて回転電機の出力になる基本波成分と、高調波磁束に起因して導体に流れて損失となる高調波成分に分けて考えることができる。すべり周波数は一般に固定子電流に比べ低い周波数であることから、基本波成分については、回転子漏れ磁束によるインダクタンスの影響は小さく、流れる電流の大きさには抵抗の影響が大きい。一方、高調波電流は、固定子スロットやインバータ駆動に起因する高調波磁束によって生じるため、数kHz以上の比較的高い周波数となることが多く、インダクタンスの影響が大きくなる。したがって、本実施形態のように、外径側回転子導体6に流れる高調波電流によるインダクタンスを増加して、インピーダンスを高めると、損失の原因となる高調波電流を選択的に低減できるので、高効率な回転電機を提供することが可能となる。また、始動時の鎖交磁束についても減少することがないので、始動時に十分なトルクが得られる。
The current flowing through the
図6を用いて、実施例2に係る回転電機を説明する。実施例2に係る回転電機は、実施例1に係る回転電機100の回転子鉄心2に形成される外径側回転子スロット6の各部の寸法を最適化したことを特徴とする。
The rotating electrical machine according to the second embodiment will be described with reference to FIG. The rotating electrical machine according to the second embodiment is characterized in that the dimensions of each part of the outer diameter
外径側回転子スロット6に形成される曲線部10の内径側の端部11は、図6に示すように、外径側回転子スロット6の径方向長さ2dの半分よりも内径側に配置する。また、曲線部10の内径側の端部11から外径側の端部13までの周方向幅eは、外径側回転子スロット6の径方向長さの半分dより大きく取り、外径側回転子スロット6の周方向幅が外径方向に向かって縮小する比率を高くする。これにより、高調波電流を効率的に低減することができ、回転電機の損失を軽減することができる。
As shown in FIG. 6, the
なお、図6に示す外径側回転子スロット6の径方向高さ2dは、主要高調波の周波数から算出できる表皮深さに応じて決めることが望ましい。一般に、回転子導体に流れる電流の高調波成分は、固定子巻線に通電される電流の周波数に対して固定子スロット数の整数倍、あるいはインバータキャリア周波数の整数倍が主要となることが多い。したがって、回転子導体の導電率をσ(S/m)、比透磁率をμr(H/m)、回転電機の1秒当たりの回転数をN、固定子スロット数をNs、回転電機を駆動するインバータのキャリア周波数をfc(Hz)とすると、外径側スロット6の径方向高さ2dは、
√(1/π・N・Ns・μr・σ)で求められる固定子スロット高調波の表皮深さ、又は√(1/π・fc・μr・σ)で求められるインバータキャリア高調波の表皮深さのいずれか影響が大きいものよりも小さく設定する。The radial height 2d of the outer diameter
Skin depth of stator slot harmonic obtained by √ (1 / π · N · Ns · μr · σ), or skin depth of inverter carrier harmonic obtained by √ (1 / π · fc · μr · σ) Set a value smaller than the one that has a large effect.
最も影響の大きい高調波の表皮深さ程度に外径側回転子スロット6の径方向高さ2dを設定すると、同周波数の高調波電流が作る磁束は内径側ブリッジ7を通るから、インダクタンスが大きく影響の大きな高調波に対してインピーダンスを高め、効果的に高調波電流を低減できる。また、上述のように高調波の整数倍の成分に対して、曲線部10の内径側の端部を外径側回転子スロット6の径方向長さ2dの半分よりも内径側に設定すると、高調波電流の表皮深さ以下の範囲で特に外径側スロット6の周方向幅を小さくできるので、高調波電流の低減、ひいては損失低減により効果的である。
When the radial height 2d of the outer
なお、実施例1及び実施例2に係る回転電機においては、回転子鉄心2に形成される外径側回転子スロット6の曲線部10を左右対称とし、かつ左右の曲線部10の間に外径側に向けて凸なランド部(図5のs3)を設けたが、本発明の要旨はこれに限定されるものではない。外径側回転子スロット6の形状については、図7〜図9に示すように種々変更することができる。
In the rotating electrical machines according to the first and second embodiments, the
(1)図7の例においては、左右の曲線部10の間にランド部が形成されない形状としている。
(1) In the example of FIG. 7, the land portion is not formed between the left and right
(2)図8の例においては、左側の曲線部10aと右側の曲線部10bを、内径側回転子スロット4及び外径側回転子スロット6の中心を通る回転子鉄心2の半径方向線X−Xに対して、左右非対称な形状としている。
(2) In the example of FIG. 8, the radial line X of the
(3)図9の例においては、左右の曲線部10の間にランド部10cを形成し、かつ、そのランド部10cの形状を、内径側に向けて凸な曲線としている。
(3) In the example of FIG. 9, the land portion 10c is formed between the left and right
次に、図10乃至図14を用いて、実施例3に係る回転電機を説明する。実施例3に係る回転電機は、同一構成の薄板磁性鋼板を所定枚数積層して回転子鉄心2を構成するのではなく、回転子スロットの形状が異なる2種類の薄板磁性鋼板を積層して、回転子鉄心2を構成することを特徴とする。
Next, the rotating electrical machine according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 10 to 14. The rotating electrical machine according to the third embodiment does not constitute a
図10は回転子スロットの形状が異なる2種類の薄板磁性鋼板41,42を1枚ずつ交互に積層した例であり、図11は回転子スロットの形状が異なる2種類の薄板磁性鋼板41,42を3枚ずつ交互に積層した例である。また、図12は回転子スロットの形状が異なる2種類の薄板磁性鋼板41,42のうち、薄板磁性鋼板41を1枚につき、薄板磁性鋼板42を2枚ずつ交互に積層した例である。
FIG. 10 shows an example in which two types of thin
薄板磁性鋼板41は、図13に示すように、実施例1及び実施例2に係る回転電機65に用いられる薄板磁性鋼板と同様に、内径側ブリッジ7を介して内周側回転子スロット4及び外周側回転子スロット6が形成されている。これに対して、薄板磁性鋼板42は、図14に示すように、内径側ブリッジ7を有しておらず、内周側回転子スロット4に相当する部分及び外周側回転子スロット6に相当する部分が一連となったブリッジ無しスロット12が形成されている。
As shown in FIG. 13, the thin
上述したように、回転子鉄心2に形成される内周側ブリッジ7は、外径側回転子導体5を流れる高調波電流が作る磁束の経路となることから、図15に示すように、内周側ブリッジ7の径方向幅bは、外径側回転子導体5を流れる高調波磁束に対してかご形回転子1の自己インダクタンスを高める上で重要な役割を果たしている。しかし、内周側ブリッジ7の径方向幅bが大きすぎると、回転子導体全体を鎖交すべき主磁束が当該内周側ブリッジ7を通ってしまうため、内径側回転子導体3の鎖交磁束量が減少して、回転電機の出力が低下する。一方、薄板磁性鋼板をパンチにより打ち抜いて回転子鉄心2を製作する場合、打ち抜き時の変形や破断を避けるため、内周側ブリッジ7の径方向幅bについては、鋼板の厚みに応じた制限値が決まる。一般的に多く用いられる薄板磁性鋼板の厚みは概ね0.3〜0.5mm程度であるから、打ち抜き時による径方向幅bの制限値も概ね薄板磁性鋼板の厚み以上であることが多い。このため、主磁束の減少を避けられる寸法よりも打ち抜き時の制限寸法の方が大きくなる場合がある。
As described above, the
そこで、図10に示すように、内径側ブリッジ7を有する薄板磁性鋼板41とブリッジ無しスロット12が形成された薄板磁性鋼板42とを1枚ずつ交互に積層すると、例えば内周側ブリッジ7の径方向幅bを打ち抜き上の制約で1.0mmとして作成した鋼板を用いても、回転子鉄心2の磁気回路全体では、各薄板磁性鋼板毎に径方向幅が0.5mmの内径側ブリッジ7を形成したものと等価となり、主磁束の漏れを低減できる。また、図11に例示するように、内径側ブリッジ7を有する薄板磁性鋼板41とブリッジ無しスロット12が形成された薄板磁性鋼板42とを複数枚ずつ交互に積層した場合にも、同様の効果が得られる。さらに、図12に例示するように、内径側ブリッジ7を有する薄板磁性鋼板41を1枚につき、ブリッジ無しスロット12が形成された薄板磁性鋼板42を2枚ずつ交互に積層した場合には、例えば内周側ブリッジ7の径方向幅bを打ち抜き上の制約で1.0mmとして作成した鋼板を用いても、回転子鉄心2の磁気回路全体では、各薄板磁性鋼板毎に径方向幅が0.33mmの内径側ブリッジ7を形成したものと等価となり、主磁束の漏れを低減できる。回転子スロットの形状が異なる2種類の薄板磁性鋼板を何枚ずつ積層するかは、構成したい径方向幅bや製作上の都合により適宜設定できる。
Therefore, as shown in FIG. 10, when the thin
このように、実施例3に係る回転電機は、回転子スロットの形状が異なる2種類の薄板磁性鋼板を適宜積層することにより、回転子鉄心2に形成される内周側ブリッジ7の径方向幅bを最適化するので、内周側ブリッジ7における主磁束の漏れを低減できて、回転電機の出力低下を最小化することができる。
As described above, in the rotating electrical machine according to the third embodiment, the radial width of the inner
次に、図16を用いて、実施例4に係る回転電機を説明する。実施例4に係る回転電機は、回転子スロットの形状が異なる2種類の薄板磁性鋼板を積層して、回転子鉄心2を構成するのではなく、内径側ブリッジ7を有する回転子スロットと、内径側ブリッジ7を有しない回転子スロット12とが周方向に所要の配列で形成された薄板磁性鋼板を積層して、回転子鉄心2を構成することを特徴とする。
Next, a rotating electrical machine according to a fourth embodiment will be described with reference to FIG. The rotating electrical machine according to the fourth embodiment does not constitute the
図16の例では、薄板磁性鋼板の周方向に、内径側ブリッジ7を介して径方向に配置された内周側回転子スロット4及び外周側回転子スロット6と、内径側ブリッジ7を有しておらず、内周側回転子スロット4に相当する部分及び外周側回転子スロット6に相当する部分が一連となったブリッジ無しスロット12とが、1つずつ交互にかつ一定ピッチで形成されている。
In the example of FIG. 16, in the circumferential direction of the thin magnetic steel plate, there are an inner peripheral
薄板磁性鋼板にこのような配列で各回転子スロットを形成すると、ブリッジ無しスロット12上に、内径側ブリッジ7を介して径方向に配置された内周側回転子スロット4及び外周側回転子スロット6を重ねるように、互いに接して配置される各薄板磁性鋼板の周方向位置を調整することにより、図10と同様の回転子鉄心2を構成することができる。なお、内径側ブリッジ7を介して径方向に配置された内周側回転子スロット4及び外周側回転子スロット6と、ブリッジ無しスロット12との配列は、1つずつ交互にかつ一定ピッチであることに限定されるものではなく、これらの各回転子スロットを複数個ずつ交互に一定ピッチで形成することもできる。また、実施例3に係る回転電機と同様に、各回転子スロットの配列が異なる2種類の薄板磁性鋼板を積層して、回転子鉄心2を構成することもできる。
When each rotor slot is formed in such an arrangement in a thin magnetic steel plate, an inner
実施例4に係る回転電機も、実施例3に係る回転電機と同様の効果を有する。 The rotating electrical machine according to the fourth embodiment also has the same effect as the rotating electrical machine according to the third embodiment.
次に、図17を用いて、実施例5に係る回転電機を説明する。実施例5に係る回転電機は、内径側回転子スロット4内に銅バー51を挿入したことを特徴とする。
Next, the rotating electrical machine according to the fifth embodiment will be described with reference to FIG. The rotating electrical machine according to the fifth embodiment is characterized in that a
即ち、実施例5に係る回転電機は、図17に示すように、内径側ブリッジ7を介して径方向に配置された内周側回転子スロット4及び外周側回転子スロット6が、周方向に一定ピッチで形成された回転子鉄心2を有している。内周側回転子スロット4内には、銅バー51が挿入されており、内周側回転子スロット4の内面と銅バー51の外面との隙間には、アルミニウム又はアルミニウム合金がダイカストにより充填されている。また、外周側回転子スロット6内にも、アルミニウム又はアルミニウム合金がダイカストにより充填されている。その他については、実施例1に係る回転電機と同じであるので、対応する部分に同一の符号を付して、説明を省略する。
That is, in the rotating electrical machine according to the fifth embodiment, as shown in FIG. 17, the inner
銅はアルミニウムに比べて導電率が高いので、回転子導体として好適である、しかしながら、銅はアルミニウムに比べて融点が高いので、ダイカストにより回転子スロット内に充填することがコスト的に困難である。したがって、回転子導体として銅バーを用いる場合には、回転子鉄心に形成された回転子スロット内に固体の銅バーを挿入するという方法が一般にとられるが、実施形態に係る回転子鉄心2のように、比較的複雑な形状を有する回転子スロット内に固体の銅バーを隙間なく挿入することは困難である。そこで、図16に示すように、内周側回転子スロット4内に固体の銅バー51を挿入した後に、内周側回転子スロット4の内面と銅バー51の外面との隙間に、アルミニウム又はアルミニウム合金をダイカストにより充填すると、複雑な形状の内周側回転子スロット4の内面と銅バー51の外面とを電気的に確実に接続できる。なお、図示は省略するが、外周側回転子スロット6についても、銅バー51を挿入することができる。
Copper has a higher electrical conductivity than aluminum and is therefore suitable as a rotor conductor. However, since copper has a higher melting point than aluminum, it is difficult to costly fill the rotor slot by die casting. . Therefore, when a copper bar is used as the rotor conductor, a method of inserting a solid copper bar into a rotor slot formed in the rotor core is generally used. However, the
実施例5に係る回転電機は、回転子鉄心2に形成された回転子スロット4内に銅バー51を挿入したので、回転子導体の導電率を高めることができ、回転電機の効率を更に改善することができる。また、内周側回転子スロット4内に固体の銅バー51を挿入した後に、内周側回転子スロット4の内面と銅バー51の外面との隙間に、アルミニウム又はアルミニウム合金をダイカストにより充填するので、導電性が良好な内周側回転子導体3を容易に作製することができる。
In the rotating electrical machine according to the fifth embodiment, since the
1 回転子
2 回転子鉄心
3 内径側回転子導体
4 内径側回転子スロット
5 外径側回転子導体
6 外径側回転子スロット
7 内径側ブリッジ
8 外径側ブリッジ
9 シャフト
10、10a〜10c 曲線部
11 曲線部の内径側端部
12 ブリッジ無しスロット
13 曲線部の外径側端部
30 主磁束
31〜33 高調波磁束
41、42 薄板磁性鋼板
51 銅バー
60 固定子鉄心
61 固定子スロット
62 固定子巻線
65 固定子
70 短絡環DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (8)
前記回転子は、多数の薄板磁性鋼板の積層体からなる回転子鉄心と、該回転子鉄心に形成された密閉構造の内径側回転子スロット及び外径側回転子スロットと、前記内径側回転子スロット内に形成された内径側回転子導体及び前記外径側回転子スロット内に形成された外径側回転子導体を備えた二重かご構造を有し、
前記外径側回転子スロットは、外径側の左右肩部に、内径方向に凸な円弧状の曲線部を有し、
前記回転子鉄心が、内径側ブリッジを介して前記内径側回転子スロット及び前記外径側回転子スロットが形成された第1の薄板磁性鋼板と、
前記内径側ブリッジを有しておらず、前記内径側回転子スロットに相当する部分及び前記外径側回転子スロットに相当する部分が一連となったブリッジ無しスロットが形成された第2の薄板磁性鋼板との積層体をもって構成され、前記第1の薄板磁性鋼板に形成された前記内径側ブリッジ、前記内径側回転子スロット及び前記外径側回転子スロットが、前記第2の薄板磁性鋼板に形成された前記ブリッジ無しスロットに重ね合わされていることを特徴とする回転電機。 A stator and a rotor rotatably disposed in the stator;
The rotor includes a rotor core made of a laminate of a large number of thin magnetic steel sheets, an inner diameter side rotor slot and an outer diameter side rotor slot having a sealed structure formed on the rotor core, and the inner diameter side rotor. A double cage structure having an inner diameter side rotor conductor formed in the slot and an outer diameter side rotor conductor formed in the outer diameter side rotor slot;
The outer diameter side rotor slots, the right and left shoulders of the outer diameter side, have a convex arcuate curve portion radially inward,
The rotor core is a first thin magnetic steel plate in which the inner diameter side rotor slot and the outer diameter side rotor slot are formed via an inner diameter side bridge;
The second thin plate magnetic having no bridge on the inner diameter side and having a bridgeless slot in which a portion corresponding to the inner diameter side rotor slot and a portion corresponding to the outer diameter side rotor slot are formed in series. The inner bridge, the inner rotor slot, and the outer rotor slot formed in the first thin magnetic steel plate are formed in the second thin magnetic steel plate. A rotating electric machine, wherein the rotating electric machine is overlapped with the slot without bridge .
前記回転子は、多数の薄板磁性鋼板の積層体からなる回転子鉄心と、該回転子鉄心に形成された密閉構造の内径側回転子スロット及び外径側回転子スロットと、前記内径側回転子スロット内に形成された内径側回転子導体及び前記外径側回転子スロット内に形成された外径側回転子導体を備えた二重かご構造を有し、
前記外径側回転子スロットは、外径側の左右肩部に、内径方向に凸な円弧状の曲線部を有し、
前記回転子鉄心が、複数の薄板磁性鋼板の積層体をもって構成されており、前記薄板磁性鋼板の周方向には、内径側ブリッジを介して前記薄板磁性鋼板の径方向に形成された前記内径側回転子スロット及び前記外径側回転子スロットと、
前記内径側ブリッジを有しておらず、前記内径側回転子スロットに相当する部分及び前記外径側回転子スロットに相当する部分が一連となったブリッジ無しスロットとが一定ピッチで形成され、
互いに接して配置された2枚の前記薄板磁性鋼板の一方に形成された前記内径側ブリッジ、前記内径側回転子スロット及び前記外径側回転子スロットを、他方の薄板磁性鋼板に形成された前記ブリッジ無しスロットに重ね合わせたことを特徴とする回転電機。 A stator and a rotor rotatably disposed in the stator;
The rotor includes a rotor core made of a laminate of a large number of thin magnetic steel sheets, an inner diameter side rotor slot and an outer diameter side rotor slot having a sealed structure formed on the rotor core, and the inner diameter side rotor. A double cage structure having an inner diameter side rotor conductor formed in the slot and an outer diameter side rotor conductor formed in the outer diameter side rotor slot;
The outer diameter side rotor slots, the right and left shoulders of the outer diameter side, have a convex arcuate curve portion radially inward,
The rotor core is composed of a laminate of a plurality of thin magnetic steel plates, and the inner diameter side formed in the radial direction of the thin magnetic steel plates via an inner diameter bridge in the circumferential direction of the thin magnetic steel plates A rotor slot and the outer diameter side rotor slot;
Without the inner diameter side bridge, a portion corresponding to the inner diameter side rotor slot and a slot without a bridge in which a portion corresponding to the outer diameter side rotor slot is a series are formed at a constant pitch,
The inner bridge, the inner rotor slot, and the outer rotor slot formed on one of the two thin magnetic steel plates arranged in contact with each other are formed on the other thin magnetic steel plate. A rotating electrical machine characterized by being superposed on a slot without a bridge .
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