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JPH0626464B2 - Casting rotor - Google Patents
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JPH0626464B2 - Casting rotor - Google Patents

Casting rotor

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JPH0626464B2
JPH0626464B2 JP60024166A JP2416685A JPH0626464B2 JP H0626464 B2 JPH0626464 B2 JP H0626464B2 JP 60024166 A JP60024166 A JP 60024166A JP 2416685 A JP2416685 A JP 2416685A JP H0626464 B2 JPH0626464 B2 JP H0626464B2
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end ring
rotor
core
iron core
casting
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、回転子鉄心の両端部にエンドリングをアルミ
ニウムの鋳込みにより形成して成る鋳込回転子に関す
る。
Description: TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a cast rotor formed by casting end rings at both ends of a rotor core by casting aluminum.

〔発明の技術的背景〕[Technical background of the invention]

従来、例えば高速用回転電機に用いられる鋳込回転子
は、第6図に示すように磁性鋼板を所定の厚さに積層し
て構成された回転子鉄心1のスロット2内に二次導体と
してのロートルバー3を、また回転子鉄心1の両端部
(図では片側のみ示す)に円筒状のエンドリング4を夫
々アルミニウムの鋳込みにより一体に形成する。そして
回転子鉄心1に回転軸5を圧入し、さらにエンドリング
4の外周部には非磁性鋼材例えば高クロームニッケル鋼
製の補強リング6を焼きばめしてこれをねじ7により固
定した構成としている。
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, a casting rotor used in a high-speed rotating electric machine has a rotor core 1 formed by laminating magnetic steel sheets with a predetermined thickness as shown in FIG. And the cylindrical end rings 4 are integrally formed at both ends (only one side is shown in the figure) of the rotor core 1 by casting aluminum. The rotary shaft 5 is press-fitted into the rotor core 1, and the reinforcing ring 6 made of a non-magnetic steel material, for example, high chrome nickel steel, is shrink-fitted on the outer peripheral portion of the end ring 4 and fixed by screws 7. .

〔背景技術の問題点〕[Problems of background technology]

しかしながら上記構成のものの場合、エンドリング4
は、これの断面積を確保すること及び耐遠心力構造とす
るために露出する表面積が大きい。このため、特に回転
子の高速回転時には、このエンドリング4の表面と周囲
流体との摩擦損が大きく、回転効率が低下するという問
題があった。
However, in the case of the above configuration, the end ring 4
Has a large exposed surface area in order to secure its cross-sectional area and to provide a centrifugal force resistant structure. Therefore, especially when the rotor rotates at a high speed, there is a problem that the friction loss between the surface of the end ring 4 and the surrounding fluid is large and the rotation efficiency is reduced.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目
的は、エンドリング部分と周囲流体との摩擦損を減少で
きて回転効率を向上し得、しかも簡単な構成にて耐遠心
力構造とすることができる鋳込回転子を提供するにあ
る。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to reduce the friction loss between the end ring portion and the surrounding fluid to improve the rotation efficiency, and to provide a centrifugal force resistant structure with a simple configuration. It is to provide a casting rotor that can be.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

本発明は上記目的を達成するために、回転子鉄心の両端
部に、この回転子鉄心におけるスロットの開口部より大
なる大きさの孔部を有する非磁性鋼板を角度ずらし積層
して構成したエンドリング用鉄心を配置し、エンドリン
グを、そのエンドリング用鉄心の孔部内にアルミニウム
を鋳込み充填させて形成した構成とする。以て、エンド
リング部分の露出する表面積を減少させるところに特徴
を有する。
In order to achieve the above object, the present invention has an end formed by stacking non-magnetic steel plates having a hole portion having a size larger than an opening portion of a slot in the rotor core at both ends of the rotor core by shifting the angle. The ring core is arranged, and the end ring is formed by casting aluminum into the hole of the end ring core and filling it. Thus, it is characterized in that the exposed surface area of the end ring portion is reduced.

〔発明の実施例〕Example of Invention

以下本発明の一実施例につき第1図乃至第5図を参照し
て説明する。まず第1図において、11は磁性鋼板を所
定の厚さに積層して成る回転子鉄心で、第3図に示すよ
うに中央部に軸挿通孔12が形成されていると共に周囲
部に多数のスロット13が形成されている。14は回転
子鉄心11の両端部に配置されたエンドリング用鉄心
で、これは第2図にも示すように非磁性鋼板14a を所
定の厚さ積層して成るものである。その非磁性鋼板14
a は詳細には第4図に示すうに、中央部に軸挿通孔15
を有すると共に、周囲部に前記スロット13の開口部よ
り大きさの大なる略扇状の孔部16(この場合スロット
13の開口部の約3個分の大きさの孔)を複数個有して
いる。そしてこの場合、エンドリング用鉄心14は、孔
部16がスロット13の開口部を閉塞しない形態で、且
つ、非磁性鋼板14a を途中部で孔部16の角度をずら
した積層形態としている。17は回転子鉄心11のスロ
ット13内に充填された二次導体としてのロートルバー
である。18はこのロートルバー17と連続してエンド
リング用鉄心14の孔部16内に充填され、且つエンド
リング用鉄心14の端面から若干環状に突出したエンド
リングである。これらロートルバー17及びエンドリン
グ18は、アルミニウムの鋳込みにより第5図にも示す
ように一体に形成されている。19は回転軸で、これは
エンドリング用鉄心14及び回転子鉄心11の各軸挿通
孔15及び12に圧入されている。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 5. First, in FIG. 1, reference numeral 11 denotes a rotor iron core formed by laminating magnetic steel plates to a predetermined thickness. As shown in FIG. 3, a shaft insertion hole 12 is formed in the central portion and a large number of peripheral portions are provided. The slot 13 is formed. Reference numeral 14 is an end ring iron core arranged at both ends of the rotor iron core 11, which is formed by laminating non-magnetic steel plates 14a with a predetermined thickness as shown in FIG. The non-magnetic steel plate 14
a is a shaft insertion hole 15 at the center as shown in FIG.
And a plurality of substantially fan-shaped hole portions 16 (in this case, holes each having a size of about three openings of the slots 13) larger in size than the openings of the slots 13. There is. In this case, the end ring iron core 14 is in a laminated form in which the hole 16 does not close the opening of the slot 13 and the non-magnetic steel plate 14a has a different angle in the hole 16 in the middle. Reference numeral 17 denotes a rotor bar as a secondary conductor filled in the slot 13 of the rotor core 11. Reference numeral 18 denotes an end ring which is continuously filled with the rotor bar 17 in the hole portion 16 of the end ring iron core 14 and which projects slightly annularly from the end surface of the end ring iron core 14. The rotor bar 17 and the end ring 18 are integrally formed by casting aluminum as shown in FIG. Reference numeral 19 denotes a rotary shaft, which is press-fitted into the shaft insertion holes 15 and 12 of the end ring iron core 14 and the rotor iron core 11.

ここで、本実施例の鋳込回転子と従来構成の鋳込回転子
とを同一仕様のものとし、第5図と第6図を参照して特
にエンドリング部分の表面積について比較する。いま、
エンドリングの外径寸法(第5図ではエンドリング用鉄
心14の外径寸法)をD、エンドリングの内径寸法を
、回転軸の外径寸法をD、エンドリングの回転子
鉄心端面から突出寸法(第5図ではエンドリング用鉄心
14の積厚寸法に相当)をLとする。又、第5図にお
いてエンドリング18のエンドリング用鉄心14端面か
らの突出寸法をLとすると、従来構成のエンドリング
部分の表面積A′及び本実施例のエンドリング部分の表
面積Aは夫々次式で表わされる。即ち、 A′=π(D+D+D)L+(π/4)D A=πD+(π/4)D +π(D+D+D)L ここでL>>Lを考慮して両者の差をとると、 A′−A=π(D+D)L−π(D +D+D)L ≒π(D+D)L となり、従って本実施例のエンドリング部分の表面積は
従来構成に比較して大幅に減少する。
Here, the casting rotor of the present embodiment and the casting rotor of the conventional configuration have the same specifications, and the surface area of the end ring portion will be compared with reference to FIGS. 5 and 6. Now
The outer diameter of the end ring (the outer diameter of the end ring iron core 14 in FIG. 5) is D 1 , the inner diameter of the end ring is D 2 , the outer diameter of the rotating shaft is D 3 , and the rotor core of the end ring is Let L 1 be the projecting dimension (corresponding to the laminated thickness dimension of the end ring iron core 14 in FIG. 5) from the end face. Further, in FIG. 5, assuming that the projecting dimension of the end ring 18 from the end surface of the end ring iron core 14 is L 2 , the surface area A ′ of the end ring portion of the conventional structure and the surface area A of the end ring portion of this embodiment are as follows. It is represented by a formula. That is, A ′ = π (D 1 + D 2 + D 3 ) L 1 + (π / 4) D 1 2 A = πD 1 L 1 + (π / 4) D 1 2 + π (D 1 + D 2 + D 3 ) L 2 Here, taking L 1 >> L 2 into consideration and taking the difference between them, A′−A = π (D 2 + D 3 ) L 1 −π (D 1 + D 2 + D 3 ) L 2 ≈π (D 2 + D 3 ) L 1 and therefore the surface area of the end ring portion of this embodiment is greatly reduced compared to the conventional configuration.

又、一般に回転体においては、その回転体の表面と周囲
流体との摩擦により摩擦損が生じ、これは回転体の表面
積及び回転数の指数乗に比例する。即ち、高速回転体に
おいては、特に表面積の大小が摩擦損の大小ひいて回転
効率の良悪に多大な影響を及ぼすことが知られている。
ここで、本実施例の構成と従来構成のエンドリング部分
の摩擦損につて、第5図と第6図を参照して比較してみ
る。
Further, generally, in a rotating body, friction loss occurs due to friction between the surface of the rotating body and the surrounding fluid, and this is proportional to the surface area of the rotating body and the exponential power of the number of revolutions. That is, in a high-speed rotating body, it is known that the surface area, in particular, greatly affects the friction loss and thus the rotation efficiency.
Here, the friction loss of the end ring portion of the configuration of the present embodiment and the conventional configuration will be compared with reference to FIGS. 5 and 6.

いま、エンドリング部分の摩擦損をLf〔KW〕とする
と、この摩擦損Lfは、この場合端面(側面)摩擦損L
fsと内,外周面摩擦損Lfとに分けられ、夫々次式で
表わされる。即ち、 Lfs=2.68×10-7γn2.8(D/2)4.6ν0.2 Lf o=1.39×10-8γl0 3.762.76ν-0.24×S
-0.24 ここで、n:回転数〔rpm〕 l:エンドリング部分の軸方向の長さ寸法〔m 〕 D:対象とする円筒の径寸法〔m 〕 S :エンドリング内周面と回転軸外周面との距離〔m
〕 γ :周囲流体の比重〔Kg/m 3〕 ν :周囲流体の動粘性係数〔m 2/s 〕 とし、又、従来の場合に添字1を付し、本実施例の場合
に添字2を付して夫々の摩擦損を表わすと次のようにな
る。即ち、 従来の場合、 Lf 1=Lfs1+Lf 0 1 ={ 2.68×10-7γn2.8ν0.2(D/2)4.6 } +{ 1.39×10-8γn2.76ν0.24-0.24 ×L1 3.76 +L2 3.76 +L3 3.76)} 本実施例の場合、 Lf 2=Lfs2+Lf 0 2 ={ 2.68×10-7γn2.8ν0.2(D/2)4.6 } +〔 1.39×10-8γn2.76ν0.24-0.24{(L
)D1 3.76 +L2 3.76 }〕 ここで、L>>Lを考慮してLfとLfとの差
をとると、 Lf 1−Lf 2= 1.39×10-8γn2.76ν0.24-0.24×L
(D2 3.76 +D3 3.76 ) となる。そしていま、 L=0.1〔m 〕,ν= 0.175×10-4〔m 2/s〕(40
℃) D=0.45 〔m 〕,n= 15000〔rpm〕 D=0.3〔m 〕,γ= 1.091〔Kg/m 3〕(40℃) S= 0.01〔m 〕 とすれば、Lf 1−Lf 2≒7〔KW〕となる。従って、
本実施例にれよば従来構成に比べてエンドリング部分の
摩擦損を大幅に低減でき、よって回転効率を向上し得
る。
Now, assuming that the friction loss of the end ring portion is Lf [KW], this friction loss Lf is the end surface (side surface) friction loss L in this case.
It is divided into fs and the inner and outer peripheral surface friction loss Lf 0, which are respectively expressed by the following equations. That, Lfs = 2.68 × 10 -7 γn 2.8 (D 0/2) 4.6 ν 0.2 Lf o = 1.39 × 10 -8 γl 0 D 0 3.76 n 2.76 ν -0.24 × S
-0.24 where n: number of revolutions [rpm] l 0 : axial length of end ring part [m] D 0 : diameter of target cylinder [m] S: rotation with inner circumference of end ring Distance from shaft outer surface [m
Γ: specific gravity of surrounding fluid [Kg / m 3 ] ν: kinematic viscosity coefficient of surrounding fluid [m 2 / s], and suffix 1 in the conventional case, suffix 2 in the present embodiment The respective friction losses are shown below. That is, the conventional case, Lf 1 = Lfs 1 + Lf 0 1 = {2.68 × 10 -7 γn 2.8 ν 0.2 (D 1/2) 4.6} + {1.39 × 10 -8 γn 2.76 ν 0.24 S -0.24 × L 1 D 1 3.76 + L 1 D 2 3.76 + L 1 D 3 3.76)} in this embodiment, Lf 2 = Lfs 2 + Lf 0 2 = {2.68 × 10 -7 γn 2.8 ν 0.2 (D 1/2) 4.6} + [ 1.39 × 10 -8 γn 2.76 ν 0.24 S -0.24 {(L 1 +
L 2 ) D 1 3.76 + L 2 D 2 3.76 }] Here, when L 1 >> L 2 is taken into consideration and the difference between Lf 1 and Lf 2 is taken, Lf 1 −Lf 2 = 1.39 × 10 −8 γn 2.76 ν 0.24 S -0.24 × L
1 become (D 2 3.76 + D 3 3.76 ). And now, L 1 = 0.1 [m], ν = 0.175 × 10 −4 [m 2 / s] (40
℃) D 2 = 0.45 [m], n = 15000 [rpm] D 3 = 0.3 [m], γ = 1.091 [Kg / m 3 ] (40 ℃) S = 0.01 [m], Lf 1 − Lf 2 ≈7 [KW]. Therefore,
According to the present embodiment, the friction loss of the end ring portion can be significantly reduced as compared with the conventional configuration, and thus the rotation efficiency can be improved.

又、本実施例によれば従来必要としていた耐遠心力用の
特殊な補強リング6を必要とせず、単に回転子鉄心11
の両端部にエンドリング用鉄心14を配置して、アルミ
ニウムの鋳込みによりエンドリング18を形成すれば良
く、容易に製作することができ、構成も簡単である。更
には、エンドリング18とエンドリング用鉄心14との
間には、このエンドリング18の軸方向への延びを拘束
する摩擦力が生ずるため、このエンドリング18の延び
を考慮する必要はなく、強固な構造とすることができ
る。
Further, according to the present embodiment, the special reinforcing ring 6 for centrifugal force, which is conventionally required, is not required, and the rotor core 11 is simply used.
The end ring iron cores 14 may be disposed at both ends of the end rings 18 and the end rings 18 may be formed by casting aluminum, and the end rings 18 can be easily manufactured and have a simple structure. Furthermore, since a frictional force that restrains the axial extension of the end ring 18 is generated between the end ring 18 and the end ring iron core 14, it is not necessary to consider the extension of the end ring 18. It can have a strong structure.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上の記述にて明らかなように本発明は、エンドリング
部分の露出する表面積を減少できることから、周囲流体
との摩擦損を低減できて回転効率を向上し得、しかも簡
単な構成にて耐遠心力構造とすることができるという優
れた効果を奏するものである。
As is clear from the above description, the present invention can reduce the exposed surface area of the end ring portion, so that the friction loss with the surrounding fluid can be reduced and the rotation efficiency can be improved. This has an excellent effect that a force structure can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図乃至第5図は本発明の一実施例を示し、第1図は
全体の縦断側面図、第2図は回転軸を除いた状態で一部
を破断して表わす要部の斜視図、第3図は回転子鉄心の
正面図、第4図はエンドリング用鉄心の正面図、第5図
は要部の拡大縦断側面図であり、第6図は従来構成を示
す第5図相当図である。 図面中、11は回転子鉄心、13はスロット、14はエ
ンドリング用鉄心、16は孔部、17はロートルバー
(二次導体)、18はエンドリングである。
1 to 5 show an embodiment of the present invention, FIG. 1 is a vertical sectional side view of the whole, and FIG. 2 is a perspective view of an essential part shown by cutting away a rotary shaft. , FIG. 3 is a front view of a rotor core, FIG. 4 is a front view of an end ring core, FIG. 5 is an enlarged vertical side view of a main part, and FIG. 6 is a conventional configuration corresponding to FIG. It is a figure. In the drawing, 11 is a rotor core, 13 is a slot, 14 is an end ring core, 16 is a hole, 17 is a rotor bar (secondary conductor), and 18 is an end ring.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】回転子鉄心のスロット内に二次導体を、並
びにこの回転子鉄心の両端部にエンドリングを夫々アル
ミニウムの鋳込みにより一体に形成して成るものにおい
て、前記回転子鉄心の両端部に、前記スロットの開口部
より大きさの大なる孔部を有する非磁性鋼板を角度をず
らし積層して構成したエンドリング用鉄心を配置し、こ
のエンドリング用鉄心の孔部内に前記アルミニウムを鋳
込み充填させてエンドリングを形成して成ることを特徴
とする鋳込回転子。
1. A rotor core, wherein a secondary conductor is formed in a slot, and end rings are integrally formed at both ends of the rotor core by casting aluminum, respectively. , The non-magnetic steel plate having a hole larger in size than the opening of the slot, the iron core for an end ring, which is formed by stacking at a different angle, is arranged, and the aluminum is cast into the hole of the iron core for an end ring. A casting rotor characterized by being filled to form an end ring.
JP60024166A 1985-02-09 1985-02-09 Casting rotor Expired - Lifetime JPH0626464B2 (en)

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