(57)【要約】【課題】高調波起電力の発生を抑制し、振動、騒音の発生を防止すると共に、製造工程が簡素で、トルク脈動が生じることのないかご形回転子を得ること。【解決手段】円形の回転子鉄心板１０を複数積層して円柱状に形成され、外縁部に、金属導体が注入されるスロット２１ａ、２１ｂが放射状に所定のピッチ角αで複数設けられた回転子鉄心８０を有するかご形回転子９１において、周方向の幅が異なる２種類のスロット２１ａ、２１ｂを二つずつ交互に配置し、前記スロット２１ａ、２１ｂの左右のティース１１ａ、１１ｂ、１１ｃ形状及びティース面積１１ａａ、１１ｂａ、１１ｃａを異ならせた。【選択図】図１−２
2014003856.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形の回転子鉄心板を複数積層して円柱状に形成され、外縁部に、金属導体が注入されるスロットが放射状に所定のピッチ角αで複数設けられた回転子鉄心を有するかご形回転子において、
周方向の幅が異なる２種類のスロットを二つずつ交互に配置し、前記スロットの左右のティース形状及びティース面積を異ならせたことを特徴とするかご形回転子。
【請求項２】
円形の回転子鉄心板を複数積層して円柱状に形成され、外縁部に、金属導体が注入されるスロットが放射状に所定のピッチ角αで複数設けられた回転子鉄心を有するかご形回転子において、
前記かご形回転子の回転中心を通るピッチ線に対して反時計回り方向に所定の角度傾斜して形成されたスロットと、前記ピッチ線に対して時計回り方向に所定の角度傾斜して形成されたスロットの２種類のスロットを交互に配置し、前記スロットの左右のティース形状及びティース面積を異ならせたことを特徴とするかご形回転子。
【請求項３】
円形の回転子鉄心板を複数積層して円柱状に形成され、外縁部に、金属導体が注入されるスロットが放射状に所定のピッチ角αで複数設けられた回転子鉄心を有するかご形回転子において、
前記かご形回転子の回転中心を通るピッチ線に対して反時計回り方向に所定距離ずらして形成されたスロットと、前記ピッチ線に対して時計回り方向に所定距離ずらして形成されたスロットの２種類のスロットを交互に配置し、前記スロットの左右のティース形状及びティース面積を異ならせたことを特徴とするかご形回転子。
【請求項４】
円形の回転子鉄心板を複数積層して円柱状に形成され、外縁部に、金属導体が注入される外側スロット及び内側スロットを有する２重スロットが放射状に所定のピッチ角αで複数設けられた回転子鉄心を有するかご形回転子において、
前記かご形回転子の回転中心を通るピッチ線に対して前記外側スロットを反時計回り方向に所定距離ずらして形成された２重スロットと、前記ピッチ線に対して前記外側スロットを時計回り方向に所定距離ずらして形成された２重スロットの２種類の２重スロットを交互に配置し、前記２重スロットの左右のティース形状及びティース面積を異ならせたことを特徴とするかご形回転子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、かご形誘導電動機のかご形回転子に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５−１〜図５−４に示すように、従来の一般的なかご形回転子１００の回転子鉄心１８０は、電磁鋼板（例えば、板厚０．５ｍｍ）をプレス打抜きした円形の回転子鉄心板１１０を複数枚積層して短円柱状に形成されている。
【０００３】
回転子鉄心１８０は、中心部に軸孔１５０が形成され、外縁部には、周方向に等ピッチ角αで放射状に配置される複数（図示では２０個）の楔形のスロット１２０（図５−１のハッチング部分）が形成され、隣合うスロット１２０間には、ティース１６０（図５−２のハッチング部分）が形成されている。回転子鉄心１８０のスロット１２０にアルミニウム系金属（金属導体）を注入して一体鋳造し、軸孔１５０に回転軸（図示せず）を嵌合すれば、かご形回転子１００となる。
【０００４】
上記の従来の一般的なかご形回転子１００は、同一形状のスロット１２０が等ピッチ角αで並んでいるため（図５−３参照）、図５−４に示すように、各ティース１６０の磁束１３０が一定となり、スロット１２０の高調波電流、高調波磁束は、スロット数に依存して一定値となる。そのため、特定の加振周波数が存在し、それが原因でかご形誘導電動機の振動、騒音が発生する。
【０００５】
従来、かご形誘導電動機の高調波起電力の発生を抑制し、振動、騒音の発生を防止するために、スロット開口部またはブリッジ部をスロット中心軸から円周方向に所定の間隔でずらして形成された鉄心抜板を所定の枚数重ねた鉄心ブロックと前記鉄心抜板を裏返して積重ねた鉄心ブロックとを少なくとも一対組合せて形成した回転子鉄心を備えたかご形誘導電動機が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、円形の薄板鉄板の外周にスロットを形成し、このスロットを合わせるように前記薄板鉄板を積層し、このスロットに二次導体を鋳造して回転子を構成した電動機において、前記スロットの位置を円周上に不均等に設けたかご形回転子が開示されている。このかご形回転子において、断面積の異なるスロットを備えることが開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実開昭４９−０２６９０２号公報
【特許文献２】特開平０７−２７４４５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１に記載された従来の技術によれば、一方の鉄心ブロックに対して他方の鉄心ブロックを反転させて組合わせる工程が必要となる、という問題がある。また、上記特許文献２に記載された従来の技術によれば、スロットの間隔を徐々に小さくしているため、回転起磁力が連続的に変化してトルク脈動が生じる、という問題がある。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高調波起電力の発生を抑制し、振動、騒音の発生を防止すると共に、製造工程が簡素で、トルク脈動が生じることのないかご形回転子を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、円形の回転子鉄心板を複数積層して円柱状に形成され、外縁部に、金属導体が注入されるスロットが放射状に所定のピッチ角αで複数設けられた回転子鉄心を有するかご形回転子において、周方向の幅が異なる２種類のスロットを二つずつ交互に配置し、前記スロットの左右のティース形状及びティース面積を異ならせたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高調波起電力の発生を抑制し、振動、騒音の発生を防止すると共に、製造工程が簡素で、トルク脈動が生じることのないかご形回転子が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１−１】図１−１は、本発明に係るかご形回転子の実施の形態１のスロット形状を示す正面図である。
【図１−２】図１−２は、実施の形態１のかご形回転子のティース形状をハッチングで示す部分正面図である。
【図２−１】図２−１は、本発明に係るかご形回転子の実施の形態２のスロット配置を示す部分正面図である。
【図２−２】図２−２は、実施の形態２のかご形回転子のティース形状をハッチングで示す部分正面図である。
【図２−３】図２−３は、実施の形態２のかご形回転子の磁束分布を示す部分正面図である。
【図３−１】図３−１は、本発明に係るかご形回転子の実施の形態３のスロット形状を示す正面図である。
【図３−２】図３−２は、実施の形態３のかご形回転子のスロット配置をハッチングで示す部分正面図である。
【図３−３】図３−３は、実施の形態３のかご形回転子のティース形状をハッチングで示す部分正面図である。
【図３−４】図３−４は、実施の形態３のかご形回転子の磁束分布を示す部分正面図である。
【図４−１】図４−１は、本発明に係るかご形回転子の実施の形態４のスロット形状を示す正面図である。
【図４−２】図４−２は、実施の形態４のかご形回転子のスロット配置をハッチングで示す部分正面図である。
【図４−３】図４−３は、実施の形態４のかご形回転子のティース形状をハッチングで示す部分正面図である。
【図４−４】図４−４は、実施の形態４のかご形回転子の磁束分布を示す部分正面図である。
【図５−１】図５−１は、比較例として示す従来の標準的なかご形回転子のスロット配置をハッチングで示す斜視図である。
【図５−２】図５−２は、従来の標準的なかご形回転子のティース形状をハッチングで示す斜視図である。
【図５−３】図５−３は、従来の標準的なかご形回転子のスロット配置を示す部分平面図である。
【図５−４】図５−４は、従来の標準的なかご形回転子の磁束分布を示す部分正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明にかかるかご形回転子の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１４】
実施の形態１．
図１−１は、本発明に係るかご形回転子の実施の形態１のスロット形状を示す正面図であり、図１−２は、実施の形態１のかご形回転子のティース形状をハッチングで示す部分正面図である。
【００１５】
図１−２に示すように、実施の形態１のかご形回転子９１の回転子鉄心８０は、電磁鋼板（例えば、板厚０．５ｍｍ）をプレス打抜きした円形の回転子鉄心板１０を複数枚積層して円柱状に形成されている。
【００１６】
回転子鉄心８０は、中心部に軸孔（図示せず）が形成され、図１−２に示すように、外縁部には、周方向に等間隔に２つずつ交互に配置される複数の放射状のスロット２１ａ、２１ｂが形成されている。回転子鉄心８０のスロット２１ａ、２１ｂにアルミニウム系金属（金属導体）を注入して一体鋳造し、軸孔に回転軸（図示せず）を嵌合すれば、かご形回転子９１となる。
【００１７】
図１−１及び図１−２に示すように、スロット２１ａ、２１ｂは、放射状に所定のピッチ角αで等間隔に設けられている。図１−１に示すように、スロット２１ａは、内端部が曲率半径ｒ３の半円形、外端部が曲率半径ｒ１（ｒ３＜ｒ１）の半円形、高さｔの楔形に形成されている。スロット２１ｂは、内端部が曲率半径ｒ４の半円形、外端部が曲率半径ｒ２（ｒ４＜ｒ２、ｒ４＜ｒ３、ｒ２＜ｒ１）の半円形、高さｔの楔形に形成されている。スロット２１ｂの周方向の幅及び面積２１ｂａは、スロット２１ａの周方向の幅及び面積２１ａａよりも小さい（２１ｂａ＜２１ａａ）。
【００１８】
また、図１−２に示すように、スロット２１ａ−２１ａ間のティース１１ａの面積を１１ａａ、スロット２１ａ−２１ｂ間のティース１１ｂの面積を１１ｂａ、スロット２１ｂ−２１ｂ間のティース１１ｃの面積を１１ｃａとすると、ティース面積１１ａａ＜ティース面積１１ｂａ＜ティース面積１１ｃａとなっていて、ティース１１ａ、１１ｂ、１１ｃの形状は、夫々互いに異なっている。
【００１９】
そのため、実施の形態１のかご形回転子９１は、各ティース１１ａ、１１ｂ、１１ｃの磁束が一定でなくなり、スロット２１ａ、２１ｂの高調波電流及び高調波磁束が一定でなくなることにより、特定の加振周波数が存在しなくなり、かご形回転子９１の振動、騒音を低減することができる。また、かご形回転子９１は、製造工程が簡素である。また、スロット２１ａ、２１ｂが等間隔に配置されているので、トルク脈動が生じることはない。
【００２０】
実施の形態２．
図２−１は、本発明に係るかご形回転子の実施の形態２のスロット配置を示す部分正面図であり、図２−２は、実施の形態２のかご形回転子のティース形状をハッチングで示す部分正面図であり、図２−３は、実施の形態２のかご形回転子の磁束分布を示す部分正面図である。
【００２１】
図２−１に示すように、実施の形態２のかご形回転子９２の回転子鉄心８０及び回転子鉄心板１０は、実施の形態１のかご形回転子９１のものと同様であるので、説明を省略する。実施の形態２の回転子鉄心８０には、外縁部に、内端部が周方向に等間隔に交互に配置される複数の放射状のスロット２２ａ、２２ｂが形成されている。
【００２２】
図２−１に示すように、スロット２２ａ、２２ｂは、放射状に、内端部が所定のピッチ角αで等間隔に設けられている。スロット２２ａ、２２ｂの形状は、実施の形態１のスロット２１ａと同一である。
【００２３】
スロット２２ａは、かご形回転子９２の回転中心を通るピッチ線Ｐに対して反時計回り方向に所定の角度θ傾斜して形成され、スロット２２ｂは、ピッチ線Ｐに対して時計回り方向に所定の角度θ傾斜して形成されている。
【００２４】
そのため、図２−２に示すように、スロット２２ａの反時計回り側のティース１２ａの面積を１２ａａ、スロット２２ａの時計回り側のティース１２ｂの面積を１２ｂａとすると、ティース面積１２ａａ＜ティース面積１２ｂａとなっていて、ティース１２ａ、１２ｂの形状は、互いに異なっている。
【００２５】
そのため、図２−３に示すように、実施の形態２のかご形回転子９２は、各ティース１２ａ、１２ｂの磁束３２ａ、３２ｂが一定でなくなり、スロット２２ａ、２２ｂの高調波電流及び高調波磁束が一定でなくなることにより、特定の加振周波数が存在しなくなり、かご形回転子９２の振動、騒音を低減することができる。また、かご形回転子９２は、製造工程が簡素である。また、スロット２２ａ、２２ｂの内端部が等間隔に配置されているので、トルク脈動が生じることはない。
【００２６】
実施の形態３．
図３−１は、本発明に係るかご形回転子の実施の形態３のスロット形状を示す正面図であり、図３−２は、実施の形態３のかご形回転子のスロット配置をハッチングで示す部分正面図であり、図３−３は、実施の形態３のかご形回転子のティース形状をハッチングで示す部分正面図であり、図３−４は、実施の形態３のかご形回転子の磁束分布を示す部分正面図である。
【００２７】
図３−２に示すように、実施の形態３のかご形回転子９３の回転子鉄心８０及び回転子鉄心板１０は、実施の形態１のかご形回転子９１のものと同様であるので、説明を省略する。実施の形態３の回転子鉄心８０には、外縁部に、周方向に所定のピッチ角αで等間隔に交互に配置される複数の放射状のスロット２３ａ、２３ｂが形成されている。
【００２８】
図３−１に示すように、スロット２３ａは、かご形回転子９３の回転中心を通るピッチ線Ｐに対して反時計回り方向に所定距離ずらして形成され、ピッチ線Ｐの右側の幅ｈ１が、左側の幅ｈ２より小さくなっている。スロット２３ｂは、かご形回転子９３の回転中心を通るピッチ線Ｐに対して時計回り方向に所定距離ずらして形成され、ピッチ線Ｐの右側の幅ｈ２が、左側の幅ｈ１より大きくなっている。
【００２９】
そのため、図３−３に示すように、スロット２３ａの反時計回り側のティース１３ａの面積を１３ａａ、スロット２３ａの時計回り側のティース１３ｂの面積を１３ｂａとすると、ティース面積１３ａａ＜ティース面積１３ｂａとなっていて、ティース１３ａ、１３ｂの形状は、互いに異なっている。
【００３０】
そのため、図３−４に示すように、実施の形態３のかご形回転子９３は、各ティース１３ａ、１３ｂの磁束３３ａ、３３ｂが一定でなくなり、スロット２３ａ、２３ｂの高調波電流及び高調波磁束が一定でなくなることにより、特定の加振周波数が存在しなくなり、かご形回転子９３の振動、騒音を低減することができる。また、かご形回転子９３は、製造工程が簡素である。また、スロット２３ａ、２３ｂの間隔が徐々に小さくなることはないので、トルク脈動が生じることはない。
【００３１】
実施の形態４．
図４−１は、本発明に係るかご形回転子の実施の形態４のスロット形状を示す正面図であり、図４−２は、実施の形態４のかご形回転子のスロット配置をハッチングで示す部分正面図であり、図４−３は、実施の形態４のかご形回転子のティース形状をハッチングで示す部分正面図であり、図４−４は、実施の形態４のかご形回転子の磁束分布を示す部分正面図である。
【００３２】
図４−２に示すように、実施の形態４のかご形回転子９４の回転子鉄心８０及び回転子鉄心板１０は、実施の形態１のかご形回転子９１のものと同様であるので、説明を省略する。実施の形態４の回転子鉄心８０には、外縁部に、周方向に所定のピッチ角αで等間隔に交互に配置される複数の放射状の２重スロット２４ａ、２４ｂが形成されている。
【００３３】
図４−１に示すように、２重スロット２４ａは、回転子鉄心８０の径方向外側に配置された円形の外側スロット２４ａｂと、径方向内側に配置された楔形の内側スロット２４ａａと、外側スロット２４ａｂと内側スロット２４ａａを繋ぐスリット２４ａｃと、を有している。外側スロット２４ａｂは、ピッチ線Ｐに対して反時計回り方向に所定距離ｈ４だけずらして形成されている。
【００３４】
２重スロット２４ｂは、回転子鉄心８０の径方向外側に配置された円形の外側スロット２４ｂｂと、径方向内側に配置された楔形の内側スロット２４ｂａと、外側スロット２４ｂｂと内側スロット２４ｂａを繋ぐスリット２４ｂｃと、を有している。外側スロット２４ｂｂは、ピッチ線Ｐに対して時計回り方向に所定距離ｈ４だけずらして形成されている。
【００３５】
そのため、図４−３に示すように、２重スロット２４ａの反時計回り側のティース１４ａの面積を１４ａａ、２重スロット２４ａの時計回り側のティース１４ｂの面積を１４ｂａとすると、ティース面積１４ａａ＜ティース面積１４ｂａとなっていて、ティース１４ａ、１４ｂの形状は、互いに異なっている。
【００３６】
そのため、図４−４に示すように、実施の形態４のかご形回転子９４は、各ティース１４ａ、１４ｂの磁束３４ａ、３４ｂが一定でなくなり、２重スロット２４ａ、２４ｂの高調波電流及び高調波磁束が一定でなくなることにより、特定の加振周波数が存在しなくなり、かご形回転子９４の振動、騒音を低減することができる。また、かご形回転子９４は、製造工程が簡素である。また、２重スロット２４ａ、２４ｂが等間隔に配置されているので、トルク脈動が生じることはない。
【符号の説明】
【００３７】
１０  回転子鉄心板
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ  ティース
２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂ  スロット
２４ａ、２４ｂ  ２重スロット
２４ａａ、２４ｂａ  内側スロット
２４ａｂ、２４ｂｂ  外側スロット
２４ａｃ、２４ｂｃ  スリット
３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂ、３４ａ、３４ｂ  磁束
８０  回転子鉄心
９１、９２、９３、９４  かご形回転子
【図１−１】
2014003856.tif 000003
【図１−２】
2014003856.tif 000004
【図２−１】
2014003856.tif 000005
【図２−２】
2014003856.tif 000006
【図２−３】
2014003856.tif 000007
【図３−１】
2014003856.tif 000008
【図３−２】
2014003856.tif 000009
【図３−３】
2014003856.tif 000010
【図３−４】
2014003856.tif 000011
【図４−１】
2014003856.tif 000012
【図４−２】
2014003856.tif 000013
【図４−３】
2014003856.tif 000014
【図４−４】
2014003856.tif 000015
【図５−１】
2014003856.tif 000016
【図５−２】
2014003856.tif 000017
【図５−３】
2014003856.tif 000018
【図５−４】
2014003856.tif 000019