(57)【要約】【課題】誘導電動機の二次導体の抵抗を低減して、誘導電動機の効率を改善する。【解決手段】誘導電動機のロータのスロット内に、アルミニウムよりも電気伝導率の高い良導体からなる部材を配置し、流動性を向上させる添加剤が添加された溶融アルミニウムをスロット内に鋳込む。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導電動機のロータのスロット内に、アルミニウムよりも電気伝導率の高い良導体からなる部材が配置され、流動性を向上させる添加剤が添加された溶融アルミニウムがスロット内に鋳込まれていることを特徴とする誘導電動機。
【請求項２】
前記スロットの下半分に、添加剤が添加された溶融アルミニウムが鋳込まれ、残りの部分には添加剤なしの溶融アルミニウムが鋳込まれていることを特徴とする請求項１に記載の誘導電動機。
【請求項３】
前記添加剤がケイ素または亜鉛であることを特徴とする請求項１または２に記載の誘導電動機。
【請求項４】
誘導電動機のロータのスロット内に、アルミニウムよりも電気伝導率の高い良導体からなる部材を配置し、流動性を向上させる添加剤が添加された溶融アルミニウムをスロット内に鋳込むことを特徴とする誘導電動機の製造方法。
【請求項５】
前記スロットの下半分に、添加剤が添加された溶融アルミニウムを鋳込み、残りの部分には添加剤なしの溶融アルミニウムを鋳込むことを特徴とする請求項４に記載の誘導電動機の製造方法。
【請求項６】
前記添加剤がケイ素または亜鉛であることを特徴とする請求項４または５に記載の誘導電動機の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、誘導電動機は、誘導電流が流れる二次導体側の抵抗が低いほどモータ効率が向上する。二次導体側の抵抗を下げるために、例えば特許文献１には、かご形誘導電動機のロータのスロット内に、アルミニウムと、アルミニウムよりも電気伝導率の高い銅線とを混在させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特願２０１２−２５８７２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
銅や銀などの良導体を抵抗低減材としてロータのスロット内に挿入した後でアルミニウムを鋳込むようにしてロータを製造すると、溶融アルミニウムの流動性不足により、良導体部材の表面の凹凸に十分アルミニウムが流れ込むことができず、アルミニウムと良導体部材との間に空隙が発生してしまうことがある。接合界面における空隙は、スロット内の導体に電流を流したときに電気抵抗として作用するので、二次導体側の抵抗が期待通りには小さくならなくなる可能性がある。
【０００５】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、誘導電動機の二次導体の抵抗を低減して誘導電動機の効率を改善する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様は、誘導電動機のロータのスロット内に、アルミニウムよりも電気伝導率の高い良導体からなる部材が配置され、流動性を向上させる添加剤が添加された溶融アルミニウムがスロット内に鋳込まれていることを特徴とする誘導電動機である。
【０００７】
この態様によると、流動性の高い溶融アルミニウムが良導体部材の表面の凹凸に入り込むため、アルミニウムと良導体部材との接合界面における空隙の発生を抑制することができ、二次導体の電気抵抗を低減して誘導電動機の効率を向上させることができる。
【０００８】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、誘導電動機の二次導体の抵抗を低減して誘導電動機の効率を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】中心軸を含む鉛直面でかご形誘導電動機を切断したときの断面図である。
【図２】良導体部材と溶融アルミニウムの界面の拡大図である。
【図３】アルミニウムへの添加元素の比率と導電率の関係を示すグラフである。
【図４】アルミニウム合金における各添加元素の効果と弊害を示す表である。
【図５】本発明の一実施形態にしたがってかご形誘導電動機のロータを製造する方法を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、中心軸を含む鉛直面でかご形誘導電動機１０を切断したときの断面図である。
【００１２】
ステータ３４は、同一形状に型抜きされた多数の薄板状（例えば、厚さ０．５ｍｍ）の電磁鋼板を積層して形成される。ステータ３４は、フレーム３０の内周に、例えば焼き嵌めによって嵌合される。ステータ３４に形成された複数のスロットには銅線のコイル３８が巻回されている。
【００１３】
ロータ３６も、同一の円形状に型抜きされた多数の薄板状の電磁鋼板を積層して形成される。ロータ３６には、中央に回転軸１２を挿通するための円形穴が形成されるとともに、その外周側には、径方向に延びる複数の同一形状のスロット３６ａが等間隔に形成されている。ロータ３６の円形穴は、回転軸１２に締まり嵌めによって固定される。
【００１４】
フレーム３０は、例えばアルミダイキャスト製、鋳鉄製または鋼板製であり、ロータおよびステータの重量を支持するとともに、ロータおよびステータ等で発生する熱を電動機外部に放熱する役割を有する。放熱性能を高めるために、回転軸と平行な方向に延びる多数の放熱フィン４０がフレーム３０の外周に設置される。
【００１５】
回転軸１２は、フレーム３０から内径側に延び出す両側のフランジ１４、１５にそれぞれ軸受１６、１７を介して回転自在に支持されている。フランジ１４、１５は、フレーム３０と一体形成されてもよいし、別々に形成された後でフレーム３０に固定されてもよい。
【００１６】
回転軸１２の後端側には、ファン１８が配置される。ファン１８のさらに外側にはファンカバー３２が配置される。
【００１７】
一般に、誘導電動機は、誘導電流が流れる二次導体側の抵抗が低いほどモータ効率が向上する。そこで、ロータ３６に形成されたスロット３６ａ内に、電気伝導率が高いアルミニウムをダイキャスト鋳造により鋳込む方法が最も良く使用されている。この場合、ロータ３６の両端面には、スロット内の導体と一体構造となる短絡環３７が形成される。
【００１８】
誘導電動機の効率をさらに高めるために、アルミニウムよりもさらに電気伝導率の高い銅や銀などの良導体からなる部材をスロット内に挿入した状態で、アルミニウムを鋳込む方法が提案されている。しかし、この方法では、図２に示すように、溶融アルミニウムの流動性不足により良導体部材の表面の凹凸に十分アルミニウムが流れ込まなかったり、アルミニウムが凝固する際に熱収縮したりするために、アルミニウムと良導体部材との間に空隙が発生してしまうことがある。接合界面における空隙は、スロット内の導体に電流を流したときに電気抵抗として作用するので、銅や銀などの良導体部材をスロット内に挿入しても、二次導体側の抵抗が期待通りには小さくならなくなる可能性がある。
【００１９】
そこで、本実施形態では、誘導電動機のロータのスロット内に鋳込む溶融アルミニウムに添加剤を加えて、溶融アルミニウムの流動性を高めるようにした。
【００２０】
図３は、アルミニウムの導電率に及ぼす添加元素の影響を示すグラフである（堀越稔之、他３名、「強度・伸びを制御した高導電性アルミニウム合金線の開発」、工学技術研究誌日立電線、日立電線株式会社、２００６年１月、Ｎｏ．２５、ｐ．３１）。一般に、添加元素の比率を増やすほど流動性が高くなるが、図３に示すように、添加元素の比率を増やすほど導電率は低下する傾向にある。したがって、溶融アルミニウムへの添加剤は、導電率があまり低下しない、図３中に「Ａ」で示す元素から選択することが好ましい。
【００２１】
図４は、鋳物・ダイカスト用アルミ合金中の添加物各成分の影響を示す表である（株式会社サンエイテック、"鋳物・ダイカスト用アルミ合金中添加物各成分の影響"、インターネット〈URL:http://www.saneitec.co.jp/pdf/c-Influence.pdf〉）。表中の効果と弊害を考慮し、図３の「Ａ」で示した元素のうちでは、ケイ素（Ｓｉ）または亜鉛（Ｚｎ）がアルミニウムへの添加剤として優れていると判断された。
【００２２】
図５は、本発明の一実施形態にしたがってかご形誘導電動機のロータを製造する方法を示す模式図である。図５（ａ）、（ｃ）は、ロータ３６に形成されたスロット３６ａの拡大平面図であり、図５（ｂ）、（ｄ）は、図５（ａ）、（ｃ）中の一点鎖線に沿った縦断面図である。
【００２３】
図５（ａ）に示すように、スロット３６ａ内に収まるように良導体部材７０のサイズを選択する。図５（ｂ）に示すように、良導体部材７０をスロット３６ａ内に挿入した状態で、スロット内に、添加剤（例えばケイ素または亜鉛）を加えた溶融アルミニウムを鋳込む（図５（ｃ）、（ｄ）参照）。溶融アルミニウムの高い流動性のために、良導体部材７０の表面の凹凸内にもアルミニウムが十分に流れ込むので、アルミニウムと良導体部材の密着性が向上し、界面での空隙の発生を抑制することができる。よって、良導体部材の追加により二次導体側の電気抵抗が低減し、その結果、誘導電動機の効率が改善される。
【００２４】
以上、本発明の実施の形態について説明した。これらの実施の形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００２５】
実施の形態では、スロットの全体に添加剤を加えた溶融アルミニウムを鋳込むことを述べたが、スロットの一部にのみ添加剤を加えた溶融アルミニウムを鋳込み、残りの部分には添加剤なしの溶融アルミニウムを鋳込むようにしてもよい。例えば、ロータを縦置きにしてダイキャストによりスロット内に溶融アルミニウムを鋳込む場合、スロットの下側部分では溶融アルミニウムの温度が低下して流動性が低くなるため、空隙が発生しやすくなる。そこで、スロットの下側、例えば下半分にのみ、添加剤を加えた溶融アルミニウムを鋳込み、残りの部分は添加剤なしの溶融アルミニウムを鋳込むようにしてもよい。
【００２６】
実施の形態では、スロット内に良導体部材を配置した上で添加剤を加えた溶融アルミニウムを鋳込むことを述べたが、良導体部材を配置せず、添加剤を加えた溶融アルミニウムを単に鋳込むだけでも、スロット内のアルミニウム充填率が向上し、二次導体の電気抵抗が減少するので、誘導電動機の効率を向上させることができる。
【００２７】
母材としてアルミニウム、良導体部材として銅を使用する例について説明したが、上述の実施形態はこの組み合わせに限られず、母材よりも電気伝導率の高い良導体部材を使用するのであれば、任意の組み合わせに適用することができる。例えば、母材として銅、良導体部材として銀を使用してもよい。
【符号の説明】
【００２８】
１０  かご形誘導電動機、  ３６  ロータ、  ３６ａ  スロット、  ７０  良導体部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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