(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板を打ち抜いて形成され、複数の内周スロットおよびこの内周スロットに対して回転方向もしくは反回転方向に所定角度ずれた外周スロットを複数有する鉄心材を複数積層してなる第一ブロックと、前記鉄心材を表裏反転させた状態で複数積層してなる第二ブロックとを備えた回転子鉄心と、
前記回転子鉄心の中心を通る基準線に対して左右対称に形成されている内周スロットに収納された内周側導体と、
前記回転子鉄心に略矩形に形成されその中心位置が前記内周スロットの中心に対して所定角ずれている外周スロットにダイカスト成形により収納され、前記内周側導体より電気抵抗が大きな外周側導体と、
を備え、
それぞれの前記外周スロットは、前記第一ブロックおよび前記第二ブロックを組み合わせた状態において、前記回転子鉄心の周方向における位置関係が前記第一ブロックおよび前記第二ブロックで共通となる共通領域と、周方向における位置関係が前記第一ブロックおよび前記第二ブロックで互いに逆となるずれ領域とを形成し、
前記外周側導体は、前記回転子鉄心の軸方向において、前記共通領域では前記第一ブロックと前記第二ブロックとの間で連続している一方、前記ずれ領域では前記第一ブロックと前記第二ブロックとの間で不連続となっていることを特徴とするかご型回転子。
【請求項２】
前記内周側導体は、銅で構成され、前記外周側導体は、アルミニウムで構成されていることを特徴とする請求項１記載のかご型回転子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、かご型回転子に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転子鉄心に外周スロットおよび内周スロットを設けたいわゆる二重かご型回転子では、誘導電動機の始動時には表皮効果により外周スロットに収納された導体に大きな電流が流れ、運転中には内周スロットに収納された導体に多くの電流が流れることが知られている。そこで、外周スロットに高抵抗の導体を収納して始動時の特性を改善するとともに、内周スロットに低抵抗の導体を収納して運転中の効率の向上を図ることが提案されている（特許文献１参照）。また、始動時の特性（トルクリプル）を改善するために、スロットにスキューを設けることが提案されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開昭５１−８５０７号公報
【特許文献２】特開２００２−３１５２３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、二重かご型回転子では、外周スロットにスキューを設けるためには、鉄心材の打ち抜き工程で鉄心材に外周スロットを形成する金型を回転させてスキューを与えた外周スロットを形成するか、鉄心材の積層工程で鉄心材を所定角度回転させながら積層するなどの作業が必要となる。そのため、打ち抜き工程、あるいは積層工程などの製造工程における作業が複雑化するという問題がある。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、始動時の特性を改善し、運転中の効率を向上するとともに、製造工程における作業を簡略化するかご型回転子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明のかご型回転子は、鋼板を打ち抜いて形成され、複数の内周スロットおよびこの内周スロットに対して回転方向もしくは反回転方向に所定角度ずれた外周スロットを複数有する鉄心材を複数積層してなる第一ブロックと、前記鉄心材を表裏反転させた状態で複数積層してなる第二ブロックとを備えた回転子鉄心と、前記回転子鉄心の中心を通る基準線に対して左右対称に形成されている内周スロットに収納された内周側導体と、前記回転子鉄心に略矩形に形成されその中心位置が前記内周スロットの中心に対して所定角ずれている外周スロットにダイカスト成形により収納され、前記内周側導体より電気抵抗が大きな外周側導体と、を備え、それぞれの前記外周スロットは、前記第一ブロックおよび前記第二ブロックを組み合わせた状態において、前記回転子鉄心の周方向における位置関係が前記第一ブロックおよび前記第二ブロックで共通となる共通領域と、周方向における位置関係が前記第一ブロックおよび前記第二ブロックで互いに逆となるずれ領域とを形成し、前記外周側導体は、前記回転子鉄心の軸方向において、前記共通領域では前記第一ブロックと前記第二ブロックとの間で連続している一方、前記ずれ領域では前記第一ブロックと前記第二ブロックとの間で不連続となっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１の発明のかご型回転子によれば、内周スロットに対して回転方向あるいは反回転方向に所定角度ずれた外周スロットを有する鉄心材を表裏反転させて積層して回転子鉄心を形成している。そのため、打ち抜き工程では一種類の鉄心材を製造すればよく、積層工程ではいわゆる回し積みなどを行う必要がない。また、かご型回転子の外周スロットの中心位置がずれることにより、擬似的なスキューが与えられる。さらに、運転中に多くの電流が流れる内周スロットには電気抵抗の小さい内周側導体が収納され、始動時に大きな電流が流れる外周スロットには内周側導体よりも電気抵抗の大きな外周側導体が収納されている。したがって、始動時の特性を改善し、運転中の効率を向上するとともに、製造工程における作業を簡略化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明によるかご型回転子の一実施形態を図面に基づいて説明する。
誘導電動機のかご型回転子（以下、単に回転子と称する）１は、図２に示すように回転子鉄心２、エンドリング３および回転軸４を備えている。回転子鉄心２は、複数の鉄心材５を板厚方向に積層して形成され、略等しい厚みを有する二つのブロック２ａ、２ｂに分割されている。エンドリング３は回転子鉄心２の軸方向の両端に設けられている。回転軸４は、回転子鉄心２を軸方向に貫いて回転子鉄心２に固定されている。
【０００８】
回転子鉄心２は、外周スロット６および内周スロット７を有している。外周スロット６は、図３に示すように、回転子鉄心２の周方向に等間隔で複数設けられ、回転子鉄心２を軸方向に貫いている。また、外周スロット６には、純アルミニウム製の外周側導体８が収納されている。外周スロット６に収納される外周側導体８は、例えばアルミダイカストによりエンドリング３と一体に形成される。そのため、外周スロット６に収納された外周側導体８は、回転子鉄心２の軸方向の両端においてエンドリング３により短絡されている。なお、外周スロット６に収納される外周側導体８には、純アルミニウムよりも電気抵抗が大きい高抵抗アルミニウムなどを用いてもよい。
【０００９】
内周スロット７は、回転子鉄心２の径方向において外周スロット６の内側で周方向に等間隔で複数設けられ、回転子鉄心２を軸方向に貫いている。内周スロット７には、外周スロット６に収納されている外周側導体８すなわち純アルミニウムよりも電気抵抗が小さい純銅からなる内周側導体９が収納されている。内周側導体９としての純銅は、略台形状に形成され、回転子鉄心２を貫いて回転子鉄心２の軸方向の両端でエンドリング３により短絡されている。
【００１０】
回転子鉄心２は、スリット１０および軸孔１１をさらに有している。スリット１０は、各鉄心材５において外周スロット６と内周スロット７とを接続することにより、固定子（図示せず）から作用する磁束が外周側導体８の周囲に沿って回り込むことを阻止している。軸孔１１は、回転子鉄心２の内周に設けられ、回転軸４が挿入されている。また、軸孔１１には、キー１２が設けられている。キー１２は、回転軸４に設けられているキー溝１３と係合する。
【００１１】
次に、回転子鉄心２の製造方法について説明する。
回転子鉄心２を形成する鉄心材５は、図４に示すように、例えば帯状の電磁鋼板１４を打ち抜くことで形成される。鉄心材５に設けられる外周スロット６、内周スロット７およびスリット１０は、一度の打ち抜き工程で鉄心材５の周方向の全数が形成される（ステップＳ１）。ステップＳ１では、このとき、外周スロット６、内周スロット７およびスリット１０は、鉄心材５の周方向に等間隔で形成される。外周スロット６、内周スロット７およびスリット１０の打ち抜きが完了すると、鉄心材５の外縁が打ち抜かれ、鉄心材５が形成される（ステップＳ２）。なお、説明のために、ステップＳ１には鉄心材５の外縁が模式的に二点鎖線で示されている。
【００１２】
ステップＳ１で鉄心材５に設けられた外周スロット６は、図３に示すように、回転子鉄心２の中心と内周スロット７の中心とを通る基準線Ｌ１に対して、左右が非対称の形状を有している。すなわち、外周スロット６は、その中心位置が内周スロット７に対して回転子鉄心２の回転方向（図３では反時計回り）にずれている。一方、内周スロット７およびスリット１０は、基準線Ｌ１に対して左右対称の形状を有している。
【００１３】
内周スロット７、スリット１０、および内周スロット７に対して回転方向にずれた外周スロット６が設けられた鉄心材５は、回転子鉄心２の略半分の厚さに積層されてブロック２ａを形成する。また、この鉄心材５は、ブロック２ａとは表裏を反転させて積層されることにより、ブロック２ｂを形成する。すなわち、ブロック２ａおよびブロック２ｂは、基準線Ｌ１からのずれが互いに逆方向の外周スロット６を有している。回転子鉄心２は、図３に示すように中心位置が回転方向にずれた外周スロット６を有するブロック２ａと、図５に示すように中心位置が反回転方向（図５では時計回り）にずれた外周スロット６を有するブロック２ｂとを、キー１２が一致するように積層することで形成される。
【００１４】
上述の方法により形成された回転子鉄心２では、図１に示すように、ブロック２ａにおける外周スロット６の中心Ｃ１と、ブロック２ｂにおける外周スロット６の中心Ｃ２とは、基準線Ｌ１に対して互いに逆方向にそれぞれ所定角度θずれている。ここで、所定角度θは、回転子１に与えられる擬似的なスキューの大きさに基づいて予め設定されている。これにより、回転子鉄心２に設けられた外周スロット６には、中心位置の２×θ度のずれ、すなわち擬似的なスキューが与えられる。
【００１５】
外周スロット６は、鉄心材５を表裏反転させて積層したとき、図１に示すように、外周スロット６の相対的な位置関係が同一となる共通領域Ａ１と、基準線Ｌ１からのずれの方向が互いに逆になっているずれ領域Ａ２とを有している。そのため、外周スロット６は、ブロック２ａと２ｂとにおいて、共通領域Ａ１により軸方向に連続している。
【００１６】
一方、内周スロット７およびスリット１０は、基準線Ｌ１に対して左右対称の形状を有している。そのため、内周スロット７およびスリット１０は、鉄心材５を表裏反転させて積層したとき、回転子鉄心２の周方向における位置関係が同一となる。すなわち、内周スロット７およびスリット１０は、回転子鉄心２の軸方向に連続している。
【００１７】
外周スロット６、内周スロット７およびスリット１０は、鉄心材５の周方向に渡って等間隔に設けられている。そのため、外周スロット６の共通領域Ａ１及びずれ領域Ａ２の関係、および内周スロット７、およびスリット１０の位置関係は、回転子鉄心２の全周においてそれぞれ上述した位置関係を有している。
【００１８】
鉄心材５を積層して回転子鉄心２を形成した後、内周スロット７に内周側導体９としての純銅バーが収納され、外周スロット６にアルミダイカストにより外周側導体８が収納される。そして、軸孔１１に回転軸４が挿入され、回転子１が製造される。なお、外周スロット６に外周側導体８を収納するとき、エンドリング３が一体に形成される。
【００１９】
このように、基準線Ｌ１に対して左右非対称の形状を有する外周スロット６と、基準線Ｌ１に対して左右対称の形状を有する内周スロット７およびスリット１０とを有する鉄心材５を表裏反転させて積層することにより形成された回転子１では、図２に示すように、ブロック２ａと２ｂとにおいて、外周スロット６の中心位置が互いに周方向にずれている。なお、図２では、周方向に複数設けられている外周スロット６および内周スロット７について、それぞれ一つを模式的に示している。
【００２０】
次に上述した構成による回転子１の作用および効果について説明する。
回転子鉄心２は、鉄心材５を表裏反転させて積層したブロック２ａおよびブロック２ｂから形成されている。つまり、回転子鉄心２は、同一形状の外周スロット６、内周スロット７、およびスリット１０を有する一種類の鉄心材５で形成されている。そのため、鉄心材５の打ち抜き工程では一種類の金型で鉄心材５を形成することが可能であり、積層工程においてはいわゆる回し積みを行う必要がない。したがって、鉄心材５の打ち抜き工程および積層工程における作業を簡略化することができる。
【００２１】
また、回転子鉄心２に設けられた外周スロット６は、ブロック２ａと２ｂとにおいて、その中心位置がずれている。そのため、外周スロット６に収納された外周側導体８には、中心位置のずれ、すなわち擬似的なスキューが与えられる。一方、内周スロット７に収納される内周側導体９には、スキューが与えられてない。したがって、始動時の特性を改善することができる。
【００２２】
さらに、始動時に大きな電流が流れる外周側導体８は純アルミニウムで形成され、運転中に多くの電流が流れる内周側導体９は純アルミニウムよりも電気抵抗が小さい純銅で形成されている。したがって、運転中の効率を向上させることができる。
【００２３】
（その他の実施形態）
上記した一実施形態による回転子鉄心２は、略矩形の外周スロット６を有している。しかし、外周スロット６の形状は、表裏反転させて積層したときに共通領域Ａ１とずれ領域Ａ２とを形成する形状であれば、例えば図６に示すように他の形状でもよい。なお、外周スロット６に限らず、内周スロット７およびスリット１０の形状は任意の形状としてもよい。また、スリット１０の有無を任意に設定してもよい。
【００２４】
また、外周スロット６、内周スロット７およびスリット１０は、別々の打ち抜き工程で形成してもよい。さらに、帯状の電磁鋼板１４を打ち抜くのではなく、鉄心材５を円形に打ち抜いた後、外周スロット６、内周スロット７およびスリット１０を設けてもよい。
【００２５】
以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば誘導機全般に適用しうるなど、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態による回転子鉄心の概略を示す断面図
【図２】回転子を示す概略図
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図
【図４】鉄心材の打ち抜き工程を示す模式図
【図５】図２のＶ−Ｖ線に沿う断面図
【図６】本発明のその他の実施形態における外周スロットを示す模式図
【符号の説明】
【００２７】
図面中、１は回転子、２は回転子鉄心、２ａはブロック（第一ブロック）、２ｂはブロック（第二ブロック）、５は鉄心材、６は外周スロット、７は内周スロット、８は外周側導体、９は内周側導体、１４は電磁鋼板（鋼板）を示す。
【図１】
0005319159.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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