(57)【要約】【課題】最大トルクを確保しつつスリット幅を等価的に狭くして、始動電流を抑制し、２次銅損を低減したかご形回転子を得ること。【解決手段】外側スロット３１ａと、内側スロット３１ｂと、前記外側スロットと内側スロットを繋ぐスリット３１ｃ、３２ｃとを有し金属導体が注入される２重スロット３１、３２が、外縁部に周方向に複数設けられた回転子鉄心板１１を複数積層した回転子鉄心８１を備える２重かご形回転子９１において、複数の回転子鉄心板１１の重なり合う２重スロット３１、３２のスリット３１ｃ、３２ｃ同士を互いに周方向にずらすと共に軸方向に連通させ、等価的にスリット幅を狭くした。【選択図】図３
2013005462.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側スロットと、内側スロットと、前記外側スロットと内側スロットを繋ぐスリットとを有し金属導体が注入される２重スロットが、外縁部に周方向に複数設けられた回転子鉄心板を複数積層した回転子鉄心を備える２重かご形回転子において、
複数の回転子鉄心板の重なり合う２重スロットのスリット同士を互いに周方向にずらすと共に軸方向に連通させ、等価的にスリット幅を狭くしたことを特徴とする２重かご形回転子。
【請求項２】
重なり合う２重スロットのうち一方の２重スロットのスリットを、前記外側スロット及び内側スロットの中心線より時計回り方向にずらし、他方の２重スロットのスリットを、前記外側スロット及び内側スロットの中心線より反時計回り方向にずらしたことを特徴とする請求項１に記載の２重かご形回転子。
【請求項３】
前記２重スロットのスリットを、前記外側スロット及び内側スロットの中心線より時計回り方向又は反時計回り方向にずらし、重なり合う回転子鉄心板のうち一方の回転子鉄心板を裏返して他方の回転子鉄心板に重ねてスリット同士を互いに周方向にずらしたことを特徴とする請求項１に記載の２重かご形回転子。
【請求項４】
前記スリット同士が重なる幅を、前記回転子鉄心板の板厚の６０％以上とすることを特徴とする請求項１に記載の２重かご形回転子。
【請求項５】
外側スロットと、内側スロットと、前記外側スロットと内側スロットを繋ぐスリットとを有し金属導体が注入される２重スロットが、外縁部に周方向に複数設けられた回転子鉄心板を複数積層した回転子鉄心を備える２重かご形回転子において、
複数の回転子鉄心板の重なり合う２重スロットのスリット２つ以上置きにスリットを無くし、等価的にスリット幅を狭くしたことを特徴とする２重かご形回転子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導電動機の２重かご形回転子に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導電動機の２次銅損を低減するために、かご形回転子のスロット面積を大きくすると、始動電流が増加するという問題がある。始動電流を抑える方法としては、スロットを２重かご形とすることが知られている。２重かご形回転子は、径方向外側に配置される外側スロットと、径方向内側に配置される内側スロットと、外側スロットと内側スロットを繋ぐスリットと、を有している。２重かご形回転子は、上記の外側スロット、内側スロット及びスリットを設けた電磁鋼板（回転子鉄心板）を積層して形成されている。
【０００３】
２重かご形回転子を用いる場合、誘導電動機の始動時は、内側スロットの漏れ磁束により、外側スロットに電流が集中し、見かけ上の２次抵抗が大きくなるため、始動トルクを下げずに始動電流を抑えることができる。このとき、スリット幅が狭くスリット高さが高いほど内側スロットの漏れ磁束が大きくなり、始動時の２次抵抗が大きくなるため、始動電流の抑制効果は大きくなる。
【０００４】
一方、スリット幅は、プレス打抜き型の最小歯幅で制限されるので、始動電流を抑えるためにはスリット高さを高くする必要があるが、スリット高さを高くすると、内側スロットの面積が小さくなり、運転時の２次抵抗が大きくなって２次銅損が大きくなるため、始動電流を抑えつつ２次銅損を低減させることは困難であった。
【０００５】
従来、上部導体と、下部導体と、該上部導体及び下部導体を連結する細隙と、に構成されたスロットが円周方向に複数形成された回転子鉄心要素板を複数枚積層し、この状態で、該スロット内にアルミニウム系金属を注入することにより、該複数枚積層した回転子鉄心要素板を一体に鋳造成形するかご形誘導電動機のスロット構造において、前記複数枚積層された回転子鉄心要素板のうち、少なくとも一部の回転子鉄心要素板が、その回転子鉄心要素板に複数形成された前記スロットにおける各々の細隙の円周方向の中心を、同一のスロットにおける前記上部導体及び下部導体の円周方向の中心からずらして形成した構成とされ、且つ、この中心をずらした回転子鉄心要素板を、所定の積層厚ごとに、積層の向きを反転させた状態で積層したかご形誘導電動機のスロット構造が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１３４８８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の技術によれば、回転子鉄心要素板の積層方向（軸方向）に細隙（スリット）が繋がっていないので、運転時の磁束がそこから漏れてしまい、最大トルクが小さくなる。そのため、最大トルクを確保しつつスリット幅を等価的に狭くすることができない、という問題がある。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、最大トルクを確保しつつスリット幅を等価的に狭くして、始動電流を抑制し、２次銅損を低減した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】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、外側スロットと、内側スロットと、前記外側スロットと内側スロットを繋ぐスリットとを有し金属導体が注入される２重スロットが、外縁部に周方向に複数設けられた回転子鉄心板を複数積層した回転子鉄心を備える２重かご形回転子において、複数の回転子鉄心板の重なり合う２重スロットのスリット同士を互いに周方向にずらすと共に軸方向に連通させ、等価的にスリット幅を狭くしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、最大トルクを確保しつつスリット幅を等価的に狭くして、始動電流を抑制し、２次銅損を低減したかご形回転子が得られる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、２重かご形回転子の回転子鉄心板を示す斜視図である。
【図２】図２は、２重かご形回転子の回転子鉄心を示す斜視図である。
【図３】図３は、本発明に係る２重かご形回転子の実施の形態１のスロット配置を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態１の２重かご形回転子のスロット形状を示す拡大図である。
【図５】図５は、実施の形態１の２重かご形回転子のスリット部分の断面図である。
【図６】図６は、図５の部分拡大図である。
【図７】図７は、物理スリット幅（物理空隙）と等価スリット幅（等価空隙）の関係を示す図である。
【図８】図８は、本発明に係る２重かご形回転子の実施の形態２のスロット配置を示す図である。
【図９】図９は、実施の形態２の２重かご形回転子のスリット部分の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明にかかる２重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。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、２重かご形回転子の回転子鉄心板を示す斜視図であり、図２は、２重かご形回転子の回転子鉄心を示す斜視図であり、図３は、本発明に係る２重かご形回転子の実施の形態１のスロット配置を示す図であり、図４は、実施の形態１の２重かご形回転子のスロット形状を示す拡大図であり、図５は、実施の形態１の２重かご形回転子のスリット部分の断面図であり、図６は、図５の部分拡大図である。
【００１４】
図２に示す２重かご形回転子９０の回転子鉄心８０は、図１に示す、電磁鋼板（例えば、板厚０．５ｍｍ）をプレス打抜きした回転子鉄心板１０を複数枚積層することにより形成される。回転子鉄心板１０（及び回転子鉄心８０）は、中心部に軸孔２０が形成され、外縁部には、周方向に等間隔に配置された複数の放射状の２重スロット３０（図２には、図示を省略している）が形成されている。回転子鉄心８０の図示しない２重スロット３０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２０に図示しない回転軸を嵌合すれば、２重かご形回転子９０となる。
【００１５】
図３及び図４に示すように、実施の形態１の２重かご形回転子９１の回転子鉄心８１は、第１、第２の２重スロット３１、３２が、夫々、外縁部に周方向に複数設けられた回転子鉄心板１１を複数枚積層して形成されている。第１の２重スロット３１と第２の２重スロット３２は、周方向に交互に配置されている。
【００１６】
第１の２重スロット３１は、回転子鉄心板１１の径方向外側に配置された円形の外側スロット３１ａと、径方向内側に配置された楔形の内側スロット３１ｂと、外側スロット３１ａと内側スロット３１ｂを繋ぐスリット３１ｃと、を有している。スリット３１ｃは、外側スロット３１ａ及び内側スロット３１ｂの中心線より時計回り方向にずらされている。スリット３１ｃのずらし量は、スリット３１ｃの周方向の幅（スリット幅）Ｈの１／２よりも小さくする。
【００１７】
第２の２重スロット３２は、回転子鉄心板１１の径方向外側に配置された円形の外側スロット３１ａと、径方向内側に配置された楔形の内側スロット３１ｂと、外側スロット３１ａと内側スロット３１ｂを繋ぐスリット３２ｃと、を有している。スリット３２ｃは、外側スロット３１ａ及び内側スロット３１ｂの中心線より反時計回り方向にずらされている。スリット３２ｃのずらし量は、スリット３２ｃの周方向の幅（スリット幅）Ｈの１／２よりも小さくする。
【００１８】
図５及び図６に示すように、実施の形態１の回転子鉄心８１は、重なり合う２枚の回転子鉄心板１１の一方の回転子鉄心板１１の第１の２重スロット３１を他方の回転子鉄心板１１の第２の２重スロット３２に重ねてスリット幅Ｈのスリット３１ｃ、３２ｃ同士を互いに周方向にずらして物理スリット幅をＨｂ（Ｈｂ＜Ｈ）とすると共に軸方向に連通させ、等価的にスリット幅を狭くしている（物理スリット幅と等価スリット幅の関係については後述する）。第１の２重スロット３１を第２の２重スロット３２に重ねるには、回転子鉄心板１１の回し積み又は裏返し積みを行なう。
【００１９】
なお、実施の形態１の回転子鉄心８１は、第１の２重スロット３１のスリット３１ｃを時計回り方向にずらし、第２の２重スロット３２のスリット３２ｃを反時計回り方向にずらしたが、全ての２重スロット３１、３２のスリット３１ｃ、３２ｃを時計回り方向又は反時計回り方向にずらし、回転子鉄心板１１の積層時に、１枚置きに裏返して積層してもよい。また、１枚置きでなく、複数枚置きに時計回り方向と反時計回り方向にずらしてもよい。
【００２０】
図７は、物理スリット幅（物理空隙）と等価スリット幅（等価空隙）の関係を示す図である。等価スリット幅（等価空隙）とは、スリットをずらして重ねることにより、計算上等価となるスリット幅を意味する。図７に示すように、物理スリット幅Ｈｂ（物理空隙）を狭くすると、等価スリット幅（等価空隙）が飽和する現象が起き、等価空隙が狭くなる効果が小さくなってしまう。そのため、回転子鉄心板１１を積層するときに、スリット３１ｃ、３２ｃ同士が重なる部分（物理スリット幅Ｈｂ）を、板厚の６０％以上（板厚０．５ｍｍの場合、Ｈｂ＝０．３ｍｍ以上）とすることにより、効果的に等価空隙を狭くすることができる。また、スリット３１ｃ、３２ｃ同士が重なることにより、最大トルクを小さくすることなく本発明を実施することができる。
【００２１】
以上説明したように、実施の形態１の回転子鉄心８１は、等価的にスリット幅を狭くしたので、始動電流を抑制することができる。また、２重スロット３１、３２の径方向の長さを短くし内側スロット３１ｂを大きくすることができ、運転時の２次銅損を低減することができる。
【００２２】
実施の形態２．
図８は、本発明に係る２重かご形回転子の実施の形態２のスロット配置を示す図であり、図９は、実施の形態２の２重かご形回転子のスリット部分の断面図である。
【００２３】
図８に示すように、実施の形態２の２重かご形回転子９２の回転子鉄心８２は、第１、第２の２重スロット３３、３４が、夫々、外縁部に周方向に複数設けられた回転子鉄心板１２を複数枚積層して形成されている。第１の２重スロット３３の２つ置きに第２の２重スロット３４が配置されている。第１の２重スロット３３の３つ以上置きに第２の２重スロット３４を配置してもよい。
【００２４】
第１の２重スロット３３は、回転子鉄心板１２の径方向外側に配置された円形の外側スロット３１ａと、径方向内側に配置された楔形の内側スロット３１ｂと、外側スロット３１ａと内側スロット３１ｂを繋ぐスリット３３ｃと、を有している。スリット３３ｃの中心線は、外側スロット３１ａ及び内側スロット３１ｂの中心線と一致している。
【００２５】
第２の２重スロット３４は、回転子鉄心板１２の径方向外側に配置された円形の外側スロット３１ａと、径方向内側に配置された楔形の内側スロット３１ｂと、を有し、外側スロット３１ａと内側スロット３１ｂを繋ぐスリットは有していない。
【００２６】
図９に示すように、実施の形態２の回転子鉄心８２は、回転子鉄心板１２の回し積みにより、１枚目の回転子鉄心板１２の第１の２重スロット３３の上に、２枚目の回転子鉄心板１２の第２の２重スロット３４を重ねて１枚目の回転子鉄心板１２のスリット３３ｃを塞ぎ、次に、２枚目の回転子鉄心板１２の第２の２重スロット３４の上に、３枚目の回転子鉄心板１２の第１の２重スロット３３を重ね、次に３枚目の回転子鉄心板１２の第１の２重スロット３３の上に、４枚目の回転子鉄心板１２の第１の２重スロット３３を重ねてスリット３３ｃ同士を連通させる、というように、スリット３３ｃを回転子鉄心板１２の２枚置き（３枚以上置きでもよい）に塞いでいる。
【００２７】
実施の形態２の回転子鉄心８２においても、等価スリット幅を狭くすることができ、始動電流を抑制することができる。また、２重スロット３３、３４の径方向の長さを短くし内側スロット３１ｂを大きくすることができ、運転時の２次銅損を低減することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１０、１１、１２  回転子鉄心板
２０  軸孔
３０、３１、３２、３３、３４  ２重スロット
３１ａ  外側スロット
３１ｂ  内側スロット
３１ｃ、３２ｃ、３３ｃ  スリット
８０、８１、８２  回転子鉄心
９０、９１、９２  ２重かご形回転子
【図１】
2013005462.tif 000003
【図２】
2013005462.tif 000004
【図３】
2013005462.tif 000005
【図４】
2013005462.tif 000006
【図５】
2013005462.tif 000007
【図６】
2013005462.tif 000008
【図７】
2013005462.tif 000009
【図８】
2013005462.tif 000010
【図９】
2013005462.tif 000011