(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形薄板の外周に導体バーの形状で開けられたスロットを持つコアを積層し、そのスロット内に導体バーとその両端面にリング状のエンドリングと冷却フィンを一体鋳造によって形成するようなかご型回転電機の回転子において、
導体バーの軸方向変形をコアに拘束させるべく、前記導体バーとコアに凹凸を設けて噛み合わせる構造とするとともに、前記導体バーの前記凸はテーパで形成したことを特徴とするかご型回転電機の回転子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘導電動機のかご型回転子に係わり、特にアルミニュウムダイカスト鋳造によって製造されるかご型回転子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種のかご型回転子を図２〜図４にもとづき説明する。
【０００３】
かご型誘導電動機においては、回転子は、円形の薄鉄板の外周に図３に示すように複数個のスロット２を持つように打抜き等によって加工したコア１を複数枚積層した後、図２に示すようにスロット２内に導体バー３と積層両端面にリング状のエンドリング４と冷却フィン５とをアルミニュウムダイカストを一体整形することによって、かご型巻線を形成して構成される。
【０００４】
従来、このような構造を持つ回転子においては、同一形状を持つコア１を積層しており、軸方向にスロット形状が等しい形状となっていた（特開平3−198641 号）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、誘導電動機においては、通常の始動には、アルミ導体に電流が流れ始めることにより、導体バー３とエンドリング４に急激な温度上昇が生じ、同時に回転による遠心力が負荷される。また、回転軸が拘束されているような異常起動状態においては、回転による遠心力の負荷はないが、通常始動よりもアルミ導体に大電流が流れる時間が長く、導体バー３とエンドリング４により大きな温度上昇を生じる。これら両者の変形状態を図４に示す。図４（ａ）は初期状態（起動前）、（ｂ）は起動後の変形状況を表す。まず導体バーについては、温度上昇にともなう熱変形によって軸方向に膨張する。また、エンドリングについては、温度上昇によって径方向に膨張し、また回転変形をともなう始動時には、遠心力による径方向への膨張が同時に生じる。導体バーが膨張し、エンドリングとコアの間６にすきまが生じると、エンドリングは、図４（ｂ）に示すように軸方向に角度をもってたわむ変形をすることが可能となる。そのため、エンドリングの膨張変形を吸収するために導体バーがエンドリング膨張方向に引張られ図４（ｂ）に示すように導体バーに曲げ変形を生じる。この曲げ変形によって、導体バーの底面７には図６に示すような応力を生じ、バーのエンドリング付け根部８には大きな引張応力が発生する。この引張荷重が、起動停止および異常起動の繰返しによって、繰返し負荷されるため、導体バーの疲労破壊の原因となっていた。
【０００６】
本発明は、この導体バーとエンドリング付け根部８に生じる高い引張応力を低減し、疲労強度の高いかご型回転子を提供することを目的としたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的円形薄板の外周に導体バーの形状で開けられたスロットを持つコアを積層し、そのスロット内に導体バーとその両端面にリング状のエンドリングと冷却フィンを一体鋳造によって形成するようなかご型回転電機の回転子において、
導体バーの軸方向変形をコアに拘束させるべく、前記導体バーとコアに凹凸を設けて噛み合わせる構造とするとともに、前記導体バーの前記凸はテーパで形成したことを特徴とするかご型回転電機の回転子ことにより達成される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図１，図６〜図１１にもとづいて説明する。
【００１０】
図１はエンドリング付近にスリットを大きくして導体バーに１つの凸部９を設けたものである。この時の変形状態を表したものが図５である。この凸部９によって導体バーの軸方向変形がコアによって拘束され、エンドリングとコアの間のすき間が生じていない。そのため導体バーの曲げ変形が起こらずに、バーとエンドリングの付け根部８は引張状態とならない。このときの応力分布を図６に示している。付け根部の引張応力は低減し、エンドリングのたわみが拘束されることで、むしろ圧縮応力が生じている。
【００１１】
この構造の他の実施例に対する利点としては、コアを打ち抜き加工する際に、数枚のコアについてスリット形状を少し大きくした打ち抜き型により製作し、コアを積み重ねたときにこれらの大きめのスリット形状を持つコアを導体バー凸部を形成する層に積み重ね、アルミニュウムダイカストによって一体整形することのみで導体バーの凸部分を簡単につくり出すことができる。しかしながら、この場合凸部角１０，１１にあたるところにも応力集中が起こり圧縮の応力が大きくなる問題がある。
【００１２】
図７は前実施例の凸部９の片側をテーパ状にしたもので、前実施例同様にバーの軸方向膨張を拘束し、付け根部の引張応力の発生を抑制できる。また、全実施例に対して、凸部分をテーパとすることで角部に生じる応力集中を防ぐことができる。しかしながら、このようなテーパを設けるには、前実施例のような打ち抜き加工方法のみでは困難であり、コアを積み重ねる時点で機械加工を必要とし、工数が増えるという難点がある。
【００１３】
図８は図７同様のテーパを凸部の両側としたものである。また、図９は、凸部の角にＲをもたしたものである。これらは、前記図７の実施例同様図１の実施例での角部の応力集中部の応力が低減されるが、機械加工が必要となり工数が増えてしまう。
【００１４】
図１０は凸部分を複数にしたものである。付け根部応力低減効果は前記実施例と同様である上に、凸部分を複数にすることで実施例図１の応力集中を分散させることができる。また、加工についてもスリットの大きさの違うコアを交互に積み重ねてダイカスト鋳造するのみで加工が可能となる。図１１は、バーの下側のみを凸にした実施例である。
【００１５】
このように、導体バーの軸方向変形をコアに拘束することを目的としているので、実施例と逆に導体バーを凹型としてもよい。
【００１６】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように本発明によれば、導体バーの軸方向変形をコアに拘束するような、凸部または凹部を導体バーに設けることで、導体バーのバーとエンドリングの付け根部に発生する高い引張応力を低減し、疲労強度の高いかご型回転子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の一つで回転子の断面図。
【図２】本発明の実施例である回転子構造を示す図。
【図３】本発明の実施例である回転子コアの断面図。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は従来構造を表す断面図。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は本発明の実施例である回転子の断面図。
【図６】導体バー底部の応力分布を従来構造と発明構造で比較した特性図。
【図７】本発明のいくつかの実施例を示したもので回転子の断面図。
【図８】本発明のいくつかの実施例を示したもので回転子の断面図。
【図９】本発明のいくつかの実施例を示したもので回転子の断面図。
【図１０】本発明のいくつかの実施例を示したもので回転子の断面図。
【図１１】本発明のいくつかの実施例を示したもので回転子の断面図。
【符号の説明】
１…コア、２…スリット、３…導体バー、４…エンドリング、５…冷却フィン、６…エンドリングとコアのすき間、７…導体バー底面、８…導体バーとエンドリングの付け根部、９…凸部、１０…凸部角１、１１…凸部角２。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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