JP2002247814A - 回転電機 - Google Patents

回転電機

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JP2002247814A
JP2002247814A JP2001046342A JP2001046342A JP2002247814A JP 2002247814 A JP2002247814 A JP 2002247814A JP 2001046342 A JP2001046342 A JP 2001046342A JP 2001046342 A JP2001046342 A JP 2001046342A JP 2002247814 A JP2002247814 A JP 2002247814A
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short
rotor
circuit ring
electric machine
circuit
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JP2001046342A
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Kazuo Nishihama
和雄 西濱
Hiroyuki Mikami
浩幸 三上
Miyoshi Takahashi
身佳 高橋
Tetsuro Fujigaki
哲朗 藤垣
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 作業性の改善による品質安定化および低コス
ト化を図るに好適な回転電機を提供することにある。 【解決手段】 空隙を介して固定子(図示せず)と回転
子20が対向してなる回転電機の回転子鉄心21に、周
方向に所定の間隔をもって設けた複数のスロット22に
収納された回転子導体23を有し、回転子導体の両端部
をそれぞれ短絡環25(25a,25b)で接続固定し
てなるかご形巻線を備える回転電機において、短絡環を
導電性薄板を積層して形成し、かつ、回転子鉄心に短絡
環を軸方向に密接して接続固定する構造とする。また、
短絡環の最外径φ25よりも回転子導体の最外径φ23
を大きくする。そして、回転子導体の両端部をそれぞれ
短絡環にろう付けもしくは溶接し、短絡環に回転子鉄心
を軸方向にろう付けもしくは溶接する(━で示す。)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転電機に係り、
特に、かご形巻線を備える回転電機の短絡環の構造に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来の三相かご形誘導電動機において、
その縦断側面における主要部を図3に示す。図3におい
て、10は固定子、11は固定子鉄心、12は固定子ス
ロット、13は固定子巻線、14a,14bは固定子鉄
心押え、20は回転子、21は回転子鉄心、22は回転
子スロット、23は回転子導体、24a,24bは回転
子鉄心押え、26a,26bが短絡環、28はシャフト
である。ここで、回転子導体23と短絡環26a,26
bには空隙があり、また、短絡環26a,26bは、塊
状の導電性材料を機械加工して製作する。この三相かご
形誘導電動機において、回転子導体23と短絡環26の
接続方法に関する公知例として、特開平6−19750
4公報には、短絡環に位置決めの溝を設け、この溝と回
転子導体端部を突き合わせ、ろう付けし、接続固定する
ことが記載されている。また、特開平10−4659公
報には、短絡環に溝を設け、この溝と回転子導体端部を
プレスによって押し潰し、圧着して鉄心の両端に短絡環
を圧縮形成することが記載されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】特開平6−19750
4公報に記載の回転電機は、突き合わせろう付けの接続
方法で工作作業性は良いものの、ろう付け面積が十分広
いとは言えず、ろう付け強度が不足する可能性がある。
一方、特開平10−4659公報に記載の回転電機は、
短絡環と回転子導体の接続固定の工作作業性は良いもの
の、圧着によりエンドリングバーを接続することから、
接続強度が不足する可能性があり、また、接続するため
の圧着力にばらつきが生じた場合、電気的に抵抗値が変
ってしまう不具合が起こり得る。一方、回転電機の起動
状態においては、定常運転時に対して大きな高調波電流
が短絡環の表面に流れることがあり、局部加熱が生じる
場合がある。
【0004】本発明の課題は、上述の事情に鑑み、作業
性の改善による品質安定化および低コスト化を図るに好
適な回転電機を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、空隙を介して固定子と回転子が対向してなる回転電
機の回転子鉄心に、周方向に所定の間隔をもって設けた
複数のスロットに収納された回転子導体を有し、回転子
導体の両端部をそれぞれ短絡環で接続固定してなるかご
形巻線を備える回転電機において、短絡環を導電性薄板
を積層して形成し、かつ、回転子鉄心に短絡環を軸方向
に密接して接続固定する構造とする。ここで、短絡環の
最外径よりも回転子導体の最外径を大きくする。また、
短絡環を分割構造とし、かつ、分割部が軸方向に不連続
となる積層構造を有する。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。図2は、本発明の一実施形態による回
転電機の縦断側面における主要部を示した概略図であ
る。図2において、10は固定子、11は固定子鉄心、
12は固定子スロット、13は固定子巻線、14a,1
4bは固定子鉄心押え、20は回転子、21は回転子鉄
心、22は回転子スロット、23は回転子導体、24
a,24bは回転子鉄心押え、25a,25bが短絡
環、28はシャフトである。固定子10は、固定子鉄心
押え14a,14bに固定された固定子鉄心11に設け
た固定子スロット12に固定子巻線13が収納されてい
る。三相交流電源によって固定子巻線13を励磁するこ
とで回転磁界が発生し、回転子導体23に誘導電流が流
れて回転子20が回転する。回転子20は、回転子鉄心
押え24a,24bに固定された回転子鉄心21に設け
た回転子スロット22に回転子導体23が収納され、か
つ、回転子鉄心21の回転軸にはシャフト28が収納さ
れている。ここで、短絡環25a,25bは、導電性薄
板を積層して構成する。図4に、短絡環25の周方向か
ら見た導電性薄板を積層した断面図を示す。なお、Aラ
インは短絡環25の内径側の軸方向ライン、Bラインは
短絡環25の外径側の軸方向ラインを示す。
【0007】図1は、本実施形態による回転電機の回転
子導体と短絡環を接続固定した立体構造を示す。図1に
おいて、短絡環25(25a,25b)と回転子導体2
3の軸方向寸法の公差Wは、回転子導体23の最端部分
が短絡環25(25a,25b)の最端部分よりも内側
に収まる構造とする。また、回転子鉄心21に短絡環2
5(25a,25b)を密接する構造とする。さらに、
短絡環25(25a,25b)を凹凸構造とし、回転子
導体23の外径Φ23を短絡環25(25a,25b)
の外径Φ25よりも大きい構造とする。また、回転子導
体23の両端部をそれぞれ短絡環25にろう付けもしく
は溶接して接続固定し(━で示す。)、短絡環25(2
5a,25b)に回転子鉄心21を軸方向にろう付けも
しくは溶接によって接続固定する(━で示す。)。本実
施形態では、回転子導体23の両端部をそれぞれ短絡環
25にろう付けして接続固定(━で示す。)する際に、
回転子鉄心21に短絡環25を密接することにより、回
転子20を縦置きに据えることができ、そして、短絡環
25と回転子導体23の軸方向寸法に公差Wを設けるこ
とにより、回転子導体23の最端部分にろうが溜るた
め、作業性が良く、かつ、接続部の耐久性も向上でき
る。また、回転子20を縦置きに据えることができるこ
とから、溶接によつて接続する際にも、溶接個所の移動
が容易となる利点がある。因みに、図3に記載の従来技
術のように、回転子導体23と短絡環26a,26bは
密接していない(空隙がある)ため、回転子20を縦置
きに据えることができないことにより、ろう付け、溶接
の作業性が悪く、また、回転子導体23と短絡環26
a,26bの接続面積が不十分になることがあり、耐久
性に不都合を生じる場合がある。また、本実施形態で
は、導電性薄板を積層して短絡環25(25a,25
b)が構成されるため、導電性薄板を打ち抜くことで短
絡環25(25a,25b)を凹凸構造にでき、作業性
を大幅に改善できる。これに比し、従来技術による短絡
環26a,26bを図1に記載の短絡環25(25a,
25b)のような凹凸な外周面の構造に加工しようとす
る場合、短絡環26a、26bを削り出して加工するし
かなく、作業性が悪い。また、本実施形態では、短絡環
25(25a,25b)に回転子鉄心21を軸方向にろ
う付けもしくは溶接によって接続固定(━で示す。)す
ることによって、遠心力を低減でき、回転子導体23と
短絡環25(25a,25b)の接続部の耐久性を向上
できる。また、本実施形態では、回転子導体23の外径
Φ23を短絡環25(25a,25b)の外径Φ25よ
りも大きくすることにより、回転子導体23の周速が大
きくなり、温度上昇を低減でき、かつ、短絡環25(2
5a,25b)の外径Φ25が小さくなり、少ない材料
で短絡環25(25a,25b)を構成できる。
【0008】ここで、従来技術による短絡環26a,2
6bは、塊状の導電性材料を機械加工して製作する必要
があるが、本実施形態では、図4に示すように、導電性
薄板を打ち抜き積層して短絡環25a,25bを構成し
てするため、従来技術よりも機械加工の手間を省くこと
ができ、作業性が改善できる。また、従来技術のような
塊状の素材によって構成された短絡環26a,26bで
は、高調波電流が短絡環26a,26bの表面に集中す
る。これは、高周波の磁界上では電流が導電体の表面を
流れようとするためである。よって、起動状態のような
過渡運転が長期に連続する場合においては、定常運転時
に対して非常に大きな高調波電流が短絡環26a,26
bの表面に流れることがあり、局部加熱が生じる可能性
がある。しかし、本実施形態では、導電性薄板を打ち抜
き、かつ、これを積層して短絡環25a,25bが構成
されるため、高調波電流の流路が遮られ、高調波電流が
短絡環25a,25bの表面に集中することがなく、高
調波電流による損失を抑えることができ、上記不具合が
起きる条件下でも局部加熱を抑制できる効果がある。
【0009】図5は、本実施形態における短絡環25
(25a,25b)の分割構造を示す。図5において、
導電性薄板を原材料から打ち抜いて短絡環25(25
a,25b)を形成し、これを積層する際、分割部29
が軸方向に不連続になる構造とする。短絡環25(25
a,25b)を分割構造とすることにより、導電性薄板
を原材料から打ち抜く際の使用効率を向上させることが
でき、不要な残材を低減でき、さらに、この積層に際し
て、分割部29が軸方向に不連続になるようにすること
により、分割構造による強度低下を最小限に抑えること
ができる。
【0010】なお、本実施形態は、三相かご形誘導電動
機の回転子に適用した例として説明したが、本発明は、
同様の巻線構造である同期機のダンパ巻線にも適用が可
能である。
【0011】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
導電性薄板を積層して短絡環を形成し、かつ、回転子鉄
心に短絡環を軸方向に接続固定した構造にすることによ
り、作業性の改善による品質安定化および低コスト化を
図ることができる。また、短絡環の最外径よりも回転子
導体の最外径を大きくした構造にすることにより、回転
子導体の周速が大きくなり、温度上昇を低減でき、か
つ、短絡環の外径が小さくなり、少ない材料で短絡環を
形成することができ、低コスト化を図ることができる。
また、短絡環を分割構造とし、積層構造を備えることに
より、導電性薄板の使用効率を向上させることができ、
分割部を軸方向に不連続とすることにより、分割構造に
よる強度低下を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態による回転電機の回転子導
体と短絡環を接続固定した立体構造図
【図2】本発明の一実施形態による回転電機の縦断側面
における主要部を示す概略図
【図3】従来の三相かご形誘導電動機の縦断側面におけ
る主要部を示す概略図
【図4】図1,図2のA−A線およびB−B線における
断面図
【図5】本発明の一実施形態における短絡環の分割構造
【符号の説明】
10…固定子、11…固定子鉄心、12…固定子スロッ
ト、13…固定子巻線、14…固定子鉄心押え、20…
回転子、21…回転子鉄心、22…回転子スロット、2
3…回転子導体、24…回転子鉄心押え、25,26…
短絡環、28…シャフト、29…分割部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 身佳 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 藤垣 哲朗 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立事業所内 Fターム(参考) 5H013 LL01 MM07 MM08 NN05

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 空隙を介して固定子と回転子が対向して
    なる回転電機の回転子鉄心に、周方向に所定の間隔をも
    って設けた複数のスロットに収納された回転子導体を有
    し、前記回転子導体の両端部をそれぞれ短絡環で接続固
    定してなるかご形巻線を備える回転電機において、前記
    短絡環を導電性薄板を積層して形成し、かつ、前記回転
    子鉄心に前記短絡環を軸方向に密接して接続固定する構
    造とすることを特徴とする回転電機。
  2. 【請求項2】請求項1において、前記短絡環の最外径よ
    りも前記回転子導体の最外径を大きくすることを特徴と
    する回転電機。
  3. 【請求項3】請求項1において、前記短絡環を分割構造
    とし、かつ、分割部が軸方向に不連続となる積層構造を
    有することを特徴とする回転電機。
JP2001046342A 2001-02-22 2001-02-22 回転電機 Withdrawn JP2002247814A (ja)

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