JP2003153512A - 同期誘導電動機、同期誘導電動機の製造方法、圧縮機 - Google Patents
同期誘導電動機、同期誘導電動機の製造方法、圧縮機Info
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Abstract
向であるd軸および磁束の流れにくい方向であるq軸が
略90度となる2極の磁極突起を形成する少なくとも一
対のスリット部と、前記スリット部の外周側に配置され
て前記スリット部のd軸方向の少なくとも一端に連結さ
れ、誘導トルクを発生させる複数のスロット部と、を備
え、前記スリット及び前記スロット内に導電性材料を充
填した。
Description
いることによって起動し、リラクタンストルクを用いる
ことによって同期運転する同期誘導電動機およびその製
造方法に関するものである。
23号公報に記載された従来の電動機の断面図であり、
図において、11は回転子、13はスリットである。ま
た、20は固定子である。
多数のスリット13が設けられているため、磁束の流れ
やすい方向であるd軸と、磁束の流れにくい方向である
q軸が90度ずれて配置されて2極の磁極突起を有する
構造をなしている。ここで、スリット13内には導電性
部材(二次導体)を有しておらず空気層となっている。
3948号公報に記載された従来の圧縮機に搭載された
同期電動機の回転子の断面図であり、図において、10
5は回転子、301および304はアルミが充填された
スロット、300aおよび300bは永久磁石である。
また、図において、永久磁石300a、300bを回転
子105の周方向にS極、S極、N極、N極と配置する
ことにより、2極の回転子を構成している。
のように構成されているので、以下のような問題点があ
った。図16に示した電動機では、スリット13内には
導電性部材が充填されていないため、回転子11はかご
形二次導体を有しない構造となっている。そのため、電
動機を起動させるためには、回転子11の位置に応じた
磁界を固定子20で生成する必要があり、回転子位置検
出手段や駆動回路を用いる必要が生じる。したがって、
回転子位置検出手段を設けると、電動機のコストがUP
し、また、電動機も大きくなっていた。また、駆動回路
を用いるためには、電動機を駆動させるシステムが大掛
かりなものとなってしまい、また、高価な制御装置が必
要になり、コストUPにつながってしまっていた。
ば、安定して同期運転させることができないため、さら
にコストアップにつながってしまうという問題点があっ
た。また、図17にて説明した従来の圧縮機に搭載され
た同期電動機は、スロット301および304にアルミ
が充填されており、回転子105はかご形二次導体を有
しており、容易に電動機を起動させることができるが、
高コストの永久磁石300aや300bを用いて同期運
転を行っているため、電動機や圧縮機のコストが高くな
るという問題点があった。また、同期電動機を解体する
際、回転子105に永久磁石300a、300bを有し
ているため、解体時に永久磁石が解体装置に引っ付き、
解体が困難になるという問題点もあった。
誘導電動機や同期誘導電動機の製造装置および製造方法
を得ることを目的とする。また、信頼性の高い同期電動
機や同期誘導電動機の製造装置および製造方法を得るこ
とを目的とする。また、解体が容易でリサイクル性の高
い同期誘導電動機や同期誘導電動機の製造装置および製
造方法を提供することを目的とする。
同期誘導電動機は、回転子に設けられ、磁束の流れやす
い方向であるd軸および磁束の流れにくい方向であるq
軸が略90度となる2極の磁極突起を形成する少なくと
も一対のスリット部と、スリット部の外周側に配置され
てスリット部のd軸方向の少なくとも一端に連結され、
誘導トルクを発生させる複数のスロット部と、によって
構成されるスリットスロットを備え、スリットスロット
内に導電性材料を充填したものである。
動機は、スリット部を略直線状としたものである。
動機は、スリット部をd軸に対して略平行となるように
配置したものである。
動機は、スロット部を円周方向に略等間隔に放射状に設
けたものである。
動機は、スリット部とスロット部を分離したものであ
る。
動機は、回転子の軸方向両端部に設けられるエンドリン
グをスリット部及びスロット部内に充填される導電性材
料と一体にダイカストにより成形したものである。
動機は、回転子に設けられ、回転子の回転力を伝達する
シャフトを備え、シャフトを非磁性体で構成したもので
ある。
動機は、回転子の軸方向両端部に非磁性体で構成された
エンドリングを備え、エンドリングにシャフトを一体に
成形したものである。
請求項1乃至請求項8のいずれかに記載の同期誘導電動
機を備えたものである。
電動機の製造方法は、誘導トルクを発生させるスロット
部とリラクタンストルクを発生させるスリット部が連結
した複数のスリットスロットのうち隣接しないスリット
スロットを打ち抜く非隣接スリット打ち抜きステップ
と、非隣接スリットスロット打ち抜きステップにて打ち
抜かれた非隣接スリットスロット間に存在するスリット
スロットを打ち抜く隣接スリットスロット打ち抜きステ
ップと、回転子鉄心の外径を打ち抜く回転子外径打ち抜
きステップと、によって打ち抜かれる回転子鉄心を備え
たものである。
施の形態1について図を用いて説明する。図1は本発明
の実施の形態1を表す同期誘導電動機の横断面図であ
る。また、図2は本発明の実施の形態1を表す回転子の
断面図である。また、図3は本発明の実施の形態1を表
す同期誘導電動機の回転子の斜視図である。図1におい
て、1は磁性部である電磁鋼板により構成された固定子
鉄心であり、複数枚積層されることにより固定子を構成
する。
部に施された巻線、3は磁性部である電磁鋼板により構
成された回転子鉄心であり、積層されて回転子30を構
成する。また、4は内部に導電性部材であるアルミ材が
充填された一対のスリットスロットであり、スリット部
(4a、40aなど)とスロット部(4b、4c、40
b、40cなど)により構成されている。また、5は回
転子鉄心3の中心部に設けられたシャフト穴5aに圧入
や焼きばめなどにより回転子30に固着されているシャ
フトである。
の複数のスロット部4b、4c、40b、40c、41
などは、回転子鉄心3の中心に対して放射状に略均等に
配置されており、誘導トルクを発生させる。ここで、ス
リットスロット4のスリット部4a、40aは、磁束の
流れやすい方向であるd軸と磁束の流れにくい方向であ
るq軸が得られるように、放射状に配置されたスロット
部4b間をd軸に対して略平行になるように直線状に連
続的に接続されており、d軸とq軸が回転子の略中心を
通って直交するようにスリット部4aが設けられて2極
の磁極突起が形成される構造をなしている。すなわち、
スリット部の長手方向(d軸の方向)の両端部にスロッ
ト部が連結接続されている。
部4a、40aが設けられており、スリット部4aとス
リット部40aは回転子鉄心3の略中心を通るd軸を挟
んで略同等距離に直線状に配置されており、略平行にな
るように対をなして設けられている。ここで、図におい
て、磁束の流れやすい方向をd軸、流れにくい方向をq
軸としており、q軸方向のスロット部4c、4cはq軸
に略平行に設けられたスリット部3dにより接続されて
おり、スロット部4c、4cとスリット部4dとは
「U」字形状をしている。
q軸方向のスロット部4c、4cとスリット部4dの部
分は、回転子鉄心3が中心方向に突出した突出部3cが
形成されている(同様にq軸方向のスロット部40c、
40cとスリット部40dの部分は、回転子鉄心3が中
心方向に突出した突出部3cが形成されている。)。
り、積層された回転子鉄心3の両端部に導電性部材であ
るアルミ材のエンドリング6がアルミダイカストにより
設けられている。回転子30のスリットスロット4のス
ロット部4b内部に充填されたアルミ材と積層された回
転子鉄心3の両端部に設けられたエンドリング6によっ
てかご形の二次導体が形成され、二次導体に電流が流れ
ることにより誘導トルクを発生して電動機を起動させる
ことができる。
非磁性体で導電性の部材が充填されており、起動時や非
同期時に誘導トルクを発生させるための二次電流が流れ
る。スリット部には、スロット部と同じようにアルミ材
などの非磁性体で導電性の部材が充填されている。本実
施の形態では、スロット部とスリット部が繋がって一体
で打ち抜かれてスリットスロット部を形成している。
れたアルミ材は非磁性体であり、また、スリットスロッ
ト4に方向性(磁束の流れやすい方向(d軸)と流れに
くい方向(q軸)が機械角で90度ずれて設けられてい
る)を有するように設けているため、固定子1で生成さ
れた磁束は回転子の位置によって2極の磁極突起を有し
ている。
90度ずれた位置に配置して、2極の同期誘導電動機を
構成している。ここで、スロット部4b、40bを設け
ているので、固定子1の巻線2に50Hzおよび60H
zの商用電源と接続して同期誘導電動機を運転させた場
合でも、特別な起動装置を必要とせずに起動でき、低コ
ストな電動機を得ることができる。しかも、スリット部
4a、40aを設けて2極の磁極突起を有するようにし
ているので、同期運転が行なえるため、運転時の回転数
は、誘導電動機のようにすべりが存在せず同期回転数で
ある3000(rpm)および3600(rpm)まで
回転数を拡大することができる。
4極の場合に比べて回転数を大きくすることができる。
すなわち、4極構造の場合では、50Hzおよび60H
zの商用電源の場合、同期運転させても回転数が2極の
半分である1500(rpm)および1800(rp
m)までしか運転させることができないが、本実施の形
態では2極構造にしているので、3000(rpm)お
よび3600(rpm)まで運転させることができ、電
動機の回転数を大きく、高出力の電動機を得ることがで
きる。
転子構造は、従来の誘導電動機と同様にアルミダイカス
トにて製造できるため、本発明の同期誘導電動機を製造
する場合においても、従来の誘導電動機に対してコスト
アップを伴わない。
ット部4b、40bを放射状に略等間隔に配置している
ので、誘導トルクをより大きくすることができ、電動機
を安定して起動させて同期運転に到達させることがで
き、信頼性の高い同期誘導電動機を得ることができる。
ルクを発生させる複数のスロットと、磁束の流れやすい
方向であるd軸および磁束の流れにくい方向であるq軸
が存在するように複数のスロット間を接続する一対のス
リットと、を有し、スロット内およびスリット内に導電
性材料であるアルミ材を充填して2極の磁極突起を形成
した回転子を備えたので、特別な起動装置を必要とせず
に起動でき、低コストな同期電動機を得ることができ
る。しかも、2極の磁極突起を有するようにしているの
で、同期運転が行なえ、運転時の回転数は、誘導電動機
のようにすべりが存在せず同期回転数で運転させること
ができる。
いるので、磁束が通りやすくなり、高効率な電動機を得
ることができる。また、対をなすスリットを磁束が通り
やすい方向であるd軸に対して略平行となるように配置
しているので、磁束が通りやすくなり、電動機の温度上
昇を抑制することができ、巻き線焼損などの発生しない
信頼性の高い電動機が得られる。
を表す同期誘導電動機の別の回転子の断面図であり、図
1乃至図3と同等部分は同一の符号を付して説明は省略
する。図において、図2にて示したq軸方向のスロット
部4c、4cと、このスロット部を接続するスリット部
4d(スロット部40c、40cと、このスロット部を
接続するスリット部40d)をまとめて1つのスリット
スロット部4e(40e)としたものである。
4c、4cとスリット部4d(スロット部40c、40
cとスリット部40d)を1つのスロット部として打抜
くことができるので、打抜き用の刃部の構造が簡単にな
り、打抜き装置が低コストで得られる。また、図2の場
合であれば、スロット部4c、4cとスリット部4dと
が「U」の字状をしているため、打抜いた後に中心側へ
突出する突出部3cがねじれたりして回転子鉄心3の打
抜き精度が悪くなる恐れがあるが、図4のようにq軸方
向のスロット部4c、4cとスリット部4d(スロット
部40c、40cとスリット部40d)を1つのスロッ
ト部としてまとめれば、突出部3cがなくなるので、回
転子鉄心3の打抜き精度も向上できる。
子30はスロット部が放射状に略均等に配置されている
ので、誘導電動機と同様に電動機の起動をより安定して
行うことが可能になる。また、図4に示したようにq軸
方向のスロット部とスリット部をまとめて1つのスロッ
トとしているので、電動機が起動した後の同期運転への
引込特性が向上し、安定して同期回転数で運転させるこ
とができ、高効率な電動機を得ることができる。また、
同期運転への引込性能が向上することにより、非同期運
転時のトルクによる振動および騒音を抑制することがで
きる。
別の回転子の断面図である。図において、図2、図4、
図5と同等部分は同一の符号を付して説明は省略する。
図6、図7に示した回転子は、図2に示したd軸方向の
スロット部41を無くし、さらに、d軸と略平行に一対
設けられたスリットスロットのうち、一番内側に設けら
れたスリットスロット部4のスロット部4b、40bの
内側を、直線状に略平行に配置されている一対のスリッ
ト部4a、40aの延長線上よりも内側に突出するよう
にしてd軸方向に磁束が通りやすくしてd軸方向の磁気
抵抗を少なくしている。
子鉄心3のシャフト用貫通穴5aにぶつかる部分の範囲
内にはスロット部を設けないように(図2、図4、図5
で示したスロット部41を設けないようにしている)し
て、d軸方向に磁束が通りやすくしてd軸方向の磁気抵
抗を少なくしている。また、d軸に対して平行な直線が
回転子鉄心3のシャフト用貫通穴5aにぶつかる部分の
範囲内にはスリット部も設けないようにして、しかも、
最も内側のスリットスロット4のスロット部4b、40
bはスリット部4a、40aよりもシャフト用の貫通穴
5aの方向に突出しないようにして、d軸方向に磁束が
通りやすくしてd軸方向の磁気抵抗を少なくしている。
のインダクタンスLqとd軸側からみた固定子巻線のイ
ンダクタンスLdとの差が大きい程大きなリラクタンス
トルクを発生させることができるため、本実施の形態の
ように、d軸方向のスロット部41を無くし、さらに一
番内側に設けられた2つのスリットスロット部4のスロ
ット部がスリット部の内側に突出しないようにしてd軸
方向の磁気抵抗を小さくすれば、大きなリラクタンスト
ルクを発生させることができ、高出力な同期誘導電動機
を得ることができる。ここで、この場合でも、d軸方向
のスロット部41を無くしているが、残りのスロット部
は放射状に配置されており、別途起動装置などは不要で
あり、起動性能も問題ない低コストで信頼性の高い同期
誘導電動機を得ることができる。
子の断面図である。図において、図2および図4乃至図
7と同等部分は同一の符号を付して説明は省略する。図
8に示した回転子は、図7に示した回転子のd軸と略平
行に一対設けられたスリットスロットのうち、一番内側
に設けられたスリットスロット部4のスロット部4b、
40bに相当する部分をなくしてスリット部4a、40
aを直線状にスロット部4b、40bの位置まで延長し
たものである。
スリットスロット部4のスロット部に相当する部分が無
いので、充填するアルミ材が少なくて良く、低コストな
電動機が得られる。また、スリットスロットの形状が簡
単になるので、打抜き型が簡略化され、コストが低減で
きる。また、固定子で生成された磁束の流れをより改善
することができ、電動機を高効率に運転させることがで
きる。特にシャフト5に最も近接したスリットスロット
部4の形状をd軸と略平行にすることにより、より磁束
の流れを改善することができ、高効率な電動機を得るこ
とができる。よって、電動機の損失による温度上昇を低
減させることができ、電動機の効率が向上する。この場
合も、残りのスロット部は放射状に配置されており、別
途起動装置などは不要であり、起動性能は問題ない。
(4a、4d、40a、40dなど)とスロット部(4
b、4c、40c、40dなど)を分離させても良い。
図9は本実施の形態を表す別の回転子の断面図である。
図において、図2および図4乃至図8と同等部分は同一
の符号を付して説明は省略する。図9に示した回転子
は、図2に示したスリットスロット部のスリット部(4
a、4d、40a、40dなど)とスロット部(4b、
4c、40c、40dなど)とを分離させたものであ
る。
はスリット部であり、磁束の流れやすい方向であるd軸
と磁束の流れにくい方向であるq軸が得られるように配
置されており、リラクタンストルクを発生させる。ま
た、4b、4c、40b、40d、41はスロット部で
あり、回転子鉄心3の中心に対して放射状に略均等に配
置されており、誘導トルクを発生させる。
離され、スリット40aはスロット40bと分離されて
いる。また、スリット4dはスロット4cと分離され、
スリット40dはスロット40cと分離されている。
離すると、スリット部とスロット部に別々の部材を充填
することができるようになる。たとえば、スロット部に
ダイカスト法などによりアルミ材を充填し、スリット部
には別の部材、たとえば銅などをダイカスト法などによ
り充填することができる。この場合、スリット部にはス
ロット部の充填部材が入らないようにカバーをしてから
スロット部に別の充填部材を充填すればスリット部とス
ロット部の充填部材を分離することができる。
離したので、スリット部とスロット部に別々の充填部材
を充填できるため、充填部材の選択の自由度が広がり、
コスト低減が行なえ、さらに、電動機の特性上の自由度
も増すことができる。
しも導電性の部材でなくてもよい。スロット部に導電性
部材を充填し、スリット部に透磁率の低い部材を充填す
るようにしてもよい。スリット部に透磁率の低いマグネ
ットなどを挿入しても同様の効果が得られる。この場
合、予め、マグネットを挿入できるようにマグネットの
大きさ分だけ充填部材にすきまを空けておき、そこにマ
グネットを挿入するようにすればよい。このとき、スリ
ット部とマグネットの対向する位置に凹部とこの凹部に
嵌合する凸部などの嵌合部を設けてマグネットとスリッ
トが嵌合するように挿入すれば、マグネットの挿入位置
決めが容易になり、またマグネットの固定も確実に行な
える。
しては、スリットスロット部4の形状に加工されたアル
ミバーをそれぞれのスリットスロット部4に挿入した後
に、加工したエンドリングをスリットスロット部4に挿
入されたアルミバーに溶接すればよい。ただし、アルミ
バーを複雑なスリット形状に加工する必要があるため、
若干のコストアップにはなる。
て、スリットスロット内部のアルミ材をアルミダイカス
トによりエンドリングと一体に設ける方法がある。この
方法で回転子30を製造すれば、スリットスロット4の
内部に充填させるアルミ材と回転子30の両端に設けら
れるエンドリング6をダイカスト法により一体成形で構
成することができるので、製造面での能率が向上し、製
造時間が短縮できる。
スロット部4内のアルミ材を固着すると、溶接の仕方や
溶接個所などによっては回転子鉄心3とかご形二次導体
との一体性が弱くなり、遠心力に対する強度が確保でき
ずに、運転時に回転子30が破壊する可能性もある。し
かし、アルミダイカストによりエンドリングとスリット
スロット部4内のアルミ材を行ったに成形すれば、回転
子鉄心3とかご形二次導体(アルミ材)が一体化される
ので、構造面で強度が向上し、信頼性の優れた電動機を
得ることができる。
の軸方向両端部に設けられるエンドリングをスリット及
びスロット内に充填される導電性材料であるアルミ材と
一体にアルミダイカストにより成形した回転子を備えた
ので、溶接によりエンドリングとスリットスロット部4
内のアルミ材を固着する場合に比べて、構造面で強度が
向上し、信頼性の優れた電動機を得ることができる。
期電動機のように永久磁石を用いていないため、解体時
に永久磁石が解体装置に引っ付くことがないので、電動
機を容易に解体することができ、リサイクル性の良い電
動機を得ることができる。
の本数を4本の場合で説明したが、別に4本でなくても
同様の効果が得られる。また、導電性材質としてアルミ
材について説明したが、銅、銅合金、真鍮、ステンレス
鋼材などのその他の材質を用いても同様の効果を得るこ
とができる。例えば、材質として銅を用いた場合、銅は
アルミ材より抵抗率が低いため、かご形二次導体の抵抗
が低くなり、起動から同期引込までの特性を改善させる
ことができる。
構成しているため、4極の場合よりも回転数を2倍にす
ることができるので、圧縮機に搭載すれば高出力な圧縮
機を得ることができる。また、誘導電動機を使用した場
合に比べて、すべりが発生しないため、回転数を大きく
でき、高出力な電動機や圧縮機を得ることができる。ま
た、磁石を有しない同期電動機を使用した場合に比べ
て、大掛かりな起動装置が必要ないので、低コストな電
動機や圧縮機が得られる。また、磁石を有する同期電動
機を使用した場合に比べて、磁石が不要なため低コスト
であり、また、解体時に磁石が解体装置などに引っ付く
こともなくリサイクル性に優れた電動機や圧縮機を得る
ことができる。
起動から同期回転数への引込みまでの時間を短くでき性
能が良好であるため、低振動・低騒音な同期誘導電動機
を得ることができ、この同期誘導電動機を搭載すれば、
低振動・低騒音な圧縮機を得ることができる。また、本
実施の形態の電動機やこの電動機を搭載した圧縮機は低
振動であるため、冷凍・空調装置に適用した場合には、
配管振動による配管亀裂などの発生しない信頼性の高い
冷凍・空調装置を得ることができる。また、本実施の形
態の電動機やこの電動機を搭載した圧縮機は低振動・低
騒音であるため、冷凍・空調装置に適用した場合には、
防振装置や防音装置が不要となり、低コストで信頼性の
高い冷凍・空調装置が得られる。
態2を表す同期誘導電動機の回転子の断面図である。図
において、実施の形態1と同等部分は同一の符号を付し
て説明は省略する。本実施の形態では、実施の形態1で
説明した回転子のシャフトに非磁性体を使用するもので
ある。
体である電磁鋼板が使用され、積層されて回転子3を構
成する。4、42は非磁性体で導電性部材であるアルミ
材などが充填されたスリットスロットであり、4a、4
2aはスリット部、4b、42bはスロット部である。
Lはスリット部4aとスリット部42aとの間の磁性体
である回転子鉄心3の幅であり、Mはシャフト5とスリ
ット4aとの間の磁性体である回転子鉄心3の幅であ
る。ここで、スリット部4aや42aは実施の形態1で
説明したように直線状でなくてもよく、シャフト50を
中心にしてシャフト50を挟みこむようにd軸方向に開
口した丸みを帯びた形状をしている。
ルミ材やステンレス鋼などが使用されている。実施の形
態1で説明した回転子のシャフト5は、鉄などの磁性体
であり、シャフト用貫通穴5aに焼きばめや圧入などに
より固着されている。したがって、シャフト5の部分に
はスリット部を設けることができないため、q軸側から
みた場合の磁性体と非磁性体の比率は、シャフト5の分
だけ磁性体の比率がかなり大きくなり、電動機の効率を
良い状態で使用していない場合があった。この磁性体と
非磁性体の比率は、極数などによって効率のよくなる所
定の比率にする方が望ましく、解析や実験などにより電
動機入力などが小さくなるように選定した方がよい。
良くなる磁性体と非磁性体の比率を実験により求めた
所、この所定の比率は磁性体:非磁性体=1:1(磁性
体と非磁性体との比率が略同等)にした方が良いことが
分かったので、できるだけ磁性体:非磁性体=1:1に
近づけるようにシャフト50を非磁性体で構成するよう
にしてシャフト50以外の部分の磁性体の部分が大きく
とれるようにしている。シャフト5に鉄などの磁性体を
使用している場合には、磁性体と非磁性体の比率を略同
等にするためには、シャフト5が磁性体のためシャフト
5以外の磁性体の部分を少なくして、逆に非磁性体の部
分(スリット部4)を大きくしなければならない。
を小さくする必要がある。図11は磁性体と非磁性体の
幅について説明するための回転子の断面図である。図に
おいて、実施の形態1と同等部分は同一の符号を付して
説明は省略する。図において、3は回転子鉄心であり、
磁性体である電磁鋼板が使用され、積層されて回転子3
を構成する。4、42は非磁性体で導電性部材であるア
ルミ材などが充填されたスリットスロットであり、4
a、42aはスリット部、4b、42bはスロット部で
ある。Lはスリット部4aとスリット部42aとの間の
磁性体である回転子鉄心3の幅であり、Mはシャフト5
とスリット4aとの間の磁性体である回転子鉄心3の幅
である。
リット部42aとの間の磁性体である回転子鉄心3の幅
Lやシャフト5とスリット部4aとの間の磁性体である
回転子鉄心3の幅Mは打ち抜きによる変形や回転子の強
度を確保する必要があるため、それほど小さくできない
ので、q軸方向の磁性体と非磁性体との比率も磁性体の
方が大きくなってしまい、効率の良い状態で使用できて
いない可能性があった。
に示したようにシャフト50の非磁性体であるステンレ
ス材などを使用するようにしているので、図11の場合
とは逆に、シャフト50が非磁性体であるため、スリッ
ト部4aとスリット部42aとの間の磁性体である回転
子鉄心3の幅Lやシャフト5とスリット4aとの間の磁
性体である回転子鉄心3の幅Mを大きくして磁性体の比
率を増やす必要が生じる。
ト50に非磁性体を使用すれば、図10に示したように
幅Lや幅Mを大きくすることができるので、打ち抜きに
よる回転子鉄心3の変形や回転子30の強度も確保でき
る。また、シャフトを保持する部分の幅Mも大きくでき
るので、シャフトの保持強度も向上し、運転中にシャフ
ト50が回転子30からはずれたりすることもなくなり
信頼性が高く高効率な同期誘導電動機が得られる。
子の斜視図、図13は本発明の実施の形態2を表す回転
子の断面図である。図において、実施の形態1と同等部
分は同一の符号を付して説明は省略する。図12におい
て、3は回転子鉄心であり、軸方向に積層されて回転子
30を構成する。55は積層された回転子鉄心3の軸方
向両端部に設けられたエンドリングであり、アルミ材な
どの非磁性体がダイカストなどによりシャフト55aが
一体に成形されている。また、図13において、4、4
2、43、44はそれぞれd軸に対して一対設けられた
スリットスロットであり、実施の形態1で説明したよう
にスリット部とスロット部から構成されていて、ダイカ
ストなどによりエンドリング55と一体で成形されっ
る。。
どのシャフト55aをエンドリング55と一体に成形し
ているので、回転子鉄心3にシャフト55aを設ける必
要がなくなる。したがって、図13に示したように回転
子鉄心3にはシャフトはなく、従来シャフトがあった部
分にもスリットスロット43、44を設けることができ
る。よって、q軸方向の磁性体と非磁性体との比率を所
定の比率(磁性体と非磁性体が同等の比率が望ましい)
に設定することが可能になる。
合は、q軸方向の非磁性体部分であるスリットスロット
4、42、43、44、4eの幅と磁性体部分である回
転子鉄心3のスリットスロット(4、42、43、4
4、4e)間の幅が同一になるように設定すればよい。
このとき、回転子鉄心3のスリットスロット(4、4
2、43、44、4e)間の幅は打ち抜き時に変形せ
ず、回転子の強度が得られる幅に設定すれば、信頼性が
確保できるともに、高効率の同期誘導電動機が得られ
る。
で構成しエンドリング55と一体にダイカストなどによ
り成形すれば、回転子鉄心3にシャフト55aを設ける
必要がなくなるので、従来シャフトがあった部分にもス
リットスロット(43、44)を設けることができるた
め、磁束の流れにくい方向であるq軸方向の磁性体と非
磁性体の比率を所定の比率に設定でき、高効率の電動機
を得ることができる。また、回転子鉄心3にシャフト5
5aを設ける必要がなくなるので、従来シャフトがあっ
た部分にもスリットスロット(43、44)を設けるこ
とができるため、スリットスロット間の幅も強度が得ら
れる自由な幅に設定でき、信頼性の高い同期誘導電動機
を得ることができる。
にて説明する。図14は本発明の実施の形態3を表す同
期誘導電動機の回転子の製造の様子を示す図であり、電
磁鋼板を打ち抜き手段であるパンチ型により回転子の形
状に打ち抜く際に、2つ以上スリットスロットが隣接す
る場合に隣接するスリットスロットが同時に打ち抜かれ
ないように、スリットスロット部を数回に分けて打ち抜
くようにして打ち抜き精度のよい回転子鉄心を得るよう
にしている。本実施の形態では、実施の形態1で説明し
た図7の形状の回転子鉄心3を順次打ち抜く様子を示し
ている。
パンチ型(図示せず)に順次通される電磁鋼板であり、
回転子鉄心3が打ち抜き手段により順次打ち抜かれてい
く様子が示されている。図において、8a、8b、8
c、8fはリラクタンストルクを発生させるためのスリ
ット部と誘導トルクを発生させるためのスロット部を有
するスリットスロットであり、d軸方向に向かって幅方
向が隣接して配置されている。85はシャフト用貫通
穴、83は回転子鉄心3の外周部である。
ト用貫通穴打ち抜き手段によりシャフト用貫通穴85が
打ち抜かれ、最外周スリットスロット打ち抜き手段によ
り最外周のスリットスロット8aが打ち抜かれる。この
とき、シャフト用貫通穴85と最外周のスリットスロッ
ト8aを別々に打ち抜いてもよいが、同時に打ち抜いた
方が効率がよく時間が短縮できる。
トスロット8b、8c、8fのうち、隣接したスリット
スロットが同時に打ち抜かれないように非隣接スリット
スロット打ち抜き手段によりスリットスロット8cを除
いたスリットスロット8bとスリットスロット8fを同
時に打ち抜くようにしている。もちろん、スリットスロ
ット8bとスリットスロット8fは同時に打ち抜く必要
はなく、別々に打ち抜いてもよい。
とスリットスロット8fの間でスリットスロット8bと
スリットスロット8fに隣接するスリットスロット8c
を隣接スリットスロット打ち抜き手段により打ち抜く。
そして、最後に〔D〕にて、回転子鉄心外周部打ち抜き
手段により回転子鉄心3の外周部83を打ち抜いて、回
転子鉄心3が完成する。そして、この回転子鉄心3を複
数枚積層した後、複数のスリットスロットと積層された
回転子鉄心の両端部に設けられるエンドリングとを非磁
性体のアルミ材などによりダイカストにて一体に成形し
て回転子30を完成させる。
直線状部分を有するスリットスロットが複数隣接(8
b、8c、8fは幅方向(d軸方向)に隣接してい
る。)している場合に、同時に打ち抜くとスリットスロ
ット間の回転子鉄心3(電磁鋼板)の細い部分に応力が
集中して強度が弱くなり、回転子鉄心3の打ちぬき精度
が悪化する。本実施の形態では、隣接するスリットスロ
ット部(8b、8c、8fは隣接している。)を同時に
打ち抜かないで、スリットスロット8bとスリットスロ
ット8fを先に打ち抜いた後にスリットスロット8bと
スリットスロット8fの間でスリットスロット8bとス
リットスロット8fに隣接するスリットスロット8cを
打ち抜くようにしているので、スリットスロットを打ち
抜いた後にできるスリットスロット間の細い幅の部分に
応力集中が生じないため、回転子鉄心の打ち抜き精度が
悪化せず、回転子鉄心の強度も確保される。
る回転子の場合、隣接するスリットスロットを同時に打
ち抜くとスリットスロット部間に細い幅の部分ができ、
この細い幅の部分に応力が集中して、スリットの断面形
状がくの字に変形する可能性があり、細い幅の部分の断
面形状が変形した状態で打ち抜かれた回転子鉄心3を積
層すると、積層した時に変形した部分の軸方向に隙間が
生じる。
にアルミダイカストによりアルミ材を充填すると、上記
軸方向隙間からアルミ材が積層された回転子鉄心3間に
漏れてブリッジを生成する恐れがある。ブリッジが生成
された回転子を用いて電動機を運転させると、ブリッジ
に不要な電流が流れることになり、誘導電動機としての
特性が悪化して、非同期時のトルクによる振動および騒
音が発生することがある。
手段であるパンチ型で回転子鉄心を打ち抜く際に隣接す
るスリットスロットを同時に打ち抜かないように、スリ
ットスロットを数回に分けて打ち抜き、隣接するスリッ
トスロット間の細い幅の部分に応力が集中しないように
しているため、スリットスロットの断面の変形を極力抑
えることができる。したがって、スリットスロット部に
アルミ材をアルミダイカストにて充填してもアルミ材が
漏れることがなく、ブリッジの生成を抑えることができ
るので、ブリッジに不要な電流が流れることがなく、誘
導電動機としての特性が悪化せず、非同期時のトルクに
よる振動および騒音の発生も抑制できる。
るスリットスロットが同時に打ち抜かれないように非隣
接スリットスロット打ち抜き手段によりスリットスロッ
ト8cを除いたスリットスロット8bとスリットスロッ
ト8fを同時に打ち抜いた後に、隣接スリットスロット
打ち抜き手段によりスリットスロット8bとスリットス
ロット8fの間でスリットスロット8bとスリットスロ
ット8fに隣接するスリットスロット8cを打ち抜くよ
うにしているので、簡単な設備でありながらスリットス
ロット間のq軸方向にできる電磁鋼板の細い幅の部分に
応力集中が発生せず、回転子鉄心の変形などが起こらな
い信頼性の高い同期誘導電動機および同期誘導電動機の
製造措置が得られる。
るので、ブリッジに不要な電流が流れることがなく、誘
導電動機としての特性が悪化せず、非同期時のトルクに
よる振動および騒音の発生も抑制できる高効率で低振動
・低騒音な同期誘導電動機および同期誘導電動機の製造
措置が得られる。また、回転子鉄心の打ち抜き精度が良
好で回転子の強度も確保できる信頼性の高い回転子を得
ることができる。
ャートにて説明する。図15は本発明の実施の形態3を
表す回転子鉄心の製造フローチャート図である。図にお
いて、ST11はシャフト用貫通穴打ち抜きステップ、
ST12は最外周スリットスロット打ち抜きステップ、
ST13は隣接するスリットスロットが同時に打ち抜か
れないように隣接するスリットスロットのうちのどちら
か一方を打ち抜く非隣接スリットスロット打ち抜きステ
ップ、ST14はスリットスロット8bとスリットスロ
ット8fの間でスリットスロット8bとスリットスロッ
ト8fに隣接するスリットスロット8cを打ち抜く隣接
スリットスロット打ち抜きステップ、ST15は回転子
外径打ち抜きステップである。
ける〔A〕に相当し、ST13が図14における〔B〕
に相当する。また、ST14が図14における〔C〕に
相当し、ST15が図14における〔D〕に相当してい
る。
れるシャフト用貫通穴85を打ち抜く。そして、ST1
2にて最も外側に設けられた一対のスリットスロット部
8aを打ち抜く。このとき、スリットスロット部8aと
シャフト用貫通穴85は同時に打ち抜いてもよいし、別
々に打ち抜いてもよい。ST13にて、3つ隣接するス
リットスロット8b、8c、8fのうち、隣接したスリ
ットスロットが同時に打ち抜かれないようにスリットス
ロット8cを除いた一対のスリットスロット8bと一対
のスリットスロット8fを同時に打ち抜く。このとき、
隣接するスリットスロットが2つの場合は、2つを同時
に打ち抜かないで、どちらか一方を打ち抜く。
抜かれたスリットスロット8bとスリットスロット8f
との間のスリットスロット8cを打ち抜くようにしてい
る。このように本実施の形態では、3つ隣接するスリッ
トスロット8b、8c、8fがある場合に、まん中のス
リットスロット8cをのぞいて両側のスリットスロット
8b、8fを先に打ち抜き、その後にまん中のスリット
スロット8cを打ち抜くようにしており、隣接するスリ
ットスロットが同時に打ち抜かれないようにしている。
隣接するスリットスロットが2つの場合や4つ以上の場
合でも、隣接するスリットスロットが同時に打ち抜かれ
ないように打ち抜く順番を考慮すればよい。
3の外周部83を打ち抜き、一枚の回転子鉄心3を完成
させる。このステップを順次繰り返すことにより、複数
枚の回転子鉄心3を得ることができ、それらを積層して
スリットスロットと軸方向の両端部に設けられるエンド
リングをアルミ材などの非磁性体をダイカストにより一
体に成形することにより回転子30が得られる。
たスリットスリットが同時に打ち抜かれないように隣接
したスリットスリットのうちのどちらか一方を打ち抜く
非隣接スリットスロット打ち抜きステップと、非隣接ス
リットスロット打ち抜きステップにて打ち抜かれたスリ
ットスロットと隣接するスリットスロットを打ち抜く隣
接スリットスロット打ち抜きステップとを備えているの
で、スリットスロットの打ち抜きの順番を変更するだけ
の簡単な制御を行なうだけでスリットスロット間のq軸
方向にできる回転子鉄心3のスリットスロット間の細い
幅の部分に応力集中が発生せず、回転子鉄心の変形など
が起こらない信頼性の高い低コストな同期誘導電動機の
製造方法が得られる。
ンチ型で回転子鉄心3を打ち抜く構成について説明した
が、回転子鉄心の外側に固定子鉄心を同時に打ち抜くよ
うにしてもよい。そのようにすると、固定子鉄心と回転
子鉄心が一度に打ち抜けるので、打ち抜き時間が短縮さ
れ、打ち抜き設備も簡略化でき、コスト低減が図れる。
は、回転子に設けられ、磁束の流れやすい方向であるd
軸および磁束の流れにくい方向であるq軸が略90度と
なる2極の磁極突起を形成する少なくとも一対のスリッ
ト部と、スリット部の外周側に配置されてスリット部の
d軸方向の少なくとも一端に連結され、誘導トルクを発
生させる複数のスロット部と、によって構成されるスリ
ットスロットを備え、スリットスロット内に導電性材料
を充填したので、特別な起動装置を必要とせずに起動で
き、低コストな同期電動機を得ることができる。
動機は、スリット部を略直線状としたので、磁束が通り
やすくなり、高効率な電動機を得ることができる。
動機は、スリット部をd軸に対して略平行となるように
配置したので、磁束が通りやすくなり、電動機の温度上
昇を抑制することができ、巻き線焼損などの発生しない
信頼性の高い電動機が得られる。
動機は、スロット部を回転方向に略等間隔に設けた回転
子を備えたので、誘導トルクをより大きくすることがで
き、電動機を安定して起動させて同期運転に到達させる
ことができ、信頼性の高い同期誘導電動機を得ることが
できる。
動機は、スリット部とスロット部を分離したので、スリ
ット部とスロット部に別々の充填部材を充填できるた
め、充填部材の選択の自由度が広がり、コスト低減が行
なえ、さらに、電動機の特性上の自由度も増すことがで
きる。
動機は、回転子の軸方向両端部に設けられるエンドリン
グをスリット部及びスロット部内に充填される導電性材
料と一体にダイカストにより成形した回転子を備えたの
で、構造面で強度が向上し、信頼性の優れた電動機を得
ることができる。
動機は、回転子に設けられ、回転子の回転力を伝達する
シャフトを備え、シャフトを非磁性体で構成したので、
打ち抜きによる回転子鉄心の変形や回転子の強度も確保
できる。また、シャフトを保持する部分の幅も大きくで
きるので、シャフトの保持強度も向上し、運転中にシャ
フトが回転子からはずれたりすることもなくなり信頼性
が高く高効率な同期誘導電動機が得られる。
動機は、回転子の軸方向両端部に非磁性体で構成された
エンドリングを備え、エンドリングにシャフトを一体に
成形したので、磁束の流れにくい方向であるq軸方向の
磁性体と非磁性体の比率を所定の比率に設定でき、高効
率の電動機を得ることができる。
請求項1乃至請求項8のいずれかに記載の同期誘導電動
機を備えたので、大掛かりな起動装置を必要とせず、ま
た、起動から同期回転数への引込みまでの時間が短く性
能が良好であり、低振動・低騒音な圧縮機を得ることが
できる。
電動機の製造方法は、誘導トルクを発生させるスロット
部とリラクタンストルクを発生させるスリット部が連結
した複数のスリットスロットのうち隣接しないスリット
スロットを打ち抜く非隣接スリット打ち抜きステップ
と、非隣接スリットスロット打ち抜きステップにて打ち
抜かれた非隣接スリットスロット間に存在するスリット
スロットを打ち抜く隣接スリットスロット打ち抜きステ
ップと、回転子鉄心の外径を打ち抜く回転子外径打ち抜
きステップと、によって打ち抜かれる回転子鉄心を備え
たので、スリットスロットの打ち抜きの順番を変更する
だけの簡単な制御を行なうだけでスリットスロット間の
q軸方向にできる回転子鉄心のスリットスロット間の細
い幅の部分に応力集中が発生せず、回転子鉄心の変形な
どが起こらない信頼性の高い低コストな同期誘導電動機
の製造方法が得られる。
の横断面図である。
である。
の回転子の斜視図である。
の別の回転子の断面図である。
の別の回転子の断面図である。
面図である。
面図である。
面図である。
面図である。
機の回転子の断面図である。
めの回転子の断面図である。
図である。
図である。
の様子を示す図である。
製造フローチャート図である。
る。
子鉄心、3c 突出部、4 スリットスロット、4a
スリット、4b、4c スロット、4d スリット、4
e スリットスロット、5 シャフト、6 エンドリン
グ、8 電磁鋼板、8a、8b、8c、8f スリット
スロット、11 回転子、13 スリット、20 固定
子、40a スリット、40b、40c スロット、4
0d スリット、40e スリットスロット、41 ス
ロット、42 スリットスロット、42a スリット
部、42b スロット部、43、44 スリットスロッ
ト、50 シャフト、55 エンドリング、55a シ
ャフト、83 回転子鉄心、85 シャフト用貫通穴、
105 回転子、300a、300b 永久磁石、30
1 アルミ、304 スロット。
Claims (10)
- 【請求項1】 回転子に設けられ、磁束の流れやすい方
向であるd軸および磁束の流れにくい方向であるq軸が
略90度となる2極の磁極突起を形成する少なくとも一
対のスリット部と、前記スリット部の外周側に配置され
て前記スリット部のd軸方向の少なくとも一端に連結さ
れ、誘導トルクを発生させる複数のスロット部と、を備
え、前記スリット及び前記スロット内に導電性材料を充
填したことを特徴とする同期誘導電動機。 - 【請求項2】 前記スリット部を略直線状としたことを
特徴とする請求項1に記載の同期誘導電動機。 - 【請求項3】 前記スリット部を前記d軸に対して略平
行となるように配置したことを特徴とする請求項1また
は請求項2に記載の同期誘導電動機。 - 【請求項4】 前記スロット部を円周方向に略等間隔に
放射状に設けたことを特徴とする請求項1乃至請求項3
のいずれかに記載の同期誘導電動機。 - 【請求項5】 前記スリット部と前記スロット部を分離
したことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか
に記載の同期誘導電動機。 - 【請求項6】 前記回転子の軸方向両端部に設けられる
エンドリングを前記スリット部及び前記スロット部内に
充填される導電性材料と一体にダイカストにより成形し
たことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに
記載の同期誘導電動機。 - 【請求項7】 前記回転子に設けられ、前記回転子の回
転力を伝達するシャフトを備え、前記シャフトを非磁性
体で構成したことを特徴とする請求項1乃至請求項6の
いずれかに記載の同期誘導電動機。 - 【請求項8】 前記回転子の軸方向両端部に非磁性体で
構成されたエンドリングを備え、前記エンドリングに前
記シャフトを一体に成形したことを特徴とする請求項7
に記載の同期誘導電動機。 - 【請求項9】 請求項1乃至請求項8のいずれかに記載
の同期誘導電動機を備えたことを特徴とする圧縮機。 - 【請求項10】 誘導トルクを発生させるスロット部と
リラクタンストルクを発生させるスリット部が連結した
複数のスリットスロットのうち隣接しないスリットスロ
ットを打ち抜く非隣接スリット打ち抜きステップと、前
記非隣接スリットスロット打ち抜きステップにて打ち抜
かれた非隣接スリットスロット間に存在するスリットス
ロットを打ち抜く隣接スリットスロット打ち抜きステッ
プと、回転子鉄心の外径を打ち抜く回転子外径打ち抜き
ステップと、によって打ち抜かれる回転子鉄心を備えた
ことを特徴とする同期誘導電動機の製造方法。
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