JP2787984B2 - かご形誘導電動機のための回転子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はかご形誘導電動機に係り、特にかご形誘導電
動機に採用するに適した回転子に関する。

（従来技術） 従来、この種のかご形誘導電動機においては、円板状
電磁鋼板と円板状高張力鋼板とを交互に円筒状に積層
し、かつこの円筒状積層鋼板にその各軸穴部を通し回転
軸を同軸的に圧入して構成した回転子を採用することが
考えられる（特開昭59−83827号公報参照）。

（発明が解決しようとする課題） ところで、このような構成においては、電磁鋼板の機
械的強度に比べて高張力鋼板の機械的強度の方が非常に
高いため、円筒状積層鋼板に対する回転軸の圧入時に、
電磁鋼板が降伏してその回転軸に対する締め代を適正に
維持し得なくなったとしても、高張力鋼板がその高機械
的強度により回転軸に対する締め代を適正に維持する。
従って、回転子が超高速回転しても、円筒状積層鋼板は
回転軸と共に常に一体的に回転する。

しかし、高張力鋼板が非磁性材料であるため、上述の
円筒状積層鋼板の磁気特性は、円筒状積層鋼板全体を電
磁鋼板のみで形成した場合に比べ、高張力鋼板の積層枚
数分だけ低下することとなり、その結果、誘導電動機と
しての出力効率の大幅な低下をきたすという不具合を生
ずる。

これに対しては、実開昭58−9045号公報に示されてい
るように、回転子の積層鋼板全体を、高機械的強度及び
高磁気特性の双方を兼ね備えた非晶質磁性材料からなる
鋼板でもって構成することも考えられる。

しかし、非晶質磁性材料の磁気特性は、同非晶質磁性
材料に歪を与えると大きく低下してしまう。また、非晶
質磁性材料の縦弾性係数及び耐熱特性が共に低いという
問題がある。さらには、非晶質磁性材料の直角曲げ強度
が低いために、かかる材料からなる鋼板は割れ易いとい
う問題がある。しかも、鋼板の板厚は数10（μｍ）と薄
いため、取扱いが非常に困難である。

しかして、以上のような非晶質磁性材料の種々の欠点
のために、非晶質磁性材料からなる円筒状積層鋼板に回
転軸を圧入するにあたり、各鋼板の締め代を超高速回転
に必要なだけ確保しようとしても、各鋼板が、圧入代に
よる直角曲げ作用を受けて、塑性変形することなく剪断
破損してしまう。従って、各鋼板内部にも亀裂等が残存
することとなり、超高速回転に達する前にはるかに低い
回転数において円筒状積層鋼板が破壊するという不具合
を招く。

そこで、本発明は、以上のようなことに対処するべ
く、かご形誘導電動機において、高磁気特性をもつ材料
及び高張力特性をもつ材料の双方の特性を有効に活用し
て形成した回転子を提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段） かかる課題の解決にあたり、本発明の構成上の特徴
は、回転子反対と、この回転子本体に圧入により同軸的
に嵌装した回転軸からなるかご形誘導電動機のための回
転子において、前記回転子本体は、非晶質磁性材料また
は珪素を約6.5重量％含有させて高珪素電磁鋼板材料か
ら選択した高強度の磁性材料からなる複数の円板状磁性
鋼板と、前記磁性材料よりも直角曲げ強度が高く回転軸
に圧入配置され得る高張力材料からなる複数の円板状高
張力鋼板とを同軸的に混在積層するとともに、この同軸
的に混在積層された両端部側に前記高張力鋼板を配置
し、さらにその両外側に短絡環を配置して形成され、か
つ、前記磁性鋼板の内径寸法をａ（μｍ）とし、前記回
転軸の外径寸法をｂ（μｍ）とし、前記高張力鋼板の内
径寸法をｃ（μｍ）とした場合に、ｂ＋10（μｍ）≧ａ
≧ｂ−10（μｍ）＞ｃの関係が成立するように、各寸法
a,b,cを規定したことにある。

（作用効果） このように本発明を構成したことにより、前記各磁性
鋼板本来の機械的強度及び高磁気特性を確保しつつ、前
記回転軸を前記回転子本体に的確に圧入できることとな
り、この結果、前記回転子本体は、前記各高張力鋼板の
みにて、前記回転軸と所要の締め代でもって連結して、
回転子の超高速回転を可能にする。

また、同軸的に混在積層された両端部側に前記高張力
鋼板を配置し、さらにその両外側に短絡環を配置して形
成されているので、前記各短絡環の溶接等による熱的接
合時或いはかしめ等による機械的接合時に、前記各磁性
鋼板を形成する材料の高温化による結晶化を招くことな
く、或いは各磁性鋼板に機械的歪みを与えることなく、
前記各磁性鋼板の材料に固有の高磁気特性を有効に確保
できる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面により説明すると、第
１図は、かご形誘導電動機に適用した本発明に係る回転
子の一例を示しており、この回転子は、円筒状回転子本
体Ｒの中央部に回転軸Ｓを同心的に圧入により嵌装して
構成されている。回転子本体Ｒは、高張力材料からなる
複数枚の円環板状高張力鋼板10a,・・・,10hと、非晶質
磁性材料からなる複数枚の円環板状磁性鋼板20a,・・
・,20hとを備えており、これら各鋼板10a,・・・,10h及
び20a,・・・20hは、第１図〜第３図に示す順序にて、
交互に同軸的にかつ円筒状に積層されている。

かかる場合、各鋼板を第１図〜第３図に示す順序にて
交互に積層したのは以下の理由による。

（１）誘導電動機の出力効率を高めるために、同誘導電
動機の固定子から回転子本体Ｒに流入する磁束の密度
を、回転子本体Ｒの軸方向中央部にて最高とすべく、同
軸方向中央部に４枚の磁性鋼板20c,・・・,20fを配置す
るとともに、残余の各磁性鋼板20a,20b,20g,20hを各張
力鋼板10c,10d,10e,10fとそれぞれ交互に軸方向に左右
対称に配置した。

（２）非晶質磁性材料は、熱に弱く400℃以上の高温下
にて結晶下してしまう。そこで、後述のように複数の導
体棒30,・・・,30及び両短絡環40,50を交互に溶接或い
はろう付け等により接合する際に生じる高温が各磁性鋼
板20a,・・・,20hに及ばないようにし、また、かしめ等
の機械的接合方法による際には、各磁性鋼板20a,・・
・,20hの歪による磁気特性の低下が生じないようにする
ために、回転子本体Ｒの両軸方向端部にそれぞれ各一対
の高張力鋼板10a,10b,及び10g,10hを配置するようにし
た。

また、回転子本体Ｒに対する回転軸Ｓの圧入時におい
て、各磁性鋼板20a,・・・,20hの直角曲げ強度が低いた
めに生じると予測される各磁性鋼板20a,・・・,20hの剪
断破壊及び歪応力の残留を未然に防止すべく各磁性鋼板
20a,・・・,20hの内径寸法を次のように定めた。また、
この内径寸法を前提として、回転子本体Ｒが回転軸Ｓに
対し相対回転を起こさぬように各高張力鋼板10a,・・
・,10hの内径寸法をも次のように定めた。

（１）各磁性鋼板20a,・・・,20hのの内径寸法をａ（第
３図参照）とし、回転軸Ｓの外径寸法をｂ（第１図参
照）とすれば、ａ＝ｂ±10（μｍ）となるように各磁性
鋼板20a,・・・,20hの内径寸法を仕上げる。

（２）各高張力鋼板10a,・・・,10hの内径寸法をｃ（第
３図参照）とすれば、回転子本体Ｒの超高速回転時に各
高張力鋼板10a,・・・,10hの内径が増大しても回転子本
体Ｒが回転軸Ｓに対し相対回転しないように、各高張力
鋼板10a,・・・,10hの回転軸Ｓに対する締め代を十分に
確保すべく内径寸法ｃを外径寸法ｂよりも小さめにする
ようにしてある。かかる場合、内径寸法ｃは、各高張力
鋼板10a,・・・,10hの比重、ヤング率、外径寸法、回転
数に基き定まる遠心力による拡大代を回転軸Ｓの外径寸
法ｂから減じた値に相当する。

また、各鋼板10a,・・・,10h,20a,・・・,20hの各挿
通穴（第４図にては、鋼板10aの各挿通穴11,・・・,11
を示す）には、各導体棒30,・・・,30が、第１図及び第
３図に示すように、それぞれ挿通されており、各導体棒
30の両端部には、各短絡環40,50が、第１図〜第３図に
示すように、積層鋼板を挟持した状態にて、溶接、ろう
付け等により接合連結されている。

このように構成した本実施例においては、上述のよう
に、回転子本体Ｒの積層鋼板として、高張力材料からな
る高張力鋼板10a,・・・,10hと、非晶質磁性材料からな
る各磁性鋼板20a,・・・,20hとを採用し、各磁性鋼板20
a,・・・,20hの内径を回転軸Ｓの外径にほぼ等しく、か
つ各高張力鋼板10a,・・・,10hの内径を回転軸Ｓの外径
よりも小さく定めて超高速回転に基く遠心力下でも回転
子本体Ｒと回転軸Ｓとの間の相対回転を生じないように
各高張力鋼板10a,・・・,10hの回転軸Ｓに対する圧入締
め代を適正に確保するようにしたので、各磁性鋼板20a,
・・・,20hを形成する材料に固有の欠点を招くことな
く、回転軸Ｓを回転子本体Ｒに対し適確に圧入できる。
これにより、回転子本体Ｒは、高張力鋼板10a,・・・,1
0hのみにて、回転軸Ｓと所要の締め代でもって連結する
こととなり、その結果、回転子の超高速回転が可能とな
る。

また、回転子本体Ｒの軸方向中央部における磁性鋼板
の配置枚数を上述のように多くしたので、誘導電動機の
固定子から回転子本体Ｒに流入する磁束を同回転子本体
Ｒの軸方向中央に集中させることになり、その結果、非
晶質磁性材料に固有の高磁気特性と相俟って、誘導電動
機としての出力を適正に確保できる。かかる場合、各短
絡環40,50を接合させる位置にある鋼板を、それぞれ、
各一体の高張力鋼板10a,10b,及び10g,10hとするように
したので、各導体棒30,・・・,30に対する各短絡環40,5
0の溶接等による熱的接合時或いはかしめ等による機械
的接合時に、各磁性鋼板20a,・・・,20hを形成する材料
の高温下による結晶化を招くことなく、或いは各磁性鋼
板20a,・・・,20hに機械的歪を与えることなく、各磁性
鋼板20a,・・・,20hの材料に固有の高磁気特性を有効に
確保できる。

なお、本発明の実施にあたっては、非晶質磁性材料に
限ることなく、例えば、磁性材料に珪素を約6.5％の含
有量にて含有せしめた高珪素電磁鋼板材料でもって、各
磁性鋼板20a,・・・,20hを形成するようにしても、前記
実施例と同様の効果を達成できる。

また、本発明の実施にあたっては、各磁性鋼板20a,・
・・,20hの各高張力鋼板10a,・・・,10hとの関連におけ
る配列位置は適宜必要に応じて変更してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は第１
図における積層鋼板の斜視図、第３図は第１図における
回転子本体の断面図、及び第４図は第１図における磁性
鋼板の例示斜視図である。 符号の説明 Ｒ……回転子本体、Ｓ……回転軸、10a,・・・,10h……
高張力鋼板、20a,・・・,20h……磁性鋼板、30……導体
棒、40,50……短絡環。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−122333（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−77267（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−101349（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−180562（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H02K 17/16 H02K 1/00 - 1/16 H02K 1/18 - 1/26 H02K 1/28 - 1/34 H02K 15/00 - 15/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転子本体と、この回転子本体に圧入によ
   り同軸的に嵌装した回転軸からなるかご形誘導電動機の
   ための回転子において、 前記回転子本体は、非晶質磁性材料または珪素を約6.5
   重量％含有させた高珪素電磁鋼板材料から選択した高強
   度の磁性材料からなる複数の円板状磁性鋼板と、前記磁
   性材料よりも直角曲げ強度が高く回転軸に圧入配置され
   得る高張力材料からなる複数の円板状高張力鋼板とを同
   軸的に混在積層するとともに、この同軸的に混在積層さ
   れた両端部側に前記高張力鋼板を配置し、さらにその両
   外側に短絡環を配置して形成され、 かつ、前記磁性鋼板の内径寸法をａ（μｍ）とし、前記
   回転軸の外径寸法をｂ（μｍ）とし、前記高張力鋼板の
   内径寸法をｃ（μｍ）とした場合に、ｂ＋10（μｍ）≧
   ａ≧ｂ−10（μｍ）＞ｃの関係が成立するように、各寸
   法a,b,cを規定したことを特徴とするかご形誘導電動機
   のための回転子。