JPS63234850A - 閉スロット形回転子構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 発明の分野 この発明は全般的に回転電気機械に使う閉スロット形回
転子積層板又は打抜き品、更に具体的に云えばスロット
に全体的にＶ字形の上端を形成した積層板に関する。

従来技術の説明 各々の積層板の外周に沿って互いに等間隔の閉スロット
を持つ積層板の積重ねで形成された回転子は、例えば米
国特許第２，７９４，１３８号（１９５７年５月２８日
付与）及び同第３，４０１．２８０号（１９６８年９月
１０日付与）によって公知である。

普通、こういう回転子は交流誘導電動機に使われ、積重
ねた積層板の整合したスロットの中を、回転子の軸方向
に伸びる導電部材が、回転子の外周と機械の固定子の内
周の間の空隙内に発生された回転磁界と相互作用する。

空隙に隣接して、固定子の半径方向内向きに突出する歯
の間のスロットに埋設された巻線が交流電源に接続され
、固定子巻線導体が固定子スロットをある順序で通って
、空隙の磁束が交流電源の周波数と同期して回転する様
にする。

回転子の通常の回転速度状態で高い効率を達成する為、
回転子スロット内の導電部材又はバーは抵抗値を極く小
さくすべきである。然し、回転子の抵抗値が小さいと、
起動トルクが小さく、起動電流が大きく、起動時の力率
が小さい。電動機の起動時に有効な高い回転子抵抗値を
達成する１つの方法は、所謂二重かご形回転子バー装置
を使うことである。この場合、２本の平行な導電バーが
各々の回転子スロットを通り、上側バー（即ち、回転子
の円周に一層近いバー）は、スロット内の深い所に固定
された下側バー、即ち回転子の軸線に一層近いバーより
も、断面積が一層小さく、従って抵抗値が一層大きい。

上側バー及び下側バーが回転子の軸方向の両端で全て短
絡されている。

半径方向に上側及び下側バーの間で回転子スロットをす
ぼめて、所謂スロットの頚部を形成することにより、下
側バーは上側バーに比べてずっと大きなインダクタンス
を持ち、従って、空隙磁束が回転子バーに対して最大速
度で回転する電動機の起動時には、下側バーに誘起され
る電流は比較的少ない。この時、起動時の回転子の実効
的な抵抗値は上側バーの抵抗値と大体等しく、従って十
分な起動トルクが得られる。然し、回転子が通常の運転
速度に近付くと、空隙磁界がずっと低い周波数で回転子
バーと相互作用し、この為、下側バーのインダクタンス
はそれ程大きくならなくなる。

この時、下側バーの一層小さい抵抗値によって一層高い
運転効率が得られ、回転子の実際の抵抗値は上側及び下
側の両方のバーを並列にしたちの＼抵抗値に近付く。

従来、二重かご形の閉スロット回転子は、回転子積層板
のスロットに、このスロットの天辺にある全体的なＶ字
形の縁を形成していた。７字形の中心が、スロットの天
辺と積層板の外周の間の幅の狭い架橋部分を作る。更に
、７字形の各々の脚とスロットの半径方向中心線に対し
て垂直に引いた線の間に限定される角度が、従来は約４
０乃至４５°であった。７字形の縁を４０°及び４５″
と云う様な角度にするには、同じ性能を得られる様にす
る為に、一層幅の狭い架橋部分を必要とし、従って、回
転子積層板の外周に閉スロットを加工する際に困難をも
たらす。

発明の要約 この発明の目的は、コストのか＼る生産手順を要せずに
製造することが出来る閉スロット回転子積層板を提供す
ることである。

この発明の別の目的は、７字形の天辺を持ち、このＶ字
形の角度が最適の電磁的な性能が得られる様にする様な
閉スロット回転子積層板を提供することである。

この発明の別の目的は、スロットの頚部が機械の性能を
最適にする様に位置ぎめされた閉スロット回転子積層板
を提供することである。

この発明では、回転電気機械の回転子を形成する為に使
われる積層板が、当該板の外周の近くを半径方向に伸び
る、円周方向に等間隔の多数の閉スロットを持つ強磁性
材料の平坦な円形板を有する。当業者であれば判る様に
、スロットは、多数の板（これは打抜き品又は積層板と
も呼ばれる）を積重ねて、対応するスロットを互いに連
通ずる様に配置した時、回転子に沿って伸びる導電部材
を収容する様に形成されている。各々のスロットは上側
スロット領域で略Ｖ字形であって、半径方向中心線に対
して対称的である。７字形の脚が板の中心に向って互い
に発散する向きであり、７字形の各々の脚が、スロット
の半径方向中心線に垂直に引いた線に対して約３０°の
角度を成す。

この発明を特徴づける種々の新規な特徴は特許請求の範
囲に具体的に記載しであるが、この発明、その動作の利
点並びにそれを使うことによって得られる具体的な目的
が更によく理解される様に、次にこの発明の好ましい実
施例を示した図面について説明する。

発明の詳細な説明 第１図はこの発明を用いることの出来る回転電気機械１
０の側面断面図である。機械１０の正面図が第２図に示
されている。

基本的には、機械１０は全体的に円筒形の外側ケーシン
グ１２と、この外側ケーシング１２の中に同軸に固定さ
れていて同軸の固定子中孔１６を持つ全体的に円筒形の
固定子１４とを有する。ケーシング１２の前側及び後側
にある適当な軸受２Ｑａ、２０ｂにより、回転子１８が
支持されていて、中孔の軸線の周りで回転運動をする様
に、回転子用の中孔１６の中を軸方向に伸びる。図示の
特定例では、回転子１８の軸部分の２２が機械１０の前
側端蓋２４から伸びていて、軸部分２２の前側からある
距離の所に軸方向に切込まれた四部から、キー２６が半
径方向外向きに突出している。

キー２６は、機械１０の回転動力を伝達しようとする負
荷部材（図面に示してない）、例えば、ファンに切込ま
れた対応するキー溝に軸部分２２を固定するのに役立つ
。

後側端蓋２８（第１図）がケーシング１２及び前側端蓋
２４と共に、固定子１４、回転子１８及び関連した導電
巻線を収容して保護する様に作用する。実施例では、後
側端蓋２８の外側に伸びる回転子の短軸部分３２に機械
冷却ファン３０が取付けられでいて、ケーシングに空気
流を差向ける。

第１図に示す様に、回転子１８の軸部分２２が機械のケ
ーシング１２の中を軸方向に伸びていて、前側及び後側
軸受け２０ａ、２０ｂの中間で、回転子積層板５０の積
重ねが軸２２に同軸に固定されている。各々の積層板５
０の外周の近くで、回転子１８に形成された軸方向に伸
びるスロットに何組かの導電バー５２が通される。積層
板５ｏの積重ねの軸方向の両端で、バー５２が１組の末
端リング５４ａ、５４ｂによって互いに短絡されている
。

第３図は１枚の回転子積層板５０の平面図である。積層
板は強磁性材料の平坦な円形板で形成されている。積層
板は、この積層板５０の外周の近くの領域で半径方向中
心線に対して対称的に伸びる、円周方向に一様な間隔の
多数（例えば２８個）の閉スロット５６を持っている。

スロット５６は、積層板５０を面を合せて積重ね、対応
するスロット５６を整合させた時（即ち、互いに連通さ
せた時）、回転子１８の軸線と略平行に伸びる導電バー
５２（第１図）を収容する様に形成されて１．する。

各々のスロット５Ｇは、第４図及び第５図に示す様に、
上側スロット領域５８が略Ｖ字形である。

上側スロット領域５８を形成するＶ字形の縁６０が半径
方向中心線に対して対称的であり、Ｖ字形の脚が積層板
５０の中心に向う方向に、互いに発散する形である。

好ましい形では、第５図に示す様に、縁６０を限定する
Ｖ字形の各々の脚が、スロット５６の半径方向中心線に
対して垂直に引いた線に対し、約３０°の角度を成す。

更に、Ｖ字形の縁６０の中心は、縁６０の真直ぐな脚の
間で第１の半径Ｒ１で弯曲している。こうして、上側ス
ロット領域５８と積層板５０の外周の間に架橋区域６２
が形成される。Ｖ字形の縁６０の中心にある、架橋区域
６２の一番狭い部分の半径方向の寸法は、少なくとも０
．２５ｎ＋ｍであり、約０．２５ｍｍ乃至約０゜４關の
範囲内であってよい。

第４図にはっきりと見られる様に、各々のスロット５６
の縁がスロットの半径方向中心線に向ってすぼまり、向
い合う縁は、Ｖ字形の縁６０の真直ぐな脚の末端６４ａ
、６４ｂと、スロットの縁が半径方向中心線に対して垂
直な共通の接線Ｔを持つ第１組の点６６ａ、６６ｂまで
、第２の半径Ｒ２で連続的に弯曲している。

スロットの向い合った縁は、接線Ｔから、スロット５６
の頚部６０の天辺を限定する第２組の点６８ａ、６８ｂ
まで、９０″の円弧にわたって、中心線に向ってすぼま
る様に、第３の半径Ｒ３で連続的に弯曲する。スロット
５６の頚部７０の天辺は、積層板５０の半径方向の点に
あって、導電バー５２を積層板の８１重ねのスロット５
６の上側及び下側領域に挿入して、第１図の二重かご形
回転子を形成した時、電磁的な性能を最適にする様にな
っている。ある特定の場合、スロットの輪郭の内、半径
Ｒｚ＋Ｒ３の合さる又は合流するセグメントは極めて小
さくするか、又はある限界に近付き、これらのセグメン
トが長さとしては実質的に測定出来ない程であってよい
。

下記の表１は、第５図に示す様にＶ字形の縁６０が３０
″の角度を成す時の、第１、第２及び第３の半径Ｒ，，
Ｒ２，Ｒ３の好ましい値を示す。

表１ ９５ｍｍ　　０．９３２ｍ＋ｓ　０．８１３１１ｍ　０
．７ｍ＋５１２２ｍｍ　　０．８９２ｍｍ　０．９１９
ｍｍ　０．７８　ｍｍ１２２ｍｍ　　０．９３３ｍ＋ｅ
　Ｏ，７１５ｍｍ　０．７６　ｍｍ１５０ｍｍ　　０．
９３４ｍｍ　１．１０５ｍｍ　０．７６２ｍｍ下記の表
２は頚部７θの天辺の好ましい場所、即ち、積層板５０
の中心（第３図又は第６図の点Ｃ）から、第４図の第２
組の点６８ａ、６８ｂと交差する、スロット５６の半径
方向中心線に対して垂直な線までの半径方向の距離を示
す。こ＼に示す様に、頚部７０の天辺の場所は、積層板
５０の直径に応じて変わることが好ましい。

表２ ９５ｍｍ　　　４３．４６２ｍｍ １２２ｍｍ　　　５８．９ｍｍ １５０ｍｍ　　　７０ｍｍ 第６図及び第７図はこの発明の第２の実施例による閉ス
ロット回転子積層板を示す。第３図及び第５図の実施例
と対応する部分には同じ参照符号を用いている。然し、
第７図に示す場合、Ｖ字形の縁６０の真直ぐな脚の末端
から遠ざかる向きに伸びる、上側領域５８′にあるスロ
ット５６′の縁は、第２の半径Ｒ２で極く部分的にしか
弯曲しておらず、その後この縁がスロットの中心線と平
行になり、ある距離りにわたって中心線と平行に伸びて
から、第２の半径Ｒ２でスロットの中心線に向って弯曲
し、その接線が線Ｔ′になる。積層板５０’の直径が１
１５ｍｍの場合、距離りは約０゜５３１　ｍｍで、第１
の半径Ｒ１が０．９３２ｍｍ、第２及び第３の半径Ｒ２
＋　Ｒ３が何れも０．７６ｍであることが好ましい。頚
部７０′の天辺は、円形積層板５０′の中心から５２．
５ｍｍの所にあることが好ましい。

この発明の積層板で構成された２重かご形回転子を持つ
機械は、降伏トルク、拘束回転子トルク、全負荷速度及
び全負荷効率の点で、■字形の縁の角度が約４５″であ
るスロットを持つ回転子に比べて、優れた性能を示した
。この発明に従って角度を３０’にすると、架橋区域６
２（又は６２′）には、積層板５０（又は５０′）を製
造する為のコストのかかる加工又は流し込み成形手順を
避けるのに十分な材料が得られ、上側スロット領域５８
にある上側導電バーが、通常の運転速度に於けるバーの
抵抗値が一層小さくなる様にすることが出来る。更に、
この発明のスロット構造を使うと、導電バー５２の望ま
しくないリアクタンス効果が減少することが判った。

この明細書では、積層板の外径に関連して「打抜き直径
」又は「直径」と云う言葉を用いているが、「打抜き直
径」は、打抜きプレスによりて「打抜いたま＼」を意味
し、完成された面を限定する空隙を設定する為の仕上げ
作業を考慮に入れていない。従って、例えば「約１５０
ｍｍの板の直径」と云う場合は、１５０＋ｕの打抜き直
径を公称値として持つ打抜き積層板を含むだけでなく、
（回転子と固定子の間に適当な空隙が保たれる様に）１
５０ｍ１１より若干小さい仕上げの公称外径を持つ完成
された回転子内の積層板をも含む。

以上はこの発明の好ましい実施例を説明したものである
が、当業者には、この発明の範囲内で種々の変更が可能
であることは明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を用いることが出来る回転電気機械の
一部分を断面で示した側面図、第２図は第１図の機械の
正面端面図、 第３図はこの発明の１実施例の回転子積層板の平面図、 第４図は第３図の積層板の閉スロットの拡大図、第５図
は第４図のスロットの上側スロット領域の拡大図、 第６図はこの発明の第２の実施例の回転子積層板の平面
図、 第７図は第６図の積層板のスロットの拡大図である。 主な符号の説明 ５２：導電バー ５６：閉スロット ６０：ｖ字形の縁 特ｌ「出願人 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ代理人　（７６
３０）　　生　沼　徳　二ＦＩＧ＋ ＩＧ　２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転電気機械の回転子を形成する積層板の積重ねに
   使う積層板に於て、 当該板の外周近くの領域で半径方向外向きに伸びる、円
   周方向に等間隔の多数の閉スロットを持つ強磁性材料の
   平坦な円形板を有し、 前記スロットは、同じ様な板の面を重ねて積重ね、対応
   するスロットを互いに連通させた時、回転子に沿って軸
   方向に伸びる導電部材を収容する様に形成されており、 各々のスロットは前記板の外周に隣接する上側スロット
   領域で略Ｖ字形であって半径方向中心線に対して対称的
   であり、前記Ｖ字形の各々の脚が、板の中心に向う方向
   に互いに発散し、 前記Ｖ字形の各々の脚が、スロットの半径方向中心線に
   対して垂直に引いた線に対して約３０°の角度を形成し
   ている積層板。 ２、前記円形板が前記上側スロット領域及び板の外周の
   間に架橋部分を持ち、前記スロットのＶ字形の中心が該
   Ｖ字形の脚の間で第１の半径で弯曲しており、前記スロ
   ットは、該スロットの半径方向中心線に向ってすぼまる
   様に形成され、前記Ｖ字形の脚の末端と、当該縁が前記
   半径方向中心線に対して垂直な共通の接線を持つ第１組
   の点との間で、向い合う縁が第２の半径で連続的に弯曲
   している請求項１記載の積層板。 ３、前記スロットのＶ字形の中心が各々の架橋区域の一
   番狭い部分を形成し、該一番狭い部分の半径方向の寸法
   が少なくとも０．２５ｍｍである請求項２記載の積層板
   。 ４、前記スロットの向い合う縁が、前記共通の接線から
   、前記スロットの頚部の天辺を構成する第２組の点まで
   、９０°の円弧にわたって半径方向内向きに、前記中心
   線に向ってすぼまる様に第３の半径で連続的に弯曲して
   いる請求項２記載の積層板。 ５、前記頚部の天辺が前記板の半径方向の点にあって、
   電磁的な性能を最適にする様にした請求項４記載の積層
   板。 ６、前記第１の半径が約０．９３２ｍｍであり、前記第
   ２の半径が約０．８１３ｍｍであり、前記第３の半径が
   約０．７ｍｍである請求項４記載の積層板。 ７、前記第１の半径が約０．８９２ｍｍであり、前記第
   ２の半径が約０．９１９ｍｍであり、前記第３の半径が
   約０．７６ｍｍである請求項４記載の積層板。 ８、前記第１の半径が約０．９３３ｍｍであり、前記第
   ２の半径が約０．７１５ｍｍであり、前記第３の半径が
   約０．７６ｍｍである請求項４記載の積層板。 ９、前記第１の半径が約０．９３４ｍｍであり、前記第
   ２の半径が約１．１０５ｍｍであり、前記第３の半径が
   約０．７６２ｍｍである請求項４記載の積層板。 １０、前記板の直径が約９５ｍｍであり、前記頚部の天
   辺が約４３．４６２ｍｍの半径の所にある請求項５記載
   の積層板。 １１、前記板の直径が約１２２ｍｍであり、前記頚部の
   天辺が約５６．９ｍｍの半径の所にある請求項５記載の
   積層板。 １２、前記板の直径が約１５０ｍｍであり、前記頚部の
   天辺が約７０ｍｍの半径の所にある請求項５記載の積層
   板。 １３、全体的に円筒形のケーシングと、 円筒形の中孔を持っていて、強磁性材料の積層板の積重
   ねで構成され、前記ケーシング内に固定された固定子と
   、 前記中孔の円周から半径方向外向きに伸びる固定子スロ
   ット内に埋設された固定子巻線と、前記中孔の軸線の周
   りに回転運動をする様に前記ケーシングによって前記中
   孔内に支持されていて、強磁性材料の回転子積層板の積
   重ねで構成され、前記固定子巻線が外部の電源から付勢
   された時に磁界と相互作用する導電手段を持つ回転子と
   を有し、 各々の回転子積層板は、 当該板の外周の近くの領域で半径方向に伸びる、円周方
   向に等間隔の多数の閉スロットを持つ強磁性材料の平坦
   な円形板で構成され、 前記スロットは、同じ様な板を面を合せて積重ねて、対
   応するスロットを互いに略整合させた時、回転子の軸方
   向に伸びる導電部材を収容する様に形成されており、 各々の前記スロットは前記板の外周に隣接する上側スロ
   ット領域が略Ｖ字形であって半径方向中心線に対して対
   称的であり、該Ｖ字形の脚が前記板の中心に向う方向に
   互いに発散しており、前記Ｖ字形の各々の脚がスロット
   の半径方向中心に対して垂直に引いた線に対して約３０
   °の角度を形成している回転電気機械。 １４、前記円形板が前記上側スロット領域及び板の外周
   の間に架橋区域を持ち、前記スロットのＶ字形の中心が
   該Ｖ字形の脚の間で第１の半径で弯曲しており、前記ス
   ロットが該スロットの半径方向中心線に向ってすぼまる
   様に形成されていて、向い合う縁が、前記Ｖ字形の脚の
   末端の間で、該縁が半径方向の中心線に対して垂直な共
   通の接線を持つ様な第１組の点まで、第２の半径で連続
   的に弯曲する請求項１３記載の回転電気機械。 １５、前記スロットのＶ字形の中心が各々の架橋区域の
   一番狭い部分を形成し、該一番狭い部分の半径方向の寸
   法が少なくとも０．２５ｍｍである請求項１４記載の回
   転電気機械。 １６、前記スロットの向い合う縁が、前記共通の接線か
   ら、前記スロットの頚部の天辺を構成する第２組の点ま
   で９０°の円弧にわたって半径方向内向きに前記中心線
   に向ってすぼまる様に第３の半径で連続的に弯曲してい
   る請求項１４記載の回転電気機械。 １７、前記頚部の天辺が前記板の半径方向の点にあって
   、電磁的な性能を最適にする様にした請求項１６記載の
   回転電気機械。 １８、前記第１の半径が約０．９３２ｍｍであり、前記
   第２の半径が約０．８１３ｍｍであり、前記第３の半径
   が約０．７ｍｍである請求項１６記載の回転電気機械。 １９、前記第１の半径が約０．８９２ｍｍであり、前記
   第２の半径が約０．９１９ｍｍであり、前記第３の半径
   が約０．７６ｍｍである請求項１６記載の回転電気機械
   。 ２０、前記第１の半径が約０．９３３ｍｍであり、前記
   第２の半径が約０．７１５ｍｍであり、前記第３の半径
   が約０．７６ｍｍである請求項１６記載の回転電気機械
   。 ２１、前記第１の半径が約０．９３４ｍｍであり、前記
   第２の半径が約１．１０５ｍｍであり、前記第３の半径
   が約０．７６２ｍｍである請求項１６記載の回転電気機
   械。 ２２、前記板の直径が約９５ｍｍであり、前記頚部の天
   辺が約４３．４６２ｍｍの半径の所にある請求項１７記
   載の回転電気機械。 ２３、前記板の直径が約１２２ｍｍであり、前記頚部の
   天辺が約５６．９ｍｍの半径の所にある請求項１７記載
   の回転電気機械。 ２４、前記板の直径が約１５０ｍｍであり、前記頚部の
   天辺が約７０ｍｍの半径の所にある請求項１７記載の回
   転電気機械。