本発明によるかご形誘導電動機は、電気抵� ��率の低い銅などの導電性材料を固定子巻線� ��び回転子導体に用いて高効率化を図り、か� ��、始動時に所定の電気抵抗となるようにし� ��所望の始動トルクを確保し、始動特性(始動 トルク)と定常特性(効率)の向上とを両立させ ている。そのために、回転子スロットの総面 積に対する固定スロットの総面積の比率(面� �比)が所定の範囲になるようにしている。
 以下、本発明による各実施形態に係るかご� ��誘導電動機について、適宜図面を参照しな� ��ら詳細に説明する。

 図1は、本発明による各実施形態に係るかご 形誘導電動機の部分断面図である。
 図1に示すように、かご形誘導電動機の固定 子10は、固定子鉄心11と、この固定子鉄心11の 内周近くで円周方向に等間隔を置いて設置さ れた多数の固定子スロット12と、これらの固� ��子スロット12に埋め込まれた固定子巻線13と を備えている。なお、1個の固定子スロット12 の面積はS1、固定子スロット12のスロット数� �N1である。

 一方、回転子20は、回転子鉄心21と、この 回転子鉄心21の外周近くで円周方向に等間隔� ��置いて設置された多数の回転子スロット22� �、これらの回転子スロット22に埋め込まれた 回転子導体23とを備えている。なお、1個の回 転子スロット22の面積はS2、回転子スロット22 のスロット数はN2である。

 本発明による各実施形態では、固定子巻� ��13及び回転子導体23はそれぞれ銅製の導電性 材料であり、回転子スロット22の総面積(S2×N2 )に対する固定子スロット12の総面積(S1×N1)の� ��率(つまり、(S1×N1)/(S2×N2))を面積比としたと き、その面積比が2.7以上8.0以下となる構成と なっている。

 かご形誘導電動機の効率を向上させるた� ��には、回転子導体23の電気抵抗を小さくし� �、回転子導体23で発生する損失を小さくした いが、かご形誘導電動機の起動時においては 回転子導体23の電気抵抗は始動トルクに比例� ��るため(つまり、回転子導体23の電気抵抗を� ��さくして損失を小さくすると始動トルクが� ��下するため)、単に電気抵抗率の小さい導電 性材料に変更しただけでは(たとえば、導電� �材料をアルミニウムから銅に変更しただけ� �は)、始動特性(始動トルク)が悪化してしま� �。すなわち、かご形誘導電動機において、� �転子導体23の電気抵抗を小さくして効率を向 上させようとすると始動トルクが低下してし まう。

 このような高効率化と始動トルクの向上� ��はトレードオフの関係にあるので、これら� ��特性の双方を改善するために、可変周波数� ��ンバータを電源としたかご形誘導電動機に� ��いて、回転子導体23の断面形状を工夫する� �とで、電流分布の偏りである表皮効果を利� �して、始動時のみインバータの周波数を高� �して回転子導体23の電気抵抗を大きくし、始 動特性(始動トルク)の向上を図る技術が知ら� ��ている(例えば、特開2004-248361号公報参照)。 しかし、表皮効果を利用して、始動時のみ回 転子導体23の電気抵抗を大きくして始動特性( 始動トルク)の改善を図ることはできるが、� �転子導体23の断面積が小さい場合は表皮効果 の影響が小さくなり、必然的に始動トルクの 改善幅も小さくなってしまう。また、かご形 誘導電動機の駆動電流の周波数が低いときは (例えば、商用電源でかご形誘導電動機を駆� �しているときは)、表皮効果の影響が小さく� ��り、始動トルクの改善幅も小さくなってし� ��う。

 図2は、導体材料として銅を用いた回転子 導体23の定常時(定格回転時)に対する起動時� �電気抵抗の比を示す図であり、横軸に回転� �導体23の高さ(cm)、縦軸に回転子導体23の電気 抵抗の比(p.u:per unit)を表わしている。なお、 定常時における銅の回転子導体23の電気抵抗� ��1p.uとしている。

 図2において、実線で示す特性(a)は、定常 時(定格回転時)に対する起動時の銅の回転子� ��体23の電気抵抗の比であり、破線で示す特� �(b)は、定常時の銅の回転子導体23の電気抵抗 に対する定常時のアルミニウムの回転子導体 23の電気抵抗の比である。図2から分かるよう に、回転子20の径方向における回転子導体23� �高さ(以下、単に、回転子導体23の高さとい� �)が19mm以下では、アルミニウムの回転子導体 23の電気抵抗の比より銅の回転子導体23の電� �抵抗の比の方が小さいが、回転子導体23の高 さが19mmを超えると、アルミニウムの回転子� �体23の電気抵抗の比より銅の回転子導体23の� ��気抵抗の比の方が大きくなってしまう。

 言い換えると、図1に示す回転子導体23を� ��たとえばアルミニウムから銅に変更した場� ��は、回転子導体23の高さが19mm以下では、起� ��時の電気抵抗が、アルミニウムを用いた定� ��時の電気抵抗よりも小さくなるため、前記� ��開2004-248361号公報の技術のように、かご形� �導電動機の起動時において、表皮効果を利� �して始動特性(始動トルク)の改善を図ること は困難であることが分かった。

 そこで、本発明による各実施形態では、� ��転子導体23の高さが19mm以下であっても、始� ��特性(始動トルク)の改善と定常特性(効率)の 改善とを両立させることができるかご形誘導 電動機を実現している。すなわち、本発明に よる各実施形態のかご形誘導電動機では、回 転子導体23の表皮効果に頼って始動特性を改� ��しようとするのではなく、回転子導体23の� �面積を小さくし、始動トルクに比例する回� �子導体23の電気抵抗を大きくすることによっ て始動特性の改善を図った。それにより、回 転子導体23の高さが19mm以下となり、表皮効果 が小さくなる場合であっても、始動特性の改 善を図ることが可能となる。

 ところが、単に、回転子導体23の高さを19 mm以下にして、その回転子導体23の断面積を� �さくして電気抵抗を大きくすると、定常時� �おいても回転子導体23の電気抵抗が大きくな り、回転子導体23で発生する損失が増加して� ��常時(定格回転時)の効率が低下してしまう� �そこで、回転子導体23の断面積を小さくした 分、回転子20の外径、及び固定子10の内径を� �さくすることで、固定子10の面積を大きくし 、固定子スロット12及び固定子巻線13の断面� �を大きくすることによって、固定子巻線13の 電気抵抗が小さくなり、その結果、固定子巻 線13に発生する損失が低減されて、効率を向� ��させることができる。

《第1実施形態》
 図3は、本発明による第1実施形態に係るか� �形誘導電動機のIE3規格に対する効率の特性� �であり、横軸に回転子スロット22の総面積に 対する固定子スロット12の総面積の面積比(p.u )を表わし、縦軸にIE3規格に対する効率(%)を� �わしている。
 IE3規格とは、国際標準規格IEC60034-30で定義� �れた回転電機(モータ)の効率規格であり、IE3 規格レベルとして回転電機の出力容量ごとに 効率レベルが規定されている。したがって、 図3に示す特性図では、縦軸におけるIE3規格� �対する効率が0.0%以上である場合が、IE3規格� ��ベル以上の効率である。なお、ここでは回� ��子導体23の高さは19mm以下としている。

 図3から分かるように、回転子スロット22� ��総面積に対する固定子スロット12の総面積� �面積比が2.3以上8.0以下の範囲において、か� �形誘導電動機の効率はIEC60034-30のIE3規格の効 率レベル(IE3規格レベル)以上であるため、面� ��比が2.3以上8.0以下の範囲にある場合におい� ��、高効率なかご形誘導電動機を実現するこ� ��ができる。なお、図3における各プロットは 、多数のかご形誘導電動機の試作機の測定に よって求めた効率実測値のIE3規格に対する効 率である。

 すなわち、一つの技術的レベルとして、I E3規格の効率レベル(IE3規格レベル)以上の効� �を実現できるかご形誘導電動機は、高効率� �かご形誘導電動機として評価することがで� �るので、回転子スロット22の総面積に対する 固定子スロット12の総面積の面積比が2.3以上8 .0以下の範囲にあるかご形誘導電動機を製作� ��ることによって、高効率なかご形誘導電動� ��を実現することが可能となる。

 図4は、本発明による第1実施形態に係る� �ご形誘導電動機のJIS C4210規格に対する始動� ��ルクの特性図である。この特性図では、横� ��に回転子スロット22の総面積に対する固定� �スロット12の総面積の面積比(p.u)を表わし、� ��軸にJIS C4210規格に対する始動トルク(%)を表 わしている。JIS C4210は、低圧三相かご型誘� �電動機の電気特性を示す国際標準規格であ� �、その規格の中に定格出力ごとの始動トル� �のレベルが規定されている。なお、図4の各� ��ロットは、図3でIE3規格レベルの効率を上回 っているかご型誘導電動機の試作機の特性の みを記載している。

 図4に示すように、回転子スロット22の総� ��積に対する固定子スロット12の総面積の面� �比が2.7以上の場合において、JIS C4210規格に� ��ける始動トルクの規格レベル以上であり、� ��好な始動トルクを確保したかご型誘導電動� ��を実現することができる。なお、図4の各プ ロットは、図3で用いたかご型誘導電動機の� �作機を測定して求めた実測値である。

 一つの技術的レベルとして、JIS C4210に定 める規格以上の始動トルクを実現できるかご 形誘導電動機は、始動特性(始動トルク)の良� ��なかご形誘導電動機として評価することが� ��きるので、回転子スロット22の総面積に対� �る固定子スロット12の総面積の面積比が2.7以 上にあるかご形誘導電動機を製作することに よって、始動特性(始動トルク)の良好なかご� ��誘導電動機を実現することができる。

 すなわち、図3の面積比に対する効率の特 性図及び図4の面積比に対する始動トルクの� �性図により、回転子スロット22の総面積に対 する固定子スロット12の総面積の面積比を2.7� ��上8.0以下とすることで、始動特性(始動トル クの確保)と定常特性(高効率化)とを両立させ たかご形誘導電動機を実現することができる 。言い換えると、電気標準規格であるIEC60034- 30のIE3規格及びJIS C4210規格を満足するかご形 誘導電動機は、商品化の技術的レベルをクリ アしたかご形誘導電動機であるので、回転子 スロット22の総面積に対する固定子スロット1 2の総面積の面積比が2.7以上8.0以下の範囲に� �るかご形誘導電動機を実現することにより� �始動特性(始動トルクの確保)と定常特性(高� �率化)とを両立させたかご形誘導電動機を提� ��することができる。

《第2実施形態》
 前述の第1実施形態においては可変周波数イ ンバータを電源としたかご形誘導電動機を想 定したが、第2実施形態においては、可変周� �数インバータを介することなく、商用周波� �のままの交流電力をかご形誘導電動機に直� �供給する、かご形誘導電動機駆動システム� �ついて説明する。

 第2実施形態における電源装置としては、 商用三相交流電源から受電盤で受電した三相 交流を、商用電源のまま(つまり、可変周波� �インバータを介することなく)、三相かご形� ��導電動機の固定子巻線13に供給するための� �閉器を備えている。すなわち、第2実施形態� ��おけるかご形誘導電動機は、面積比を2.7以� ��8.0以下とすることで定格トルク以上の始動� ��ルクを確保することができるため、可変周� ��数インバータを介することなく、商用周波� ��の電源(つまり、商用電源)で起動すること� �可能である。さらに、可変周波数インバー� �を介することがないため、可変周波数イン� �ータの損失がなくなり、結果的に、かご形� �導電動機駆動システムの効率を向上させる� �とができる。

《第3実施形態》
 図5は、本発明による第3実施形態に係るか� �形誘導電動機の回転子スロット及び回転子� �体231~234の部分断面図である。第3実施形態で は、前述の第1実施形態及び第2実施形態の構� ��において、回転子導体231~234の断面構造を、 それぞれ、図5(a)、図5(b)、図5(c)、図5(d)に示� �ように構成した。

 図5(a)に示す第1例では、回転子鉄心211に� �けた回転子スロット221の外周側に開口して� �る部分がない全閉構造であって、回転子ス� �ット221の外周側及び内周側ともに半円構造� �してある。回転子スロット221は、例えば、� �をダイカストすることによって形成する。� �のように、回転子スロット221を全閉構造と� �ることで、開口部がないために溶かした銅� �回転子スロット221の外周側へ流れ出すこと� �なくなるので、かご形誘導電動機の製造が� �やすくなる。また、回転子スロット221の外� �側及び内周側ともに半円構造としているた� �、回転子スロット221に応力の集中が少なく� �って頑丈な構造となる。

 図5(b)に示す第2例では、回転子鉄心212に� �けた回転子スロット222の外周側が一部開口� �、開口部(半閉部分)を除いた回転子スロット 222内に回転子導体232を形成した半閉構造であ る。半閉部分は空気層となっているが、透磁 率が空気とほぼ同等な材料(例えば、発泡ウ� �タン)としてもよい。このように、回転子ス� ��ット222の外周側の一部を開口して半閉構造� ��することで、半閉部分の透磁率を小さくす� ��ことができるので、円周方向に漏れる磁束� ��減らすことができる。その結果、円周方向� ��漏れ磁束による無効電流成分が減少して力� ��が改善されるので、結果的に、固定子巻線1 3(図1参照)の電流を低減することができるた� �、効率の向上化を図ることができる。

 図5(c)は、回転子鉄心213に設けた回転子ス ロット223の外周側が一部開口している半閉構 造で、半閉部分を含めた回転子スロット223内 に、導体(銅など)を用いて回転子導体233を形� ��している。回転子鉄心213の外周側に治具を� ��てダイカストすることで製造することがで� ��るため、半閉部分の銅をダイカスト後に削� ��取ることが不要となり、電機子巻線の製造� ��容易になる。

 図5(d)は、回転子鉄心214に設けた回転子ス ロット224の形状を矩形とし、回転子スロット 224に回転子導体234を打ち込み挿入して、回転 子20(図1参照)を製作している。図5(d)では回転 子スロット224を矩形としているが、台形など 他の形状としてもよい。回転子導体234は、そ の両端で短絡環により接合されているが、接 合には、ロウ付け、溶接、または摩擦撹拌接 合などの方法を採ることができる。

 なお、図5に示す各例において、Hは回転� �導体231~234の高さであり、すべて19mm以下とす る。なお、第1実施形態及び第2実施形態にお� ��ても、回転子導体23の高さを図5におけるHと している。

《第4実施形態》
 前記した第1実施形態から第3実施形態にお� �ては、回転子導体23(図1参照)には銅の導電材 料を用いているが、銅の代わりに銅合金を用 いたり、電気抵抗率が銅とほぼ同等な他の導 電材料を用いたりしてもよい。たとえばアル ミニウムと銅の合金を用いることで、融点が 銅よりも低く押さえられ、ダイカストの回転 子導体23を製造することが容易となる。また� ��回転子導体23の電気抵抗率が銅よりも大き� �場合は、始動特性(始動トルク確保)と定常特 性(高効率化)とを両立させたかご形誘導電動� ��を提供できる面積比は、第1実施形態から第 3実施形態における2.7以上8.0以下よりも小さ� �方へシフトする。

 また、電気抵抗率は温度によっても変化� ��、銅の電気抵抗率は、電気工学ハンドブッ� ��によると、20℃では1.7241μω・cmであり、任� �の温度Tの電気抵抗率は、1.7241(1+0.00393(T-20))� �計算できる。したがって、液化窒素中など� �極低温の-196℃では、銅の電気抵抗率は0.37μ� �・cmであり、電気学会の電気規格調査会標準 規格であるJEC-2137-2000規格で最も高い最高許� �温度の250℃では、銅の電気抵抗率は3.28μω・ cm程度となる。

《第5実施形態》
 図6は、本発明による第5実施形態に係るか� �形誘導電動機のIE3規格に対する2極機の効率� ��性図であり、横軸に2極機の回転子スロット 22に対する固定子スロット12の外形比(p.u)を表 わし、縦軸にIE3規格に対する効率(%)を表わし ている。
 なお、回転子導体23の高さは19mm以下として� ��る。前述の第1実施形態から第4実施形態に� �いて、回転子鉄心21の外径に対する固定子鉄 心11の外径を外径比としたとき、図6に示すよ うに、その外径比を1.86以上1.96以下とすると� ��かご形誘導電動機の効率はIE3規格レベルを� ��足していて、高効率なかご形誘導電動機を� ��現することができる。なお、図6の各プロッ トは、多数のかご形誘導電動機の試作機を製 作して測定により求めた実測値である。

 図7は、本発明による第5実施形態に係るか� �形誘導電動機のJIS C4210規格に対する2極機の 始動トルクの特性図であり、横軸に2極機の� �転子スロット22に対する固定子スロット12の� ��形比(p.u)を表わし、縦軸にJIS C4210規格に対� ��る始動トルク(%)を表わしている。
 図7に示すように、外径比が1.87以上のとき� �JIS C4210における始動トルクの規格を満足し� ��いて、所望の始動トルクを確保したかご型� ��導電動機を実現することができる。なお、� ��のときの外形比は、図6に示すように1.96以� �とする。

 すなわち、図6の2極機の外形比に対する� �率の特性図、及び図7の2極機の外形比に対す るに対する始動トルクの特性図により、2極� �の回転子スロット22に対する固定子スロット 12の外形比を1.87以上(図7参照)1.96以下(図6参照 )とすることで、始動特性(始動トルクの確保) と定常特性(高効率化)とを高度に両立させた� ��ご形誘導電動機を実現することができる。

《第6実施形態》
 図8は、本発明による第6実施形態に係るか� �形誘導電動機のIE3規格に対する4極機の効率� ��性図であり、横軸に4極機の回転子スロット 22に対する固定子スロット12の外形比(p.u)を表 わし、縦軸にIE3規格に対する効率(%)を表わし ている。
 なお、回転子導体23の高さは19mm以下として� ��る。前記した第1実施形態から第4実施形態� �おいて、回転子鉄心21の外径に対する固定子 鉄心11の外径を外径比としたとき、外径比を1 .69以上(図8参照)1.78以下(図8参照)とすると、� �ご形誘導電動機の効率はIE3規格レベルを満� �し、高効率なかご形誘導電動機を実現する� �とができる。なお、図8は、複数のかご形誘� ��電動機の試作機を製作して測定により求め� ��実測値である。

 図9は、本発明による第6実施形態に係るか� �形誘導電動機のJIS C4210規格に対する4極機の 始動トルクの特性図であり、横軸に4極機の� �転子スロット22に対する固定子スロット12の� ��形比(p.u)を表わし、縦軸にJIS C4210規格に対� ��る始動トルク(%)を表わしている。
 図9に示すように、外径比が1.72以上のとき� �JIS C4210規格の始動トルクを満足し、所望の� ��動トルクを確保した誘導電動機を実現する� ��とができる。なお、図9は、多数のかご形誘 導電動機を製作して測定により求めた実測値 である。なお、このとき、外形比は1.78以下� �あった(図8参照)。

 すなわち、図8の4極機の外形比に対する� �率の特性図、及び図9の4極機の外形比に対す るに対する始動トルクの特性図により、4極� �の回転子スロット22に対する固定子スロット 12の外形比を1.72以上(図9参照)1.78以下(図8参照 )とすることで、始動特性(始動トルクの確保) と定常特性(高効率化)とを高度に両立させた� ��ご形誘導電動機を実現することができる。

《第7実施形態》
 図10は、本発明による第7実施形態に係るか� ��形誘導電動機のIE3規格に対する6極機の効率 特性図であり、横軸に6極機の回転子スロッ� �22に対する固定子スロット12の外形比(p.u)を� �わし、縦軸にIE3規格に対する効率(%)を表わ� �ている。
 なお、回転子導体23の高さは19mm以下として� ��る。第1実施形態から第4実施形態において� �回転子鉄心21の外径に対する固定子鉄心11の� ��径を外径比としたとき、外径比を1.52以上1.6 8以下とすると、IE3規格レベルの効率を満足� �、高効率なかご形誘導電動機を実現するこ� �ができる。なお、図10のプロットは、多数の かご形誘導電動機を製作して測定により求め た実測値である。

 図11は、本発明による第7実施形態に係るか� ��形誘導電動機のJIS C4210規格に対する6極機� �始動トルクの特性図であり、横軸に6極機の� ��転子スロット22に対する固定子スロット12の 外形比(p.u)を表わし、縦軸にJIS C4210規格に対 する始動トルク(%)を表わしている。
 図11に示すように、外径比が1.53以上で、JIS� �C4210規格の始動トルクを満足し、良好な始動 トルクを確保した誘導電動機を実現すること ができる。

 すなわち、図10の6極機の外形比に対する� ��率の特性図、及び図11の6極機の外形比に対� ��るに対する始動トルクの特性図により、6極 機の回転子スロット22に対する固定子スロッ� ��12の外径比を1.53以上1.68以下とすることで、 始動特性(始動トルクの確保)と定常特性(高効 率化)とを高度に両立させたかご形誘導電動� �を実現することができる。

《第8実施形態》
 本実施形態は、前記した第1実施形態から第 7実施形態における固定子巻線13の導体材料を アルミニウムで構成したものである。電気工 学ハンドブックによると、アルミニウムの電 気抵抗率は銅の電気抵抗率の1.64倍であるこ� �から、固定子スロット12の総面積を第1実施� �態から第7実施形態の1.64倍して、回転子スロ ット22の総面積に対する固定子スロット12の� �面積の面積比を4.4以上13.1以下とすることで� ��始動特性(始動トルクの確保)と定常特性(高� ��率化)とを高度に両立させたかご形誘導電動 機を実現することができる。

《第9実施形態》
 前記した第8実施形態においては固定子巻線 13にアルミニウムを用いているが、アルミニ� ��ム合金を用いてもよく、電気抵抗率がアル� ��ニウムと同等な導体を用いてもよい。たと� ��ばアルミニウムと銅の合金を用いることで� ��電気抵抗率はアルミニウムよりも小さくな� ��、第8実施形態よりも更に高効率なかご形誘 導電動機を実現することができる。固定子巻 線13の電気抵抗率がアルミニウムよりも小さ� ��場合は、始動特性(始動トルクの確保)と定� �特性(高効率化)とを両立させたかご形誘導電 動機を実現できる面積比は、第8実施形態に� �ける4.4以上13.1以下よりも更に小さくなる。

 また、電気抵抗率は温度によっても変化� ��、電気工学ハンドブックによると、アルミ� ��ウムの電気抵抗率は、20℃では2.8265μω・cm� �あり、任意の温度Tの電気抵抗率は、2.8265(1+0 .0040(T-20))で計算できる。したがって、液化窒 素中などの極低温の-196℃では電気抵抗率は0. 57μω・cmであり、電気学会の電気規格調査会� ��準規格であるJEC-2137-2000規格で最も高い最高 許容温度の250℃では、電気抵抗率は5.43μω・c m程度となる。

《第10実施形態》
 本実施形態は、前記した第1実施形態から第 7実施形態における回転子導体23をアルミニウ ムで構成したものである。電気工学ハンドブ ックによると、アルミニウムの電気抵抗率は 銅の電気抵抗率の1.64倍であることから、回� �子スロット22の面積を第1実施形態から第7実� ��形態の1.64倍し、回転子スロット22の総面積� ��対する固定子スロット12の総面積の面積比� �1.6以上4.9以下とすることで、始動特性(始動� ��ルクの確保)と定常特性(高効率化)とを高度� ��両立させたかご形誘導電動機を実現するこ� ��ができる。

《第11実施形態》
 前記した第10実施形態では、回転子導体23の 材質にアルミニウムを用いているが、アルミ ニウム合金でもよく、また、電気抵抗率がア ルミニウムと同等な他の導体でもよい。たと えばアルミニウムと銅の合金を用いることで 、電気抵抗率はアルミニウムよりも小さくな り、第10実施形態のかご型誘導電動機よりも� ��効率化を図ることができる。回転子導体23� �電気抵抗率がアルミニウムよりも小さい場� �は、始動特性(始動トルクの確保)と定常特性 (高効率化)とを両立させたかご形誘導電動機� ��実現できる面積比は、第10実施形態におけ� �面積比1.6以上4.9以下よりも更に大きい側に� �フトする。

 また、電気抵抗率は温度によっても変化� ��、電気工学ハンドブックによると、アルミ� ��ウムの電気抵抗率は、20℃では2.8265μω・cm� �あり、任意の温度Tの電気抵抗率は、2.8265(1+0 .0040(T-20))で計算できる。したがって、液化窒 素中などの極低温の-196℃では電気抵抗率は0. 57μω・cmであり、電気学会の電気規格調査会� ��準規格であるJEC-2137-2000規格で最も高い最高 許容温度の250℃では、電気抵抗率は5.43μω・c m程度となる。

《第12実施形態》
 本実施形態は、前記した第1実施形態から第 7実施形態における固定子巻線13及び回転子導 体23をアルミニウムで構成している。電気工� ��ハンドブックによると、アルミニウムの電� ��抵抗率は銅の電気抵抗率の1.64倍であるが、 固定子スロット12及び回転子スロット22の面� �を、共に、第1実施形態から第7実施形態の1.6 4倍しても、面積比は変化しないため、第1実� ��形態から第7実施形態のように、面積比を2.7 以上8.0以下とすることで、始動特性(始動ト� �クの確保)と定常特性(高効率化)とを高度に� �立させたかご形誘導電動機を実現すること� �できる。

《第13実施形態》
 前記した第12実施形態においては固定子巻� �13及び回転子導体23にアルミニウムを用いて� ��るが、アルミニウム合金でもよく、電気抵� ��率がアルミニウムと実質的に同等な他の導� ��でもよい。たとえばアルミニウムと銅の合� ��を用いることで、電気抵抗率はアルミニウ� ��よりも小さくなり、第12実施形態のかご形� �導電動機よりも更に高効率化を図ることが� �きる。固定子巻線13の電気抵抗率がアルミニ ウムよりも小さい場合は、始動特性(始動ト� �クの確保)と定常特性(高効率化)とを両立さ� �たかご形誘導電動機を実現できる面積比は� �第12実施形態における面積比2.7以上8.0以下よ りも更に小さい側にシフトする。また、回転 子導体23の電気抵抗率がアルミニウムよりも� ��さい場合は、始動特性(始動トルクの確保)� �定常特性(高効率化)とを両立させたかご形誘 導電動機を実現できる面積比は、第12実施形� ��における面積比2.7以上8.0以下よりも更に大� ��い側にシフトする。

 また、電気抵抗率は温度によっても変化� ��、電気工学ハンドブックによると、アルミ� ��ウムの電気抵抗率は、20℃では2.8265μω・cm� �あり、任意の温度Tの電気抵抗率は、2.8265(1+0 .0040(T-20))で計算できる。したがって、液化窒 素中などの極低温の-196℃では電気抵抗率は0. 57μω・cmであり、電気学会の電気規格調査会� ��準規格であるJEC-2137-2000規格で最も高い最高 許容温度の250℃では、電気抵抗率は5.43μω・c m程度となる。

《第14実施形態》
 本実施形態では、前記した第1実施形態から 第13実施形態で述べたかご形誘導電動機の変� ��である自己始動形永久磁石電動機(MSモータ� ��も言う)について説明する。
 自己始動形永久磁石電動機の構造について� ��周知の技術であるので特に図示しないが、� ��1を参照すると、回転子20が、回転子鉄心21� �、この回転子鉄心21の円周方向に所定の間隔 をもって放射状に設けられた複数の回転子ス ロット22と、これらの回転子スロット22にそ� �ぞれ収納されていて始動時にトルクを発生� �せる回転子導体23と、更に、回転子スロット 22の内周側に設置されていて、定常時にトル� ��を発生させる永久磁石とを備えて構成され� ��いる。なお、固定子10側の構成は図1に示す� ��成と同じでよい。

 このような構成の自己始動形永久磁石電� ��機であっても、前記した第1実施形態から第 13実施形態と同じ作用効果を奏するので、始� ��特性(始動トルクの確保)と定常特性(高効率� ��)とを両立させることができる自己始動形永 久磁石電動機を実現することが可能である。

《まとめ》
 以上述べたように、本発明による各実施形� ��におけるかご形誘導電動機は、JEC(Japanese El ectrotechnical Committee:電気学会・電気規格調査� ��標準規格)による電動機巻線の許容温度規格 、IEC(International Electrotechnical Commission:国際電 気標準会議)による電動機の効率規格、及びJI S(International Organization of Standardization:国際標 準規格)による電動機のトルク規格などの各� �規格に準拠して、それらの規格をクリアす� �効率及びトルク特性を実現できるように、� �転子スロットの総面積と固定スロットの総� �積との面積比を決定して、かご形誘導電動� �の高効率化と始動トルクの向上とを両立さ� �ている。具体的には、固定子巻線及び回転� �導体に銅を用いたとき、前記面積比を2.3以� �8.0以下(好ましくは、2.7以上8.0以下)としたと きに、かご形誘導電動機の始動特性(始動ト� �ク)の向上と定常特性の改善(高効率化)とを� �立させることができる。このように、国際� �格などで決められた許容温度、効率、及び� �ルクを基準値として、その基準値を上回っ� �効率及び始動トルクを実現させることによ� �て、高効率化と始動トルクの向上を図った� �ご形誘導電動機を提供することが可能とな� �。