JP2017225223A - 電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両に搭載するパワートレーンや補機類を試験するためにエンジントルクを模擬出力する誘導電動機に関し、２次導体の回転子慣性を小さく抑えながら、十分なトルク値を得ることができる電動機を提供する。【解決手段】 誘導電動機において、回転出力軸に対して軸線方向に移動しないように、かつ相対回転可能に支持されるコア（積層電磁鋼板）と、コアを収容するように設けられて軸線方向の両端が支持部材を介して回転出力軸に固定される円筒形回転子（２次導体）を備えていることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載するパワートレーンや補機類を試験するためにエンジントルクを模擬出力するような、急激な加減速を繰り返す用途の電動機に関する。

従来、車両搭載するパワートレーンや補機類を駆動して行う性能・耐久試験を室内実施する場合、エンジンに代えてエンジントルクを模擬出力する電動機が用いられているが、試験を正確に行うためには、実際のエンジンで生じるトルク変動を忠実に再現しなければならない。そこで、電動機のトルク指令に対して実際のエンジントルク変動に相当する角速度変動（加振周波数および振幅）を合成したトルク指令を生成し、これを電動機の駆動電流を制御する制御装置に入力し、制御装置から実際のエンジントルクを模擬する駆動電流を電動機に供給している（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００４−２８７９８６号公報

近年、エンジンの燃費改善策としての気筒数削減、高圧縮化、フライホイール小型化等でエンジントルク変動が大きくなる傾向にあるため、試験用の電動機について、大きな角速度変動（トルク変動）を再現できるものが求められている。これに対し、電動機の駆動電流は、制御装置の進化に伴って高応答で制御可能になり、電動機から出力されるトルクも高応答で制御可能になっていることから、多少大きめのエンジントルク変動であっても本来は対応可能と考えられる。

しかし、駆動電流をいくら高応答制御しても所望の角速度変動を得られないことがある。角速度変動は角加速度と同義であって、角加速度（β）＝トルク（Ｔ）／回転子慣性（Ｊ）の式で表されるところ、大きな角加速度（β）を得るためにはトルク（Ｔ）を大きくすれば良いが、電磁力で発生する電動機のトルクは電流密度や磁束密度による出力の限界があり、回転子慣性（Ｊ）の大きさとの関係で角加速度を大きくすることができない場合がある。

例えば、図７（ａ）に示す誘導電動機の回転部１００では、図７（ｂ）に示すように複数の導体１０１ａを短絡環１０１ｂで短絡するカゴ形回転子１０１に対し、各導体１０１ａを収納する複数のスロット溝Ｓが外周縁にある電磁鋼板１０２ａを積層してなるコア（鉄心）１０２を一体的に組み合わせることで形成され、コア１０２を軸線方向に貫通するように回転出力軸１０３が設けられている。

カゴ形回転子１０１には、重量の大きいコア１０２が一体的に設けられているために、回転子慣性が大きくなっており、電動機の駆動電流をたとえ高応答で制御しても、回転出力軸１０３に大きな角加速度を与えることができない。もちろん、コア１０２を取り外すことで軽量化は可能であるが、カゴ形回転子１０１内の磁気抵抗が大きくなりすぎて試験に必要なトルク値を得ることができない。

本発明は、斯かる実情に鑑みて、電動機の回転子慣性を小さく抑えながら、十分なトルク値を得ることができる電動機を提供しようとするものである。

請求項１の発明は、回転出力軸に対して軸線方向に移動しないように、かつ相対回転可能に支持されるコアと、前記コアを収容するように設けられて軸線方向の両端が支持部材を介して前記回転出力軸に固定される円筒形回転子を備えていることを特徴とする誘導電動機を提供する。

請求項２の発明は、前記円筒形回転子はパイプ形状体であり、前記支持部材は前記円筒形回転子の両端開口に嵌入固定される円板形状体であり、前記回転出力軸が前記支持部材を貫通した状態で固定されていることを特徴とする請求項１記載の誘導電動機を提供する。

請求項３の発明は、前記円筒形回転子の周面には、前記円筒形回転子の内外を連通する回転子連通孔が形成されていることを特徴とする請求項２記載の誘導電動機を提供する。

請求項４の発明は、前記回転子連通孔は、周方向に間隔をおいて概ね軸線方向に延びるように形成されるスリット孔であることを特徴とする請求項３記載の誘導電動機を提供する。

請求項５の発明は、前記支持部材には、前記円筒形回転子の内外を連通する支持部材連通孔が形成されており、前記支持部材連通孔は、前記支持部材の内側面から外側面に向かうにつれて外径方向に向かうように斜めに形成されていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の誘導電動機を提供する。

請求項６の発明は、前記回転出力軸において前記コアの内周面の両端部分に対応する位置にスリーブ形状またはリング形状のスペーサが固定されており、該スペーサにより前記回転出力軸と前記コアの間に径方向の隙が確保されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の誘導電動機を提供する。

請求項７の発明は、前記回転出力軸には、その軸端部から軸線方向に延びる軸線穴と、該軸線穴から前記回転出力軸の外部にまで貫通する軸線交差孔が形成されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の誘導電動機を提供する。

請求項８の発明は、前記回転出力軸が挿入される前記コアの出力軸挿入穴から前記コアの外周面まで貫通するコア交差孔が形成されていることを特徴とする請求項７の何れかに記載の誘導電動機を提供する。

請求項９の発明は、前記軸線穴の開口部分から前記回転出力軸の内部に流体を圧送する圧縮機又は送風機が設けられていることを特徴とする請求項７または８記載の誘導電動機を提供する。

請求項１０の発明は、前記円筒形回転子及びそれと対向配置される固定子を収納する筐体に、前記筐体の内外を連通する筐体連通孔が形成されていることを特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載の誘導電動機を提供する。

請求項１１の発明は、前記筐体連通孔の開口部分から前記筐体の外部に流体を排出させる吸引機又は排風機が設けられていることを特徴とする請求項１０記載の誘導電動機を提供する。

請求項１２の発明は、前記コアは、複数の電磁鋼板を積層してなるものであることを特徴とする請求項１乃至１１の何れかに記載の誘導電動機を提供する。

請求項１３の発明は、前記コアに、前記円筒形回転子と対向配置される固定子の極数に合わせて、凸極性を持たせるように周方向でリラクタンスに差を付けていることを特徴とする請求項１乃至１２の何れかに記載の誘導電動機を提供する。

請求項１４の発明は、回磁を発生するための永久磁石又は回磁巻線が回転出力軸に対して固定される回転子と、回転出力軸に対して軸線方向に相対移動しないように、かつ相対回転可能に支持されるコアと、を備えていることを特徴とする表面磁石構造の同期電動機を提供する。

請求項１の発明によれば、回転出力軸にトルクを発生させる円筒形回転子（２次導体）のみを固定し、特に慣性が大きいコアを円筒形回転子に対して相対回転可能とすることで、上記従来のカゴ形回転子（２次導体）にコアが一体化されている誘導電動機と異なり、コアによる磁束通路を確保して十分なトルク値を得ながら、回転子慣性を小さくして回転出力軸に大きな角加速度を付与するという優れた効果を奏する。

請求項２の発明によれば、円筒形回転子をパイプ形状体としてその両端開口に円板形状の支持部材を嵌入固定するだけの簡単な構造により十分な強度を確保することができ、また、パイプ形状体であれば、上記従来のカゴ形回転子より更に加工し易く、高い寸法精度を確保できるので、コアあるいは固定子との隙間をできるだけ詰めて、磁路抵抗を小さくすることで高いトルク値を得られるという優れた効果を奏する。

請求項３の発明によれば、回転子連通孔を形成することで、誘導電動機の駆動運転により円筒形回転子に収容されたコアから生じた熱気を回転子の外部に逃がすことができる。特に円筒形状体の周面に連通孔を設けるようにしたので、円筒形回転子自体がブロワのように作用し、また遠心力作用も相俟って強制的な換気効果を得られるという優れた効果を奏する。

請求項４の発明によれば、回転子連通孔をスリット状に形成することで、円筒形回転子の周面において渦電流による損失発生が抑えられ、また、円筒形回転子の軸線方向に幅広の換気口が形成されてブロワ作用が高められ円筒形回転子の内部で生じた熱気を一層効率的に換気するという優れた効果を奏する。

請求項５の発明によれば、支持部材連通孔を支持部材の内側から外側に向かうにつれて外径方向に放射状に広がるように形成することで、支持部材がブロワのように作用し、円筒形回転子に収容されたコアから生じた熱気を強制的に換気するという優れた効果を奏する。

請求項６の発明によれば、コアの内周面の両端部分と回転出力軸の間にスペーサが介在して隙間が確保されることで、コア内周面と回転出力軸に相互に接触することによる摩耗や発熱が防止され、コアと回転出力軸の摺動抵抗が低減されて、回転子慣性を確実に小さくするという優れた効果を奏する。

請求項７の発明によれば、円筒形回転子及びコアを冷却するための流体を誘導電動機の外部（回転出力軸の軸端部）から回転出力軸内に導入して、そこから円筒形回転子の内部（回転出力軸の外周面）へ導入できるという優れた効果を奏する。特に回転出力軸による遠心力で回転出力軸内に導入した流体が外周面を貫通する軸線公差孔から効率的に排出されて冷却効果が高められるものである。

請求項８の発明によれば、回転出力軸の外周面から排出した冷却用流体をコアの内周面側から外周面側へ向けて貫通形成されるコア交差孔を介して通過させることで、渦電流によりコア内部に生じた熱が効率的に移動させられるという優れた効果を奏する。

請求項９の発明によれば、冷却用流体を強制的に送り込まれるので、冷却効果がより一層高められるという優れた効果を奏する。

請求項１０の発明によれば、誘導電動機の筐体内部で発生した熱を吸収した流体を筐体外部に排出させる通路を設けられているので、誘導電動機全体が効率的に冷却されるという優れた効果を奏する。

請求項１１の発明によれば、誘導電動機の筐体内部の熱を吸収した流体が筐体連通孔から筐体外部に強制的に排出されるので、冷却効果がより一層高められるという優れた効果を奏するものである。

請求項１２の発明によれば、コアは複数の電磁鋼板を積層してなるので、電気周波数とコアの速度差が大きくなる加減速時における鉄損が抑えられるという優れた効果を奏する。

請求項１３の発明によれば、コアに凸極性を持たせるように周方向でリラクタンスに差を付けることで、コアを平均電気周波数で回転させて鉄損を小さく抑えられるという優れた効果を奏する。

請求項１４の発明によれば、回磁を発生するための永久磁石又は回磁巻線を回転出力軸に対して固定し、特に慣性の大きいコアを永久磁石又は回磁巻線（回転出力軸）に対して相対回転可能とするので、コアによる磁束通路を確保して十分なトルク値を得ながら、従来のコアと磁石が一体的に設けられている構造の同期電動機と比べて、回転子慣性が小さく回転出力軸に大きな角加速度を付与できるという優れた効果を奏する。

本発明に係る誘導電動機に組み込まれる回転部の断面斜視図。 図１において円筒形回転子に収容されるコアを省略した断面斜視図。 図1の回転部が組み込まれた誘導電動機の一例を示す断面図。 本発明に係る誘導電動機の変形例を示す断面図。 本発明に係る誘導電動機の別の変形例を示す断面図。 本発明に係る誘導電動機の更に別の変形例を示す断面図。 従来の誘導電動機において（ａ）カゴ形回転子、コアおよび回転出力軸を一体化したものと、（ｂ）カゴ形回転子のみを示す斜視図。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１〜３は、本発明の実施形態の一例である。図１は、本実施形態の誘導電動機の構成ユニットである回転部（円筒形回転子、コア及び回転出力軸を組み立てたもの）を内部構造が分かるように軸線方向で半割にした断面斜視図である。図２は、図１に示す回転部からコアを省いた断面斜視図である。図３は、回転部を組み込まれた誘導電動機の全体構造を示す断面図である。

（本実施形態に係る誘導電動機１の概要）
本実施形態に係る誘導電動機１は、主に車両搭載するパワートレーンや補機類を駆動して行う性能・耐久試験等を室内で実施する場合に、実際のエンジントルク変動を模擬することを目的としており、図１に示される回転部２の構造に最も特徴がある。回転部２は誘導電動機１において駆動トルクを出力するための構成ユニットであり、主にパイプ形状の円筒形回転子（２次導体）２１、厚肉円筒形状のコア（鉄心）２２、および回転出力軸２３を備えてなる。

円筒形回転子２１は、回転出力軸２３に対し支持部材２１３を介して同心円状を成すように固定されており、誘導電動機１の筐体３（図３）に回転出力軸２３を介して回転可能に支持されている。筐体３内において円筒形回転子２１と対向配置される固定子４が発生する回転磁界が円筒形回転子２１を貫通し、円筒形回転子２１に誘導電流が発生し、当該誘導電流と固定子４の回転磁界の相互作用により、円筒形回転子２１は磁界の回転方向にトルクが発生して回転駆動される。

コア２２は、ドーナッツ形の電磁鋼板２２ａを積層結合し厚肉円筒形状に形成したもので、図１に示すように、円筒形回転子２１内に、円筒形回転子２１と干渉しないように収容される一方で、中心軸線と同心形成された貫通穴２２１に回転出力軸２３が挿入され、回転出力軸２３に対して軸線方向に移動しないようにかつ相対回転可能に支持される。これにより、円筒形回転子２１を貫通する回転磁界に対する磁気抵抗を低減して十分なトルク値を得られるようにしながら、円筒形回転子２１（回転出力軸２３）とは相互に独立して回転することで、円筒形回転子２１の回転子慣性を小さく抑えて大きな角加速度を実現可能としている。

なお、急激な加減速を繰り返す使用条件下では、渦電流による損失（コアの発熱）が心配されるが、エンジントルク変動を模擬するという特定用途においては、エンジンの平均回転速度を中心値としたプラスマイナス変動を生じるのみであり、本発明のコアの構造・支持ではその平均回転数で回転するので、損失が大きくなりすぎることはない。

（円筒形回転子２１）
円筒形回転子２１は、図１〜３に示すように両端開口２１１、２１１を有するパイプ形状体であり、ジュラルミン又は銅合金等の高導電率・高強度の材料で形成されている。パイプ形状としたことで従来のカゴ形回転子に比べて加工し易く、高い寸法精度を確保できることから、コア２２や固定子４に対し辛うじて干渉しない擦れ擦れのところまで隙間を詰めて、回転磁界に対する磁路抵抗を小さくすることができ、結果として高いトルク値を得られる利点がある。その他、回転方向の釣り合いを取り易くなる利点がある。

パイプ形状体において、その軸線方向の両側端に位置する所定幅の帯状部分を除く周面全体には、概ね軸線方向に延びて回転子の内外を連通するスリット孔２１２が、周方向に間隔をおいて複数形成されており、円筒形回転子２１の周面において渦電流による損失発生を抑えている。スリット孔２１２が、回転子周面を軸線方向に延びる幅広の換気口となることで、回転子自体に高いブロワ機能が備わり、また遠心力作用も相俟って強制的な換気効果を得られ、内部で生じた熱気を効率的に排出させることができる。

スリット孔２１２は、相互に平行かつ周方向に等間隔で直線状に形成されており、軸線方向に対して１ピッチ分だけ斜めに交差しているが、これはトルクリプルを抑制すると共に排気方向を一定に整えてブロワ効果を高める効果がある。但し、上述したスリットの配置・配列は必須のものではなく、スリット孔の軸線に対する交差角度は適宜変更可能で、スリット孔自体も直線状でなく適当にカーブさせたものでも良く、スリット孔同士は平行でなくても、あるいは等間隔でなくても良い。スリット孔が長いために強度低下が懸念される場合には、スリット孔の長手方向の途中にブリッジを設けて孔を短く区切ることで補強しても良い。なお、コア冷却や効率よりも強度を優先するのであれば、大気開放ができる程度の小孔のみを設けて、スリット孔を設けないという構成も選択し得る。

円筒形回転子２１の両端開口２１１、２１１には、それぞれ厚みのある円板形状に形成されたジュラルミン又は銅合金等の高伝導率・高強度の材料の支持部材２１３が焼嵌めにより嵌入固定されている。支持部材２１３は、円筒形回転子２１のエンドリング（短絡環）の機能を果たし、両端開口２１１を閉鎖して、回転子全体を容器形状に形成することで、強度を高めている。各支持部材の２１３には同心円状の貫通穴が形成され、当該穴に回転出力軸が貫通挿入された状態で焼嵌め固定されている。これにより、円筒形回転子２１は、その軸線方向の両端が回転出力軸２３に対して相対動きを生じないように固定される。

スリット孔２１２とは別に、回転子内部の熱気を排出する換気口として、支持部材２１３に円筒形回転子２１の内外を連通する支持部材連通孔を設けても良い。但し、支持部材２１３が円筒形回転子２１の回転軸線に対して直交するように設けられているため、回転する円周面に形成されるスリット孔２１２と違って、支持部材連通孔には吸出作用が生じにくく遠心力も作用しにくい。そこで、支持部材２１３に連通孔を設ける場合、支持部材の内側面から外側面に向かうにつれて外径方向に向かうように、あるいは放射状に広がるように斜めに形成するべきである。

（コア２２）
コア２２は、図１〜３に示されるように、上述した円筒形回転子２１および支持部材２１３で包囲される空間に、円筒形回転子２１および支持部材２１３と接しないように隙間を設けた状態で収容されており、中心軸線と同軸状に貫通形成される出力軸挿入穴２２１に挿入された回転出力軸２３に支持されて、円筒形回転子２１および回転出力軸２３に対して軸線方向に移動しないように、かつ相対回転可能とされている。

但し、コア２２と回転出力軸２３の本体を相互接触させると、摩擦による発熱や摩耗が懸念される。そこで、回転出力軸２３の外周面２３ａにおいてコア２２の内周面（出力軸挿入穴２２１）の両端部分に対応する位置に嵌挿固定されて、回転出力軸２３の一部を成すスリーブ形状のスペーサ２３１、２３１を設けて、これらの外周面にコア２２を支持させることで、コア２２と回転出力軸２３との間に径方向の隙間が確保されている。なお、出力軸挿入穴２２１と各スペーサ２３１の間にベアリング（回転軸受部材）２３２，２３２（図１、２では不図示）が介在することで、円筒形回転子２１が回転出力軸２３に対して滑らかに相対回転可能とされている。

スペーサ２３１には、コア２２と回転出力軸２３の間に介在する小径部２３１ａに連続して、小径部より少し径が大きい大径部２３１ｂが段差状に形成されている。大径部２３１ｂの小径部側の側面がベアリング２３２，２３２の内輪に当接することで、コア２２が回転出力軸２３に対して軸線方向に相対移動しないように保持されており、ベアリング２３２との当接面とは反対側の側面が支持部材２１３に当接することで、コア２２と支持部材２１３の隙間が確保されている。この隙間は、回転出力軸２３の外周面から排出される冷却用空気の通路にもなる。なお、スペーサ２３１を設けずに、円筒形回転子２１を回転可能に支持するベアリングをスペーサに兼用することとしても良い。

コア２２は、ドーナッツ形の電磁鋼板２２ａを積層して、加締め、ボルト貫通、接着、部分的な溶接等の結合方法により一体化したものであるが、これに限らず、無垢の鋼材で製作することも可能である。電気周波数とコアの速度差が大きくなる加減速時における鉄損が大きくなるが、一定回転における回転加振しか行わないような場合であれば、製作コスト低減、機械強度向上、回転子との隙間を詰めることによる磁路抵抗低減の利点を得るために採用することも考えられる。

コア２２は、外周縁が円形である電磁鋼板２２ａを積層したもので、当然、その外周面は円筒面形状であるが、できるだけ平均電気周波数で回転駆動させ、コアの鉄損を小さくすることを目的として、円筒形回転子２１と対向配置される固定子４の極数に合わせて、凸極性を持たせるように周方向でリラクタンスに差を付ける（凸極性を持たせる）ことにしても良い。具体的には、固定子の極数に合わせて、コアの外周面に軸線方向に延びる凹み（溝）を設けたり、コアの内部に軸線方向に貫通する空隙（穴）を設けたりすることが考えられる。但し、コアの電磁応答性が上がりすぎると、平均電気周波数で一定回転するだけでなく、加減速に追従するようになり、コアが加減速応答の負荷となる恐れがあるため、試験機全体で想定される角加速度と、凸極性を持たせたコアの角加速度（応答特性）が十分な開きを有している必要がある。

（回転出力軸２３）
回転出力軸２３は、円柱形状の軸体であり、上述したように、円筒形回転子２１を同軸状に固定支持すると共に、コア２２を軸線方向に相対移動しないように、かつ相対回転可能に支持しており、円筒形回転子２１の両外側方が誘導電動機１の筐体３に設けられて筐体外部への貫通穴状を有する軸受部３１にベアリング（軸受支持部材）３１ａを介して、回転可能に支持されている。

回転出力軸２３には、その軸端部２３ｂから軸線方向に延びる軸線穴２３３が同軸状に貫通形成されており、軸線穴２３３からそれと交差するように、かつ回転出力軸２３の外部にまで貫通する軸線交差孔２３４が軸線方向の３箇所（複数箇所）において、それぞれ周方向の４箇所（複数箇所）に同じ間隔で放射状に形成されている。これにより、円筒形回転子２１内（特にコア２２）を冷却するための空気が、図３に矢印で示されるように、誘導電動機１の外部（軸端部２３ｂ）に開口する軸線穴２３３から回転出力軸２３内に導入され、そこ から円筒形回転子２１の内部（回転出力軸２３の外周面側）へ導入される。

上記軸線方向の３箇所のうち中央部分の１箇所に位置する軸線交差孔２３４は、スペーサ２３１によりコア２２との間に確保された隙間部分に開口しており、ここからの排出空気はコア２２を内周面側から冷却する。また、残りの２箇所に位置する軸線交差孔２３４は、スペーサ２３１の大径部２３１ｂの外周面まで貫通しており、ここからの排出空気はコア２２の側面側から冷却する。コア２２の内周面側や側面側を冷却した空気は、コア２２の外周面側に回り込んで冷却し、更にスリット孔２１２から円筒形回転子２１の外部に排出されて、筐体３の内周面に配置される固定子４を冷却する。

（筐体３）
筐体３には、固定子４の両側において周方向に間隔をおいて、筐体３の内外を連通する筐体連通孔３２が貫通形成されており、固定子４を冷却した空気は筐体連通孔３２から誘導電動機１の外部に排出される。これにより、誘導電動機１の筐体内部で発生した熱を吸収した流体を筐体外部にスムーズに排出させることができるので、誘導電動機全体が効率的に冷却されるものである。

（上記実施形態の変形例）
上記実施形態において、その構成を一部変更して、以下に説明するような変形例としても良い。なお、変形例は上記実施形態と基本的構成が同じであるため、図４〜６において下記説明の対象としていない同構造部位については符号を表示しないものとする。

上記実施形態では、回転出力軸２３の軸線交差孔２３４からコア２２の内周面側（出力軸挿入穴２２１）に導入された空気を、コア２２の外部へ積極的に排出させるための流体通路は設けておらず、コア２２とスペーサ２３１との僅かな隙間を利用して排出することを想定している。これに対して、図４に示すように、出力軸挿入穴２２１からコアの外周面まで貫通するコア交差孔２２２を設けることで、冷却用空気の流れを良くして冷却効率を高めるようにしても良い。また、冷却用空気がコア交差孔２２２を通過することで、渦電流によってコア２２の内部で生じた熱を効率的に移動させることができる。

上記実施形態では、誘導電動機１に対する冷却用空気の取り入れ口である軸線穴２３３を単に大気開放しているだけであるが、図５に示すように、軸線穴２３３から回転出力軸２３の内部に空気を圧送する圧縮機５を軸線穴２３３の開口部に接続して、冷却用空気を強制的に送り込んで、その流れを速めることで冷却効果を高めるようにしても良い。但し、圧送した空気が洩れ出ないようにするため、回転出力軸２３において圧縮機５が接続されている開口部以外の開口部は閉鎖蓋２３５で塞いでおく必要がある。なお、本変形例において圧縮機５に代えて送風機を配置することとしても良い。なお、図５の変形例では、スリット孔２１２を設けておらず、円筒形回転子の内外を連通する小孔２１４を円筒形回転子２１の周方向に間隔をおいて設けている。コア冷却や効率よりも円筒形回転子２１の強度を優先したい場合には採用しても良い。

上記実施形態では、誘導電動機１に対する冷却用空気の取り出し口である筐体連通孔３２についても単に大気開放しているだけであるが、図６に示すように、筐体連通孔３２を集合的に連結する流体通路３３を設けて、それに筐体内部の空気を吸引排気させる吸引機６を接続し、冷却用空気を強制的に排出させて、その流れを速めることで冷却効果を高めるようにしても良い。強制的に排出される流体は、出力軸貫通孔から流入した流体の場合、特に発熱の大きい回転子の冷却に有効である。なお、本変形例において吸引機６に代えて送風機を配置することとしても良い。

上記実施形態では、冷却用流体として空気を使用したが、空気以外の流体、例えば潤滑用オイルや防錆・潤滑剤のミスト（微粒子）を含む気体を使用しても良いし、液体（例えば潤滑用オイル）を使用しても良い。また、上記実施形態では、コアと回転出力軸を相対回転させるためにベアリングを介在させたが、ベアリングに代わる軸受支持部材として樹脂製や砲金製のブッシュを使用しても良く、回転数が低く、コアと回転出力軸の回転数差が小さいなどの事情で摩擦による不都合が生じない場合には軸受支持部材を設けないこととしても良い。

上記実施形態では、誘導電動機においてカゴ形回転子に相当する円筒形回転子をコアと独立して回転できるようにして回転子慣性を増加させないようにしたが、当該技術思想は永久磁石を使用する同期電動機にも適用することができる。具体的には回転子で回磁を発生する永久磁石あるいは回磁巻線部分のみを、上記実施形態の円筒形回転子と同様に中空の円筒形状体に形成して、その両端部分について支持部材を介して回転出力軸に固定して回転出力軸と一体的に回転するように支持する。そして、中空円筒形状体の内部には、回転出力軸に対して軸方向には移動できないが、相対回転可能となるように支持されたコアを収容する。これにより、コアによる磁束通路を確保して十分なトルク値を得ながら、従来のコアと磁石が一体的に設けられている構造の同期電動機と比べて、回転子慣性が小さく回転出力軸に大きな角加速度を付与できる同期電動機を構成することができる。

１ 誘導電動機
２ 回転部
３ 筐体
４ 固定子
５ 圧縮機
６ 吸引機
２１ 円筒形回転子
２１２ スリット孔
２１３ 支持部材
２２ コア
２３ 回転出力軸
２３３ 軸線穴
２３４ 軸線交差孔
３１ 筐体連通孔

Claims (14)

1. 回転出力軸に対して軸線方向に移動しないように、かつ相対回転可能に支持されるコアと、前記コアを収容するように設けられて軸線方向の両端が支持部材を介して前記回転出力軸に固定される円筒形回転子を備えていることを特徴とする誘導電動機。
2. 前記円筒形回転子はパイプ形状体であり、前記支持部材は前記円筒形回転子の両端開口に嵌入固定される円板形状体であり、前記回転出力軸が前記支持部材を貫通した状態で固定されていることを特徴とする請求項１記載の誘導電動機。
3. 前記円筒形回転子の周面には、前記円筒形回転子の内外を連通する回転子連通孔が形成されていることを特徴とする請求項２記載の誘導電動機。
4. 前記回転子連通孔は、周方向に間隔をおいて前記軸線方向に延びるように形成されるスリット孔であることを特徴とする請求項３記載の誘導電動機。
5. 前記支持部材には、前記円筒形回転子の内外を連通する支持部材連通孔が形成されており、前記支持部材連通孔は、前記支持部材の内側から外側に向かうにつれて外径方向に放射状に広がるように斜めに形成されていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の誘導電動機。
6. 前記回転出力軸において前記コアの内周面の両端部分に対応する位置にスリーブ形状またはリング形状のスペーサが固定されており、該スペーサにより前記出力軸と前記コアの間に径方向の隙が確保されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の誘導電動機。
7. 前記回転出力軸には、その軸端部から軸線方向に延びる軸線穴と、該軸線穴から前記回転出力軸の外部にまで貫通する軸線交差孔が形成されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の誘導電動機。
8. 前記回転出力軸が挿入される前記コアの出力軸挿入穴から前記コアの外周面まで貫通するコア交差孔が形成されていることを特徴とする請求項７の何れかに記載の誘導電動機。
9. 前記軸線穴の開口部分から前記回転出力軸の内部に流体を圧送する圧縮機又は送風機が設けられていることを特徴とする請求項７または８記載の誘導電動機。
10. 前記円筒形回転子及びそれと対向配置される固定子を収納する筐体に、前記筐体の内外を連通する筐体連通孔が形成されていることを特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載の誘導電動機。
11. 前記筐体連通孔の開口部分から前記筐体の外部に流体を排出させる吸引機又は排風機が設けられていることを特徴とする請求項１０記載の誘導電動機。
12. 前記コアは、複数の電磁鋼板を積層してなるものであることを特徴とする請求項１乃至１１の何れかに記載の誘導電動機。
13. 前記コアに、前記円筒形回転子と対向配置される固定子の極数に合わせて、凸極性を持たせるように周方向でリラクタンスに差を付けていることを特徴とする請求項１乃至１２の何れかに記載の誘導電動機。
14. 回磁を発生するための永久磁石又は回磁巻線が回転出力軸に対して固定される回転子と、回転出力軸に対して軸線方向に相対移動しないように、かつ相対回転可能に支持されるコアと、を備えていることを特徴とする表面磁石構造の同期電動機。

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