JP2019004641A - 誘導電動機の回転子 - Google Patents

Abstract

【課題】高調波二次銅損を低減できる誘導電動機の回転子を提供することである。【解決手段】実施形態の誘導電動機の回転子は、回転子鉄心と、回転子スロットと、導体バーと、を持つ。回転子鉄心は、回転軸線回りに回転自在に設けられる。回転子スロットは、回転子鉄心の外周面寄りに形成され、且つ回転軸線方向に沿って貫通形成されるとともに、回転方向に並んで複数配置される。導体バーは、各回転子スロットに挿入される。また、回転子スロットは、内側スロットと、外側スロットと、を持つ。内側スロットは、導体バーが配置される。外側スロットは、内側スロットの径方向外側に形成され、且つ内側スロットと連通する。また、外側スロットは、回転方向の幅が径方向外側に向かうに従って漸次小さくなるように形成されている。また、外側スロットの径方向最外側には、内側面から径方向内側に向かって突出する突起が設けられている。【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、誘導電動機の回転子に関する。

誘導電動機としては、いわゆるかご形回転子を用いたかご形誘導電機が知られている。このかご形誘導電動機は、複数の固定子スロットを有する略円筒状の固定子鉄心に、固定子コイルが配置された固定子と、固定子の径方向内側に設けられ、固定子に対して回転自在に設けられた回転子と、により構成されている。
回転子は、回転軸線回りに回転自在に設けられた回転軸と、この回転軸に外嵌固定された回転子鉄心と、を有している。回転子鉄心には、径方向に沿って延びる複数の回転子ティースが放射状に配置されており、周方向で隣接する回転子ティース間に、回転子スロットが形成されている。この回転子スロットには、導体バーが挿入されている。

また、回転子スロットには、回転子鉄心の外周面側で回転子スロットが開放されている半閉型の回転子スロットと、回転子鉄心の外周面側で回転子スロットが完全に閉塞されている全閉型の回転子スロットと、がある。全閉型の回転子スロットは、回転子鉄心の外周面に溝が形成されないので、回転子のコギングトルクを低減できる。

このような構成のもと、誘導電動機は、固定子コイルに電流を供給すると、一次側（固定子側）で発生した磁束によって、導体バー（二次導体）に誘導電流が発生する。これにより、回転子に回転トルクが付与される。
ここで、一次側は固定子コイルを収納するための固定子スロットを有し、二次側は導体バーを収納するための回転子スロットを有しているので、回転子の回転トルクに寄与しない高調波磁束が発生する。すなわち、高調波磁束は、固定子と回転子との間の微小隙間近傍に位置する導体バーに高調波二次電流を発生させる。この高調波二次電流は、導体バーに誘導電流を発生させる際の抵抗となり、回転子に回転トルクを発生させるにあたっての損失となる。この損失は、高調波二次銅損と称される。

また、一般的に、誘導電動機を駆動するためにインバータを用いる。このインバータの電流波形は、スイッチングによる高調波を含んでいるため時間的な高調波磁束が発生する。この高調波磁束も、高調波二次電流を発生させる要因となる。
とりわけ、全閉型の回転子スロットでは、鋳造により導体バーを構成する場合が多く、このような場合、回転子スロットのギャップ近傍まで導体バーが充填されることになる。このため、高調波磁束と導体バーが鎖交することで高調波二次銅損が増大する可能性があった。

特開２０１１−８７３７３号公報 特許第５４９０２５１号公報

本発明が解決しようとする課題は、高調波二次銅損を低減できる誘導電動機の回転子を提供することである。

実施形態の誘導電動機の回転子は、回転子鉄心と、回転子スロットと、導体バーと、を持つ。回転子鉄心は、回転軸線回りに回転自在に設けられる。回転子スロットは、回転子鉄心の外周面寄りに形成され、且つ回転軸線方向に沿って貫通形成されるとともに、回転方向に並んで複数配置される。導体バーは、各回転子スロットに挿入される。また、回転子スロットは、内側スロットと、外側スロットと、を持つ。内側スロットは、導体バーが配置される。外側スロットは、内側スロットの径方向外側に形成され、且つ内側スロットと連通する。また、外側スロットは、回転方向の幅が径方向外側に向かうに従って漸次小さくなるように形成されている。また、外側スロットの径方向最外側には、内側面から径方向内側に向かって突出する突起が設けられている。

第１の実施形態の誘導電動機を示す断面図。 第１の実施形態の回転子鉄心を軸方向からみた平面図。 第１の実施形態の回転子スロットを示す拡大平面図。 第１の実施形態の固定子の主磁束の分布図。 第１の実施形態の高調波磁束の分布図。 第２の実施形態の回転子スロットを示す拡大平面図。 第３の実施形態の回転子スロットを示す拡大平面図。 第４の実施形態の回転子スロットを示す拡大平面図。 第５の実施形態の回転子スロットを示す拡大平面図。 第６の実施形態の回転子スロットを示す拡大平面図。

以下、実施形態の誘導電動機の回転子を、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は、誘導電動機１の中心軸線Ｃに沿った断面図であり、この中心軸線Ｃを中心にして片側半分だけ示している。
図１に示すように、誘導電動機１は、固定子２と、固定子２に対して回転自在に設けられた回転子３と、これら固定子２および回転子３を支持するケーシング４と、を備えている。なお、以下の説明では、中心軸線Ｃ方向を単に軸方向、中心軸線Ｃ回りに回転する方向を周方向（回転方向）、軸方向及び周方向に直交する方向を径方向と称する。

固定子２は、略円筒状の固定子鉄心５を有している。固定子鉄心５は、複数の電磁鋼板６を軸方向に沿って積層したものである。電磁鋼板６は、例えば、鉄にケイ素を添加することによって製造される薄板の鋼板である。
また、固定子鉄心５の内周面側には、中心軸線Ｃに向かって突出する複数の固定子ティース７が形成されている。各固定子ティース７は、周方向に沿って等間隔に配置されている。

また、周方向に隣接する固定子ティース７間に、それぞれ固定子スロット８が形成される。そして、各固定子スロット８を介して各固定子ティース７に、固定子コイル９が巻回される。固定子コイル９は、固定子鉄心５の軸方向両端から軸方向外側に向かってオーバーハングするように設けられている。このような固定子コイル９には、例えば、架線からパンタグラフ（何れも不図示）を介して供給された直流電力が、交流電力に変換されて供給される。

また、固定子鉄心５の軸方向両端には、それぞれ固定子鉄心押え１０が設けられている。固定子鉄心押え１０は、積層された電磁鋼板６（固定子鉄心５）が分離しないように保持するためのものである。固定子鉄心押え１０は、鉄等の金属により略円環状に形成され、その外径は、固定子鉄心５の外径よりも大きく設定されている。また、固定子鉄心押え１０の内径は、この固定子鉄心押え１０と固定子コイル９とが接触しない程度の大きさに設定されている。これら固定子鉄心５と固定子鉄心押え１０は、溶接等により一体化されている。

ケーシング４は、固定子２の軸方向両側に配置された略有底筒状の一対の鏡蓋１１，１２と、対応する鏡蓋１１，１２に一体化された一対のベアリングブラケット１３，１４と、により構成されている。
各鏡蓋１１，１２は、それぞれ開口部１１ａ，１２ａを固定子鉄心５側に向けた状態で配置されている。また、各鏡蓋１１，１２の開口部１１ａ，１２ａの外周縁には、それぞれ外フランジ部１５，１６が形成されている。

これら外フランジ部１５，１６の外径は、固定子鉄心押え１０の外径とほぼ同一になるように設定されている。これにより、固定子鉄心押え１０と各鏡蓋１１，１２の外フランジ部１５，１６とが軸方向で重なり合う。そして、固定子鉄心押え１０と各鏡蓋１１，１２の外フランジ部１５，１６とが、不図示のボルト・ナットにより締結固定される。これにより、鏡蓋１１，１２に固定子２が支持される。

各鏡蓋１１，１２の底部１１ｂ，１２ｂには、それぞれ径方向中央に開口部１１ｃ，１２ｃが形成されている。これら開口部１１ｃ，１２ｃを閉塞するように、対応するベアリングブラケット１３，１４が設けられている。各ベアリングブラケット１３，１４は、それぞれ対応する鏡蓋１１，１２と一体化されている。
各ベアリングブラケット１３，１４は、それぞれ略円錐台状に形成されており、突出方向が固定子２側を向くように配置されている。各ベアリングブラケット１３，１４の径方向中央には、後述の回転軸２１を挿通可能な挿通孔１３ａ，１４ａが軸方向に沿って貫通形成されている。

また、各ベアリングブラケット１３，１４の径方向中央には、軸方向外側にそれぞれ軸受収納部１３ｂ，１４ｂが凹設されている。これら軸受収納部１３ｂ，１４ｂに、それぞれ軸受１７，１８が設けられている。これら軸受１７，１８を介し、各ベアリングブラケット１３，１４に回転軸２１が回転自在に支持されている。そして、例えば、鉄道車両の床下（何れも不図示）に、ケーシング４が固定されている。

回転子３は、ケーシング４によって中心軸線Ｃを中心に回転可能に支持された回転軸２１を有している。回転軸２１の固定子２に対応する位置には、略円柱状の回転子鉄心２２が外嵌固定されている。回転子鉄心２２の外径は、回転子鉄心２２の外周面２２ａと固定子２の固定子ティース７との間に微小隙間が形成されるように設定される。この微小隙間はできる限り小さいことが望ましい。

回転子鉄心２２も複数の電磁鋼板２３を軸方向に沿って積層して形成される。そして、回転子鉄心２２の径方向中央に、回転軸２１を挿入又は圧入可能な貫通孔２４が軸方向全体に渡って貫通形成されており、回転軸２１と回転子鉄心２２とが一体となって回転する。なお、回転子鉄心２２に回転軸２１を挿入する場合、圧入や接着剤等で回転子鉄心２２と回転軸２１とを一体化させる。

また、回転子鉄心２２の軸方向両端には、略円板状の回転子鉄心押え２５が設けられている。回転子鉄心押え２５も鉄等の金属により形成されており、径方向中央に、回転軸２１を挿入または圧入可能な貫通孔２５ａが形成されている。
このように構成された回転子鉄心押え２５は、積層された電磁鋼板２３（回転子鉄心２２）が分離しないように、且つ回転軸２１に対して軸方向にずれないように保持する役割を有している。

図２は、回転子鉄心２２を軸方向からみた平面図である。
同図に示すように、回転子鉄心２２の外周面２２ａ寄りには、回転子スロット２６が軸方向に沿って貫通形成されるとともに、周方向に並んで複数配置されている。回転子スロット２６は、回転子鉄心２２の外周面２２ａ側が開放されていない、いわゆる全閉型のスロットである。

図３は、回転子スロット２６の拡大平面図である。
同図に示すように、回転子スロット２６は、軸方向からみて径方向に沿って長い略長方形状に形成された内側スロット２７と、内側スロット２７の径方向外側に形成され、この内側スロット２７と連通する外側スロット２８と、により構成されている。
外側スロット２８は、径方向外側（回転子鉄心２２の外周面２２ａ）に向かうに従って周方向の幅が漸次小さくなるように、軸方向からみて略三角形状に形成されている。また、外側スロット２８における内側スロット２７側の周方向の幅は、内側スロット２７の周方向の幅と同一に設定されている。

さらに、外側スロット２８の径方向最外側の頂点には、この頂点から径方向内側に向かって突出する突起２０が一体成形されている。
突起２０は、軸方向からみて径方向に沿って長い略長方形状に形成されている。突起２０の径方向の長さＬ１は、外側スロット２８の径方向の長さＬ２よりも若干短い程度に設定されている。また、突起２０の周方向の幅Ｗ１は、後述の内側スロット２７の周方向の幅（後述の導体バー３０の周方向の幅）Ｗ２の１／３よりも小さくなる程度に設定されている。

このように構成された回転子鉄心２２において、周方向に隣り合う回転子スロット２６間は、回転子ティース２９として構成される。つまり、本第１の実施形態の全閉型の回転子スロット２６は、周方向で隣り合う回転子ティース２９の径方向外側同士が連結されているともいえる。各回転子ティース２９には、固定子２で発生する鎖交磁束が流れる。

内側スロット２７には、導体バー３０が挿入されている。導体バー３０は、銅やアルミ等の導電体で、且つ非磁性体により形成される。また、導体バー３０は、内側スロット２７の形状に対応するように、軸方向に直交する断面形状が径方向に長い略長方形状に形成されている。さらに、導体バー３０は、断面積が内側スロット２７の開口面積よりも若干小さくなる程度に形成されている。そして、内側スロット２７に導体バー３０を挿入した状態では、内側スロット２７の間に僅かなクリアランスが形成される程度になる。したがって、導体バー３０の周方向の幅は、内側スロット２７の周方向の幅とほぼ同一である。
また、内側スロット２７に挿入された導体バー３０は、例えば、カシメや接着剤等により内側スロット２７内に固定される。

ここで、外側スロット２８に形成されている突起２０の径方向の長さＬ１は、外側スロット２８の径方向の長さＬ２よりも若干短い程度に設定されている。つまり、突起２０は、径方向内側の先端２０ａが内側スロット２７（導体バー３０）よりもやや手前に位置するように形成されている。このため、導体バー３０に突起２０が接触してしまうことがない。

また、図１に示すように、導体バー３０の軸方向の長さは、回転子鉄心２２の軸方向の長さよりも長く設定されている。このため、回転子鉄心２２の回転子スロット２６（内側スロット２７）に導体バー３０を挿入した状態では、回転子鉄心２２の軸方向両側端から導体バー３０の軸方向両端が突出している。これら回転子鉄心２２から突出した導体バー３０の軸方向両端には、それぞれ略円環状の短絡環３１が設けられている。これら短絡環３１によって、複数の導体バー３０が連結されている。

次に、回転子鉄心２２の回転子スロット２６の作用について説明する。
まず、誘導電動機１の動作について説明する。
誘導電動機１を動作させるには、固定子コイル９に通電する。固定子コイル９に通電すると、固定子鉄心５に磁束（以下、主磁束という）が形成される。この主磁束は、固定子ティース７を介して回転子ティース２９に流れる。また、回転子スロット２６に導体バー３０が挿入されているので、回転子スロット２６に固定子２の主磁束が鎖交し、且つ主磁束の変化があると導体バー３０に二次電流が発生する。この二次電流と固定子２の磁束により、回転子３に回転トルクが発生する。

図４は、固定子２の主磁束の分布図である。
同図に示すように、固定子２の主磁束は、回転子ティース２９を介し、回転子鉄心２２の径方向内側まで奥深く流れていく。つまり、回転子ティース２９内では、固定子２の主磁束は、ほぼ径方向に沿うような流れになる。

ここで、回転子スロット２６の外側スロット２８は、径方向外側（回転子鉄心２２の外周面２２ａ）に向かうに従って周方向の幅が漸次小さくなるように、軸方向からみて略三角形状に形成されている。このため、固定子２の主磁束は、外側スロット２８に沿ってスムーズに回転子ティース２９の径方向内側へと導かれる。この結果、内側スロット２７に配置されている導体バー３０の一部（角部）に、主磁束が集中して流れるようなことがない。
また、外側スロット２８には、突起２０が設けられているが、この突起２０の周方向の幅Ｗ１は、外側スロット２８の周方向の幅（内側スロット２７の周方向の幅）Ｗ２の１／３よりも小さくなる程度に設定されており、固定子２の主磁束が飽和し易い。このため、この主磁束の流れが突起２０によって阻害されることが殆どない。

図５は、高調波磁束の分布図である。
同図に示すように、前述したように、回転子鉄心２２には、固定子２の主磁束の他に、回転子スロット２６の影響により高調波磁束が発生する。この高調波磁束は、固定子２と回転子３との微小隙間近傍に発生するので、回転子スロット２６を周方向に横切るように流れる。

ここで、回転子スロット２６の外側スロット２８には、突起２０が径方向に沿って延在している。すなわち、外側スロット２８を周方向に横切る高調波磁束に対し、この高調波磁束の流れを遮るように、突起２０が設けられた形になる。このため、高調波磁束が突起２０に集中する。これにより、導体バー３０を周方向に横切る高調波磁束が低減される。

したがって、上述の第１の実施形態によれば、回転子スロット２６の外側スロット２８に突起２０を設けることにより、導体バー３０に高調波二次電流が発生してしまうのを抑制できる。このため、誘導電動機１の高調波二次銅損を低減できる。

しかも、突起２０は、周方向の幅Ｗ１が、外側スロット２８の周方向の幅（内側スロット２７の周方向の幅）Ｗ２の１／３よりも小さくなる程度に設定されている。このため、固定子２の主磁束が飽和し、この主磁束の流れが突起２０によって阻害されることが殆どない。これに加え、外側スロット２８は、径方向外側（回転子鉄心２２の外周面２２ａ）に向かうに従って周方向の幅が漸次小さくなるように、軸方向からみて略三角形状に形成されている。このため、固定子２の主磁束は、外側スロット２８に沿ってスムーズに回転子ティース２９の径方向内側へと導かれ、内側スロット２７に配置されている導体バー３０の一部（角部）に、主磁束が集中して流れるようなことがない。よって、固定子２の主磁束を、効率よく回転子３の回転トルクに寄与させることができ、高効率な誘導電動機１を提供できる。

また、突起２０の径方向の長さＬ１は、外側スロット２８の径方向の長さＬ２よりも若干短い程度に設定されている。このため、導体バー３０に突起２０が接触してしまうことを防止できる。よって、導体バー３０に誘導電流が発生することによる磁束が突起２０に漏出してしまうことを防止でき、さらに効率よく回転子３に回転トルクを付与させることができる。

ここで、突起２０に高調波磁束が通過することにより、導体バー３０の径方向外側の端面３０ａ近傍に渦電流が誘起される。しかしながら、導体バー３０の端面３０ａと導体バー３０との間に所定の間隔が形成されるので、導体バー３０の端面３０ａ近傍に誘起される渦電流も低減できる。この結果、誘導電動機１の高調波二次銅損をさらに確実に低減できる。

（第２の実施形態）
次に、図６に基づいて、第２の実施形態について説明する。
図６は、第２の実施形態における回転子鉄心２２２の回転子スロット２６の拡大平面図であって、前述の図３に対応している。なお、上述の第１の実施形態と同一態様には、同一符号を付して説明を省略する（以下の実施形態についても同様）。

本第２の実施形態において、回転子鉄心２２２は、図１に示す固定子２、ケーシング４等とともに誘導電動機１を構成する回転子３に用いられる点、回転子鉄心２２２の外周面２２２ａ寄りには、回転子スロット２６が軸方向に沿って貫通形成されるとともに、周方向に並んで複数配置されている点、回転子スロット２６の内側スロット２７には導体バー２３０が挿入されている点等の基本的構成は、前述の第１の実施形態と同様である（以下の実施形態についても同様）。

ここで、上述の第１の実施形態と本第２の実施形態との相違点は、第１の実施形態の導体バー３０の形状と第２の実施形態の導体バー２３０の形状とが異なる点にある。
より具体的には、図６に示すように、導体バー２３０の径方向外側の端面２３０ａには、径方向で突起と対向する箇所に凹部４０が形成されている。凹部４０を形成することにより、径方向で対向する導体バー２３０と突起２０の径方向内側の先端２０ａとの間の距離Ｌ３が、前述の第１実施形態における導体バー３０と突起２０の先端２０ａとの間の距離Ｌ４（図３参照）よりも大きくなる。
また、凹部４０の周方向の幅Ｗ３は、凹部４０の角部と突起２０の先端２０ａの角部との間の距離Ｌ５が、上記距離Ｌ３とほぼ同一寸法になるように設定されている。

このように構成することで、突起２０の径方向の長さＬ１を前述の第１の実施形態と比較して短く設定することなく、突起２０と導体バー２３０との間の距離（距離Ｌ３，Ｌ５）をできる限り大きく確保することができる。

ここで、突起２０は、径方向の長さＬ１をできる限り長く設定し、外側スロット２８を周方向に横切る高調波磁束の流れを遮ることが望ましい。この一方で、突起２０の径方向の長さＬ１を長くすると、突起２０と導体バー２３０との間の距離が短くなってしまう。この結果、導体バー２３０に誘導電流が発生することによる磁束が、突起２０に漏出してしまう可能性がある。
しかしながら、導体バー２３０に凹部４０を形成することにより、突起２０と導体バー２３０との間の距離（距離Ｌ３，Ｌ５）をできる限り大きく確保することができるので、導体バー２３０の磁束が突起２０に漏出してしまうことを確実に抑制できる。また、この漏出によって、導体バー２３０に渦電流が誘起されてしまうことも抑制できる。このため、さらに高効率な誘導電動機１を提供できる。

さらに、導体バー２３０に凹部４０を形成することにより、回転子鉄心２２２の回転した際に導体バー２３０に作用する遠心力のより、例えば導体バー２３０が径方向外側に変位した場合であっても、導体バー２３０と突起２０との接触を確実に防止できる。

（第３の実施形態）
次に、図７に基づいて、第３の実施形態について説明する。
図７は、第３の実施形態における回転子鉄心３２２の回転子スロット２６の拡大平面図であって、前述の図３に対応している。
同図に示すように、第３の実施形態では、前述の第２の実施形態の回転子スロット２６に、非導電性材料４１が充填されている。この点、前述の第２の実施形態と相違する点である。

非導電性材料４１は、例えば、樹脂により構成されている。回転子スロット２６に非導電性材料４１を充填することにより、回転子スロット２６内に導体バー２３０を強固に固定することができる。

なお、上述の第１の実施形態、第２の実施形態及び第３の実施形態では、外側スロット２８に設けられた突起２０の周方向の幅Ｗ１が、後述の内側スロット２７の周方向の幅（後述の導体バー３０の周方向の幅）Ｗ２の１／３よりも小さくなる程度に設定されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、突起２０の周方向の幅Ｗ１が、後述の内側スロット２７の周方向の幅（後述の導体バー３０の周方向の幅）Ｗ２の１／３よりも大きく設定されていてもよい。但し、固定子２の主磁束が突起２０で飽和する程度に、突起２０の幅Ｗ１を設定することが望ましい。

（第４の実施形態）
次に、図８に基づいて、第４の実施形態について説明する。
図８は、第４の実施形態における回転子鉄心４２２の回転子スロット２６の拡大平面図であって、前述の図３に対応している。
同図に示すように、前述の第１の実施形態と本第４の実施形態との相違点は、前述の第１の実施形態では、外側スロット２８に突起２０が設けられているのに対し、本第４の実施形態では、外側スロット２８に突起２０が設けられていない点にある。

このように構成した場合であっても、外側スロット２８を設けない場合と比較して、この外側スロット２８を設ける分、回転子鉄心４２２の外周面４２２ａ側において、高調波磁束が周方向に沿って通りにくくなる。したがって、上述の第４の実施形態によれば、前述の第１の実施形態と同様の効果を奏する。

（第５の実施形態）
次に、図９に基づいて、第５の実施形態について説明する。
図９は、第５の実施形態における回転子鉄心５２２の回転子スロット５２６の拡大平面図であって前述の図３に対応している。
同図に示すように、前述の第１の実施形態と本第５の実施形態との相違点は、前述の第１の実施形態の回転子スロット２６の形状と、本第５の実施形態の回転子スロット５２６の形状と、が異なる点にある。

より具体的には、回転子スロット５２６は、軸方向からみて径方向に沿って長い略長方形状に形成された内側スロット５２７と、内側スロット５２７の径方向外側に形成され、この内側スロット５２７と連通する外側スロット５２８と、により構成されている。

内側スロット５２７には、径方向最外側から内側スロット５２７の径方向の長さの約１／４程度の範囲に、副スロット５１が形成されている。副スロット５１は、内側スロット５２７の周方向両側にそれぞれ形成され、内側スロット５２７に連通されている。また、副スロット５１は、径方向外側（外側スロット５２８側）に向かうに従って周方向の幅が漸次大きくなるように形成されている。このため、内側スロット５２７に挿入された導体バー３０と副スロット５１との間の隙間Ｓは、径方向外側に向かうに従って大きくなる。

一方、外側スロット５２８は、径方向外側（回転子鉄心５２２の外周面５２２ａ）に向かうに従って周方向の幅が漸次小さくなるように、軸方向からみて略半楕円状に形成されている。また、外側スロット５２８における内側スロット５２７側の周方向の幅は、副スロット５１が形成されていない箇所の内側スロット５２７の周方向の幅よりもやや小さい程度に設定されている。

このように、外側スロット５２８を略半楕円状に形成した場合であっても、前述の第１の実施形態と同様の効果を奏する。
ここで、導体バー３０の径方向外側の端面３０ａ近傍には、導体バー３０の径方向中央寄りと比較して高調波磁束が通り易い（図５参照）。しかしながら、本第５の実施形態においては、導体バー３０の端面３０ａ近傍に、副スロット５１が形成されている。このため、この副スロット５１が、導体バー３０の端面３０ａ近傍を周方向に沿って高調波磁束が横切るのを阻害する。また、導体バー３０と副スロット５１との間には、隙間Ｓが形成される分、導体バー３０の端面３０ａ近傍に渦電流が誘起されるのを抑制できる。この結果、誘導電動機１の高調波二次銅損をさらに確実に低減できる。

（第６の実施形態）
次に、図１０に基づいて、第６の実施形態について説明する。
図１０は、第６の実施形態における回転子鉄心６２２の回転子スロット６２６の拡大平面図であって前述の図３に対応している。
同図に示すように、前述の第１の実施形態と本第６の実施形態との相違点は、前述の第１の実施形態の外側スロット２８と、本第６の実施形態の外側スロット６２８との形状が異なる点にある。

より具体的には、第６の実施形態における外側スロット６２８は、径方向に長い略長方形状に形成されている。すなわち、外側スロット６２８の周方向の幅Ｗ４は、径方向全体に渡って均一に設定されている。また、外側スロット６２８の周方向の幅Ｗ４は、内側スロット２７の周方向の幅Ｗ２（導体バー３０の周方向の幅に近似）に対し、約１／３程度の大きさに設定されている。

このように構成した場合であっても、外側スロット６２８の周方向の幅Ｗ４が、内側スロット２７の周方向の幅Ｗ５よりも小さい分、前述の第１の実施形態と同様の効果を奏する。

なお、本第６の実施形態では、外側スロット６２８の周方向の幅Ｗ４は、内側スロット２７の周方向の幅Ｗ５に対し、約１／３程度の大きさに設定されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、外側スロット６２８の周方向の幅Ｗ４は、内側スロット２７の周方向の幅Ｗ５よりも小さく設定されていればよい。

また、上述の各実施形態において、さまざまな形状の回転子スロット２６，５２６，６２６やさまざまな形状の導体バー３０，２３０について説明したが、これら回転子スロット２６，５２６，６２６や導体バー３０，２３０を適宜組み合わせて構成することも可能である。例えば、第５の実施形態の外側スロット５２８を、第１の実施形態の外側スロット２８のように、軸方向からみて略三角形状となるように形成してもよい。また、第１の実施形態の外側スロット２８を、第５の実施形態の外側スロット５２８のように、軸方向からみて略半楕円状となるように形成してもよい。

さらに、上述の第３の実施形態では、回転子スロット２６に非導電性材料４１を充填した場合について説明した。この非導電性材料４１を、他の実施形態の回転子スロット２６，５２６，６２６に充填することも可能である。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、回転子鉄心２２〜６２２に形成される回転子スロット２６，５２６，６２６を、導体バー３０，３２０が挿入される内側スロット２７，５２７と、この内側スロット２７，５２７よりも径方向外側に形成され、且つ内側スロット２７，５２７と連通する外側スロット２８，５２８，６２８と、により構成することで、導体バー３０，３２０を周方向に横切る高調波磁束を低減できる。このため、導体バー３０，２３０に高調波二次電流が発生してしまうのを抑制でき、誘導電動機１の高調波二次銅損を低減できる。また、導体バー３０，３２０の径方向外側の端面３０ａ，３２ａ近傍に、渦電流が発生してしまうのを抑制できる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…誘導電動機、３…回転子、２０…突起、２０ａ…先端、２２，２２２…回転子鉄心、２６，５２６，６２６…回転子スロット、２７，５２７…内側スロット、２８，５２８，６２８…外側スロット、３０，２３０…導体バー、３０ａ，２３０ａ…端面、４０…凹部、４１…非導電性材料、Ｃ…中心軸線（回転軸線）、Ｌ１…長さ（突出長さ）、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４…幅

Claims (8)

1. 回転軸線回りに回転自在に設けられる回転子鉄心と、
   前記回転子鉄心の外周面寄りに形成され、且つ前記回転軸線方向に沿って貫通形成されるとともに、回転方向に並んで複数配置される回転子スロットと、
   各前記回転子スロットに挿入される導体バーと、
   を備え、
   前記回転子スロットは、
   前記導体バーが配置される内側スロットと、
   前記内側スロットの径方向外側に形成され、且つ前記内側スロットと連通する外側スロットと、
   からなり、
   前記外側スロットは、前記回転方向の幅が径方向外側に向かうに従って漸次小さくなるように形成されており、
   前記外側スロットの径方向最外側には、内側面から径方向内側に向かって突出する突起が設けられている
   誘導電動機の回転子。
2. 前記突起の径方向に沿う突出長さは、径方向内側の先端が前記導体バーとの接触を回避可能な長さに設定されている
   請求項１に記載の誘導電動機の回転子。
3. 前記突起は、前記回転軸線に直交する断面の形状が径方向に長い長方形状に形成されており、径方向内側の先端が前記導体バーに近接する位置に至るまで延出されているとともに、
   前記突起の前記回転方向の幅は、前記導体バーの前記回転方向の幅の１／３よりも小さくなるように設定されている
   請求項１又は請求項２に記載の誘導電動機の回転子。
4. 前記導体バーの径方向外側の端面には、径方向で前記突起と対向する箇所に、凹部が形成されている
   請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の誘導電動機の回転子。
5. 前記回転子スロットの前記導体バーを避けた位置に、非導電性部材が充填されている
   請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の誘導電動機の回転子。
6. 回転軸線回りに回転自在に設けられる回転子鉄心と、
   前記回転子鉄心の外周面寄りに形成され、且つ前記回転軸線方向に沿って貫通形成されるとともに、回転方向に並んで複数配置される回転子スロットと、
   各前記回転子スロットに挿入される導体バーと、
   を備え、
   前記回転子スロットは、
   前記導体バーが配置される内側スロットと、
   前記内側スロットの径方向外側に形成され、且つ前記内側スロットと連通する外側スロットと、
   からなり、
   前記外側スロットは、前記回転方向の幅が径方向外側に向かうに従って漸次小さくなるように形成されている
   誘導電動機の回転子。
7. 回転軸線回りに回転自在に設けられる回転子鉄心と、
   前記回転子鉄心の外周面寄りに形成され、且つ前記回転軸線方向に沿って貫通形成されるとともに、回転方向に並んで複数配置される回転子スロットと、
   各前記回転子スロットに挿入される導体バーと、
   を備え、
   前記回転子スロットは、
   前記導体バーが配置される内側スロットと、
   前記内側スロットの径方向外側に形成され、且つ前記内側スロットと連通する外側スロットと、
   からなり、
   前記内側スロットは、径方向外側寄りの前記回転方向の幅が、径方向外側に向かうに従って漸次大きくなるように形成されており、
   前記外側スロットは、前記回転方向の幅が径方向外側に向かうに従って漸次狭くなるように形成されている
   誘導電動機の回転子。
8. 回転軸線回りに回転自在に設けられる回転子鉄心と、
   前記回転子鉄心の外周面寄りに形成され、且つ前記回転軸線方向に沿って貫通形成されるとともに、回転方向に並んで複数配置される回転子スロットと、
   各前記回転子スロットに挿入される導体バーと、
   を備え、
   前記回転子スロットは、
   前記導体バーが配置される内側スロットと、
   前記内側スロットの径方向外側に形成され、且つ前記内側スロットと連通する外側スロットと、
   からなり、
   前記外側スロットは、前記回転方向の幅が均一になるように径方向に長い長方形状に形成されており、
   前記外側スロットの前記回転方向の幅は、前記内側スロットの前記回転方向の幅よりも小さく設定されている
   誘導電動機の回転子。

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