JP6036599B2 - 誘導機の回転子 - Google Patents

Description

本発明は、回転軸に固着されると共に、回転軸の周りに軸方向に延びる複数のスロットを備えるロータコアと、前記スロット内に導電材を充填して形成される導体バーと、端絡環とを有する誘導機の回転子に関する。

従来、誘導機の回転子の一つとして、かご形回転子が知られている。このようなかご形回転子は、回転軸に固着されたロータコアと、ロータコアにおいて、回転軸の周りに形成された複数のスロット内に導電材を充填して形成された導体バーと、ロータコアの軸方向端面において、各導体バーの端部を短絡する端絡環とによって構成されている。そして、当該かご形回転子は、その周囲に発生する回転磁束と、この回転磁束により導体バー等に生じる誘導電流との相互作用によって回転するように構成されている。

又、近年、かご形回転子を用いた誘導機は、自動車の駆動源に用いられる場合があり、このような用途においては、誘導機の小型化、高出力化が求められており、必然的に高速回転化が要求される傾向にある。高速回転化に関する要求に応える為には、回転子の回転に伴う遠心力の影響を考慮する必要がある。

具体的に説明すると、一般的に、前記スロットは、ロータコアの径方向に放射状に伸びる形状となっており、スロットと導体バーとの相互間において、ダイキャスト成形による固着効果や接着効果は、ほとんど得られない。従って、回転子の高速回転に伴う遠心力は、ロータコアの外周部側に位置する部分に、当該スロット内に配設された導体バーを介して作用し、当該回転子の変形や破損（例えば、ロータコアや端絡環の変形や破損）の要因となる。即ち、高速回転化に対応する為には、回転子の高速回転に伴う遠心力が作用した場合であっても、各スロット内の所定位置に、導体バーを保持しておく必要がある。

この点に鑑み、高速回転に対応可能な回転子に関する発明として、特許文献１記載の発明が知られている。特許文献１記載の回転子は、ロータコアに形成された各スロットの内壁面の内、径方向に延びる２つの内壁面に、凹部を有している。従って、特許文献１記載の回転子では、当該スロット内に導電材をダイキャストすれば、当該凹部に係合する突起が導体バーに成形される。従って、当該回転子によれば、回転子の高速回転に伴う遠心力を、導体バーの凸部を介して、スロット内壁面に形成された凹部の内、回転子の径方向外側に位置する面を受けることができる。これにより、当該特許文献１記載の回転子は、高速回転に伴う大きな遠心力に耐えることができ、高速回転化に対応し得る。

特開２００５−２７８３７２号公報

しかしながら、更に高速回転化を進める際には、高速回転に伴う遠心力を、より広い面をもって受ける必要がある。特許文献１記載の回転子の場合、各スロットは、ティースによって区画されており、スロット内壁面に対して、一の凹部が個別に形成されている。この凹部の大きさは、磁路幅の確保や磁路長の短縮化の観点で制限される。上述したように、スロット内壁面に形成された凹部の内、回転子の径方向外側に位置する面によって、当該回転子の回転に伴う遠心力を受けている為、特許文献１記載の回転子では、遠心力を受ける面の面積をさらに広げることができず、さらなる高速回転化に対応しがたいものとなってしまっていた。

本発明は、回転軸に固着されると共に、回転軸の周りに軸方向に延びる複数のスロットを備えるロータコアと、前記スロット内に導電材を充填して形成される導体バーと、端絡環とを有する誘導機の回転子に関し、誘導機の高回転化に対応可能な誘導機の回転子を提供する。

本発明の一側面に係る誘導機の回転子は、回転可能に配設された回転軸と、前記回転軸の周りに分散配置され、前記回転軸方向に延びる複数のスロットを有し、前記回転軸に固設されたロータコアと、前記ロータコアの各スロット内に導電材を充填して形成される複数の導体バーと、前記回転軸の軸方向における前記ロータコアの端面において、前記複数の導体バーの端部を相互に接続する端絡環と、を有する誘導機の回転子であって、前記各スロットは、前記ロータコアの径方向外側に配置された外周部と、前記外周部に対して前記ロータコアの径方向内側に配置され、当該ロータコアの径方向に延びる内周部と、前記外周部と前記内周部の間を接続する中間部と、より構成されており、前記中間部は、前記外周部の内壁面と前記内周部の内壁面を含む一平面としての基準面に対し、前記スロットの外側に向かって前記中間部の内壁面を窪ませた凹部と、前記凹部に対して前記ロータの径方向外側に隣接し、前記基準面に対して前記スロットの内側に向かって、前記中間部の内壁面を突出させた凸部と、前記凹部と前記凸部が隣接することによって形成される対抗面と、を有することを特徴とする。

当該誘導機の回転子は、回転軸と、複数のスロットを有するロータコアと、各スロット内に導電材を充填して形成される複数の導体バーと、端絡環とを有して構成されている。各スロットは、前記ロータコアにおいて、回転軸の周りに分散配置され、前記回転軸方向に延びており、夫々、外周部と、内周部と、中間部により構成されている。そして、各スロットの中間部は、前記外周部の内壁面と前記内周部の内壁面を含む一平面としての基準面を基準として形成された凹部と凸部とを有している。凹部は、基準面に対して、スロットの外側に向かって前記中間部の内壁面を窪ませて形成されている。凸部は、凹部に対して前記ロータの径方向外側に隣接し、前記基準面に対して前記スロットの内側に向かって、前記中間部の内壁面を突出させて形成されている。そして、前記凹部と前記凸部が隣接することによって、対抗面が、ロータコアの径方向（即ち、回転子の回転に伴う遠心力の作用方向）に一致する基準面と交差するように形成される。当該誘導機の回転子によれば、凹部と凸部が隣接することで形成された対抗面によって、導体バーを介してロータコアに加わる遠心力を受けることができる。又、凸部を、凹部に対して前記ロータの径方向外側に隣接し、前記基準面に対して前記スロットの内側に向かって、前記中間部の内壁面を突出させて形成されている為、当該誘導機の回転子は、スロット内壁面に対して凸部又は凹部のみを個別に形成した場合に比べ、より広い面積を有する対抗面をもって、高速回転に伴う遠心力を受けることができ、更なる高速回転化に対応し得る。

そして、本発明の他の側面に係る誘導機の回転子は、請求項１記載の誘導機の回転子であって、前記凹部は、前記回転軸に垂直な断面に関し、当該凹部と前記凸部が隣接することによって形成され、前記対抗面の一部を構成する第１面と、当該第１面と対向する位置で当該凹部を構成する第２面と、を有し、前記第１面と前記第２面によって形成される第１角度が、前記スロットに沿って前記ロータの径方向に延びるスロット基準面と前記第２面により構成される第２角度よりも大きくなるように構成されていることを特徴とする。

当該誘導機の回転子においては、凹部は、第１角度が第２角度よりも大きくなるように形成されている為、凹部の開口部分を広く形成することができる。上述のように、導体バーは、導電材をスロット内に充填することによって形成される為、当該凹部内にも導電材が充填される。凹部を上記のように形成することで、導体バーの内、凹部内に配置される部分の根元を厚く形成することができ、遠心力に十分に対抗し得る形状とすることができる。

又、本発明の他の側面に係る誘導機の回転子は、請求項１又は請求項２記載の誘導機の回転子であって、前記中間部は、前記ロータの径方向に延びる第１内壁面と、前記スロットを介して前記第１内壁面と対向する第２内壁面の何れにも、前記凹部及び前記凸部を有していることを特徴とする。

当該誘導機の回転子は、中間部を構成する第１内壁面と第２内壁面の何れにも、凹部及び凸部を有している。従って、当該誘導機の回転子によれば、各スロットにおいて、第１内壁面、第２内壁面の凸部、凹部によって、回転に伴う遠心力を受けることができるので、より高速回転化に対応し得る。

そして、本発明の他の側面に係る誘導機の回転子は、請求項３記載の誘導機の回転子であって、前記第１内壁面と前記第２内壁面の内、何れか一方に形成された凸部は、前記スロットを介して、他方に形成された凹部と対向していることを特徴とする。

当該誘導機の回転子において、各スロットの中間部は、第１内壁面及び第２内壁面に、夫々、凹部及び凸部を有している。第１内壁面における凸部は、凹部に対して前記ロータの径方向外側に隣接しており、第２内壁面における凸部も、凹部に対して前記ロータの径方向外側に隣接している。そして、前記第１内壁面と前記第２内壁面の内、何れか一方に形成された凸部は、前記スロットを介して、他方に形成された凹部と対向している。つまり、各スロットの中間部に形成された凹部及び凸部は、第１内壁面と第２内壁面の間で互い違いになるように配置されている。これにより、当該誘導機の回転子によれば、各スロットを介した磁路幅を、略一定に保ち得る。

又、本発明の他の側面に係る誘導機の回転子は、請求項１乃至請求項４の何れかに記載の誘導機の回転子であって、前記凹部及び前記凸部は、前記ロータの径方向に関する前記スロットの中間点よりも、前記ロータの径方向内側に形成されていることを特徴とする。

当該誘導機の回転子において、前記凹部及び前記凸部は、前記ロータの径方向に関する前記スロットの中間点よりも、前記ロータの径方向内側に形成されている為、回転に伴う遠心力を、より効果的に受けることができる。

そして、本発明の他の側面に係る誘導機の回転子は、請求項１乃至請求項５の何れかに記載の誘導機の回転子であって、前記対抗面は、前記回転軸に垂直な断面に関して、前記ロータの径方向に垂直に形成されていることを特徴とする。

当該誘導機の回転子において、前記対抗面は、前記回転軸に垂直な断面に関して、前記ロータの径方向に垂直に形成されている。当該対抗面は、ロータコアの径方向（即ち、回転子の回転に伴う遠心力の作用方向）に垂直に交わる為、当該誘導機の回転子は、高速回転に伴う遠心力を、対抗面によって、より効果的に受けることができ、高速回転化に対応し得る。

本実施形態に係る誘導電動機の概略構成を示す断面図である。 本実施形態に係る誘導電動機のロータの構成を示す平面図である。 本実施形態に係る誘導電動機のロータにおけるスロットの構成を示す平面図である。 本実施形態に係るスロット中間部の構成を示す部分断面図である。 他の実施形態に係る誘導電動機のロータにおけるスロットの構成を示す部分断面図である。

以下、本発明に係る誘導機の回転子を、誘導電動機Ｍのロータ１に具体化した実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

先ず、本実施形態に係る誘導電動機Ｍの概略構成について、図１を参照しつつ詳細に説明する。本実施形態に係る誘導電動機Ｍは、かご型三相誘導電動機であり、かご型回転子として構成されたロータ１と、三相交流電流によって回転磁束を発生させるステータ５０とを有している。

当該誘導電動機Ｍにおいては、後述するステータ５０から発生する回転磁束と、かご型回転子として構成されたロータ１の導体バー４０に発生する誘導電流とが鎖交することにより、ロータ１に回転力が発生する。そして、当該誘導電動機Ｍにおいては、上述したロータ１、ステータ５０は、ケース（図示せず）内部に収容されている。

続いて、本実施形態に係る誘導電動機Ｍにおけるロータ１の構成について、図面を参照しつつ詳細に説明する。ロータ１は、かご型回転子として構成されており、略円筒形状を為すステータ５０の径方向内側において、回転軸１０の軸芯周りに回転可能に支持されている。図１に示すように、ロータ１は、円筒形状のロータコア１５と、ロータコア１５の周方向に分散配置された複数のスロット２０と、各スロット２０内にダイキャスト形成された導体バー４０と、導体バー４０の軸方向両端部と接合するエンドリング４５と、を有している。回転軸１０は、誘導電動機Ｍの軸方向両側において、軸受を介してケース（図示せず）に回転可能に支持されている。

ロータコア１５は、複数の電磁鋼板製のプレートを積層することによって、回転軸１０を取り囲むように円筒形状に構成されており、回転軸１０に対して固定されている。又、当該ロータコア１５の外周面は、上述したステータ５０の内周面（回転軸１０側の面）と間隔を隔てた状態で対向している。更に、ロータコア１５の外周面には、一定間隔で複数のスロット２０が形成されており、各スロット２０の間を区画する複数のティース１６も形成されている。即ち、複数のスロット２０は、回転軸１０を取り囲むように、ロータコア１５の外周面側に分散配置されている。各スロット２０の形状及び、各ティース１６の形状については、後に図２、図３を参照しつつ詳細に説明する。

そして、当該ロータコア１５の外周面に分散配置された複数のスロット２０内には、複数の導体バー４０が配設されている。複数の導体バー４０は、各スロット２０内に、アルミニウム等の導電材をダイキャストすることによって形成されており、ロータコア１５の周方向に沿って、等間隔で分散配置されている。図１に示すように、各導体バー４０は、ロータコア１５の軸方向に沿って一直線状に延びるように配設されている。又、各導体バー４０の長さ寸法は、ロータコア１５の軸方向寸法とほぼ等しく形成されている。

エンドリング４５は、端絡環又は短絡環と呼ばれる部材であり、導体バー４０と同様にアルミニウム等によって、円環状に形成されている。当該エンドリング４５は、回転軸１０の軸方向におけるロータコア１５の両端面に沿って配設されており、各導体バー４０の端部に接合されている。これにより、各導体バー４０は、一対のエンドリング４５と接合されることにより、短絡されている。

次に、誘導電動機Ｍを構成するステータ５０について説明する。ステータ５０は、ケース内部において固定されており、略円筒形状のステータコア５１と、ステータコア５１に巻装されたステータコイル５２とを備えている。ステータコア５１は、複数枚の電磁鋼板を積層して構成されている。又、ステータコア５１は、周方向に分散配置されて軸方向に延びる複数のスロット（図示せず）を有しており、当該スロットには、導体で構成されたステータコイル５２が巻装されている。

本実施形態においては、ステータ５０は、三相交流で駆動される誘導電動機Ｍに用いられるステータとして構成されており、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の三相のステータコイル５２を備えている。従って、当該誘導電動機Ｍにおいては、ステータ５０のステータコイル５２に三相交流電流が流れることにより回転磁束が発生し、回転軸１０を中心に、ロータ１を回転させ得る。尚、それぞれのステータコイル５２のうち、ステータコア５１の軸方向両側に突出する部分がコイルエンド部５３とされる。

続いて、本実施形態に係るロータ１における各スロット２０及び導体バー４０の具体的構成について、図２〜図４を参照しつつ詳細に説明する。尚、図２〜図４は、ロータ１の回転軸１０に垂直な断面で切断したロータ１の断面形状を示している。

上述したように、複数のスロット２０は、回転軸１０を取り囲むように、ロータコア１５の外周面側に一定間隔で分散配置されている。又、各スロット２０は、夫々、２つのティース１６によって区画されて形成されている。そして、アルミニウム等の導電材を各スロット内にダイキャストすることによって、各スロット２０内に、導体バー４０が配設される。

図２、図３に示すように、各スロット２０は、ロータコア１５外周面側が開放されており、スロット２０内とロータコア１５外部とが連通したスロット開口部を有している。そして、各ティース１６の先端部分（即ち、各スロット開口部に相当する位置）には、開口突部１７が形成されている。ティース１６の先端部分に、開口突部１７として第１開口突部１７Ａ及び第２開口突部１７Ｂが形成されている為、各スロット２０におけるスロット開口部の幅寸法は、当該スロット２０の他の部分よりも狭くなる。即ち、当該スロット２０は、所謂、セミオープンスロットとして機能する。

尚、第１開口突部１７Ａは、スロット開口部において、スロット２０に対して第１方向（図２、図３中、時計回り）側に位置するスロット内壁面から、スロット２０の内側へ突出形成されている。又、第２開口突部１７Ｂは、スロット開口部において、スロット２０に対して第２方向（図２、図３中、反時計回り）側に位置するスロット内壁面から、スロット２０の内側へ突出形成されている。

図３に示すように、各スロット２０は、スロット外周部２０Ｏと、スロット内周部２０Ｉと、スロット中間部２０Ｍにより構成され、ロータコア１５の径方向に延びている。スロット外周部２０Ｏは、各スロット２０において、ロータコア１５の外周面側に位置する部分であり、ロータコア１５の径方向に延びている。

スロット内周部２０Ｉは、各スロット２０において、ロータコア１５の内周側（回転軸１０側）に位置する部分であり、スロット外周部２０Ｏと同様に、ロータコア１５の径方向に延びている。図２、図３に示すように、各スロット２０において、スロット内周部２０Ｉは、スロット外周部２０Ｏに対して、ロータコア１５の径方向に沿って延長した直線上に位置する。従って、スロット内周部２０Ｉにおけるスロット２０の開口幅寸法の中心は、スロット外周部２０Ｏにおけるスロット２０の開口幅寸法の中心と同様に、ロータコア１５の径方向に延びる一平面上に位置する。以下の説明においては、この一平面を「スロット基準面Ｌ」という。

そして、各スロット２０に対して第１方向側において、スロット外周部２０Ｏの内壁面は、スロット内周部２０Ｉの内壁面をロータコア１５の径方向へ延長した位置に形成されている。第１方向側において、スロット外周部２０Ｏの内壁面と、スロット内周部２０Ｉの内壁面は、ロータコア１５の径方向に延びる一平面に包含され、以下の説明において、この平面を「第１基準面ＬＡ」という。又、各スロット２０に対して第２方向側においても、スロット外周部２０Ｏの内壁面は、スロット内周部２０Ｉの内壁面をロータコア１５の径方向へ延長した位置に形成されている。第２方向側において、スロット外周部２０Ｏの内壁面と、スロット内周部２０Ｉの内壁面は、ロータコア１５の径方向に延びる一平面に包含され、以下の説明において、この平面を「第２基準面ＬＢ」という。

図３に示すように、スロット中間部２０Ｍは、ロータコア１５の径方向において、スロット外周部２０Ｏとスロット内周部２０Ｉの間に位置し、スロット外周部２０Ｏとスロット内周部２０Ｉの間を接続している。そして、図２〜図４に示すように、各スロット２０のスロット中間部２０Ｍは、第１方向側の内壁面に、第１凸部３０と、第１凹部３１とを有しており、第２方向側の内壁面に、第２凸部３５と、第２凹部３６と、補助凸部３７とを有している。

図３、図４に示すように、第１凸部３０は、各スロット２０における第１方向側の内壁面を、第１基準面ＬＡに対してスロット２０の内側に向かって突出させることにより形成されている。当該第１凸部３０は、スロット中間部２０Ｍにおける第１方向側の内壁面において、第１凹部３１に対して、ロータコア１５の径方向外側に隣接している。

そして、第１凹部３１は、スロット中間部２０Ｍにおける第１方向側の内壁面を、第１基準面ＬＡに対して、スロット２０の外側に向かって窪ませることによって形成されている。当該第１凹部３１は、上述したように、第１凸部３０に対して、ロータコア１５の内径側に隣接している。従って、ロータコア１５の径方向内側に位置する第１凹部３１の内壁面は、ロータコア１５の径方向外側に位置する第１凸部３０の内壁面と連続した面（後述する第１遠心力対抗面ＦＡ）を形成する。

図４に示すように、第１凹部３１は、回転軸１０に鉛直な断面に関し、第１面３１Ａと第２面３１Ｂを有する所定形状を為している。第１凹部３１における第１面３１Ａは、第１凹部３１におけるロータコア１５の径方向外側に位置する内壁面であり、第１凸部３０と隣接することによって連続して形成される面（後述する第１遠心力対抗面ＦＡ）の一部を構成する。第１面３１Ａは、スロット２０の幅方向中心を通り、ロータコア１５の径方向に延びるスロット基準面Ｌに対して、垂直に交わるように形成されている。そして、第１凹部３１における第２面３１Ｂは、前記第１凹部３１を構成する内壁面であって、前記第１面３１Ａと対向するように配置された一平面である。

従って、回転軸１０に鉛直な断面に関し、第１凹部３１の形状は、「スロット基準面Ｌと第１面３１Ａによる角度が直角を為す略直角三角形状」を示す。そして、第１凹部３１の形状は、「第１角度αが第２角度βよりも大きい」という条件を満たしている。ここで、第１角度αは、第１凹部３１における第１面３１Ａと第２面３１Ｂにより構成される角度をいい、第２角度βは、第１凹部３１における第２面３１Ｂと、スロット基準面Ｌにより構成される角度をいう。

ここで、当該誘導電動機Ｍのロータ１が回転すると、回転に伴う遠心力は、各スロット内にダイキャスト成形された導体バー４０を介して、ロータ１の径方向に作用する。図４に示すように、各スロット中間部２０Ｍの第１方向側の内壁面において、ロータコア１５の外径側から、第１凸部３０、第１凹部３１の順に隣接して形成されている。この結果、
第１凸部３０と第１凹部３１とが連続する内壁面は、ロータコア１５の径方向外側にロータコア１５が位置し、遠心力（即ち、ロータコア１５の径方向に作用する力）に対抗するように形成される為、第１方向側の内壁面において、ロータ１の回転に伴う遠心力を受ける第１遠心力対抗面ＦＡとして機能する（図４参照）。

当該ロータ１によれば、各スロット２０の第１方向側における内壁面において、ロータコア１５の外径側から、第１凸部３０、第１凹部３１を隣接して形成することにより、第１遠心力対抗面ＦＡが形成され、第１凸部３０、第１凹部３１を個別に形成する場合よりもより広い面積をもって、ロータ１の高速回転に伴う遠心力を受けることができる。つまり、第１凸部３０と第１凹部３１とを離間して形成した場合よりも広い遠心力対抗面が形成できる。又、見方を変えると、個別に同じ面積の遠心力対抗面を形成する場合に比べて、第１基準面ＬＡからの突出量又は窪み量が少なくて済む為、磁路長が長くなることを抑制できる。
更に、第１遠心力対抗面ＦＡは、スロット基準面Ｌに対して、垂直に交わるように形成されているので、より効果的に遠心力を受けることができる。

上述したように、各スロット中間部２０Ｍにおける第２方向側の内壁面に、第２凸部３５と、第２凹部３６と、補助凸部３７とを有している。第２凸部３５は、各スロット２０における第２方向側の内壁面を、第２基準面ＬＢに対してスロット２０の内側に向かって突出させることにより形成されている。当該第２凸部３５は、スロット中間部２０Ｍにおける第２方向側の内壁面において、第２凹部３６に対して、ロータコア１５の径方向外側に隣接している（図３、図４参照）。

そして、第２凹部３６は、スロット中間部２０Ｍにおける第２方向側の内壁面を、第２基準面ＬＢに対して、スロット２０の外側に向かって窪ませることによって形成されている。当該第２凹部３６は、上述したように、第２凸部３５に対して、ロータコア１５の内径側に隣接している。従って、ロータコア１５の径方向内側に位置する第２凹部３６の内壁面は、ロータコア１５の径方向外側に位置する第２凸部３５の内壁面と連続した面（後述する第２遠心力対抗面ＦＢ）を形成する。

図４に示すように、第２凹部３６は、回転軸１０に鉛直な断面に関し、第１面３６Ａと第２面３６Ｂを有する所定形状を為している。第２凹部３６における第１面３６Ａは、第２凹部３６におけるロータコア１５の径方向外側に位置する内壁面であり、第２凸部３５と隣接することによって連続して形成される面（後述する第２遠心力対抗面ＦＢ）の一部を構成する。第１面３６Ａは、スロット２０の幅方向中心を通り、ロータコア１５の径方向に延びるスロット基準面Ｌに対して、垂直に交わるように形成されている。そして、第２凹部３６における第２面３６Ｂは、前記第２凹部３６を構成する内壁面であって、前記第１面３６Ａと対向するように配置された一平面である。

従って、回転軸１０に鉛直な断面に関し、第２凹部３６の形状は、「スロット基準面Ｌと第１面３６Ａによる角度が直角を為す略直角三角形状」を示す。そして、第２凹部３６の形状は、「第１角度αが第２角度βよりも大きい」という条件を満たしている。ここで、第１角度αは、第２凹部３６における第１面３６Ａと第２面３６Ｂにより構成される角度をいい、第２角度βは、第２凹部３６における第２面３６Ｂと、スロット基準面Ｌにより構成される角度をいう。

上述したように、当該誘導電動機Ｍのロータ１の回転に伴う遠心力は、各スロット内にダイキャスト成形された導体バー４０を介して、ロータ１の径方向に作用する。図４に示すように、各スロット中間部２０Ｍの第２方向側の内壁面において、ロータコア１５の外径側から、第２凸部３５、第２凹部３６の順に隣接して形成されている。この結果、第２凸部３５と第２凹部３６とが連続する内壁面は、ロータコア１５の径方向外側にロータコア１５が位置し、遠心力（即ち、ロータコア１５の径方向に作用する力）に対抗するように形成される為、第２方向側の内壁面において、ロータ１の回転に伴う遠心力を受ける第２遠心力対抗面ＦＢとして機能する（図４参照）。

当該ロータ１によれば、各スロット２０の第２方向側における内壁面において、ロータコア１５の外径側から、第２凸部３５、第２凹部３６を隣接して形成することにより、第２遠心力対抗面ＦＢが形成され、第２凸部３５、第２凹部３６を個別に形成する場合よりもより広い面積をもって、ロータ１の高速回転に伴う遠心力を受けることができる。つまり、第２凸部３５と第２凹部３６とを離間して形成した場合よりも広い面積を有する遠心力対抗面を形成できる。又、見方を変えると、個別に同じ面積の遠心力対抗面を形成する場合に比べて、第２基準面ＬＢからの突出量又は窪み量が少なくて済む為、磁路長が長くなることを抑制できる。
更に、第２遠心力対抗面ＦＢは、スロット基準面Ｌに対して、垂直に交わるように形成されているので、より効果的に遠心力を受けることができる。

そして、補助凸部３７は、各スロット２０における第２方向側の内壁面において、前記第２凹部よりもロータコア１５の内径側の位置に形成されており、第２凸部３５と同様、第２基準面ＬＢよりもスロット２０の内側に突出して形成されている。

図３、図４に示すように、各スロット２０において、第１凸部３０と第２凹部３６は、所定の同心円上に位置しており、スロット２０を介して、相互に対向している。又、第１凹部３１と補助凸部３７は、第１凸部３０と第２凹部３６よりもロータコア１５の径方向内側の同心円上に位置しており、スロット２０を介して、相互に対向している。

つまり、各スロット２０の第１方向側及び第２方向側の内壁面において、スロット２０内側へ突出した部分（例えば、第１凸部３０、補助凸部３７）と、スロット２０外側へ窪んだ部分（例えば、第２凹部３６、第１凹部３１）が対向するように、互い違いに配置されている。従って、当該ロータ１によれば、各スロット２０において、第１凸部３０と第２凹部３６の間や、第１凹部３１と補助凸部３７の間における磁路幅を一定に確保することができる。

図３に示すように、各スロット中間部２０Ｍの第１方向側の内壁面においては、第１凸部３０及び第１凹部３１は、等分線ＣＥよりもロータコア１５の径方向内側に位置している。そして、各スロット中間部２０Ｍの第２方向側の内壁面においては、第２凸部３５、第２凹部３６及び補助凸部３７は、等分線ＣＥよりもロータコア１５の径方向内側に位置している。

ここで、等分線ＣＥは、回転軸１０の軸芯Ｃを中心とする円を描くとともに、各スロット２０の径方向深さの半分（中間点）を示す線である。尚、スロット２０の径方向深さは、第１寸法ＲＯと第２寸法ＲＩにより求められる。第１寸法ＲＯは、回転軸１０の軸芯Ｃからロータコア１５の外周面までの寸法（即ち、スロット２０の外周側端部を通る円の半径であり、ロータコア１５の半径寸法）をいい、第２寸法ＲＩは、回転軸１０の軸芯Ｃからスロット２０の内径側端部までの寸法（即ち、スロット２０の内周側端部を通る円の半径）をいう。

ここで、エンドリング４５が遠心力によって変形する場合、エンドリング４５の内周側がロータコア１５の端面から回転軸１０方向へ離間しつつ外周側へ変形する。つまり、エンドリング４５の内周側がめくれる様に変形してしまう。しかし、図３に示すように、各スロット２０において、等分線ＣＥよりもロータコア１５の径方向内側に、第１凸部３０、第１凹部３１及び第２凸部３５、第２凹部３６、補助凸部３７を形成している為、当該ロータ１によれば、ロータ１の回転に伴う遠心力を、第１遠心力対抗面ＦＡ、第２遠心力対抗面ＦＢによって、より効果的に受けることができる。つまり、径方向内側で効果的に遠心力を受けることによって、径方向外側で遠心力を受けるよりも、エンドリング４５の変形を抑制することができる。

以上説明したように、本実施形態に係る誘導電動機Ｍのロータ１は、各スロット中間部２０Ｍの第１方向側の内壁面に、ロータ１の径方向外側から順に第１凸部３０、第１凹部３１を設けることで、第１遠心力対抗面ＦＡを形成し、第２方向側の内壁面に、ロータ１の径方向外側から順に第２凸部３５、第２凹部３６を設けることで、第２遠心力対抗面ＦＢを形成している。当該ロータ１の各スロット２０において、第１遠心力対抗面ＦＡ及び第２遠心力対抗面ＦＢは、ロータ１の回転に伴う遠心力に対抗するように形成される為、導体バー４０を介してロータコア１５に加わる遠心力を、第１遠心力対抗面ＦＡ及び第２遠心力対抗面ＦＢで分散させて受けることができる。これにより、当該ロータ１は、高速回転に伴う大きな遠心力に耐えることができ、高速回転化に対応し得る。

又、第１遠心力対抗面ＦＡは、第１凸部３０と第１凹部３１が連続することにより形成される面であるので、スロット２０の内壁面に凸部又は凹部を個別に形成した場合よりも広い面積をもって、回転に伴う遠心力を受けることができ、より高速回転化に対応することができる。同様に、第２遠心力対抗面ＦＢは、第２凸部３５と第２凹部３６が連続することにより形成される面であるので、スロット２０の内壁面に凸部又は凹部を個別に形成した場合よりも広い面積をもって、回転に伴う遠心力を受けることができ、更に高速回転化に対応し得る。

更に、当該ロータ１における各スロット２０において、第１遠心力対抗面ＦＡ及び第２遠心力対抗面ＦＢは、各スロット２０のスロット基準面Ｌに対して、垂直に交わるように形成されている。スロット基準面Ｌは、ロータコア１５の径方向に一致する為、第１遠心力対抗面ＦＡ及び第２遠心力対抗面ＦＢは、ロータ１の回転に伴う遠心力の作用方向に対して垂直に交差する。この結果、当該ロータ１によれば、ロータ１の回転に伴う遠心力を、第１遠心力対抗面ＦＡ及び第２遠心力対抗面ＦＢによって、効率良く受けることができる。

そして、図４に示すように、回転軸１０に垂直な断面に関して、第１凹部３１は、第１面３１Ａ、第２面３１Ｂ、スロット基準面Ｌを含む略直角三角形状を為し、第２凹部３６は、第１面３６Ａ、第２面３６Ｂ、スロット基準面Ｌを含む略直角三角形状を為す。第１凹部３１における第１角度αは、第２角度βよりも大きく形成されており、第２凹部３６における第１角度αは、第２角度βよりも大きく形成されている。従って、第１凹部３１及び第２凹部３６内の開口部分は、ロータコア１５の径方向に大きくなる。

ここで、導体バー４０は、各スロット２０に導電材が充填されることにより形成されるので、第１凹部３１及び第２凹部３６に応じて形成される導体バー４０の突部は、その根元がロータコア１５の径方向に厚い形状となる。この結果、ロータ１の回転に伴う遠心力が作用した場合でも、上述した導体バー４０の突部の変形を抑制することができ、導体バー４０をスロット２０内の所定位置に保持し得る。更に、各導体バー４０は、夫々、エンドリング４５に接合されている為、当該ロータ１は、遠心力の作用により導体バー４０の移動を抑制することで、エンドリング４５の変形・破損を防止することができる。

そして、当該ロータ１によれば、各スロット２０において、第１凸部３０と第２凹部３６、第１凹部３１と補助凸部３７を、夫々対向するように形成し、各スロット２０の第１方向側の内壁面と第２方向側の内壁面の間で、互い違いに配置している。これにより、当該ロータ１によれば、スロット２０の第１方向側及び第２方向側の両内壁面に、凹部、凸部を形成することによって、回転磁束の通る磁路が狭くなることはなく、各スロット２０における磁路幅を略一定にできる為、各ティース１６の磁気飽和を抑制することができ、もって、誘導電動機Ｍのトルク低下を抑制することができる。

又、本実施形態に係るロータ１によれば、各スロット２０の第１凸部３０、第１凹部３１及び、第２凸部３５、第２凹部３６、補助凸部３７は、等分線ＣＥよりも、ロータコア１５の径方向内側に形成されているので、第１遠心力対抗面ＦＡ、第２遠心力対抗面ＦＢを、ロータコア１５の径方向内側寄りに形成することができ、もって、ロータ１の回転に伴う遠心力を、第１遠心力対抗面ＦＡ、第２遠心力対抗面ＦＢによって、効率良く受けることができる。更に、当該ロータ１によれば、径方向内側で効果的に遠心力を受けることによって、径方向外側で遠心力を受けるよりも、エンドリング４５の変形を抑制することができる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。例えば、ロータコア１５に形成されるスロット２０を、セミオープンスロットとして構成していたが、クローズドスロットやオープンスロットを採用することも可能である。この場合においても、第１遠心力対抗面ＦＡ、第２遠心力対抗面ＦＢで、高速回転に伴う遠心力を受けることで、各スロット２０内における導体バー４０の位置を保持することができ、エンドリング４５の変形・破損を抑制し得る。
又、上述した実施形態においては、第１方向側の内壁面と、第２方向側の内壁の両方に凹部、凸部、遠心力対抗面を設けていたが、何れか一方側の内壁面に形成しても良い。

又、上述した実施形態においては、図２〜図４に示すように、各スロット２０の第１方向側の内壁面に、第１凸部３０、第１凹部３１を形成すると共に、第２方向側の内壁面に、第２凸部３５、第２凹部３６、補助凸部３７を形成し、第１方向側、第２方向側の内壁面の間で、互い違いになるように配置していたが、この態様に限定されるものではない。即ち、本発明は、図５に示す態様で実施することも可能である。

図５に示すように、この場合のロータ１の各スロット２０においては、第１方向側の内壁面には、ロータコア１５の径方向外側から順に、第１凸部３０、第１凹部３１が形成されており、第２方向側の内壁面には、ロータコア１５の径方向外側から順に、第２凸部３５、第２凹部３６が形成されている。そして、各スロット２０において、第１凸部３０と第２凸部３５、第１凹部３１と第２凹部３６が夫々対向するように配置されている。

従って、この場合においても、第１凸部３０と第１凹部３１の連続する部分に、第１遠心力対抗面ＦＡを形成することができ、第２凸部３５と第２凹部３６の連続する部分に、第２遠心力対抗面ＦＢを形成することができる。これにより、この場合のロータ１によっても、スロット２０の内壁面に凸部又は凹部を個別に形成した場合よりも広い面積を有する第１遠心力対抗面ＦＡ、第２遠心力対抗面ＦＢによって、ロータ１の回転に伴う遠心力を受けることができ、高速回転化に対応し得る。

更に、この場合のロータ１においても、第１遠心力対抗面ＦＡ及び第２遠心力対抗面ＦＢは、各スロット２０のスロット基準面Ｌに対して、垂直に交わるように形成されている為、ロータ１の回転に伴う遠心力を、第１遠心力対抗面ＦＡ及び第２遠心力対抗面ＦＢによって、効率良く受けることができる。

又、この場合における第１凹部３１は、回転軸１０に垂直な断面に関して、第１面３１Ａ、第２面３１Ｂ、スロット基準面Ｌを含む略直角三角形状を為し、第２凹部３６は、第１面３６Ａ、第２面３６Ｂ、スロット基準面Ｌを含む略直角三角形状を為す。そして、第１凹部３１における第１角度αは、第２角度βよりも大きく形成されており、第２凹部３６における第１角度αは、第２角度βよりも大きく形成されている。この結果、ロータ１の回転に伴う遠心力が作用した場合でも、第１凹部３１及び第２凹部３６内に形成される導体バー４０の突部の変形を抑制することができ、導体バー４０をスロット２０内の所定位置に保持し得る。更に、各導体バー４０は、夫々、エンドリング４５に接合されている為、当該ロータ１は、遠心力の作用により導体バー４０の移動を抑制することで、エンドリング４５の変形・破損を防止することができる。

図５に示すロータ１においても、各スロット２０の第１凸部３０、第１凹部３１及び、第２凸部３５、第２凹部３６は、等分線ＣＥよりも、ロータコア１５の径方向内側に形成されているので、第１遠心力対抗面ＦＡ、第２遠心力対抗面ＦＢを、ロータコア１５の径方向内側寄りに形成することができ、もって、ロータ１の回転に伴う遠心力を、第１遠心力対抗面ＦＡ、第２遠心力対抗面ＦＢによって、効率良く受けることができる。
又、対抗面としての第１遠心力対抗面ＦＡ、第２遠心力対抗面ＦＢは、平面でなくても良い。遠心力を受けるように形成されていれば良く、曲面によって構成されていても良いし、複数の面（平面、曲面を含む）が連続することで形成されていても良い。

又、導体バー４０及びエンドリング４５の材質は、アルミニウムに限らず、アルミニウム系合金や、銅又は銅系合金等でも良い。エンドリング４５を、導体バー４０とは別に形成して各導体バー４０の端部に接合したが、二次導体を形成する為のダイキャスト成形により、同時にエンドリング４５を形成しても良い。

１ ロータ
１０ 回転軸
１５ ロータコア
１６ ティース
２０ スロット
２０Ｉ スロット内周部
２０Ｍ スロット中間部
２０Ｏ スロット外周部
３０ 第１凸部
３１ 第１凹部
３５ 第２凸部
３６ 第２凹部
Ｍ 誘導電動機
Ｌ スロット基準面
ＬＡ 第１基準面
ＬＢ 第２基準面
ＦＡ 第１遠心力対抗面
ＦＢ 第２遠心力対抗面

Claims (6)

1. 回転可能に配設された回転軸と、
   前記回転軸の周りに分散配置され、前記回転軸方向に延びる複数のスロットを有し、前記回転軸に固設されたロータコアと、
   前記ロータコアの各スロット内に導電材を充填して形成される複数の導体バーと、
   前記回転軸の軸方向における前記ロータコアの端面において、前記複数の導体バーの端部を相互に接続する端絡環と、を有する誘導機の回転子であって、
   前記各スロットは、
   前記ロータコアの径方向外側に配置された外周部と、
   前記外周部に対して前記ロータコアの径方向内側に配置され、当該ロータコアの径方向に延びる内周部と、
   前記外周部と前記内周部の間を接続する中間部と、
   により構成されており、
   前記中間部は、
   前記外周部の内壁面と前記内周部の内壁面を含む一平面としての基準面に対し、前記スロットの外側に向かって前記中間部の内壁面を窪ませた凹部と、
   前記凹部に対して前記ロータの径方向外側に隣接し、前記基準面に対して前記スロットの内側に向かって、前記中間部の内壁面を突出させた凸部と、
   前記凹部と前記凸部が隣接することによって形成される対抗面と、
   を有する
   ことを特徴とする誘導機の回転子。
2. 請求項１記載の誘導機の回転子であって、
   前記凹部は、
   前記回転軸に垂直な断面に関し、当該凹部と前記凸部が隣接することによって形成され、前記対抗面の一部を構成する第１面と、
   当該第１面と対向する位置で当該凹部を構成する第２面と、を有し、
   前記第１面と前記第２面によって形成される第１角度が、前記スロットに沿って前記ロータの径方向に延びるスロット基準面と前記第２面により構成される第２角度よりも大きくなるように構成されている
   ことを特徴とする誘導機の回転子。
3. 請求項１又は請求項２記載の誘導機の回転子であって、
   前記中間部は、
   前記ロータの径方向に延びる第１内壁面と、前記スロットを介して前記第１内壁面と対向する第２内壁面の何れにも、前記凹部及び前記凸部を有している
   ことを特徴とする誘導機の回転子。
4. 請求項３記載の誘導機の回転子であって、
   前記第１内壁面と前記第２内壁面の内、何れか一方に形成された凸部は、前記スロットを介して、他方に形成された凹部と対向している
   ことを特徴とする誘導機の回転子。
5. 請求項１乃至請求項４の何れかに記載の誘導機の回転子であって、
   前記凹部及び前記凸部は、
   前記ロータの径方向に関する前記スロットの中間点よりも、前記ロータの径方向内側に形成されている
   ことを特徴とする誘導機の回転子。
6. 請求項１乃至請求項５の何れかに記載の誘導機の回転子であって、
   前記対抗面は、
   前記回転軸に垂直な断面に関して、前記ロータの径方向に垂直に形成されている
   ことを特徴とする誘導機の回転子。

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