JP6165385B1 - 誘導電動機の回転子及び誘導電動機 - Google Patents

Abstract

誘導電動機の回転子（１００−１）は、回転子鉄心（１）と、回転子鉄心（１）を貫通するシャフト（２）と、回転子鉄心（１）の端部に設けられるエンドリング（３−１，３−２）と、シャフト（２）とエンドリング（３−１，３−２）の内周部（３ａ）との間に設けられ、外周部（４ａ）がエンドリング（３−１，３−２）に接する補強部材（４−１，４−２）とを備え、エンドリング（３−１，３−２）の内周部（３ａ）に設けられた第１の突起部（３ｂ）が、補強部材（４−１，４−２）の外周部（４ａ）に設けられた第１の溝部（４ｂ）内に嵌められていることを特徴とする。

Description

本発明は誘導電動機の回転子及び誘導電動機に関する。

近年、工作機械用の誘導電動機に対する高速回転化のニーズが高まり、このようなニーズに対応するために誘導電動機の回転子は、高速回転時に生じる遠心力に耐えうる強度を確保する必要がある。特許文献１に開示される従来の回転子は、回転子コアと、回転子コアの内部に設けられる導体バーと、回転子コアの端部に設けられ導体バーに接続される端絡環であるエンドリングと、エンドリングを覆う補強部材とを備える。補強部材はエンドリングを構成する材料よりも高い剛性の材料で製造され、エンドリングの外周部に嵌め込まれる外環状部を備える。外環状部の内周部はエンドリングの外周部に接する。特許文献１に開示される従来の回転子では、補強部材の外環状部がエンドリングの外周部に接することにより、遠心力に起因したエンドリングの変形が抑制される。

また特許文献２に開示される回転子では、補強部材がエンドリングの内周部に設けられる構造が開示されている。

特開２０１５−１５９６９６号公報 特開昭５９−３５５５４号公報

しかしながら特許文献１に開示される従来の回転子では、回転子の高速回転時において、補強部材の外環状部がエンドリングによって径方向に押し広げられて塑性変形した場合、エンドリングの変形を抑制する効果が維持できず、設計寿命よりも短い期間で回転子の交換を要する場合があるという課題がある。

特許文献２に開示される回転子では、補強部材がエンドリングによって径方向に押し広げられる問題は生じず、遠心力によるエンドリングの変形を抑制する効果は得られるが、十分ではない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって回転子の寿命の低下を抑制できる誘導電動機の回転子を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の誘導電動機の回転子は、回転子鉄心と、回転子鉄心を貫通するシャフトと、回転子鉄心の端部に設けられる環状のエンドリングと、シャフトとエンドリングの内周部との間に設けられ、外周部がエンドリングに接する補強部材とを備える。エンドリングの内周部に設けられた第１の突起部が、補強部材の外周部に設けられた第１の溝部内に嵌められ、補強部材は、補強部材の外周部の内、第１の溝部よりも回転子鉄心側の外周部の外径寸法が、第１の溝部よりも回転子鉄心とは反対側の外周部の外径寸法よりも大きいことを特徴とする。

本発明に係る誘導電動機の回転子は、回転子の寿命の低下を抑制できるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１に係る誘導電動機の断面図 本発明の実施の形態１に係る誘導電動機の回転子の断面図 図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図 図２に示すエンドリングの斜視図 図２に示す補強部材の斜視図 本発明の実施の形態１に係る誘導電動機の回転子に対する比較例の断面図 図６に示す比較例の回転子が回転した際にエンドリングが変形する様子を示す図 本発明の実施の形態１に係る誘導電動機の回転子が回転した際にエンドリングが変形する様子を示す図 本発明の実施の形態２に係る誘導電動機の回転子の断面図 本発明の実施の形態３に係る誘導電動機の回転子の断面図 本発明の実施の形態４に係る誘導電動機の回転子の断面図 本発明の実施の形態５に係る誘導電動機の回転子の断面図 図２に示す回転子の第１の変形例を示す図 図９に示す回転子の第１の変形例を示す図 図１０に示す回転子の第１の変形例を示す図 図１１に示す回転子の第１の変形例を示す図 図１２に示す回転子の第１の変形例を示す図 図２に示す回転子の第２の変形例を示す図 図９に示す回転子の第２の変形例を示す図 図１０に示す回転子の第２の変形例を示す図 図１１に示す回転子の第２の変形例を示す図 図１２に示す回転子の第２の変形例を示す図 図２に示す回転子の第３の変形例を示す図 図９に示す回転子の第３の変形例を示す図 図１０に示す回転子の第３の変形例を示す図 図１１に示す回転子の第３の変形例を示す図 図１２に示す回転子の第３の変形例を示す図 図２に示す回転子の第４の変形例を示す図

以下に、本発明の実施の形態に係る誘導電動機の回転子及び誘導電動機を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る誘導電動機の断面図である。図２は本発明の実施の形態１に係る誘導電動機の回転子の断面図である。図３は図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。図４は図２に示すエンドリングの斜視図である。図５は図２に示す補強部材の斜視図である。

図１に示す実施の形態１に係る誘導電動機３００は、固定子２００と、固定子２００の内側に設けられる回転子１００−１とを備える。固定子２００は、筒状のハウジング２１０と、ハウジング２１０の内側に設けられる固定子鉄心２２０とを備える。固定子鉄心２２０は、不図示の電磁鋼板母材から環状に打ち抜かれた複数の薄板を、回転子鉄心１の中心軸ＡＸの軸線方向Ｄ１に積層して構成される。複数の薄板は、かしめ、溶接又は接着で相互に固定される。固定子鉄心２２０には複数のコイル２３０が配置されている。軸線方向Ｄ１におけるコイル２３０の一端側のコイルエンドは、固定子鉄心２２０の一端面から軸線方向Ｄ１に突き出ている。軸線方向Ｄ１におけるコイル２３０の他端側のコイルエンドは、固定子鉄心２２０の他端面から軸線方向Ｄ１に突き出ている。

実施の形態１に係る誘導電動機の回転子１００−１は、図２に示すように筒状の回転子鉄心１と、シャフト２と、回転子鉄心１の中心軸ＡＸの軸線方向Ｄ１における一端部１ｂ１に設けられる環状のエンドリング３−１とを備える。また回転子１００−１は、軸線方向Ｄ１における他端部１ｂ２に設けられる環状のエンドリング３−２を備える。また回転子１００−１は、エンドリング３−１の内周部３ａとシャフト２との間に設けられ、外周部４ａがエンドリング３−１の内周部３ａに接する環状の補強部材４−１を備える。また回転子１００−１は、エンドリング３−２の内周部３ａとシャフト２との間に設けられ、外周部４ａがエンドリング３−２の内周部３ａに接する環状の補強部材４−２を備える。以下では、エンドリング３−１及びエンドリング３−２をエンドリング３−１，３−２と称し、また補強部材４−１及び補強部材４−２を補強部材４−１，４−２と称する場合がある。

エンドリング３−１，３−２は、それぞれの内周部３ａに設けられる環状の第１の突起部３ｂを備える。補強部材４−１，４−２は、それぞれの外周部４ａに環状の第１の溝部４ｂを備える。第１の溝部４ｂは、第１の突起部３ｂが嵌まる形状である。第１の溝部４ｂの外径は第１の突起部３ｂの内径に等しい。第１の溝部４ｂの軸線方向Ｄ１における幅は、第１の突起部３ｂの軸線方向Ｄ１における幅に等しい。

回転子鉄心１は、不図示の電磁鋼板母材から環状に打ち抜かれた複数の薄板を軸線方向Ｄ１に積層して構成される。複数の薄板は、かしめ、溶接又は接着で相互に固定される。回転子鉄心１は、回転子鉄心１の外周面寄りに設けられ、中心軸ＡＸの軸線周り方向Ｄ２に配列された複数のコアスロット５と、複数のコアスロット５のそれぞれに設けられる導体バー６とを備える。複数のコアスロット５のそれぞれは、軸線方向Ｄ１に延び、回転子鉄心１の一端部１ｂ１から他端部１ｂ２に貫通している。

回転子鉄心１に設けられた複数のコアスロット５は、それぞれが軸線周り方向Ｄ２にスキューされている。コアスロット５に設けられた導体バー６の軸線方向Ｄ１における一端部６ａは、エンドリング３−１の回転子鉄心１側の端部３ｃに接続される。コアスロット５に設けられた導体バー６の軸線方向Ｄ１における他端部６ｂは、エンドリング３−２の回転子鉄心１側の端部３ｃに接続される。

エンドリング３−１、エンドリング３−２及び導体バー６の材料としてはアルミニウム、アルミニウム合金、銅又は銅合金といった導体材料を例示できる。当該導体材料を用いてダイカストによりエンドリング３−１，３−２が形成される。エンドリング３−１，３−２は、それぞれの外径が回転子鉄心１の外径と等しい。エンドリング３−１の内周部３ａは、補強部材４−１の外周部４ａに接している。エンドリング３−２の内周部３ａは、補強部材４−２の外周部４ａに接している。

物体に作用する遠心力は、物体の半径及び角速度だけでなく物体の質量にも依存する。補強部材４−１，４−２は、遠心力及び熱膨張に起因したエンドリング３−１，３−２の変形を抑制するため、遠心力に対して変形し難くする必要がある。そのため補強部材４−１，４−２には、エンドリング３−１，３−２の材料よりも単位質量当たりの引張り強度の高い材料が用いられる。具体的には補強部材４−１，４−２の材料としては、鉄、チタン又は炭素繊維強化プラスチックを例示できる。補強部材４−１，４−２はそれぞれが貫通穴４ｃを備える。シャフト２は、補強部材４−１，４−２のそれぞれの貫通穴４ｃと、回転子鉄心１の貫通穴１ａとに貫通している。

回転子１００−１の製作時には、まず回転子鉄心１の一端部１ｂ１に補強部材４−１が取り付けられ、回転子鉄心１の他端部１ｂ２に補強部材４−２が取り付けられる。次に導体材料を用いてダイカストによりエンドリング３−１，３−２が形成されることにより、第１の突起部３ｂが第１の溝部４ｂに嵌った状態で、補強部材４−１，４−２とエンドリング３−１，３−２とが一体成型される。ここで、補強部材４−１，４−２とエンドリング３−１，３−２とが一体成型された状態とは、補強部材４−１，４−２の第１の溝部４ｂ内に、エンドリング３−１，３−２の第１の突起部３ｂが接した状態で嵌っていることをいう。すなわち、第１の突起部３ｂが第１の溝部４ｂ内に嵌められている状態をいう。次に補強部材４−１の貫通穴４ｃと補強部材４−２の貫通穴４ｃと回転子鉄心１の貫通穴１ａとが同一寸法に仕上げ加工され、これらの貫通穴４ｃ及び貫通穴１ａの内側にシャフト２がしまり嵌めされる。実施の形態１では、貫通穴４ｃ及び貫通穴１ａの内側にシャフト２が焼き嵌めされる。

補強部材４−１，４−２とエンドリング３−１，３−２とが一体成型されることにより、補強部材４−１，４−２及びエンドリング３−１，３−２を個別にシャフト２へ組み付ける場合に比べて、補強部材４−１，４−２及びエンドリング３−１，３−２をシャフト２に組み付ける時間が短縮される。また補強部材４−１，４−２及びエンドリング３−１，３−２をシャフト２に焼き嵌めすることにより、焼き嵌めしない場合に比べて、補強部材４−１，４−２が備える貫通穴４ｃの内周部とシャフト２の外周部との摩擦力が高まる。この摩擦力により回転子１００−１の高速回転時及び熱膨張時における補強部材４−１，４−２の軸線方向Ｄ１への移動が抑制される。これにより焼き嵌めしない場合に比べて、補強部材４−１，４−２によるエンドリング３−１，３−２の補強効果が高まる。補強効果とは、遠心力及び熱膨張に起因したエンドリング３−１，３−２の変形を補強部材４−１，４−２が抑制する効果である。

図６から図８を用いて回転子１００−１の補強効果を具体的に説明する。図６は本発明の実施の形態１に係る誘導電動機の回転子に対する比較例の断面図である。図６に示す回転子１００Ａと図２に示す回転子１００−１との相違点は以下の通りである。
（１）回転子１００Ａは、図２に示すエンドリング３−１，３−２の代わりにエンドリング３−１Ａ，３−２Ａを備える。エンドリング３−１Ａ，３−２Ａの内周部３ａには、図２に示す第１の突起部３ｂが設けられていない。
（２）回転子１００Ａは、図２に示す補強部材４−１，４−２の代わりに補強部材４−１Ａ，４−２Ａを備える。補強部材４−１Ａ，４−２Ａの外周部４ａには、図２に示す第１の溝部４ｂが設けられていない。

補強部材４−１Ａ及び補強部材４−２Ａのそれぞれの外周部４ａの外径は、エンドリング３−１Ａ及びエンドリング３−２Ａのそれぞれの内周部３ａの内径に等しい。補強部材４−１Ａ及び補強部材４−２Ａのそれぞれの軸線方向Ｄ１における幅は、エンドリング３−１Ａ及びエンドリング３−２Ａのそれぞれの軸線方向Ｄ１における幅に等しい。

回転子１００Ａの製作時は、まず回転子鉄心１の一端部１ｂ１に補強部材４−１Ａが取り付けられ、回転子鉄心１の他端部１ｂ２に補強部材４−２Ａが取り付けられる。次に導体材料を用いてダイカストによりエンドリング３−１Ａ，３−２Ａが形成されることにより、エンドリング３−１Ａと補強部材４−１Ａとが一体成型され、エンドリング３−２Ａと補強部材４−２Ａとが一体成型される。次に補強部材４−１Ａの貫通穴４ｃと補強部材４−２Ａの貫通穴４ｃと回転子鉄心１の貫通穴１ａとが同一寸法に仕上げ加工され、これらの貫通穴４ｃ及び貫通穴１ａの内側にシャフト２が焼き嵌めされる。

図７は図６に示す比較例の回転子が回転した際にエンドリングが変形する様子を示す図である。図７には、回転子１００Ａが停止している時におけるエンドリング３−１Ａの外形が実線で示され、回転子１００Ａが高速回転している時に変形したエンドリング３−１Ａの外形が点線で示される。

エンドリング３−１Ａと補強部材４−１Ａとが一体成型されることにより、補強部材４−１Ａの外周部４ａがエンドリング３−１Ａの内周部３ａに接触し、補強部材４−１Ａの外周部４ａとエンドリング３−１Ａの内周部３ａとの間には摩擦力が生じる。この摩擦力は、回転子１００Ａの回転時及び熱膨張時におけるエンドリング３−１Ａの変形を抑制する働きをする。ここで回転子１００Ａの高速回転時及び熱膨張時に、エンドリング３−１Ａには径方向Ｄ３の外側に広がる力が作用する。エンドリング３−１Ａは導体バー６との接続点を支点にして変形するため、エンドリング３−１Ａの内周部は上記の摩擦力に抗して軸線方向Ｄ１に移動し、エンドリング３−１Ａの外周部は径方向Ｄ３に移動する。

特に回転子１００Ａの回転速度が高まるに従い、エンドリング３−１Ａの変形量が増加するため、回転子１００Ａの回転速度が低い場合に比べてエンドリング３−１Ａに生じる応力振幅が大きくなる。また回転子１００Ａの回転と停止とが繰り返される度に、又は回転子１００Ａの回転速度が変化する度に、エンドリング３−１Ａと導体バー６との接続点には遠心力及び熱膨張による応力が加わるため、当該接続点における金属疲労が進む。また回転子１００Ａの回転と停止とが繰り返されることにより、エンドリング３−１Ａの内径及び外径が拡大と縮小を繰り返すため、エンドリング３−１Ａにおける金属疲労も進む。従って設計寿命よりも短い期間で回転子１００Ａの交換を要する場合がある。

図８は本発明の実施の形態１に係る誘導電動機の回転子が回転した際にエンドリングが変形する様子を示す図である。図８には、回転子１００−１が停止している時におけるエンドリング３−１の外形が実線で示され、回転子１００−１が高速回転している時に変形したエンドリング３−１が点線で示される。回転子１００−１では、第１の突起部３ｂと第１の溝部４ｂとが一体成型され、第１の突起部３ｂが第１の溝部４ｂに嵌り込む嵌め合い構造を有する。

嵌め合い構造により、エンドリング３−１の内周部３ａと補強部材４−１の外周部４ａとの接触面積が図７に示す回転子１００Ａに比べて広くなり、エンドリング３−１の内周部３ａと補強部材４−１の外周部４ａとの間の摩擦力が図７に示す回転子１００Ａに比べて高まる。

また嵌め合い構造により、エンドリング３−１が軸線方向Ｄ１に移動する際、第１の突起部３ｂが第１の溝部４ｂに引っかかる。そのため軸線方向Ｄ１及び径方向Ｄ３へのエンドリング３−１の変形量が図７に示す回転子１００Ａに比べて小さくなる。従って実施の形態１では、図７に示す回転子１００Ａに比べて、補強部材４−１，４−２によるエンドリング３−１，３−２の補強効果が高まり、エンドリング３−１，３−２に生じる応力振幅が低減され、エンドリング３−１，３−２の疲労寿命の向上を図ることができる。

実施の形態１に係る回転子１００−１では、回転子１００−１の高速回転時において、特許文献１に示す従来の回転子のように補強部材の外環状部が塑性変形せず、エンドリング３−１，３−２による補強効果の低下が抑制され、回転子１００−１の寿命の低下が抑制される。

なお実施の形態１に係る回転子１００−１では、シャフト２の両端部のそれぞれに前述した嵌め合い構造が１つ設けられているが、嵌め合い構造は、シャフト２の両端部のそれぞれに２つ以上設けてもよい。また実施の形態１に係る回転子１００−１では、シャフト２の両端部のそれぞれに嵌め合い構造が設けられているが、シャフト２の両端部が非対称の構造である場合、シャフト２の片側の端部のみに嵌め合い構造が設けられていてもよい。このように構成した場合でも、少なくとも当該箇所においてエンドリング３−１又はエンドリング３−２の変形を抑制する効果が得られる。

また、実施の形態１に係る回転子１００−１では、第１の溝部４ｂ及び第１の突起部３ｂが環状に形成されているが、第１の溝部４ｂは、補強部材４−１，４−２において軸線周り方向Ｄ２に配列された複数の窪みとして構成し、第１の突起部３ｂは、エンドリング３−１，３−２において軸線周り方向Ｄ２に配列された複数の突起として構成してもよい。ただし、第１の溝部４ｂ及び第１の突起部３ｂが環状に設けられている場合、エンドリング３−１，３−２の変形が軸線周り方向Ｄ２において均一に抑制されるため、回転子１００−１の寿命を向上させる効果が最も得られる。

実施の形態２．
図９は本発明の実施の形態２に係る誘導電動機の回転子の断面図である。実施の形態１に係る回転子１００−１と実施の形態２に係る回転子１００−２との相違点は以下の通りである。
（１）回転子１００−２は、エンドリング３−１，３−２のそれぞれが複数の第１の突起部３ｂを備える。エンドリング３−１が備える複数の第１の突起部３ｂは、軸線方向Ｄ１に互いに離れてエンドリング３−１の内周部３ａに設けられる。エンドリング３−２が備える複数の第１の突起部３ｂは、軸線方向Ｄ１に互いに離れてエンドリング３−２の内周部３ａに設けられる。
（２）回転子１００−２は、補強部材４−１，４−２のそれぞれが複数の第１の溝部４ｂを備える。補強部材４−１が備える複数の第１の溝部４ｂは、軸線方向Ｄ１に互いに離れて補強部材４−１の外周部４ａに設けられる。補強部材４−２が備える複数の第１の溝部４ｂは、軸線方向Ｄ１に互いに離れて補強部材４−２の外周部４ａに設けられる。

導体材料を用いてダイカストによりエンドリング３−１，３−２が形成される。これによりエンドリング３−１，３−２と補強部材４−１とが一体成型される。実施の形態２では、複数の第１の突起部３ｂが第１の溝部４ｂに嵌り込む嵌め合い構造を有する。これにより、エンドリング３−１の内周部３ａと補強部材４−１の外周部４ａとの接触面積が実施の形態１に比べて広くなり、エンドリング３−１，３−２の内周部３ａと補強部材４−１，４−２の外周部４ａとの間の摩擦力が実施の形態１に比べて高まる。そのため軸線方向Ｄ１及び径方向Ｄ３へのエンドリング３−１，３−２の変形量が実施の形態１に比べて小さくなる。従って実施の形態２によれば、より一層のエンドリング３−１，３−２の疲労寿命の向上が見込める。

実施の形態３．
図１０は本発明の実施の形態３に係る誘導電動機の回転子の断面図である。実施の形態１に係る回転子１００−１と実施の形態３に係る回転子１００−３との相違点は以下の通りである。
（１）回転子１００−３の第１の突起部３ｂには、第１の突起部３ｂの内周部３ａ１に環状の第２の突起部３ｂ１が設けられる。
（２）回転子１００−３の第１の溝部４ｂには、第１の溝部４ｂの外周部４ａ１に環状の第２の溝部４ｂ１が設けられる。

軸線方向Ｄ１における第２の突起部３ｂ１の幅は、軸線方向Ｄ１における第１の突起部３ｂの幅よりも狭く、軸線方向Ｄ１における第２の溝部４ｂ１の幅は、軸線方向Ｄ１における第１の溝部４ｂの幅よりも狭い。

導体材料を用いてダイカストによりエンドリング３−１，３−２が形成される。これにより第１の突起部３ｂと第１の溝部４ｂとが一体成型され、第２の突起部３ｂ１と第２の溝部４ｂ１とが一体成型される。実施の形態３では、第１の突起部３ｂが第１の溝部４ｂに嵌り込むと共に、第２の突起部３ｂ１が第２の溝部４ｂ１に嵌り込む構造を有する。これにより、エンドリング３−１，３−２の内周部３ａと補強部材４−１，４−２の外周部４ａとの接触面積が実施の形態１に比べて広くなり、エンドリング３−１，３−２の内周部３ａと補強部材４−１，４−２の外周部４ａとの間の摩擦力が実施の形態１に比べて高まる。また第１の突起部３ｂが第１の溝部４ｂに引っかかると共に、第２の突起部３ｂ１が第２の溝部４ｂ１に引っかかる。そのため軸線方向Ｄ１及び径方向Ｄ３へのエンドリング３−１，３−２の変形量が実施の形態１に比べて更に小さくなる。従って実施の形態３によれば、より一層のエンドリング３−１，３−２の疲労寿命の向上を図ることができる。

実施の形態４．
図１１は本発明の実施の形態４に係る誘導電動機の回転子の断面図である。実施の形態１に係る回転子１００−１と実施の形態４に係る回転子１００−４との相違点は以下の通りである。
（１）回転子１００−４の補強部材４−１，４−２は、それぞれの外周部４ａの内、第１の溝部４ｂよりも回転子鉄心１側の外周部４ａ２の外径寸法ＯＤ１が、第１の溝部４ｂよりも回転子鉄心１とは反対側の外周部４ａ３の外径寸法ＯＤ２よりも大きい。外周部４ａ２の軸線方向Ｄ１における幅は、外周部４ａ３の軸線方向Ｄ１における幅と等しい。

回転子１００−４では、エンドリング３−１，３−２が熱膨張して変形し、その後、エンドリング３−１，３−２が熱収縮することにより熱膨張前の初期位置に戻ろうとする。ここで、軸線方向Ｄ１におけるエンドリング３−１の熱膨張及び熱収縮を考える。エンドリング３−１は、熱膨張の際に軸線方向Ｄ１における外側に向けて膨張し、熱収縮の際に軸線方向Ｄ１における回転子鉄心１側に向けて収縮する。また、補強部材４−１に対してエンドリング３−１が与える力について考える。エンドリング３−１が熱膨張及び熱収縮する際には、焼き嵌めされている補強部材４−１とシャフト２との間にも応力が印加される。

補強部材４−１の第１の溝部４ｂを設けることにより形成される軸線方向Ｄ１における２つの側壁のうち、回転子鉄心１とは反対寄りの側壁には、エンドリング３−１が熱膨張する際の力が印加される。回転子１００−４では、外径寸法ＯＤ２が外径寸法ＯＤ１よりも小さいため、エンドリング３−１が熱膨張して補強部材４−１を軸線方向Ｄ１の外側に押し出す応力を小さくすることができる。一方、熱収縮の際には、上記の２つの側壁のうち、回転子鉄心１寄りの側壁には、軸線方向Ｄ１において回転子鉄心１側に向けて力が印加される。外径寸法ＯＤ１は外径寸法ＯＤ２よりも大きいため、エンドリング３−１が熱収縮して補強部材４−１を回転子鉄心１側に引き戻す応力を小さくすることができる。すなわち、エンドリング３−１の熱膨張時の補強部材４−１には、補強部材４−１がシャフト２に焼き嵌めされたときの位置から、回転子鉄心１とは反対寄りにずらされる応力が働く。一方、エンドリング３−１の熱収縮時の補強部材４−１には、補強部材４−１がシャフト２に焼き嵌めされたときの位置から、回転子鉄心１寄りにずらされる応力が働く。ここで、熱膨張時の力が大きいため、補強部材４−１が、上記の位置から回転子鉄心１とは反対寄り大きくにずらされると、補強部材４−１は熱収縮時に元の位置には戻りにくくなり、一体成型されたエンドリング３−１も元の形状に戻りにくくなる。その結果、エンドリング３−１の変形が生じ、回転子の寿命低下につながる。

実施の形態４に係る回転子１００−４では、エンドリング３−１の熱収縮時における補強部材４−１及びシャフト２の間に働く応力が、エンドリング３−１の熱膨張時における補強部材４−１及びシャフト２の間に働く応力よりも大きいため、補強部材４−１及びエンドリング３−１の変形を抑制することができる。エンドリング３−２及び補強部材４−２についても同様である。従って、回転子１００−４では、熱膨張時に補強部材４−１，４−２の軸線方向Ｄ１における位置がずれたとしても、エンドリング３−１，３−２が熱収縮することにより補強部材４−１，４−２を熱膨張前の初期位置に引き戻す効果が期待できる。

実施の形態４は実施の形態１から３の何れにも組み合わせることができる。

実施の形態５．
図１２は本発明の実施の形態５に係る誘導電動機の回転子の断面図である。実施の形態１に係る回転子１００−１と実施の形態５に係る回転子１００−５との相違点は以下の通りである。
（１）回転子１００−５の補強部材４−１，４−２は、それぞれの外周部４ａの内、第１の溝部４ｂよりも回転子鉄心１とは反対側の外周部４ａ３の外径寸法ＯＤ２が、第１の溝部４ｂよりも回転子鉄心１側の外周部４ａ２の外径寸法ＯＤ１よりも大きい。外周部４ａ２の軸線方向Ｄ１における幅は、外周部４ａ３の軸線方向Ｄ１における幅と等しい。

回転子１００−５では、外径寸法ＯＤ２が外径寸法ＯＤ１よりも大きいため、エンドリング３−１，３−２に遠心力が作用した際、又はエンドリング３−１，３−２が熱膨張した際に、回転子鉄心１の中心に向かう方向とは反対の方向にエンドリング３−１，３−２が変形する量を抑制できる。そのためエンドリング３−１，３−２の補強効果をより一層高めることができる。実施の形態５は実施の形態１から３の何れにも組み合わせることができる。

実施の形態６．
実施の形態６では実施の形態１から５の第１の変形例を説明する。図１３は図２に示す回転子の第１の変形例を示す図である。図２に示す回転子１００−１と図１３に示す回転子１００−６Ａとの相違点は以下の通りである。
（１）回転子１００−６Ａの第１の溝部４ｂは、第１の溝部４ｂの回転子鉄心１とは反対側の端部に第１の傾斜面４ｄを備える。
（２）回転子１００−６Ａの第１の突起部３ｂは、第１の突起部３ｂの回転子鉄心１とは反対側の端部に第２の傾斜面３ｄを備える。第２の傾斜面３ｄは第１の傾斜面４ｄと接する。

補強部材４−１の第１の傾斜面４ｄは、軸線方向Ｄ１において補強部材４−２から補強部材４−１に向かって広がる形状である。補強部材４−２の第１の傾斜面４ｄは、軸線方向Ｄ１において補強部材４−１から補強部材４−２に向かって広がる形状である。エンドリング３−１の第２の傾斜面３ｄは、軸線方向Ｄ１においてエンドリング３−２からエンドリング３−１に向かって広がる形状である。エンドリング３−２の第２の傾斜面３ｄは、軸線方向Ｄ１においてエンドリング３−１からエンドリング３−２に向かって広がる形状である。

図１４は図９に示す回転子の第１の変形例を示す図である。図９に示す回転子１００−２と図１４に示す回転子１００−６Ｂとの相違点は以下の通りである。
（１）回転子１００−６Ｂは、複数の第１の溝部４ｂのそれぞれが、第１の溝部４ｂの回転子鉄心１とは反対側の端部に第１の傾斜面４ｄを備える。
（２）回転子１００−６Ｂは、複数の第１の突起部３ｂのそれぞれが、第１の突起部３ｂの回転子鉄心１とは反対側の端部に第２の傾斜面３ｄを備える。第２の傾斜面３ｄは第１の傾斜面４ｄと接する。

図１５は図１０に示す回転子の第１の変形例を示す図である。図１０に示す回転子１００−３と図１５に示す回転子１００−６Ｃとの相違点は以下の通りである。
（１）回転子１００−６Ｃは、第１の溝部４ｂ及び第２の溝部４ｂ１のそれぞれが、第１の溝部４ｂ及び第２の溝部４ｂ１の回転子鉄心１とは反対側の端部に第１の傾斜面４ｄを備える。
（２）回転子１００−６Ｃは、第１の突起部３ｂ及び第２の突起部３ｂ１のそれぞれが、第１の突起部３ｂ及び第２の突起部３ｂ１の回転子鉄心１とは反対側の端部に第２の傾斜面３ｄを備える。第２の傾斜面３ｄは第１の傾斜面４ｄと接する。

図１６は図１１に示す回転子の第１の変形例を示す図である。図１１に示す回転子１００−４と図１６に示す回転子１００−６Ｄとの相違点は以下の通りである。
（１）回転子１００−６Ｄの第１の溝部４ｂは、第１の溝部４ｂの回転子鉄心１とは反対側の端部に第１の傾斜面４ｄを備える。
（２）回転子１００−６Ｄの第１の突起部３ｂは、第１の突起部３ｂの回転子鉄心１とは反対側の端部に第２の傾斜面３ｄを備える。第２の傾斜面３ｄは第１の傾斜面４ｄと接する。

図１７は図１２に示す回転子の第１の変形例を示す図である。図１２に示す回転子１００−５と図１７に示す回転子１００−６Ｅとの相違点は以下の通りである。
（１）回転子１００−６Ｅの第１の溝部４ｂは、第１の溝部４ｂの回転子鉄心１とは反対側の端部に第１の傾斜面４ｄを備える。
（２）回転子１００−６Ｅの第１の突起部３ｂは、第１の突起部３ｂの回転子鉄心１とは反対側の端部に第２の傾斜面３ｄを備える。第２の傾斜面３ｄは第１の傾斜面４ｄと接する。

エンドリング３−１，３−２の内周部３ａと補強部材４−１，４−２の外周部４ａとの間の摩擦力による回転時の変形抑制効果は、中心軸ＡＸに対して角度を有する面の方が高い。従って、回転時の変形を抑制する効果を高くするためには、中心軸ＡＸに対して角度を有する接触面積を大きくすることが望ましい。

実施の形態６によれば、第１の溝部４ｂが第１の傾斜面４ｄを備え、第１の突起部３ｂが第２の傾斜面３ｄを備えることにより、エンドリング３−１，３−２の内周部３ａと補強部材４−１，４−２の外周部４ａとの接触面積において、中心軸ＡＸと角度を有する面の面積が実施の形態１から５に比べて広くなり、エンドリング３−１，３−２の内周部３ａと補強部材４−１，４−２の外周部４ａとの間の摩擦力が実施の形態１から５に比べて高まる。その結果、エンドリング３−１，３−２の補強効果をより一層高めることができる。

実施の形態７．
実施の形態７では実施の形態１から５の第２の変形例を説明する。図１８は図２に示す回転子の第２の変形例を示す図である。図２に示す回転子１００−１と図１８に示す回転子１００−７Ａとの相違点は以下の通りである。
（１）回転子１００−７Ａの第１の溝部４ｂは、第１の溝部４ｂの回転子鉄心１側の端部に第１の傾斜面４ｄ１を備える。
（２）回転子１００−７Ａの第１の突起部３ｂは、第１の突起部３ｂの回転子鉄心１側の端部に第２の傾斜面３ｄ１を備える。第２の傾斜面３ｄ１は第１の傾斜面４ｄ１と接する。

補強部材４−１の第１の傾斜面４ｄ１は、軸線方向Ｄ１において補強部材４−１から補強部材４−２に向かって広がる形状である。補強部材４−２の第１の傾斜面４ｄ１は、軸線方向Ｄ１において補強部材４−２から補強部材４−１に向かって広がる形状である。エンドリング３−１の第２の傾斜面３ｄ１は、軸線方向Ｄ１においてエンドリング３−１からエンドリング３−２に向かって広がる形状である。エンドリング３−２の第２の傾斜面３ｄ１は、軸線方向Ｄ１においてエンドリング３−２からエンドリング３−１に向かって広がる形状である。

図１９は図９に示す回転子の第２の変形例を示す図である。図９に示す回転子１００−２と図１９に示す回転子１００−７Ｂとの相違点は以下の通りである。
（１）回転子１００−７Ｂは、複数の第１の溝部４ｂのそれぞれが、第１の溝部４ｂの回転子鉄心１側の端部に第１の傾斜面４ｄ１を備える。
（２）回転子１００−７Ｂは、複数の第１の突起部３ｂのそれぞれが、第１の突起部３ｂの回転子鉄心１側の端部に第２の傾斜面３ｄ１を備える。第２の傾斜面３ｄ１は第１の傾斜面４ｄ１と接する。

図２０は図１０に示す回転子の第２の変形例を示す図である。図１０に示す回転子１００−３と図２０に示す回転子１００−７Ｃとの相違点は以下の通りである。
（１）回転子１００−７Ｃは、第１の溝部４ｂ及び第２の溝部４ｂ１のそれぞれが、第１の溝部４ｂ及び第２の溝部４ｂ１のそれぞれの回転子鉄心１側の端部に第１の傾斜面４ｄ１を備える。
（２）回転子１００−７Ｃは、第１の突起部３ｂ及び第２の突起部３ｂ１のそれぞれが、第１の突起部３ｂ及び第２の突起部３ｂ１のそれぞれの回転子鉄心１側の端部に第２の傾斜面３ｄ１を備える。第２の傾斜面３ｄ１は第１の傾斜面４ｄ１と接する。

図２１は図１１に示す回転子の第２の変形例を示す図である。図１１に示す回転子１００−４と図２１に示す回転子１００−７Ｄとの相違点は以下の通りである。
（１）回転子１００−７Ｄの第１の溝部４ｂは、第１の溝部４ｂの回転子鉄心１側の端部に第１の傾斜面４ｄ１を備える。
（２）回転子１００−７Ｄの第１の突起部３ｂは、第１の突起部３ｂの回転子鉄心１側の端部に第２の傾斜面３ｄ１を備える。第２の傾斜面３ｄ１は第１の傾斜面４ｄ１と接する。

図２２は図１２に示す回転子の第２の変形例を示す図である。図１２に示す回転子１００−５と図２２に示す回転子１００−７Ｅとの相違点は以下の通りである。
（１）回転子１００−７Ｅの第１の溝部４ｂは、第１の溝部４ｂの回転子鉄心１側の端部に第１の傾斜面４ｄ１を備える。
（２）回転子１００−７Ｅの第１の突起部３ｂは、第１の突起部３ｂの回転子鉄心１側の端部に第２の傾斜面３ｄ１を備える。第２の傾斜面３ｄ１は第１の傾斜面４ｄ１と接する。

実施の形態７によれば、第１の溝部４ｂが第１の傾斜面４ｄ１を備え、第１の突起部３ｂが第２の傾斜面３ｄ１を備えることにより、エンドリング３−１，３−２の内周部３ａと補強部材４−１，４−２の外周部４ａとの接触面積が実施の形態１から５に比べて広くなり、エンドリング３−１，３−２の内周部３ａと補強部材４−１，４−２の外周部４ａとの間の摩擦力が実施の形態１から５に比べて高まる。その結果、エンドリング３−１，３−２の補強効果をより一層高めることができる。

実施の形態８．
実施の形態８では実施の形態１から５の第３の変形例を説明する。図２３は図２に示す回転子の第３の変形例を示す図である。図２３に示す回転子１００−８Ａは、第１の溝部４ｂが、実施の形態６の第１の傾斜面４ｄと実施の形態７の第１の傾斜面４ｄ１とを備える。また回転子１００−８Ａは、第１の突起部３ｂが、実施の形態６の第２の傾斜面３ｄと実施の形態７の第２の傾斜面３ｄ１とを備える。

図２４は図９に示す回転子の第３の変形例を示す図である。図２４に示す回転子１００−８Ｂは、複数の第１の溝部４ｂのそれぞれが、実施の形態６の第１の傾斜面４ｄと実施の形態７の第１の傾斜面４ｄ１とを備える。また回転子１００−８Ｂは、複数の第１の突起部３ｂのそれぞれが、実施の形態６の第２の傾斜面３ｄと実施の形態７の第２の傾斜面３ｄ１とを備える。

図２５は図１０に示す回転子の第３の変形例を示す図である。図２５に示す回転子１００−８Ｃは、第１の溝部４ｂ及び第２の溝部４ｂ１のそれぞれが、実施の形態６の第１の傾斜面４ｄと実施の形態７の第１の傾斜面４ｄ１とを備える。また回転子１００−８Ｃは、第１の突起部３ｂ及び第２の突起部３ｂ１のそれぞれが、実施の形態６の第２の傾斜面３ｄと実施の形態７の第２の傾斜面３ｄ１とを備える。

図２６は図１１に示す回転子の第３の変形例を示す図である。図２６に示す回転子１００−８Ｄは、第１の溝部４ｂが、実施の形態６の第１の傾斜面４ｄと実施の形態７の第１の傾斜面４ｄ１とを備える。また回転子１００−８Ｄは、第１の突起部３ｂが、実施の形態６の第２の傾斜面３ｄと実施の形態７の第２の傾斜面３ｄ１とを備える。

図２７は図１２に示す回転子の第３の変形例を示す図である。図２７に示す回転子１００−８Ｅは、第１の溝部４ｂが、実施の形態６の第１の傾斜面４ｄと実施の形態７の第１の傾斜面４ｄ１とを備える。また回転子１００−８Ｅは、第１の突起部３ｂが、実施の形態６の第２の傾斜面３ｄと実施の形態７の第２の傾斜面３ｄ１とを備える。

実施の形態８によれば、第１の溝部４ｂが第１の傾斜面４ｄ及び第１の傾斜面４ｄ１を備え、第１の突起部３ｂが第２の傾斜面３ｄ及び第２の傾斜面３ｄ１を備えることにより、エンドリング３−１，３−２の内周部３ａと補強部材４−１，４−２の外周部４ａとの接触面積が実施の形態１から５に比べて広くなり、エンドリング３−１，３−２の内周部３ａと補強部材４−１，４−２の外周部４ａとの間の摩擦力が実施の形態１から５に比べて高まる。その結果、エンドリング３−１，３−２の補強効果をより一層高めることができる。

実施の形態１から実施の形態８では、補強部材に溝部が形成されているが、補強部材は以下のように構成してもよい。図２８は図２に示す回転子の第４の変形例を示す図である。図２８に示す回転子１００−９は、補強部材４−１，４−２の代わりに補強部材４−１Ｂ，４−２Ｂを備え、エンドリング３−１，３−２の代わりにエンドリング３−１Ｂ，３−２Ｂを備える。

補強部材４−１Ｂは、補強部材４−１Ｂの回転子鉄心１とは反対寄りに設けられた第１の環状部４１と、補強部材４−１Ｂの回転子鉄心１寄りに設けられた第２の環状部４２とを備える。第２の環状部４２の外径は第１の環状部４１の外径よりも小さい。そのため、第１の環状部４１及び第２の環状部４２の間には段差部が形成される。第１の補強部材４−２Ｂは、補強部材４−１Ｂと同様に構成される。

ダイカストにより形成されたエンドリング３−１Ｂの内周部３ａは、第１の環状部４１及び第２の環状部４２のそれぞれの外周部４ａに接する。このとき、第１の突起部３ｂの回転子鉄心１とは反対側の端部３ｅは、第１の環状部４１の回転子鉄心１側の端部４ｅ、すなわち第１の環状部４１及び第２の環状部４２の間の段差部に接する。すなわち、第１の突起部３ｂが段差部に嵌められている。そのため回転時におけるエンドリング３−１Ｂでは、当該段差部に第１の突起部３ｂが引っかかるため、回転時におけるエンドリング３−１Ｂの変形を抑制する効果が得られる。回転時におけるエンドリング３−２Ｂにおいても同様の効果が得られる。

なお第２の環状部４２の外径が第１の環状部４１の外径よりも小さい場合、図７に示す比較例に比べて接着面積が増加する効果は得られるが、回転時におけるエンドリング３−１Ｂの第１の突起部３ｂが上記の段差部に引っかからないため、回転時の変形を抑制する効果が十分には得られない。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ 回転子鉄心、１ａ，４ｃ 貫通穴、１ｂ１，６ａ 一端部、１ｂ２，６ｂ 他端部、２ シャフト、３−１，３−１Ａ，３−１Ｂ，３−２，３−２Ａ，３−２Ｂ エンドリング、３ａ，３ａ１ 内周部、３ｂ 第１の突起部、３ｂ１ 第２の突起部、３ｃ 端部、３ｄ，３ｄ１ 第２の傾斜面、３ｅ，４ｅ 端面、４−１，４−１Ａ，４−１Ｂ，４−２，４−２Ａ，４−２Ｂ 補強部材、４ａ，４ａ１，４ａ２，４ａ３ 外周部、４ｂ 第１の溝部、４ｂ１ 第２の溝部、４ｄ，４ｄ１ 第１の傾斜面、５ コアスロット、６ 導体バー、４１ 第１の環状部、４２ 第２の環状部、１００−１，１００−２，１００−３，１００−４，１００−５，１００−６Ａ，１００−６Ｂ，１００−６Ｃ，１００−６Ｄ，１００−６Ｅ，１００−７Ａ，１００−７Ｂ，１００−７Ｃ，１００−７Ｄ，１００−７Ｅ，１００−８Ａ，１００−８Ｂ，１００−８Ｃ，１００−８Ｄ，１００−８Ｅ，１００−９，１００Ａ 回転子、３００ 誘導電動機、２００ 固定子、２１０ ハウジング、２２０ 固定子鉄心、 ２３０ コイル、ＡＸ 中心軸、Ｄ１ 軸線方向、Ｄ２ 軸線周り方向、Ｄ３ 径方向、ＯＤ１，ＯＤ２ 外径寸法。

Claims (6)

1. 回転子鉄心と、
   前記回転子鉄心を貫通するシャフトと、
   前記回転子鉄心の端部に設けられる環状のエンドリングと、
   前記シャフトと前記エンドリングの内周部との間に設けられ、外周部が前記エンドリングに接する環状の補強部材と
   を備え、
   前記エンドリングの内周部に設けられた第１の突起部が、前記補強部材の外周部に設けられた第１の溝部内に嵌められ、
   前記補強部材は、前記補強部材の外周部の内、前記第１の溝部よりも前記回転子鉄心側の外周部の外径寸法が、前記第１の溝部よりも前記回転子鉄心とは反対側の外周部の外径寸法よりも大きいことを特徴とする誘導電動機の回転子。
2. 回転子鉄心と、
   前記回転子鉄心を貫通するシャフトと、
   前記回転子鉄心の端部に設けられる環状のエンドリングと、
   前記シャフトと前記エンドリングの内周部との間に設けられ、外周部が前記エンドリングに接する環状の補強部材と
   を備え、
   前記エンドリングの内周部に設けられた第１の突起部が、前記補強部材の外周部に設けられた第１の溝部内に嵌められ、
   前記補強部材は、前記補強部材の外周部の内、前記第１の溝部よりも前記回転子鉄心とは反対側の外周部の外径寸法が、前記第１の溝部よりも前記回転子鉄心側の外周部の外径寸法よりも大きいことを特徴とする誘導電動機の回転子。
3. 前記第１の突起部及び前記第１の溝部は、それぞれ環状に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の誘導電動機の回転子。
4. 前記エンドリングは、前記第１の突起部の内周部に設けられる第２の突起部を備え、
   前記補強部材は、前記第１の溝部の外周部に設けられ前記第２の突起部が嵌まる第２の溝部を備え、
   前記回転子鉄心の中心軸の軸線方向における前記第２の突起部の幅は、前記軸線方向における前記第１の突起部の幅よりも狭く、
   前記軸線方向における前記第２の溝部の幅は、前記軸線方向における前記第１の溝部の幅よりも狭いことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の誘導電動機の回転子。
5. 前記第１の溝部は、前記回転子鉄心の中心軸の軸線方向における前記第１の溝部の端部に第１の傾斜面を備え、
   前記第１の突起部は、前記軸線方向における前記第１の突起部の端部に、前記第１の傾斜面と接する第２の傾斜面を備えることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の誘導電動機の回転子。
6. 請求項１から請求項５の何れか一項に記載の誘導電動機の回転子を備えた誘導電動機。

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