JP6606134B2 - 電動機のロータ - Google Patents

Description

本発明は、電動機のロータに関する。

近年、電動機の高出力化への要求に応えるべく、ロータコアの軸方向長さを長尺化した電動機が開発されている。このような電動機において、該ロータコアを、軸方向に整列する複数のセグメントから構成する技術が知られている（例えば、特許文献１）。

特開２００６−２３０１８９号公報

上述のような電動機において、電動機のトルクと、ロータの機械的強度を向上させることが求められている。

本開示の一態様において、電動機のロータは、軸方向に延びるシャフトと、シャフトの径方向外側に各々固定され、軸方向に整列する複数のロータセグメントであって、該複数のロータセグメントの各々は、一対の軸方向端面を有するとともにそれら軸方向端面の間で延びる貫通孔を有するコアと、貫通孔に配置される導体と、を有する、複数のロータセグメントと、第１のロータセグメントの導体と、該第１のロータセグメントと軸方向に隣接する第２のロータセグメントの導体とを、互いに導通するように連結する連結構造と、を備え、第１のロータセグメントのコアの第１の軸方向端面と第２のロータセグメントのコアの第１の軸方向端面とが互いに接触し、連結構造は、第１のロータセグメントと第２のロータセグメントとを互いに機械的に連結する。

本開示によれば、軸方向に連なる導体の軸方向長さを増大することができ、導体に生じる誘導電流を増大できるので、ロータの回転トルクを増大させることができる。これとともに、軸方向に隣接する２つのコアの間の径方向の強度を強化できるので、これらコアが径方向へ相対的にずれるのを防止することができる。

一実施形態に係るロータの側面図である。 図１に示すロータの断面図であって、理解の容易の観点から、シャフト及び短絡環を省略している。 図１に示すロータセグメントの断面図である。 図３中のＩＶ−ＩＶで切断した断面図である。 他の実施形態に係る連結構造の分解斜視図である。 図５に示す連結構造によって２つの導体を連結した状態を示す断面図である。 さらに他の実施形態に係る連結構造の分解斜視図である。 図７に示す連結構造によって２つの導体を連結した状態を示す断面図である。 さらに他の実施形態に係る連結構造の分解斜視図である。 図９に示す連結構造によって２つの導体を連結した状態を示す断面図である。 他の実施形態に係るロータの断面図である。 図１１に示すロータセグメントの断面図である。 図１１に示す連結構造を拡大した拡大断面図である。 さらに他の実施形態に係る連結構造の拡大断面図である。 さらに他の実施形態に係る連結構造の拡大断面図である。 さらに他の実施形態に係る連結構造の拡大断面図である。 さらに他の実施形態に係る連結構造の拡大断面図である。

以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する種々の実施形態において、同様の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。また、以下の説明において、軸方向とは、ロータの回転軸線Ｏ_１の方向を示し、径方向とは、該軸線Ｏ_１を中心とする円の半径方向を示し、周方向とは、該円の円周方向を示す。また、便宜上、図中の矢印Ａに示す方向を、軸方向前方とする。

図１を参照して、一実施形態に係る、電動機のロータ１０について説明する。ロータ１０は、誘導電動機のロータとして適用可能であって、ステータ（図示せず）とともに、電動機（図示せず）を構成する。

ロータ１０は、シャフト１２と、複数のロータセグメント１４、１６、１８、２０及び２２と、一対の短絡環２４及び２６とを備える。シャフト１２は、軸方向に延びる円柱状の部材である。複数のロータセグメント１４、１６、１８、２０及び２２は、シャフト１２の径方向外側に固定され、軸方向に整列する。

次に、図２〜図５を参照して、ロータセグメント１４、１６、１８、２０及び２２について説明する。本実施形態においては、ロータセグメント１４、１６、１８、２０及び２２は、同じ構成を有する。

図３及び図４に示すように、ロータセグメント１４、１６、１８、２０及び２２の各々は、円筒状のコア２８と、複数の導体３０とを有する。コア２８は、例えば、軸方向に積層された複数の磁性鋼板から構成される。

コア２８は、中心孔３２、複数の貫通孔３４、軸方向前方の端面３８及び軸方向後方の端面４２を有する。中心孔３２は、コア２８の中心を軸方向に貫通する。この中心孔３２に、シャフト１２が挿通され、コア２８は、例えば焼き嵌めによって、シャフト１２の外周面に固定される。

貫通孔３４は、略円形であって、中心孔３２の径方向外側において周方向に略等間隔で整列するように配置され、端面３８から端面４２まで延在してコア２８を軸方向に貫通する。これら貫通孔３４には、導体３０がそれぞれ配置されている。導体３０は、略円形の断面形状を有し、例えばダイカストによって、貫通孔３４に配置される。

各々の導体３０の軸方向前端３６は、コア２８の軸方向前方の端面３８よりも軸方向後方にずれて配置されている。これにより、貫通孔３４の軸方向前端部には、空間４４が形成されている。一方、各々の導体３０の軸方向後端４０は、コア２８の軸方向後方の端面４２よりも軸方向後方へ突出するように配置されている。

このように、ロータセグメント１４、１６、１８、２０及び２２においては、導体３０は、その軸方向前端３６が、コア２８の内側に引っ込むように配置され、その軸方向後端４０が、コア２８の外側に突出するように、貫通孔３４に配置されている。

ロータセグメント１４、１６、１８、２０及び２２が、図１及び図２に示すように軸方向へ整列して配置された場合、軸方向に互いに隣接する２つのロータセグメント１４及び１６、１６及び１８、１８及び２０、並びに、２０及び２２は、互いに当接している。

具体的には、１つのロータセグメント（第１のロータセグメント）１４、１６、１８又は２０の軸方向後方の端面４２は、該１つのロータセグメント１４、１６、１８又は２０の軸方向後側に隣接する他のロータセグメント（第２のロータセグメント）１６、１８、２０又は２２の軸方向前方の端面３８と面接触している。

そして、該１つのロータセグメント１４、１６、１８又は２０の導体３０の軸方向後端４０は、それぞれ、該他のロータセグメント１６、１８、２０又は２２の貫通孔３４に形成された空間４４に嵌入されて、該他のロータセグメント１６、１８、２０又は２２の導体３０の軸方向前端３６と当接する。これにより、ロータセグメント１４、１６、１８、２０及び２２の導体３０は、軸方向に連なって導通する。

このように、ロータ１０においては、コア２８から突出する導体３０の軸方向後端４０と空間４４との嵌合によって、１つのロータセグメント１４、１６、１８、２０の導体３０と、該１つのロータセグメントの軸方向後側に隣接する他のロータセグメント１６、１８、２０、２２の導体３０とが、互いに導通するように連結されている。

したがって、導体３０の軸方向後端４０と空間４４との嵌合構造は、軸方向に隣接する２つの導体を、互いに導通するように連結する連結構造４５（図２）を構成する。

再度、図１を参照して、短絡環２４及び２６は、ロータセグメント１４、１６、１８、２０及び２２を、軸方向両側から挟み込むように配置されている。具体的には、短絡環２４は、円筒状の導体であって、中心孔４６と、複数の凸部４８とを有する。中心孔４６は、短絡環２４の中心を軸方向に貫通し、シャフト１２を受容する。短絡環２４は、例えば焼き嵌めによって、シャフト１２の外周面に固定される。

複数の凸部４８は、短絡環２４の軸方向後方の端面５０から軸方向後方へ突出するように形成され、ロータセグメント１４に設けられた複数の貫通孔３４に対応する位置に、それぞれ配置されている。

短絡環２４は、その端面５０が、ロータセグメント１４のコア２８の軸方向前方の端面３８と面接触するように、該コア２８の軸方向前側に隣接して配置されている。短絡環２４の凸部４８は、それぞれ、ロータセグメント１４の貫通孔３４の空間４４に嵌入され、ロータセグメント１４の導体３０の軸方向前端３６と導通接触する。

短絡環２６は、円筒状の導体であって、中心孔５２と、複数の導体受容穴５４とを有する。中心孔５２は、シャフト１２を受容する。短絡環２６は、例えば焼き嵌めによって、シャフト１２の外周面に固定される。

複数の導体受容穴５４は、短絡環２６の軸方向前方の端面５６から内方へ凹むように形成され、ロータセグメント２２に設けられた複数の貫通孔３４とそれぞれ連通するように、これら貫通孔３４に対応する位置に配置されている。

短絡環２６は、その端面５６が、ロータセグメント２２のコア２８の軸方向後方の端面４２と面接触するように、該コア２８の軸方向後側に隣接して配置されている。ロータセグメント２２の導体３０の軸方向後端４０は、それぞれ、短絡環２６の導体受容穴５４に受容されて該短絡環２６と導通接触する。

こうして、導体３０、短絡環２４及び２６は、互いに導通して、いわゆる籠型導体を構成し、ステータ（図示せず）が形成する回転磁界によって導体３０に誘導電流を発生させて、軸線Ｏ周りの回転トルクを発生させる。これにより、ロータ１０は、軸線Ｏ周りに回転する。

上述したように、本実施形態においては、連結構造４５によって、１つのロータセグメント１４、１６、１８及び２０の導体３０の軸方向後端４０が、該１つのロータセグメントの軸方向後側に隣接する他のロータセグメント１６、１８、２０及び２２の貫通孔３４の空間４４に嵌入され、これにより、該１つのロータセグメント１４、１６、１８及び２０と該他のロータセグメント１６、１８、２０及び２２とが導体３０を介して機械的に連結されている。

そして、該１つのロータセグメントの導体が、該他のロータセグメントの貫通孔３４を画定する壁面と係合することになる。この構成によれば、該１つのロータセグメントのコア２８と、該他のロータセグメントのコア２８との間の径方向の強度を強化できるので、これらコア２８が径方向へ相対的にずれるのを防止することができる。

また、本実施形態においては、ロータセグメント１４、１６、１８、２０及び２２は、隣接する２つのコア２８が互いに面接触するように、軸方向に整列しており、該隣接する２つのコア２８の間には、短絡環が介挿されていない。

この構成によれば、回転トルクの発生に寄与する導体３０の軸方向長さを増大させることができ、これにより、これら導体３０に生じる誘導電流を増大できるので、ロータ１０の回転トルクを増大させることができる。

ここで、２つの導体３０を連結する連結構造４５としては、種々のバリエーションがある。以下、図５〜図８を参照して、連結構造のバリエーションについて説明する。

図５及び図６は、導体６０と、該導体６０の軸方向後側に配置された導体７０との連結構造６１を示している。導体６０及び７０と連結構造６１は、上述のロータ１０に適用可能である。

図６に示すように、導体６０は、その軸方向後端がコア２８の軸方向後方の端面４２よりも軸方向後方へ突出するように、貫通孔３４に配置されている。一方、導体７０は、その軸方向前端がコア２８の軸方向前方の端面３８よりも軸方向後方へ引っ込むように、貫通孔３４に配置されている。

導体６０の軸方向後端には、端面６２から軸方向後方へ突出する凸部６４が形成されている。凸部６４は、軸方向と平行に延びる側面６６と、該側面６６の軸方向後端縁に接続された端面６８とによって画定されている。側面６６は、軸方向と直交する方向を向く平面である。端面６２及び６８は、軸方向と略直交する平面である。

一方、導体７０には、その軸方向前方の端面７２から軸方向後方へ凹む凹部７４が形成されている。凹部７４は、側面７６と、該側面７６の軸方向後端縁に接続された端面７８とによって画定されている。側面７６は、凸部６４の側面６６と平行な平面である。端面７２及び７８は、それぞれ、導体６０の端面６２及び６８と平行な平面である。

図６に示すように導体６０及び７０を連結させた場合、導体６０の軸方向後端部は、軸方向後側の貫通孔３４の空間４４に嵌入されるとともに、凸部６４と凹部７４とが嵌合する。このとき、端面６２と端面７２、側面６６と側面７６、及び、端面６８と端面７８が、互いに面接触する。これにより、導体６０及び７０は、軸方向に連なって導通する。

このように、本実施形態においては、導体６０の軸方向後端部と空間４４との嵌合と、凸部６４と凹部７４との嵌合によって、導体６０と導体７０とが、互いに導通するように連結されている。したがって、導体６０の軸方向後端部と空間４４との嵌合構造と、凸部６４と凹部７４との嵌合構造は、連結構造６１を構成する。

そして、連結構造６１は、凸部６４を画定する側面６６及び端面６８と、凹部７４を画定する側面７６及び端面７８とを有している。この連結構造６１によって、軸方向に互いに隣接する２つのロータセグメントが、導体６０及び７０を介して機械的に連結されることになる。

本実施形態によれば、導体６０が、軸方向後側のコア２８の貫通孔３４を画定する壁面と係合することによって、軸方向に隣接する２つのコア２８の間の径方向の強度を強化できるので、これらコア２８が径方向へ相対的にずれるのを防止することができる。

また、本実施形態においては、軸方向に延びる側面６６及び７６が、互いに当接している。これにより、ロータ１０の稼働時に導体６０と導体７０とが断線するのを防止できる。この機能について、以下に説明する。

ロータ１０の稼働時において、該ロータ１０に発生する熱等の影響により、軸方向に隣接する２つのコア２８が、互いから軸方向に引き離されるように変位する場合がある。このように２つのコア２８が引き離された場合、導体６０及び導体７０も、互いから軸方向に引き離されるように変位することになる。

ここで、本実施形態においては、軸方向に延在する側面６６及び側面７６が当接している。このため、仮に導体６０及び導体７０が軸方向に引き離されたとしても、側面６６及び側面７６は、互いに接触しつつ、軸方向へ相対摺動する。したがって、導体６０と導体７０との導通接触を維持することができるので、導体６０と導体７０とが断線するのを防止できる。

また、本実施形態においては、側面６６及び側面７６が面接触するのに加えて、端面６２と端面７２、及び、端面６８と端面７８も、互いに面接触している。この構成によれば、導体６０と導体７０との間の電気抵抗を小さくできるので、より多くの誘導電流を生じさせることで、より大きな回転トルクを発生させることができる。

図７及び図８は、導体８０と、該導体８０の軸方向後側に配置された導体１００との連結構造８１を示している。導体８０及び１００と連結構造８１は、上述のロータ１０に適用可能である。

導体８０の軸方向後端には、端面８２から軸方向後方へ突出する凸部８４が形成されている。凸部８４は、四角柱状であって、側面８６、８８、９０及び９２と、端面９４とによって画定されている。

側面８６及び８８は、互いに対向するように端面８２から軸方向後方へ、軸方向と平行に延びている。側面９０及び９２は、側面８６及び８８の間で延在し、互いに対向するように端面８２から軸方向後方へ、軸方向と平行に延びている。

側面８６、８８、９０及び９２は、それぞれ、軸方向と直交する方向を向く平面である。端面９４は、側面８６、８８、９０及び９２の軸方向後端縁に接続され、軸方向と略直交する平面である。

一方、導体１００には、その軸方向前方の端面１０２から軸方向後方へ凹む凹部１０４が形成されている。凹部１０４は、側面１０６、１０８、１１０及び１１２と、端面１１４とによって画定されている。

側面１０６及び１０８は、互いに対向するように、端面１０２から軸方向後方へ延びている。側面１０６は、凸部８４の側面８６と平行な平面であり、側面１０８は、凸部８４の側面８８と平行な平面である。

側面１１０及び１１２は、側面１０６及び１０８の間で延在し、互いに対向するように端面１０２から軸方向後方へ延びている。側面１１０は、凸部８４の側面９０と平行な平面であり、側面１１２は、凸部８４の側面９２と平行な平面である。端面１１４は、側面１０６、１０８、１１０及び１１２の軸方向後端縁に接続され、凸部８４の端面９４と平行な平面である。

図８に示すように導体８０及び１００を連結させた場合、導体８０の軸方向後端部が、軸方向後側の貫通孔３４の空間４４に嵌入されるとともに、凸部８４と凹部１０４とが嵌合する。

このとき、端面８２と端面１０２、側面８６と側面１０６、側面８８と側面１０８、側面９０と側面１１０、側面９２と側面１１２、及び、端面９４と端面１１４が、互いに面接触する。これにより、導体８０及び１００は、軸方向に連なって導通する。

このように、本実施形態においては、導体８０の軸方向後端部と空間４４との嵌合と、凸部８４と凹部１０４との嵌合によって、導体８０と導体１００とが、互いに導通するように連結されている。したがって、導体８０の軸方向後端部と空間４４との嵌合構造と、凸部８４と凹部１０４との嵌合構造は、連結構造８１を構成する。

そして、連結構造８１は、凸部８４を画定する側面８６、８８、９０及び９２、並びに端面９４と、凹部１０４を画定する側面１０６、１０８、１１０及び１１２、並びに端面１１４とを有している。この連結構造８１によって、軸方向に互いに隣接する２つのロータセグメントは、導体８０及び１００を介して機械的に連結されることになる。

本実施形態によれば、導体８０が貫通孔３４を画定する壁面と係合することによって、軸方向に隣接する２つのコア２８の間の径方向の強度を強化できるので、これらコア２８が径方向へ相対的にずれるのを防止することができる。

また、本実施形態においては、軸方向に延びる側面８６と側面１０６、側面８８と側面１０８、側面９０と側面１１０、及び、側面９２と側面１１２が、互いに当接している。これにより、ロータ１０の稼働時に、隣接する２つのコア２８が軸方向に引き離されるように変位したとしても、導体８０と導体１００とが断線するのを防止できる。

図９及び図１０は、導体１２０と、該導体１２０の軸方向後側に配置された導体１３０との連結構造１２１を示している。導体１２０及び１３０と連結構造１２１は、上述のロータ１０に適用可能である。

導体１２０の軸方向後端には、端面１２２から軸方向後方へ突出する凸部１２４が形成されている。凸部１２４は、円柱状であって、側面１２６及び端面１２８によって画定されている。側面１２６は、軸方向と平行に延びる円筒面であって、軸方向と直交する方向を向く。端面１２８は、側面１２６の軸方向後端縁に接続され、軸方向と略直交する平面である。

一方、導体１３０には、その軸方向前方の端面１３２から軸方向後方へ凹む凹部１３４が形成されている。凹部１３４は、側面１３６及び端面１３８によって画定されている。側面１３６は、凸部１２４の側面１２６と平行な円筒面である。端面１３８は、側面１３６の軸方向後端縁に接続され、凸部１２４の端面１２８と平行な平面である。

図１０に示すように導体１２０及び１３０を連結させた場合、導体１２０の軸方向後端部は、貫通孔３４の空間４４に嵌入されるとともに、凸部１２４と凹部１３４とが嵌合する。このとき、側面１２６と側面１３６、及び、端面１２８と端面１３８が、互いに面接触する。これにより、導体１２０及び１３０は、軸方向に連なって導通する。

このように、本実施形態においては、導体１２０の軸方向後端部と空間４４との嵌合と、凸部１２４と凹部１３４との嵌合によって、導体１２０と導体１３０とが、互いに導通するように連結されている。したがって、導体１２０の軸方向後端部と空間４４との嵌合構造と、凸部１２４と凹部１３４との嵌合構造は、連結構造１２１を構成する。

そして、連結構造１２１は、凸部１２４を画定する側面１２６及び端面１２８と、凹部１３４を画定する側面１３６及び端面１３８とを有している。この連結構造１２１によって、軸方向に互いに隣接する２つのロータセグメントが、導体１２０及び１３０を介して機械的に連結されることになる。

本実施形態によれば、導体１２０が、貫通孔３４を画定する壁面と係合することによって、軸方向に隣接する２つのコア２８の間の径方向の強度を強化できるので、これらコア２８が径方向へ相対的にずれるのを防止することができる。

また、本実施形態においては、軸方向に延びる側面１２６と側面１３６が、互いに当接している。これにより、ロータ１０の稼働時に、隣接する２つのコア２８が軸方向に引き離されるように変位したとしても、導体１２０と導体１３０とが断線するのを防止できる。

次に、図１１〜図１３を参照して、他の実施形態に係るロータ１４０について説明する。図１１に示すように、ロータ１４０は、シャフト１２と、複数のロータセグメント１４’、１６’、１８’、２０’及び２２’と、一対の短絡環２４Ａ及び２４Ｂと、複数の中継導体１４２とを備える。ロータセグメント１４’、１６’、１８’、２０’及び２２’は、シャフト１２の径方向外側に固定され、軸方向に整列する。

ロータセグメント１４’、１６’、１８’、２０’及び２２’は、同じ構成を有する。ロータセグメント１４’、１６’、１８’、２０’及び２２’は、上述のロータセグメント１４、１６、１８、２０及び２２と、導体３０’において、相違する。

具体的には、図１２に示すように、ロータセグメント１４’、１６’、１８’、２０’及び２２’の各々の導体３０’の軸方向後端４０’は、コア２８の軸方向後方の端面４２よりも軸方向前方へ引っ込むように、配置されている。これにより、各々の貫通孔３４の軸方向後端部には、空間１４４が形成されている。

中継導体１４２は、導体３０’と同等、又は導体３０’よりも高い伝導率を有する。図１１に示すように、中継導体１４２は、１つのロータセグメント１４’、１６’、１８’、及び２０’の導体３０’と、該１つのロータセグメント１４’、１６’、１８’、及び２０’の軸方向後方に隣接する他のロータセグメント１６’、１８’、２０’及び２２’の導体３０’との間にそれぞれ配置されている。

具体的には、図１３に示すように、中継導体１４２の軸方向前端部は、該１つのロータセグメント１４’、１６’、１８’、２０’の貫通孔３４に形成された空間４４に嵌入されている。そして、中継導体１４２の軸方向前方の端面１４６は、該１つのロータセグメント１４’、１６’、１８’、２０’の導体３０’の軸方向後端４０’と当接している。

一方、中継導体１４２の軸方向後端部は、該他のロータセグメント１６’、１８’、２０’、２２’の貫通孔３４に形成された空間１４４に嵌入されている。そして、中継導体１４２の軸方向後方の端面１４８は、該他のロータセグメント１６’、１８’、２０’、２２’の導体３０’の軸方向前端３６と当接している。

このように、本実施形態においては、中継導体１４２と、該中継導体１４２の軸方向前端部と空間４４との嵌合と、該中継導体１４２の軸方向後端部と空間１４４との嵌合とによって、１つのロータセグメント１４’、１６’、１８’、２０’の導体３０’と、該１つのロータセグメントの軸方向後側に隣接する他のロータセグメント１６’、１８’、２０’、２２’の導体３０’とが、互いに導通するように連結されている。

したがって、本実施形態においては、中継導体１４２と、該中継導体１４２の軸方向前端部と空間４４との嵌合構造と、該中継導体１４２の軸方向後端部と空間１４４との嵌合構造とは、軸方向に隣接する２つの導体３０’を互いに導通するように連結させる連結構造１５０を構成する。

この連結構造１５０によって、１つのロータセグメント１４’、１６’、１８’、２０’と、該１つのロータセグメントの軸方向後側に隣接する他のロータセグメント１６’、１８’、２０’、２２’とが、機械的に連結されることになる。

再度、図１１を参照して、短絡環２４Ａ及び２４Ｂは、上述の短絡環２４と同じ構成を有し、ロータセグメント１４’、１６’、１８’、２０’及び２２’を、軸方向両側から挟み込むように配置されている。

具体的には、短絡環２４Ａは、その軸方向後方の端面５０が、ロータセグメント１４’のコア２８の軸方向前方の端面３８と面接触するように、該コア２８の軸方向前側に隣接して配置されている。短絡環２４Ａの凸部４８は、それぞれ、ロータセグメント１４’の貫通孔３４の空間４４に嵌入され、ロータセグメント１４’の導体３０の軸方向前端３６と導通接触する。

一方、短絡環２４Ｂは、その軸方向前方の端面５０が、ロータセグメント２２’のコア２８の軸方向後方の端面４２と面接触するように、該コア２８の軸方向後側に隣接して配置されている。

短絡環２４Ｂの凸部４８は、それぞれ、ロータセグメント２２’の貫通孔３４の空間１４４に嵌入され、ロータセグメント１４’の導体３０の軸方向後端４０’と導通接触する。こうして、導体３０’、中継導体１４２、短絡環２４Ａ及び２４Ｂは、互いに導通して、いわゆる籠型導体を構成する。

本実施形態においては、中継導体１４２の軸方向両端部が、貫通孔３４の空間４４、１４４に嵌入されて、該貫通孔３４を画定する壁面と係合する。この構成によれば、軸方向に隣接する２つのロータセグメントのコア２８の間の径方向の強度を強化できるので、これらコア２８が径方向へ相対的にずれるのを防止することができる。

また、本実施形態においては、ロータセグメント１４’、１６’、１８’、２０’及び２２’は、隣接する２つのコア２８が互いに面接触するように、軸方向に整列しており、該隣接する２つのコア２８の間には、短絡環が介挿されていない。

この構成によれば、回転トルクの発生に寄与する導体３０’及び中継導体１４２の組立体の軸方向長さを増大させることができ、これにより、導体３０’及び中継導体１４２に生じる誘導電流を増大できるので、ロータ１４０の回転トルクを増大させることができる。

ここで、軸方向に隣接する２つの導体３０’を連結する連結構造１５０としては、種々のバリエーションがある。以下、図１４及び図１５を参照して、連結構造のバリエーションについて説明する。

図１４は、導体１５２と、該導体１５２の軸方向後側に配置された導体１５４との連結構造１５６を示している。導体１５２及び１５４と連結構造１５６は、上述のロータ１４０に適用可能である。

本実施形態においては、中継導体１５８の軸方向前端部には、凸部６４Ａが形成されている。凸部６４Ａは、上述の凸部６４と同じ構成を有し、中継導体１５８の端面１６０から軸方向前方へ突出するように、設けられている。

一方、中継導体１５８の軸方向後端部には、凸部６４Ｂが形成されている。凸部６４Ｂは、上述の凸部６４と同じ構成を有し、端面１６０とは反対側の中継導体１５８の端面１６４から軸方向後方へ突出するように、設けられている。

導体１５２の軸方向後端部には、凹部７４Ａが形成されている。凹部７４Ａは、上述の凹部７４と同じ構成を有し、導体１５２の軸方向後方の端面１６２から軸方向前方へ凹むように設けられている。

一方、導体１５４の軸方向前端部には、凹部７４Ｂが形成されている。凹部７４Ｂは、上述の凹部７４と同じ構成を有し、導体１５４の軸方向前方の端面１６６から軸方向後方へ凹むように設けられている。

図１４に示すように導体１５２及び１５４を連結構造１５６によって連結させた場合、中継導体１５８の軸方向前端部が、軸方向前側に位置する貫通孔３４の空間１４４に嵌入されるとともに、凸部６４Ａと凹部７４Ａとが嵌合する。また、中継導体１５８の軸方向後端部が、軸方向後側に位置する貫通孔３４の空間４４に嵌入されるとともに、凸部６４Ｂと凹部７４Ｂとが嵌合する。

このとき、側面６６と側面７６、端面６８と端面７８、端面１６０と端面１６２、及び、端面１６４と端面１６６が、互いに面接触する。これにより、導体１５２及び１５４は、中継導体１５８を介して、互いに導通する。

このように、本実施形態においては、中継導体１５８と、該中継導体１５８の軸方向前端部と空間４４との嵌合と、該中継導体１５８の軸方向後端部と空間１４４との嵌合と、凸部６４Ａと凹部７４Ａとの嵌合と、凸部６４Ｂと凹部７４Ｂとの嵌合とによって、軸方向に隣接する２つの導体３０’が、互いに導通するように連結されている。

したがって、中継導体１５８と、該中継導体１５８の軸方向前端部と空間４４との嵌合構造と、該中継導体１５８の軸方向後端部と空間１４４との嵌合構造と、凸部６４Ａと凹部７４Ａとの嵌合構造と、凸部６４Ｂと凹部７４Ｂとの嵌合構造とは、軸方向に隣接する２つの導体３０’を互いに導通するように連結させる連結構造１５６を構成する。

本実施形態によれば、中継導体１５８が、貫通孔３４を画定する壁面と係合することによって、軸方向に隣接する２つのコア２８の間の径方向の強度を強化できるので、これらコア２８が径方向へ相対的にずれるのを防止することができる。

また、本実施形態においては、軸方向に延びる側面６６と側面７６が、互いに当接している。これにより、ロータ１４０の稼働時に、隣接する２つのコア２８が軸方向に引き離されるように変位したとしても、導体１５２と導体１５４とが断線するのを防止できる。

図１５は、導体１７０と、該導体１７０の軸方向後側に配置された導体１７２との連結構造１７４を示している。導体１７０及び１７２と連結構造１７４は、上述のロータ１４０に適用可能である。

本実施形態においては、中継導体１７６の軸方向前端部には、凸部１２４Ａが形成されている。凸部１２４Ａは、上述の凸部１２４と同じ構成を有し、中継導体１７６の端面１７８から軸方向前方へ突出するように、設けられている。

一方、中継導体１７６の軸方向後端部には、凸部１２４Ｂが形成されている。凸部１２４Ｂは、上述の凸部１２４と同じ構成を有し、端面１７８とは反対側の中継導体１７６の端面１８０から軸方向後方へ突出するように、設けられている。

導体１７０の軸方向後端部には、凹部１３４Ａが形成されている。凹部１３４Ａは、上述の凹部１３４と同じ構成を有し、導体１７０の軸方向後方の端面１８２から軸方向前方へ凹むように設けられている。

一方、導体１７２の軸方向前端部には、凹部１３４Ｂが形成されている。凹部１３４Ｂは、上述の凹部１３４と同じ構成を有し、導体１７２の軸方向前方の端面１８４から軸方向後方へ凹むように設けられている。

図１５に示すように導体１７０及び１７２を連結構造１７４によって連結させた場合、中継導体１７６の軸方向前端部が、軸方向前側に位置する貫通孔３４の空間１４４に嵌入されるとともに、凸部１２４Ａと凹部１３４Ａとが嵌合する。また、中継導体１７６の軸方向後端部が、軸方向後側に位置する貫通孔３４の空間４４に嵌入されるとともに、凸部１２４Ｂと凹部１３４Ｂとが嵌合する。

このとき、側面１２６と側面１３６、端面１２８と端面１３８、端面１７８と端面１８２、及び、端面１８０と端面１８４が、互いに面接触する。これにより、導体１７０及び１７２は、中継導体１７６を介して、互いに導通する。

このように、本実施形態においては、中継導体１７６と、該中継導体１７６の軸方向前端部と空間１４４との嵌合と、該中継導体１７６の軸方向後端部と空間４４との嵌合と、凸部１２４Ａと凹部１３４Ａとの嵌合と、凸部１２４Ｂと凹部１３４Ｂとの嵌合とによって、軸方向に隣接する２つの導体３０’が、互いに導通するように連結されている。

したがって、中継導体１７６と、該中継導体１７６の軸方向前端部と空間１４４との嵌合と、該中継導体１７６の軸方向後端部と空間４４との嵌合と、凸部１２４Ａと凹部１３４Ａとの嵌合と、凸部１２４Ｂと凹部１３４Ｂとの嵌合とは、軸方向に隣接する２つの導体３０’を互いに導通するように連結させる連結構造１７４を構成する。

本実施形態によれば、中継導体１７６が、貫通孔３４を画定する壁面と係合することによって、軸方向に隣接する２つのコア２８の間の径方向の強度を強化できるので、これらコア２８が径方向へ相対的にずれるのを防止することができる。

また、本実施形態に係る連結構造１７４においては、軸方向に延びる側面１２６と側面１３６が、互いに当接している。これにより、ロータ１４０の稼働時に、隣接する２つのコア２８が軸方向に引き離されるように変位したとしても、導体１７０と導体１７２とが断線するのを防止できる。

なお、図１５に示す実施形態において、凸部１２４Ａ及び１２４Ｂに、上述の凸部８４と同じ構成を有する凸部８４Ａ及び８４Ｂをそれぞれ適用してもよい。この場合において、凹部１３４Ａ及び１３４Ｂに、上述の凹部１０４と同じ構成を有する凹部１０４Ａ及び１０４Ｂをそれぞれ適用してもよい。

また、上述の凸部６４、６４Ａ、６４Ｂ、８４、８４Ａ，８４Ｂ、１２４、１２４Ａ，１２４Ｂの側面６６、８６、８８、９０、９２、１２６は、軸方向に対して傾斜するテーパ面であってもよい。

このような実施形態を、図１６及び図１７に示す。図１６は、図６に示す連結構造６１の変形例である連結構造６１’を示している。連結構造６１’においては、導体６０’の軸方向後端に形成された凸部６４’を画定する側面６６’が、軸方向に対して傾斜するテーパ面となっている。また、導体７０’の軸方向前端に形成された凹部７４’を画定する側面７６’が、側面６６’と平行なテーパ面となっている。

図１７は、図１５に示す連結構造１７４の変形例である連結構造１７４’を示している。連結構造１７４’においては、中継導体１７６’の軸方向両端に形成された凸部１２４Ａ’及び１２４Ｂ’を画定する側面１２６’が、軸方向に対して傾斜するテーパ面となっている。

また、導体１７０’に形成された凹部１３４Ａ’を画定する側面１３６’は、凸部１２４Ａ’の側面１２６’と平行なテーパ面となっている。また、導体１７２’に形成された凹部１３４Ｂ’を画定する側面１３６’は、凸部１２４Ｂ’の側面１２６’と平行なテーパ面となっている。

図１５及び図１７に示すように側面をテーパ面とすることによって、凸部と凹部とを嵌合させ易くすることができるので、ロータの製造作業を容易化することができる。

なお、導体３０、３０’、６０、６０’、７０、７０’、８０、１００、１２０、１３０、１５２、１５４、１７０、１７０’、１７２、又は１７２’の断面形状は、円形に限らず、楕円形又は多角形等、如何なる形状であってもよい。この場合において、貫通孔３４は、導体と一致する形状を有する。

また、図１に示す実施形態において、短絡環２４の代わりに、第２の短絡環２６を適用してもよい。この場合、ロータセグメント１４の導体３０の軸方向前端３６は、該ロータセグメント１４のコア２８の軸方向前方の端面３８から軸方向前方へ突出するように配置される。そして、これら前端３６は、それぞれ、第２の短絡環２６の導体受容穴５４に受容されて該第２の短絡環２６と導通接触する。

又は、図１に示す実施形態において、短絡環２６の代わりに、第２の短絡環２４を適用してもよい。この場合、ロータセグメント２２の導体３０の軸方向後端４０は、該ロータセグメント２２のコア２８の軸方向後方の端面４２よりも軸方向前方へ引っ込むように配置される。そして、第２の短絡環２４の凸部４８は、それぞれ、ロータセグメント２２の貫通孔３４に軸方向後側から嵌入され、導体３０の後端４０と導通接触する。

また、ロータ１０又は１４０は、２〜４個、又は、６個以上のロータセグメントを備えてもよい。また、ロータ１０又は１４０は、誘導電動機に限らず、同期電動機等、如何なるタイプの電動機のロータとして適用してもよい。

以上、実施形態を通じて本開示を説明したが、上述の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。

１０，１４０ ロータ
１２ シャフト
１４，１４’，１６，１６’，１８，１８’，２０，２０’，２２，２２’ ロータセグメント
２４，２４Ａ，２６，２６Ａ 短絡環
２８ コア
３０，３０’，６０，６０’，７０，７０’，８０，１００，１２０，１３０，１５２，１５４，１７０，１７０’，１７２，１７２’ 導体
４５，６１，６１’，８１，１２１，１５０，１５６，１７４，１７４’ 連結構造
１４２，１５８，１７６，１７６’ 中継導体

Claims (12)

1. 電動機のロータであって、
   軸方向に延びるシャフトと、
   前記シャフトの径方向外側に各々固定され、前記軸方向に整列する複数のロータセグメントであって、該複数のロータセグメントの各々は、
   一対の軸方向端面を有するとともにそれら軸方向端面の間で延びる貫通孔を有するコアと、
   前記貫通孔に配置される導体と、を有する、複数のロータセグメントと、
   第１の前記ロータセグメントの第１の前記導体と、該第１のロータセグメントと前記軸方向に隣接する第２の前記ロータセグメントの、前記第１の導体とは別の第２の前記導体とを、互いに導通するように連結する連結構造と、を備え、
   前記第１のロータセグメントの前記コアの第１の前記軸方向端面と前記第２のロータセグメントの前記コアの第１の前記軸方向端面とが互いに接触し、
   前記連結構造は、前記第１のロータセグメントと前記第２のロータセグメントとを互いに機械的に連結する、ロータ。
2. 電動機のロータであって、
   軸方向に延びるシャフトと、
   前記シャフトの径方向外側に各々固定され、前記軸方向に整列する複数のロータセグメントであって、該複数のロータセグメントの各々は、
   一対の軸方向端面を有するとともにそれら軸方向端面の間で延びる貫通孔を有するコアと、
   前記貫通孔に配置される導体と、を有する、複数のロータセグメントと、
   第１の前記ロータセグメントの前記導体と、該第１のロータセグメントと前記軸方向に隣接する第２の前記ロータセグメントの前記導体とを、互いに導通するように連結する連結構造と、を備え、
   前記第１のロータセグメントの前記コアの第１の前記軸方向端面と前記第２のロータセグメントの前記コアの第１の前記軸方向端面とが互いに接触し、
   前記連結構造は、前記第１のロータセグメントと前記第２のロータセグメントとを互いに機械的に連結し、
   前記第１のロータセグメントの前記導体は、前記第２のロータセグメントの前記導体に面する側において、前記第１のロータセグメントの前記コアの外側へ突出するように配置され、
   前記第２のロータセグメントの前記導体は、前記第１のロータセグメントの前記導体に面する側において、前記第２のロータセグメントの前記コアの内側へ引っ込むように配置され、
   前記連結構造は、前記第１のロータセグメントの前記導体を、前記第２のロータセグメントの前記貫通孔に嵌入して該第２のロータセグメントの前記導体に当接させる構造を有する、ロータ。
3. 電動機のロータであって、
   軸方向に延びるシャフトと、
   前記シャフトの径方向外側に各々固定され、前記軸方向に整列する複数のロータセグメントであって、該複数のロータセグメントの各々は、
   一対の軸方向端面を有するとともにそれら軸方向端面の間で延びる貫通孔を有するコアと、
   前記貫通孔に配置される導体と、を有する、複数のロータセグメントと、
   第１の前記ロータセグメントの前記導体と、該第１のロータセグメントと前記軸方向に隣接する第２の前記ロータセグメントの前記導体とを、互いに導通するように連結する連結構造と、を備え、
   前記第１のロータセグメントの前記コアの第１の前記軸方向端面と前記第２のロータセグメントの前記コアの第１の前記軸方向端面とが互いに接触し、
   前記連結構造は、
   前記第１のロータセグメントと前記第２のロータセグメントとを互いに機械的に連結し、
   前記第１のロータセグメントの前記導体と前記第２のロータセグメントの前記導体とを互いに嵌合させる構造を有する、ロータ。
4. 前記連結構造は、
   前記第１のロータセグメントの前記導体に設けられ、前記軸方向と交差する方向を向く側面と、
   前記第２のロータセグメントの前記導体に設けられ、前記側面と平行に配置され、該側面と当接する第２の側面と、有する、請求項３に記載のロータ。
5. 前記連結構造は、
   前記第１のロータセグメントの前記導体に設けられ、前記軸方向を向く端面と、
   前記第２のロータセグメントの前記導体に設けられ、前記端面と当接する第２の端面と、を有する、請求項４に記載のロータ。
6. 前記第１のロータセグメントの前記導体の前記側面は、前記軸方向と平行に延在する面であるか、又は、前記軸方向に対して傾斜するテーパ面である、請求項４又は５に記載のロータ。
7. 電動機のロータであって、
   軸方向に延びるシャフトと、
   前記シャフトの径方向外側に各々固定され、前記軸方向に整列する複数のロータセグメントであって、該複数のロータセグメントの各々は、
   一対の軸方向端面を有するとともにそれら軸方向端面の間で延びる貫通孔を有するコアと、
   前記貫通孔に配置される導体と、を有する、複数のロータセグメントと、
   第１の前記ロータセグメントの前記導体と、該第１のロータセグメントと前記軸方向に隣接する第２の前記ロータセグメントの前記導体とを、互いに導通するように連結する連結構造と、を備え、
   前記第１のロータセグメントの前記コアの第１の前記軸方向端面と前記第２のロータセグメントの前記コアの第１の前記軸方向端面とが互いに接触し、
   前記連結構造は、
   前記第１のロータセグメントと前記第２のロータセグメントとを互いに機械的に連結し、
   前記第１のロータセグメントの前記導体と、前記第２のロータセグメントの前記導体との間に配置される中継導体を有し、
   前記第１のロータセグメントの前記導体は、前記中継導体に面する側において、前記第１のロータセグメントの前記コアの内側へ引っ込むように配置され、
   前記第２のロータセグメントの前記導体は、前記中継導体に面する側において、前記第２のロータセグメントの前記コアの内側へ引っ込むように配置され、
   前記中継導体の前記軸方向の一端は、前記第１のロータセグメントの前記貫通孔に嵌入されて該第１のロータセグメントの前記導体に当接し、
   前記中継導体の前記軸方向の他端は、前記第２のロータセグメントの前記貫通孔に嵌入されて該第２のロータセグメントの前記導体に当接する、ロータ。
8. 前記中継導体の前記一端は、前記第１のロータセグメントの前記導体と嵌合するように構成されているか、又は
   前記中継導体の前記他端は、前記第２のロータセグメントの前記導体と嵌合するように構成されている、請求項７に記載のロータ。
9. 前記中継導体は、前記一端に設けられ、前記軸方向と交差する方向を向く第１側面を有し、且つ、前記第１のロータセグメントの前記導体は、前記第１側面と平行に配置されて該第１側面と当接する第２側面を有するか、又は
   前記中継導体は、前記他端に設けられ、前記軸方向と交差する方向を向く第３側面を有し、且つ、前記第２のロータセグメントの前記導体は、前記第３側面と平行に配置されて該第３側面と当接する第４側面を有する、請求項８に記載のロータ。
10. 前記第１側面又は前記第３側面は、前記軸方向と平行に延在する面であるか、又は、前記軸方向に対して傾斜するテーパ面である、請求項９に記載のロータ。
11. 前記中継導体は、前記一端に設けられ、前記軸方向を向く第１端面を有し、且つ、前記第１のロータセグメントの前記導体は、前記第１端面と当接する第２端面を有するか、又は
    前記中継導体は、前記他端に設けられ、前記軸方向を向く第３端面を有し、且つ、前記第２のロータセグメントの前記導体は、前記第３端面と当接する第４端面を有する、請求項８〜１０のいずれか１項に記載のロータ。
12. 前記複数のロータセグメントを軸方向両側から挟み込み、該複数のロータセグメントの前記導体と導通する一対の短絡環をさらに備え、
    前記一対の短絡環のうちの少なくとも一方は、
    該短絡環に隣接する前記ロータセグメントの前記導体を受容する穴か、又は、
    該短絡環に隣接する前記ロータセグメントの前記貫通孔に嵌入されて該ロータセグメントの前記導体と当接する凸部を有する、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のロータ。

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