WO2017200093A1 - かご形誘導電動機 - Google Patents

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WO2017200093A1
WO2017200093A1 PCT/JP2017/018862 JP2017018862W WO2017200093A1 WO 2017200093 A1 WO2017200093 A1 WO 2017200093A1 JP 2017018862 W JP2017018862 W JP 2017018862W WO 2017200093 A1 WO2017200093 A1 WO 2017200093A1
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spoke
spokes
yoke
induction motor
gap
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PCT/JP2017/018862
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English (en)
French (fr)
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賢司 佐藤
隆文 福島
大輔 三須
真琴 松下
寿郎 長谷部
Original Assignee
東海旅客鉄道株式会社
東芝インフラシステムズ株式会社
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    • H02K1/32—Rotating parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a squirrel-cage induction motor.
  • a squirrel-cage induction motor includes a stator and a rotor disposed inside the stator and having a conductor, and is used in a wide variety of applications such as industrial use and railway use. Incidentally, the squirrel-cage induction motor is expected to be further reduced in weight.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a squirrel-cage induction motor that can be reduced in weight.
  • the squirrel-cage induction motor of the embodiment has a rotor core that can rotate around a central axis and a shaft on which the rotor core is fixed.
  • the rotor core has an annular yoke and a plurality of spokes.
  • the yoke supports at least one conductor.
  • the plurality of spokes are spaced apart from each other in the circumferential direction of the yoke, and are provided between the yoke and the shaft to support the yoke.
  • Sectional drawing which shows the electric motor of 1st Embodiment Sectional drawing which follows the F2-F2 line of the electric motor shown in FIG. Sectional drawing which shows an example of the magnetic flux line of the electric motor of 1st Embodiment. Sectional drawing which shows the electric motor of the 1st modification of 1st Embodiment. Sectional drawing which shows the electric motor of the 2nd modification of 1st Embodiment. Sectional drawing which shows the electric motor of 2nd Embodiment. Sectional drawing which shows the electric motor of 3rd Embodiment. Sectional drawing which shows the electric motor of the 1st modification of 3rd Embodiment. Sectional drawing which shows the electric motor of the 2nd modification of 3rd Embodiment.
  • the perspective view which shows the rotor of 5th Embodiment partially disassembled.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a squirrel-cage induction motor 1 of the present embodiment.
  • a squirrel-cage induction motor 1 (hereinafter simply referred to as “motor 1”) of the present embodiment is an electric motor that is attached to, for example, a bogie of a railway vehicle and drives wheels.
  • the electric motor 1 of this embodiment is, for example, a three-phase six-pole electric motor.
  • the number of poles of the electric motor 1 may be four poles, may be eight poles, or may be other pole numbers.
  • a direction along the rotation center axis (hereinafter referred to as the center axis O) of the electric motor 1 is referred to as an axial direction Z
  • a direction orthogonal to the center axis O is referred to as a radial direction R
  • the direction of circulation is called the circumferential direction ⁇ .
  • the axial direction Z, the radial direction R, and the circumferential direction ⁇ may be referred to as an axial direction, a radial direction, and a circumferential direction of the yoke 25 described later, or the axial direction, the radial direction, and the rotor core 21 It may be referred to as a circumferential direction.
  • the electric motor 1 includes a housing 5, a stator 10, a rotor 20, bearings 50 ⁇ / b> A and 50 ⁇ / b> B, and a blower 60.
  • the housing 5 accommodates the stator 10 and the rotor 20, and has a first ventilation port 5a and a second ventilation port 5b.
  • the first vent hole 5a and the second vent hole 5b are opened to the outside of the housing 5, respectively.
  • the first ventilation port 5 a is an intake port that is provided at one end in the axial direction Z of the housing 5 and to which cooling air is supplied from the blower 60.
  • the second ventilation port 5 b is an exhaust port that is provided at the other end portion of the housing 5 in the axial direction Z and through which the cooling air flowing inside the housing 5 is exhausted to the outside of the housing 5.
  • the blower 60 when the blower 60 is driven, cooling air flows inside the housing 5, and the stator 10 and the rotor 20 are cooled.
  • the cooling structure of the forced air cooling (forced air cooling) system of the electric motor 1 is implement
  • the electric motor 1 is not limited to a forced air cooling type electric motor, and may be a self-venting type electric motor in which a fan is attached to a shaft 23 (described later) or a natural cooling type electric motor.
  • the stator 10 includes a stator core 11 and a stator coil 13.
  • the stator core 11 is formed in a cylindrical shape extending in the axial direction Z by, for example, laminating a plurality of annular magnetic steel plates in the axial direction Z.
  • the stator core 11 is disposed outside the rotor 20.
  • a plurality of stator slots 15 extending in the axial direction Z are provided on the inner peripheral portion of the stator core 11.
  • the plurality of stator slots 15 are formed at equal intervals in the circumferential direction ⁇ .
  • the stator coil 13 is inserted into the stator slot 15.
  • the rotor 20 includes a rotor iron core 21, a shaft 23, and pressing plates 24A and 24B.
  • the rotor core 21 is formed in a cylindrical shape extending in the axial direction Z by, for example, laminating a plurality of annular magnetic steel plates in the axial direction Z.
  • the outer peripheral surface of the rotor core 21 is opposed to the inner peripheral surface of the stator core 11 with a gap g in the radial direction R.
  • the shaft 23 is disposed coaxially with the central axis O of the electric motor 1 and is rotatably supported by bearings 50A and 50B.
  • a rotor core 21 is fixed to the shaft 23.
  • the rotor core 21 is disposed coaxially with the central axis O of the electric motor 1 and is provided to be rotatable around the central axis O.
  • the holding plates 24A and 24B are fixed to the shaft 23.
  • the holding plates 24 ⁇ / b> A and 24 ⁇ / b> B are formed, for example, in a plate shape along the end surface in the axial direction Z of the rotor core 21. In the axial direction Z, the holding plates 24A and 24B are located separately on both sides of the rotor core 21, and hold the rotor core 21 from both sides.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line F2-F2 of the electric motor 1 shown in FIG.
  • the rotor core 21 according to the present embodiment includes a yoke 25, a support portion 27, and a plurality of spokes 29.
  • the yoke 25 is formed in an annular shape (cylindrical shape) when viewed from the axial direction Z, and supports a plurality of rotor bars 35 (conductors). More specifically, a plurality of rotor slots 33 extending in the axial direction Z are formed on the outer peripheral portion of the yoke 25. The plurality of rotor slots 33 are provided at the same position in the radial direction R and are arranged at equal intervals in the circumferential direction ⁇ . A rotor bar 35 is inserted into each rotor slot 33.
  • the rotor slot is not limited to the fully closed slot as shown in the drawing, and may be a semi-closed slot.
  • the rotor bar 35 is made of a metal material such as aluminum or copper.
  • Both end portions in the axial direction Z of the rotor bar 35 protrude in the axial direction Z from both end surfaces in the axial direction Z of the rotor core 21.
  • the ends of the plurality of rotor bars 35 protruding from the rotor core 21 are integrally connected by an annular end ring (not shown).
  • the support portion 27 is disposed inside the yoke 25 in the radial direction R and supports the yoke 25. More specifically, the support portion 27 is formed in a cylindrical shape and is arranged coaxially with the central axis O.
  • the shaft 23 described above is disposed inside the support portion 27. The shaft 23 is fixed to the support portion 27 by press fitting or shrink fitting.
  • the plurality of spokes 29 are provided between the yoke 25 and the shaft 23 and support the yoke 25 with respect to the shaft 23.
  • the term “provided between the yoke and the shaft” in the present application is not limited to the case where the spoke 29 is directly connected to the shaft 23, but another element (for example, the present embodiment) between the spoke 29 and the shaft 23.
  • the form includes the case where the support 27) exists.
  • the plurality of spokes 29 are provided between the yoke 25 and the support portion 27 and connect the yoke 25 and the support portion 27.
  • the term “supporting the yoke with respect to the shaft” in the present application is not limited to the case where the spoke 29 is directly connected to the shaft 23 to support the yoke 25, but is another element attached to the shaft 23 (for example, the present embodiment).
  • the embodiment includes a case where the yoke 25 is supported with respect to the shaft 23 by connecting the spoke 29 to the support portion 27).
  • the “spoke” in the present application means a linear portion provided between the yoke 25 and the shaft 23, and extends along a radial direction (radial direction R of the yoke 25) centering on the central axis O. It may be an element extending along a direction intersecting with the radiation direction.
  • the “linear portion” is not limited to an element extending in a straight line, but includes an element extending in a curved line, a bent element, an element whose width gradually changes, and the like.
  • each spoke 29 extends linearly along the radial direction (the radial direction R of the yoke 25) with the central axis O as the center.
  • Each spoke 29 is a spoke-like rib provided integrally with the yoke 25 and the support portion 27, for example.
  • the plurality of spokes 29 are spaced apart from each other in the circumferential direction ⁇ .
  • the spoke 29 extends with a certain width W along the radial direction R as viewed from the axial direction Z, and smoothly connects to the inner peripheral surface of the yoke 25 and the outer peripheral surface of the support portion 27 at both ends in the radial direction R. ing.
  • a plurality of spokes 29 (six in this embodiment) are arranged at equal intervals in the circumferential direction ⁇ .
  • the number of spokes 29 is set to an integer multiple of the number of poles of the electric motor 1, for example.
  • the “integer multiple” includes 1 ⁇ .
  • the number of spokes 29 is set to be the same as the number of poles of the electric motor 1.
  • the number of the spokes 29 may be a number different from an integer multiple of the number of poles of the electric motor 1. A case where the number of the spokes 29 is different from an integer multiple of the number of poles of the electric motor 1 will be described later.
  • gap (space part) 31 is each formed in the substantially identical shape, for example.
  • the cross-sectional shape seen from the axial direction Z of the air gap 31 is formed in a substantially trapezoidal shape.
  • the “substantially trapezoidal shape” referred to in the present application includes a trapezoidal shape with curved sides and a trapezoidal shape with rounded corners.
  • the cross-sectional shape seen from the axial direction Z of the air gap 31 is formed by being surrounded by arcuate portions 31a and 31b, straight portions 31c and 31d, and corner round portions 31e, 31e, 31f, and 31f.
  • the arc-shaped portion 31a is an inner peripheral edge of the yoke 25, and is formed in an arc shape centered on the central axis O, for example.
  • the arc-shaped portion 31b is an outer peripheral edge of the support portion 27, and is formed in an arc shape centered on the central axis O, for example.
  • the arc-shaped portion 31b is provided at the same position in the circumferential direction ⁇ on the inner side in the radial direction R than the arc-shaped portion 31a.
  • the straight portions 31c and 31d extend linearly so as to connect the ends of the arc-shaped portions 31a and 31b.
  • Each corner radius portion 31e is provided at a corner (corner portion) where the arc-shaped portion 31a and the straight portions 31c and 31d are connected.
  • Each corner round part 31e is formed in an arc shape, for example, and smoothly connects the arc-shaped part 31a and the straight parts 31c and 31d.
  • the corner rounded portion 31e may be referred to as an “arc portion”.
  • each other corner round part 31f is provided at a corner where the arcuate part 31b and the straight parts 31c and 31d are connected.
  • the corner rounded portion 31f is formed in, for example, an arc shape, and smoothly connects the arc-shaped portion 31b and the straight portions 31c and 31d. As a result, stress concentration in the corner is suppressed.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of magnetic flux lines of the electric motor 1 of the present embodiment.
  • the magnetic flux generated by energizing the stator coil 13 forms a closed loop around the stator coil 13. Specifically, the magnetic flux passes between the stator coils 13 adjacent in the circumferential direction ⁇ and between the rotor bars 35 adjacent in the circumferential direction ⁇ , and then passes between the gap 31 and the rotor bar 35 in the yoke 25. In other words, the magnetic flux passes outside of the spoke 29 in the radial direction R.
  • the magnetic flux passing between the gap 31 and the rotor bar 35 passes between the rotor bars 35 adjacent in the circumferential direction ⁇ and between the stator coils 13 adjacent in the circumferential direction ⁇ , and then in the stator core 11. It flows outside the coil 13 in the radial direction R. In this way, a closed loop of magnetic flux is formed. Then, by rotating the magnetic flux around the stator coil 13 in the circumferential direction ⁇ , the rotor 20 is rotated and rotated.
  • the weight can be reduced. That is, the rotor core 21 of this embodiment has a plurality of spokes 29 that are provided between the annular yoke 25 and the shaft 23 and support the yoke 25. According to such a configuration, a relatively large gap 31 can be provided between adjacent spokes 29. Thereby, weight reduction of the electric motor 1 can be achieved. Further, when the magnetic flux passes outside of the spoke 29 in the radial direction R, even when the spoke 29 is provided, it is possible to suppress a decrease in the magnetic characteristics of the electric motor 1.
  • the spokes 29 are formed in a straight line. According to such a configuration, it is easy to increase the gap 31 between the spokes 29 while ensuring the mechanical strength of the electric motor 1. For this reason, it becomes easy to achieve further weight reduction of the electric motor 1.
  • the path through which the magnetic flux flows in the rotor 20 changes in the relative position in the rotor 20 at the slip frequency. Therefore, if the number of the spokes 29 is not divisible by the number of poles of the electric motor 1, a portion where the magnetic flux flows through the spokes 29 to the vicinity of the shaft 23 depending on the presence or absence of the spokes 29, and the radial direction R more than the spokes 29. There may be a portion where the magnetic flux flow path is formed only on the outside. For this reason, the magnetic flux flowing between the rotor 20 and the stator 10 is biased, and torque pulsation of the rotor 20 with respect to the stator 10 may occur.
  • spokes 29 are formed in the same number as the number of poles of the electric motor 1. Thereby, regardless of the position of the spoke 29, the force acting on the rotor 20 from the stator 10 can be made uniform. Thereby, it may be possible to suppress the occurrence of torque pulsation or the like in the rotor 20. This is the same when the number of the spokes 29 is an integral multiple of the number of poles of the electric motor 1.
  • a part of the cooling air supplied from the blower 60 into the housing 5 may flow into the gap 31.
  • the electric motor 1 excellent also in terms of cooling efficiency can be provided.
  • gap 31 is a hole aiming at weight reduction, for example, and a cooling wind does not need to flow.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the electric motor 1 of the first modification.
  • each spoke 29 is formed in a wave shape having at least one (for example, a plurality of) bent portions 71.
  • Each spoke 29 is curved in the circumferential direction ⁇ at the bent portion 71.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the electric motor 1 of the second modification.
  • the cross-sectional shape of the air gap 31 viewed from the axial direction Z is formed in a substantially triangular shape. That is, in this modification, at least some of the spokes 29 included in the plurality of spokes 29 are arranged such that the gaps 31 between the adjacent spokes 29 are substantially triangular.
  • the “substantially triangular shape” referred to in the present application includes a triangular shape with curved sides and a triangular shape with rounded corners.
  • the plurality of spokes 29 of the present modification extend along a direction intersecting the radial direction (the radial direction R of the yoke 25) centered on the central axis O.
  • the plurality of spokes 29 of the present modification include a first inclined spoke 29A inclined to the first side in the circumferential direction ⁇ with respect to the radial direction centered on the central axis O, and the first side in the circumferential direction ⁇ .
  • a second inclined spoke 29B inclined to the second side which is the opposite side.
  • the first inclined spokes 29A and the second inclined spokes 29B are alternately arranged in the circumferential direction ⁇ .
  • the mechanical strength of the electric motor 1 may be increased. For this reason, for example, the motor 1 that is excellent in terms of vibration (noise) and life of the motor 1 can be provided.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing the electric motor 1 of the second embodiment.
  • the number of spokes 29 is set to a number different from an integer multiple of the number of poles of the electric motor 1. That is, the number of spokes 29 is set to a number that cannot be divided by the number of poles of the electric motor 1.
  • the electric motor 1 has 6 poles, and the number of the spokes 29 is 7.
  • the configuration of the embodiment is not limited to the above example.
  • the number of the spokes 29 is a number divisible by the number of poles of the electric motor 1, the magnitude of the magnetic flux flowing between the rotor 20 and the stator 10 changes with time, which causes torque pulsation.
  • the number of spokes 29 is set to a number that cannot be divided by the number of poles of the electric motor 1. According to such a configuration, the torque pulsation generated by the electric motor 1 may be suppressed.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the electric motor 1 of the third embodiment.
  • the rotor core 21 of the present embodiment does not have the support portion 27, and the spokes 29 are directly fixed to the shaft 23.
  • the shaft 23 is provided with a plurality of fixing portions 80 for fixing the spokes 29 to the shaft 23.
  • each fixing portion 80 has a pair of protrusions 82A and 82B (key structure) provided on the shaft 23.
  • the pair of projecting portions 82 ⁇ / b> A and 82 ⁇ / b> B are provided integrally with the shaft 23 and project outward from the shaft 23 in the radial direction R.
  • Each of the pair of projecting portions 82 ⁇ / b> A and 82 ⁇ / b> B extends along the axial direction Z.
  • Each spoke 29 is inserted between the pair of projecting portions 82A and 82B and sandwiched between the pair of projecting portions 82A and 82B from both sides. Thereby, the spoke 29 is fixed to the shaft 23.
  • “fixed” in the present application means a connection relationship in which the shaft 23 rotates as the rotor core 21 rotates, and includes a case where there is a slight play between the spoke 29 and the fixed portion 80.
  • Each of the pair of protrusions 82A and 82B has a support surface 84 that supports the spoke 29 in the circumferential direction ⁇ .
  • the support surface 84 receives a force in the rotation direction (circumferential direction ⁇ ) of the rotor core 21 by, for example, contact of the spokes 29.
  • the shaft 23 rotates with the rotation of the rotor core 21.
  • the thickness of the support portion 27 in the radial direction R may be reduced. If the thickness of the support portion 27 in the radial direction R is reduced, the rotor core 21 may be loosely fixed to the shaft 23 even if the support portion 27 is attached to the shaft 23 by press fitting or shrink fitting. If the fixing of the rotor core 21 to the shaft 23 is loosened, a slip may occur between the shaft 23 and the rotor core 21 and the efficiency of the electric motor 1 may be reduced.
  • each fixing portion 80 has a support surface 84 that supports the spokes 29 in the circumferential direction ⁇ , whereby the rotor core 21.
  • the shaft 23 With the rotation of the shaft 23, the shaft 23 is reliably rotated. For this reason, the space
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing the electric motor 1 of the first modification.
  • the fixed portion 80 of this modification includes grooves (key grooves) 86A and 86B provided in the shaft 23, and engagement members (keys) 88A and 88B inserted in the grooves 86A and 86B.
  • the engaging members 88A and 88B form a pair of projecting portions 82A and 82B projecting outward from the surface of the shaft 23 in the radial direction R in a state of being inserted into the grooves 86A and 86B.
  • Each of the grooves 86A and 86B and the engaging members 88A and 88B extends in the axial direction Z.
  • Each spoke 29 is inserted between the pair of projecting portions 82A and 82B and sandwiched between the pair of projecting portions 82A and 82B from both sides. Thereby, the spoke 29 is fixed to the shaft 23.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing the electric motor 1 of the second modification.
  • the fixing portion 80 of this modification is a groove 86 provided in the shaft 23.
  • the groove 86 is recessed inward in the radial direction R with respect to the surface of the shaft 23.
  • the groove 86 extends along the axial direction Z.
  • the groove 86 is provided at a position corresponding to the spoke 29 in the circumferential direction ⁇ .
  • the end of the spoke 29 is inserted into the groove 86. Thereby, the spoke 29 is fixed to the shaft 23.
  • Each groove 86 has a support surface 84 that supports the spoke 29 in the circumferential direction ⁇ .
  • the support surface 84 receives a force in the rotation direction (circumferential direction ⁇ ) of the rotor core 21, for example, when the spokes 29 come into contact with each other. Thereby, the shaft 23 rotates with the rotation of the rotor core 21.
  • the shaft 23 can be reliably rotated with the rotation of the rotor core 21 as in the third embodiment. For this reason, the space
  • FIG. 10 is a partially exploded perspective view showing the rotor core 21 of the fourth embodiment.
  • the rotor core 21 of the present embodiment includes a plurality of members 90 that are overlapped with each other in the axial direction Z and each form part of the yoke 25.
  • Each member 90 is a magnetic steel plate laminated in the axial direction Z so as to form the rotor core 21, for example.
  • the plurality of members 90 include a plurality of first members 91 and a plurality of second members 92.
  • the first member 91 and the second member 92 are substantially the same as each other except that, for example, the arrangement positions of the spokes 29 in the circumferential direction ⁇ are different.
  • a set of first members 91 is formed by stacking a plurality of first members 91 continuously in the axial direction Z.
  • a plurality of second members 92 are continuously stacked in the axial direction Z to form a set of second members 92.
  • the set of first members 91 and the set of second members 92 are alternately stacked in the axial direction Z.
  • the set of the first member 91 and the set of the second member 92 are connected to each other by caulking or welding.
  • the first member 91 and the second member 92 may be alternately arranged one by one.
  • the plurality of spokes 29 include a plurality of first spokes 95 formed by the first member 91 and a plurality of second spokes 96 formed by the second member 92. At least a part of each first spoke 95 and at least a part of each second spoke 96 are arranged at different positions in the circumferential direction ⁇ .
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing the electric motor 1 of the present embodiment.
  • each first spoke 95 is disposed at a position corresponding to a position between the adjacent second spokes 96 as a position in the circumferential direction ⁇ .
  • the first spoke 95 is disposed at a position overlapping the gap 31 between the adjacent second spokes 96 when viewed from the axial direction Z.
  • each of the second spokes 96 is disposed at a position corresponding to a position between the adjacent first spokes 95 as a position in the circumferential direction ⁇ .
  • the second spoke 96 is disposed at a position overlapping the gap 31 between the adjacent first spokes 95 when viewed from the axial direction Z.
  • the periphery of the gap 31 between the first spokes 95 is reinforced by the second spokes 96.
  • the periphery of the space 31 between the second spokes 96 is reinforced by the first spokes 95.
  • the mechanical strength of the electric motor 1 can be increased.
  • the mechanical strength of the electric motor 1 can be increased by the first spoke 95 and the second spoke 96 that are arranged at least partially different from each other in the circumferential direction ⁇ , the first spoke 95 and the width W of the second spoke 96 can be reduced.
  • the further weight reduction of the electric motor 1 can be achieved.
  • the plurality of spokes 29 of the rotor core 21 may include three or more types of spokes 29 that are arranged at least partially different from each other in the circumferential direction ⁇ .
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing the electric motor 1 of the first modification.
  • each of the first spoke 95 and the second spoke 96 is along a direction intersecting with a radial direction centering on the central axis O (radial direction R of the yoke 25). It extends.
  • the first spoke 95 is the first inclined spoke 29 ⁇ / b> A inclined to the first side in the circumferential direction ⁇ with respect to the radial direction centered on the central axis O.
  • the second spoke 96 is a second inclined spoke 29B that is inclined in the circumferential direction ⁇ toward the second side opposite to the first side.
  • the first spoke 95 and the second spoke 96 are arranged so as to intersect each other when viewed from the axial direction Z. According to such a configuration, the rigidity in a plurality of directions is improved by the first spoke 95 and the second spoke 96, and the mechanical strength of the electric motor 1 as a whole can be further increased.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing the electric motor 1 of the second modification.
  • each of the first spoke 95 and the second spoke 96 is along a direction intersecting the radial direction centering on the central axis O (the radial direction R of the yoke 25). It extends.
  • each of the first member 91 and the second member 92 includes a plurality of first inclined spokes 29A and a plurality of second inclined spokes 29B. That is, in the first member 91, the first inclined spokes 29A and the second inclined spokes 29B are alternately arranged in the circumferential direction ⁇ .
  • the first inclined spokes 29A and the second inclined spokes 29B are alternately arranged in the circumferential direction ⁇ . According to such a configuration, the mechanical strength of the electric motor 1 as a whole can be increased as in the first modification.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing the electric motor 1 of the present embodiment.
  • the first presser plate 24 ⁇ / b> A is located upstream of the rotor core 21 in the direction of wind flow in the housing 5 (the direction from the first ventilation port 5 a toward the second ventilation port 5 b).
  • the second pressing plate 24 ⁇ / b> B is located downstream of the rotor core 21 in the wind flow direction in the housing 5.
  • FIG. 15 is a partially exploded perspective view showing the rotor 20 of the present embodiment.
  • illustration of the rotor bar 35 and the end ring is omitted in FIG.
  • the wind control structure 100 of the present embodiment includes a cover 102 that covers at least a part of the gap 31 of the rotor core 21 from the axial direction Z, and a plurality of through holes 104 provided in the cover 102. The plurality of through holes 104 communicate with the gap 31 of the rotor core 21.
  • Each through-hole 104 is smaller than the gap 31 of the rotor core 21 when viewed from the axial direction Z.
  • the total opening area of the plurality of through holes 104 is smaller than the total opening area of the plurality of gaps 31 of the rotor core 21.
  • a plurality of gaps 31 are provided in the second pressing plate 24B.
  • the gap 31 of the second pressing plate 24B is formed in substantially the same shape as the gap 31 of the rotor core 21, for example.
  • the flow direction of the cooling air flowing in the housing 5 is changed so as to increase.
  • the cooling air that has flowed into the gap 31 of the rotor core 21 flows inside the rotor core 21, thereby cooling the rotor core 21.
  • the cooling air that has flowed inside the rotor core 21 passes through the gap 31 of the second pressing plate 24B, and is exhausted from the second ventilation port 5b to the outside of the housing 5.
  • the cooling air that has flowed into the gap g between the stator core 11 and the rotor core 21 flows through the gap g between the stator core 11 and the rotor core 21, so that the stator core 11 and Both the rotor core 21 and cool down. Then, the cooling air flowing through the gap g between the stator core 11 and the rotor core 21 is exhausted to the outside of the housing 5 from the second ventilation port 5b.
  • the temperature is particularly high in the vicinity of the stator coil 13 of the stator 10 and the rotor bar 35 of the rotor 20. For this reason, it is desirable to supply as much cooling air as possible to the gap g between the stator core 11 and the rotor core 21.
  • a relatively large gap 31 is provided between adjacent spokes 29 of the rotor core 21 for the purpose of weight reduction, most of the cooling air flowing in the housing 5 is in the gap 31 between the spokes 29. There is a possibility that the cooling air will not be supplied to the gap g between the stator core 11 and the rotor core 21.
  • the wind control structure 100 directs at least a part of the cooling air flow toward the gap 31 between the adjacent spokes 29 toward the gap g between the rotor core 21 and the stator core 11. Change. Thereby, even if it is a case where the comparatively big space
  • FIG. 16 is a cross-sectional view showing the electric motor 1 of the first modification.
  • the wind control structure 100 is provided on a magnetic steel plate (laminated steel plate) 106 that forms a part of the rotor core 21. More specifically, the wind control structure 100 of the present modification is provided on one or a plurality of magnetic steel plates 106 positioned at the upstream end of the rotor core 21 in the cooling air flow direction.
  • This magnetic steel plate 106 has a cover 102 and a through hole 104, for example, similarly to the first pressing plate 24A of the fifth embodiment.
  • a plurality of gaps 31 are also provided in the first pressing plate 24A.
  • the gap 31 of the first pressing plate 24A is formed in, for example, substantially the same shape as the gap 31 of the rotor core 21.
  • the first pressing plate 24A is thicker than the magnetic steel plate 106 in the thickness in the axial direction Z. For this reason, while providing the cover 102 in the magnetic steel plate 106 and providing the relatively large gap 31 in the first pressing plate 24A, the motor 1 can be further reduced in weight.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view showing the electric motor 1 of the second modification.
  • the rotor core 21 of the present modification includes a plurality of members 90 that are overlapped with each other in the axial direction Z and each form part of the yoke 25, as in the fourth embodiment.
  • Each member 90 is a magnetic steel plate laminated in the axial direction Z so as to form the rotor core 21, for example.
  • Each of the plurality of members 90 has a spoke 29. The spokes 29 of the plurality of members 90 are disposed at positions that are at least partially different from each other in the circumferential direction ⁇ .
  • an example of the wind control structure 100 is formed by a plurality of spokes 29 that are arranged at least partially different from each other in the circumferential direction ⁇ .
  • FIG. 18 is a partially exploded perspective view showing the rotor 20 of the present embodiment.
  • a wind control plate 108 as a separate member is attached to the first pressing plate 24A.
  • the wind control plate 108 has a cover 102 and a through hole 104, and forms an example of the wind control structure 100.
  • a plurality of gaps 31 are provided in the first pressing plate 24A of the present modification.
  • the gap 31 of the first pressing plate 24A is formed in, for example, substantially the same shape as the gap 31 of the rotor core 21.
  • the cooling performance of the electric motor 1 can be improved even when a relatively large gap 31 is provided between the spokes 29, as in the fifth embodiment. it can.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view showing the electric motor 1 of the present embodiment.
  • a lightening portion 40 is formed on the extension line of each spoke 29 in the rotor core 21, on the extension line of each spoke 29 in the rotor core 21, a lightening portion 40 is formed.
  • “on the spoke extension line in the rotor core” is, for example, on the extension line of the center line C (see FIG. 20) of the spoke 29.
  • the center line C of the spoke 29 is a center line that passes through the center of the spoke 29 in the circumferential direction ⁇ and extends in the longitudinal direction of the spoke 29 (substantially parallel to the radial direction R in the present embodiment).
  • “on the spoke extension line in the rotor core” is not limited to the above example, and may be on an extension line obtained by extending a part of the spoke 29 that is out of the center line C in the longitudinal direction of the spoke 29.
  • FIG. 20 is an enlarged cross-sectional view showing a region surrounded by the F20 line of the electric motor 1 shown in FIG.
  • the portion located on the rotor bar 35 side of the lightening portion 40 that is, the portion located outside in the radial direction R is located outside the gap 31 in the radial direction R.
  • the lightening portion 40 is located on the outer side in the radial direction R with respect to the imaginary line IL that connects between the arc-shaped portions 31 a of the two adjacent gaps 31.
  • the thinned portion 40 does not enter the spoke 29 and is provided at a position outside the spoke 29 in the radial direction R (that is, the yoke 25).
  • the formation position of the lightening part 40 is not restricted to the said example. For example, in a case where sufficient rigidity can be secured, a part of the lightening portion 40 may be provided on the spoke 29.
  • the thinned portion 40 is arranged at a sufficient distance from the rotor bar 35 so as not to disturb the magnetic flux passing through the rotor core 21.
  • the lightening portion 40 is disposed in the yoke 25 at a position closer to the spoke 29 than to the rotor bar 35.
  • the lightening portion 40 is disposed in the vicinity of the spoke 29.
  • An iron core portion through which a magnetic flux can pass is provided between the thinned portion 40 and the rotor bar 35.
  • Each hollow portion 40 penetrates the rotor core 21 in the axial direction Z.
  • the thinned portion 40 is formed so as to be symmetric with respect to the center line C of the spoke 29 when viewed from the axial direction Z.
  • the lightening portion 40 is formed so that the outer portion in the radial direction R is along the circumferential direction ⁇ , and the inner portion in the radial direction R is inside the radial direction R in the central portion of the circumferential direction ⁇ . It is formed so as to bulge out.
  • the thinned portion 40 of the present embodiment is formed in a substantially triangular shape.
  • the “substantially triangular shape” referred to in the present application includes a triangle having a curved side and a triangle having rounded corners.
  • the thinned portion 40 is disposed with one convex portion (corner portion) 41 facing the spoke 29. That is, the thinned portion 40 is arranged with the convex portion 41 facing the inside in the radial direction R of the yoke 25.
  • the “convex portion” in the present application means, for example, a corner portion of a polygonal shape (substantially triangular shape in the present embodiment).
  • the convex portion 41 of the lightening portion 40 is located, for example, on an extension line of the center line C of the spoke 29.
  • the connecting portion 29a (root portion) of each spoke 29 with respect to the yoke 25 is a pair of bulges in the direction away from the center line C of the spoke 29 (circumferential direction ⁇ ) as it goes outward in the radial direction R of the yoke 25. It has swelling parts 30A and 30B (the 1st swelling part 30A and the 2nd swelling part 30B). That is, the first bulge portion 30A is a bulge portion formed by providing a corner radius portion 31e at the corner of the gap 31 where the arc-shaped portion 31a and the straight portion 31d are connected.
  • the second bulge portion 30B is a bulge portion formed by providing a corner radius portion 31e at the corner of the gap 31 where the arc-shaped portion 31a and the straight portion 31c are connected.
  • the convex portion 41 of the thinned portion 40 is disposed toward the region 32 between the pair of bulging portions 30A and 30B of the connecting portion 29a of the spoke 29 with respect to the yoke 25.
  • the thinned portion 40 is larger in the maximum width W1 of the thinned portion 40 in the circumferential direction ⁇ than the maximum width (maximum thickness) W2 of the thinned portion 40 in the radial direction R. It has a flat shape.
  • the maximum width W1 of the thinned portion 40 in the circumferential direction ⁇ is larger than the width W of the spokes 29 in the circumferential direction ⁇ .
  • FIG. 21 is a diagram illustrating an example of magnetic flux lines of the electric motor 1 of the present embodiment.
  • the magnetic flux generated by energizing the stator coil 13 forms a closed loop around the stator coil 13. Specifically, the magnetic flux passes between the stator coils 13 adjacent in the circumferential direction ⁇ and between the rotor bars 35 adjacent in the circumferential direction ⁇ , and then travels between the gap 31 and the rotor bar 35. A part of the magnetic flux flowing between the gap 31 and the rotor bar 35 passes between the rotor bar 35 and the cutout part 40 in the yoke 25, and the rest passes between the gap 31 and the cutout part 40.
  • the magnetic flux passing between the rotor bar 35 and the thinned portion 40 and the magnetic flux passing between the gap 31 and the thinned portion 40 are adjacent between the adjacent rotor bars 35 in the circumferential direction ⁇ and in the circumferential direction ⁇ . After passing between the stator coils 13, the stator core 11 flows outside the stator coil 13 in the radial direction R. In this way, a closed loop of magnetic flux is formed.
  • the electric motor 1 having such a configuration, weight reduction can be achieved while suppressing a decrease in magnetic characteristics.
  • a comparative example consider the case where the rotor core 21 is provided with the lightening portion 40 without considering a specific position.
  • the provision of the hollow portion 40 limits the magnetic flux flow path in the yoke 25 around the hollow portion 40, resulting in an increase in magnetic resistance due to magnetic flux saturation.
  • the magnetic resistance increases, the magnetic characteristics of the electric motor 1 may be reduced, and the efficiency and torque of the electric motor 1 may be reduced.
  • the lightening portion 40 is formed on the extension line of the spoke 29 in the rotor core 21.
  • a part of the magnetic flux passing through the yoke 25 is By bypassing the thinning portion 40 through a part of the spoke 29 (for example, the connection portion 29a of the spoke 29) around the periphery, the surrounding portion of the thinning portion 40 can be passed without being saturated.
  • the structure of this embodiment even if it is a case where the thinning part 40 is provided, the magnetic characteristic of the electric motor 1 does not fall easily. Thereby, the weight reduction of the electric motor 1 can be achieved, suppressing the fall of the magnetic characteristic of the electric motor 1.
  • the connecting portion 29a of the spoke 29 with respect to the yoke 25 has the bulging portions 30A and 30B in order to avoid stress concentration occurring at the corner portion of the gap 31 and the like.
  • the electric motor 1 becomes heavier by that amount.
  • the lightening portion 40 is provided in the vicinity of the spoke 29 using the bulging portions 30A and 30B, so that the weight of the electric motor 1 is reduced. From another point of view, even when the rotor core 21 is provided with the thinned portion 40, the mechanical strength of the rotor core 21 is kept high by the bulging portions 30A and 30B. Thereby, the electric motor 1 excellent in both mechanical strength and weight reduction can be provided.
  • the lightening portion 40 has a substantially triangular shape. According to such a configuration, the magnetic flux is likely to branch off on both sides of the thinned portion 40. For this reason, even if it is a case where the thickness reduction part 40 is provided, the fall of the magnetic characteristic of the electric motor 1 can further be suppressed.
  • the thinned portion 40 has a shape including a convex portion 41 facing the spoke 29. According to such a configuration, even when the convex portion 41 is provided in the thinned portion 40 so that the area of the thinned portion 40 is relatively large, the thinned portion 40 and the spoke 29 in which the convex portion 41 exists. In between, a part of the magnetic flux can bypass the thinned portion 40 by passing through the connecting portion 29a of the spoke 29. Thereby, while further reducing the weight of the electric motor 1 by increasing the area of the thinned portion 40, it is possible to suppress a decrease in the magnetic characteristics of the electric motor 1.
  • the thinned portion 40 has a substantially triangular shape with the convex portion 41 facing the spoke 29. According to such a configuration, since the convex portion (corner portion) of the thinning portion 40 does not exist between the thinning portion 40 and the rotor bar 35, the magnetic flux between the thinning portion 40 and the rotor bar 35 can be reduced. Saturation is less likely to occur. On the other hand, a portion of the magnetic flux can bypass the thinning portion 40 by passing through the connecting portion 29a of the spoke 29 between the thinning portion 40 and the spoke 29 where the convex portion 41 exists. Thereby, the fall of the magnetic characteristic of the electric motor 1 can further be suppressed.
  • the convex portion 41 of the lightening portion 40 faces the region 32 between the pair of bulging portions 30A and 30B. According to such a configuration, part of the magnetic flux passes through the bulging portions 30 ⁇ / b> A and 30 ⁇ / b> B of the spoke 29 between the thinning portion 40 and the spoke 29 where the convex portion 41 of the thinning portion 40 exists. As a result, it is possible to bypass the meat extraction portion 40 through a part of the spoke 29. As a result, the magnetic flux is less likely to be saturated around the thinned portion 40, and the deterioration of the magnetic characteristics of the electric motor 1 can be further suppressed.
  • the thinned portion 40 has a flat shape in which the maximum width W1 in the circumferential direction ⁇ is larger than the maximum width W2 in the radial direction R. According to such a configuration, since the maximum width W2 in the radial direction R of the thinned portion 40 is relatively small, the thinned portion 40 is less likely to inhibit the magnetic flux. On the other hand, since the maximum width W1 in the circumferential direction ⁇ of the thinned portion 40 is relatively large, the motor 1 can be further reduced in weight. Thereby, the electric motor 1 which was further excellent in both the magnetic characteristics and weight reduction can be provided.
  • the lightening portion 40 does not enter the spoke 29 but is provided at a position outside the spoke 29 in the radial direction R (that is, the yoke 25). According to such a configuration, it becomes easy to ensure the mechanical strength of the spoke 29. Thereby, the electric motor 1 excellent also in terms of strength can be provided.
  • a part of the cooling air supplied from the blower 60 into the housing 5 flows into the inside of the thinning portion 40. Also good. Thereby, the electric motor 1 excellent also in terms of cooling efficiency can be provided.
  • the lightening part 40 is a hole aiming at weight reduction, for example, and cooling air may not flow.
  • a seventh embodiment will be described with reference to FIG.
  • This embodiment is different from the sixth embodiment in that the thinned portion 40 is formed in a substantially circular shape.
  • the configurations other than those described below are the same as those in the sixth embodiment.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view showing the electric motor 1 of the seventh embodiment.
  • the lightening portion 40 of the present embodiment is formed in a substantially circular shape in a cross-sectional shape viewed from the axial direction Z.
  • the “substantially circular” in the present application is, for example, a perfect circle, but may be an ellipse instead. Further, the “substantially circular” may be a flat circular shape in which the maximum width W1 of the thinned portion 40 in the circumferential direction ⁇ is larger than the maximum width W2 of the thinned portion 40 in the radial direction R.
  • the lightening part 40 is formed in a substantially circular shape. According to such a configuration, a relatively large area of the thinned portion 40 can be secured. Thereby, the further weight reduction of the electric motor 1 can be achieved.
  • an eighth embodiment will be described with reference to FIG.
  • This embodiment is different from the sixth embodiment in that the arrangement position of the lightening portion 40 is set so as to satisfy a predetermined condition.
  • a description will be given on behalf of the arrangement position of one thinning portion 40, but all the thinning portions 40 provided in the rotor core 21 may be set so as to satisfy the following conditions.
  • the configurations other than those described below are the same as those in the sixth embodiment.
  • FIG. 23 is an enlarged cross-sectional view of a part of the electric motor 1 according to the eighth embodiment.
  • the shortest separation distance between the gap 31 and the hollow portion 40 is D as viewed from the axial direction Z, and the width of the spoke 29 in the circumferential direction ⁇ . Is W so that D ⁇ W / 2 (hereinafter referred to as condition 1).
  • connection portion 29a of the spoke 29 with respect to the yoke 25 has a pair of bulge portions 30A and 30B, as in the sixth embodiment.
  • the lightening portion 40 has a first side 42A that faces the first bulge portion 30A of the spoke 29 and a second side 42B that faces the second bulge portion 30B of the spoke 29.
  • the first side 42 ⁇ / b> A and the second side 42 ⁇ / b> B are formed separately on both sides of the convex portion 41 of the thinned portion 40.
  • the distance between the edge of the first bulge portion 30A defined by the corner rounded portion 31e and the first side 42A of the thinning portion 40 is between the gap 31 and the thinning portion 40. This corresponds to the shortest separation distance D. Further, the distance between the edge of the second bulge portion 30B defined by the corner rounded portion 31e and the second side 42B of the thinning portion 40 is the shortest separation distance D between the gap 31 and the thinning portion 40. It corresponds to.
  • the thinning portion 40 satisfies the above condition 1 when the shortest separation distance between the gap 31 and the thinning portion 40 is D and the width of the spoke 29 in the circumferential direction ⁇ is W. , D ⁇ W.
  • the thinning portion 40 has Q + D ⁇ when the shortest separation distance between the gap 31 and the rotor bar 35 is K and the shortest separation distance between the rotor bar 35 and the thinning portion 40 is Q. It is formed so as to satisfy K (hereinafter referred to as condition 2). Note that the thinned portion 40 may be formed so as to satisfy both the condition 1 and the condition 2, or may be formed so as to satisfy only one of the condition 1 and the condition 2.
  • the shortest separation distance K between the air gap 31 and the rotor slot 33 (rotor bar 35) is set to a distance at which the magnetic characteristics of the rotor 20 are not deteriorated due to magnetic saturation.
  • the shortest separation distance K is the amount of magnetic flux flowing between the air gap 31 and the rotor bar 35 when a predetermined voltage is applied to the stator coil 13 in a configuration in which the hollow portion 40 is not formed in the yoke 25.
  • the magnetic flux density is set to be equal to or less than the saturation magnetic flux density.
  • the magnetic flux passing through the inner side in the radial direction R than the lightening portion 40 is obstructed by the lightening portion 40, and magnetic saturation occurs between the gap 31 and the lightening portion 40. It can be surely suppressed.
  • the shortest separation distance D between the gap 31 and the thinned portion 40 and the width W of the spoke are set so as to further satisfy D ⁇ W.
  • the lightening portion 40 can be arranged relatively far from the rotor bar 35. Thereby, saturation of the magnetic flux between the rotor bar 35 and the lightening part 40 can further be suppressed.
  • the magnetic flux flowing between the gap 31 and the rotor bar 35 is branched between the gap 31 and the lightening part 40 and between the rotor bar 35 and the lightening part 40. For this reason, when magnetic saturation occurs between the gap 31 and the lightening part 40 or between the rotor bar 35 and the lightening part 40, the gap 31 and the gap 31 are compared with the case where the lightening part 40 is not formed.
  • the magnetic flux density with the rotor bar 35 decreases.
  • Q + D ⁇ K where K is the shortest separation distance between the gap 31 and the rotor bar 35 and Q is the shortest separation distance between the rotor bar 35 and the cutout portion 40.
  • a sufficient width with respect to the flow of magnetic flux can be ensured between the rotor bar 35 and the lightening portion 40. Therefore, for example, it is possible to suppress a magnetic saturation between the rotor bar 35 and the lightening portion 40 and a decrease in the magnetic flux density between the gap 31 and the rotor bar 35.
  • the structure of embodiment is not limited to the said example.
  • the configurations of the above-described embodiments and modification examples can be applied in combination with each other.
  • the electric motor 1 is applied to a railway vehicle.
  • the electric motor 1 may be used for a vehicle such as an automobile or an industrial use such as an elevator hoist.
  • the spoke 29 is provided, it is not limited to this, The number of spokes can be set arbitrarily.
  • the thinned portion 40 may have, for example, a substantially triangular shape with the convex portion 41 facing outward in the radial direction R. Further, the thinned portion 40 may have a shape other than a substantially triangular shape or a substantially circular shape. Further, the rotor iron core 21 may have the spokes 29 directly fixed to the shaft 23 without having the support portion 27. In addition, a part of the lightening part 40 (for example, at least a part of the convex part 41) is located on the inner side in the radial direction R from the virtual line IL that connects between the arcuate parts 31a of the two adjacent gaps 31. It is also possible (see FIG. 24).
  • a part of the lightening portion 40 may enter the spoke 29 and be provided on the spoke 29.
  • a part of the lightening portion 40 may be provided in a region 32 between the pair of bulging portions 30A and 30B in the connection portion 29a of the spoke 29. According to such a configuration, the area of the thinned portion 40 can be further increased. As a result, the motor 1 can be further reduced in weight.
  • fins 62 may be provided on the inner surface of the gap 31 (see FIG. 25).
  • the fin 62 may be a plate-like portion extending in the axial direction Z, or a protrusion provided on the inner surface of the gap 31.
  • the cooling performance can be improved by increasing the heat radiation area.
  • fins 64 may be provided on the inner surface of the thinning portion 40 (see FIG. 26).
  • the fin 64 may be a plate-like portion extending in the axial direction Z, or may be a protrusion provided on the inner surface of the thinned portion 40.
  • the cooling performance can be improved by increasing the heat radiation area.
  • the rotor core has a plurality of spokes arranged between the yoke and the shaft so as to be spaced apart along the circumferential direction of the yoke and supporting the yoke.
  • the weight of the electric motor can be reduced.
  • SYMBOLS 1 Electric motor, 21 ... Rotor core, 23 ... Shaft, 25 ... Yoke, 29 ... Spoke, 29a ... Connection part of spoke with respect to yoke, 31 ... Air gap, 35 ... Rotor bar (conductor), 40 ... Meat removal part, 41 ... Projection part of the lightening part, 80 ... fixing part, 84 ... support surface, 91 ... first member, 92 ... second member, 95 ... first spoke, 96 ... second spoke, 100 ... wind control structure, 102 ... cover , Z: axial direction, R: radial direction, ⁇ : circumferential direction.

Landscapes

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Abstract

実施形態のかご形誘導電動機は、中心軸回りに回転可能な回転子鉄心と、前記回転子鉄心が固定されたシャフトとを持つ。前記回転子鉄心は、環状のヨークと、複数のスポークとを有する。前記ヨークは、少なくとも１つの導体を支持する。前記複数のスポークは、前記ヨークの周方向に離間して配置され、前記ヨークと前記シャフトとの間に設けられて前記ヨークを支持する。

Description

かご形誘導電動機
　本発明の実施形態は、かご形誘導電動機に関する。
　一般に、かご形誘導電動機は、固定子と、固定子の内側に配置されて導体を有した回転子とを備え、産業用や鉄道用など多岐に亘って用いられている。
　ところで、かご形誘導電動機は、さらなる軽量化が期待されている。
日本国特開２００３－１４３８００号公報 日本国特開２００１－２１１６１７号公報
　本発明が解決しようとする課題は、軽量化を図ることができるかご形誘導電動機を提供することである。
　　実施形態のかご形誘導電動機は、中心軸回りに回転可能な回転子鉄心と、前記回転子鉄心が固定されたシャフトとを持つ。前記回転子鉄心は、環状のヨークと、複数のスポークとを有する。前記ヨークは、少なくとも１つの導体を支持する。前記複数のスポークは、前記ヨークの周方向に離間して配置され、前記ヨークと前記シャフトとの間に設けられて前記ヨークを支持する。
第１の実施形態の電動機を示す断面図。 図１中に示された電動機のＦ２－Ｆ２線に沿う断面図。 第１の実施形態の電動機の磁束線の一例を示す断面図。 第１の実施形態の第１変形例の電動機を示す断面図。 第１の実施形態の第２変形例の電動機を示す断面図。 第２の実施形態の電動機を示す断面図。 第３の実施形態の電動機を示す断面図。 第３の実施形態の第１変形例の電動機を示す断面図。 第３の実施形態の第２変形例の電動機を示す断面図。 第４の実施形態の回転子鉄心を一部分解して示す斜視図。 第４の実施形態の電動機を示す断面図。 第４の実施形態の第１変形例の電動機を示す断面図。 第４の実施形態の第２変形例の電動機を示す断面図。 第５の実施形態の電動機を示す断面図。 第５の実施形態の回転子を一部分解して示す斜視図。 第５の実施形態の第１変形例の回転子を一部分解して示す斜視図。 第５の実施形態の第２変形例の電動機を示す断面図。 第５の実施形態の第３変形例の回転子を一部分解して示す斜視図。 第６の実施形態の電動機を示す断面図。 図１９中に示された電動機のＦ２０線で囲まれた領域を拡大して示す断面図。 第６の実施形態の磁束線の一例を示す断面図。 第７の実施形態の電動機を示す断面図。 第８の実施形態の電動機の一部を拡大して示す断面図。 実施形態の変形例の電動機の一部を拡大して示す断面図。 実施形態の別の変形例の電動機を示す断面図。 実施形態のさらに別の変形例の電動機の一部を拡大して示す断面図。
　以下、実施形態のかご形誘導電動機を、図面を参照して説明する。なお以下の説明では、略同じまたは類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それら構成の重複する説明は省略する場合がある。また以下に示すいくつかの図面では、説明の便宜上、電動機のハウジングの図示を省略している。
　（第１の実施形態）
　図１から図３を参照して、第１の実施形態のかご形誘導電動機１について説明する。
　図１は、本実施形態のかご形誘導電動機１を示す断面図である。
　本実施形態のかご形誘導電動機１（以下、単に「電動機１」という。）は、例えば鉄道車両の台車などに取り付けられて車輪を駆動する電動機である。本実施形態の電動機１は、例えば三相６極の電動機である。ただし、電動機１の極数は、４極でもよく、８極でもよく、これら以外の極数でもよい。
　なお以下の説明では、電動機１の回転中心軸（以下、中心軸Ｏという。）に沿う方向を軸方向Ｚといい、中心軸Ｏに直交する方向を径方向Ｒといい、中心軸Ｏ回りに周回する方向を周方向θという。なお、軸方向Ｚ、径方向Ｒ、および周方向θは、後述するヨーク２５の軸方向、径方向、および周方向と称されてもよく、または回転子鉄心２１の軸方向、径方向、および周方向と称されてもよい。
　まず、電動機１の全体構成について説明する。
　図１に示すように、電動機１は、ハウジング５と、固定子１０と、回転子２０と、軸受５０Ａ，５０Ｂと、ブロワ―６０と、を備えている。
　ハウジング５は、固定子１０および回転子２０を収容するとともに、第１通風口５ａと、第２通風口５ｂとを有する。第１通風口５ａおよび第２通風口５ｂは、それぞれハウジング５の外部に開口している。例えば、第１通風口５ａは、ハウジング５の軸方向Ｚの一端部に設けられ、ブロワ―６０から冷却風が供給される吸気口である。一方で、第２通風口５ｂは、ハウジング５の軸方向Ｚの他端部に設けられ、ハウジング５の内部を流れた冷却風がハウジング５の外部に排気される排気口である。このような電動機１では、ブロワ―６０が駆動されることで、ハウジング５の内部を冷却風が流れ、固定子１０および回転子２０が冷却される。これにより、電動機１の強制風冷（強制空冷）方式の冷却構造が実現されている。ただし、電動機１は、強制風冷方式の電動機に限らず、シャフト２３（後述）にファンが取り付けられた自己通風方式や、自然冷却方式の電動機でもよい。
　固定子１０は、固定子鉄心１１と、固定子コイル１３と、を備えている。
　固定子鉄心１１は、例えば環状の磁性鋼板が軸方向Ｚに複数枚積層されることで、軸方向Ｚに延びた筒状に形成されている。固定子鉄心１１は、回転子２０の外側に配置されている。固定子鉄心１１の内周部分には、軸方向Ｚに延びた複数の固定子スロット１５が設けられている。複数の固定子スロット１５は、周方向θに等間隔で形成されている。
　固定子コイル１３は、固定子スロット１５内に挿入されている。
　回転子２０は、回転子鉄心２１と、シャフト２３と、押さえ板２４Ａ，２４Ｂと、を備えている。
　回転子鉄心２１は、例えば環状の磁性鋼板が軸方向Ｚに複数枚積層されることで、軸方向Ｚに延びた筒状に形成されている。回転子鉄心２１の外周面は、固定子鉄心１１の内周面に対して径方向Ｒに隙間ｇをあけて対向している。
　シャフト２３は、電動機１の中心軸Ｏと同軸に配置されるとともに、軸受５０Ａ，５０Ｂによって回転可能に支持されている。シャフト２３には、回転子鉄心２１が固定されている。これにより、回転子鉄心２１は、電動機１の中心軸Ｏと同軸に配置されるとともに、中心軸Ｏ回りに回転可能に設けられている。
　押さえ板２４Ａ，２４Ｂは、シャフト２３に固定されている。押さえ板２４Ａ，２４Ｂは、例えば回転子鉄心２１の軸方向Ｚの端面に沿う板状に形成されている。押さえ板２４Ａ，２４Ｂは、軸方向Ｚにおいて、回転子鉄心２１の両側に分かれて位置し、回転子鉄心２１を両側から保持している。
　次に、本実施形態の回転子鉄心２１について詳しく説明する。
　図２は、図１中に示された電動機１のＦ２－Ｆ２線に沿う断面図である。
　図２に示すように、本実施形態の回転子鉄心２１は、ヨーク２５と、支持部２７と、複数のスポーク２９と、を有している。
　ヨーク２５は、軸方向Ｚから見た場合に円環状（円筒状）に形成され、複数のロータバー３５（導体）を支持している。詳しく述べると、ヨーク２５の外周部分には、軸方向Ｚに延びた複数の回転子スロット３３が形成されている。複数の回転子スロット３３は、互いに径方向Ｒの同じ位置に設けられ、周方向θに等間隔で配置されている。各回転子スロット３３には、ロータバー３５が挿入されている。なお、回転子スロットは、図面に示されたような全閉スロットに限らず、半閉スロットでも構わない。ロータバー３５は、アルミニウムや銅などの金属材料により形成されている。ロータバー３５の軸方向Ｚの両端部は、回転子鉄心２１の軸方向Ｚの両端面から軸方向Ｚに張り出している。回転子鉄心２１から張り出した複数のロータバー３５の端部は、図示しない環状のエンドリングにより一体に接続されている。
　支持部２７は、ヨーク２５の径方向Ｒの内側に配置され、ヨーク２５を支持している。詳しく述べると、支持部２７は、円筒状に形成され、中心軸Ｏと同軸に配置されている。支持部２７の内側には、上述したシャフト２３が配置されている。シャフト２３は、支持部２７に対して圧入や焼嵌めなどにより固定されている。
　複数のスポーク２９は、ヨーク２５とシャフト２３との間に設けられ、シャフト２３に対してヨーク２５を支持する。なお本願でいう「ヨークとシャフトとの間に設けられ」とは、スポーク２９がシャフト２３に直接に接続されている場合に限らず、スポーク２９とシャフト２３との間に別要素（例えば本実施形態では支持部２７）が存在する場合なども含む。例えば本実施形態では、複数のスポーク２９は、ヨーク２５と支持部２７との間に設けられ、ヨーク２５と支持部２７とを接続している。また本願でいう「シャフトに対してヨークを支持する」とは、スポーク２９がシャフト２３に直接に接続されてヨーク２５を支持する場合に限らず、シャフト２３に取り付けられた別要素（例えば本実施形態では支持部２７）にスポーク２９が接続されることで、シャフト２３に対してヨーク２５が支持される場合なども含む。
　また本願でいう「スポーク」とは、ヨーク２５とシャフト２３との間に設けられた線状部を意味し、中心軸Ｏを中心とする放射方向（ヨーク２５の径方向Ｒ）に沿って延びた要素に限らず、前記放射方向に対して交差する方向に沿って延びた要素でもよい。なお「線状部」とは、直線状に延びた要素に限らず、曲線状に延びた要素や、屈曲した要素、幅が徐々に変化する要素なども該当する。
　本実施形態では、各スポーク２９は、中心軸Ｏを中心とする放射方向（ヨーク２５の径方向Ｒ）に沿って直線状に延びている。各スポーク２９は、例えばヨーク２５および支持部２７と一体に設けられたスポーク状のリブである。複数のスポーク２９は、周方向θに互いに離間して配置されている。スポーク２９は、軸方向Ｚから見て、径方向Ｒに沿って一定の幅Ｗで延びるとともに、径方向Ｒの両端部においてヨーク２５の内周面および支持部２７の外周面と滑らかに接続している。スポーク２９は、周方向θに等間隔で複数（本実施形態では６本）配置されている。
　スポーク２９の本数は、例えば電動機１の極数の整数倍の数に設定されている。なお「整数倍」とは、１倍を含む。例えば本実施形態では、スポーク２９の本数は、電動機１の極数と同数に設定されている。ただし、スポーク２９の本数は、電動機１の極数の整数倍とは異なる数でもよい。なお、スポーク２９の本数が電動機１の極数の整数倍とは異なる場合については後述する。
　次に、隣り合うスポーク２９の間の空隙３１について詳述する。
　本実施形態では、各空隙（空間部）３１は、例えばそれぞれ略同一形状に形成されている。本実施形態では、空隙３１の軸方向Ｚから見た断面形状は、略台形状に形成されている。なお本願でいう「略台形状」とは、辺が曲線状の台形状や、角に丸みを持つ台形状を含む。
　本実施形態では、空隙３１の軸方向Ｚから見た断面形状は、弧状部３１ａ，３１ｂと、直状部３１ｃ，３１ｄと、隅アール部３１ｅ，３１ｅ，３１ｆ，３１ｆと、により囲まれて形成されている。弧状部３１ａは、ヨーク２５の内周縁であって、例えば中心軸Ｏを中心とする円弧状に形成されている。弧状部３１ｂは、支持部２７の外周縁であって、例えば中心軸Ｏを中心とする円弧状に形成されている。弧状部３１ｂは、弧状部３１ａよりも径方向Ｒの内側において、周方向θにおける同じ位置に設けられている。直状部３１ｃ，３１ｄは、各弧状部３１ａ，３１ｂの端部同士を接続するように直線状に延びている。
　各隅アール部３１ｅは、弧状部３１ａと直状部３１ｃ，３１ｄとが接続される隅部（角部）に設けられている。各隅アール部３１ｅは、例えば円弧状に形成され、弧状部３１ａと直状部３１ｃ，３１ｄとを滑らかに接続している。なお隅アール部３１ｅは、「円弧部」と称されてもよい。一方で、他の各隅アール部３１ｆは、弧状部３１ｂと直状部３１ｃ，３１ｄとが接続される隅部に設けられている。隅アール部３１ｆは、例えば円弧状に形成され、弧状部３１ｂと直状部３１ｃ，３１ｄとを滑らかに接続している。これらにより、上記隅部における応力集中が抑制されている。
　図３は、本実施形態の電動機１の磁束線の一例を示す断面図である。
　図３に示すように、固定子コイル１３が通電されることで発生する磁束は、固定子コイル１３回りに閉ループを形成する。具体的に、磁束は、周方向θで隣り合う固定子コイル１３の間、および周方向θで隣り合うロータバー３５の間を通った後、ヨーク２５において空隙３１とロータバー３５との間を通る。言い換えると、磁束は、スポーク２９よりも径方向Ｒの外側を通る。空隙３１とロータバー３５との間を通った磁束は、周方向θで隣り合うロータバー３５の間、および周方向θに隣り合う固定子コイル１３の間を通った後、固定子鉄心１１において固定子コイル１３よりも径方向Ｒの外側を流れる。このようにして磁束の閉ループが形成されている。そして、固定子コイル１３回りの磁束を周方向θに回転させることで、回転子２０が連れ回されて回転する。
　このような構成の電動機１によれば、軽量化を図ることができる。すなわち本実施形態の回転子鉄心２１は、環状のヨーク２５とシャフト２３との間に設けられてヨーク２５を支持する複数のスポーク２９を有する。このような構成によれば、隣り合うスポーク２９の間に比較的大きな空隙３１を設けることができる。これにより、電動機１の軽量化を図ることができる。また、磁束がスポーク２９よりも径方向Ｒの外側を通る場合、スポーク２９を設けた場合でも電動機１の磁気特性の低下を抑制することができる。
　本実施形態では、スポーク２９は、直線状に形成されている。このような構成によれば、電動機１の機械的強度を確保しつつ、スポーク２９の間の空隙３１を大きくしやすい。このため、電動機１のさらなる軽量化を図りやすくなる。
　ここで、回転子２０において磁束が流れる経路は、すべり周波数で回転子２０内の相対位置が変化する。このため、スポーク２９の本数が電動機１の極数で割り切れない本数であると、スポーク２９の有無によって、スポーク２９を通ってシャフト２３付近まで磁束が流れる部分と、スポーク２９よりも径方向Ｒの外側のみで磁束流路が形成される部分とが生じることがある。このため、回転子２０と固定子１０との間の流れる磁束が偏り、固定子１０に対する回転子２０のトルク脈動などが生じる可能性がある。
　しかしながら本実施形態では、スポーク２９は、電動機１の極数と同数の６本形成されている。これにより、スポーク２９の位置に関わらず、固定子１０から回転子２０に作用する力を均等にすることができる。これにより、回転子２０にトルク脈動などが生じることを抑制することができる場合がある。これは、スポーク２９の本数が、電動機１の極数の整数倍である場合も同様である。
　例えば本実施形態では、ブロワ―６０からハウジング５内に供給された冷却風（またはシャフト２３に取り付けられたファンから送られた冷却風）の一部は、空隙３１の内部に流入してもよい。これにより、冷却効率面でも優れた電動機１を提供することができる。なお、空隙３１は、例えば軽量化を目的とした穴であり、冷却風が流れなくてもよい。
　次に、第１の実施形態のいくつかの変形例について説明する。これらのような構成によっても、第１の実施形態と同様に、電動機１の軽量化を図ることができる。
　（第１変形例）
　図４は、第１変形例の電動機１を示す断面図である。
　図４に示すように、第１変形例の電動機１では、各スポーク２９は、少なくとも１つ（例えば複数）の曲がり部７１を有した波型に形成されている。各スポーク２９は、曲がり部７１において周方向θに湾曲している。
　（第２変形例）
　図５は、第２変形例の電動機１を示す断面図である。
　図５に示すように、第２変形例の電動機１では、空隙３１の軸方向Ｚから見た断面形状は、略三角形状に形成されている。すなわち本変形例では、複数のスポーク２９に含まれる少なくとも一部のスポーク２９は、隣り合うスポーク２９の間の空隙３１が略三角形状となるように配置されている。なお本願でいう「略三角形状」とは、辺が曲線状の三角形状や、角に丸みを持つ三角形状を含む。
　別の観点で見ると、本変形例の複数のスポーク２９は、中心軸Ｏを中心とする放射方向（ヨーク２５の径方向Ｒ）に対して交差する方向に沿って延びている。また、本変形例の複数のスポーク２９は、中心軸Ｏを中心とする放射方向に対して、周方向θで第１側に傾いた第１傾斜スポーク２９Ａと、周方向θで第１側とは反対側である第２側に傾いた第２傾斜スポーク２９Ｂとを含む。第１傾斜スポーク２９Ａと第２傾斜スポーク２９Ｂとは、周方向θにおいて例えば交互に配置されている。
　このような構成によれば、互いに異なる方向に延びた複数のスポーク２９によって空隙３１が囲まれるため、電動機１の機械的強度を高めることができる場合がある。このため、例えば電動機１の振動（騒音）や寿命の面で優れた電動機１を提供することができる。
　（第２の実施形態）
　次に、図６を参照して、第２の実施形態について説明する。
　本実施形態は、スポーク２９の本数が電動機１の極数の整数倍とは異なる数に設定された点で、第１の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第１の実施形態と同様である。
　図６は、第２の実施形態の電動機１を示す断面図である。
　図６に示すように、本実施形態では、スポーク２９の本数は、電動機１の極数の整数倍とは異なる数に設定されている。すなわち、スポーク２９の本数は、電動機１の極数で割り切れない数に設定されている。例えば本実施形態では、電動機１が６極であり、スポーク２９の本数は７本である。ただし、実施形態の構成は、上記例に限定されない。
　ここで、スポーク２９の本数が電動機１の極数で割り切れる数であると、回転子２０と固定子１０との間を流れる磁束の大きさが時間的に変化し、トルク脈動の原因となる場合がある。しかしながら本実施形態では、スポーク２９の本数は、電動機１の極数で割り切れない数に設定されている。このような構成によれば、電動機１の生じるトルク脈動を抑制することができる場合がある。
　（第３の実施形態）
　次に、図７を参照して、第３の実施形態について説明する。
　本実施形態は、スポーク２９がシャフト２３に直接に固定されている点で、第１の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第１の実施形態と同様である。
　図７は、第３の実施形態の電動機１を示す断面図である。
　図７に示すように、本実施形態の回転子鉄心２１は、支持部２７を有さずに、スポーク２９がシャフト２３に直接に固定されている。詳しく述べると、シャフト２３には、それぞれスポーク２９をシャフト２３に固定する複数の固定部８０が設けられている。本実施形態では、各固定部８０は、シャフト２３に設けられた一対の突出部８２Ａ，８２Ｂ（キー構造）を有する。本実施形態では、一対の突出部８２Ａ，８２Ｂは、シャフト２３と一体に設けられて、シャフト２３から径方向Ｒの外側に向けて突出している。一対の突出部８２Ａ，８２Ｂの各々は、軸方向Ｚに沿って延びている。各スポーク２９は、一対の突出部８２Ａ，８２Ｂの間に挿入されて、一対の突出部８２Ａ，８２Ｂによって両側から挟まれている。これにより、スポーク２９は、シャフト２３に固定されている。なお本願で言う「固定」とは、回転子鉄心２１の回転に伴ってシャフト２３が回転する接続関係を意味し、スポーク２９と固定部８０との間に僅かな遊びがある場合なども含む。
　一対の突出部８２Ａ，８２Ｂの各々は、周方向θでスポーク２９を支持する支持面８４を有する。支持面８４は、回転子鉄心２１が回転する際に、例えばスポーク２９が当接することで回転子鉄心２１の回転方向（周方向θ）の力を受ける。これにより、回転子鉄心２１が回転する場合、回転子鉄心２１の回転に伴ってシャフト２３が回転する。
　例えば第１の実施形態の構造において、スポーク２９の間の空隙３１を比較的大きく形成すると、径方向Ｒにおける支持部２７の厚みが薄くなる場合がある。径方向Ｒにおける支持部２７の厚みが薄くなると、圧入や焼嵌めなどによって支持部２７をシャフト２３に取り付けても、シャフト２３に対する回転子鉄心２１の固定が緩くなる可能性がある。シャフト２３に対する回転子鉄心２１の固定が緩くなると、シャフト２３と回転子鉄心２１との間で滑りが生じ、電動機１の効率が低下する場合がある。
　そこで本実施形態では、それぞれスポーク２９をシャフト２３に固定する複数の固定部８０が設けられ、各固定部８０が周方向θでスポーク２９を支持する支持面８４を有することで、回転子鉄心２１の回転に伴ってシャフト２３が確実に回転する。このため、支持部２７の厚みなどに制約されずに、空隙３１を大きく形成することができる。空隙３１を大きく形成することができると、電動機１のさらなる軽量化を図ることができる。また本実施形態の構成によれば、支持部２７を省略することができる。この観点でも、電動機１のさらなる軽量化を図ることができる。
　次に、第３の実施形態のいくつかの変形例について説明する。
　（第１変形例）
　図８は、第１変形例の電動機１を示す断面図である。
　図８に示すように、本変形例の固定部８０は、シャフト２３に設けられた溝（キー溝）８６Ａ，８６Ｂと、溝８６Ａ，８６Ｂに挿入された係合部材（キー）８８Ａ，８８Ｂとを有する。係合部材８８Ａ，８８Ｂは、溝８６Ａ，８６Ｂに挿入された状態で、シャフト２３の表面から径方向Ｒの外側に向けて突出した一対の突出部８２Ａ，８２Ｂを形成している。溝８６Ａ，８６Ｂおよび係合部材８８Ａ，８８Ｂの各々は、軸方向Ｚに延びている。各スポーク２９は、一対の突出部８２Ａ，８２Ｂの間に挿入されて、一対の突出部８２Ａ，８２Ｂによって両側から挟まれている。これにより、スポーク２９は、シャフト２３に固定されている。
　（第２変形例）
　図９は、第２変形例の電動機１を示す断面図である。
　図９に示すように、本変形例の固定部８０は、シャフト２３に設けられた溝８６である。溝８６は、シャフト２３の表面に対して径方向Ｒの内側に窪んでいる。溝８６は、軸方向Ｚに沿って延びている。溝８６は、周方向θでスポーク２９に対応する位置に設けられている。スポーク２９の端部は、溝８６に挿入されている。これにより、スポーク２９は、シャフト２３に固定されている。各溝８６は、周方向θでスポーク２９を支持する支持面８４を有する。支持面８４は、固定子鉄心１１に対して回転子鉄心２１が回転する際に、例えばスポーク２９が当接することで回転子鉄心２１の回転方向（周方向θ）の力を受ける。これにより、回転子鉄心２１の回転に伴ってシャフト２３が回転する。
　これら第１変形例および第２変形例の構成によっても、第３の実施形態と同様に、回転子鉄心２１の回転に伴ってシャフト２３を確実に回転させることができる。このため、空隙３１を大きく形成することができ、電動機１のさらなる軽量化を図ることができる。
　（第４の実施形態）
　次に、図１０を参照して、第４の実施形態について説明する。
　本実施形態は、複数のスポーク２９が周方向θで少なくとも部分的に互いにずれた位置に配置されている点で、第１の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第１の実施形態と同様である。
　図１０は、第４の実施形態の回転子鉄心２１を一部分解して示す斜視図である。
　図１０に示すように、本実施形態の回転子鉄心２１は、軸方向Ｚに互いに重ねられるとともにそれぞれヨーク２５の一部を形成している複数の部材９０を有する。各部材９０は、例えば回転子鉄心２１を形成するように軸方向Ｚに積層された磁性鋼板である。本実施形態では、複数の部材９０は、複数の第１部材９１と、複数の第２部材９２とを含む。第１部材９１と第２部材９２とは、例えば周方向θにおけるスポーク２９の配置位置が異なることを除き、互いに略同じである。本実施形態では、複数の第１部材９１が軸方向Ｚに連続して積層されることで第１部材９１のセットが形成されている。同様に、複数の第２部材９２が軸方向Ｚに連続して積層されることで第２部材９２のセットが形成されている。そして、第１部材９１のセットと第２部材９２のセットとが軸方向Ｚに交互に積層されている。第１部材９１のセットと第２部材９２のセットは、カシメ固定や溶接などで互いに連結されている。なお、第１部材９１と第２部材９２とは、１枚ずつ交互に配置されてもよい。
　そして本実施形態では、複数のスポーク２９は、第１部材９１によって形成された複数の第１スポーク９５と、第２部材９２によって形成された複数の第２スポーク９６とを有する。そして、各第１スポーク９５の少なくとも一部と各第２スポーク９６の少なくとも一部とは、周方向θで互いに異なる位置に配置されている。
　図１１は、本実施形態の電動機１を示す断面図である。
　図１１に示すように、本実施形態では、各第１スポーク９５は、周方向θの位置として、隣り合う第２スポーク９６の間に対応した位置に配置されている。言い換えると、第１スポーク９５は、軸方向Ｚから見た場合に、隣り合う第２スポーク９６の間の空隙３１と重なる位置に配置されている。同様に、各第２スポーク９６は、周方向θの位置として、隣り合う第１スポーク９５の間に対応した位置に配置されている。言い換えると、第２スポーク９６は、軸方向Ｚから見た場合に、隣り合う第１スポーク９５の間の空隙３１に重なる位置に配置されている。
　このような構成によれば、第１スポーク９５の間の空隙３１の周囲が第２スポーク９６によって補強されている。同様に、第２スポーク９６の間の空隙３１の周囲が第１スポーク９５によって補強されている。これにより、電動機１の機械的強度を高めることができる。また別の観点で見ると、周方向θにおいて少なくとも部分的に互いに異なる位置に配置された第１スポーク９５と第２スポーク９６とによって電動機１の機械的強度を高めることができると、第１スポーク９５および第２スポーク９６の幅Ｗを細くすることができる。これにより、電動機１のさらなる軽量化を図ることができる。
　なお、回転子鉄心２１の複数のスポーク２９は、周方向θにおいて、少なくとも部分的に互いに異なる位置に配置された３種類以上のスポーク２９を有してよい。
　次に、第４の実施形態のいくつかの変形例について説明する。
　（第１変形例）
　図１２は、第１変形例の電動機１を示す断面図である。
　図１２に示すように、本変形例では、第１スポーク９５および第２スポーク９６の各々は、中心軸Ｏを中心とする放射方向（ヨーク２５の径方向Ｒ）に対して交差する方向に沿って延びている。例えば、第１スポーク９５は、中心軸Ｏを中心とする放射方向に対して、周方向θで第１側に傾いた第１傾斜スポーク２９Ａである。一方で、第２スポーク９６は、周方向θで第１側とは反対側である第２側に傾いた第２傾斜スポーク２９Ｂである。第１スポーク９５および第２スポーク９６は、軸方向Ｚから見た場合に、互いに交差するように配置されている。
　このような構成によれば、第１スポーク９５と第２スポーク９６とによって複数の方向に対する剛性が向上し、電動機１の全体としての機械的強度をさらに高めることができる。
　（第２変形例）
　図１３は、第２変形例の電動機１を示す断面図である。
　図１３に示すように、本変形例では、第１スポーク９５および第２スポーク９６の各々は、中心軸Ｏを中心とする放射方向（ヨーク２５の径方向Ｒ）に対して交差する方向に沿って延びている。本変形例では、第１部材９１および第２部材９２の各々が、複数の第１傾斜スポーク２９Ａと、複数の第２傾斜スポーク２９Ｂとを含む。すなわち、第１部材９１において、第１傾斜スポーク２９Ａと第２傾斜スポーク２９Ｂとが周方向θで交互に配置されている。同様に、第２部材９２において、第１傾斜スポーク２９Ａと第２傾斜スポーク２９Ｂとが周方向θで交互に配置されている。
　このような構成によれば、第１変形例と同様に、電動機１の全体としての機械的強度を高めることができる。
　（第５の実施形態）
　次に、図１４を参照して、第５の実施形態について説明する。
　本実施形態は、回転子鉄心２１または回転子鉄心２１の周囲の少なくとも一方に制風構造１００が設けられた点で、第１の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第１の実施形態と同様である。
　図１４は、本実施形態の電動機１を示す断面図である。
　図１４に示すように、第１押さえ板２４Ａは、ハウジング５内の風の流れ方向（第１通風口５ａから第２通風口５ｂに向かう方向）において、回転子鉄心２１よりも上流側に位置する。一方で、第２押さえ板２４Ｂは、ハウジング５内の風の流れ方向において、回転子鉄心２１よりも下流側に位置する。
　図１５は、本実施形態の回転子２０を一部分解して示す斜視図である。なお説明の便宜上、図１５では、ロータバー３５およびエンドリングの図示を省略している。
　図１５に示すように、本実施形態では、回転子鉄心２１の周囲に制風構造１００が設けられる場合の一例として、第１押さえ板２４Ａに制風構造１００が設けられている。本実施形態の制風構造１００は、回転子鉄心２１の空隙３１の少なくとも一部を軸方向Ｚから覆うカバー１０２と、カバー１０２に設けられた複数の貫通穴１０４とを有する。複数の貫通穴１０４は、回転子鉄心２１の空隙３１に連通する。個々の貫通穴１０４は、軸方向Ｚから見た場合、回転子鉄心２１の空隙３１に比べて小さい。また、複数の貫通穴１０４の開口面積の合計は、回転子鉄心２１の複数の空隙３１の開口面積の合計に比べて小さい。一方で、第２押さえ板２４Ｂには、複数の空隙３１が設けられている。第２押さえ板２４Ｂの空隙３１は、例えば回転子鉄心２１の空隙３１と略同じ形状に形成されている。
　次に、本実施形態の制風構造１００の作用について説明する。
　図１４に示すように、ハウジング５内を流れて回転子鉄心２１の空隙３１に向かう冷却風の一部は、第１押さえ板２４Ａにおいて、貫通穴１０４から回転子鉄心２１の空隙３１に流入する。一方で、ハウジング５内を流れて回転子鉄心２１の空隙３１に向かう冷却風の残りの一部は、第１押さえ板２４Ａにおいてカバー１０２に衝突し、流れ方向が変化する。そして、流れ方向が変化した冷却風の一部は、固定子鉄心１１と回転子鉄心２１との間の隙間ｇに流入する。例えば、制風構造１００は、貫通穴１０４から回転子鉄心２１の空隙３１に流入する冷却風の量よりも固定子鉄心１１と回転子鉄心２１との間の隙間ｇに流入する冷却風の量が多くなるように、ハウジング５内を流れる冷却風の流れ方向を変化させる。
　回転子鉄心２１の空隙３１に流入した冷却風は、回転子鉄心２１の内部を流れることで、回転子鉄心２１を冷却する。回転子鉄心２１の内部を流れた冷却風は、第２押さえ板２４Ｂの空隙３１を通り、第２通風口５ｂからハウジング５の外部に排気される。一方で、固定子鉄心１１と回転子鉄心２１との間の隙間ｇに流入した冷却風は、固定子鉄心１１と回転子鉄心２１との間の隙間ｇを流れることで、固定子鉄心１１および回転子鉄心２１およびの両方を冷却する。そして、固定子鉄心１１と回転子鉄心２１との間の隙間ｇを流れた冷却風は、第２通風口５ｂからハウジング５の外部に排気される。
　ここで、電動機１の駆動時には、固定子１０の固定子コイル１３や回転子２０のロータバー３５などの近傍において温度が特に高くなる。このため、なるべく多くの冷却風が、固定子鉄心１１と回転子鉄心２１との間の隙間ｇに供給されることが望ましい。
　しかしながら、軽量化を目的として、回転子鉄心２１の隣り合うスポーク２９の間に比較的大きな空隙３１が設けられた場合、ハウジング５内を流れる冷却風の大部分がスポーク２９の間の空隙３１に流入し、固定子鉄心１１と回転子鉄心２１との間の隙間ｇに冷却風が供給されにくくなる可能性がある。
　そこで本実施形態では、制風構造１００は、隣り合うスポーク２９の間の空隙３１に向かう冷却風の少なくとも一部の流れを回転子鉄心２１と固定子鉄心１１との間の隙間ｇに向けて変化させる。これにより、スポーク２９の間に比較的大きな空隙３１を設けた場合であっても、電動機１の冷却性能を高めることができる。
　次に、第５の実施形態のいくつかの変形例について説明する。
　（第１変形例）
　図１６は、第１変形例の電動機１を示す断面図である。
　図１６に示すように、本変形例では、制風構造１００は、回転子鉄心２１の一部を形成する磁性鋼板（積層鋼板）１０６に設けられている。詳しく述べると、本変形例の制風構造１００は、冷却風の流れ方向において回転子鉄心２１の上流側端部に位置する１枚または複数枚の磁性鋼板１０６に設けられている。この磁性鋼板１０６は、例えば第５の実施形態の第１押さえ板２４Ａと同様に、カバー１０２と、貫通穴１０４とを有する。
　一方で、本変形例では、第１押さえ板２４Ａにも複数の空隙３１が設けられている。第１押さえ板２４Ａの空隙３１は、例えば回転子鉄心２１の空隙３１と略同じ形状に形成されている。ここで、一般的に、第１押さえ板２４Ａは、軸方向Ｚの厚さにおいて、磁性鋼板１０６よりも厚い。このため、磁性鋼板１０６にカバー１０２を設けるとともに、第１押さえ板２４Ａに比較的大きな空隙３１を設けることで、電動機１のさらなる軽量化を図ることができる。
　（第２変形例）
　図１７は、第２変形例の電動機１を示す断面図である。
　図１７に示すように、本変形例の回転子鉄心２１は、第４の実施形態と同様に、軸方向Ｚに互いに重ねられるとともにそれぞれヨーク２５の一部を形成している複数の部材９０を有する。各部材９０は、例えば回転子鉄心２１を形成するように軸方向Ｚに積層された磁性鋼板である。複数の部材９０の各々は、スポーク２９を有する。そして、複数の部材９０のスポーク２９は、周方向θで少なくとも部分的に互いに異なる位置に配置されている。これにより、スポーク２９の間の空隙３１は、別のスポーク２９によって覆われ、軸方向Ｚから見た場合の実質的な開口面積が小さくなっている。言い換えると、空隙３１を軸方向Ｚから覆うスポーク２９は、カバー１０２の一例を形成している。このため、スポーク２９の間の空隙３１には、冷却風が流入しにくくなっている。すなわち本変形例では、周方向θで少なくとも部分的に互いに異なる位置に配置された複数のスポーク２９によって制風構造１００の一例が形成されている。
　（第３変形例）
　図１８は、本実施形態の回転子２０を一部分解して示す斜視図である。なお説明の便宜上、図１８では、ロータバー３５およびエンドリングの図示を省略している。
　図１８に示すように、本変形例では、第１押さえ板２４Ａに、別部材としての制風板１０８が取り付けられている。制風板１０８は、カバー１０２と、貫通穴１０４とを有し、制風構造１００の一例を形成している。一方で、本変形例の第１押さえ板２４Ａには、複数の空隙３１が設けられている。第１押さえ板２４Ａの空隙３１は、例えば回転子鉄心２１の空隙３１と略同じ形状に形成されている。
　これら第１から第３変形例の構成によっても、第５の実施形態と同様に、スポーク２９の間に比較的大きな空隙３１を設けた場合であっても、電動機１の冷却性能を高めることができる。
　（第６の実施形態）
　次に、図１９から図２１を参照して、第６の実施形態について説明する。
　本実施形態は、回転子鉄心２１に肉抜部４０が設けられた点で、第１の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第１の実施形態と同様である。
　図１９は、本実施形態の電動機１を示す断面図である。
　図１９に示すように、回転子鉄心２１における各スポーク２９の延長線上には、肉抜部４０が形成されている。なお「回転子鉄心におけるスポークの延長線上」とは、例えばスポーク２９の中心線Ｃ（図２０参照）の延長線上である。なお、スポーク２９の中心線Ｃとは、周方向θにおけるスポーク２９の中心を通るとともに、スポーク２９の長手方向（本実施形態では径方向Ｒと略平行）に延びた中心線である。ただし、「回転子鉄心におけるスポークの延長線上」とは、上記例に限らず、スポーク２９のなかで中心線Ｃを外れた部分をスポーク２９の長手方向に延長した延長線上でもよい。
　図２０は、図１９中に示された電動機１のＦ２０線で囲まれた領域を拡大して示す断面図である。図２０に示すように、本実施形態では、肉抜部４０のうちロータバー３５側に位置する部分、すなわち径方向Ｒの外側に位置する部分は、空隙３１よりも径方向Ｒの外側に位置する。また本実施形態では、肉抜部４０は、隣り合う２つの空隙３１の弧状部３１ａの間を繋ぐ仮想線ＩＬよりも、径方向Ｒの外側に位置する。言い換えると、肉抜部４０は、スポーク２９に入り込まずに、スポーク２９よりも径方向Ｒの外側の位置（すなわちヨーク２５）に設けられている。なお、肉抜部４０の形成位置は、上記例に限らない。例えば十分な剛性が確保できる場合などでは、肉抜部４０の一部は、スポーク２９に設けられてもよい。
　一方で、肉抜部４０は、回転子鉄心２１を通る磁束を阻害しないように、ロータバー３５から十分な距離を離して配置されている。例えば、肉抜部４０は、ヨーク２５において、ロータバー３５に対してよりもスポーク２９に対して近い位置に配置されている。本実施形態では、肉抜部４０は、スポーク２９の近傍に配置されている。そして、肉抜部４０とロータバー３５との間には、磁束が通ることができる鉄心部分が設けられている。
　各肉抜部４０は、回転子鉄心２１を軸方向Ｚに貫通している。肉抜部４０は、軸方向Ｚから見てスポーク２９の中心線Ｃに対して対称となるように形成されている。本実施形態では、肉抜部４０は、径方向Ｒの外側の部分が周方向θに沿うように形成され、径方向Ｒの内側の部分が周方向θの中央部において径方向Ｒの内側に向かって膨出するように形成されている。言い換えると、本実施形態の肉抜部４０は、略三角形状に形成されている。本願でいう「略三角形状」とは、辺が曲線状の三角形や、角に丸みを持つ三角形を含む。
　本実施形態では、肉抜部４０は、スポーク２９に対して１つの凸部（角部）４１を向けて配置されている。すなわち、肉抜部４０は、ヨーク２５の径方向Ｒの内側に凸部４１を向けて配置されている。なお本願でいう「凸部」とは、例えば多角形状（本実施形態では略三角形状）の角部を意味する。本実施形態では、肉抜部４０の凸部４１は、例えばスポーク２９の中心線Ｃの延長線上に位置する。
　ここで、ヨーク２５に対する各スポーク２９の接続部２９ａ（根本部）は、ヨーク２５の径方向Ｒの外側に向けて進むに従いスポーク２９の中心線Ｃから離れる方向（周方向θ）に膨らむ一対の膨らみ部３０Ａ，３０Ｂ（第１膨らみ部３０Ａおよび第２膨らみ部３０Ｂ）を有する。すなわち、第１膨らみ部３０Ａは、弧状部３１ａと直状部３１ｄとが接続される空隙３１の隅部に隅アール部３１ｅが設けられることで形成された膨らみ部である。同様に、第２膨らみ部３０Ｂは、弧状部３１ａと直状部３１ｃとが接続される空隙３１の隅部に隅アール部３１ｅが設けられることで形成された膨らみ部である。本実施形態では、肉抜部４０の凸部４１は、ヨーク２５に対するスポーク２９の接続部２９ａの一対の膨らみ部３０Ａ，３０Ｂの間の領域３２に向けて配置されている。
　また別の観点で見ると、肉抜部４０は、周方向θにおける該肉抜部４０の最大幅Ｗ１が径方向Ｒにおける該肉抜部４０の最大幅（最大厚さ）Ｗ２に比べて大きな扁平形状である。例えば本実施形態では、周方向θにおける肉抜部４０の最大幅Ｗ１は、周方向θにおけるスポーク２９の幅Ｗよりも大きい。
　図２１は、本実施形態の電動機１の磁束線の一例を示す図である。
　図２１に示すように、固定子コイル１３が通電されることで発生する磁束は、固定子コイル１３回りに閉ループを形成する。具体的に、磁束は、周方向θで隣り合う固定子コイル１３の間、および周方向θで隣り合うロータバー３５の間を通った後、空隙３１とロータバー３５との間に向かう。空隙３１とロータバー３５との間を流れる磁束の一部は、ヨーク２５においてロータバー３５と肉抜部４０との間を通り、残りは、空隙３１と肉抜部４０との間を通る。ロータバー３５と肉抜部４０との間を通った磁束、および空隙３１と肉抜部４０との間を通った磁束は、周方向θで隣り合うロータバー３５の間、および周方向θで隣り合う固定子コイル１３の間を通った後、固定子鉄心１１において固定子コイル１３よりも径方向Ｒの外側を流れる。このようにして磁束の閉ループが形成されている。
　このような構成の電動機１によれば、磁気特性の低下を抑制しつつ、軽量化を図ることができる。ここで比較例として、特定の位置を考慮せずに回転子鉄心２１に肉抜部４０を設けた場合について考える。この比較例の構造では、肉抜部４０が設けられることでヨーク２５における磁束流路が肉抜部４０の周囲で限定され、磁束の飽和による磁気抵抗の上昇が生じる。磁気抵抗の上昇が生じると、電動機１の磁気特性が低下し、電動機１の効率やトルクが低下する可能性がある。
　そこで本実施形態では、回転子鉄心２１におけるスポーク２９の延長線上に、肉抜部４０が形成されている。この場合、肉抜部４０が設けられることでヨーク２５における磁束流路が肉抜部４０の周囲で限定される場合であっても、ヨーク２５を通る一部の磁束は、肉抜部４０の周囲でスポーク２９の一部（例えばスポーク２９の接続部２９ａ）を通って肉抜部４０を迂回することで、肉抜部４０の周囲を飽和することなく通ることができる。このため、本実施形態の構成によれば、肉抜部４０を設けた場合であっても、電動機１の磁気特性が低下しにくい。これにより、電動機１の磁気特性の低下を抑制しつつ、電動機１の軽量化を図ることができる。
　ここで、ヨーク２５に対するスポーク２９の接続部２９ａは、空隙３１の隅部などに生じる応力集中などを避けるために膨らみ部３０Ａ，３０Ｂを有する。このような膨らみ部３０Ａ，３０Ｂが設けられると、その分だけ電動機１が重くなる。しかしながら本実施形態の構成よれば、その膨らみ部３０Ａ，３０Ｂを利用してスポーク２９の近傍に肉抜部４０が設けられることで、電動機１の軽量化が図られている。また別の観点で見ると、回転子鉄心２１に肉抜部４０が設けられた場合でも、膨らみ部３０Ａ，３０Ｂによって回転子鉄心２１の機械的強度が高く保たれる。これにより、機械的強度と、軽量化の両面で優れた電動機１を提供することができる。
　本実施形態では、肉抜部４０は、略三角形状である。このような構成によれば、磁束は、肉抜部４０の両側に分岐して通りやすい。このため、肉抜部４０を設けた場合であっても、電動機１の磁気特性の低下をさらに抑制することができる。
　本実施形態では、肉抜部４０は、スポーク２９に対して向いた凸部４１を含む形状である。このような構成によれば、肉抜部４０に凸部４１を設けることで肉抜部４０の面積を比較的大きくした場合でも、凸部４１が存在することになる肉抜部４０とスポーク２９との間において、磁束の一部はスポーク２９の接続部２９ａを通ることで肉抜部４０を迂回することができる。これにより、肉抜部４０の面積を大きくすることで電動機１のさらなる軽量化を図るとともに、電動機１の磁気特性の低下を抑制することができる。
　本実施形態では、肉抜部４０は、スポーク２９に対して凸部４１が向いた略三角形状である。このような構成によれば、肉抜部４０とロータバー３５との間には、肉抜部４０の凸部（角部）が存在しないため、肉抜部４０とロータバー３５との間において磁束の飽和がより生じにくい。一方で、凸部４１が存在することになる肉抜部４０とスポーク２９との間では、磁束の一部はスポーク２９の接続部２９ａを通ることで肉抜部４０を迂回することができる。これにより、電動機１の磁気特性の低下をさらに抑制することができる。
　本実施形態では、肉抜部４０の凸部４１は、一対の膨らみ部３０Ａ，３０Ｂの間の領域３２に向いている。このような構成によれば、肉抜部４０の凸部４１が存在することになる肉抜部４０とスポーク２９との間において、磁束の一部は、スポーク２９の膨らみ部３０Ａ，３０Ｂを通ることで、スポーク２９の一部を通って肉抜部４０を迂回することができる。これにより、肉抜部４０の周囲で磁束がさらに飽和しにくく、電動機１の磁気特性の低下をさらに抑制することができる。
　本実施形態では、肉抜部４０は、周方向θの最大幅Ｗ１が径方向Ｒの最大幅Ｗ２に比べて大きな扁平形状である。このような構成によれば、肉抜部４０の径方向Ｒの最大幅Ｗ２が比較的小さいため、肉抜部４０が磁束を阻害しにくくなる。一方で、肉抜部４０の周方向θの最大幅Ｗ１が比較的大きいため、電動機１のさらなる軽量化を図ることができる。
これにより、磁気特性と軽量化の両面でさらに優れた電動機１を提供することができる。
　本実施形態では、肉抜部４０は、スポーク２９に入り込まずに、スポーク２９よりも径方向Ｒの外側の位置（すなわちヨーク２５）に設けられている。このような構成によれば、スポーク２９の機械的強度を確保しやすくなる。これにより、強度面でも優れた電動機１を提供することができる。
　例えば本実施形態では、ブロワ―６０からハウジング５内に供給された冷却風（またはシャフト２３に取り付けられたファンから送られた冷却風）の一部は、肉抜部４０の内部に流入してもよい。これにより、冷却効率面でも優れた電動機１を提供することができる。なお、肉抜部４０は、例えば軽量化を目的とした穴であり、冷却風が流れなくてもよい。
　（第７の実施形態）
　次に、図２２を参照して、第７の実施形態について説明する。
　本実施形態は、肉抜部４０が略円形に形成された点で、第６の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第６の実施形態と同様である。
　図２２は、第７の実施形態の電動機１を示す断面図である。
　図２２に示すように、本実施形態の肉抜部４０は、軸方向Ｚから見た断面形状において、略円形に形成されている。本願でいう「略円形」とは、例えば真円形であるが、これに代えて、楕円形などでもよい。また「略円形」とは、周方向θにおける該肉抜部４０の最大幅Ｗ１が径方向Ｒにおける該肉抜部４０の最大幅Ｗ２に比べて大きな扁平形状な円形でもよい。
　このような構成によれば、第６の実施形態と同様に、磁気特性の低下を抑制しつつ、電動機１の軽量化を図ることができる。さらに本実施形態では、肉抜部４０が略円形に形成されている。このような構成によれば、肉抜部４０の面積を比較的大きく確保することができる。これにより、電動機１のさらなる軽量化を図ることができる。
　（第８の実施形態）
　次に、図２３を参照して、第８の実施形態について説明する。
　本実施形態は、肉抜部４０の配置位置が所定の条件を満たすように設定された点で、第６の実施形態とは異なる。ここでは、１つの肉抜部４０の配置位置を代表して説明するが、回転子鉄心２１に設けられる全ての肉抜部４０が以下に示す条件を満たすように設定されてもよい。なお、以下に説明する以外の構成は、第６の実施形態と同様である。
　図２３は、第８の実施形態の電動機１の一部を拡大して示す断面図である。
　図２３に示すように、本実施形態の肉抜部４０は、軸方向Ｚから見て、空隙３１と肉抜部４０との間の最短離間距離をＤとし、周方向θにおけるスポーク２９の幅をＷとしたとき、Ｄ≧Ｗ／２（以下、条件１という。）を満たすように形成されている。
　例えば本実施形態では、ヨーク２５に対するスポーク２９の接続部２９ａは、第６の実施形態と同様に、一対の膨らみ部３０Ａ，３０Ｂを有する。そして、肉抜部４０は、スポーク２９の第１膨らみ部３０Ａと向かい合う第１辺４２Ａと、スポーク２９の第２膨らみ部３０Ｂと向かい合う第２辺４２Ｂとを有する。第１辺４２Ａおよび第２辺４２Ｂは、肉抜部４０の凸部４１の両側に分かれて形成されている。
　そして本実施形態では、隅アール部３１ｅによって規定された第１膨らみ部３０Ａの縁と、肉抜部４０の第１辺４２Ａとの間の距離が、空隙３１と肉抜部４０との間の最短離間距離Ｄに該当する。また、隅アール部３１ｅによって規定された第２膨らみ部３０Ｂの縁と、肉抜部４０の第２辺４２Ｂとの間の距離が、空隙３１と肉抜部４０との間の最短離間距離Ｄに該当する。
　また本実施形態では、肉抜部４０は、空隙３１と肉抜部４０との間の最短離間距離をＤとし、周方向θにおけるスポーク２９の幅をＷとしたとき、上記条件１を満たすとともに、Ｄ＜Ｗを満たすように形成されている。
　また本実施形態では、肉抜部４０は、空隙３１とロータバー３５との間の最短離間距離をＫとし、ロータバー３５と肉抜部４０との間の最短離間距離をＱとしたとき、Ｑ＋Ｄ≧Ｋ（以下、条件２という。）を満たすように形成されている。なお、肉抜部４０は、条件１および条件２の両方を満たすように形成されてもよく、条件１および条件２のいずれか一方のみを満たすように形成されてもよい。
　本実施形態では、空隙３１と回転子スロット３３（ロータバー３５）との間の最短離間距離Ｋは、磁気飽和に起因する回転子２０の磁気特性の低下が生じない距離に設定されている。例えば、最短離間距離Ｋは、ヨーク２５に肉抜部４０が形成されてない構成において、固定子コイル１３に所定の電圧が印加されたときに、空隙３１とロータバー３５との間を流れる磁束の磁束密度が飽和磁束密度と同等以下になるように設定されている。
　このような構成によれば、第６の実施形態と同様に、磁気特性の低下を抑制しつつ、電動機１の軽量化を図ることができる。
　さらに本実施形態では、軸方向Ｚから見て、周方向θにおけるスポーク２９の幅をＷとし、空隙３１と肉抜部４０との間の最短離間距離をＤとしたとき、Ｄ≧Ｗ／２となっている。このような構成によれば、回転子鉄心２１が回転する際に、肉抜部４０と空隙３１との間の鉄心部分に作用する応力は、スポーク２９に作用する応力に比べて過大に大きくなりにくい。これにより、電動機１の信頼性や寿命を向上させることができる。またこのような構成によれば、肉抜部４０よりも径方向Ｒの内側を通る磁束が肉抜部４０によって阻害され、空隙３１と肉抜部４０との間で磁気飽和が生じることをさらに確実に抑制することができる。
　本実施形態では、空隙３１と肉抜部４０との間の最短離間距離Ｄ、および前記スポークの幅Ｗは、Ｄ＜Ｗをさらに満たすように設定されている。このような構成によれば、ロータバー３５に対して肉抜部４０を比較的離して配置することができる。これにより、ロータバー３５と肉抜部４０との間における磁束の飽和をさらに抑制することができる。
　ここで、空隙３１とロータバー３５との間を流れる磁束は、空隙３１と肉抜部４０との間、およびロータバー３５と肉抜部４０との間に分岐する。このため、空隙３１と肉抜部４０との間、またはロータバー３５と肉抜部４０との間において磁気飽和が生じると、肉抜部４０が形成されていない場合と比較して、空隙３１とロータバー３５との間の磁束密度が低下する。本実施形態では、空隙３１とロータバー３５との間の最短離間距離をＫとし、ロータバー３５と肉抜部４０との間の最短離間距離をＱとしたとき、Ｑ＋Ｄ≧Ｋとなっている。このような構成によれば、磁束の流れに対する幅を、ロータバー３５と肉抜部４０との間において十分に確保できる。よって、例えばロータバー３５と肉抜部４０との間において磁気飽和が生じ、空隙３１とロータバー３５との間において磁束密度が低下することを抑制することができる。
　以上、いくつかの実施形態に係る電動機１について説明したが、実施形態の構成は、上記例に限定されない。例えば上述した実施形態および変形例の構成は、互いに組み合わせて適用することができる。また上述の実施形態では、電動機１は、鉄道車両に適用されるものとしたが、例えば自動車などの車両用や、エレベータの巻上機などの産業用であってもよい。また上記実施形態では、スポーク２９が６本設けられているが、これに限定されず、スポークの本数は、任意に設定可能である。
　肉抜部４０は、例えば凸部４１が径方向Ｒの外側に向いた略三角形状でもよい。また、肉抜部４０は、略三角形状や略円形以外の形状でもよい。また、回転子鉄心２１は、支持部２７を有さずに、スポーク２９がシャフト２３に直接に固定されてもよい。また、肉抜部４０の一部（例えば凸部４１の少なくとも一部）は、隣り合う２つの空隙３１の弧状部３１ａの間を繋ぐ仮想線ＩＬよりも、径方向Ｒの内側に位置してもよい（図２４参照）。言い換えると、肉抜部４０の一部は、スポーク２９に入り込み、スポーク２９に設けられてもよい。この場合、肉抜部４０の一部は、スポーク２９の接続部２９ａにおいて、一対の膨らみ部３０Ａ，３０Ｂの間の領域３２に設けられてもよい。このような構成によれば、肉抜部４０の面積をさらに大きくすることができる。その結果、電動機１のさらなる軽量化を図ることができる。
　また、空隙３１の内部に冷却風が供給される場合、空隙３１の内面には、フィン６２が設けられてもよい（図２５参照）。なお、フィン６２は、軸方向Ｚに延びた板状部でもよく、空隙３１の内面に設けられた突起でもよい。フィン６２が設けられた場合、放熱面積の増加により冷却性能の向上を図ることができる。
　また、肉抜部４０の内部に冷却風が供給される場合、肉抜部４０の内面には、フィン６４が設けられてもよい（図２６参照）。なお、フィン６４は、軸方向Ｚに延びた板状部でもよく、肉抜部４０の内面に設けられた突起でもよい。フィン６４が設けられた場合、放熱面積の増加により冷却性能の向上を図ることができる。
　以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、ヨークの周方向に沿って離間して配置され、前記ヨークとシャフトとの間に設けられてヨークを支持した複数のスポークを回転子鉄心が持つことにより、電動機の軽量化を図ることができる。
　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…電動機、２１…回転子鉄心、２３…シャフト、２５…ヨーク、２９…スポーク、２９ａ…ヨークに対するスポークの接続部、３１…空隙、３５…ロータバー（導体）、４０…肉抜部、４１…肉抜部の凸部、８０…固定部、８４…支持面、９１…第１部材、９２…第２部材、９５…第１スポーク、９６…第２スポーク、１００…制風構造、１０２…カバー、Ｚ…軸方向、Ｒ…径方向、θ…周方向。

Claims (17)

  1. 　中心軸回りに回転可能な回転子鉄心と、
    　前記回転子鉄心が固定されたシャフトと、
    　を備え、
    　前記回転子鉄心は、
    　　少なくとも１つの導体を支持する環状のヨークと、
    　　前記ヨークの周方向に離間して配置され、前記ヨークと前記シャフトとの間に設けられて前記ヨークを支持した複数のスポークと、
    　を有した、
    　かご形誘導電動機。
  2. 　前記複数のスポークは、互いに隣り合う２つのスポークを含み、前記２つのスポークの間の空隙は、略三角形状である、
    　請求項１に記載のかご形誘導電動機。
  3. 　前記複数のスポークに含まれるスポークの本数は、前記かご形誘導電動機の極数の整数倍の数である、
    　請求項１または請求項２に記載のかご形誘導電動機。
  4. 　前記複数のスポークに含まれるスポークの本数は、前記かご形誘導電動機の極数の整数倍とは異なる数である、
    　請求項１または請求項２に記載のかご形誘導電動機。
  5. 　前記回転子鉄心は、前記シャフトに設けられて前記スポークを前記シャフトに固定する固定部をさらに有し、
    　前記固定部は、前記ヨークの周方向で前記スポークを支持する支持面を有した、
    　請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のかご形誘導電動機。
  6. 　前記回転子鉄心は、前記ヨークの軸方向で互いに重ねられてそれぞれ前記ヨークの一部を形成している第１部材および第２部材を含み、
    　前記複数のスポークは、前記第１部材によって形成された第１スポークと、前記第２部材によって形成された第２スポークとを含み、
    　前記第１スポークの少なくとも一部と前記第２スポークの少なくとも一部とは、前記周方向で互いに異なる位置に配置されている、
    　請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のかご形誘導電動機。
  7. 　前記第１スポークと前記第２スポークとは、前記ヨークの周方向において、前記中心軸を中心とする放射方向に対して互いに反対方向に傾いている、
    　請求項６に記載のかご形誘導電動機。
  8. 　前記回転子鉄心および前記回転子鉄心の周囲の少なくとも一方に設けられ、前記複数のスポークに含まれて隣り合う２つのスポークの間の空隙の少なくとも一部を前記ヨークの軸方向から覆うカバーをさらに備えた、
    　請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のかご形誘導電動機。
  9. 　前記回転子鉄心は、前記スポークの延長線上に肉抜部を有する、
    　請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のかご形誘導電動機。
  10. 　前記肉抜部は、略三角形状である、
    　請求項９に記載のかご形誘導電動機。
  11. 　前記肉抜部は、前記スポークに対して凸部が向いた略三角形状である、
    　請求項１０に記載のかご形誘導電動機。
  12. 　前記スポークは、前記ヨークに対する接続部を有し、前記接続部は、前記ヨークの径方向の外側に向けて進むに従い前記スポークの中心線から離れる方向に膨らむ一対の膨らみ部を有し、
    　前記肉抜部の前記凸部は、前記一対の膨らみ部の間の領域に向いている、
    　請求項１１に記載のかご形誘導電動機。
  13. 　前記肉抜部は、略円形である、
    　請求項９に記載のかご形誘導電動機。
  14. 　前記肉抜部は、前記ヨークの周方向の最大幅が前記ヨークの径方向の最大幅に比べて大きな扁平形状である、
    　請求項９から請求項１３のいずれか１項に記載のかご形誘導電動機。
  15. 　前記複数のスポークに含まれて隣り合う２つのスポークの間の空隙と前記肉抜部との間の最短離間距離をＤとし、
    　前記複数のスポークに含まれるスポークの前記ヨークの周方向における幅をＷとしたとき、
    　前記空隙と前記肉抜部との間の最短離間距離Ｄ、および前記スポークの幅Ｗは、
    　Ｄ≧Ｗ／２
    を満たすように設定されている、
    　請求項９から請求項１４のいずれか１項に記載のかご形誘導電動機。
  16. 　前記空隙と前記肉抜部との最短離間距離Ｄ、および前記スポークの幅Ｗは、
    　Ｄ＜Ｗ
    　をさらに満たすように設定されている、
    　請求項１５に記載のかご形誘導電動機。
  17. 　前記複数のスポークに含まれて隣り合う２つのスポークの間の空隙と前記肉抜部との間の最短離間距離をＤとし、
    　前記空隙と前記導体との間の最短離間距離をＫとし、
    　前記導体と前記肉抜部との間の最短離間距離をＱとしたとき、
    　前記空隙と前記肉抜部との間の最短離間距離Ｄ、前記空隙と前記導体との間の最短離間距離Ｋ、および前記導体と前記肉抜部との間の最短離間距離Ｑは、
    　Ｑ＋Ｄ≧Ｋ
    　を満たすように設定されている、
    　請求項９から請求項１６のいずれか１項に記載のかご形誘導電動機。
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