(57)【要約】【課題】かご形誘導機における回転子内の導体を冷却する性能を高める。【解決手段】環状の固定子１１の内側に設けられたロータコア１６には複数のスロット２６，２６Ａが回転子１５の回転軸線１５１の方向に貫通するように形成されている。各スロット２６，２６Ａ内には導体２７，２７Ａが充填されている。ロータコア１６には複数の取り付け溝２８がロータコア１６の内周面１６１からスロット２６Ａに達するように形成されており、取り付け溝２８には放熱片２９が差し込み固定されている。挿入部２９１を取り付け溝２８に挿入した状態では、挿入部２９１の基端が導体２７Ａに接触しており、且つ挿入部２９１と放熱部２９２との段差がロータコア１６の内周面１６１に接している。【選択図】図２
2010263759.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状の固定子の内側にロータコアが設けられており、前記ロータコアは、その周方向に配列された複数のスロットを備えており、前記スロット内には導体が設けられており、前記ロータコアにはその回転軸線の方向に貫通する貫通路が設けられているかご形誘導機における回転子において、
前記貫通路内には放熱片が設けられており、
前記放熱片は、前記導体に直接連結、又は熱伝導率が前記ロータコアの熱伝導率よりも大きい熱伝達体を介して前記導体に連結されているかご形誘導機における回転子。
【請求項２】
前記ロータコアには取り付け溝が前記貫通路と前記スロットとを連通するように形成されており、前記取り付け溝には前記放熱片が前記貫通路側から挿入して設けられており、前記放熱片は、前記導体に直接連結されている請求項１に記載のかご形誘導機における回転子。
【請求項３】
前記放熱片は、前記取り付け溝を充填するように前記導体と一体に形成されている請求項２に記載のかご形誘導機における回転子。
【請求項４】
前記放熱片は、ロータコアの回転に伴って前記回転軸線の方向への送流成分を生成する送流面を有している請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のかご形誘導機における回転子。
【請求項５】
前記ロータコアは、コア板を積層して構成されており、
前記コア板は、スリットを有するスリット付きコア板を少なくとも含み、
複数の前記スリット付きコア板は、連続して積層されており、連続して積層された前記複数のスリット付きコア板の前記スリットは、重ね合わせられて前記取り付け溝を形成する請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載のかご形誘導機における回転子。
【請求項６】
複数のスリット付きコア板を連続して積層されたスリット付き積層群は、複数あり、前記スリット付き積層群は、隣のスリット付き積層群に対して前記回転軸線の周りにずらされている請求項２乃至請求項５のいずれか１項に記載のかご形誘導機における回転子。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の回転子を備えたかご形誘導機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コア板を積層して構成されたロータコアの周方向に配列された複数のスロット内に導体を設けたかご形誘導機における回転子及びかご形誘導機に関する。
【背景技術】
【０００２】
かご形誘導機としては、ロータコアの周方向に並んだ状態で二次導体としての複数の導体をロータコアに収容するとともに、複数の導体の両端を短絡環で短絡して回転子を構成したものが知られている。このかご形誘導機では、ステータコアに巻回された固定子巻線に電流が流されると、固定子から磁束が発生し、この磁束がロータコアの周方向に並んだ導体と順に鎖交することによって、各導体に順に電流が流れ、導体を流れる電流と磁束との相互作用によって回転子が回転する。
【０００３】
回転子で発生した熱を排除するため、特許文献１では、ロータコアに中空部が形成され、中空部内に通された回転軸の外周面と回転子の内周面との間にファン形状の通風装置が介在されている。ロータコアは、通風装置を介して回転軸に支持されており、回転軸、通風装置及びロータコアが一体的に回転する。回転する通風装置は、中空部内の流体を回転軸の軸方向へ流して回転子を冷却する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００２−５３７７４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
回転子内の発熱する導体を冷却するには、導体の熱を通風装置の回転による通風領域へ導いてくることが望ましい。しかし、特許文献１には、そのための具体的な構成の開示はなく、回転子内の導体を冷却する性能が不十分である。
【０００６】
本発明は、かご形誘導機における回転子内の導体を冷却する性能を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、環状の固定子の内側にロータコアが設けられており、前記ロータコアは、その周方向に配列された複数のスロットを備えており、前記スロット内には導体が設けられており、前記ロータコアにはその回転軸線の方向に貫通する貫通路が設けられているかご形誘導機における回転子を対象とし、請求項１の発明では、前記貫通路内には放熱片が設けられており、前記放熱片は、前記導体に直接連結、又は熱伝導率が前記ロータコアの熱伝導率よりも大きい熱伝達体を介して前記導体に連結されている。
【０００８】
放熱片は、ロータコアと一体的に回転する。ロータコア内の導体で発生する熱は、直接、又は熱伝達体を介して間接的に放熱片に伝わり、放熱片に伝えられた熱は、回転する放熱片から貫通路内の流体へ伝えられる。導体から貫通路内の放熱片へのこのような熱伝達は、回転子内の導体を冷却する性能を高める。
【０００９】
好適な例では、前記ロータコアには取り付け溝が前記貫通路と前記スロットとを連通するように形成されており、前記取り付け溝には前記放熱片が前記貫通路側から挿入して設けられており、前記放熱片は、前記導体に直接連結されている。
【００１０】
ロータコア内の導体で発生する熱は、直接に放熱片に伝わり、放熱片に伝えられた熱は、回転する放熱片から貫通路内の流体へ伝えられる。
好適な例では、前記放熱片は、前記取り付け溝を充填するように前記導体と一体に形成されている。
【００１１】
導体と放熱片との一体形成は、ロータコアを内蔵する型内に導体の材料の溶湯を充填（インサート成形）することによって、達成される。このような一体形成は、放熱片の形成と取り付けとの同時達成を可能にする。
【００１２】
好適な例では、前記放熱片は、ロータコアの回転に伴って前記回転軸線の方向への送流成分を生成する送流面を有している。
送流面を有する放熱片は、放熱片から流体への熱伝達の効率向上に有利である。
【００１３】
好適な例では、前記ロータコアは、コア板を積層して構成されており、前記コア板は、スリットを有するスリット付きコア板を少なくとも含み、複数の前記スリット付きコア板は、連続して積層されており、連続して積層された前記複数のスリット付きコア板の前記スリットは、重ね合わせられて前記取り付け溝を形成する。
【００１４】
スリットを重ね合わせて取り付け溝を形成する構成は、軸線方向の溝長さの選択自由度を高めて、ロータコアの強度確保の確実性を高める。
好適な例では、複数のスリット付きコア板を連続して積層されたスリット付き積層群は、複数あり、前記スリット付き積層群は、隣のスリット付き積層群に対して前記回転軸線の周りにずらされている。
【００１５】
このようなずれ構成は、放熱片の個数増に有利である。
請求項７の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の回転子を備えたかご形誘導機である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、かご形誘導機における回転子内の導体を冷却する性能を高めることができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態を示す側断面図。
【図２】（ａ）は、図１のＡ−Ａ線断面図。（ｂ）は、放熱片２９の斜視図。
【図３】（ａ）は、コア板２０の端面図。（ｂ）は、積層群Ｇ１の端面図。（ｃ）は、回転子の側面図。
【図４】展開図。
【図５】第２の実施形態を示す展開図。
【図６】第３の実施形態を示す展開図。
【図７】第４の実施形態を示し、（ａ）は、コア板２０Ａの端面図。（ｂ）は、コア板２０Ａの端面図。（ｃ）は、展開図。
【図８】第５の実施形態を示し、（ａ）は、断面図。（ｂ）は、部分拡大断面図。
【図９】第６の実施形態を示す断面図。
【図１０】展開図。
【図１１】別の実施形態を示す展開図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図１〜図４について説明する。
図１に示すように、かご形誘導機Ｍは、モータハウジング１０と、モータハウジング１０の内周面に固定された環状の固定子１１と、モータハウジング１０に回転可能に支持された回転子１５とを備えている。
【００１９】
図２に示すように、かご形誘導機Ｍを構成する固定子１１は、環状のステータコア１２と、ステータコア１２の内周に複数配列されたティース１２１間のスロット１２２に施された巻線１３とからなる。スロット１２２は、環状の固定子１１の周方向に等ピッチで配列されている。
【００２０】
図１に示すように、ステータコア１２は、磁性体（電磁鋼板）製の複数枚のコア板１４を積層して構成されており、ロータコア１６は、磁性体（電磁鋼板）製の複数枚のコア板２０を積層して構成されている。
【００２１】
回転子１５は、円筒形状のロータコア１６と、ロータコア１６の筒内（以下においては貫通路１６０と記す）に通された回転軸１７と、ロータコア１６の両端面に接合された一対の短絡環１８，１９とを備えている。ロータコア１６は、一対の短絡環１８，１９及び一対の送風装置２１，２２を介して回転軸１７に支持されている。
【００２２】
図２（ａ）に示すように、送風装置２２は、回転軸１７に嵌合される内輪部２３と、環状の短絡環１８，１９の内周面に嵌合される外輪部２４と、内輪部２３と外輪部２４とに連結された複数の羽根２５とから構成されている。送風装置２１も同様の構成である。回転軸１７の外周面１７１と短絡環１８，１９の内周面との間に介在された送流装置としての送風装置２１，２２、回転軸１７及びロータコア１６は、矢印Ｒの方向へ一体的に回転する。
【００２３】
環状の固定子１１の内側に設けられたロータコア１６には複数のスロット２６，２６Ａが回転子１５の回転軸線１５１の方向に貫通するように形成されている。
図１に示すように、各スロット２６，２６Ａ内には導体２７，２７Ａが充填されている。導体２７，２７Ａは、その両端が短絡環１８，１９に固定されて短絡されている。
【００２４】
回転子１５は、巻線１３への通電制御によって回転軸線１５１を中心にして回転する。
ロータコア１６には複数の取り付け溝２８〔図１では１つのみ示す〕がロータコア１６の内周面１６１からスロット２６Ａに達するように形成されており、取り付け溝２８には放熱片２９が差し込み固定されている。
【００２５】
図２（ｂ）に示すように、放熱片２９は、取り付け溝２８に挿入される挿入部２９１と、挿入部２９１の幅〔回転軸線１５１の方向における長さ〕よりも大きい幅及び挿入部２９１の厚みよりも大きい厚みを有する放熱部２９２とからなる。本実施形態では、放熱片２９は、アルミニウム製である。
【００２６】
図２（ａ）に示すように、挿入部２９１を取り付け溝２８に挿入した状態では、挿入部２９１の基端が導体２７Ａに接触しており、且つ挿入部２９１と放熱部２９２との段差がロータコア１６の内周面１６１に接している。隣り合う放熱片２９の放熱部２９２同士が接触することはなく、導体２７Ａを流れる電流が放熱片２９を介して短絡することはない。
【００２７】
図３（ａ）は、ロータコア１６を構成するコア板２０を示す。コア板２０には貫通路１６０を形成する貫通孔２０１が形成されていると共に、スロット２６形成用の形成孔２０２及びスロット２６Ａ形成用の形成孔２０２Ａが貫通孔２０１の周りに配列するように形成されている。コア板２０には複数のスリット２０３が貫通孔２０１から径方向へ延びて形成孔２０２Ａに達するように形成されている。
【００２８】
図３（ｂ）は、スリット２０３が重なるように複数枚のコア板２０を連続して積層した積層群Ｇ１を示す。重ね合わせられたスリット２０３によって構成された取り付け溝２８には放熱片２９の挿入部２９１が挿入されている。
【００２９】
図３（ｂ）に鎖線で示す取り付け溝２８は、積層された複数枚のコア板２０からなる別の積層群Ｇ２のものであり、この積層群Ｇ２は、実線で示す取り付け溝２８を備えたコア板２０の積層群Ｇ１と隣り合っている。鎖線で示す取り付け溝２８を備えた積層群Ｇ２は、実線で示す取り付け溝２８を備えたコア板２０の積層群Ｇ１に対して、回転軸線１５１を中心にして、ロータコア１６の周方向におけるスロット２６，２６Ａのピッチ角θの整数倍（図示の例では２倍）だけずらされている。図示の例では、矢印Ｒで示す回転方向とは逆方向にずらされている。
【００３０】
図３（ｃ）は、複数の積層群Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５，Ｇ６，Ｇ７，Ｇ８を回転軸１７の軸方向へ配列した状態を示す。積層群Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５，Ｇ６，Ｇ７，Ｇ８は、取り付け溝２８を備えたスリット付き積層群である。積層群Ｇ（ｎ＋１）（ｎ＝１〜７）は、隣り合う積層群Ｇ（ｎ）に対してピッチ角θだけ矢印Ｒで示す回転方向とは逆方向にずらされている。
【００３１】
図４は、放熱片２９を差し込んだロータコア１６の内周面１６１を平面展開した展開図を表す。
本実施形態では、導体２７，２７Ａは、図４に示すように放熱片２９を差し込んだ積層群Ｇ１〜Ｇ８を接合した状態で、導体２７，２７Ａの材料（例えは銅、アルミニウム等）の溶湯をスロット２６，２６Ａに充填して固化することによって形成される。これにより、導体２７Ａと放熱片２９とが直接連結（直結）する。
【００３２】
図１に示すモータハウジング１０内は、図示しない導入通路及び図示しない排出通路を介して大気に連通している。本実施形態では、回転軸１７の矢印Ｒの方向への回転に伴って、送風装置２１の羽根２５が矢印Ｑ〔図１参照〕の方向へ貫通路１６０内に向けて空気を送り、送風装置２２の羽根２５が貫通路１６０内から貫通路１６０外へ空気を送り出す。送風装置２１，２２の回転に伴い、モータハウジング１０外の大気から空気が前記導入通路を介してモータハウジング１０内へ導入される。モータハウジング１０内へ導入された空気は、送風装置２１側から貫通路１６０を通って送風装置２２側へ送られる。送風装置２１側から貫通路１６０を通って送風装置２２側へ送られた空気は、前記排出通路からモータハウジング１０外へ流出する。
【００３３】
ロータコア１６の外周面１６２の近くにある導体２７Ａで発生する熱の一部は、放熱片２９に伝わる。又、他の導体２７で発生する熱の一部もロータコア１６を介して放熱片２９に伝わる。放熱片２９に伝えられた熱は、貫通路１６０内を流れる空気に伝わる。つまり、貫通路１６０内の放熱片２９と貫通路１６０内を流れる空気との間の熱伝達作用は、導体２７Ａの冷却をもたらす。
【００３４】
第１の実施形態では以下の効果が得られる。
（１）導体２７Ａから放熱片２９に伝えられた熱は、回転する放熱片２９から貫通路１６０内を流れる空気へ伝えられる。モータハウジング１０内における空気流速は、空気流を発生させる送風装置２１，２２を設けた貫通路１６０内で最速である。導体２７Ａに直結する放熱片２９を空気流速が最速となる貫通路１６０内に突入させた構成は、ロータコア１６内（回転子１５内）の導体２７を冷却する性能を高める。
【００３５】
（２）導体２７Ａの材料の溶湯を固化して放熱片２９に直接連結（直結）した構成は、導体２７Ａから放熱片２９への熱伝達効率を高める。このような一体構成は、導体２７Ａを冷却する性能の向上に寄与する。
【００３６】
（３）スリット２０３を重ね合わせて取り付け溝２８を形成するようにコア板２０を積層する構成では、単一の積層群に使用されるコア板２０の枚数の選択自由度が高い。つまり、回転軸線１５１の方向の取り付け溝２８の長さの選択自由度が高まり、ロータコア１６の強度確保の確実性を高めるように単一の積層群に使用されるコア板２０の枚数を選択することができる。
【００３７】
（４）放熱片２９の個数が多いほど、ロータコア１６の外周面１６２付近を冷却する効果が高くなる。隣り合う積層群（ｎ＋１），Ｇ（ｎ）を回転軸線１５１の周りにずらす構成は、ロータコア１６に差し込まれる放熱片２９の個数増に有利である。
【００３８】
次に、図５の第２の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符合を用い、その詳細説明は省略する。
図５は、放熱片２９Ａを差し込んだロータコア１６の内周面１６１を平面展開した展開図を表す。放熱片２９Ａは、回転軸線１５１に沿って送風装置２１側から送風装置２２側へと向かうにつれて、ロータコア１６の回転方向Ｒ〔図１参照〕とは反対側に向かう送風面２９３を有する形状に形成されている。ロータコア１６の回転に伴い、放熱片２９Ａの送風面２９３は、回転軸線１５１に沿って送風装置２１側から送風装置２２側へと貫通路１６０〔図１参照〕内の空気を送る。送風面２９３は、ロータコア１６の回転に伴って回転軸線１５１の方向へ送られる空気（冷却流体）流の送流成分を生成する。
【００３９】
送風面２９３を有する放熱片２９Ａは、放熱片２９Ａから空気への熱伝達の効率向上に有利である。又、送風面２９３の存在は、送風装置２１，２２の省略を可能にする。
次に、図６の第３の実施形態を説明する。第２の実施形態と同じ構成部には同じ符合を用い、その詳細説明は省略する。
【００４０】
図６は、放熱片２９Ａを差し込んだロータコア１６の内周面１６１を平面展開した展開図を表す。隣り合う積層群Ｇ（ｎ），Ｇ（ｎ＋１）（ｎは整数）内の放熱片２９Ａのうち、回転軸線１５１の方向において隣り合う一対の放熱片２９Ａ間は、絶縁性の充填材３０によって充填されており、回転軸線１５１の方向において隣り合う放熱片２９Ａは、充填材３０を介して一連なりに繋がれている。このような充填構成は、貫通路１６０内における放熱面積を増やして、ロータコア１６の外周面１６２〔図２（ａ）参照〕付近の冷却効果を高める。
【００４１】
次に、図７の第４の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符合を用い、その詳細説明は省略する。
第４の実施形態では、図７（ａ）に示すコア板２０Ａ及びコア板２０〔図３（ａ）参照〕がロータコア１６〔図１参照〕を構成する。図７（ｂ）は、コア板２０Ａとコア板２０とを重ね合わせた状態を示し、図７（ｃ）は、放熱片２９を差し込んだロータコア１６の内周面１６１を平面展開した展開図を表す。スリットのない複数枚のコア板２０Ａを連続して積層したスリット無し積層群Ｇａと、複数枚のコア板２０を積層したスリット付き積層群Ｇｏとは、回転軸線１５１の方向に交互に設けられている。コア板２０Ａを積層したスリット無し積層群Ｇａをスリット２０３のあるコア板２０の積層群Ｇｏと並設した構成は、スリット付きコア板２０の強度を補って、ロータコア１６の強度向上に寄与する。
【００４２】
次に、図８（ａ），（ｂ）の第５の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符合を用い、その詳細説明は省略する。
放熱片２９の挿入部２９１と導体２７Ａとの間には熱伝達体３１が介在されている。挿入部２９１と導体２７Ａとの両方に直接連結されている熱伝達体３１は、ロータコア１６（つまりコア板２０）の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する材質で形成されている。コア板２０よりも高い熱伝導率を有する熱伝達体３１は、導体２７Ａから放熱片２９への熱伝達の向上に寄与する。
【００４３】
次に、図９及び図１０の第６の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符合を用い、その詳細説明は省略する。
図９に示すように、導体２７，２７Ｂと放熱片２９Ｂとは、同じ材料で一体形成されている。導体２７，２７Ｂ及び放熱片２９Ｂは、放熱片２９Ｂの放熱部２９２を型成形可能な型内にロータコア１６を内蔵した状態で、導体２７，２７Ｂ及び放熱片２９Ｂの材料（例えは銅、アルミニウム等）の溶湯をスロット２６，２６Ａへ送り込むことによって形成される。スロット２６Ａへ送り込まれた溶湯は、取り付け溝及び放熱部２９２を成形する型内の放熱部成形空間に流入して充填される。溶湯が固化すれば、導体２７Ｂと放熱片２９Ｂとが一体形成される。
【００４４】
図１０は、ロータコア１６の内周面１６１及び放熱片２９Ｂ成形用の型３２，３３を平面展開した展開図を表す。型３２，３３は、ロータコア１６の貫通路１６０〔図１参照〕内に左右から入れられて接合される。
【００４５】
型３２，３３を用いたこのような一体形成は、放熱片２９Ｂの形成工程と、ロータコア１６に放熱片２９Ｂを取り付ける工程とを１工程に集約して、製造工程を簡素し、製造コストが低減される。
【００４６】
本発明では以下のような実施形態も可能である。
○図１１に示すように、ロータコア１６の周方向に列設された２列の放熱片２９Ｃ，２９Ｄを貫通路１６０〔図１参照〕内に入れられる型３４，３５を用いて導体と共に型成形してもよい。
【００４７】
○放熱片２９の挿入部２９１の形状を適宜に変更してもよい。例えば、取り付け溝２８の溝幅が取り付け溝２８の深さ方向に向かうにつれて小さくなる形状にしておき、挿入部２９１の厚み（取り付け溝２８の溝幅方向の厚み）を基端から先端に向かうにつれて小さくなる形状にしてもよい。
【００４８】
○導体として、巻線を採用してもよい。この場合、スロット２６に施される巻線と放熱片２９との間に、図８に示すような熱伝達体３１を介在することが望ましい。
○回転軸線１５１の方向における放熱片２９の長さが回転軸線１５１の方向におけるロータコア１６の長さ程度であってもよい。
【００４９】
○送風装置２１，２２は、貫通路１６０内にあってもよい。
○一対の送風装置２１，２２のうち、一方のみを採用してもよい。
○冷却流体として、空気以外の気体や液体を用いてもいよい。
【００５０】
前記した実施形態から把握できる技術思想について以下に記載する。
〔１〕前記ロータコアは、コア板を積層して構成されており、前記コア板は、スリットを有するスリット付きコア板と、前記スリットを有しないスリット無しコア板との２種類であり、複数の前記スリット付きコア板は、連続して積層されたスリット付き積層群を構成し、連続して積層された前記複数の第１コア板の前記スリットは、連なって前記取り付け溝を構成しており、前記スリット付き積層群は、複数あり、前記複数のスリット無しコア板は、隣り合う前記スリット付き積層群の間にある請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のかご形誘導機における回転子。
【符号の説明】
【００５１】
１１…固定子。１５１…回転軸線。１６…ロータコア。１６０…貫通路。１６２…外周面。２０…スリット付きコア板。２０Ａ…スリット無しコア板。２０３…スリット。２６，２６Ａ…スロット。２７，２７Ａ…導体。２９，２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９Ｄ…放熱片。２８…取り付け溝。２９１…送流面としての送風面。Ｇ１〜Ｇ８，Ｇｏ…スリット付き積層群。Ｍ…かご形誘導機。
【図１】
2010263759.tif 000003
【図２】
2010263759.tif 000004
【図３】
2010263759.tif 000005
【図４】
2010263759.tif 000006
【図５】
2010263759.tif 000007
【図６】
2010263759.tif 000008
【図７】
2010263759.tif 000009
【図８】
2010263759.tif 000010
【図９】
2010263759.tif 000011
【図１０】
2010263759.tif 000012
【図１１】
2010263759.tif 000013