(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に延在する回転軸と、該回転軸の外周に設けられる積層コアと、該積層コアの周方向に所定間隔を空けて設けられていて前記軸線方向に沿ってそれぞれ延在する複数のスロットと、を備えるかご形回転子であって、
前記スロットの各々は、前記積層コアによって全周が閉塞されたクローズドスロットであって、前記軸線方向に対して垂直な方向において断面形状を有しており、
各スロットの前記断面形状は、前記積層コアの周方向に沿ってそれぞれ延在する内周縁部及び外周縁部と、前記積層コアの半径方向に沿ってそれぞれ延在する第１の側部及び第２の側部と、前記内周縁部及び前記第１の側部を接続する第１の湾曲角部と、前記内周縁部及び前記第２の側部を接続する第２の湾曲角部と、前記外周縁部及び前記第１の側部を接続する第３の湾曲角部と、前記外周縁部及び前記第２の側部を接続する第４の湾曲角部と、を有しており、
前記内周縁部は、前記第１の湾曲角部及び前記第２の湾曲角部よりも大きい曲率半径を有するとともに、半径方向内側に向かって突出する凸形状を有しており、
前記外周縁部は、前記第３の湾曲角部及び前記第４の湾曲角部よりも大きい曲率半径を有するとともに、半径方向外側に向かって突出する凸形状を有する、かご形回転子。
【請求項２】
前記第１の側部及び前記第２の側部は直線によってそれぞれ形成されており、前記第１の側部及び前記第２の側部は、周方向に隣接する別のスロットの第２の側部及び第１の側部に対してそれぞれ平行に延在するように形成される、請求項１に記載のかご形回転子。
【請求項３】
前記内周縁部と前記積層コアの内周との間に画定される内方肉厚が、前記第１の湾曲角部及び前記第２の湾曲角部のうちの一方から他方に向かって、スロット底部において極小値に到達するまで徐々に小さくなるとともに、前記極小値に到達した後、徐々に大きくなるように寸法決めされる、請求項１又は２に記載のかご形回転子。
【請求項４】
前記スロット底部が、前記スロットの周方向における中間点に位置する、請求項３に記載のかご形回転子。
【請求項５】
前記外周縁部と前記積層コアの外周との間に画定される外方肉厚が、前記第３の湾曲角部及び前記第４の湾曲角部のうちの一方から他方に向かって、スロット頂部において極小値に到達するまで徐々に小さくなるとともに、前記極小値に到達した後、徐々に大きくなるように寸法決めされる、請求項１から４のいずれか１項に記載のかご形回転子。
【請求項６】
前記スロット頂部が、前記スロットの周方向における中間点に位置する、請求項５に記載のかご形回転子。
【請求項７】
前記外周縁部は、前記スロット頂部を通って延在する湾曲部を有しており、
該湾曲部の曲率半径は、
前記積層コアと同心であって前記スロット頂部を通る円の半径よりも小さく、かつ、前記スロット頂部を通り、前記第１の側部及び前記第２の側部に内接する内接円の半径よりも大きくなるように寸法決めされる、請求項５又は６に記載のかご形回転子。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載のかご形回転子を備えた電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、かご形回転子及びかご形回転子を備える電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６は、従来技術に係る回転子の積層コア１００を示す断面図である。積層コア１００には、周方向Ｃ（回転方向）に所定間隔を空けて複数のスロット１０２が形成されており、積層コア１００を通る磁束経路を形成する歯１０４と、スロット１０２とが周方向Ｃにおいて交互に配列されている。図示される積層コア１００に形成されるスロット１０２は、積層コア１００の外周１００ａによって外周縁部が閉塞されたクローズドスロットである。このタイプのスロット１０２は、積層コア１００によって全周が包囲されている。
【０００３】
図７は、図６の積層コア１００のうちの１つのスロット１０２及びその周辺を拡大して示す部分拡大図である。積層コア１００を有する回転子を備えた電動機を高速回転させた場合、スロット底部１０２ａ及びスロット頂部１０２ｂの近傍において応力集中が発生する。すなわち、図示されるように、スロット１０２の内周縁部１０６及び外周縁部１０８がそれぞれ単純な円弧形状である場合、積層コア１００の半径方向Ｒの肉厚は、スロット底部１０２ａ及びスロット頂部１０２ｂの位置において急激に小さくなるので、応力集中が顕著に発生する。図６には、応力集中が発生する領域Ｑ１，Ｑ２が破線で示されている。
【０００４】
特許文献１には、スロットの周縁部において発生する最大応力を低減することを目的として、周方向に長尺のスロットが形成された回転子が開示されている。図８は、特許文献１に開示される積層コア２００のうちの隣接する２つのスロット２０２及びその周辺を拡大して示す部分拡大図である。図示されるように、この公知技術におけるスロット２０２は、半径方向Ｒの寸法よりも周方向Ｃの寸法が大きい特徴的な断面形状を有している。
【０００５】
しかしながら、このような長尺化されたスロット２０２が形成されると、スロット２０２と積層コア２００の外周２０４との間に形成されるブリッジ部２０６もそれに応じて周方向Ｃにおいて長尺化する。それにより、ブリッジ部２０６に作用する遠心力が増大する。また、ブリッジ部２０６は、スロット２０２内に収容される導体（図示せず）に作用する遠心力を受けることになるが、それら導体に作用する遠心力もスロット２０２が周方向に長尺化するのに従って増大する。その結果、ブリッジ部２０６を半径方向Ｒの外側に引張る引張力が大きくなり、ブリッジ部２０６のうち、スロット２０２の両端近傍の領域Ｑ５，Ｑ６において大きな応力が発生する。また、領域Ｑ５，Ｑ６においては、スロット２０２の曲率が急激に変化しているので、応力集中が発生しやすい。したがって、領域Ｑ５，Ｑ６の部分の強度が十分でなければ、ブリッジ部２０６が領域Ｑ５，Ｑ６で破断して、積層コア２００から分離する虞がある。同様に、スロット２０２の半径方向Ｒの内側においても、スロット２０２の曲率が急激に変化する領域Ｑ３，Ｑ４において応力集中が発生する。さらに、領域Ｑ３，Ｑ４は、スロット２０２の間に延在する歯２１２に作用する遠心力を受けるので、大きな応力が発生する。したがって、領域Ｑ３，Ｑ４の部分の強度が十分でなければ、積層コア２００が破断する虞がある。このように、この公知技術における回転子においては、応力集中が発生する領域Ｑ３〜Ｑ６の強度に応じて電動機の回転数が制限される。
【０００６】
また、この公知技術によれば、半径方向Ｒに延在するスロット２０２の側部２０８，２１０は、周方向Ｃにおいて隣接する他のスロット２０２の側部２１０，２０８に向かって突出する凸形状を有している。それにより、隣接するスロット２０２の間に形成される歯２１２は、局所的に幅が小さい幅狭部２１４を有するようになる。そして、これら幅狭部２１４によって積層コア２００を通る磁束量が制限されるので、電動機によって得られるトルクが低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−２５３５１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、積層コアに発生する応力集中を軽減し、回転数を増大できる回転子及びそのような回転子を備えた電動機が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願に係る１番目の発明によれば、軸線方向に延在する回転軸と、該回転軸の外周に設けられる積層コアと、該積層コアの周方向に所定間隔を空けて設けられていて前記軸線方向に沿ってそれぞれ延在する複数のスロットと、を備えるかご形回転子であって、前記スロットの各々は、前記積層コアによって全周が閉塞されたクローズドスロットであって、前記軸線方向に対して垂直な方向において断面形状を有しており、各スロットの前記断面形状は、前記積層コアの周方向に沿ってそれぞれ延在する内周縁部及び外周縁部と、前記積層コアの半径方向に沿ってそれぞれ延在する第１の側部及び第２の側部と、前記内周縁部及び前記第１の側部を接続する第１の湾曲角部と、前記内周縁部及び前記第２の側部を接続する第２の湾曲角部と、前記外周縁部及び前記第１の側部を接続する第３の湾曲角部と、前記外周縁部及び前記第２の側部を接続する第４の湾曲角部と、を有しており、前記内周縁部は、前記第１の湾曲角部及び前記第２の湾曲角部よりも大きい曲率半径を有するとともに、半径方向内側に向かって突出する凸形状を有しており、前記外周縁部は、前記第３の湾曲角部及び前記第４の湾曲角部よりも大きい曲率半径を有するとともに、半径方向外側に向かって突出する凸形状を有する、かご形回転子が提供される。
本願に係る２番目の発明によれば、１番目の発明のかご形回転子において、前記第１の側部及び前記第２の側部は直線によってそれぞれ形成されており、前記第１の側部及び前記第２の側部は、周方向に隣接する別のスロットの第２の側部及び第１の側部に対してそれぞれ平行に延在するように形成される。
本願に係る３番目の発明によれば、１番目又は２番目の発明のかご形回転子において、前記内周縁部と前記積層コアの内周との間に画定される内方肉厚が、前記第１の湾曲角部及び前記第２の湾曲角部のうちの一方から他方に向かって、スロット底部において極小値に到達するまで徐々に小さくなるとともに、前記極小値に到達した後、徐々に大きくなるように寸法決めされる。
本願に係る４番目の発明によれば、３番目の発明のかご形回転子において、前記スロット底部が、前記スロットの周方向における中間点に位置する。
本願に係る５番目の発明によれば、１番目から４番目の発明のいずれかのかご形回転子において、前記外周縁部と前記積層コアの外周との間に画定される外方肉厚が、前記第３の湾曲角部及び前記第４の湾曲角部のうちの一方から他方に向かって、スロット頂部において極小値に到達するまで徐々に小さくなるとともに、前記極小値に到達した後、徐々に大きくなるように寸法決めされる。
本願に係る６番目の発明によれば、５番目の発明のかご形回転子において、前記スロット頂部が、前記スロットの周方向における中間点に位置する。
本願に係る７番目の発明によれば、５番目又は６番目の発明のかご形回転子において、前記外周縁部は、前記スロット頂部を通って延在する湾曲部を有しており、該湾曲部の曲率半径は、前記積層コアと同心であって前記スロット頂部を通る円の半径よりも小さく、かつ、前記スロット頂部を通り、前記第１の側部及び前記第２の側部に内接する内接円の半径よりも大きくなるように寸法決めされる。
本願に係る８番目の発明によれば、１番目から７番目のいずれかの発明のかご形回転子を備えた電動機が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の構成を採用すれば、応力集中が生じやすいスロットの外周縁部及び内周縁部の曲率半径が大きくなるように寸法決めされる。また、大きい応力が発生するスロットの湾曲角部においては半径方向における積層コアの肉厚が大きくなるように寸法決めされる。それにより、回転子が回転動作する際に、積層コアに発生する応力が分散され、最大応力が低下する。したがって、より高い回転数で動作可能な回転子が提供される。また、そのような回転子を採用することによって、高出力の電動機が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る回転子を示す概略断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る回転子の積層コアを示す断面図である。
【図３】図２の積層コアの一部を拡大して示す部分拡大図である。
【図４】図２の積層コアのスロットを拡大して示す部分拡大図である。
【図５】本発明の別の実施形態に係る回転子における図３に対応する部分拡大図である。
【図６】従来技術に係る回転子の積層コアを示す断面図である。
【図７】図６の積層コアの一部を拡大して示す部分拡大図である。
【図８】別の従来技術に係る積層コアの一部を拡大して示す部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図示される実施形態の構成要素は、本発明の理解を助けるために縮尺が適宜変更されている。同一又は対応する構成要素には、同一の参照符号が使用される。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態に係る回転子１０を示す概略断面図である。回転子１０はかご形回転子であり、回転子１０の軸線方向Ｏに延在する回転軸１２と、回転軸１２の外周１２ａに取付けられる積層コア１４と、積層コア１４の内部を通って軸線方向Ｏに対して概ね平行に延在する複数の導体バー１６と、導体バー１６の軸線方向Ｏにおける両端１６ａ，１６ｂに設けられていて導体バー１６を互いに電気的に接続する環状の導体リング１８と、を備えている。回転子１０は、回転子１０の半径方向Ｒの外側に設けられる固定子（図示せず）と協働して回転動作するように形成されていて、固定子とともに誘導電動機を形成する。
【００１４】
積層コア１４は、多数の電磁鋼板を軸線方向Ｏに重ね合わせることによって形成される、概ね円筒形状を有する部材である。導体バー１６及び導体リング１８は、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金から形成される。或いは、導体バー１６及び導体リング１８は、より電気抵抗が小さい銅又は銅合金から形成されてもよい。回転子１０はスキューされていてもよく、その場合、導体バー１６は軸線方向Ｏに対して傾斜して延在する。
【００１５】
一般に、回転子において発生する応力は、回転子の回転数が増大するのに従って大きくなる。換言すると、回転子の最大回転数を増大させて電動機の動作を高速化するには、回転子において発生する最大応力を低減することが１つの方法である。本実施形態によれば、積層コア１４に形成されるスロットの形状を最適化することによって、回転子１０に発生する最大応力を低減することができる。具体的には、本実施形態は、発生する応力が大きい箇所では、積層コアの半径方向の肉厚を大きくするとともに、反対に、発生する応力が小さい箇所では、積層コアの半径方向の肉厚を小さくする思想に基づいている。また、応力集中が発生しやすい箇所では、スロットの曲率半径を大きくする。このような思想に基づいて、積層コアに発生する応力分布を均一化し、最大応力が局所的に増大するのを防止できるように、スロット形状を最適化する。
【００１６】
図２は、本発明の実施形態に係る回転子１０の積層コア１４を示す断面図である。図２は、積層コア１４の、軸線方向Ｏに対して垂直な断面を示している。積層コア１４には、周方向Ｃに所定間隔を空けて複数のスロット２０が形成されている。隣接するスロット２０の間には、歯３０が形成されている。各スロット２０は、軸線方向Ｏ（図１）に沿って形成されており、図２においては図示されない導体バー１６がスロット２０内を通って延在している。本実施形態において、スロット２０は、積層コア１４によって全周が包囲されたクローズドスロットである。各スロット２０は互いに同一形状に形成される。特に限定されないものの、スロット２０は、半径方向Ｒにおいて長尺の寸法を有していてもよい。
【００１７】
図３は、図２の積層コア１４のうちの隣接する２つのスロット２０及びその周辺を拡大して示す部分拡大図である。スロット２０は、断面図において、周方向Ｃに沿って延在していて半径方向Ｒの内側に位置する内周縁部Ｌ１と、周方向Ｃに沿って延在していて半径方向Ｒの外側に位置する外周縁部Ｌ２と、半径方向Ｒに沿って内周縁部Ｌ１及び外周縁部Ｌ２の間にそれぞれ延在する第１の側部Ｌ３１及び第２の側部Ｌ３２と、を有している。また、スロット２０は、内周縁部Ｌ１及び第１の側部Ｌ３１の間に位置していてそれらを互いに円滑に接続する第１の湾曲角部Ｌ４１と、内周縁部Ｌ１及び第２の側部Ｌ３２の間に位置していてそれらを互いに円滑に接続する第２の湾曲角部Ｌ４２と、外周縁部Ｌ２及び第１の側部Ｌ３１の間に位置していてそれらを互いに円滑に接続する第３の湾曲角部Ｌ４３と、外周縁部Ｌ２及び第２の側部Ｌ３２の間に位置していてそれらを互いに円滑に接続する第４の湾曲角部Ｌ４４と、を有している。
【００１８】
本実施形態によれば、内周縁部Ｌ１、外周縁部Ｌ２及び各湾曲角部Ｌ４１〜Ｌ４４は、さらに詳細に後述する関係に従って定められる曲率半径をそれぞれ有する湾曲形状を有している。
【００１９】
内周縁部Ｌ１の曲率半径Ｒ１は、第１の湾曲角部Ｌ４１の曲率半径Ｒ４１及び第２の湾曲角部Ｌ４２の曲率半径Ｒ４２よりも大きくなるように寸法決めされる。なお、第１の湾曲角部Ｌ４１の曲率半径Ｒ４１及び第２の湾曲角部Ｌ４２の曲率半径Ｒ４２は同一の大きさを有していてもよい。
【００２０】
また、外周縁部Ｌ２の曲率半径Ｒ２は、第３の湾曲角部Ｌ４３の曲率半径Ｒ４３及び第４の湾曲角部Ｌ４４の曲率半径Ｒ４４よりも大きくなるように寸法決めされる。なお、第３の湾曲角部Ｌ４３の曲率半径Ｒ４３及び第４の湾曲角部Ｌ４４の曲率半径Ｒ４４は同一の大きさを有していてもよい。また、外周縁部Ｌ２の曲率半径Ｒ２は、内周縁部Ｌ１の曲率半径Ｒ１よりも小さくなるように寸法決めされる。
【００２１】
また、図３から分かるように、内周縁部Ｌ１及び外周縁部Ｌ２は、半径方向Ｒの内側及び外側に向かってそれぞれ凸形状を有している。より具体的には、スロット２０は、半径方向Ｒの最も内側に位置するスロット底部２２を有する。また、スロット２０は、半径方向Ｒの最も外側に位置するスロット頂部２４を有する。なお、本実形態において、スロット２０は周方向Ｃにおいて対称な形状を有しているので、スロット底部２２及びスロット頂部２４は、スロット２０の内周縁部Ｌ１及び外周縁部Ｌ２の中間点にそれぞれ位置する。
【００２２】
本実施形態によれば、スロット２０と積層コア１４の内周１４ａとの間に形成される積層コア１４の内方肉厚は、スロット底部２２において極小値を有するようになる。換言すると、積層コア１４の内方肉厚は、スロット底部２２から第１の湾曲角部Ｌ４１及び第２の湾曲角部Ｌ４２に向かって徐々に大きくなるように形成される。
【００２３】
また、スロット２０と積層コア１４の外周１４ｂとの間に形成される積層コア１４の外方肉厚は、スロット頂部２４において、極小値を有するようになる。換言すると、積層コア１４の外方肉厚は、スロット頂部２４から第３の湾曲角部Ｌ４３及び第４の湾曲角部Ｌ４４に向かって徐々に大きくなるように形成される。
【００２４】
前述した構成によれば、次のような効果が得られる。
【００２５】
（１）スロット２０の内周縁部Ｌ１及び外周縁部Ｌ２の曲率半径を各々の湾曲角部Ｌ４１〜Ｌ４４よりも大きくすることによって、積層コア１４の内方肉厚及び外方肉厚が、スロット底部２２及びスロット頂部２４に向かって緩やかに減少するようになる。したがって、スロット底部２２及びスロット頂部２４において発生する応力集中を緩和できる。
【００２６】
（２）積層コア１４の内方肉厚及び外方肉厚は、スロット底部２２及びスロット頂部２４から各々の湾曲角部Ｌ４１〜Ｌ４４に向かって増大するようになる。すなわち、積層コア１４の内方肉厚及び外方肉厚は、各々の湾曲角部Ｌ４１〜Ｌ４４において極大値を有する。したがって、湾曲角部Ｌ４１〜Ｌ４４の近傍の領域で大きい遠心力を受ける場合であっても、比較的広い範囲で受けることになるので、結果的に最大応力が低下する。
【００２７】
（３）内方肉厚及び外方肉厚の極小値をスロット２０の中間点に設けることによって、曲率が比較的大きく応力集中が発生する傾向にある湾曲角部Ｌ４１〜Ｌ４４からスロット２０の中間点へと応力を分散できるようになる。
【００２８】
（１）〜（３）において述べたように、スロット２０の形状を最適化することによって、積層コア１４に発生する応力が分散されるようになり、応力集中を軽減できる。結果として、発生する最大応力が低下するので、構造強度が同程度の電動機を従来よりも高速回転させられるようになる。或いは、部材に作用する遠心力が必然的に増大する大型の電動機であっても同程度の回転数で回転させられるようになる。
【００２９】
本実施形態の別の観点によれば、スロット２０よりも外周側において発生する応力がスロット頂部２４において極大値を有するように、各部位の曲率半径が寸法決めされる。同様に、スロット２０の内周縁部Ｌ１の近傍において発生する応力がスロット底部２２において極大値を有するように、各部位の曲率半径が寸法決めされる。このような構成によれば、応力の極大値が、スロット頂部２４及びスロット底部２２の２箇所に限定して発生するようになる。したがって、特許文献１に開示される従来技術とは異なり、ブリッジ部が破断して積層コア１４から分離するのを防止できる。
【００３０】
また、本実施形態の別の観点によれば、スロット２０の第１の側部Ｌ３１及び第２の側部Ｌ３２は、直線によってそれぞれ形成される。また、各スロット２０の第１の側部Ｌ３１は、周方向Ｃに隣接する別のスロット２０の第２の側部Ｌ３２に対して平行に延在している。同様に、各スロット２０の第２の側部Ｌ３２は、隣接する別のスロット２０の第１の側部Ｌ３１に対して平行に延在している。
【００３１】
この構成によれば、第１の側部Ｌ３１及び第２の側部Ｌ３２をこのように互いに平行な直線状に形成することによって、隣接するスロット２０の間に形成される歯３０の幅が一定になるので、歯３０を通る磁束量が局所的に形成される幅狭部によって制限されなくなる。また、歯幅を確保するとともに、スロット２０の断面積を実質的に維持できるので、スロット２０を通って延在する導体の量を減らす必要もない。それにより、磁気的作用が向上し、電動機によって得られるトルクを増大できる。さらに、歯３０の幅が一定なので、幅狭部に起因する応力集中の発生を防止できる。また、幅狭部を有しない歯３０によれば、実質的に歯幅が大きくなるので、最大応力が低下する。なお、第１の側部Ｌ３１及び第２の側部Ｌ３２の断面形状は、厳密な直線である必要はない。電動機の磁気的作用との関係において、歯３０によって形成される磁束経路が実質的に一定の幅を有する程度の範囲であれば、第１の側部Ｌ３１及び第２の側部Ｌ３２は曲線であるか、又は曲線を部分的に含む形状であってもよい。
【００３２】
本実施形態のまた別の観点による特徴について、図４を参照して説明する。図４は、図２の積層コア１４のうちの１つのスロット２０を拡大して示す部分拡大図である。図４には、積層コア１４と同心であって、スロット頂部２４を通る円の円弧５０が破線で描かれている。また、スロット頂部２４を通り、第１の側部Ｌ３１及び第２の側部Ｌ３２に内接する内接円６０が破線で描かれている。本実施形態においては、外周縁部Ｌ２の曲率半径Ｒ２は、円弧５０の半径Ｒ５０よりも小さく、かつ内接円６０の円弧の曲率半径Ｒ６０よりも大きくなるように寸法決めされる。
【００３３】
外周縁部Ｌ２の曲率半径Ｒ２をこのような範囲内に寸法決めすることによって、積層コア１４の外方肉厚がスロット頂部２４の近傍において緩やかに変化するようになり、応力集中の原因となることを防止できる。
【００３４】
また、外周縁部Ｌ２の曲率半径Ｒ２を前述した範囲に寸法決めすることによって、外周縁部Ｌ２の周方向の両縁部における積層コアの肉厚を十分に確保できる。したがって、外周縁部Ｌ２の両縁部において発生する最大応力を低減できる。
【００３５】
図５は、本発明の別の実施形態に係る回転子における図３に対応する部分拡大図である。本実施形態においては、外周縁部Ｌ２が、第３の湾曲角部Ｌ４３からスロット２０’の頂部に向かって延在する第１の直線部Ｌ２１と、第４の湾曲角部Ｌ４４からスロット２０’の頂部に向かって延在する第２の直線部Ｌ２２と、第１の直線部Ｌ２１及び第２の直線部Ｌ２２の間を接続する湾曲部Ｌ２３と、を有している。
【００３６】
湾曲部Ｌ２３の曲率半径Ｒ２３は、図３に関連して前述した実施形態と同様に、第３の湾曲角部Ｌ４３の曲率半径Ｒ４３及び第４の湾曲角部Ｌ４４の曲率半径Ｒ４４よりも大きくなるように寸法決めされる。
【００３７】
このように、外周縁部Ｌ２の一部を直線で形成することによって、第３の湾曲角部Ｌ４３及び第４の湾曲角部Ｌ４４において、積層コア１４を幅広に形成できる。したがって、遠心力によって、積層コア１４の外周１４ｂとスロット２０’との間に延在するブリッジ部に大きい引張力が作用する場合であっても、積層コア１４に発生する最大応力が低下するので、積層コア１４が破損するのを防止できる。また、湾曲部Ｌ２３の曲率半径Ｒ２３は、内周縁部Ｌ１の曲率半径Ｒ１よりも小さくなるように寸法決めされるのが好ましい。
【００３８】
以上の通り、本発明の実施形態に係る回転子によれば、積層コアに発生する応力が分散され、応力集中が緩和されるので、最大応力を低減できる。したがって、電動機をより高速で回転動作させることができ、電動機の出力が増大する。或いは、半径方向の寸法が大きい回転子にも本発明は好適に採用され得る。すなわち、回転子の寸法、例えば内径が大きい場合、積層コアに作用する遠心力が増大する傾向にある。したがって、要求される回転数が同一であっても、大型の回転子の場合は、従来の回転子では不具合が生じる虞があった。しかしながら、本発明の実施形態に係る回転子によれば、積層コアに発生する最大応力が低減されるので、回転子の大型化にも適用できる利点がある。
【００３９】
また、これら回転子においては、積層コアの材料として、密度が比較的大きく、そのため発生する遠心力が大きい傾向にある銅及び銅合金を好適に使用できる。電気抵抗が小さい銅又は銅合金を使用することによって、電動機の電気特性が改善される。
【００４０】
以上、本発明の種々の実施形態及び変形例を説明したが、他の実施形態及び変形例によっても本発明の意図される作用効果を奏することができることは当業者に自明である。特に、本発明の範囲を逸脱することなく前述した実施形態及び変形例の構成要素を削除ないし置換することが可能であるし、公知の手段をさらに付加することが可能である。また、本明細書において明示的又は暗示的に開示される複数の実施形態の特徴を任意に組合せることによっても本発明を実施できることは当業者に自明である。
【符号の説明】
【００４１】
１０    回転子
１２    回転軸
１４    積層コア
１６    導体バー
１８    導体リング
２０    スロット
２０’    スロット
２２    スロット底部
２４    スロット頂部
３０    歯
５０    円弧
６０    内接円
Ｌ１    内周縁部
Ｌ２    外周縁部
Ｌ２１    第１の直線部
Ｌ２２    第２の直線部
Ｌ２３    湾曲部
Ｌ３１    第１の側部
Ｌ３２    第２の側部
Ｌ４１    第１の湾曲角部
Ｌ４２    第２の湾曲角部
Ｌ４３    第３の湾曲角部
Ｌ４４    第４の湾曲角部
Ｃ    周方向
Ｏ    軸線方向
Ｒ    半径方向
【要約】
【課題】積層コアに発生する応力集中を軽減し、回転数を増大できる回転子及びそのような回転子を備えた電動機を提供する。
【解決手段】かご形回転子は、回転軸の外周に設けられる積層コアと、積層コアの周方向に所定間隔を空けて形成される複数のスロットと、を備えている。スロットの各々の断面形状は、対向するように周方向に延在する内周縁部及び外周縁部と、対向するように半径方向に延在する第１の側部及び第２の側部と、を有している。内周縁部は、スロットの内周側の角部よりも大きい曲率半径を有している。また、外周縁部は、スロットの外周側の角部よりも大きい曲率半径を有している。
【選択図】図２【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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