(57)【要約】【課題】回転軸の周りに軸方向に延びる複数のスロットを備えるロータコアと、導電材によって前記スロット内にダイキャスト成形された二次導体とを有する誘導機の回転子に関し、誘導機の小型化及び高回転化に対応可能な誘導機の回転子を提供する。【解決手段】誘導電動機Ｍのロータ１は、回転軸１０の周りに分散配置された複数のスロット２０を有するロータコア１５と、各スロット２０内に導電材をダイキャスト成形することで配設される二次導体２５を有して構成される。各スロット２０は、ロータコア１５の外周側において径方向に延びるスロット外周部２０Ｏと、ロータコア１５の内径側において、スロット外周部２０Ｏに対して軸芯Ｃを中心として回転移動した周方向位置で径方向に延びるスロット内周部２０Ｉと、スロット外周部２０Ｏとスロット内周部２０Ｉを接続するスロット中間部２０Ｍによって構成され、径方向に略クランク状に延びている。【選択図】図３
2014068430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能に配設された回転軸と、
前記回転軸の周りに分散配置され、前記回転軸方向に延びる複数のスロットを有し、前記回転軸に固設されたロータコアと、
前記ロータコアの各スロット内に導電材を配置して形成される複数の二次導体と、
前記回転軸の軸方向における前記ロータコアの端面において、前記複数の二次導体の端部を相互に接続する端絡環と、を有する誘導機の回転子であって、
前記各スロットは、
前記ロータコアの外周側に位置する外周部と、
前記ロータコアの内周側で当該ロータコアの径方向に延びると共に、ロータコアの周方向に関し、前記外周部に対して所定の第１方向に形成された内周部と、
前記外周部と前記内周部の間を接続する中間部と、
により構成されている
ことを特徴とする誘導機の回転子。
【請求項２】
請求項１記載の誘導機の回転子であって、
前記各スロットの中間部は、
前記回転軸に対して垂直な断面に関して、前記スロットの外周側端部を通る円と、前記スロットの内周側端部を通る円とに挟まれた断面積を等分する同心円で表される等分線を包含する位置に形成されている
ことを特徴とする誘導機の回転子。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の誘導機の回転子であって、
前記各スロットは、
当該スロットの外周側端部にロータコア外部へ開放されたスロット開口部と、
前記第１方向側に位置する前記スロットの内壁面の内、前記スロット開口部にあたる位置から周方向へ突出形成された第１突部と、
前記第１方向と逆向きの第２方向側に位置する前記スロットの内壁面において、前記スロットを介して前記第１突部と対向する位置から周方向へ突出形成された第２突部と、を有して構成されている
ことを特徴とする誘導機の回転子。
【請求項４】
請求項３記載の誘導機の回転子であって、
前記第２突部の基端部における厚みは、前記第１突部の基端部における厚みよりも大きく形成されている
ことを特徴とする誘導機の回転子。
【請求項５】
請求項４記載の誘導機の回転子であって、
前記第１突部の先端部における厚みは、前記第２突部の先端部における厚みと等しく形成されている
ことを特徴とする誘導機の回転子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸に対して固着されると共に、回転軸の周りに軸方向に延びる複数のスロットを備えるロータコアと、導電材によって前記スロット内にダイキャスト成形された二次導体とを有する誘導機の回転子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、誘導機の回転子の一つとして、かご形回転子が知られている。このようなかご形回転子は、回転軸に固着されたロータコアと、ロータコアにおいて、回転軸の周りに形成された複数のスロット内に配設された二次導体と、ロータコアの軸方向端面において、各二次導体の端部を短絡する端絡環とによって構成されている。そして、当該かご形回転子は、その周囲に発生する回転磁束と、この回転磁束により二次導体に生じる誘導電流との相互作用によって回転するように構成されている。
【０００３】
又、近年、かご形回転子を用いた誘導機は、自動車の駆動源に用いられる場合があり、このような用途においては、誘導機の小型化、高出力化が求められており、必然的に高速回転化が要求される傾向にある。高速回転化に関する要求に応える為には、回転子の回転に伴う遠心力の影響を考慮する必要がある。
【０００４】
具体的に説明すると、一般的に、前記スロットは、ロータコアの径方向に放射状に伸びる形状となっており、スロットと二次導体との相互間において、ダイキャスト成形による固着効果や接着効果は、ほとんど得られない。従って、回転子の高速回転に伴う遠心力は、スロットに対して、ロータコアの外周部側に位置する部分に、当該スロット内に配設された二次導体を介して作用し、当該回転子の変形や破損の要因となる。即ち、高速回転化に対応する為には、回転子の高速回転に伴う遠心力が作用した場合であっても、各スロット内の所定位置に、二次導体を保持しておく必要がある。
【０００５】
この点に鑑み、高速回転に対応可能な回転子に関する発明として、特許文献１記載の発明が知られている。特許文献１記載の回転子は、ロータコアに形成された各スロットの内壁面の内、径方向に延びる２つの内壁面に、凹部を有している。従って、特許文献１記載の回転子では、当該スロット内に導電材をダイキャストすれば、当該凹部に係合する突起が二次導体に成形される。スロット内壁面の凹部と、二次導体の凸部が係合することで、二次導体を介してロータコアに加わる遠心力を、凹部及び凸部の係合部分に分散させて受けることができるので、当該特許文献１記載の回転子は、高速回転に伴う大きな遠心力に耐えることができ、高速回転化に対応し得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２７８３７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１記載の回転子の場合、各スロットは、ティースによって区画されている。従って、スロット内壁面に凹部を形成した場合、ティースの両側面に夫々凹部が形成されることになる。ここで、ティースは、回転磁束の通る磁路として機能する為、ティースにおける凹部が形成された部分では磁路が狭くなってしまう。この結果、特許文献１記載の回転子の場合、各ティースの磁気飽和が起こり、誘導機のトルクが低下してしまう虞がある。
【０００８】
又、特許文献１記載の回転子においては、スロット内壁面の凹部と、二次導体の凸部が係合することで、高速回転に伴う遠心力に対抗しており、二次導体の凸部は、導電材がスロット内壁面に形成された凹部内に充填されることで形成される。上述したように、自動車の駆動源等の用途では、誘導機の小型化が要望されており、小型誘導機の回転子として、特許文献１記載の回転子を用いる場合、スロット内壁面に形成された凹部も、ごくごく小さなもの（例えば、凹部の断面形状が直径１ｍｍ程度の半円状）となってしまう。
【０００９】
このような場合、スロット内に導電材をダイキャストしても、導電材を凹部内に充填することができず、凸部を十分に形成できない場合がある。特に、二次導体における導電性を高める為に、導電材として純度の高い金属（例えば、アルミニウム）を用いると、導電材を凹部内に充填することが難しくなる為、凸部の形成が不十分になってしまう。凸部の形成が不十分になった場合、スロット内壁面の凹部との係合も不十分になってしまう為、回転子を高速回転した場合の遠心力に対抗することができず、高回転化に対応することができない場合があった。
【００１０】
本発明は、回転軸の周りに軸方向に延びる複数のスロットを備えるロータコアと、導電材によって前記スロット内にダイキャスト成形された二次導体とを有する誘導機の回転子に関し、誘導機の小型化及び高回転化に対応可能な誘導機の回転子を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一側面に係る誘導機の回転子は、回転可能に配設された回転軸と、前記回転軸の周りに分散配置され、前記回転軸方向に延びる複数のスロットを有し、前記回転軸に固設されたロータコアと、前記ロータコアの各スロット内に導電材を配置して形成される複数の二次導体と、前記回転軸の軸方向における前記ロータコアの端面において、前記複数の二次導体の端部を相互に接続する端絡環と、を有する誘導機の回転子であって、前記各スロットは、前記ロータコアの外周側に位置する外周部と、前記ロータコアの内周側で当該ロータコアの径方向に延びると共に、ロータコアの周方向に関し、前記外周部に対して所定の第１方向に形成された内周部と、前記外周部と前記内周部の間を接続する中間部と、により構成されていることを特徴とする。
【００１２】
当該誘導機の回転子は、回転軸と、複数のスロットを有するロータコアと、各スロット内に導電材を配置して形成される複数の二次導体と、端絡環とを有して構成されている。各スロットは、前記ロータコアにおいて、回転軸の周りに分散配置され、前記回転軸方向に延びており、夫々、外周部と、内周部と、中間部により構成されている。そして、各スロットの内周部は、ロータコアの周方向に関し、前記外周部に対して所定の第１方向に形成され、且つ、中間部によって、外周部と接続されている為、各スロットの断面は、外周部、中間部、内周部によって、略クランク状の形状を為すことになる。即ち、各スロットの内壁面の内、中間部を構成する壁面は、回転子の回転に伴う遠心力の作用方向に交差するように形成される為、当該誘導機の回転子によれば、中間部を構成するスロット内壁面における一方の面によっても、二次導体を介してロータコアに加わる遠心力を受けることができる。即ち、ロータコアに加わる遠心力を分散させて受けることができるので、当該誘導機の回転子は、高速回転に伴う大きな遠心力に耐えることができ、高速回転化に対応し得る。
又、中間部を構成するスロット内壁面の内、一面側で遠心力を受けることができる為、当該誘導機の回転子では、従来のように、スロット内壁面に凹部を形成する必要はない。従って、凹部を形成することによって、回転磁束の通る磁路が狭くなることはない為、当該誘導機の回転子は、各ティースの磁気飽和を抑制することができ、もって、誘導機のトルク低下を抑制することができる。更に、従来のように凹部を形成する構成では、誘導機を小型化すると、凹部も小さな形状となる為、導電材をダイキャストして配置した場合に、導電材を凹部内に充填できない場合がある。当該誘導機の回転子においては、スロット内壁面に凹部を形成することなく、外周部、中間部、内周部からなる略クランク状のスロットを形成している為、充填不良を起こすことなく、各スロット形状に応じた二次導体をダイキャスト形成することができる。
【００１３】
そして、本発明の他の側面に係る誘導機の回転子は、請求項１記載の誘導機の回転子であって、前記各スロットの中間部は、前記回転軸に対して垂直な断面に関して、前記スロットの外周側端部を通る円と、前記スロットの内周側端部を通る円とに挟まれた断面積を等分する同心円で表される等分線を包含する位置に形成されていることを特徴とする。
【００１４】
当該誘導機の回転子においては、各スロットの中間部は、等分線を包含する位置に形成されている。ここで、等分線は、前記回転軸に対して垂直な断面に関して、前記スロットの外周側端部を通る円と、前記スロットの内周側端部を通る円とに挟まれた断面積を等分する同心円で表されている。従って、当該誘導機の回転子は、回転子が高速回転した場合に二次導体を介して作用する遠心力を、各スロットの中間部を構成する一方の内壁面に集中させることなく、適度に分散して受けることができる。
【００１５】
又、本発明の他の側面に係る誘導機の回転子は、請求項１又は請求項２記載の誘導機の回転子であって、前記各スロットは、当該スロットの外周側端部にロータコア外部へ開放されたスロット開口部と、前記第１方向側に位置する前記スロットの内壁面の内、前記スロット開口部にあたる位置から周方向へ突出形成された第１突部と、前記第１方向と逆向きの第２方向側に位置する前記スロットの内壁面において、前記スロットを介して前記第１突部と対向する位置から周方向へ突出形成された第２突部と、を有して構成されていることを特徴とする。
【００１６】
当該誘導機の回転子において、各スロットは、スロット開口部と、第１突部と、第２突部と、を有している。即ち、各スロットは、スロット開口部に第１突部及び第２突部を有している為、スロット開口部の幅寸法が、当該スロットの他の部分よりも狭くなる。従って、当該誘導機の回転子は、ロータコアに形成された各スロットを、所謂、セミオープンスロットとして機能させることができる。又、第１突部及び第２突部は、何れも周方向に突出形成されている為、回転子の回転に伴う遠心力の作用方向に交差するように壁面を有している。従って、当該誘導機の回転子は、回転子が回転した場合に、二次導体を介して作用する遠心力を、第１突部及び第２突部の内壁面でも受けることができる。
【００１７】
そして、本発明の他の側面に係る誘導機の回転子は、請求項３記載の誘導機の回転子であって、前記第２突部の基端部における厚みは、前記第１突部の基端部における厚みよりも大きく形成されていることを特徴とする。
【００１８】
当該誘導機の回転子において、前記第１方向側に位置する前記スロットの内壁面では、中間部を構成するスロット内壁面と、第１突出部の壁面によって、回転に伴う遠心力を受け、第２方向側に位置する前記スロットの内壁面では、第２突出部の壁面によって、回転に伴う遠心力を受けることができる。ここで、前記第２突部の基端部における厚みは、前記第１突部の基端部における厚みよりも大きく形成されている為、第２突部は、より大きな遠心力に耐えることができる。この結果、ロータコアに加わる遠心力を分散させて受けることができるので、当該誘導機の回転子は、高速回転に伴う大きな遠心力に耐えることができ、高速回転化に対応し得る。
【００１９】
又、本発明の他の側面に係る誘導機の回転子は、請求項４記載の誘導機の回転子であって、前記第１突部の先端部における厚みは、前記第２突部の先端部における厚みと等しく形成されていることを特徴とする。
【００２０】
当該誘導機の回転子において、前記第１突部の先端部における厚みは、前記第２突部の先端部における厚みと等しく形成されている為、第１突部の先端部と、第２突部の先端部の間で、短絡する磁束量を最小限にとどめることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態に係る誘導電動機の概略構成を示す断面図である。
【図２】第１実施形態に係る誘導電動機のロータの構成を示す平面図である。
【図３】第１実施形態に係る誘導電動機のロータにおけるスロットの構成を示す平面図である。
【図４】第２実施形態に係る誘導電動機のロータにおけるスロットの構成を示す部分断面図である。
【図５】第３実施形態に係る誘導電動機のロータにおけるスロットの構成を示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る誘導機の回転子を、誘導電動機Ｍのロータ１に具体化した実施形態（第１実施形態）について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２３】
（第１実施形態）
先ず、第１実施形態に係る誘導電動機Ｍの概略構成について、図１を参照しつつ詳細に説明する。第１実施形態に係る誘導電動機Ｍは、かご型三相誘導電動機であり、かご型回転子として構成されたロータ１と、三相交流電流によって回転磁束を発生させるステータ５０とを有している。
【００２４】
当該誘導電動機Ｍにおいては、後述するステータ５０から発生する回転磁束と、かご型回転子として構成されたロータ１の二次導体２５に発生する誘導電流とが鎖交することにより、ロータ１に回転力が発生する。そして、当該誘導電動機Ｍにおいては、上述したロータ１、ステータ５０は、ケース（図示せず）内部に収容されている。
【００２５】
続いて、第１実施形態に係る誘導電動機Ｍにおけるロータ１の構成について、図面を参照しつつ詳細に説明する。ロータ１は、かご型回転子として構成されており、略円筒形状を為すステータ５０の径方向内側において、回転軸１０の軸芯周りに回転可能に支持されている。図１に示すように、ロータ１は、円筒形状のロータコア１５と、ロータコア１５の周方向に分散配置された複数のスロット２０と、各スロット２０内にダイキャスト形成された二次導体２５と、二次導体２５の軸方向両端部と接合するエンドリング３０と、を有している。回転軸１０は、誘導電動機Ｍの軸方向両側において、軸受を介してケース（図示せず）に回転可能に支持されている。
【００２６】
ロータコア１５は、複数の電磁鋼板製のプレートを積層することによって、回転軸１０を取り囲むように円筒形状に構成されており、回転軸１０に対して固定されている。又、当該ロータコア１５の外周面は、上述したステータ５０の内周面（回転軸１０側の面）と間隔を隔てた状態で対向している。更に、ロータコア１５の外周面には、一定間隔で複数のスロット２０が形成されており、各スロット２０の間を区画する複数のティース１６も形成されている。即ち、複数のスロット２０は、回転軸１０を取り囲むように、ロータコア１５の外周面側に分散配置されている。各スロット２０の形状及び、各ティース１６の形状については、後に図２、図３を参照しつつ詳細に説明する。
【００２７】
そして、当該ロータコア１５の外周面に分散配置された複数のスロット２０内には、複数の二次導体２５が配設されている。複数の二次導体２５は、各スロット２０内に、アルミニウム等の導電材をダイキャストすることによって形成されており、ロータコア１５の周方向に沿って、等間隔で分散配置されている。図１に示すように、各二次導体２５は、ロータコア１５の軸方向に沿って一直線状に延びるように配設されている。又、各二次導体２５の長さ寸法は、ロータコア１５の軸方向寸法とほぼ等しく形成されている。
【００２８】
エンドリング３０は、端絡環又は短絡環と呼ばれる部材であり、二次導体２５と同様にアルミニウム等によって、円環状に形成されている。当該エンドリング３０は、回転軸１０の軸方向におけるロータコア１５の両端面に沿って配設されており、各二次導体２５の端部に接合されている。これにより、各二次導体２５は、一対のエンドリング３０と接合されることにより、短絡されている。
【００２９】
次に、誘導電動機Ｍを構成するステータ５０について説明する。ステータ５０は、ケース内部において固定されており、略円筒形状のステータコア５１と、ステータコア５１に巻装されたステータコイル５２とを備えている。ステータコア５１は、複数枚の電磁鋼板を積層して構成されている。又、ステータコア５１は、周方向に分散配置されて軸方向に延びる複数のスロット（図示せず）を有しており、当該スロットには、導体で構成されたステータコイル５２が巻装されている。
【００３０】
本実施形態においては、ステータ５０は、三相交流で駆動される誘導電動機Ｍに用いられるステータとして構成されており、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の三相のステータコイル５２を備えている。従って、当該誘導電動機Ｍにおいては、ステータ５０のステータコイル５２に三相交流電流が流れることにより回転磁束が発生し、回転軸１０を中心に、ロータ１を回転させ得る。尚、それぞれのステータコイル５２のうち、ステータコア５１の軸方向両側に突出する部分がコイルエンド部５３とされる。
【００３１】
続いて、第１実施形態に係るロータ１における各スロット２０及び二次導体２５の具体的構成について、図２、図３を参照しつつ詳細に説明する。尚、図２、図３は、ロータ１の回転軸１０に垂直な断面で切断したロータ１の断面形状を示している。
【００３２】
上述したように、複数のスロット２０は、回転軸１０を取り囲むように、ロータコア１５の外周面側に一定間隔で分散配置されている。又、各スロット２０は、夫々、２つのティース１６によって区画されて形成されている。そして、アルミニウム等の導電材を各スロット内にダイキャストすることによって、各スロット２０内に、二次導体２５が配設される。
【００３３】
図２、図３に示すように、各スロット２０は、ロータコア１５外周面側が開放されており、スロット２０内とロータコア１５外部とが連通したスロット開口部を有している。そして、各ティース１６の先端部分（即ち、各スロット開口部に相当する位置）には、突部１７が形成されている。ティース１６の先端部分に、突部１７として第１突部１７Ａ及び第２突部１７Ｂが形成されている為、各スロット２０におけるスロット開口部の幅寸法は、当該スロット２０の他の部分よりも狭くなる。即ち、当該スロット２０は、所謂、セミオープンスロットとして機能する。
【００３４】
尚、第１突部１７Ａは、スロット開口部において、スロット２０に対して第１方向（図２、図３中、時計回り）側に位置するスロット内壁面から、スロット２０の内側へ突出形成されている。図３における第１先端厚ＤＡは、第１突部１７Ａの先端部分（スロット２０内側へ突出している部分）における厚みを意味し、第１根元厚ＴＡは、第１突部１７Ａの根元部分（ティース１６との接続部分）における厚みを意味する。又、第２突部１７Ｂは、スロット開口部において、スロット２０に対して第２方向（図２、図３中、反時計回り）側に位置するスロット内壁面から、スロット２０の内側へ突出形成されている。図３における第２先端厚ＤＢは、第２突部１７Ｂの先端部分（スロット２０内側へ突出している部分）における厚みを意味し、第２根元厚ＴＢは、第２突部１７Ｂの根元部分（ティース１６との接続部分）における厚みを意味する。
【００３５】
そして、各スロット２０は、スロット外周部２０Ｏと、スロット内周部２０Ｉと、スロット中間部２０Ｍにより構成され、ロータコア１５の径方向へ略クランク状に延びている（図３参照）。スロット外周部２０Ｏは、各スロット２０において、ロータコア１５の外周面側に位置する部分であり、ロータコア１５径方向に延びている。図３に示すように、外周部中心ＬＯは、スロット外周部２０Ｏにおけるスロット２０の開口幅寸法の中心を示し、ロータコア１５の径方向に延びている。
【００３６】
スロット内周部２０Ｉは、各スロット２０において、ロータコア１５の内周側（回転軸１０側）に位置する部分であり、ロータコア１５径方向に延びている。図２、図３に示すように、スロット内周部２０Ｉは、ロータコア１５の周方向に関し、前記スロット外周部２０Ｏに対して、所定の第１方向（図２、図３中、時計回り方向）へ軸芯Ｃを中心として回転移動した周方向位置に形成されている。
【００３７】
そして、内周部中心ＬＩは、スロット内周部２０Ｉにおけるスロット２０の開口幅寸法の中心を示し、ロータコア１５の径方向に延びている。図３に示すように、一のスロット２０においては、内周部中心ＬＩは、外周部中心ＬＯに対して、第１方向へ軸芯Ｃを中心として回転移動した位置で、ロータコア１５の径方向に延びている。
【００３８】
スロット中間部２０Ｍは、ロータコア１５の径方向において、スロット外周部２０Ｏとスロット内周部２０Ｉの間に位置し、スロット外周部２０Ｏとスロット内周部２０Ｉの間を接続している。従って、スロット中間部２０Ｍは、ロータコア１５の径方向に対して、交差する方向に延びることになる。そして、スロット中間部２０Ｍによって、スロット外周部２０Ｏとスロット内周部２０Ｉの間を接続することにより、各スロット２０は、略クランク形状を為しつつ、径方向に延びる。
【００３９】
又、スロット中間部２０Ｍは、スロット外周部２０Ｏとスロット内周部２０Ｉの間であって、等分線ＣＥを含む位置に形成されている。ここで、等分線ＣＥは、回転軸１０の軸芯Ｃを中心とする円を描くとともに、回転軸１０に垂直な断面における各スロット２０の断面積を、各スロット２０の外周側と内周側に等分する線を意味する。
【００４０】
尚、等分線ＣＥは、例えば、下記の条件を満たす等分径寸法ＲＥを半径とする、回転軸１０の軸芯Ｃを中心とする円を描く線として定義し得る。等分径寸法ＲＥに関する条件としては、「等分径寸法ＲＥの２乗は、第１寸法ＲＯの２乗と第２寸法ＲＩの２乗の和を２で割った値に等しい」を挙げることができる。ここで、第１寸法ＲＯは、回転軸１０の軸芯Ｃからロータコア１５の外周面までの寸法（即ち、スロット２０の外周側端部を通る円の半径であり、ロータコア１５の半径寸法）をいい、第２寸法ＲＩは、回転軸１０の軸芯Ｃからスロット２０の内径側端部までの寸法（即ち、スロット２０の内周側端部を通る円の半径）をいう。従って、等分線ＣＥは、第１寸法ＲＯの円と、第２寸法ＲＩの円とに挟まれた断面積を等分する、等分径寸法ＲＥの円で表される等分線である。
【００４１】
ここで、当該誘導電動機Ｍのロータ１が回転すると、回転に伴う遠心力は、各スロット内にダイキャスト成形された二次導体２５を介して、ロータ１の径方向に作用する。図３に示すように、各スロット２０におけるスロット中間部２０Ｍの内壁面は、ロータコア１５の径方向（即ち、遠心力の作用方向）に交差するように形成されている。従って、スロット中間部２０Ｍの内壁面の内、二次導体２５よりも外径側に位置する壁面は、ロータ１の回転に伴う遠心力を受ける遠心力対抗面Ｆとして機能する（図３参照）。
【００４２】
又、各スロット２０のスロット開口部には、突部１７として、第１突部１７Ａ及び第２突部１７Ｂが形成されている。第１突部１７Ａ及び第２突部１７Ｂは、何れもロータコア１５の周方向に突出形成されている為、第１突部１７Ａ及び第２突部１７Ｂは、ロータコア１５の回転に伴う遠心力の作用方向に交差する壁面を有している。即ち、図３に示すように、第１突部１７Ａ及び第２突部１７Ｂの壁面も、遠心力対抗面Ｆとして機能する。
【００４３】
即ち、第１実施形態に係る誘導電動機Ｍのロータ１によれば、各スロット２０において、二次導体２５を介してロータコア１５に加わる遠心力を、スロット中間部２０Ｍにおける遠心力対抗面Ｆ、第１突部１７Ａの遠心力対抗面Ｆ、第２突部１７Ｂの遠心力対抗面Ｆで受けることができる。即ち、ロータコア１５に加わる遠心力を分散させて受けることができるので、当該ロータ１は、高速回転に伴う大きな遠心力に耐えることができ、高速回転化に対応し得る。
【００４４】
更に、当該ロータ１においては、回転に伴う遠心力を、各スロット２０のスロット中間部２０Ｍ、第１突部１７Ａ、第２突部１７Ｂの遠心力対抗面Ｆで受けることができる為、従来のように、スロット内壁面に凹部を形成する必要はない。従って、スロット内壁面に凹部を形成することによって、回転磁束の通る磁路が狭くなることはない為、当該誘導電動機Ｍのロータ１は、各ティース１６の磁気飽和を抑制することができ、もって、誘導電動機Ｍのトルク低下を抑制することができる。
【００４５】
更に、従来のように凹部を形成する構成では、誘導電動機Ｍを小型化すると、凹部も小さな形状となる為、導電材をダイキャストした場合に、導電材を凹部内に充填できない場合がある。この点、当該誘導電動機Ｍのロータ１では、スロット内壁面に凹部を形成することなく、図２、図３に示すように略クランク状のスロット２０を形成している為、充填不良を起こすことなく、各スロット２０形状に応じた二次導体２５をダイキャスト形成することができる。
【００４６】
当該誘導電動機Ｍのロータ１においては、各スロット中間部２０Ｍは、等分線ＣＥを包含する位置に形成されている（図３参照）。ここで、等分線ＣＥは、前記回転軸１０に対して垂直な断面に関して、前記スロット２０の外周側における断面積と、前記スロット２０の内周側における断面積を等分している。従って、当該ロータ１は、ロータ１が高速回転した場合に二次導体２５を介して作用する遠心力を、各スロット中間部２０Ｍに係る遠心力対抗面Ｆに集中させることなく、適度に分散して受けることができる。
【００４７】
当該誘導電動機Ｍのロータ１において、各スロット２０のスロット開口部には、第１突部１７Ａ及び第２突部１７Ｂが形成されているので、各スロット２０は、所謂、セミオープンスロットとして機能する。図３に示すように、当該ロータ１において、第１先端厚ＤＡは第２先端厚ＤＢと等しく、第１根元厚ＴＡは、第２根元厚ＴＢと等しく形成されている。ここで、当該ロータ１では、第１先端厚ＤＡと第２先端厚ＤＢが等しい厚みで形成されている為、第１突部１７Ａの先端部と、第２突部１７Ｂの先端部の間で、短絡する磁束量を最小限にとどめることができる。
【００４８】
（第２実施形態）
次に、上述した第１実施形態と異なる実施形態（第２実施形態）について、図４を参照しつつ詳細に説明する。尚、第２実施形態に係る誘導電動機Ｍは、第１実施形態に係る誘導電動機Ｍと同一の基本的構成を有しており、ロータ１におけるスロット２０の構成が相違する。より具体的には、第２実施形態においては、スロット２０におけるスロット開口部の形状が相違する。即ち、第２実施形態に係る誘導電動機Ｍにおいては、ステータ５０の構成は第１実施形態と同一である為、これらの構成に関する説明は省略する。
【００４９】
図４に示すように、第２実施形態に係る誘導電動機Ｍにおいても、ロータ１は、かご型回転子として構成されており、上述したステータ５０の径方向内側において、回転軸１０の軸芯周りに回転可能に支持されている。第２実施形態に係るロータ１においても、複数のスロット２０が、回転軸１０の周りに周方向に分散配置されており、各スロット２０内に、導電材をダイキャストした二次導体２５が配設される。更に、第２実施形態における各スロット２０は、第１実施形態と同様に、スロット外周部２０Ｏと、スロット内周部２０Ｉと、スロット中間部２０Ｍにより構成されており、略クランク状に径方向へ延びている。
【００５０】
図４に示すように、第２実施形態に係るロータ１においても、各スロット２０におけるスロット中間部２０Ｍの内壁面は、ロータコア１５の径方向（即ち、遠心力の作用方向）に交差するように形成されている。従って、スロット中間部２０Ｍの内壁面の内、二次導体２５よりも外径側に位置する壁面は、ロータ１の回転に伴う遠心力を受ける遠心力対抗面Ｆとして機能する。
【００５１】
又、各スロット２０のスロット開口部には、突部１７として、第１突部１７Ａ及び第２突部１７Ｂが形成されている。第１突部１７Ａ及び第２突部１７Ｂは、ロータコア１５の回転に伴う遠心力の作用方向に交差する壁面を有している為、図４に示すように、第１突部１７Ａ及び第２突部１７Ｂの壁面も、遠心力対抗面Ｆとして機能する。
【００５２】
即ち、第２実施形態に係る誘導電動機Ｍのロータ１によれば、各スロット２０において、二次導体２５を介してロータコア１５に加わる遠心力を、スロット中間部２０Ｍにおける遠心力対抗面Ｆ、第１突部１７Ａの遠心力対抗面Ｆ、第２突部１７Ｂの遠心力対抗面Ｆで受けることができる。即ち、ロータコア１５に加わる遠心力を分散させて受けることができるので、当該ロータ１は、高速回転に伴う大きな遠心力に耐えることができ、高速回転化に対応し得る。
【００５３】
更に、第２実施形態に係るロータ１においても、回転に伴う遠心力を、各スロット２０のスロット中間部２０Ｍ、第１突部１７Ａ、第２突部１７Ｂの遠心力対抗面Ｆで受けることができる為、従来のように、スロット内壁面に凹部を形成する必要はない。従って、スロット内壁面に凹部を形成することによって、回転磁束の通る磁路が狭くなることはない為、当該誘導電動機Ｍのロータ１は、各ティース１６の磁気飽和を抑制することができ、もって、誘導電動機Ｍのトルク低下を抑制することができる。
【００５４】
更に、従来のように凹部を形成する構成では、誘導電動機Ｍを小型化すると、凹部も小さな形状となる為、導電材をダイキャストした場合に、導電材を凹部内に充填できない場合がある。この点、当該誘導電動機Ｍのロータ１では、スロット内壁面に凹部を形成することなく、図４に示すように略クランク状のスロット２０を形成している為、充填不良を起こすことなく、各スロット２０形状に応じた二次導体２５をダイキャスト形成することができる。
【００５５】
当該誘導電動機Ｍのロータ１においては、各スロット中間部２０Ｍは、等分線ＣＥを包含する位置に形成されている（図４参照）。従って、当該ロータ１は、ロータ１が高速回転した場合に二次導体２５を介して作用する遠心力を、各スロット中間部２０Ｍに係る遠心力対抗面Ｆに集中させることなく、適度に分散して受けることができる。
【００５６】
当該誘導電動機Ｍのロータ１において、各スロット２０のスロット開口部には、第１突部１７Ａ及び第２突部１７Ｂが形成されているので、各スロット２０は、所謂、セミオープンスロットとして機能する。図４に示すように、当該ロータ１において、第１先端厚ＤＡは第２先端厚ＤＢと等しく形成されている為、第１突部１７Ａの先端部と、第２突部１７Ｂの先端部の間で、短絡する磁束量を最小限にとどめることができる。
【００５７】
ここで、各スロット２０に対して、第１方向側に位置するスロット内壁面では、スロット中間部２０Ｍに係る遠心力対抗面Ｆと、第１突部１７Ａに係る遠心力対抗面Ｆで、ロータ１の回転に伴う遠心力を受ける一方で、第２方向側に位置するスロット内壁面では、第２突部１７Ｂに係る遠心力対抗面Ｆで、ロータ１の回転に伴う遠心力を受けている。この点、第２根元厚ＴＢは、第１根元厚ＴＡより大きく形成されている為、遠心力を受ける面積を広くできると同時に、第２突部１７Ｂの根元部の強度も上昇するので、第２突部１７Ｂは、より大きな遠心力に耐えることができる。この結果、ロータコア１５に加わる遠心力を分散させて受けることができるので、当該誘導電動機Ｍのロータ１は、高速回転に伴う大きな遠心力に耐えることができ、高速回転化に対応し得る。
【００５８】
（第３実施形態）
続いて、上述した第１実施形態、第２実施形態と異なる実施形態（第３実施形態）について、図５を参照しつつ詳細に説明する。尚、第３実施形態に係る誘導電動機Ｍは、第１実施形態、第２実施形態に係る誘導電動機Ｍと同一の基本的構成を有しており、ロータ１の構成が相違する。より具体的には、第３実施形態においては、スロット２０におけるスロット開口部の形状が相違する。即ち、第３実施形態に係る誘導電動機Ｍにおいては、ステータ５０の構成は第１実施形態、第２実施形態と同一である為、これらの構成に関する説明は省略する。
【００５９】
図５に示すように、第３実施形態に係る誘導電動機Ｍにおいても、ロータ１は、かご型回転子として構成されており、上述したステータ５０の径方向内側において、回転軸１０の軸芯周りに回転可能に支持されている。第３実施形態に係るロータ１においても、複数のスロット２０が、回転軸１０の周りに周方向に分散配置されており、各スロット２０内に、導電材をダイキャストした二次導体２５が配設される。更に、第３実施形態における各スロット２０は、第１実施形態、第２実施形態と同様に、スロット外周部２０Ｏと、スロット内周部２０Ｉと、スロット中間部２０Ｍにより構成されており、略クランク状に径方向へ延びている。
【００６０】
図５に示すように、第３実施形態に係るロータ１においても、各スロット２０におけるスロット中間部２０Ｍの内壁面は、ロータコア１５の径方向（即ち、遠心力の作用方向）に交差するように形成されている。従って、スロット中間部２０Ｍの内壁面の内、二次導体２５よりも外径側に位置する壁面は、ロータ１の回転に伴う遠心力を受ける遠心力対抗面Ｆとして機能する。
【００６１】
又、各スロット２０のスロット開口部には、突部１７として、第１突部１７Ａ及び第２突部１７Ｂが形成されている。第１突部１７Ａ及び第２突部１７Ｂは、ロータコア１５の回転に伴う遠心力の作用方向に交差する壁面を有している為、図５に示すように、第１突部１７Ａ及び第２突部１７Ｂの壁面も、遠心力対抗面Ｆとして機能する。
【００６２】
即ち、第３実施形態に係る誘導電動機Ｍのロータ１によれば、各スロット２０において、二次導体２５を介してロータコア１５に加わる遠心力を、スロット中間部２０Ｍにおける遠心力対抗面Ｆ、第１突部１７Ａの遠心力対抗面Ｆ、第２突部１７Ｂの遠心力対抗面Ｆで受けることができる。即ち、ロータコア１５に加わる遠心力を分散させて受けることができるので、当該ロータ１は、高速回転に伴う大きな遠心力に耐えることができ、高速回転化に対応し得る。
【００６３】
更に、第３実施形態に係るロータ１においても、回転に伴う遠心力を、各スロット２０のスロット中間部２０Ｍ、第１突部１７Ａ、第２突部１７Ｂの遠心力対抗面Ｆで受けることができる為、従来のように、スロット内壁面に凹部を形成する必要はない。従って、スロット内壁面に凹部を形成することによって、回転磁束の通る磁路が狭くなることはない為、当該誘導電動機Ｍのロータ１は、各ティース１６の磁気飽和を抑制することができ、もって、誘導電動機Ｍのトルク低下を抑制することができる。
【００６４】
更に、従来のように凹部を形成する構成では、誘導電動機Ｍを小型化すると、凹部も小さな形状となる為、導電材をダイキャストした場合に、導電材を凹部内に充填できない場合がある。この点、当該誘導電動機Ｍのロータ１では、スロット内壁面に凹部を形成することなく、図５に示すように略クランク状のスロット２０を形成している為、充填不良を起こすことなく、各スロット２０形状に応じた二次導体２５をダイキャスト形成することができる。
【００６５】
当該誘導電動機Ｍのロータ１においては、各スロット中間部２０Ｍは、等分線ＣＥを包含する位置に形成されている（図５参照）。従って、当該ロータ１は、ロータ１が高速回転した場合に二次導体２５を介して作用する遠心力を、各スロット中間部２０Ｍに係る遠心力対抗面Ｆに集中させることなく、適度に分散して受けることができる。
【００６６】
当該誘導電動機Ｍのロータ１において、各スロット２０のスロット開口部には、第１突部１７Ａ及び第２突部１７Ｂが形成されているので、各スロット２０は、所謂、セミオープンスロットとして機能する。ここで、各スロット２０に対して、第１方向側に位置するスロット内壁面では、スロット中間部２０Ｍに係る遠心力対抗面Ｆと、第１突部１７Ａに係る遠心力対抗面Ｆで、ロータ１の回転に伴う遠心力を受ける一方で、第２方向側に位置するスロット内壁面では、第２突部１７Ｂに係る遠心力対抗面Ｆで、ロータ１の回転に伴う遠心力を受けている。図５に示すように、第２根元厚ＴＢは、第１根元厚ＴＡより大きく、第２先端厚ＤＢは第１先端厚ＤＡより大きく形成されている為、第２突部１７Ｂは、より大きな遠心力に耐えることができる。この結果、ロータコア１５に加わる遠心力を分散させて受けることができるので、当該誘導電動機Ｍのロータ１は、高速回転に伴う大きな遠心力に耐えることができ、高速回転化に対応し得る。
【００６７】
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。例えば、ロータコア１５に形成されるスロット２０を、セミオープンスロットとして構成していたが、クローズドスロットやオープンスロットを採用することも可能である。
【００６８】
又、上述した実施形態においては、各スロット２０は、ロータコア１５の外周側において径方向に延びるスロット外周部２０Ｏと、ロータコア１５の内径側において、スロット外周部２０Ｏと異なる位置で径方向に延びるスロット内周部２０Ｉと、スロット外周部２０Ｏとスロット内周部２０Ｉを接続するスロット中間部２０Ｍにより構成され、略クランク状を為すように構成されていたが、この態様に限定されるものではない。即ち、各スロットが、スロット外周部２０Ｏ、スロット内周部２０Ｉ、スロット中間部２０Ｍにより略クランク状を為すように構成することができればよく、スロット外周部２０Ｏ、スロット内周部２０Ｉが何れもロータコア１５の径方向に延びていなくてもよい。
又、スロット外周部２０Ｏに対して、スロット内周部２０Ｉは、軸芯Ｃを中心に回転移動した周方向位置に形成したが、平行移動した周方向位置でも良い。
又、上述した実施形態では、スロット２０に形成した二次導体２５を、ダイキャストで形成したが、圧入や積層技術を使ってスロット２０内に二次導体２５を形成しても良い。二次導体２５及びエンドリング３０の材質は、アルミニウムに限らず、アルミニウム系合金や、銅又は銅系合金等でも良い。エンドリング３０を、二次導体２５とは別に形成して各二次導体２５の端部に接合したが、二次導体を形成する為のダイキャスト成形により、同時にエンドリング３０を形成しても良い。
【符号の説明】
【００６９】
１      ロータ
１０    回転軸
１５    ロータコア
１６    ティース
１７Ａ  第１突部
１７Ｂ  第２突部
２０    スロット
２０Ｏ  スロット外周部
２０Ｍ  スロット中間部
２０Ｉ  スロット内周部
２５    二次導体
３０    エンドリング
５０    ステータ
Ｍ      誘導電動機
【図１】
2014068430.tif 000003
【図２】
2014068430.tif 000004
【図３】
2014068430.tif 000005
【図４】
2014068430.tif 000006
【図５】
2014068430.tif 000007