(57)【要約】  １つの実施形態において、誘導モータ用のロータは、穿孔組立体、複数の導電バー、及び末端リングを備える。複数の導電バーは、ロータの軸線に実質的に平行で且つ穿孔組立体の周縁部にて穿孔組立体に接続することができる。各導電バーは、末端リングに接続された端部を含む。末端リングは、穿孔組立体に面する表面を有する穿孔側部と、穿孔面に対向する表面を有するハウジング側部とを備える。末端リングは、ハウジング側部よりも穿孔側部上でより厚くすることができる。このようにして、ピーク末端リング応力は、より高い速度で低減することができ、ロータの平均故障間隔を増大させることができる。代替として、閾値速度を高めることができ、ロータの所与の期待される平均故障間隔においてオフハイウェイ車両の最高速度を増大させることができる。【選択図】      図３
2013524767.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導モータ用のロータであって、
穿孔組立体と、
前記ロータの軸線に実質的に平行で且つ前記穿孔組立体の周縁部にて該穿孔組立体に接続された、各々が端部を有する複数の導電バーと、
前記複数の導電バーの各々の端部に接続された末端リングと、
を備え、前記末端リングが、前記穿孔組立体に対面する穿孔面を有する穿孔側部と、前記穿孔面に対向するハウジング面を有するハウジング側部とを含み、前記末端リングは、前記ハウジング側部よりも前記穿孔側部にてより厚みがある、ロータ。
【請求項２】
前記末端リングが、前記ハウジング側部よりも前記穿孔側部にて１．１から１．３倍より厚みがある、請求項１に記載のロータ。
【請求項３】
前記末端リングの穿孔側部は、前記穿孔面から前記ハウジング面に向かって１／４から１／２の距離で実質的に一定の厚みがある、請求項１に記載のロータ。
【請求項４】
前記末端リングのハウジング側部は、前記ハウジング面から前記穿孔面に向かって１／４から１／２の距離で実質的に一定の厚みがある、請求項１に記載のロータ。
【請求項５】
前記末端リングは、前記穿孔面から前記ハウジング面まで測定された幅を含み、該幅は、前記穿孔側部上の末端リングの厚みの１／２から２／３である、請求項１に記載のロータ。
【請求項６】
前記末端リングの穿孔側部が複数のポケットを含む、請求項１に記載のロータ。
【請求項７】
前記末端リングの各ポケットが、前記穿孔側部の厚みの１／２未満の高さを含む、請求項６に記載のロータ。
【請求項８】
前記複数のポケットの各ポケットが、前記穿孔面から前記ハウジング面まで測定した前記末端リングの幅の１／２未満の深さを含む、請求項６に記載のロータ。
【請求項９】
前記末端リングの直径が、前記穿孔側部の厚みよりも８〜１３倍大きい、請求項１に記載のロータ。
【請求項１０】
前記各導電バーの端部が、穿孔組立体の端部を越えて前記末端リングに接続される前まで延びる、請求項１に記載のロータ。
【請求項１１】
前記末端リングが銅を含む、請求項１に記載のロータ。
【請求項１２】
誘導モータ用のロータであって、
穿孔組立体と、
前記ロータの軸線に実質的に平行で且つ前記穿孔組立体の周縁部にて該穿孔組立体に接続された、各々が端部を有する複数の導電バーと、
前記複数の導電バーの各々の端部に接続された末端リングと、
を備え、前記末端リングが銅を含み、且つ前記穿孔組立体に対面する穿孔面と、該穿孔面に対向するハウジング面と、前記穿孔面及び前記ハウジング面に隣接する外側面と、該外側面に対向する内側面とを含む断面を有し、前記内側面が、前記ハウジング面に隣接し且つ前記外側面に実質的に平行な第１の面と、前記穿孔面に隣接し且つ前記外側面に実質的に平行な第２の面と、を含み、前記外側面から前記第２の面までの距離が、前記外側面から前記第１の面までの距離よりも１．１から１．３倍大きい、ロータ。
【請求項１３】
前記末端リングの内側面の第１の面の幅が、前記末端リングの内側面の第２の面の幅の０．８から１．２倍である、請求項１２に記載のロータ。
【請求項１４】
前記末端リングの内側面の第１の面が、前記末端リングの内側面の第３の面によって前記末端リングの内側面の第２の面に接合され、該第３の面が、前記第１の面から３５度から５５度の角度にある、請求項１２に記載のロータ。
【請求項１５】
前記末端リングの外側面の幅は、該外側面から前記第２の面までの距離の１／２から２／３である、請求項１２に記載のロータ。
【請求項１６】
前記末端リングの直径が、前記外側面から前記第２の面までの距離よりも８倍から１３倍大きい、請求項１２に記載のロータ。
【請求項１７】
ロータを含むトラクションモータであって、該ロータが、
穿孔組立体と、
前記ロータの軸線に実質的に平行で且つ前記穿孔組立体の周縁部にて該穿孔組立体に接続された、各々が端部を有する複数の導電バーと、
前記複数の導電バーの各々の端部に接続された末端リングと、
を備え、前記末端リングが、穿孔面と、該穿孔面に対向するハウジング面と、前記穿孔面及び前記ハウジング面に隣接する外側面と、前記穿孔面に対向する内側面と、前記ハウジング面よりも前記穿孔面により近接した重心とを備えた断面を有する、トラクションモータ。
【請求項１８】
前記ロータの末端リング断面の外側面の幅が、前記末端リング断面の穿孔面の幅の１／２から２／３である、請求項１７に記載のトラクションモータ。
【請求項１９】
前記ロータの末端リングの直径が、前記穿孔面の幅よりも８倍から１３倍大きい、請求項１７に記載のトラクションモータ。
【請求項２０】
前記ロータの各導電バーの端部が、前記穿孔組立体の端部を越えて前記末端リングに接続される前まで延びる、請求項１７に記載のトラクションモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示される主題に関する特定の実施形態は、オフハイウェイ車両のような車両用のトラクションモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道機関車、採掘用トラック、及び採掘機のようなオフハイウェイ車両（ＯＨＶ）は、ペイロード（乗客及び積載物）をある場所から別の場所に移動させるのに利用することができる。オフハイウェイ車両の最高速度を高め、単位時間当たりに移動するペイロードで測定した車両の生産性を向上させることが望ましいとすることができる。オフハイウェイ車両の１つの実施形態は、オフハイウェイ車両のホイールに結合されたトラクションモータに結合したディーゼル電源を含む。トラクションモータは、トラクションモータの速度が増大するにつれて車両速度が増大できるように、ホイールにトルクを与える。トラクションモータの１つの実施形態において、トラクションモータは、ステータ及びロータを含む交流（ＡＣ）誘導モータである。ステータは、ロータの周りに回転磁界を確立して、軸線の周りにロータを回転させるようにする界磁巻線を含む。ロータは、軸線に沿ったシャフトと、軸線に実質的に平行な複数の導電バーと、ロータの各端部にて複数の導電バーを接続するための末端リングのペアとを含む。
【０００３】
トラクションモータの作動中、ロータの末端リングは様々な応力に曝され、該応力の一部は、ロータの回転速度が増大するにつれて大きくなる。時間と共に、応力がロータの末端リングを疲労させてロータが故障し、車両の停止時間及び生産性の損失を生じる可能性がある。例えば、トラクションモータを閾値速度未満の速度で運転させるなどにより、末端リングのピーク応力を低減することで、疲労を軽減しロータの平均故障間隔を増加させることができる。しかしながら、運転速度の低下は、他の不利な事柄、特に速度の向上が益々求められているＯＨＶに関して、他の不利な事柄をもたらすことになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第2006/273683号明細書
【発明の概要】
【０００５】
従って、上述の課題に対処するために、本明細書では誘導モータのロータの種々の実施形態が記載される。例えば、１つの実施形態において、誘導モータのロータは、穿孔組立体、複数の導電バー、及び末端リングを備えることができる。複数の導電バーは、ロータの軸線に実質的に平行で且つ穿孔組立体の周縁部にて穿孔組立体に接続することができる。各導電バーは、末端リングに接続された端部を含む。末端リングは、穿孔組立体に面する表面を有する穿孔側部と、穿孔面に対向する表面を有するハウジング側部とを備える。末端リングは、ハウジング側部よりも穿孔側部上でより厚くすることができる。このようにして、ピーク末端リング応力は、より高い速度で低減することができ、ロータの平均故障間隔を増大させることができる。代替として、閾値速度を高めることができ、ロータの所与の期待される平均故障間隔においてオフハイウェイ車両の最高速度を増大させることができる。
【０００６】
この概要は、本明細書で更に説明される概念をまとめたものを簡単な形で紹介するために提供される。この概要は、請求項に記載の主題の重要な特徴又は本質的な特徴を特定することを意図したものではなく、請求項に記載の主題の範囲を限定するのに用いることを意図したものでもない。更に、請求項に記載の主題は、本開示の一部に示された何れか又は全ての欠点を解決する実施構成に限定されない。また、本発明の発明者は、あらゆる特定の課題及び対応する解決策を認識している。
【０００７】
本発明は、添付図面を参照しながら非限定的な実施形態に関する以下の説明を読むことにより十分に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】トラクションモータを備えたオフハイウェイ車両の例示的な実施形態の図。
【図２】ステータ及びロータを備えるトラクションモータの例示的な実施形態の図。
【図３】末端リングを備えたロータの例示的な実施形態の図。
【図４】図３の末端リングの例示的な実施形態の別の図。
【図５】図３の末端リングの例示的な実施形態の別の図。
【図６】組み立てられたロータに作用する力の実施例の図。
【図７】図３の末端リングの例示的な実施形態の断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
オフハイウェイ車両の生産性は、車両の最高速度を増大させることができる場合に高めることができる。図１は、オフハイウェイ車両の例示的な実施形態を示し、具体的には、採掘用トラックを示している。採掘用トラックは、オフハイウェイ車両のホイールに結合されたトラクションモータに結合したディーゼル電源を含む。トラクションモータは、ホイールにトルクを提供し、よって車両の最高速度は、トラクションモータの閾値速度によって決定付けることができる。トラクションモータの例示的な実施形態が図２に示される。トラクションモータは、ステータ及びロータを含む交流（ＡＣ）誘導モータとすることができる。図３は、末端リングを備えたロータの例示的な実施形態を示す。トラクションモータの作動中、ロータの末端リングは様々な応力に曝され、該応力が末端リングを疲労させる可能性がある。末端リングの形状により、トラクションモータの所与の速度における末端リングの応力を低減させることができる。図４〜５及び７は、図３の末端リングの例示的な実施形態の異なる図を示す。図６は、組み立てられたロータの１つの実施例を示す。末端リングの特定の断面形状を通るロータの力を平衡化することによって、ロータに作用する応力を低減することができ、トラクションモータの平均故障間隔を増大させることができ、及び／又はトラクションモータの閾値速度及び車両の最高速度を高めることができる。
【００１０】
図１は、本明細書では採掘用トラック１００として描かれた例示的な車両のブロック図である。１つの実施形態において、採掘用トラック１００は、主動力源としてディーゼルエンジン１１０を含むディーゼル電気車両とすることができる。しかしながら、代替の実施形態では、例えば、ガソリン、バイオディーゼル、又は天然ガスエンジンなどの代替のエンジン構成を利用してもよい。エンジン１１０は、エンジン始動システムを用いて始動することができる。一例では、発電機スタートを実施してもよく、ここでは発電機又はオルタネータ１２０により発生する電気エネルギーを用いてエンジン１１０を始動することができる。代替として、エンジン始動システムは、例えば、電気スタータモータ、又は圧縮空気モータなどのモータを備えることができる。また、エンジンは、バッテリシステムのエネルギー又は他の適切なエネルギー源を用いて始動できる点は理解されるであろう。
【００１１】
エンジン１１０は、駆動シャフト（図示せず）に沿ってオルタネータ１２０（「ＡＬＴ」）に伝達されるトルクを発生する。発生したトルクは、オルタネータ１２０により、車両の後続の伝搬のための電気を発生させるのに使用される。エンジン１１０は、一定の速度で運転することができ、これにより一定の馬力（ｈｐ）出力を発生し、又は運転要求に基づいて可変速度で可変の馬力出力を発生させることができる。オルタネータ１２０は、１つ又はそれ以上の整流器１２５（「ＲＥＣ」）に直列に接続することができ、該整流器１２５は、オルタネータの電気出力をＤＣ電力に変換する。ＤＣ電力は、ＤＣバス１２７を通じて１つ又はそれ以上のインバータに伝達され、該インバータは、下流側の構成要素に電力を供給する前に電気バスからの電力を交流に変換するよう構成することができる。採掘用トラック１００の１つの実施形態において、単一インバータ１３０（「ＩＮＶ」）がＡＣ電力を複数の構成要素に供給することができる。代替の実施形態において、複数の別個のインバータの各々が別個の構成要素に電力を供給することができる。
【００１２】
トラクションモータ１５０は、ホイール１６０に装着され、ＡＣバス１４０を通じてインバータ１３０から電力を受け取り、車両を推進させる牽引力を提供することができる。本明細書で説明されるように、トラクションモータ１５０は、ＡＣ誘導モータとすることができる。従って、トラクションモータとペアにされたインバータは、ＤＣ入力を、後でトラクションモータが使用するために３相ＡＣ入力のような適切なＡＣ入力に変えることができる。１つの例示的な車両構成は、駆動ホイール１６０当たりに１つのインバータと１つのトラクションモータのペアを含む。幾つかの実施形態では、１つ又はそれ以上のホイールは、例えば、ホイール１７０のような従動輪とすることができる。トラクションモータ１５０はまた、採掘用トラック１００にブレーキを作動させるための発電ブレーキを提供する発電機として機能するよう構成することができる。詳細には、発電ブレーキ中、トラクションモータは、転動方向とは反対の方向にトルクを与え、これにより電気バスに接続された抵抗グリッド１８０により熱として放散される電気を発生することができる。一例において、グリッドは、電気バスに直接直列で接続された抵抗素子のスタックを含む。抵抗素子のスタックは、採掘用トラック１００の車両ハウジング上に位置付けられ、空気冷却及びグリッドからの熱の放散を促進させることができる。
【００１３】
この実施例ではバッテリ１９０で表される、車載式電気エネルギー貯蔵装置もまたＤＣバス１２７に連結することができる。ＤＣ−ＤＣコンバータ（図示せず）は、ＤＣバス１２７とバッテリ１９０との間で、ＤＣバスの高い電圧（例えば、１０００Ｖの範囲内）をバッテリが使用するのに適切な電圧（例えば、１２〜７５Ｖの範囲）にまで下げることができるように構成することができる。ハイブリッド車両の場合、車載電気エネルギー貯蔵装置は、高電圧バッテリの形態にすることができ、中間にあるＤＣ−ＤＣコンバータの配置を必要ではないようにすることができる。バッテリは、エンジン１１０の運転により充電することができる。バッテリ内に貯蔵された電気エネルギーは、エンジン運転のスタンバイモード中、又はエンジンが停止しているときに、照明、車載監視システム、マイクロプロセッサ、プロセッサ、ディスプレイ、温度調節器、及び同様のものなどの種々の電子構成要素を作動させるのに用いることができる。バッテリ１９０はまた、停止状態からエンジン１１０を始動させるための初期充電を提供するのに用いることができる。代替の実施形態において、電気エネルギー貯蔵装置１９０は、例えば、スーパーキャパシタとすることができる。
【００１４】
車載コントローラ１９５は、オペレータ入力に応答して、インバータ１３０、オルタネータ１２０、リレー、燃料インジェクタ、燃料ポンプ（図示せず）、その他などの種々のエンジン制御ハードウェア構成要素にコマンドを送ることによってエンジン１１０を制御することができる。車載コントローラ１９５は、採掘用トラック１００及び／又はトラクションモータ１５０の速度を監視し、トラクションモータ１５０の速度を調節することができる。例えば、車載コントローラ１９５は、インバータ１３０からの電圧及び／又は周波数を増大させ、トラクションモータ１５０から供給されるトルクを増大させることができる。別の実施例において、車載コントローラ１９５は、トラクションモータ１５０の速度が速度閾値を上回った場合に発電ブレーキを作動させることができる。
【００１５】
図２は、ハウジング２１０、ステータ２２０、及びロータ２３０を備えたトラクションモータ１５０の例示的な実施形態を示す。ハウジング２１０は、採掘用トラック１００のような車両にトラクションモータ１５０を取り付ける装着面を含む。ハウジング２１０は、トラクションモータ１５０を冷却するための冷却フィンを含むことができる。ステータ２２０は、巻線極の１つ又はそれ以上のペアを含み、これらは、ＡＣバス１４０のようなＡＣ電力源に接続することができる。磁極は、ＡＣ電力が供給されたときにロータ２３０の周りに回転磁界を誘導するためステータ２２０内に配置される。ステータ２２０は、ハウジング２１０に結合され、ステータ２２０がロータ２３０に対して固定されるようにする。ステータ２２０は、キャビティを含み、ここにロータ２３０を挿入することができる。ロータ２３０は、シャフト２４０、穿孔組立体２５０、末端リング２６０、及びロータ２３０の軸線に実質的に平行に配列された複数の導電バー３１０（図２には図示せず）を備える。例えば、複数の導電バーを軸線から僅かな角度で傾けることにより、ノイズ及び高調波を低減することができる。末端リング２６０は、複数の導電バーの各々の一方の端部に機械的及び電気的に接続される。第２の末端リング（図２には図示せず）は、複数の導電バーの各々の他方の端部に機械的及び電気的に接続される。穿孔組立体２５０は、複数の導電バーをシャフト２４０に機械的に結合する。ＡＣ電力がトラクションモータ１５０に供給されると、ステータ２２０により回転磁界が発生し、複数の導電バー内に渦電流を誘導する。渦電流は、ローレンツ力により回転磁界と相互作用し、ロータをロータ軸の周りに回転させるようになる。シャフト２４０は、好適な軸受を介して駆動関係でホイール１６０に結合することができる。このようにして、トラクションモータ１５０を用いて、ホイール１６０にトルクを与えて車両１００を移動させることができる。
【００１６】
図３は、ロータ２３０の例示的な実施形態の別の図面を示す。ロータ２３０は、複数の導電バー３１０、末端リング２６０及び３６０、穿孔組立体２５０、及びシャフト２４０を備える。穿孔組立体２５０は、ロータ２３０に沿って軸方向に延びる複数の貫通孔を備えることができる。複数の貫通孔は、空気がロータ２３０を流れて該ロータ２３０を冷却できるように構成することができる。穿孔組立体２５０は、層状穿孔部のスタックを備えることができる。１つの実施形態において、各穿孔部は、高ケイ素含有鋼又は磁性合金のシートから機械的に孔開け又は切断することができる。各穿孔部は、穿孔部を隣接する穿孔部から電気的に絶縁し、穿孔組立体２５０における渦電流からの損失を低減するためにワニス処理又はラミネート処理を施すことができる。代替の実施形態において、穿孔組立体２５０は、中実コアを含むことができる。穿孔組立体２５０は、締まり嵌めによりシャフト２４０に取り付けることができる。例えば、穿孔組立体２５０は、加熱された後、低温のシャフト２４０上に位置決めされ、組立体が冷却されたときに締まり嵌めが形成されるようにすることができる。
【００１７】
複数の導電バー３１０は、穿孔組立体２５０の周縁部の周りに配置することができる。複数の導電バー３１０は、穿孔組立体２５０の端部を越えて延びて、穿孔組立体２５０の端部と末端リング２６０との間にスペース３２０があるようにすることができる。（加えて、或いは代替として、複数の導電バー３１０が穿孔組立体２５０の他方の又は第２の端部を越えて延びて、穿孔組立体２５０の他方の端部と末端リング２６０との間にスペース３２０と同様のスペースがあるようにすることができる。）１つの実施形態において、複数の導電バー３１０は、穿孔組立体２５０の周縁部の周りに均等に配置することができる。各導電バーの断面の非限定的な実施例は、円形、方形、及び三角形である。複数の導電バー３１０は、穿孔組立体２５０により支持することができる。１つの実施形態において、穿孔組立体２５０は、穿孔組立体２５０の周縁部の周りの複数の導電バー３１０を完全に又は部分的に覆うことができる。代替の実施形態において、穿孔組立体２５０と共に組み立てられたときには、複数の導電バー３１０の１つ又はそれ以上の側部を可視にすることができる。各導電バー３１０は、ロータ２３０が組み立てられたときに穿孔組立体２５０の端部を越えて延びることができる第１の端部を含む。各導電バー３１０の第１の端部は、末端リング２６０に機械的及び電気的に接続することができる。
【００１８】
１つの実施形態において、複数の導電バー３１０及び末端リング２６０、３６０は、銅を含むことができる。別の実施形態において、末端リング２６０、３６０は、銅、モリブデン、及びクロムを含む鍛造合金とすることができる。複数の導電バー３１０及び末端リング２６０、３６０が銅を含む場合には、スリップ及びロータ損失を低減することができる。末端リング２６０、３６０は、例えば、銀を含む導電性合金を用いて複数の導電バー３１０にろう付けすることができる。
【００１９】
穿孔組立体２５０は、ロータ２３０が高速で回転しているときにシャフト２４０から緩むのを防ぐため圧縮応力を加えることができる。高速時の緩みは、遠心力により穿孔部材料のポアソン比に従って穿孔組立体２５０がシャフト２５０から半径方向に延伸されるときに生じる可能性がある。穿孔組立体２５０に圧縮応力を加えることにより、緩みが生じる前にロータ２３０の速度を増大させることができる。１つの実施形態において、複数の導電バー３１０及び末端リング２６０、３６０の熱膨張係数が穿孔組立体２５０の熱膨張係数よりも大きい場合に、組み立て中にロータ２３０を加熱することによって穿孔組立体２５０に圧縮応力を加えることができる。ロータ２３０が冷却すると、導電バー３１０及び末端リング２６０、３６０が穿孔組立体２５０よりも大きく収縮し、穿孔組立体２５０を圧迫してこれをシャフト２４０に堅固に保持することができる。しかしながら、穿孔組立体２５０に圧縮応力を加えると、複数の導電バー３１０への接続部において末端リング２６０、３６０を圧迫する力もまた発生する可能性がある。
【００２０】
図４〜５及び７は、末端リング２６０、３６０のような末端リングの例示的な実施形態の種々の図面を示す。図４は、穿孔組立体２５０に対面する末端リング２６０の表面から参照した末端リング２６０の正面図を示す。図５及び７は、末端リング２６０の異なる断面図を示す（種々の図は末端リング２６０、３６０の両方に適用可能である。）。
【００２１】
図４を再度参照すると、末端リング２６０は、外側面４１０、内側面４２０、穿孔面４３０、及び穿孔面４３０の反対側のハウジング面（図４には図示されていないが、例えば、図５の５１０を参照）を含む。外側面４１０は、末端リング２６０の外周を形成し、穿孔面４３０及びハウジング面に隣接する。ハウジング面は、トラクションモータ１５０に組み立てられたときにハウジング２１０に面する。ハウジング面は、外側面４１０及び内側面４２０に隣接している。内側面４２０は、末端リング２６０の内周を形成し、ハウジング面及び穿孔面４３０に隣接する。１つの実施形態において、内側面４２０は、末端リング２６０が穿孔面４３０付近よりもハウジング面付近でより薄く（例えば、半径方向に薄い）なるような１つ又はそれ以上の面を含むことができる。例えば、内側面４２０の２つの面は、隠れ線４５０にて交差することができる。１つの実施形態において、末端リングの直径４６０は、穿孔面の高さ４７０の８〜１３倍大きいとすることができる。
【００２２】
穿孔面４３０は、トラクションモータ１５０に組み立てられたときに穿孔組立体２５０に面する。１つの実施形態において、穿孔面４３０は、複数のポケット４４０を含む。１つの実施形態において、各ポケットは、末端リング２６０の周囲に等間隔で配置される。導電バーの端部がポケット内に挿入され、複数の導電バー３１０と末端リング２６０、３６０との接合を可能にすることができる。導電バーが末端リングにろう付けされるか、又は金属接合プロセスにより末端リングに接続されると接合部が形成される。代替の実施形態において、複数のポケットを排除し、複数の導電バーを末端リングにろう付け、半田付け、溶接、又は金属接合することができる。複数の導電バー３１０が末端リング２６０、３６０に取り付けられた接合部は、圧縮応力が加えられた穿孔組立体２５０から応力を受け可能性がある。応力は、穿孔組立体２５０、複数の導電バー３１０、末端リング２６０、３６０、及びシャフト２４０のろう付け温度、熱膨張係数、及びポアソン比に応じて決定することができる。
【００２３】
図５は、ポケットにおける末端リング２６０の断面区域を示す。末端リング２６０は、トラクションモータ１５０が組み立てられたときに穿孔組立体２５０に対面する穿孔側部５０２を含む。穿孔側部５０２は穿孔面４３０を含む。穿孔側部５０２は、導電バーの端部を受けるためのポケット４４０ａを含むことができる。ハウジング側部５０４は、トラクションモータ１５０が組み立てられたときにハウジング２１０に対面するハウジング面５１０を含む。末端リング２６０は、ハウジング側部５０４よりも穿孔側部５０２上でより厚く（例えば、半径方向により厚い）することができる。例えば、穿孔面高さ４７０は、ハウジング面高さ５１２よりも１．１〜１．３倍大きいとすることができる。１つの実施形態において、内側面４２０は、面５２０、５３０、及び５４０のような１つ又はそれ以上の面を有することができる。（各々が異なる別個の平面にあることにより、ある面と別の面が区別される）面５２０は、ハウジング側部５０４が穿孔面４３０に向かって１／４から１／２までの間実質的に一定の半径方向厚みであるような幅５２２を有することができる。面５４０は、穿孔側部５０２がハウジング面５１０に向かって１／４から１／２までの間実質的に一定の半径方向厚み（例えば、ポケット４４０間の寸法４７０）であるような幅５２２を有することができる。末端リングの軸方向幅５５０は、穿孔面高さ４７０及びハウジング面高さ５１２より小さくすることができる。１つの実施形態において、末端リング幅５５０は、穿孔面高さ４７０の１／２から２／３の間とすることができる。
【００２４】
末端リング２６０の各表面は、種々の方法で末端リング２６０の隣接表面と接合することができる。１つの非限定的な実施形態において、第１の表面は、第２の表面と直角に接合することができる。例えば、外側面４１０は、穿孔面４３０と直角に接合することができる。非限定的な代替の実施形態において、第１の表面は、例えば、面取り部又は丸みのあるコーナのような中間面を介して第２の表面と接合することができる。
【００２５】
ポケット４４０ａは、導電バーの端部を受けるような形状にすることができる。１つの実施形態において、ポケット高さ５６０は、穿孔面高さ４７０の１／２未満であり、ポケット深さ５７０は、末端リング幅５５０の１／２未満である。
【００２６】
図６は、ロータ２３０の組み立て完了後の部分図を示す。この部分図は、図５から導電バー３１０及び穿孔組立体２５０に取り付けられた末端リング２６０の断面を示している。導電バー３１０は、穿孔組立体２５０を通って延びており、第１の端部が末端リング２６０のポケット４４０ａ内に嵌合している。図６はまた、トラクションモータ１５０の運転中に末端リング２６０を疲労させる可能性がある力の実施例を示す。例えば、回転しているロータ２３０の遠心力が、トラクションモータ１５０の運転中に末端リング２６０及び／又は導電バー３１０を疲労させる可能性がある力を発生することができる。
【００２７】
接合部６１０は、末端リング２６０を導電バー３１０ａに接続する。運転中、ロータ２３０は回転することができ、回転しているロータ２３０の構成要素の各々によって遠心力が発生する。遠心力は、ロータ２３０の軸線からの距離、構成要素の質量、及び角速度の自乗に比例する。遠心力は、ポアソン比に従いロータ２３０の構成要素を延伸させる可能性がある。末端リング２６０、導電バー３１０、穿孔組立体２５０、及びシャフト２４０の１つ又はそれ以上は、異なるポアソン比を有する異なる材料から構成される可能性がある。ロータ２３０の各構成要素は、異なる形状、異なる遠心力、及び異なるポアソン比を有するので、様々な量で延伸する可能性がある。従って、ロータ２３０がトラクションモータ１５０の運転中に異なる速度で回転すると、ロータ２３０の構成要素が屈曲する場合があり、この屈曲が末端リング２６０を疲労させ、時間の経過と共に故障させる可能性がある。
【００２８】
ロータ２３０の構成要素に作用する力をトラクションモータ１５０の負荷サイクルにわたってより平衡にできる場合には、応力を低減することができる。例えば、回転しているロータ２３０は、ロータ軸線から離れる半径方向で末端リングの遠心力６２０及び穿孔組立体の遠心力６５０を発生させる可能性がある。末端リングの遠心力６２０は、例えば、末端リング断面の重心にて作用することができる。穿孔組立体の遠心力６５０は、例えば、穿孔−導電バー境界部６４０にて作用することができる。遠心力及び圧縮応力は、接合部６１０の周りでモーメントを生成する。トラクションモータ１５０の負荷サイクルにわたってモーメントを低減することにより、例えば、末端リング２６０、３６０の応力及び疲労を低減することができる。加えて、ロータ２３０の最高速度でのモーメントを低減することによって、該ロータ２３０の最高速度を増大させることができる。このようにして、ロータ２３０の最高速度でのピーク応力を低減し、末端リング２６０の平均故障間隔を大きくすることができる。
【００２９】
１つの実施形態において、接合部６１０周りのモーメントは、末端リング２６０がハウジング側部５０４よりも厚みのある（例えば、半径方向により厚みがある）穿孔側部５０２を含むときに低減することができる。例えば、末端リング２６０は、ハウジング側部５０４付近よりも穿孔側部５０２付近で１．１〜１．３倍より厚みがあるようにすることができる。末端リング２６０は、穿孔面４３０に隣接し且つ穿孔面４３０からハウジング面５１０に向かって１／４から１／２までの距離の間実質的に一定の厚み（例えば、半径方向厚み）を有する面５４０を含むことができる。末端リング２６０は、ハウジング面５１０に隣接し且つハウジング面５１０から穿孔面４３０に向かって１／４から１／２までの距離の間実質的に一定の半径方向厚み（例えば、半径方向厚み）を有する面５２０を含むことができる。末端リング２６０は、穿孔面４３０からハウジング面５５０まで測定した末端リング軸方向幅５５０を含み、末端リング幅５５０は、穿孔面４３０付近で末端リング２６０の厚みの１／２と２／３の間とすることができる。幾つかの実施形態において、外側面４１０は、穿孔面４３０及びハウジング面５５０と直角に接合することができる。代替の実施形態において、外側面４１０と穿孔面４３０の交差部は、面取り又は丸みを付けることができる。同様にして、外側面４１０とハウジング面５５０交差部は、例えば、面取り又は丸みを付けることができる。
【００３０】
１つの実施形態において、接合部６１０周りのモーメントは、末端リング２６０が図７に示すような断面区域を含むときに低減することができる。図７は、複数のポケット４４０のうちの１つのポケットに交差していない末端リング２６０の断面区域を示している。断面区域は、穿孔面４３０、ハウジング面５１０、外側面４１０、及び内側面４２０を含むことができる。接合部６１０周りのモーメントは、末端リング２６０の断面がハウジング面５１０よりも穿孔面４３０近くに重心を含むときに低減することができる。例えば、重心は領域７１０にあることができる。また、末端リング２６０が均質な材料であるときには、断面の重心は、断面の質量中心とすることができる。１つの実施形態において、内側面４２０は、外側面４１０に実質的に平行な第１の面５２０と、外側面４１０に実質的に平行な第２の面５４０とを含むことができる。外側面４１０及び第２の面５４０からの距離４７０は、外側面４１０及び第１の面５２０からの距離５１２よりも１．１〜１．３倍大きいとすることができる。第１の面５２０の幅５２２は、第２の面５４０の幅５４２の０．８〜１．２倍とすることができる。第１の面５２０は、第１の面５２０から３５度と５５度の間の角度７２０で第３の面５３０により第２の面５４０に接合することができる。末端リングの幅５５０は、穿孔面の高さ４７０の１／２から２／３の間とすることができる。
【００３１】
このようにして、トラクションモータ１５０の運転中に末端リング２６０、３６０に作用する応力を低減することができる。応力を低減することにより、末端リング２６０、３６０の疲労を低減し、トラクションモータ１５０のより長い平均故障時間及び／又はトラクションモータ１５０のより高い最高速度を可能にすることができる。
【００３２】
末端リング２６０、３６０の寸法は、末端リングの軸線及び半径について定めることができる。軸方向は、例えば、図５〜７の方向５５０である、末端リングの長手方向軸線「Ｌ」（図４を参照）に平行である。半径方向は、末端リングの長手方向軸線に垂直であり、末端リングの円形の半径「Ｒ」（図４を参照）に対応する。例えば、半径方向は、図５及び７の５１２及び４７０を含む。
【００３３】
１つの実施形態において、誘導モータのロータの末端リングは、中実の環状（リング形）本体を含む。環状本体は、本体の円形形状により定められる平面に垂直な長手方向軸線Ｌを有する。中実の環状本体は、軸線Ｌに垂直な環状ハウジング面を定める。本体は、ハウジング面から、軸方向垂直に後方に第１の軸方向距離を延び、本体は、第１の距離に沿って第１の一定の半径方向幅を有する。（「後方」とは、ハウジング面に垂直且つ軸線Ｌに平行な方向を意味する）。第２の軸方向距離への延伸は、第１の軸方向距離の後方終端で始まり、本体の幅は、半径方向後方の向きで線形的に増大する。すなわち、本体は、（ｉ）一定の外径を有し、（ｉｉ）第１の軸方向距離では、本体は、一定の内径を有し、（ｉｉｉ）第２の軸方向距離に沿って、本体の内径が線形的に減少し、第１の軸方向距離と第２の軸方向距離の接合点において最大の内径を有し、第２の軸方向距離の後方終端にて最小の内径を有する。本体は、第２の軸方向距離の後方終端にて始まり、軸方向垂直に後方に第３の軸方向距離を延び、この第３の距離に沿って第２の一定の半径方向幅を有する。第２の一定の半径方向幅は、一定の外径と最小内径との間として定義される。本体は、軸線Ｌに垂直且つハウジング面にほぼ平行な環状穿孔面にて終端する。
【００３４】
用語「穿孔」組立体は、本明細書では本発明の特定の実施形態を説明するのに用いられているが、この用語は穿孔部が形成された又は穿孔部を備えた組立体に限定されない（切断又は孔開けによって製造された製品を意味する）。代わりに、より具体的な構造及び／又は構成の記述により請求項に別途記載されていない限り、「穿孔組立体」は、通常は導電バーがシャフトにほぼ平行で且つシャフトから半径方向にオフセットしているように、複数の導電バーをシャフトに機械的に結合するためのあらゆる組立体を意味する。
【００３５】
１つの実施形態において、「実質的に」又は「ほぼ」平行とは、製造公差を別にして平行であることを意味する。別の実施形態において、「実質的に」又は「ほぼ」平行とは、１０度を含む角度まで斜めの平行ずれを意味する。
【００３６】
距離又は量が、第１の境界と第２の境界との「間」にあると本明細書で特徴付けられた場合、この意味は、第１及び第２の境界を含まないとの表現により別途指定されない限り、第１の境界と第２の境界を含めてその間にあることを意味する。例えば、ここで例えば、Ｘ＜Ｙで、第１の距離が第２の距離よりもＸ倍からＹ倍の間にあると指定された場合、この意味は、（Ｙ）（第２の距離）≧第１の距離≧（Ｘ）（第２の距離）＞（第２の距離）であることを意味する。
【００３７】
上記の説明は、例証であり、限定を意図したものではない点を理解されたい。例えば、上述の実施形態（及び／又はその態様）は、互いに組み合わせて用いることができる。加えて、本発明の範囲から逸脱することなく、特定の状況又は内容を本発明の教示に適応させるために多くの修正を行うことができる。本明細書で説明される内容の寸法及びタイプは、本発明の特徴を例示することを意図しており、別途記載されていない限り、どのようにも限定を意味するものではなく、例示的な実施形態である。上記の説明を詳細に検討すると、他の実施形態が当業者には明らかであろう。従って、本発明の範囲は、添付の請求項と共に、このような請求項が与えられる均等物の全範囲によって決定されるべきである。添付の請求項において、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」及び「ここで（ｉｎ  ｗｈｉｃｈ）」の何れかの事例は、それぞれ用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」及び「ここで（ｗｈｅｒｅｉｎ）」の同等の平易な英語として使用される。その上、添付の請求項において、用語「第１の」、「第２の」、「第３の」、「上側」、「下側」、「下部」、「上部」、その他は、単なる標識として使用され、これらの対象物に対して数的又は位置的な要件を課すことを意図するものではない。本明細書で使用される場合、単数形で記載され、及び単語「ａ」又は「ａｎ」がその前に付けられた要素又はステップは、そうではないことを明確に述べていない限り複数のそのような要素又はステップの存在を排除するものではないと理解されたい。更に、本発明の「１つの実施形態」という表現は、記載された特徴要素を組み込む追加の実施形態の存在を排除するものとして解釈されることを意図するものではない。その上、そうではないことを明記しない限り、特定の特性を有する１つ又は複数の要素を「備える」、「含む」又は「有する」実施形態は、その特性を有しないそのような追加的な要素を含むことができる。
【００３８】
本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本発明を開示し、更に、あらゆる当業者があらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること及びあらゆる包含の方法を実施することを含む本発明を実施することを可能にする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を有する場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００３９】
２３０  ロータ
２４０  シャフト
２５０  穿孔組立体
２６０  末端リング
３１０  導電バー
３２０  スペース
３６０  末端リング
【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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【国際調査報告】
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