(57)【要約】【課題】誘導モータの製造コストを低減する技術を提供する【解決手段】本明細書が開示する誘導モータは、軸穴を有するロータコアと、軸穴を貫通しており、外周面にオネジが形成されているシャフトと、ロータコアの内部に軸方向にわたって配置されていると共に、ロータコアの軸方向両端面から両端部を露出している複数のバーと、導電性を有し、ロータコアの一方の端面において、複数のバーの端部のそれぞれに接しており、かつ、シャフトのオネジに螺合している、第１リングと、導電性を有し、ロータコアの他方の端面において、複数のバーの端部のそれぞれに接しており、かつ、シャフトのオネジに螺合することにより、第１リングとの間でロータコアを挟んで固定している第２リングとを備えている。【選択図】図３
2015089315.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸穴を有するロータコアと、
前記軸穴を貫通しており、外周面にオネジが形成されているシャフトと、
前記ロータコアの内部に軸方向にわたって配置されていると共に、前記ロータコアの軸方向両端面から両端部を露出している複数のバーと、
導電性を有し、前記ロータコアの一方の端面において、前記複数のバーの端部のそれぞれに接しており、かつ、前記シャフトのオネジに螺合している、第１リングと、
導電性を有し、前記ロータコアの他方の端面において、前記複数のバーの端部のそれぞれに接しており、かつ、前記シャフトのオネジに螺合することにより、第１リングとの間で前記ロータコアを挟んで固定している第２リングと、
を備える、誘導モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導モータに関する。特に、電気自動車の走行用モータとして用いられる誘導モータに関する。本明細書において電気自動車とは、燃料電池車、及び、モータとエンジンの双方を搭載するハイブリッド車を含む。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車の走行用モータとして誘導モータを利用する技術が開発されている。特許文献１に開示されている誘導モータ（電動機）の回転子は、かご型の導電体を備えている。この回転子は、ロータコアと、複数の導電性のバーと、二つの導電性のリング（エンドリング）とを有している。複数の導電性のバーは、ロータコアに埋設されている。これらのバーは、ロータコアの軸線に対して平行に配置されている。バーの軸方向におけるそれぞれの端部は、ロータコアの端面に露出している。二つの導電性のリングは、ロータコアの軸方向における両側の端面にそれぞれ配置されている。各リングは、ロータコアの軸方向のそれぞれの端面において、その端面に露出している複数のバーの端部を互いに接続している。これにより、かご型の導電体が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１７６２３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の回転子を実際に製造する際には、通常、まず、ロータコア、導電性のバー、導電性のリング等を、別々の部品として製造し、その後、それらの部品を組み立てて一体化する。このため、通常、それらの部品を一体化する為の部品（ナット等）を別途備える必要がある。ところが、回転子が、その構成部品を互いに一体化する為の部品（ナット等）を別途備えた場合には、回転子の部品点数が増加し、その結果、誘導モータの製造コストが増大する。
【０００５】
本明細書は、上記の課題を解決する技術を提供する。本明細書は、誘導モータの製造コストを低減する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書は、誘導モータを開示する。その誘導モータは、軸穴を有するロータコアと、軸穴を貫通しており、外周面にオネジが形成されているシャフトを備えている。その誘導モータは、ロータコアの内部に軸方向にわたって配置されていると共に、ロータコアの軸方向両端面から両端部を露出している複数のバーを備えている。その誘導モータは、導電性を有し、ロータコアの一方の端面において、複数のバーの端部のそれぞれに接しており、かつ、シャフトのオネジに螺合している第１リングと、導電性を有し、ロータコアの他方の端面において、複数のバーの端部のそれぞれに接しており、かつ、シャフトのオネジに螺合することにより、第１リングとの間でロータコアを挟んで固定している第２リングとを備えている。
【０００７】
上記の誘導モータでは、第１リングと第２リングとは、ロータコアの軸方向の両側に配置されると共に、それぞれシャフトに螺合している。第１リングと第２リングとがロータコアを挟むことにより、ロータコアがシャフトに固定される。また、第１リングと第２リングと複数のバーとが互いに接続されることにより、いわゆるかご型の導電体が形成される。
【０００８】
つまり、第１リングと第２リングとはそれぞれ、ロータコアをシャフトに固定する機能と、複数のバーを互いに接続する機能とを兼ね備えている。このため、上記の誘導モータでは、ロータコアをシャフトに固定するための部品（例えばナット等）を、別途備える必要が無い。これにより、誘導モータの製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１に係る誘導モータの回転子２を示す正面図である。
【図２】実施例１に係る誘導モータの回転子２を示す左側面図である。
【図３】実施例１に係る回転子２の図２III-III断面における断面図である。
【図４】実施例２に係る回転子１０２を示す断面図である。
【図５】比較例に係る回転子２０２を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１０】
本実施例の回転子２は、電気自動車の走行用モータに使用される回転子である（図１〜３）。この走行用モータは、具体的にはいわゆる誘導モータである。本実施例の誘導モータにおける回転子２以外の部分は、従来公知の誘導モータと同様である。このため、回転子２以外の部分の図示及び詳しい説明を省略する。但し、以下の説明の便宜のために、誘導モータの一例を簡単に説明する。誘導モータはケースを有し、ケース内に回転子２及び固定子が備えられる。回転子２は、いわゆるかご型の導電体を有している（図１〜３）。かご型の導電体については、後に詳述する。固定子は、回転子２を取り巻くように配置されている。固定子は、複数の電磁石を有している。複数の電磁石には、インバータ（不図示）を介してバッテリの電力が供給される。複数の電磁石に供給する電力が所定のパターンに従って変化することにより、いわゆる回転磁界が形成される。この回転磁界によってかご型の導電体に誘導電流が流れる。その結果、ローレンツ力に起因する回転トルクが発生し、回転子２が回転する。
【００１１】
以下に、図１〜図３を用いて、回転子２について説明する。回転子２は、ロータコア８、複数のバー７、リング４、リング５、及びシャフト３を有する。ロータコア８は、磁性を有する材料（具体的には鋼）で形成されている。ロータコア８は、円柱状であり、複数の円坂を図３の左右方向に積層して形成されている。つまり、ロータコア８は、いわゆる積層鋼板で形成されている。ロータコア８の内部には、軸方向に貫通する複数の穴が形成されている。この複数の穴は、ロータコア８の外周面に沿って配置されている。この複数の穴は、穴の長手方向をロータコアの軸方向に対して傾けて形成されている。つまり、複数の穴は、いわゆるスキュー角を有する。この複数の穴のそれぞれに後述するバー７が挿入されている。また、ロータコア８は、軸穴を有している。この軸穴には、後述するシャフト３が挿入されている。
【００１２】
複数のバー７は、アルミで形成されており、それぞれ、上述したロータコア８の複数の穴（外周面に沿った穴）に挿入されている。換言すると、複数のバー７は、ロータコア８の内部に配置されている。詳しくは、複数のバー７は、ロータコア８の軸方向にわたって（軸方向に延びて）配置されている。上述したように、ロータコア８の複数の穴（外周面に沿った穴）がスキュー角を有するため、複数のバー７もスキュー角を有する。複数のバー７の両端は、それぞれ、ロータコア８の端面から露出している。
【００１３】
シャフト３は、例えば、クロムモリブデン鋼等の鋼材で形成されている。ただし、シャフト３は、誘導モータのシャフトとして使用される他の公知の材料で形成されていてもよい。シャフト３の両端部は、それぞれ、ロータコア８の軸方向の端面から突出している。シャフト３の図３左側の端部には、軸受け取付け部３１が形成されており、軸受け取付け部３１よりも軸方向における内側（つまり、図３右側）にはオネジ３２が形成されている。同様に、シャフト３の図３右側の端部には、軸受け取付け部３４が形成されており、軸受け取付け部３４よりも軸方向における内側（つまり、図３左側）にはオネジ３３が形成されている。
【００１４】
リング４とリング５とは、それぞれ、アルミで形成されており、円環形状である。リング４の内周面にはメネジ４１が形成され、リング５の内周面にはメネジ５１が形成され、ている（図３）。リング４はロータコア８の図３左側に配置され、リング５はロータコア８の図３右側に配置されている。リング４とリング５とは、それぞれ、ロータコア８の端面に接して配置されている。リング４のメネジ４１は、シャフト３のオネジ３２に螺合し、リング５のメネジ５１は、シャフト３のオネジ３３に螺合している。リング４とリング５とがロータコア８を左右から挟むことによって、ロータコア８がシャフト３に固定される。
【００１５】
リング４は、ロータコア８の図３左側において、複数のバー７の図３左側の端部に接している。同様に、リング５は、ロータコア８の図３右側において、複数のバー７の図３右側の端部に接している。これにより、リング４とリング５と複数のバー７とが互いに電気的に接続される。つまり、いわゆるかご型の導電体が形成される。
【００１６】
なお、リング４とシャフト３との間は、互いに電気的に絶縁されていることが望ましい（リング５とシャフト３との間も同様）。誘導電流が、上述のかご型の導電体だけでなくシャフト３にまで流れることを防止するためである。リング４（リング５）とシャフト３
とを互いに絶縁する方法としては、例えば、シャフト３の表面に絶縁性の被膜を形成する方法がある。あるいは、シャフト３自体を、上述の鋼材ではなく、絶縁性の材料で形成してもよい。また、リング４（リング５）におけるオネジ４１（オネジ５１）の部分だけを絶縁性の材料で形成してもよい。つまり、リング４（リング５）を、半径方向の中心側が絶縁性の材料で形成され、かつ、半径方向の外側（ロータコア８との接触面側だけでもよい）が導電性の材料で形成された部材としてもよい。なお、このような部材は、例えば、金属と樹脂とを接合することにより得られる。
【００１７】
上記の誘導モータでは、リング４とリング５とがロータコア８を挟むことにより、ロータコア８がシャフト３に固定される。また、リング４とリング５と複数のバー７とが互いに電気的に接続されることにより、いわゆるかご型の導電体が形成される。つまり、リング４とリング５とはそれぞれ、ロータコア８をシャフト３に固定する機能と、複数のバー７を互いに接続する機能とを兼ね備えている。このため、上記の誘導モータでは、ロータコア８をシャフト３に固定するための部品（例えばナット等）を、別途備える必要が無い。これにより、誘導モータの製造コストを低減することができる。
【００１８】
実施例２（図４）の前に、図５を参照して実施例１の回転子２の説明を続ける。図５は、比較例の回転子２０２を示している。以下に、比較例と対比しつつ、実施例１の回転子２について説明する。比較例の回転子２０２は、実施例１におけるリング４及びリング５を、それぞれリング２０４、２０５に変更したものである。リング２０４、２０５は、それぞれロータコア８の図５左右の端面に配置されると共に、ロータコア８の各端面において、複数のバー７の端部に接している。換言すると、リング２０４、２０５は、複数のバー７を互いに接続している。
【００１９】
比較例のリング２０４、２０５は、実施例１のリング４、リング５と異なり、内周面にネジが形成されていない。このため、比較例の回転子２０２は、ロータコア８をシャフト９０に固定するためのナット２１４、２２５を、リング２０４、２０５とは別に有している。なお、シャフト９０は、実施例１のシャフト３に相当する。ナット２１４、２２５は（詳しくは、これらのメネジ２１５、２２６は）、シャフト９０に設けられたオネジ９２、９３に螺合している。シャフト９０には、図５左から順に、ナット２１４、リング２０４、ロータコア８、リング２０５、ナット２２５が配置されている。詳しくは、リング２０４とナット２１４とは、ロータコアの図５左側において軸方向に重なって配置されている。同様に、リング２０５とナット２２５とは、ロータコアの図５右側において軸方向に重なって配置されている。ナット２１４、２２５は、リング２０４、ロータコア８、リング２０５を左右から挟んでいる。これにより、リング２０４、ロータコア８、リング２０５が、シャフト９０に固定される。
【００２０】
実施例１の回転子２と、比較例の回転子２０２とを対比して次のことが言える。すなわち、実施例１の第１リング４、リング５はそれぞれ、複数のバー７を互いに接続する機能とロータコア８をシャフト３に固定する機能とを兼ね備えていた。これに対し、比較例では、リング２０４、２０５が複数のバー７を互いに接続する機能を有し、リング２０４、２０５と別体であるナット２１４、２２５が、ロータコア８をシャフト３に固定する機能を有している。つまり、比較例の回転子２０２は、実施例１の回転子２に対して部品点数が多い。逆に言うと、実施例１の回転子２は、比較例の回転子２０２に対して部品点数を削減することができる。
【００２１】
上述したように、比較例の回転子２０２では、リング２０４、２０５と、ナット２１４、２２５とを別々に備えていた。また、リング２０４とナット２１４、リング２０５とナット２２５は、それぞれ、ロータコア８の図５左右の端面において、軸方向に重なって配置されていた。これに対して、実施例１の回転子２では（図３）、第１リング４が、比較例のナット２１４とリング２０４との両方の役目を果たしている（リング５も同様）。このため、実施例１の回転子２は、比較例の回転子２０２に対して、軸方向の寸法を低減することができる。
【００２２】
また、上記の理由により回転子２の軸方向寸法を低減できるということは、次のことも意味する。第１リング４の軸方向の寸法を増加させると、第１リング４のメネジ４１とシャフト３のオネジ３２との掛かり代（ネジが噛み合っている長さ）が増加する。掛かり代が増加するとネジ部（メネジ４１及びオネジ３２）の強度を増加させることができる。つまり、実施例１の回転子２では、回転子２の軸方向寸法の増大を抑制しつつ、ネジ部の強度を増加させることができる。
【００２３】
リング４とリング５とは、それぞれ複数のバー７の端部に接している。つまり、リング４の外周面の直径は、複数のバー７の端部を覆うことができる大きさとされている（リング５の外周面の直径も同様）。つまり、リング４とロータコア８との接触面積は、比較的大きい。詳しくは、リング４（又はリング５）とロータコア８との間の接触面積は、例えば、上述した比較例におけるナット２１４とリング２０４との間の接触面積（図５）と比較して大きい。上述したように、実施例１の回転子２では、リング４とリング５とがロータコア８を左右から挟むことによって、ロータコア８がシャフト３に固定される。このため、ロータコア８には、軸方向の圧縮応力が生じる。しかしながら、実施例１の回転子２では、リング４（又はリング５）とロータコア８との接触面積が大きいため、ロータコア８に生じる圧縮応力を低減することができる。
【実施例２】
【００２４】
実施例２（図４）の回転子１０２は、実施例１の回転子２のリング４、リング５をリング１０４、１０５に変更したものである。リング４、リング５は、それぞれ、ロータコア８に接する面の半径方向中央部に窪み４２、５２を有している。窪み４２の位置では、リング４とロータコア８とが接していない。つまり、リング４とロータコア８とが、半径方向における外側の位置でのみ接触している。上述のようにリング４のメネジ４１がシャフト３のオネジ３２に螺合することにより、リング４が、リング５との間でロータコア８を挟んでいる。つまり、リング４とロータコア８とはネジ締結されている。つまり、リング４とロータコア８との間に圧縮応力が生じている。ここで、上述のように、リング４とロータコア８とが、半径方向における外側の位置でのみ接触していため、圧縮応力が半径方向における外側の位置に集中して生じる。このため、リング４とロータコア８との間の摩擦に起因するモーメントが大きくなる。その結果、リング４（及びリング５）のネジが緩むことが抑制される。
【００２５】
上記の実施例１及び実施例２では、リング４、リング５、バー７は、アルミで形成されていた。しかしながら、これらは導電性を有する他の材料（例えば銅等）で形成されていてもよい。また、ロータコア８は、鋼で形成されていた。しかしながら、ロータコア８は、磁性を有する他の材料（例えば、ニッケル、コバルト等）で形成されていてもよい。
【００２６】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００２７】
２、１０２  回転子
３  シャフト
４、５、１０４、１０５  リング
７  バー
８  ロータコア
３２、３３  オネジ
４１、５１  メネジ
【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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