(57)【要約】【課題】自己インダクタンスを抑制し、高速回転時の出力を向上することを可能とする回転電機の回転子を提供する。【解決手段】回転子導体１６を格納する複数のスロット１４が設けられた回転子鉄心１０を有する回転子１００であって、回転子鉄心１０において互いに隣り合うスロット１４に挟まれた部分の周方向に沿った幅を径方向に沿って固定子との空隙に向かって狭くする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子導体を格納する複数のスロットが設けられた回転子鉄心を有する回転子であって、前記回転子鉄心において互いに隣り合う前記スロットに挟まれた部分の周方向に沿った幅が径方向に沿って固定子との空隙に向かって狭くなることを特徴とする回転電機の回転子。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機の回転子であって、
前記回転子導体は、前記スロットに注入され、回転子の軸方向端部において短絡されていることを特徴とする回転電機の回転子。
【請求項３】
請求項１に記載の回転電機の回転子であって、
前記回転子導体は、前記スロットに挿入されたコイルを巻回してなることを特徴とする回転電機の回転子。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の回転電機の回転子と、
前記回転子に対して前記空隙を介して配置された固定子と、
を備えることを特徴とする誘導型回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機の回転子及びそれを備えた回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属導体が挿入されるスロットを有するかご形回転子を備えた回転電機が知られている。このような回転電機において、スロットがピッチ角αで複数設けられ、スロットの内端部の頂角がピッチ角αと同一の鋭角二等辺三角形に形成された内側スロットと、外周方向に突出して曲率半径ｒの半円形に形成された外側スロットと、を有する構成が開示されている（特許文献１）。
【０００３】
また、外部スロット及び内部スロットを繋ぐスリットを有するかご形回転子であって、隣り合うスロットのスリット同士を回転子の周方向にずらすと共に軸方向に連通させた構造が開示されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２５７４３９号公報
【特許文献２】特開２０１３−５４６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、導体を格納するスロットに挟まれた回転子ティース（鉄心）の幅は、回転子の径方向に沿って外側に向かって広くなるか、又は径方向に沿って略一定となるように構成されている。このような構成とした場合、図６に示すように、スロットを横切る磁束線が多くなる。
【０００６】
特に、特許文献１に係る構成では、回転子外周部の二次抵抗が大きくなり、始動電流は抑制されるが、高速回転時において回転子鉄心外周部で周方向に沿った磁束が増え、高速回転時の出力を高めることができない。
【０００７】
また、特許文献２に係る構成では、回転子のスリットの周辺部において軸方向に沿った漏れ磁束が増え、高負荷時や高速回転時において高調波二次銅損が増加する要因となると共に、出力が低下する要因となる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の１つの態様は、回転子導体を格納する複数のスロットが設けられた回転子鉄心を有する回転子であって、前記回転子鉄心において互いに隣り合う前記スロットに挟まれた部分の周方向に沿った幅が径方向に沿って固定子との空隙に向かって狭くなることを特徴とする回転電機の回転子である。
【０００９】
本発明の別の態様は、上記回転電機の回転子と、前記回転子に対して前記空隙を介して配置された固定子と、を備えることを特徴とする誘導型回転電機である。
【００１０】
ここで、前記回転子導体は、前記スロットに注入され、回転子の軸方向端部において短絡されていることが好適である。
【００１１】
また、前記回転子導体は、前記スロットに挿入されたコイルを巻回してなることが好適である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、自己インダクタンスを抑制し、高速回転時の出力を向上した回転子及びそれを備えた回転電機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態における回転電機の回転子及び固定子の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態における回転子の拡大図である。
【図３】本発明の実施の形態における回転子内部に発生する磁束のシミュレーション結果を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態における回転子を用いた誘導電動機の効果（回転数とトルクとの関係）を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態における回転電機の別の構成を示す図である。
【図６】従来の回転子内部に発生する磁束のシミュレーション結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態における回転電機の回転子１００の回転軸方向に直交する断面図を示す。回転子１００は、所定の空隙（ギャップ）を介して中空円筒形状の固定子２００内に配置され、外部からの供給される電力によって発生する磁界の影響を受けて固定子２００内において回転する。本発明の実施の形態における回転子１００は、誘導型回転電機等に適用することができる。
【００１５】
回転子１００は、電磁鋼板をプレス打ち抜き加工した略円形の回転子鉄心板を複数重ね合わせることによって円柱形状とされた回転子鉄心１０を備える。ここで、回転子鉄心板は、例えば、板厚が０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下とすることが好適である。
【００１６】
回転子鉄心１０には、図１に示すように、中心部に回転子１００の回転中心となる回転軸（図示しない）を通すための軸穴１２が設けられる。
【００１７】
また、回転子鉄心１０の外縁部には、回転子１００の周方向に等間隔に回転子導体１６を格納するためのスロット１４が形成される。すなわち、複数のスロット１４が回転子鉄心１０の周方向に沿って所定のピッチ角αで等間隔に設けられる。
【００１８】
スロット１４に金属導体（例えば、アルミニウム系金属等）を注入して回転子導体１６を回転子鉄心１０と一体鋳造することによって回転子１００が形成される。例えば、スロット１４の回転子鉄心１０の外縁部側に開口１４ａを設け、回転子鉄心１０の軸方向から金属導体を注入することにより回転子導体１６を形成することができる。回転子導体１６の軸方向端部は短絡される。ただし、これに限定されるものではなく、スロット１４に導電性のコイルを巻回して回転子導体１６としてもよい。
【００１９】
図２は、スロット１４の拡大図である。図２に示すように、スロット１４は、隣り合うスロット１４によって挟まれた回転子鉄心１０の周方向に沿った幅が径方向に沿って固定子２００との空隙に向かって狭くなるように形成される。すなわち、互いに隣り合うスロット１４の間の回転子鉄心１０の部分の固定子２００との空隙側の幅Ｗ１が回転中心軸側の幅Ｗ２よりも狭くなるように構成される。
【００２０】
なお、スロット１４の回転子鉄心１０の外縁部側には幅狭く絞られた開口１４ａが設けられることが多い。したがって、隣り合うスロット１４によって挟まれた回転子鉄心１０の周方向に沿った幅とは、回転子鉄心１０の外縁部の極近くの部分において幅狭に形成された部分を除いた部分の幅を意味する。すなわち、固定子２００との空隙側の回転子鉄心１０の幅Ｗ１は、スロット１４の空隙側の最先端部を除いて、回転中心側から空隙に向う径方向に沿った長さＬの空隙側から１０％以内に位置する最も狭い幅とする。また、回転中心軸側の回転子鉄心１０の幅Ｗ２は、回転中心側から空隙に向う径方向に沿った長さＬの回転中心側から１０％以内に位置する最も広い幅とする。
【００２１】
誘導電動機の高速回転時においてすべり周波数は高く、回転子の周方向の磁気抵抗が低いと高調波による漏れ磁束が増加し、損失が増加する。本実施の形態における回転子１００では、隣り合うスロット１４の間の回転子鉄心１０の幅を固定子２００との空隙に向かって狭くすることにより、回転子１００の周方向の磁気抵抗は固定子２００に近づくほど大きくなる。これにより、図３に示すように、スロット１４を横切る磁束線は従来に比べて少なくなる。その結果、高調波漏れ磁束による出力の低下を抑制できると共に、損失を低減することができる。
【００２２】
図４は、図６に示した従来の回転子を用いた誘導電動機と、本実施の形態における回転子１００を用いた誘導電動機と、回転数とトルクとの関係を示す。図４において、実線は本実施の形態における回転子を適用した誘導電動機のトルクを示し、破線は従来の回転子を適用した誘導電動機のトルクを示す。図４に示されるように、本実施の形態における回転子１００では、回転数が高い領域において従来よりも大きなトルクを得ることができる。
【００２３】
なお、図５に示すように、回転子１００の内部に空隙（ギャップ）を介して固定子２００を配置し、固定子２００の周りを回転子１００が回転するような構成としてもよい。このような構成においても、隣り合うスロット１４によって挟まれた回転子鉄心１０の周方向に沿った幅が径方向に沿って固定子２００との空隙に向かって狭くなるように形成することにより同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００２４】
１０  回転子鉄心、１２  軸穴、１４  スロット、１４ａ  開口、１６  回転子導体、１００  回転子、２００  固定子。
【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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