(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
静止部と、
回転軸を中心として回転する回転部と、
を有し、
前記静止部は、駆動電流に応じて磁束を発生させるステータを有し、
前記回転部は、
前記ステータの径方向外側に位置する環状のロータコアと、
非磁性体の導電性材料からなる二次導体と、
複数の永久磁石と、
を有し、
前記ロータコアは、
軸方向に延びる複数の二次導体スロットと、
前記二次導体スロットよりも前記径方向外側において周方向に配列され、各々が軸方向に延びる複数のマグネットスロットと、
を有し、
前記二次導体は、
前記二次導体スロット内に位置する複数の導体バーと、
前記ロータコアの軸方向の両端面に位置し、前記複数の導体バーの軸方向の端部同士を環状に繋ぐ一対のエンドリングと、
を有し、
前記複数の永久磁石は、それぞれ、前記マグネットスロット内に配置され、
各々の隣り合う前記永久磁石の同極同士が、周方向に対向し、
前記二次導体のうち、少なくとも前記エンドリングは鋳造品であり、
前記エンドリングは、前記ロータコアの前記マグネットスロットを除く軸方向の端面を、少なくとも部分的に覆い、
前記永久磁石の軸方向の端面は、前記エンドリングから露出し、
前記エンドリングは、前記永久磁石が存在しない周方向の範囲において、前記永久磁石の径方向内側の面よりも径方向外側へ広がる、誘導同期電動機。
【請求項２】
請求項１に記載の誘導同期電動機であって、
前記導体バーと前記永久磁石とが、径方向または周方向に離れた位置に配置される、誘導同期電動機。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の誘導同期電動機であって、
前記永久磁石が存在する周方向の範囲において、前記二次導体スロットよりも径方向外側に位置する前記エンドリングの径方向の長さをａとし、
前記永久磁石が存在しない周方向の範囲において、前記二次導体スロットよりも径方向外側に位置する前記エンドリングの径方向の長さをｂとして、
ａ＜ｂ
を満たす、誘導同期電動機。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の誘導同期電動機であって、
隣り合う前記永久磁石同士の周方向の間隔は、個々の前記永久磁石の周方向の幅よりも大きい、誘導同期電動機。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の誘導同期電動機であって、
前記複数の導体バーは、
前記永久磁石と径方向に重なる複数の第１導体バーと、
前記永久磁石と径方向に重ならない複数の第２導体バーと、
を有し、
前記第１導体バーの径方向の寸法は、前記第２導体バーの径方向の寸法よりも短い、誘導同期電動機。
【請求項６】
請求項５に記載の誘導同期電動機であって、
前記ロータコアは、複数の電磁鋼板を軸方向に積層した積層鋼板であり、複数の前記電磁鋼板を互いに固定する複数のかしめ部を有し、
前記複数のかしめ部は、複数の前記第１導体バーの周方向の間、または、前記第１導体バーと前記第２導体バーとの周方向の間に位置するかしめ部を含む、誘導同期電動機。
【請求項７】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の誘導同期電動機であって、
前記ロータコアは、複数の電磁鋼板を軸方向に積層した積層鋼板であり、複数の前記電磁鋼板を互いに固定する複数のかしめ部を有し、
前記複数のかしめ部は、前記永久磁石の径方向内側の面よりも径方向外側、かつ、隣り合う前記永久磁石の周方向の略中央に位置するかしめ部を含む、誘導同期電動機。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の誘導同期電動機であって、
前記静止部と前記回転部との間に配置された第１軸受および第２軸受を有し、
前記第１軸受は、前記ステータよりも軸方向の一方側に配置され、
前記第２軸受は、前記ステータよりも軸方向の他方側に配置される、誘導同期電動機。
【請求項９】
請求項７に記載の誘導同期電動機であって、
前記静止部は、
前記ステータの径方向内側において軸方向に延び、その外径を軸方向の一方から他方へ向かうにつれて段階的に小さくする複数のシャフト段差部を有するシャフトをさらに有し、
前記シャフト段差部は、前記回転軸に対して垂直に広がる環状の接触面を有し、
前記第１軸受、前記ステータ、および前記第２軸受のうちの少なくとも１つが、前記接触面に接触する、誘導同期電動機。
【請求項１０】
請求項９に記載の誘導同期電動機であって、
前記第１軸受の軸方向の寸法よりも、前記第２軸受の軸方向の寸法の方が大きく、
前記第１軸受の径方向の寸法よりも、前記第２軸受の軸方向の寸法の方が大きい、誘導同期電動機。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の誘導同期電動機であって、
前記回転部は、
前記ロータコアを軸方向に挟み込む一対のロータヨーク
をさらに有し、
前記ロータコアの軸方向の両端面は、前記エンドリングに覆われていない外縁部を有し、
前記一対のロータヨークは、前記ロータコアの外周面および前記外縁部に接触するロータヨーク段差部を有する、誘導同期電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導同期電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、永久磁石の磁力を利用してトルクを発生させる同期電動機（シンクロナスモータ）と、永久磁石の代わりに二次導体を有し、二次導体に流れる誘導電流によってトルクを発生させる誘導電動機（インダクションモータ）とが知られている。同期電動機は、同期速度において高いトルクを得ることができるが、交流電源に繋いだだけでは回転を開始する（自己起動する）ことができないという欠点がある。一方、誘導電動機は、同期電動機に比べて効率が低いものの、停止状態から自己起動できるという利点がある。
【０００３】
このため、近年では、同期電動機と誘導電動機の双方の特長を併せ持つ、誘導同期電動機の開発が進められている。誘導同期電動機の回転子には、永久磁石と二次導体とが組み込まれている。誘導同期電動機は、始動時には、二次導体に生じる誘導電流によって回転子の回転を開始させ、同期速度に到達した後は、主として永久磁石の磁力を利用して回転子を回転させる。
【０００４】
従来の誘導同期電動機については、例えば、特開２００３−０１８７７６号公報に記載されている。
【特許文献１】特開２００３−０１８７７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特開２００３−０１８７７６号公報の誘導同期電動機は、固定子よりも内側に回転子が配置された、いわゆるインナロータ型の構造を有する。このようなインナロータ型の構造では、回転子に対して負荷が軸方向に取り付けられる。このため、装置全体として軸方向の長さが長くなる。また、インナロータ型の構造では、回転子の径が小さい。このため、高いトルクを得るためには、磁力の強い永久磁石や大量の巻線が必要になる。
【０００６】
一方、固定子よりも外側に回転子を配置する、いわゆるアウタロータ型の構造を採れば、上記の問題を解決することができる。しかしながら、誘導同期電動機の回転子には、永久磁石と二次導体とを組み込む必要がある。このため、誘導同期電動機においてアウタロータ型の構造を採ると、ロータコアに十分な磁路を確保することができず、永久磁石から生じた磁束によって、ロータコア内に磁気飽和が生じる虞がある。
【０００７】
本発明の目的は、アウタロータ型の誘導同期電動機において、ロータコアの径方向の寸法を抑え、かつ、ロータコアの磁気飽和を抑制できる構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願の例示的な第１発明は、静止部と、回転軸を中心として回転する回転部と、を有し、前記静止部は、駆動電流に応じて磁束を発生させるステータを有し、前記回転部は、前記ステータの径方向外側に位置する環状のロータコアと、非磁性体の導電性材料からなる二次導体と、複数の永久磁石と、を有し、前記ロータコアは、軸方向に延びる複数の二次導体スロットと、前記二次導体スロットよりも前記径方向外側において周方向に配列され、各々が軸方向に延びる複数のマグネットスロットと、を有し、前記二次導体は、前記二次導体スロット内に位置する複数の導体バーと、前記ロータコアの軸方向の両端面に位置し、前記複数の導体バーの軸方向の端部同士を環状に繋ぐ一対のエンドリングと、を有し、前記複数の永久磁石は、それぞれ、前記マグネットスロット内に配置され、各々の隣り合う前記永久磁石の同極同士が、周方向に対向し、前記二次導体のうち、少なくとも前記エンドリングは鋳造品であり、前記エンドリングは、前記ロータコアの前記マグネットスロットを除く軸方向の端面を、少なくとも部分的に覆い、前記永久磁石の軸方向の端面は、前記エンドリングから露出し、前記エンドリングは、前記永久磁石が存在しない周方向の範囲において、前記永久磁石の径方向内側の面よりも径方向外側へ広がる、誘導同期電動機である。
【発明の効果】
【０００９】
本願の例示的な第１発明によれば、ロータコアの径方向の寸法を抑え、かつ、ロータコアの磁気飽和を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、誘導同期電動機の縦断面図である。
【図２】図２は、ロータコア、二次導体、および複数の永久磁石の上面図である。
【図３】図３は、ロータコア、二次導体、および複数の永久磁石の横断面図である。
【図４】図４は、ロータコア、二次導体、および複数の永久磁石の部分横断面図である。
【図５】図５は、ロータコア、二次導体、永久磁石、および第１ロータヨークの部分縦断面図である。
【図６】図６は、ロータコア、二次導体、および第１ロータヨークの部分縦断面図である。
【図７】図７は、誘導同期電動機の分解図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、誘導同期電動機の例を開示する。なお、本開示では、誘導同期電動機の回転軸と平行な方向を「軸方向」、誘導同期電動機の回転軸に直交する方向を「径方向」、誘導同期電動機の回転軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称する。また、本開示では、軸方向を上下方向とし、第２軸受に対して第１軸受側を「上」として、各部の形状および位置関係を説明する。ただし、この上下方向の定義により、誘導同期電動機の製造時および使用時の向きを限定する意図はない。
【００１２】
＜１．誘導同期電動機の構成＞
図１は、誘導同期電動機１の縦断面図である。この誘導同期電動機１は、二次導体３２に流れる誘導電流と永久磁石３３から生じる磁束との双方を利用して、回転軸９周りのトルクを発生させる装置である。この誘導同期電動機１は、例えば、電車の車内空調機用ファンを回転させるために使用される。ただし、他の用途に用いられる誘導同期電動機にも、同等の構造を採ることができる。例えば、自動車、家電製品、ＯＡ機器、医療機器、工具、産業用の大型設備等において、種々の駆動力を発生させるために、同等の構造を有する誘導同期電動機を用いてもよい。
【００１３】
図１に示すように、誘導同期電動機１は、静止部２、回転部３、および軸受機構４を有する。静止部２は、空調機の枠体に固定される。回転部３は、回転軸９を中心として回転する。軸受機構４は、静止部２と回転部３との間に介在し、回転部３を回転可能に支持する。
【００１４】
静止部２は、シャフト２１およびステータ２２を有する。
【００１５】
シャフト２１は、ステータ２２の径方向内側において軸方向に延びる柱状の部材である。シャフト２１の材料には、例えば、ステンレス等の金属が使用される。シャフト２１の外径は、上端から下端へ向かうにつれて、段階的に小さくなる。すなわち、シャフト２１は、その外径を上端から下端へ向かうにつれて段階的に小さくする複数のシャフト段差部２１０を有する。
【００１６】
ステータ２２は、駆動電流に応じて磁束を発生させる電機子である。ステータ２２は、ステータコア５１と、複数のコイル５２とを有する。ステータコア５１には、例えば、磁性体である電磁鋼板が軸方向に積層された積層鋼板が用いられる。ステータコア５１は、円環状のコアバック５１１と、コアバック５１１から径方向外側へ突出する複数のティース５１２とを有する。コアバック５１１は、シャフト２１の外周面に固定される。複数のコイル５２は、ティース５１２に巻かれた導線により構成される。なお、導線の巻き方は、各ティース５１２に導線を個別に巻き付ける、いわゆる「集中巻き」であってもよく、２本以上のティース５１２に亘って導線を巻き付ける、いわゆる「分布巻き」であってもよい。
【００１７】
回転部３は、ロータコア３１、二次導体３２、複数の永久磁石３３、第１ロータヨーク３４、および第２ロータヨーク３５を有する。図２は、ロータコア３１、二次導体３２、および複数の永久磁石３３の上面図である。図３は、ロータコア３１、二次導体３２、および複数の永久磁石３３の横断面図である。なお、図１の断面図は、図２におけるＸ−Ｏ−Ｙ断面図に相当する。
【００１８】
ロータコア３１は、ステータ２２の径方向外側に位置する円環状の部材である。ロータコア３１には、例えば、磁性体である電磁鋼板が軸方向に積層された積層鋼板が用いられる。図１中に破線で示したように、ロータコア３１の径方向外側には、気流を発生させるインペラ等の負荷８が取り付けられる。また、図１〜図３に示すように、ロータコア３１は、複数の二次導体スロット３１１と、複数のマグネットスロット３１２とを有する。複数の二次導体スロット３１１および複数のマグネットスロット３１２は、それぞれ、ロータコア３１を軸方向に貫通する。
【００１９】
図２および図３に示すように、複数の二次導体スロット３１１は、ロータコア３１の内周部付近において、周方向に略等間隔に配列される。複数のマグネットスロット３１２は、二次導体スロット３１１よりも径方向外側において、周方向に略等間隔に配列される。本実施形態では、マグネットスロット３１２の数よりも、二次導体スロット３１１の数の方が多い。
【００２０】
二次導体３２は、誘導同期電動機１の駆動時に誘導電流の流路となる導体である。二次導体３２は、複数の導体バー６０、第１エンドリング６１、および第２エンドリング６２を有する。複数の導体バー６０は、それぞれ、二次導体スロット３１１内において軸方向に延びる。第１エンドリング６１は、ロータコア３１の上端面に位置し、複数の導体バー６０の上端部同士を環状に繋ぐ。第２エンドリング６２は、ロータコア３１の下端面に位置し、複数の導体バー６０の下端部同士を環状に繋ぐ。
【００２１】
ただし、ロータコア３１の上端面のうち、径方向外側の一部分である外縁部は、第１エンドリング６１に覆われていない。また、ロータコア３１の下端面のうち、径方向外側の一部分である外縁部は、第２エンドリング６２に覆われていない。
【００２２】
二次導体３２の材料には、非磁性体の導電性材料が用いられる。本実施形態では、アルミニウムの鋳造によって、複数の導体バー６０、第１エンドリング６１、および第２エンドリング６２を有する一繋がりの二次導体３２が形成される。ただし、二次導体３２は、鋳造以外の工法により得られるものであってもよい。また、二次導体３２に、アルミニウム以外の材料を用いてもよい。また、複数の部材を組み合わせて二次導体３２が構成されていてもよい。
【００２３】
複数の永久磁石３３は、それぞれ、マグネットスロット３１２内に挿入されるとともに、接着剤によりロータコア３１に固定される。永久磁石３３の周方向の両端面には、Ｎ極とＳ極とがそれぞれ着磁されている。また、図３に示すように、各々の隣り合う永久磁石３３の同極同士が、周方向に対向する。このため、永久磁石３３の磁束によって、ロータコア３１の内周面には、Ｎ極とＳ極とが、周方向に交互に発現する。
【００２４】
第１ロータヨーク３４は、ロータコア３１の上側に配置された環状の部材である。第１ロータヨーク３４は、ステータ２２およびロータコア３１の上側において円板状に広がる第１板部３４１と、第１板部３４１の径方向外側の端部から下側へ向けて延びる第１円筒部３４２とを有する。また、第１ロータヨーク３４は、第１円筒部３４２の下端部に、第１ロータヨーク段差部３４３を有する。第１ロータヨーク段差部３４３は、ロータコア３１の外周面と上端面との境界の角部に接触する環状の切り欠きである。第１ロータヨーク段差部３４３を構成する２つの面は、ロータコア３１の外周面の上端部と、ロータコア３１の上端面の外縁部とに、それぞれ接触する。
【００２５】
第２ロータヨーク３５は、ロータコア３１の下側に配置された環状の部材である。第２ロータヨーク３５は、ステータ２２およびロータコア３１の下側において円板状に広がる第２板部３５１と、第２板部３５１の径方向外側の端部から上側へ向けて延びる第２円筒部３５２とを有する。また、第２ロータヨーク３５は、第２円筒部３５２の上端部に、第２ロータヨーク段差部３５３を有する。第２ロータヨーク段差部３５３は、ロータコア３１の外周面と下端面との境界の角部に接触する環状の切り欠きである。第２ロータヨーク段差部３５３を構成する２つの面は、ロータコア３１の外周面の下端部と、ロータコア３１の下端面の外縁部とに、それぞれ接触する。
【００２６】
軸受機構４は、第１軸受４１と第２軸受４２とを有する。第１軸受４１は、ステータ２２よりも上側に位置する。また、第２軸受４２は、ステータ２２よりも下側に位置する。
【００２７】
第１軸受４１および第２軸受４２には、外輪と内輪との間に複数の球体を有するボールベアリングが、使用される。第１軸受４１の外輪は、第１ロータヨーク３４の第１板部３４１の内周部に固定される。第２軸受４２の外輪は、第２ロータヨーク３５の第２板部３５１の内周部に固定される。また、第１軸受４１および第２軸受４２の各々の内輪は、シャフト２１の外周面に固定される。これにより、シャフト２１に対して第１ロータヨーク３４および第２ロータヨーク３５が、回転可能に支持される。
【００２８】
ただし、ボールベアリングに代えて、すべり軸受や流体軸受等の他方式の軸受が、使用されていてもよい。
【００２９】
誘導同期電動機１の駆動時には、外部電源から駆動回路を介してコイル５２へ、駆動電流が供給される。そうすると、ステータコア５１の複数のティース５１２に磁束が生じる。そして、当該磁束によって、複数の導体バー６０に誘導電流が流れ、複数の導体バー６０に周方向のトルクが生じる。これにより、回転部３が、回転軸９を中心として回転し始める。また、回転部３が回転し始めると、ティース５１２と永久磁石３３との間にも、互いの磁束が及ぼす作用によって、周方向のトルクが生じる。その結果、回転部３が回転軸９を中心として、効率よく回転する。
【００３０】
特に、この誘導同期電動機１では、第１軸受４１および第２軸受４２が、ステータ２２の上側と下側とに、それぞれ配置される。このため、ステータ２２の上側および下側のいずれか一方のみに軸受が配置される場合よりも、回転軸９に対して回転部３が傾くことを抑制できる。したがって、ステータ２２とロータコア３１との径方向の間隔を小さくし、かつ、誘導同期電動機１の駆動時に、ステータ２２とロータコア３１が接触することを防止できる。これにより、誘導同期電動機１の効率を高めることができる。
【００３１】
＜２．回転部の詳細な構造＞
続いて、回転部３のより詳細な構造について説明する。図４は、ロータコア３１、二次導体３２、および複数の永久磁石３３の部分横断面図である。図５は、図２のＯ−Ｘ位置におけるロータコア３１、二次導体３２、永久磁石３３、および第１ロータヨーク３４の部分縦断面図である。図６は、図３のＯ−Ｙ位置におけるロータコア３１、二次導体３２、および第１ロータヨーク３４の部分縦断面図である。
【００３２】
既述の通り、この誘導同期電動機１では、永久磁石３３の周方向の両端面が、磁極面となっている。そして、各々の隣り合う永久磁石３３の同極同士が、周方向に対向する。したがって、永久磁石３３の磁束は、永久磁石３３から、径方向ではなく周方向に流れ出す。このため、ロータコア３１のうち、永久磁石３３よりも径方向内側の部分および径方向外側の部分が薄くても、各々の隣り合う永久磁石３３の間に十分な間隔があれば、磁気飽和が生じにくい。したがって、本開示の構造を採れば、ロータコア３１の径方向の寸法を抑え、かつ、ロータコア３１の磁気飽和を抑制できる。
【００３３】
特に、この誘導同期電動機１では、隣り合う永久磁石３３同士の周方向の間隔が、個々の永久磁石３３の周方向の幅よりも大きい。このように、永久磁石３３のサイズに対して、隣り合う永久磁石３３同士の周方向の間隔を広くとれば、ロータコア３１の磁気飽和をより抑制できる。ただし、隣り合う永久磁石３３同士の周方向の間隔は、永久磁石３３の磁気特性や軸方向の長さに応じて変更してもよい。したがって、隣り合う永久磁石３３同士の周方向の間隔は、個々の永久磁石３３の周方向の幅と同一であってもよく、それより小さくてもよい。
【００３４】
図４に示すように、複数の導体バー６０は、複数の第１導体バー６０１と、複数の第２導体バー６０２とを有する。複数の第１導体バー６０１は、永久磁石３３の径方向内側、かつ、永久磁石３３と径方向に重なる位置に配置される。複数の第２導体バー６０２は、永久磁石３３と径方向に重ならない位置、すなわち、複数の永久磁石３３の間の周方向位置に配置される。
【００３５】
第１導体バー６０１の径方向内側の端部と、第２導体バー６０２の径方向内側の端部とは、略同等の径方向位置に配置される。一方、第２導体バー６０２の径方向外側の端部は、第１導体バー６０１の径方向外側の端部および永久磁石３３の径方向内側の面よりも、径方向外側に位置する。したがって、第１導体バー６０１の径方向の寸法ｄ１は、第２導体バー６０２の径方向の寸法ｄ２よりも、短い。
【００３６】
このように、この誘導同期電動機１では、永久磁石３３と径方向に重なる位置に、第２導体バー６０２よりも径方向の寸法が小さい第１導体バー６０１を配置する。これにより、ロータコア３１の径方向の寸法をより抑制する。一方、永久磁石３３と径方向に重ならない位置に、第１導体バー６０１よりも径方向の寸法が大きい第２導体バー６０２を配置する。これにより、誘導電流による始動トルクを高めることができる。
【００３７】
導体バー６０と永久磁石３３とは、互いに離れた位置に配置される。具体的には、第１導体バー６０と永久磁石３３とは、互いに径方向に離れた位置に配置される。また、第２導体バー６０と永久磁石３３とは、互いに周方向に離れた位置に配置される。このようにすれば、導体バー６０に流れる誘導電流によって発生する磁束が、永久磁石３３に阻害されることを抑制できる。したがって、誘導電流による始動トルクを、より高めることができる。
【００３８】
図２、図５、および図６に示すように、第１エンドリング６１は、ロータコア３１の上端面に配置されている。ただし、複数のマグネットスロット３１２の上端の開口は、第１エンドリング６１に覆われていない。すなわち、第１エンドリング６１は、ロータコア３１のマグネットスロット３１２を除く上端面を、少なくとも部分的に覆っている。したがって、永久磁石３３の上端面は、第１エンドリング６１から露出している。
【００３９】
また、第２エンドリング６２も、第１エンドリング６１と同様に、ロータコア３１のマグネットスロット３１２を除く下端面を、少なくとも部分的に覆っている。したがって、永久磁石３３の下端面は、第２エンドリング６２から露出している。
【００４０】
二次導体３２のうち、少なくとも第１エンドリング６１および第２エンドリング６２が鋳造品の場合、鋳造よりも先に、マグネットスロット３１２に永久磁石３３を挿入すると、鋳造時の熱で、永久磁石３３の磁力が低減する可能性がある。しかしながら、この誘導同期電動機１では、第１エンドリング６１および第２エンドリング６２の鋳造後に、マグネットスロット３１２内に永久磁石３３を挿入することができる。これにより、鋳造時の熱で永久磁石３３の磁力が低減することを防止できる。
【００４１】
また、図２および図６に示すように、第１エンドリング６１は、永久磁石３３が存在しない周方向の範囲において、径方向外側へ張り出した複数の突出部６３を有する。また、第２エンドリング６１も、同様に複数の突出部６３を有する。各突出部６３は、永久磁石３３の径方向内側の面よりも、径方向外側まで広がる。
【００４２】
ここで、図５に示すように、永久磁石３３が存在する周方向の範囲において、二次導体スロット３１１よりも径方向外側に位置する第１エンドリング６１の径方向の長さをａとする。また、図６に示すように、永久磁石３３が存在しない周方向の範囲において、二次導体スロット３１１よりも径方向外側に位置する第１エンドリング６１の径方向の長さをｂとする。この誘導同期電動機１では、ａ＜ｂの関係が満たされている。また、第２エンドリング６２についても、同様に、ａ＜ｂの関係が満たされている。
【００４３】
このように、永久磁石３３が存在しない周方向の範囲において、第１エンドリング６１および第２エンドリング６２に突出部６３を設ければ、突出部６３が無い場合よりも、二次導体３２の電気抵抗を低減できる。したがって、誘導同期電動機１の起動時に、二次導体３２に流れる誘導電流を増加させることができる。また、ロータコア３１を構成する複数の電磁鋼板が、外周部付近において浮き上がることを抑制できる。
【００４４】
また、このロータコア３１は、複数の第１かしめ部７１および複数の第２かしめ部７２を有する。複数の電磁鋼板は、第１かしめ部７１および第２かしめ部７２において、軸方向に塑性変形される。これにより、複数の電磁鋼板が互いに固定される。
【００４５】
複数の第１かしめ部７１は、ロータコア３１の外周部付近において、複数の電磁鋼板が互いに分離することを抑制する。図４の例では、第１かしめ部７１は、隣り合う永久磁石３３の周方向の略中央に位置する。また、第１かしめ部７１は、永久磁石３３の径方向内側の面よりも径方向外側に位置する。当該位置においては、永久磁石３３からステータ２２へ向かう磁束の量が少ない。このため、当該位置に第１かしめ部７１を設けても、磁気特性への影響が生じにくい。
【００４６】
複数の第２かしめ部７２は、ロータコア３１の内周部付近において、複数の電磁鋼板が互いに分離することを抑制する。図４の例では、第２かしめ部７２は、第１導体バー６０１と第２導体バー６０２との周方向の間に位置する。また、第２かしめ部７２は、永久磁石３３の径方向内側の面よりも径方向内側に位置する。当該位置においても、永久磁石３３からステータ２２へ向かう磁束の量が少ない。このため、当該位置に第２かしめ部７２を設けても、磁気特性への影響が生じにくい。
【００４７】
なお、第２かしめ部７２は、複数の第１導体バー６０１の周方向の間に設けられていてもよい。
【００４８】
＜３．誘導同期電動機の組み立てについて＞
続いて、誘導同期電動機１の組み立て時の様子について説明する。図７は、誘導同期電動機１の分解図である。ここでは、事前の準備として、予めステータコア５１とコイル５２とを含むステータ２２を準備しておく。また、ロータコア３１に対して二次導体３２を鋳造し、ロータコア３１の複数のマグネットスロット３１２に、それぞれ永久磁石３３を挿入しておく。
【００４９】
誘導同期電動機１を組み立てるときには、図７中の破線矢印のように、まず、シャフト２１に対して、第１軸受４１、第１ロータヨーク３４、およびロータコア３１を、この順に下側から上向きに接近させる。続いて、シャフト２１に対して、ステータ２２および第２軸受４２を、この順に下側から上向きに接近させる。そして、最後に、第２ロータヨーク３５を、下側から上向きに接近させる。
【００５０】
このとき、第１軸受４１の内輪の上端面、ステータコア５１のコアバック５１１の上面、および第２軸受４２の内輪の上端面は、それぞれ、シャフト段差部２１０の下側を向く面に、接触する。このように、シャフト２１の３つのシャフト段差部２１０は、それぞれ、第１軸受４１の内輪の上端面に接触する接触面２１１、ステータコア５１のコアバック５１１の上面に接触する接触面２１２、および、第２軸受４２の内輪の上端面に接触する接触面２１３を有する。各接触面２１１〜２１３は、回転軸９に対して垂直に広がる環状の面である。これらの接触面２１１〜２１３により、第１軸受４１、ステータ２２、および第２軸受４２が、軸方向に位置決めされる。
【００５１】
また、この誘導同期電動機１では、シャフト２１の外径が、上端から下端へ向かうにつれて、小さくなっている。このため、シャフト２１に対して、第１軸受４１、第１ロータヨーク３４、ロータコア３１、ステータ２２、第２軸受４２、および第２ロータヨーク３５を、いずれも下側から上向きに接近させることで、誘導同期電動機１を組み立てることができる。これにより、誘導同期電動機１の組み立て時における作業負担が軽減する。
【００５２】
ただし、シャフト２１の外径を下方へ向かうにつれて小さくすると、第２軸受４２から第２ロータヨーク３５の径方向外側までの部分における力のモーメントが大きくなるため、第２軸受４２により大きい負荷がかかる。このため、この誘導同期電動機１では、第１軸受４１よりも第２軸受４２に大きい軸受が用いられている。具体的には、第１軸受４１の軸方向の寸法よりも、第２軸受４２の軸方向の寸法の方が大きい。また、第１軸受４１の径方向の寸法よりも、第２軸受４２の軸方向の寸法の方が大きい。このようにすれば、第２軸受４２にかかる大きい負荷に対して、軸受の剛性を保つことができる。したがって、シャフト２１の下端部付近における回転部３の触れを抑制できる。
【００５３】
ロータコア３１は、第１ロータヨーク３４と第２ロータヨーク３５とによって、軸方向に挟み込まれる。これにより、ロータコア３１が軸方向に位置決めされる。特に、この誘導同期電動機１では、第１ロータヨーク３４が第１ロータヨーク段差部３４３を有し、第２ロータヨーク３５が第２ロータヨーク段差部３５３を有する。そして、既述の通り、これらの段差部３４３，３５３を、ロータコア３１に接触させる。したがって、第１ロータヨーク３４、ロータコア３１、および第２ロータヨーク３５を、互いに容易に位置決めしながら固定できる。
【００５４】
なお、第１ロータヨーク段差部３４３および第２ロータヨーク段差部３５３は、ロータコア３１に対して、例えば接着剤または溶接などの手段で固定される。
【００５５】
＜４．変形例＞
以上、誘導同期電動機の一例について説明したが、誘導同期電動機の構造および組み立て方法は、上記の例には限定されない。
【００５６】
例えば、上記の例では、第１軸受４１の内輪、ステータコア５１、および第２軸受４２が、いずれもシャフト段差部２１０の下側を向く面に接触していた。しかしながら、第１軸受４１の内輪、ステータコア５１、および第２軸受４２の中に、シャフト段差部２１０の下側を向く面に接触しないものが含まれていてもよい。
【００５７】
また、上記の例では、複数の導体バー６０が、軸方向に延びていた。しかしながら、複数の導体バー６０は、軸方向に対して斜めに延びていてもよい。また、上記の例では、横断面における導体バー６０の形状が、角の丸い略台形状であった。しかしながら、横断面における導体バー６０の形状は、円形や矩形であってもよい。
【００５８】
また、各部材の細部の形状については、各図に示された形状と、相違していてもよい。また、例示した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、誘導同期電動機に利用できる。
【符号の説明】
【００６０】
１  誘導同期電動機
２  静止部
３  回転部
４  軸受機構
９  回転軸
２１  シャフト
２２  ステータ
３１  ロータコア
３２  二次導体
３３  永久磁石
３４  第１ロータヨーク
３５  第２ロータヨーク
４１  第１軸受
４２  第２軸受
５１  ステータコア
５２  コイル
６０  導体バー
６１  第１エンドリング
６２  第２エンドリング
６３  突出部
７１  第１かしめ部
７２  第２かしめ部
２１０  シャフト段差部
２１１〜２１３  接触面
３１１  二次導体スロット
３１２  マグネットスロット
３４３  第１ロータヨーク段差部
３５３  第２ロータヨーク段差部
６０１  第１導体バー
６０２  第２導体バー
【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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