(57)【要約】【課題】ロータバーの両端部から発生する騒音を抑制することができるロータおよび回転機械を提供することである。【解決手段】実施形態のロータは、筒状のフレームと、ブラケットと、回転軸と、ロータ鉄心と、複数のロータバーと、エンドリングと、鉄心押さえとを持つ。ブラケットは、フレームの軸方向両端部に接続される。回転軸は、ブラケットに軸受を介して回転自在に支持される。ロータ鉄心は、フレームおよびブラケットの内部で回転軸に設けられる。ロータバーは、ロータ鉄心の外周部を軸方向に貫通する複数の溝または孔に挿入される。ロータバーは、ロータ鉄心の軸方向外方に突出する両端部を有する。エンドリングは、複数のロータバーの両端部に接続される。鉄心押さえは、ロータ鉄心の軸方向両端部に設けられる。鉄心押さえの外径および複数のロータバーの両端部の外径は略一致する。【選択図】図１
2016213990.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のフレームと、
前記フレームの軸方向両端部に接続されるブラケットと、
前記ブラケットに軸受を介して回転自在に支持される回転軸と、
前記フレームおよび前記ブラケットの内部で前記回転軸に設けられるロータ鉄心と、
前記ロータ鉄心の外周部を軸方向に貫通する複数の溝または孔に挿入されるとともに、前記ロータ鉄心の軸方向外方に突出する両端部を有する複数のロータバーと、
前記複数のロータバーの両端部に接続されるエンドリングと、
前記ロータ鉄心の軸方向両端部に設けられる鉄心押さえと、
を備え、
前記鉄心押さえの外径および前記複数のロータバーの両端部の外径は略一致する、
ロータ。
【請求項２】
前記鉄心押さえの外周部の一部に径方向内方に切り欠けられた切欠き部を備える、
請求項１に記載のロータ。
【請求項３】
前記鉄心押さえの一部の内径は、前記複数のロータバーの両端部の内径よりも大きい、
請求項１または請求項２に記載のロータ。
【請求項４】
前記鉄心押さえおよび前記エンドリングは軸方向に離間している、
請求項１から請求項３の何れか１つに記載のロータ。
【請求項５】
前記鉄心押さえおよび前記エンドリングは軸方向に接触している、
請求項１から請求項３の何れか１つに記載のロータ。
【請求項６】
円筒状のフレームと、
前記フレームの軸方向両端部に接続されるブラケットと、
前記ブラケットに軸受を介して回転自在に支持されるとともに、前記ブラケットの外側に突出する端部を有する回転軸と、
前記フレームおよび前記ブラケットの内部で前記回転軸に設けられるロータ鉄心と、
前記ロータ鉄心の外周部を軸方向に貫通する複数の溝または孔に挿入されるとともに、前記ロータ鉄心の軸方向外方に突出する両端部を有する複数のロータバーと、
前記複数のロータバーの両端部に接続されるリング状のエンドリングと、
前記ロータ鉄心の軸方向両端部に設けられる鉄心押さえと、
前記複数のロータバーの両端部の外周面上において前記ロータ鉄心の回転に伴って発生する渦流の特性を調整する渦流特性調整部と、
を備える、
ロータ。
【請求項７】
前記渦流特性調整部は、
前記複数のロータバーの両端部の外周面上において軸方向に前記ロータ鉄心から前記エンドリングに向かうことに伴い、外径が減少傾向に変化する縮径部である、
請求項６に記載のロータ。
【請求項８】
前記渦流特性調整部は、
前記複数のロータバーの両端部の外周面上において周方向に伸びる溝部である、
請求項６に記載のロータ。
【請求項９】
前記渦流特性調整部は、
前記複数のロータバーの両端部の外周面上において周方向に所定鋭角に傾斜する方向に伸びる溝部である、
請求項６に記載のロータ。
【請求項１０】
前記渦流特性調整部は、
前記複数のロータバーの両端部の外周面上において軸方向に伸びる溝部である、
請求項６に記載のロータ。
【請求項１１】
前記渦流特性調整部は、
前記複数のロータバーの両端部の外周面上において軸方向に伸びる突出部である、
請求項６に記載のロータ。
【請求項１２】
前記渦流特性調整部は、
前記複数のロータバーの両端部の外周面上において周方向端部が切り欠けられた切欠き部である、
請求項６に記載のロータ。
【請求項１３】
前記渦流特性調整部は、
前記複数のロータバーの両端部の外周面上における複数の凸部または複数の凹部である、
請求項６に記載のロータ。
【請求項１４】
前記渦流特性調整部は、
前記複数のロータバーの両端部の内周面上において軸方向に前記ロータ鉄心から前記エンドリングに向かうことに伴い、内径が増大傾向に変化する縮径部である、
請求項６に記載のロータ。
【請求項１５】
前記渦流特性調整部は、
前記複数のロータバーの両端部の内周面上において周方向端部が切り欠けられた切欠き部である、
請求項６に記載のロータ。
【請求項１６】
前記渦流特性調整部は、
前記複数のロータバーの両端部の内周側側面に形成された略円弧状の凹部である、
請求項６に記載のロータ。
【請求項１７】
前記渦流特性調整部は、
前記複数のロータバーの両端部の内周側側面に形成された略三角形状の凸部である、
請求項６に記載のロータ。
【請求項１８】
円筒状のフレームと、
前記フレームの軸方向両端部に接続されるブラケットと、
前記ブラケットに軸受を介して回転自在に支持されるとともに、前記ブラケットの外側に突出する端部を有する回転軸と、
前記フレームおよび前記ブラケットの内部で前記回転軸に設けられるロータ鉄心と、
前記ロータ鉄心の外周部を軸方向に貫通する複数の溝または孔に挿入されるとともに、前記ロータ鉄心の軸方向外方に突出する両端部を有する内径が異なる複数のロータバーと、
前記複数のロータバーの両端部に接続されるリング状のエンドリングと、
前記ロータ鉄心の軸方向両端部に設けられる鉄心押さえと、を備え、
周方向で隣り合う前記ロータバー同士の内径が異なる、
ロータ。
【請求項１９】
請求項１から請求項１８の何れか１つに記載のロータと、
前記ロータ鉄心から径方向に離間して設けられ、前記フレームの内面に接触する筒状のステータ鉄心と、
前記ステータ鉄心の内周部を軸方向に貫通する複数の溝に挿入されるコイルと、
を備える、
回転機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ロータおよび回転機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、かご型のロータ構造を有する回転機械がある。かご型のロータ構造は、ロータ鉄心に埋め込まれた複数のロータバーと、ロータ鉄心の軸方向端部から軸方向外方に突出する複数のロータバーの両端部を接続するエンドリングと、を備えている。ロータ鉄心の軸方向端部とエンドリングとの間で雰囲気中に露出するロータバーの両端部は、回転時に発熱するロータバーを冷却するとともに、ロータ鉄心から径方向に離間して配置されるコイルへと冷却用の雰囲気を流通させる流路を形成する。しかしながら、ロータ鉄心の回転に伴い、雰囲気中に露出するロータバーの両端部から騒音が発生する可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１４１０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、ロータバーの両端部から発生する騒音を抑制することができるロータおよび回転機械を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態のロータは、筒状のフレームと、ブラケットと、回転軸と、ロータ鉄心と、複数のロータバーと、エンドリングと、鉄心押さえとを持つ。ブラケットは、フレームの軸方向両端部に接続される。回転軸は、ブラケットに軸受を介して回転自在に支持される。ロータ鉄心は、フレームおよびブラケットの内部で回転軸に設けられる。ロータバーは、ロータ鉄心の外周部を軸方向に貫通する複数の溝または孔に挿入される。ロータバーは、ロータ鉄心の軸方向外方に突出する両端部を有する。エンドリングは、複数のロータバーの両端部に接続される。鉄心押さえは、ロータ鉄心の軸方向両端部に設けられる。鉄心押さえの外径および複数のロータバーの両端部の外径は略一致する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１の実施形態の回転機械における一部の構成を模式的に示す周方向に対する断面図。
【図２】第１の実施形態の回転機械における一部の構成を模式的に示す周方向に対する断面図。
【図３】図２に示すＡ−Ａ線矢視図。
【図４】第１の実施形態の変形例に係る回転機械における一部の構成を模式的に示す周方向に対する断面図。
【図５】第２の実施形態の回転機械における一部の構成を模式的に示す周方向に対する断面図。
【図６】第２の実施形態の回転機械における一部の構成を模式的に示す周方向に対する断面図。
【図７】第２の実施形態の第１の変形例に係る回転機械における一部の構成を模式的に示す周方向に対する断面図。
【図８】第２の実施形態の第２の変形例に係る回転機械における一部の構成を模式的に示す径方向外方から見た平面図。
【図９】第２の実施形態の第３の変形例に係る回転機械における一部の構成を模式的に示す軸方向に対する断面図。
【図１０】第２の実施形態の第４の変形例に係る回転機械における一部の構成を模式的に示す軸方向に対する断面図。
【図１１】第２の実施形態の第５の変形例に係る回転機械における一部の構成を模式的に示す軸方向に対する断面図。
【図１２】第２の実施形態の第５の変形例に係る回転機械における一部の構成を模式的に示す軸方向に対する断面図。
【図１３】第３の実施形態の回転機械における一部の構成を模式的に示す周方向に対する断面図。
【図１４】第３の実施形態の回転機械における一部の構成を模式的に示す周方向に対する断面図。
【図１５】第３の実施形態の第１の変形例に係る回転機械における一部の構成を模式的に示す軸方向に対する断面図。
【図１６】第３の実施形態の第１の変形例に係る回転機械における一部の構成を模式的に示す軸方向に対する断面図。
【図１７】第３の実施形態の第１の変形例に係る回転機械における一部の構成を模式的に示す軸方向に対する断面図。
【図１８】第３の実施形態の第１の変形例に係る回転機械における一部の構成を模式的に示す軸方向に対する断面図。
【図１９】第３の実施形態の第２の変形例に係る回転機械における一部の構成を模式的に示す軸方向に対する断面図。
【図２０】第３の実施形態の第３の変形例に係る回転機械における一部の構成を模式的に示す軸方向に対する断面図。
【図２１】第４の実施形態の回転機械における一部の構成を模式的に示す軸方向に対する断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施形態のロータおよび回転機械を、図面を参照して説明する。
【０００８】
（第１の実施形態）
第１の実施形態の回転機械１００は、図１に示すように、円筒状のフレーム１０１と、フレーム１０１の軸方向両端部に接続されるブラケット１０２と、フレーム１０１およびブラケット１０２の内部に収容されるロータ１０３およびステータ１０４と、を備えている。回転機械１００は、例えばインナーロータ型であり、円筒状のステータ１０４の内部に円柱状のロータ１０３を備えている。回転機械１００は、例えばかご型の誘導機である。
【０００９】
ロータ１０３は、回転軸１０５と、複数の導体スロット１０６が設けられたロータ鉄心１０７と、複数のロータバー１０８と、エンドリング１０９と、鉄心押さえ１１０と、を備えている。
回転軸１０５は、ブラケット１０２に軸受１１１を介して回転自在に支持されている。回転軸１０５は、軸方向Ｏにブラケット１０２の外側に突出する端部１１２を備えている。
複数の導体スロット１０６が設けられたロータ鉄心１０７は、回転軸１０５に固定されている。ロータ鉄心１０７の外形は、例えば、円柱状に形成されている。ロータ鉄心１０７は、例えばケイ素鋼板などの電磁鋼板の積層体によって形成されている。複数の導体スロット１０６は、ロータ鉄心１０７の外周部において周方向Ｆに所定間隔を置いて設けられ、ロータ鉄心１０７の外周部を軸方向Ｏに貫通している。
複数のロータバー１０８は、ロータ鉄心１０７の複数の導体スロット１０６に挿入されている。複数のロータバー１０８の各々は、軸方向Ｏにおいて一定の径方向厚さを有している。これにより複数のロータバー１０８の集合体は、軸方向Ｏにおいて一定の外径および内径を有している。複数のロータバー１０８の各々は、ロータ鉄心１０７の軸方向両端部から軸方向外方に突出する両端部１１３を備えている。
エンドリング１０９の外形は、円環板状に形成されている。エンドリング１０９は、ロータ鉄心１０７の軸方向両端部から軸方向Ｏに離間して配置されている。エンドリング１０９は、例えば、ろう付けなどによって複数のロータバー１０８の両端部１１３に接続されている。エンドリング１０９は、複数のロータバー１０８の両端部１１３を固定する。
【００１０】
鉄心押さえ１１０の外形は、例えば、平歯車状に形成されている。鉄心押さえ１１０は、回転軸１０５が挿入される貫通孔を中心部に備えている。２つの鉄心押さえ１１０は、貫通孔が回転軸１０５に装着されてロータ鉄心１０７の軸方向両端部を軸方向Ｏの両側から挟み込む。２つの鉄心押さえ１１０は、回転軸１０５に固定されることによってロータ鉄心１０７を固定する。
鉄心押さえ１１０は、図２および図３に示すように、内周部１１４および外周部１１５を備えている。内周部１１４の外形は、円板状に形成されている。外周部１１５は、内周部１１４の外周面上において周方向Ｆに所定間隔を置いて径方向外方に突出している。外周部１１５は、軸方向Ｏにおけるロータ鉄心１０７の軸方向端部とエンドリング１０９との間において、周方向Ｆで隣り合うロータバー１０８の両端部１１３の間に配置されている。
【００１１】
外周部１１５の外径Ｒ１つまり鉄心押さえ１１０の外径Ｒ１は、複数のロータバー１０８の両端部１１３の外径Ｒ２と略一致している。外周部１１５の外周面１１５Ａおよび複数のロータバー１０８の両端部１１３の外周面１１３Ａは、相互に滑らかに連なるようにして面一に配置され、一定の外径(つまり、同一の外径Ｒ１、Ｒ２)の仮想的な外周面１１６の一部を形成している。
外周部１１５は、ロータ鉄心１０７の軸方向端部からエンドリング１０９に向かう軸方向Ｏにおいて、内周部１１４よりもエンドリング１０９に向かって突出する突出部１１８を備えている。突出部１１８の先端は、エンドリング１０９から軸方向Ｏに所定距離だけ離間している。これにより突出部１１８の先端とエンドリング１０９との間に間隙１１９が設けられている。
【００１２】
突出部１１８の外形は、軸方向Ｏにエンドリング１０９に向かうことに伴い、径方向Ｒの厚さが減少傾向に変化する先細り形状に形成されている。突出部１１８は、外周部１１５の外径Ｒ１と同一の一定の外径を有するとともに、軸方向Ｏにエンドリング１０９に向かうことに伴い増大傾向に変化する内径を有している。これにより突出部１１８は、軸方向Ｏにおいてエンドリング１０９に向かう方向に対して径方向外方側に傾斜する突出部内周面１２０を有している。
突出部内周面１２０の少なくとも一部の内径は、ロータバー１０８の両端部１１３の内径よりも大きい。これにより周方向Ｆから見て、間隙１１９と、突出部内周面１２０から径方向内方の領域とにおいて、ロータバー１０８の両端部１１３の一部が露出している。
【００１３】
また、ロータ１０３は、ロータ鉄心１０７の内周部および鉄心押さえ１１０の内周部１１４を軸方向に貫通するロータダクト１２１を備えている。なお、ロータダクト１２１は省略されてもよい。
【００１４】
ステータ１０４は、ステータ鉄心１２２と、ステータ鉄心１２２の内周部を軸方向Ｏに貫通する複数の溝１２３に挿入されるコイル１２４と、を備えている。ステータ鉄心１２２の外形は、例えば、円筒状に形成されている。ステータ鉄心１２２は、例えばケイ素鋼板などの電磁鋼板の積層体によって形成されている。ステータ鉄心１２２の外周面は、フレーム１０１の内面に接触している。ステータ鉄心１２２は、フレーム１０１に固定されている。
【００１５】
以上説明した第１の実施形態によれば、周方向Ｆで隣り合うロータバー１０８の両端部１１３の間に配置される外周部１１５を有する鉄心押さえ１１０を持つことにより、ＢＰＦ（Blade Passing Frequency）成分の騒音を抑制することができる。周方向Ｆで隣り合うロータバー１０８の両端部１１３の間において、ロータバー１０８の両端部１１３と鉄心押さえ１１０の外周部１１５との間隔は狭いので、径方向Ｒの流体流量（例えば、風量）を低減することができ、ＢＰＦ成分の騒音を抑制することができる。
複数のロータバー１０８の両端部１１３の外径Ｒ２と略一致する外径Ｒ１の外周部１１５を有する鉄心押さえ１１０を持つので、気柱共鳴の発生原因となるキャビティが形成されることを防ぎ、キャビティの深さに応じた共鳴音による騒音発生を防ぐことができる。
複数のロータバー１０８の両端部１１３の外径Ｒ２と略一致する外径Ｒ１の外周部１１５を有する鉄心押さえ１１０を持つので、剥離流れによるキャビティトーンの発生原因となるキャビティが形成されることを防ぐことができる。これによりキャビティ上流側で剥離した流体渦がキャビティ下流側の端部に衝突して流体渦が壊れる際に音が発生すること、および、この音による圧力変動がキャビティ上流側の流体渦の剥離を助長することを防ぎ、キャビティトーンによる騒音発生を防ぐことができる。
【００１６】
周方向Ｆから見てロータバー１０８の両端部１１３の一部を露出させる突出部１１８を有する鉄心押さえ１１０を持つことにより、ロータバー１０８の冷却性能を向上させることができる。
エンドリング１０９から軸方向Ｏに所定距離だけ離間する突出部１１８を有する鉄心押さえ１１０を持つことにより、径方向Ｒにコイル１２４に向かい冷却用の流体（例えば、風）を流通させて、コイル１２４を冷却することができる。
【００１７】
以下、変形例について説明する。
上述した第１の実施形態では、鉄心押さえ１１０の外周部１１５の一部に径方向内方に切り欠けられた切欠き部を備えてもよい。
第１の実施形態の変形例に係る鉄心押さえ１１０は、図４に示すように、突出部１１８の外周部に径方向内方に切り欠けられた切欠き部４０１を備えている。切欠き部４０１は、軸方向にエンドリング１０９に向かうことに伴い減少傾向に変化する外径を有している。これにより突出部１１８は、軸方向においてエンドリング１０９に向かう方向に対して径方向内方側に傾斜する突出部外周面４０２を有している。突出部１１８の先端とエンドリング１０９との間に設けられる間隙１１９は、径方向においてロータバー１０８の両端部１１３の外周面と内周面との間に配置されている。
この変形例によれば、周方向Ｆから見てロータバー１０８の両端部１１３の外周部および内周部の各々の一部を露出させる突出部１１８を有する鉄心押さえ１１０を持つことにより、ロータバー１０８の冷却性能を向上させることができる。
【００１８】
上述した第１の実施形態では、突出部１１８の先端はエンドリング１０９から軸方向に所定距離だけ離間しているとしたが、これに限定されない。
突出部１１８の先端とエンドリング１０９とは接触していてもよい。
この変形例によれば、エンドリング１０９と接触する突出部１１８を有する鉄心押さえ１１０を持つことにより、径方向Ｒの流体流量（例えば、風量）を低減することができ、ＢＰＦ成分の騒音を抑制することができる。
【００１９】
上述した第１の実施形態では、複数のロータバー１０８は、ロータ鉄心１０７の複数の導体スロット１０６に挿入されるとしたが、これに限定されない。複数のロータバー１０８は、ロータ鉄心１０７を軸方向Ｏに貫通する溝または貫通孔に挿入されてもよい。
【００２０】
（第２の実施形態）
第２の実施形態の回転機械５００は、図５に示すように、円筒状のフレーム１０１と、フレーム１０１の軸方向両端部に接続されるブラケット１０２と、フレーム１０１およびブラケット１０２の内部に収容されるロータ５０３およびステータ１０４と、を備えている。回転機械５００は、例えばインナーロータ型であり、円筒状のステータ１０４の内部に円柱状のロータ５０３を備えている。回転機械１００は、例えばかご型の誘導機である。第２の実施形態の回転機械５００は、ロータ５０３の形状が、上述した第１の実施形態の回転機械１００とは異なる。
以下において、上述した第１の実施形態の回転機械１００と同一部分については説明を省略または簡略化しながら、上述した第１の実施形態の回転機械１００とは異なる点について説明する。
【００２１】
ロータ５０３は、回転軸１０５と、複数の導体スロット１０６が設けられたロータ鉄心１０７と、複数のロータバー５０８と、エンドリング１０９と、鉄心押さえ５１０と、を備えている。
複数のロータバー５０８は、ロータ鉄心１０７の複数の導体スロット１０６に挿入されている。複数のロータバー５０８の各々は、少なくとも導体スロット１０６に挿入される部位に対して、軸方向Ｏにおいて一定の径方向厚さを有している。これにより複数のロータバー５０８の集合体は、少なくとも導体スロット１０６に挿入される部位に対して、軸方向Ｏにおいて一定の外径および内径を有している。複数のロータバー５０８の各々は、ロータ鉄心１０７の軸方向両端部から軸方向外方に突出する両端部５１１を備えている。
【００２２】
両端部５１１は、外周面５１２上において、ロータ鉄心１０７の回転に伴って発生する渦流の特性を調整する渦流特性調整部として、軸方向Ｏにロータ鉄心１０７からエンドリング１０９に向かうことに伴い、外径が減少傾向に変化する縮径部５１３を備えている。
【００２３】
エンドリング１０９の外形は、円環板状に形成されている。エンドリング１０９は、ロータ鉄心１０７の軸方向両端部から軸方向Ｏに離間して配置されている。エンドリング１０９は、例えば、ろう付けなどによって複数のロータバー５０８の両端部５１１に接続されている。エンドリング１０９は、複数のロータバー５０８の両端部５１１を固定する。
【００２４】
鉄心押さえ５１０の外形は、例えば、円板状に形成されている。鉄心押さえ５１０は、回転軸１０５が挿入される貫通孔を中心部に備えている。２つの鉄心押さえ５１０は、貫通孔が回転軸１０５に装着されてロータ鉄心１０７の軸方向両端部を軸方向Ｏの両側から挟み込む。２つの鉄心押さえ５１０は、回転軸１０５に固定されることによってロータ鉄心１０７を固定する。
鉄心押さえ５１０は、図６に示すように、内周部５１４および外周部５１５を備えている。内周部５１４および外周部５１５の各々の外形は、円板状に形成されている。外周部５１５の外径つまり鉄心押さえ５１０の外径は、複数のロータバー５０８の両端部５１１の内径よりも小さい。外周部５１５は、内周部５１４よりもエンドリング１０９に向かって突出する突出部５１８を備えている。外周部５１５および突出部５１８は、軸方向Ｏにおけるロータ鉄心１０７の軸方向端部とエンドリング１０９との間に配置されている。
【００２５】
突出部５１８の先端は、エンドリング１０９から軸方向Ｏに所定距離だけ離間している。これにより突出部５１８の先端とエンドリング１０９との間に間隙５１９が設けられている。
突出部５１８の外形は、軸方向Ｏにエンドリング１０９に向かうことに伴い、径方向Ｒの厚さが減少傾向に変化する先細り形状に形成されている。突出部５１８は、軸方向Ｏにエンドリング１０９に向かうことに伴い、外周部５１５の外径から減少傾向に変化する外径を有するとともに、一定の内径を有している。これにより突出部５１８は、軸方向Ｏにおいてエンドリング１０９に向かう方向に対して径方向内方側に傾斜する突出部外周面５２０を有している。
【００２６】
以上説明した第２の実施形態によれば、複数のロータバー５０８の両端部５１１の外周面５１２上において渦流特性調整部として縮径部５１３を持つことにより、気柱共鳴による騒音を抑制することができる。ロータバー５０８の両端部５１１に縮径部５１３を持つので、周方向Ｆで隣り合うロータバー５０８とロータ鉄心１０７の外周部５１５とによって形成されるキャビティの深さを軸方向Ｏにおいて変化させることができる。軸方向Ｏにおいて深さが変化するキャビティを形成する縮径部５１３を持つので、キャビティの深さに応じた共鳴音の共鳴周波数を分散させることができ、共鳴音による騒音を抑制することができる。
複数のロータバー５０８の両端部５１１の外周面５１２上において渦流特性調整部として縮径部５１３を持つことにより、キャビティトーンによる騒音を抑制することができる。ロータバー５０８の両端部５１１に縮径部５１３を持つので、周方向Ｆで隣り合うロータバー５０８とロータ鉄心１０７の外周部５１５とによって形成されるキャビティの上流側開口端および下流側開口端における流体渦の剥離および衝突を３次元性にすることができる。縮径部５１３を持つので、キャビティの上流側開口端および下流側開口端における流体渦の剥離および衝突において、キャビティ上流側で剥離した渦がキャビティ下流側の端部に衝突して渦が壊れる際に音を発生させる。渦が壊れる際の音による圧力変動が上流の渦の剥離に影響し、剥離を助長する現象の２次元性を崩し、３次元性の特性とすることができる。キャビティの上流側開口端および下流側開口端における流体渦の剥離および衝突を３次元性にする縮径部５１３を持つので、共鳴音の共鳴周波数が分散することになり、共鳴音のピークを低減して、キャビティトーンによる騒音を抑制することができる。
【００２７】
以下、第１の変形例について説明する。
上述した第２の実施形態では、複数のロータバー５０８の両端部５１１の外周面５１２上において渦流特性調整部として縮径部５１３を備えるとしたが、これに限定されない。
第２の実施形態の第１の変形例に係る複数のロータバー５０８の各々は、図７に示すように、両端部５１１の外周面５１２上において渦流特性調整部として、縮径部５１３の代わりに、周方向Ｆに伸びる複数の溝部７１３を備えている。複数の溝部７１３の各々の周方向Ｆに対する断面形状は、例えば、円形、矩形、多角形、および他の複雑な形状などの各々の一部の形状（半円形など）に形成されている。
第１の変形例によれば、複数のロータバー５０８の両端部５１１の外周面５１２上において渦流特性調整部として周方向Ｆに伸びる複数の溝部７１３を持つことにより、キャビティトーンによる騒音を抑制することができる。複数の溝部７１３を持つので、キャビティの上流側開口端および下流側開口端における流体渦の剥離および衝突において、キャビティ上流側で剥離した渦がキャビティ下流側の端部に衝突して渦が壊れる際に音を発生させる。渦が壊れる際の音による圧力変動が上流の渦の剥離に影響し、剥離を助長する現象の２次元性を崩し、３次元性の特性とすることができる。これにより共鳴音のピークを低減して、キャビティトーンによる騒音を抑制することができる。
【００２８】
上述した第２の実施形態の第１の変形例では、複数のロータバー５０８の両端部５１１の外周面５１２上において渦流特性調整部として複数の溝部７１３を備えるとしたが、これに限定されない。
複数のロータバー５０８の少なくとも何れか１つの両端部５１１の外周面５１２上に渦流特性調整部として少なくとも１つの溝部７１３を備えてもよい。少なくともロータ鉄心１０７の回転方向の前方側におけるロータバー５０８の両端部５１１の外周面５１２上に少なくとも１つの溝部７１３を備えることによって、下流側のロータバー５０８に流れる流体は３次元的な複雑な流れとなる。これにより、回転方向の後方側のロータバー５０８からの流体渦の剥離を抑制することができ、下流側となる全てのロータバー５０８に溝部７１３を設けなくても騒音を抑制することができる。
【００２９】
以下、第２の変形例について説明する。
上述した第２の実施形態の第１の変形例では、複数のロータバー５０８の両端部５１１の外周面５１２上において渦流特性調整部として周方向Ｆに伸びる複数の溝部７１３を備えるとしたが、これに限定されない。
第２の実施形態の第２の変形例に係る複数のロータバー５０８の各々は、図８に示すように、両端部５１１の外周面５１２上において渦流特性調整部として、周方向Ｆに所定鋭角に傾斜する方向に伸びる複数の溝部８１３を備えている。複数の溝部８１３の各々の断面形状は、例えば、円形、矩形、および他の複雑な形状などの各々の一部の形状（半円形など）に形成されている。
第２の変形例によれば、複数のロータバー５０８の両端部５１１の外周面５１２上において渦流特性調整部として周方向Ｆに所定鋭角に傾斜する方向に伸びる複数の溝部８１３を持つことにより、キャビティトーンによる騒音を抑制することができる。複数の溝部８１３を持つので、キャビティの上流側開口端および下流側開口端における流体渦の剥離および衝突において、キャビティ上流側で剥離した渦がキャビティ下流側の端部に衝突して渦が壊れる際に音を発生させる。渦が壊れる際の音による圧力変動が上流の渦の剥離に影響し、剥離を助長する現象の２次元性を崩し、３次元性の特性とすることができる。さらに、軸方向Ｏおよび周方向Ｆの２次元的に流体渦の剥離および衝突のタイミングを分散させることができ、共鳴音のピークを低減して、キャビティトーンによる騒音を抑制することができる。
【００３０】
上述した第２の実施形態の第２の変形例では、複数のロータバー５０８の両端部５１１の外周面５１２上において渦流特性調整部として周方向Ｆに所定鋭角に傾斜する方向に伸びる複数の溝部８１３を備えるとしたが、これに限定されない。
複数の溝部８１３が伸びる方向は、相互に異なる方向であってもよい。
複数の溝部８１３の断面形状は、相互に異なる形状であってもよい。
複数の溝部８１３は、相互に交差してもよい。
【００３１】
以下、第３の変形例について説明する。
上述した第２の実施形態の第１の変形例では、複数のロータバー５０８の両端部５１１の外周面５１２上において渦流特性調整部として周方向Ｆに伸びる複数の溝部７１３を備えるとしたが、これに限定されない。
第２の実施形態の第３の変形例に係る複数のロータバー５０８の各々は、図９に示すように、両端部５１１の外周面５１２上において渦流特性調整部として、軸方向Ｏに伸びる少なくとも１つの突出部９１３を備えている。突出部９１３の断面形状は、例えば、円形、矩形、多角形、および他の複雑な形状などの各々の一部の形状（半円形など）に形成されている。突出部９１３は、例えば、接着、溶接、ろう付けなどによって複数のロータバー５０８の両端部５１１の外周面５１２上に設けられる。
第３の変形例によれば、複数のロータバー５０８の両端部５１１の外周面５１２上において渦流特性調整部として軸方向Ｏに伸びる少なくとも１つの突出部９１３を持つことにより、キャビティトーンによる騒音を抑制することができる。少なくとも１つの突出部９１３を持つので、ロータ鉄心１０７の回転方向の前方側におけるロータバー５０８の突出部９１３で剥離した流体渦が回転方向の後方側のロータバー５０８に衝突することを抑制することができる。回転方向の後方側のロータバー５０８に流体渦が衝突することを抑制する突出部９１３を持つので、流体渦が回転方向の後方側のロータバー５０８に衝突する際に発生する音による圧力変動が回転方向の前方側での流体渦の剥離を助長することを防ぐことができる。
【００３２】
以下、第４の変形例について説明する。
上述した第２の実施形態の第３の変形例では、複数のロータバー５０８の両端部５１１の外周面５１２上において渦流特性調整部として軸方向Ｏに伸びる少なくとも１つの突出部９１３を備えるとしたが、これに限定されない。
第２の実施形態の第４の変形例に係る複数のロータバー５０８の各々は、図１０に示すように、両端部５１１の外周面５１２上において渦流特性調整部として、軸方向Ｏに伸びる少なくとも１つの凹溝９１４を備えている。凹溝９１４の断面形状は、例えば、円形、矩形、多角形、および他の複雑な形状などの各々の一部の形状（半円形など）に形成されている。凹溝９１４は、例えば、切削などの機械加工、またはスウェッジング加工などによって複数のロータバー５０８の両端部５１１の外周面５１２上に形成される。
第４の変形例によれば、複数のロータバー５０８の両端部５１１の外周面５１２上において渦流特性調整部として軸方向Ｏに伸びる少なくとも１つの凹溝９１４を持つことにより、キャビティトーンによる騒音を抑制することができる。少なくとも１つの凹溝９１４を持つので、ロータ鉄心１０７の回転方向の前方側におけるロータバー５０８の凹溝９１４で剥離した流体渦が回転方向の後方側のロータバー５０８に衝突することを抑制することができる。回転方向の後方側のロータバー５０８に流体渦が衝突することを抑制する凹溝９１４を持つので、流体渦が回転方向の後方側のロータバー５０８に衝突する際に発生する音による圧力変動が回転方向の前方側での流体渦の剥離を助長することを防ぐことができる。
【００３３】
以下、第５の変形例について説明する。
上述した第２の実施形態の第１の変形例では、複数のロータバー５０８の両端部５１１の外周面５１２上において渦流特性調整部として周方向Ｆに伸びる複数の溝部７１３を備えるとしたが、これに限定されない。
第２の実施形態の第５の変形例に係る複数のロータバー５０８の各々は、図１１に示すように、両端部５１１の外周面５１２上において渦流特性調整部として、周方向Ｆの端部が切り欠けられた切欠き部９１５を備えている。切欠き部９１５は、例えば、面取り加工などによって形成されている。
第５の変形例によれば、複数のロータバー５０８の両端部５１１の外周面５１２上において渦流特性調整部として周方向Ｆの端部が切り欠けられた切欠き部９１５を持つことにより、キャビティトーンによる騒音を抑制することができる。切欠き部９１５を持つので、ロータ鉄心１０７の回転方向の前方側におけるロータバー５０８で剥離した流体渦が回転方向の後方側のロータバー５０８に衝突する際の流体渦の壊れ方を緩和することができる。流体渦の壊れ方を緩和する切欠き部９１５を持つので、流体渦が回転方向の後方側のロータバー５０８に衝突する際に発生する音を低減し、この音による圧力変動が回転方向の前方側での流体渦の剥離を助長することを防ぐことができる。
【００３４】
上述した第２の実施形態の第５の変形例では、切欠き部９１５の断面形状は、例えば、円形、矩形、多角形、および他の複雑な形状などの各々の一部の形状に形成されてもよい。図１２に示す切欠き部９１５の断面形状は、例えば、矩形の一部の形状に形成されている。
【００３５】
以下、他の変形例について説明する。
上述した第２の実施形態の第１の変形例、第２の変形例、第３の変形例、および第４の変形例では、周方向Ｆまたは軸方向Ｏなどの所定方向に伸びる溝部または突部を備えるとしたが、これに限定されない。
複数のロータバー５０８の両端部５１１の外周面５１２上に、複数の凸部または複数の凹部、もしくは複数の凸部および複数の凹部を備えてもよい。複数の凹部は、例えばディンプルなどでもよい。
【００３６】
（第３の実施形態）
第３の実施形態の回転機械６００は、図１３に示すように、円筒状のフレーム１０１と、フレーム１０１の軸方向両端部に接続されるブラケット１０２と、フレーム１０１およびブラケット１０２の内部に収容されるロータ６０３およびステータ１０４と、を備えている。回転機械６００は、例えばインナーロータ型であり、円筒状のステータ１０４の内部に円柱状のロータ６０３を備えている。回転機械１００は、例えばかご型の誘導機である。第３の実施形態の回転機械６００は、ロータ６０３の形状が、上述した第１の実施形態の回転機械１００とは異なる。
以下において、上述した第１の実施形態の回転機械１００と同一部分については説明を省略または簡略化しながら、上述した第１の実施形態の回転機械１００とは異なる点について説明する。
【００３７】
ロータ６０３は、回転軸１０５と、複数の導体スロット１０６が設けられたロータ鉄心１０７と、複数のロータバー６０８と、エンドリング１０９と、鉄心押さえ６１０と、を備えている。
複数のロータバー６０８は、ロータ鉄心１０７の複数の導体スロット１０６に挿入されている。複数のロータバー６０８の各々は、少なくとも導体スロット１０６に挿入される部位に対して、軸方向Ｏにおいて一定の径方向厚さを有している。これにより複数のロータバー６０８の集合体は、少なくとも導体スロット１０６に挿入される部位に対して、軸方向Ｏにおいて一定の外径および内径を有している。複数のロータバー６０８の各々は、ロータ鉄心１０７の軸方向両端部から軸方向外方に突出する両端部６１１を備えている。
【００３８】
両端部６１１は、内周面６１２上において、ロータ鉄心１０７の回転に伴って発生する渦流の特性を調整する渦流特性調整部として、軸方向Ｏにロータ鉄心１０７からエンドリング１０９に向かうことに伴い、内径が増大傾向に変化する縮径部６１３を備えている。
【００３９】
エンドリング１０９の外形は、円環板状に形成されている。エンドリング１０９は、ロータ鉄心１０７の軸方向両端部から軸方向Ｏに離間して配置されている。エンドリング１０９は、例えば、ろう付けなどによって複数のロータバー６０８の両端部６１１に接続されている。エンドリング１０９は、複数のロータバー６０８の両端部６１１を固定する。
【００４０】
鉄心押さえ６１０の外形は、例えば、円板状に形成されている。鉄心押さえ６１０は、回転軸１０５が挿入される貫通孔を中心部に備えている。２つの鉄心押さえ６１０は、貫通孔が回転軸１０５に装着されてロータ鉄心１０７の軸方向両端部を軸方向Ｏの両側から挟み込む。２つの鉄心押さえ６１０は、回転軸１０５に固定されることによってロータ鉄心１０７を固定する。
鉄心押さえ６１０は、図１４に示すように、内周部６１４および外周部６１５を備えている。内周部６１４および外周部６１５の各々の外形は、円板状に形成されている。外周部６１５の外径つまり鉄心押さえ６１０の外径は、複数のロータバー６０８の両端部６１１の内径よりも小さい。外周部６１５は、内周部６１４よりもエンドリング１０９に向かって突出する突出部６１８を備えている。外周部６１５および突出部６１８は、軸方向Ｏにおけるロータ鉄心１０７の軸方向端部とエンドリング１０９との間に配置されている。
【００４１】
突出部６１８の先端は、エンドリング１０９から軸方向Ｏに所定距離だけ離間している。これにより突出部６１８の先端とエンドリング１０９との間に間隙６１９が設けられている。
突出部６１８の外形は、軸方向Ｏにエンドリング１０９に向かうことに伴い、径方向Ｒの厚さが減少傾向に変化する先細り形状に形成されている。突出部６１８は、軸方向Ｏにエンドリング１０９に向かうことに伴い、外周部６１５の外径から減少傾向に変化する外径を有するとともに、一定の内径を有している。これにより突出部６１８は、軸方向Ｏにおいてエンドリング１０９に向かう方向に対して径方向内方側に傾斜する突出部外周面６２０を有している。
【００４２】
以上説明した第３の実施形態によれば、複数のロータバー６０８の両端部６１１の内周面６１２上において渦流特性調整部として縮径部６１３を持つことにより、気柱共鳴による騒音を抑制することができる。ロータバー６０８の両端部６１１に縮径部６１３を持つので、周方向Ｆで隣り合うロータバー６０８との間で形成されるキャビティの深さを軸方向Ｏにおいて変化させることができる。軸方向Ｏにおいて深さが変化するキャビティを形成する縮径部６１３を持つので、キャビティの深さが浅くなり、共鳴音の共鳴周波数を回転機械の実使用周波数より高周波側にすることができ、共鳴音による騒音を抑制することができる。また、ロータバー６０８の両端部６１１に縮径部６１３を持つので、上流側のロータバー６０８で剥離した渦が下流側のロータバー６０８の側面に衝突する現象を２次元性から３次元性にすることができる。さらに、渦自体を小さくすることで、ロータバー６０８間へ吸引される際のロータバー６０８に渦が衝突、崩壊することで発生する騒音を低減することができる。
【００４３】
以下、第１の変形例について説明する。
上述した第３の実施形態では、複数のロータバー６０８の両端部６１１の内周面６１２上において渦流特性調整部として縮径部６１３を備えるとしたが、これに限定されない。
第３の実施形態の第１の変形例に係る複数のロータバー６０８の各々は、図１５に示すように、両端部６１１の内周面６１２上において渦流特性調整部として、周方向Ｆの端部が切り欠けられた内周切欠き部１００１を備えている。内周切欠き部１００１は、例えば、面取り加工などによって形成されている。図１５ではＣ面取りにより、内周切欠き部１００１が形成されている。
第１の変形例によれば、複数のロータバー６０８の両端部６１１の内周面６１２上において渦流特性調整部として周方向Ｆの端部が切り欠けられた内周切欠き部１００１を持つことで、ロータバー６０８の両端部６１１の内周側角部がＣ面取りにより、角部の角度が低減される。ロータバー６０８の内周側ではロータバー６０８間へ吸引される流れが生じるが、角部の角度が低減されることにより、上流のロータバー６０８で剥離した渦が下流のロータバー６０８に衝突する現象が低減される。これにより、ロータバー６０８間へ吸引される流れによる騒音の増大を抑制することができる。
【００４４】
上述した第３の実施形態の第１の変形例では、複数のロータバー６０８の両端部６１１の内周面６１２上において渦流特性調整部として周方向Ｆの端部が切り欠けられた内周切欠き部１００１を備えるとしたが、これに限定されない。
図１６に示すように、複数のロータバー６０８の両端部６１１の内周面６１２上において周方向Ｆの端部のＣ面取りが大きく取られ、両角部に設けられた切欠きが接触するように内周切欠き部１００２が形成されてもよい。また、それぞれのＣ面取りで発生した角部には曲面部（例えば、Ｒ部など）が形成されてもよい。
更に、図１７に示すように、複数のロータバー６０８の両端部６１１の内周面６１２上において周方向Ｆの端部にＲ面取りにより内周切欠き部１００３が形成されてもよい。
また、図１８に示すように、複数のロータバー６０８の両端部６１１の内周面６１２の全体で、軸方向に対する断面が楕円形状に形成されることにより内周切欠き部１００４が形成されてもよい。
【００４５】
以下、第２の変形例について説明する。
上述した第３の実施形態の第１の変形例では、複数のロータバー６０８の両端部６１１の内周面６１２上において渦流特性調整部として周方向Ｆの端部が切り欠けられた内周切欠き部１００１を備えるとしたが、これに限定されない。
第３の実施形態の第２の変形例に係る複数のロータバー６０８の各々は、図１９に示すように、両端部６１１において渦流特性調整部として、内周寄りの周方向側面に凹曲面状の凹部１０１１を備えている。凹曲面状の凹部１０１１は、例えば、軸方向に対する断面が円弧状の凹部１０１１などである。
また、凹部１０１１とロータバー６０８の内周面６１２とが接する箇所（例えば、内周面６１２上において周方向Ｆの端部など）には曲面部（例えば、Ｒ部）が設けられてもよい。
第２の変形例によれば、複数のロータバー６０８の両端部６１１において渦流特性調整部として内周寄りの周方向側面に軸方向に対する断面が円弧状の凹部１０１１を持つことで、騒音の発生を抑制することができる。ロータバー６０８の内周側ではロータバー６０８間へ吸引される流れが生じ、上流のロータバー６０８で剥離した流れは下流のロータバー６０８に衝突するが、ロータバー６０８の周方向側面に形成された円弧状の凹部１０１１により流れが整流される。これにより、渦による騒音の発生を抑制することができる。また、凹部１０１１とロータバー６０８の内周面６１２との接する箇所には曲面部（例えば、Ｒ部）を持つことで、角部の角度が低減されることにより、上流のロータバー６０８で剥離した流れが下流のロータバー６０８に衝突する現象が低減される。これにより、ロータバー６０８間へ吸引される流れによる騒音の増大を抑制することができる。
【００４６】
以下、第３の変形例について説明する。
上述した第３の実施形態の第１の変形例では、複数のロータバー６０８の両端部６１１の内周面６１２上において渦流特性調整部として周方向Ｆの端部が切り欠けられた内周切欠き部１００１を備えるとしたが、これに限定されない。
第３の実施形態の第３の変形例に係る複数のロータバー６０８の各々は、図２０に示すように、両端部６１１において渦流特性調整部として、内周寄りの周方向側面に軸方向に対する断面が略三角形凸状の内周突出部１０２１を備えている。内周突出部１０２１は、例えば、接着、溶接、ろう付けなどによって複数のロータバー６０８の両端部６１１の内周寄りの周方向側面に設けられてもよい。
第３の変形例によれば、複数のロータバー６０８の両端部６１１において渦流特性調整部として内周寄りの周方向側面に断面が略三角状の内周突出部１０２１を持つことで、騒音の発生を抑制することができる。ロータバー６０８内周ではロータバー６０８間へ吸引される流れが生じ、上流のロータバー６０８で剥離した流れは下流のロータバー６０８に衝突するが、ロータバー６０８の側面に形成された略三角形状の内周突出部１０２１により流れが半径方向に誘導される。これにより、衝突を緩和することができ、渦の衝突、崩壊による騒音の発生を抑制することができる。
【００４７】
（第４の実施形態）
第４の実施形態の回転機械は、図２１に示すように、内径の異なるロータバー６０８が隣り合うように構成されている。他の構成については、上述した第３の実施形態の回転機械６００と同一であり、その詳細な説明は省略する。
図２１に示す第４の実施形態では、内径の異なるロータバー１０３１とロータバー１０３２とが周方向Ｆに隣り合うように構成されている。尚、図２１では、２種類のロータバー１０３１およびロータバー１０３２を用いて構成しているが、これに限定されず、複数種類の異なるロータバーを用いて構成されるものであればよい。但し、周方向Ｆで隣り合うロータバーは内径の異なるロータバーとすることが好ましい。
第４の実施形態によれば、隣り合うロータバー１０３１およびロータバー１０３２の内径が異なることで、上流のロータバーからの剥離で発生した渦が下流のロータバーへ衝突することが回避でき、騒音の発生を抑制することができる。このとき、内径の大きいロータバー１０３２から内径が小さいロータバー１０３１への衝突は発生するが、内径の大きいロータバー１０３２での剥離の流れ自体が抑制されているため、衝突の影響は十分に抑制されている。また、高速回転時のＢＰＦ成分は、主に内径の小さいロータバー１０３１の本数に起因するため、卓越周波数成分を１／２以下まで低くすることができ、高速回転時に共鳴する現象を抑制することができる。
【００４８】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、周方向で隣り合うロータバーの両端部に起因する剥離流れによるキャビティトーンの発生を抑制する構成を持つことにより、キャビティトーンによる騒音発生を防ぐことができる。
複数のロータバー１０８の両端部１１３の外径Ｒ２と略一致する外径Ｒ１の外周部１１５を有する鉄心押さえ１１０を持つので、隣り合うロータバー１０８の両端部１１３によってキャビティトーンの原因となるキャビティが形成されることを防ぐことができる。
複数のロータバー５０８の両端部５１１の外周面５１２上において渦流の特性を調整する渦流特性調整部を持つことにより、流体渦の剥離および衝突による共鳴音を減弱して、キャビティトーンによる騒音を抑制することができる。
【００４９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５０】
１００…回転機械、１０１…フレーム、１０２…ブラケット、１０３…ロータ、１０４…ステータ、１０５…回転軸、１０６…導体スロット、１０７…ロータ鉄心、１０８…ロータバー、１０９…エンドリング、１１０…鉄心押さえ、１１１…軸受、１１３…両端部、１１４…内周部、１１５…外周部、１１８…突出部、１１９…間隙、１２０…突出部内周面、１２２…ステータ鉄心、１２３…溝、１２４…コイル、４０１…切欠き部、４０２…突出部外周面、５００…回転機械、５０３…ロータ、５０８…ロータバー、５１０…鉄心押さえ、５１１…両端部、５１２…外周面、５１３…縮径部、５１４…内周部、５１５…外周部、５１８…突出部、５１９…間隙、６００…回転機械、６０３…ロータ、６０８…ロータバー、６１０…鉄心押さえ、６１１…両端部、６１２…内周面、６１３…縮径部、６１４…内周部、６１５…外周部、６１８…突出部、６１９…間隙、７１３…溝部、８１３…溝部、９１３…突出部、９１４…凹溝、９１５…切欠き部、１００１…内周切欠き部、１００２…内周切欠き部、１００３…内周切欠き部、１００４…内周切欠き部、１０１１…凹部、１０２１…内周突出部、１０３１…ロータバー、１０３２…ロータバー
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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