(57)【要約】【課題】製造コストを低減できる回転子を提供することである。【解決手段】実施形態の回転子は、回転軸と、回転子鉄心と、回転子鉄心押さえと、複数の回転子バーと、短絡環と、を持つ。回転軸は、軸線回りに回転する。回転子鉄心は、回転軸に外嵌固定され、軸線方向に貫通形成された複数のスロットが外周面に沿って並んで配置されている。回転子鉄心押さえは、回転子鉄心を軸線方向両側から押えて保持する。複数の回転子バーは、複数のスロットに挿入されている。短絡環は、複数の回転子バーの軸線方向両端に設けられ、複数の回転子バーを連結する。そして、各回転子鉄心押さえは、対応する短絡環側に向かって突出され短絡環と係合可能な係合爪を持つ。【選択図】図２
2017216843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線回りに回転する回転軸と、
該回転軸に外嵌固定され、前記軸線方向に貫通形成された複数のスロットが外周面に沿って並んで配置されている回転子鉄心と、
該回転子鉄心を前記軸線方向両側から押えて保持する回転子鉄心押さえと、
前記複数のスロットに挿入されている複数の回転子バーと、
該複数の回転子バーの前記軸線方向両端に設けられ、前記複数の回転子バーを連結する短絡環と、
を備え、
各前記回転子鉄心押さえは、対応する前記短絡環側に向かって突出され該短絡環と係合可能な係合爪を有している回転子。
【請求項２】
前記短絡環の前記回転子鉄心押さえ側の面に、前記係合爪を受け入れ可能な溝部が形成されている請求項１に記載の回転子。
【請求項３】
前記係合爪は、前記短絡環の外周面に当接可能に設けられている請求項１に記載の回転子。
【請求項４】
前記回転子鉄心押さえの外周面から前記回転子バーに対応する位置に至る間に、該回転子バーを挿通可能なスリットが形成されている請求項３に記載の回転子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、回転子に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導電動機は、いわゆるかご型の回転子を有している場合が多い。この種の回転子は、軸線回りに回転する回転軸と、この回転軸に外嵌固定される回転子鉄心と、を備えている。回転子鉄心は、複数の電磁鋼板を積層したものであり、その両端に設けられた回転子鉄心押さえによって保持されている。また、回転子鉄心には、軸線方向に貫通する複数のスロットが、回転子鉄心の外周面に沿って等間隔に並んで形成されている。
【０００３】
各スロットには、回転子バー（導体バー）が挿入されている。また、回転子バーの軸線方向両端には、回転軸の周囲を取り囲むようにリング状に形成された短絡環が設けられている。これら回転子バーや短絡環は、二次導体として構成される。
このような構成のもと、回転子は、固定子側に発生する磁界と、この磁界により二次導体に生じる誘導電流との相互作用によって回転する。
【０００４】
ここで、回転子バーや短絡環は、導電性を向上させるために銅を主成分とする合金により形成される場合が多く、機械的強度が鉄等の金属と比較して低い。このため、回転子が回転することにより生じる遠心力により、短絡環が拡径変形してしまう可能性があった。これを抑えるために、短絡環の外周部に保持環と称するリング状の部材を設ける場合があった。
【０００５】
ところで、短絡環に保持環を固定する方法として、焼嵌め固定方法を採用する場合が多い。このような方法を採用することにより、接着固定やボルト等による締結固定と比較して、保持環を強固に固定できる。
しかしながら、保持環を用いると部品点数が増大する。これに加え、焼嵌め固定方法を採用する場合、短絡環の外周面や保持環の内周面に高精度な機械加工を施す必要があり、回転子の製造コストが増大する可能性があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開平４−１０１２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、製造コストを低減できる回転子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態の回転子は、回転軸と、回転子鉄心と、回転子鉄心押さえと、複数の回転子バーと、短絡環と、を持つ。回転軸は、軸線回りに回転する。回転子鉄心は、回転軸に外嵌固定され、軸線方向に貫通形成された複数のスロットが外周面に沿って並んで配置されている。回転子鉄心押さえは、回転子鉄心を軸線方向両側から押えて保持する。複数の回転子バーは、複数のスロットに挿入されている。短絡環は、複数の回転子バーの軸線方向両端に設けられ、複数の回転子バーを連結する。そして、各回転子鉄心押さえは、対応する短絡環側に向かって突出され短絡環と係合可能な係合爪を持つ。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態の回転子を示す斜視図。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図３】第２の実施形態の回転子を示す斜視図。
【図４】第２の実施形態の回転子を示す分解斜視図。
【図５】図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態の回転子を、図面を参照して説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は、回転子１の斜視図である。
同図に示すように、回転子１は、軸線Ｃ１回りに回転する回転軸２と、この回転軸２に外嵌固定される回転子鉄心３と、を備えている。回転子鉄心３は、複数の電磁鋼板を積層したものである。なお、回転子鉄心３を、軟磁性粉を加圧成形することにより形成することも可能である。
回転子鉄心３の径方向内側には、回転軸２を挿入、または圧入可能な貫通孔３ａが形成されている。この貫通孔３ａに、回転軸２が挿入されている。なお、以下の説明では、軸線Ｃ１方向に直交する回転軸２の径方向を単に径方向と称し、回転軸２の回転方向を周方向と称する。
【００１２】
また、回転子鉄心３の外周部には、軸線Ｃ１方向に貫通する複数のスロット４が、周方向に等間隔に並んで形成されている。各スロット４には、棒状の回転子バー５が挿入されている。これら回転子バー５の軸線Ｃ１方向両端には、それぞれリング状の短絡環６が設けられている。この短絡環６によって、複数の回転子バー５が連結されている。
回転子バー５および短絡環６は、銅を主成分とする合金により形成されている。これら回転子バー５と短絡環６は、例えばロウ付けによって接合されている。
【００１３】
また、回転子鉄心３の軸線Ｃ１方向両端には、それぞれ円板状の鉄心押さえ７が設けられている。つまり、回転子鉄心３の軸線Ｃ１方向両端と短絡環６との間に、それぞれ鉄心押さえ７が設けられている。
鉄心押さえ７は、回転子鉄心３を軸線Ｃ１方向両側から押さえ付け、回転子鉄心３を保持するためのものである。鉄心押さえ７は、鉄等の機械的強度の高い金属により形成されている。なお、鉄心押さえ７は、金属板に切削加工を施して形成したり、鋳物等により形成したりすることが可能である。
【００１４】
また、鉄心押さえ７の外径Ｄ１（図２参照）は、回転子バー５の径方向内側に鉄心押さえ７が介在できるように設定されている。このような鉄心押さえ７によって、回転軸２に対して回転子鉄心３が軸線Ｃ１方向にずれてしまうことを防止できる。
ここで、短絡環６および鉄心押さえ７は、互いに係合可能に構成されている。以下、詳述する。
【００１５】
図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
同図に示すように、鉄心押さえ７の外周縁には、短絡環６側に向かって突出する略リング状の係合爪８が一体成形されている。係合爪８の突出高さＨ１は、先端が短絡環６の厚さ方向略中央に至る程度に設定されている。
【００１６】
一方、短絡環６は、その内周面が係合爪８よりも径方向内側に位置するように形成されている。短絡環６の鉄心押さえ７側の一面６ａには、係合爪８に対応する位置に、軸線Ｃ１方向からみて略リング状の係合溝部９が形成されている。この係合溝部９に、係合爪８が挿入されることにより、短絡環６の径方向への変位が規制される。また、係合溝部９の溝深さＨ２は、一面６ａ側から厚さ方向略中央に至る程度に設定されている。これにより、短絡環６と鉄心押さえ７とが確実に係合される。
【００１７】
このような構成のもと、不図示の固定子のコイルに通電すると、固定子に磁界が生じる。この磁界により、回転子１の回転子バー５および短絡環６に誘導電流が生じる。そして、この誘導電流と不図示の固定子の磁界との相互作用により、回転子１が回転する。
【００１８】
このとき、短絡環６には遠心力が作用し、短絡環６に径方向外側に向かう力が作用する。しかしながら、鉄心押さえ７の係合爪８に短絡環６が係合されているので、短絡環６にかかる径方向外側に向かう力を、係合爪８が受ける。このため、遠心力に起因する短絡環６の拡径変形が抑制される。
なお、短絡環６を構成する銅合金の導電率は、鉄心押さえ７を構成する鉄等の導電率と比較して非常に大きい。このため、短絡環６に誘導電流が生じた際、この短絡環６から鉄心押さえ７に誘導電流が漏出してしまうことが殆ど無い。
【００１９】
したがって、上述の第１の実施形態によれば、従来のように保持環を使用することなく、回転子１の回転時における短絡環６の拡径変形を防止できる。このため、回転子１の製造コストを低減できる。
また、短絡環６に誘導電流が生じた際、この短絡環６から鉄心押さえ７に誘導電流が漏出してしまうことが殆ど無いので、回転子１を用いた誘導電動機のトルク性能が低減してしまうことを防止できる。
【００２０】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。
図３は、第２の実施形態における回転子２０１の斜視図であって、前述の図１に対応している。なお、第１の実施形態と同一態様については、同一符号を付して説明を省略する。
図３に示すように、回転子２０１の基本的構成は、以下の点で前述の第１の実施形態における回転子１の基本的構成と同様である。
【００２１】
すなわち、回転子２０１は、回転子２０１は、軸線Ｃ１回りに回転する回転軸２と、この回転軸２に外嵌固定される回転子鉄心３と、を備えている。回転子鉄心３の外周部には、軸線Ｃ１方向に貫通する複数のスロット４が、周方向に等間隔に並んで形成されており、これらスロット４に回転子バー５が挿入されている。また、各回転子バー５の軸線Ｃ１方向両端には、それぞれリング状の短絡環２０６が設けられている。この短絡環２０６によって、複数の回転子バー５が連結されている。また、回転子鉄心３の軸線Ｃ１方向両端には、それぞれ円板状の鉄心押さえ２０７が設けられている。短絡環２０６および鉄心押さえ２０７は、互いに係合可能に構成されている。そして、これらの基本的構成が、第１の実施形態の回転子１と第２の実施形態の回転子２０１とで同様である。
【００２２】
図４は、回転子２０１の分解斜視図である。
同図に示すように、前述の第１の実施形態と本第２の実施形態との相違点は、第１の実施形態における短絡環６と鉄心押さえ７との係合状態と、第２の実施形態における短絡環２０６と鉄心押さえ２０７との係合状態が異なる点にある。これについて、以下に詳述する。
【００２３】
図５は、図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図であって、前述の図２に対応している。
同図に示すように、鉄心押さえ２０７の外径Ｄ２は、短絡環２０６の外径Ｄ３よりも大きく設定されている。また、鉄心押さえ２０７の外周縁には、短絡環２０６側に向かって突出する略リング状の係合爪２０８が一体成形されている。係合爪２０８の突出高さＨ３は、先端が短絡環２０６の厚さ方向略中央に至る程度に設定されている。これにより、短絡環２０６の外周面２０６ｂに、係合爪２０８の内周面２０８ａが当接される。そして、係合爪２０８を介して短絡環２０６と鉄心押さえ２０７とが係合され、短絡環６の径方向への変位が規制される。
【００２４】
さらに、図４に示すように、鉄心押さえ２０７には、外周面２０７ａ（係合爪２０８）から回転子バー５に対応する位置に至る間に、この回転子バー５を挿通可能な複数のスリット１０が形成されている。各回転子バー５の軸線Ｃ１方向端部は、各スリット１０を介して短絡環２０６側に突出している。そして、各回転子バー５と短絡環２０６とが、例えばロウ付けにより接合されている。
一方、短絡環２０６には、前述の第１の実施形態のような係合溝部９（図２参照）が形成されていない。
【００２５】
このような構成のもと、回転子２０１が回転すると短絡環２０６に遠心力が作用し、短絡環２０６に径方向外側に向かう力が作用する。ここで、鉄心押さえ２０７に突設された係合爪２０８と短絡環６とが係合されている。つまり、短絡環２０６が係合爪２０８によって径方向外側から押さえられている。このため、短絡環２０６にかかる径方向外側に向かう力を係合爪２０８が受けることになり、遠心力に起因する短絡環２０６の拡径変形が抑制される。
【００２６】
したがって、上述の第２の実施形態によれば、前述の第１の実施形態と同様の効果を奏する。
また、鉄心押さえ２０７に複数のスリット１０を形成することにより、容易に鉄心押さえ２０７を介して短絡環２０６側に回転子バー５を突出させることができる。つまり、鉄心押さえ２０７に簡単な機械加工を施すだけで、拡径形成された鉄心押さえ２０７と回転子バー５との干渉を防止できる。このため、回転子２０１の製造コストの増大を抑えることが可能になる。
【００２７】
さらに、スリット１０を形成する分、鉄心押さえ２０７の放熱面積を増大させることができる。このため、回転子２０１の温度を低く保つことができ、誘導電動機の特性を向上させることが可能になる。
【００２８】
なお、上述の実施形態では、鉄心押さえ７，２０７の外周縁に、略リング状の係合爪８，２０８を突設させた場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、係合爪８，２０８は鉄心押さえ７，２０７の外周縁から突設されていなくてもよく、また、リング状に形成されていなくてもよい。すなわち、鉄心押さえ７，２０７に設けられる係合爪によって、鉄心押さえ７，２０７と短絡環６，２０６とが係合されていればよい。
【００２９】
また、上述の第１の実施形態では、係合爪８の突出高さＨ１は、先端が短絡環６の厚さ方向略中央に至る程度に設定され、係合溝部９の溝深さＨ２は、一面６ａ側から厚さ方向略中央に至る程度に設定されている場合について説明した。さらに、上述の第２の実施形態では、係合爪２０８の突出高さＨ３は、先端が短絡環２０６の厚さ方向略中央に至る程度に設定されている場合について説明した。しかしながら、係合爪８，２０８の突出高さＨ１，Ｈ３や係合溝部９の溝深さＨ２の寸法は、上記寸法に設定される場合に限られるものではない。すなわち、突出高さＨ１，Ｈ３や溝深さＨ２は、少なくとも係合爪８，２０８と短絡環６，２０６とが係合可能な寸法に設定されていればよい。
【００３０】
また、第１の実施形態の構成に、第２の実施形態の構成を適用してもよい。例えば、第１の実施形態の鉄心押さえ７に、第２の実施形態のスリット１０を形成してもよい。このように構成することで、短絡環６と係合爪８との接触面積が減少するので、短絡環６に生じる誘導電流が鉄心押さえ７に漏出してしまうことを、より確実に抑制できる。
【００３１】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、従来のように保持環を使用することなく、回転子１，２０１の回転時における短絡環６，２０６の拡径変形を防止できる。このため、回転子１，２０１の製造コストを低減できる。また、短絡環６，２０６に誘導電流が生じた際、この短絡環６，２０６から鉄心押さえ７，２０７に誘導電流が漏出してしまうことが殆ど無いので、回転子１，２０１を用いた誘導電動機のトルク性能が低減してしまうことを防止できる。
【００３２】
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】
【００３３】
１，２０１…回転子、２…回転軸、３…回転子鉄心、４…スロット、５…回転子バー、６，２０６…短絡環、６ａ…一面（面）、２０６ｂ…外周面、７，２０７…鉄心押さえ（回転子鉄心押さえ）、８，２０８…係合爪、９…係合溝部（溝部）、１０…スリット
【図１】
2017216843.tif 000003
【図２】
2017216843.tif 000004
【図３】
2017216843.tif 000005
【図４】
2017216843.tif 000006
【図５】
2017216843.tif 000007