(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子鉄心であって、前記回転子鉄心の周方向に間隔を空けて配置され、前記回転子鉄心を貫く複数のスロットと、複数の前記スロットよりも内周側において前記回転子鉄心の周方向に間隔を空けて設けられた複数の穴部と、を備える回転子鉄心と、
複数の前記スロットの各々に設けられた導体バーと、
前記回転子鉄心の回転軸方向における前記回転子鉄心の両端に設けられ、複数の前記導体バー同士を接続するエンドリングと、
複数の前記穴部の各々に設けられ、前記エンドリングと接続される保持部と、を備え、
複数の前記穴部の各々の中心と回転軸中心とを結ぶ第１中心線は、複数の前記スロットの各々の中心と前記回転軸中心とを結ぶ第２中心線の内、隣接する前記第２中心線の間に位置し、
前記穴部の外縁のうち前記回転軸中心に最も近い点が前記エンドリングの内径の位置と一致することを特徴とする回転子。
【請求項２】
前記穴部の形状及び前記スロットの形状は、それぞれ前記第１中心線及び前記第２中心線に対して対称な形状であることを特徴とする請求項１に記載の回転子。
【請求項３】
複数の前記穴部及び複数の前記スロットは、それぞれ等間隔に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転子。
【請求項４】
前記スロットの数は、前記穴部の数と等しいことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の回転子。
【請求項５】
隣接する前記第２中心線の間に配置される前記第１中心線は、隣接する前記第２中心線が成す角の二等分線上に配置されることを特徴とする請求項４に記載の回転子。
【請求項６】
複数の前記穴部は、前記回転子鉄心の径方向の中間位置よりも前記回転軸中心側に配置されていることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の回転子。
【請求項７】
複数の前記穴部は、深さ方向へ縮径していることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の回転子。
【請求項８】
複数の前記穴部は、角部にＲ形状を有することを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の回転子。
【請求項９】
複数の前記穴部は、深さ方向へ拡縮していることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の回転子。
【請求項１０】
複数の前記スロットは、角部にＲ形状を有することを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の回転子。
【請求項１１】
固定子と、
前記固定子の内部に配置されて回転駆動する請求項１から１０の何れか１項に記載の回転子と、
を備えることを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導式の回転電機に用いられる回転子および回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導式の回転電機は、産業用途において多く使用されている。回転電機における回転子の一つとして、いわゆるかご形回転子が知られている。かご形回転子は、回転軸となる回転子シャフトと、複数の電磁鋼板を積層した回転子鉄心（ロータコア）と、回転子鉄心の周方向に沿って間隔をあけて複数の導体バー（二次導体）とから構成されている。また、回転子鉄心の軸方向端面において、エンドリング（端絡環又は短絡環とも呼ばれる）によって、導体バーの端部を連結して構成されている。【０００３】
回転電機の回転子として、かご形回転子を用いた場合、回転電機に設けられる固定子のコイルに電流が流れることにより発生する回転磁束と、かご形回転子の導体バーに発生する誘導電流とが鎖交することで、回転子に回転軸を中心として回転する力が発生する。回転子は、回転子鉄心の端部においてエンドリングが回転子鉄心と一体化している。そのため、回転子が回転すると、エンドリングに外径方向へ向かう遠心力が作用する。回転電機において、起動および停止が繰り返されたり、回転子の回転速度が変化したりする度にエンドリングに遠心力が加わることとなる。その結果、回転子の疲労寿命が低下する恐れがある。一方で、近年の回転電機に対する高速回転化のニーズの高まりから、回転電機は、高速回転による遠心力の増加に対する強度を確保することが重視されている。【０００４】
従来のかご形回転子について開示する特許文献１には、回転子鉄心の周方向に分散配置された導体バーの端部がエンドリングによって連結された誘導機の回転子が開示されている。特許文献１の回転子は、回転子鉄心の両端面に略Ｌ字状の穴を形成し、当該穴の内部まで金属を鋳造してエンドリングを形成している。そうすることで、穴の内部に形成された保持部による保持力によって回転子鉄心の外周部への応力集中を抑制し、回転子の回転に伴う遠心力によるエンドリングの破損を効果的に防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２３６４２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の回転電機は、回転子鉄心に穴を設け、導体バー及びエンドリングと穴へ鋳込むアルミを一体に成形している。そうすることで、回転電機の高速回転による遠心力の増加に対して強度を確保し、エンドリングの破損を防止している。しかしながら、特許文献１に開示された回転子は、回転子鉄心の両端面における穴を設ける位置による回転磁束への影響については何ら考慮されていない。そのため、穴に鋳込まれた金属によって回転磁束が阻害されるという問題があった。回転磁束は、導体バーに発生する誘導電流と鎖交し、回転軸を中心として回転子を回転させる力を発生させるが、回転磁束が穴に鋳込まれた金属により阻害されると回転子の回転力に影響する。すなわち、回転磁束が阻害されると回転トルクの低減につながる。その結果、回転電機を高速化することが困難となる。したがって、特許文献１にかかる回転子では、回転子の回転時に発生する遠心力に対するエンドリングの強度を確保しつつ、回転トルクの低減を抑制することは困難であった。【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、回転子の回転時に発生する遠心力に対するエンドリングの強度を確保することと、回転トルクの低減を抑制することを可能とする回転子及び回転電機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる回転子は、回転子鉄心の周方向に間隔を空けて配置され、回転子鉄心を貫く複数のスロットと、複数のスロットよりも内周側において回転子鉄心の周方向に間隔を空けて設けられた複数の穴部と、を備える回転子鉄心と、複数のスロットの各々に設けられた導体バーと、回転子鉄心の回転軸方向における回転子鉄心の両端に設けられ、複数の導体バー同士を接続するエンドリングと、複数の穴部の各々に設けられ、エンドリングと接続される保持部と、を備える。複数の穴部の各々の中心と回転軸中心とを結ぶ第１中心線は、複数のスロットの各々の中心と回転軸中心とを結ぶ第２中心線の内、隣接する第２中心線の間に位置する回転子である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明にかかる回転子は、回転子の回転時に発生する遠心力に対するエンドリングの強度を確保しつつ、回転トルクの低減を抑制することが可能となるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１にかかる回転子の概略構成を示す断面図
【図２】実施の形態１にかかる回転子鉄心の回転軸方向における一方の端部の平面図
【図３】実施の形態１にかかる回転子の要部を示す断面図
【図４】実施の形態１にかかる回転子の回転軸方向における一方の端部の要部を示した平面図に磁束の流れを模式的に示した平面図
【図５】回転子の穴部を通る中心線上にスロットが配置された回転子の要部を示した平面図に磁束の流れを模式的に示した平面図
【図６】実施の形態２にかかる回転子鉄心の回転軸方向における一方の端部の平面図
【図７】実施の形態３にかかる回転子の要部を示す断面図
【図８】実施の形態４にかかる回転子の要部を示す断面図
【図９】実施の形態５にかかる回転子の要部を示す断面図
【図１０】実施の形態６にかかる回転子の要部を示す断面図
【図１１】実施の形態７にかかる回転子の要部を示す断面図
【図１２】実施の形態８にかかる回転電機の概略構成を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態にかかる回転子および回転電機を図面に基づいて詳細に説明する。各図では、同一又は相当する部分に同一の符号を付している。重複する説明は、適宜簡略化あるいは省略する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下に示す図面においては、各構成要素の縮尺が現実とは異なる場合がある。各図面間においても、各構成要素の縮尺が異なる場合がある。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる回転子の概略構成を示す断面図である。図２は、図１に示す回転子鉄心の回転軸方向における一方の端部の平面図である。図３は、図１に示す回転子の要部を示す断面図である。図４は、図１に示す回転子のうち回転軸の方向における一方の端部の要部を示した平面図に磁束の流れを模式的に示した平面図である。本実施の形態において、回転子１０は、誘導式の回転電機に設けられるかご形回転子である。
【００１３】
図１に示す通り、回転子１０は、シャフト１と、シャフト１に固着された回転子鉄心２と、シャフト１の周囲において回転子鉄心２を貫く導体バー３と、回転子鉄心２の軸方向の両端に設けられているエンドリング４と、導体バー３よりも回転子鉄心２の径方向の回転軸Ｏ側に設けられている保持部５とを有する。シャフト１と回転子鉄心２とは、回転軸Ｏを中心に回転する。なお、図１には、回転子１０のうち回転軸Ｏを含む断面を示している。以降の説明において回転軸Oに沿った方向のことを単に回転軸方向と称する。
【００１４】
回転子鉄心２は、複数の鋼板を回転軸方向に積層することで構成されている。回転子鉄心２には、周方向に間隔を空けて複数のスロット２ａが形成されている。周方向とは、回転軸Ｏを中心とする円に沿った方向である。複数のスロット２ａの各々は、回転子鉄心２の一方の端面から他方の端面まで回転軸方向に貫通している。導体バー３は、複数のスロット２ａの各々に設けられている。続いて穴部５ａについて説明する。回転子鉄心２には、複数のスロット２ａよりも内周側において周方向に間隔を空けて複数の穴部５ａが形成されている。複数の穴部５ａの各々は、回転子鉄心２の一方の端面から他方の端面の方向に向かって延びており、一方の端面から深さを有して形成されている。保持部５は、複数の穴部５ａの各々に設けられている。図１には、回転子鉄心２に設けられた保持部５のうち、図１に示す断面に含まれる４つの保持部５を示している。また、図１には、断面に含まれていない導体バー３を点線で示している。ここで図１は、図２で説明する中心線Ｎにおける回転子１０の断面を示している。すなわち、中心線Ｎ上に保持部５があり、導体バー３は中心線Ｎ上にはないことを示している。
【００１５】
エンドリング４は、回転子鉄心２の両端に設けられている。エンドリング４は、複数の導体バー３の端部同士と、複数の保持部５の端部同士とをそれぞれ接続している。図１に例示されるようにエンドリング４は導体バー３と保持部５間を接続するように形成されている。導体バー３、エンドリング４および保持部５は、回転子１０が有する二次導体である。
【００１６】
回転子１０は、エンドリング４と一体成形によって形成された複数の導体バー３および複数の保持部５を有する。導体バー３、エンドリング４および保持部５の材料には、アルミニウムまたはアルミニウム合金といった非磁性の金属材料が用いられる。導体バー３、エンドリング４および保持部５は、アルミダイカストによって一体成形されている。なお、導体バー３、エンドリング４および保持部５の材料には、銅または銅合金などの公知の金属材料が適宜選択されてもよい。
【００１７】
図２は、図１に示す回転子鉄心２の回転軸方向における一方の端部を示す平面図である。回転子鉄心２の回転軸方向における一方の端部と他方の端部は、互いに同様の構成を有する。図２には、回転軸Ｏの中心（以降、単に回転軸中心と称する）とスロット２ａの中心とを結んだ中心線Ｘが示されている。また、図２には、回転軸中心と穴部５ａの中心とを結んだ中心線Ｎが示されている。ここで、中心線Ｎおよび中心線Ｘは、回転軸Ｏを中心とする円の径方向と一致している。スロット２ａの平面形状は、中心線Ｘを対象軸とする線対称な形状である。また、穴部５ａの平面形状は、中心線Ｎを対象軸とする線対称な形状である。ここで、平面形状とは、スロット２ａまたは穴部５ａを軸方向から見た場合にそれぞれが呈する平面形状のことである。スロット２ａの中心とは、スロット２ａの平面形状の中心に位置する点のことをいう。言い換えれば平面形状の幾何中心である。幾何中心は、ある図形に属する全ての点にわたって取った算術平均の位置にある点である。穴部５ａの中心は、スロット２ａの中心と同様、穴部５ａの平面形状の中心に位置する点をいう。なお、スロット２ａおよび穴部５ａに配置される導体バー３および保持部５の平面形状についても上記と同様であり、中心線を対象軸として線対称な形状である。
【００１８】
図２に示すように、回転子鉄心２には、スロット２ａが各々１６個配置されている。また、回転子鉄心２には、穴部５ａが１６個配置されている。穴部５ａは、回転子鉄心２の両端面において対称な位置に同数設けられており、合計３２個配置されている。なお、回転子鉄心２に設けられるスロット２ａおよび穴部５ａの個数はこれらに限られない。また、スロット２ａの数は穴部５ａの数よりも多くてもよいし、少なくてもよいが、スロット２ａおよび穴部５ａの数を等しくしておくことでエンドリング４に係る遠心力を均一に分散することができる。実施の形態１および以下説明するその他の実施の形態では、回転子鉄心２にスロット２ａが１６個、穴部５ａが１６個（両端で３２個）設けられているものとして説明する。
【００１９】
回転子鉄心２において、１６個のスロット２ａは、周方向に互いに等間隔に配置されている。スロット２ａを等間隔に配置することでエンドリング４に係る遠心力を均一に分散させることができる。中心線Ｘは、回転軸中心とスロット２ａの中心とを結ぶ線である。本実施の形態においては、スロット２ａの平面形状は真円である。また、中心線Ｘの方向は、回転軸中心とする円の径方向と一致するので、すなわち、１６個のスロット２ａは、放射状に配置されている。また、回転軸Ｏを中心とする円の径方向は、回転子１０の回転による遠心力が働く方向である遠心方向と一致する。
【００２０】
回転子鉄心２において、１６個（両端で３２個）の穴部５ａは、周方向において互いに等間隔に配置されている。穴部５ａを等間隔に配置することでエンドリング４に係る遠心力を均一に分散させることができる。中心線Ｎは、回転軸中心と穴部５ａの中心とを結ぶ線である。本実施の形態においては、穴部５ａの平面形状は真円である。また、中心線Ｎの方向は、回転軸中心とする円の径方向と一致する。すなわち、１６個の穴部５ａは、放射状に配置されている。
【００２１】
図３は、回転子１０における要部を示したものである。すなわち、回転子鉄心２の回転軸方向の一方の端部における導体バー３、エンドリング４および保持部５の周辺部を拡大したものである。図３は、図２における中心線Ｎにおける断面を示したものである。なお、その他の実施の形態の説明においても図３と同様の図を用いて後程説明する。
【００２２】
穴部５ａは、断面が真円状であり回転子鉄心２の一方の端面から他方の端面方向に延びるように形成されている。本実施の形態において、穴部５ａは円柱状を形成するよう端面から窪んで設けられている。このような穴部５ａおよびスロット２ａを有する回転子鉄心２において導体バー３、エンドリング４および保持部５が一体に成形されることによって回転子１０は、回転子の高速回転による遠心力の増加に対してエンドリング４の強度を確保することができる。
【００２３】
図４は、実施の形態１における導体バー３の周囲の回転磁束Ｍの流れを模式的に示した平面図である。回転磁束Ｍは各導体バー３の周囲に流れている。図３では、その様子を各導体バー３に対して２本の回転磁束Ｍが流れているものを示している。すなわち、図３では、磁束の流れの程度を回転磁束Ｍの本数で示している。実施の形態１では、保持部５と回転軸Ｏとを結ぶ中心線Ｎが、導体バー３と回転軸Ｏとを結ぶ中心線Ｘであって隣接する２本の中心線Ｘが成す角を二等分する線分上を通っている。そのため、導体バー３と保持部５間の距離Ｄ１は、図５で示す中心線Ｎ上に導体バー３を配置する場合の導体バー３と保持部５間の距離Ｄ２に比べて長くなっている。ここで距離Ｄ１および距離Ｄ２は、導体バー３の中心と保持部５の中心間の距離である。中心線Ｎ上に導体バー３を配置した場合の回転磁束Ｍの流れを図５に示す。保持部５が中心線Ｘ上に配置されている場合（中心線Ｎと中心線Ｘが重なる場合）と比較して、保持部５が、中心線Ｘが成す角を二等分する線分上に配置されている場合は、周方向位置において保持部５は導体バー３から最も遠ざかる位置に配置され、かつ導体バー３に対して等間隔で配置されるため回転磁束Ｍの流れが均一になる。また、保持部５は導体バー３から最も遠ざかる位置に配置されるため回転磁束Ｍの流れを阻害しない配置となる。そうすると、回転子１０は、回転トルクの低減を抑制することができる。以上により、回転子１０は、回転子１０に設けられた導体バー３、エンドリング４、及び保持部５を一体に成形し、各導体バー３と回転軸Ｏとを結ぶ線分を、各保持部５と回転軸Ｏとを結ぶ線分が二等分するように配置されているのでエンドリング４の遠心力に対する強度を確保しつつ、回転トルクの低減を抑制することができる。
【００２４】
実施の形態１では、上記で説明した通り、回転子１０において各導体バー３の中心と回転軸中心とを結ぶ線分と、各保持部５の中心と回転軸中心とを結ぶ線分とがずれていればよい。すなわち、中心線Ｎと中心線Ｘとが重なった状態から中心線Ｎが少しずれた配置であればよい。言い換えれば、中心線Ｎは、隣接する中心線Ｘの間に配置されていると言える。そうすることで、導体バー３と保持部５間の距離Ｄ１を長くすることができるため、回転磁束Ｍの流れを阻害しにくくなる。よって、回転トルクの低減を抑制することができるという効果を奏する。また、導体バー３と保持部５の平面形状については、真円を想定して説明したが、これに限られず、楕円、三角形、四角形、多角形、台形、星形等、種々の平面形状を取り得る。導体バー３と保持部５の平面形状が、中心線に対して線対称な形状であれば、回転子１０の回転を正回転と逆回転に変化させる回転電機において、回転子１０は、回転子１０を回転させる方向に関わらずエンドリング４の強度を安定して確保することができる。
【００２５】
実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２にかかる回転子２０を示す平面図である。実施の形態２では、上記実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１とは異なる構成について主に説明する。
【００２６】
実施の形態２の回転子２０において、穴部５ａは、実施の形態１の穴部５ａよりも径方向の回転軸中心側に配置されている。具体的には、穴部５ａは、回転子２０において回転子２０の径方向の中間位置よりも回転軸中心側に配置されている。径方向の中間位置とは、回転子２０の半径をＲとしたときに、回転軸中心から０．５Ｒの半径を有する円周上の位置をいう。実施の形態２では、穴部５ａに形成される保持部５は、スロット２ａに形成される導体バー３との間の距離が実施の形態１と比較して長くなる。穴部５ａの配置以外は実施の形態１と同様である。
【００２７】
穴部５ａが回転子２０の径方向の中間位置よりも回転軸中心側に配置されているため、保持部５は導体バー３の周囲における回転磁束Ｍの流れを阻害しにくくなる。これにより、回転子２０は、さらに回転トルクの低減を抑制することが可能となる。また、穴部５ａが回転軸中心側に配置されることにより保持部５が回転軸中心側に形成されるので、保持部５が径方向の中間位置よりも外側に形成されている場合と比べて、保持部５に掛かる遠心力が小さくなる。すなわち、エンドリング４に掛かる遠心力を径方向に分散することができるのでエンドリング４の強度を確保することが可能となる。
【００２８】
実施の形態３．
図７は、本発明の実施の形態３にかかる回転子を示す要部の断面図である。図７には、回転軸方向から回転子３０を見た場合の中心線Ｎにおける断面を示している。実施の形態３に係る回転子３０において、穴部５ａの外縁の一部は、エンドリング４の内径の位置と一致している。すなわち、穴部５ａに形成される保持部５の外縁の一部がエンドリング４の内径の位置と一致しているといえる。実施の形態３において、上記の実施の形態１および２と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１および２とは異なる構成について主に説明する。
【００２９】
実施の形態３にかかる回転子３０が、実施の形態１および２にかかる回転子と異なる点は、穴部５ａの外縁の位置とエンドリング４の内径の位置との関係のみであり、それ以外の構成は実施の形態１および２と同じである。回転子３０において、穴部５ａの外縁の一部はエンドリング４の内径位置と一致している。エンドリング４の内径位置は、エンドリング４の回転軸中心側が周方向に形成する円の一部である。実施の形態３では、穴部５ａの外縁において回転軸中心と最も近い点がエンドリング４の内径位置と一致している。そして、複数の穴部５ａの全てにおいて外縁の一部がエンドリング４の内径位置と一致するように配置されている。このように、回転子３０において、穴部５ａの外縁の一部をエンドリング４の内径位置と一致させることにより、エンドリング４の内径位置と穴部５ａの外縁の一部における周辺部にかかる遠心力により発生する応力集中を効果的に分散させることが可能となる。
【００３０】
実施の形態４．
図８は、本発明の実施の形態４にかかる回転子を示す要部の断面図である。図８には、回転軸方向から回転子４０を見た場合の中心線Ｎにおける断面図を示している。実施の形態４にかかる回転子４０において、複数の穴部５ｂの断面形状は、回転軸方向へ縮径するように形成されている。また、実施の形態３と同様に、穴部５ｂの外縁の一部はエンドリング４の内径位置と一致するように形成されている。実施の形態４において、上記の実施の形態１から３と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１から３とは異なる構成について主に説明する。
【００３１】
実施の形態４にかかる回転子４０が、実施の形態１から３にかかる回転子と異なる点は、穴部５ｂが回転軸方向へ縮径するように形成されている点である。穴部５ｂは、言い換えれば穴部５ｂの深さ方向へ円錐台状となるように形成されている。このように穴部５ｂが回転軸方向へ縮径するように形成されることにより、保持部５を形成する鋳造時においてアルミ等の金属を穴部５ｂに円滑に流すことが可能である。そのため、鋳造時に、鋳巣と呼ばれる鋳物の内部に空洞が発生する現象を抑制することができる。これによって回転子４０においては、鋳巣といった鋳物の内部の不良に起因する保持部５の破損を抑えることができるため、回転子４０の回転時にかかる遠心力に対してエンドリング４の強度を確保することができる。このように、回転子４０において、穴部５ｂを縮径するように形成することで、さらにエンドリング４の強度を向上させることが可能となる。
【００３２】
穴部５ｂは、回転子鉄心２を複数の鋼板を回転軸方向に積層した後に、切削加工等により形成することができる。また、穴部５ｂを形成するための内径が異なる穴を有する鋼板を準備しておき、それらを積層することによって円錐台形状の穴部５ｂが形成されるようにしてもよい。なお、鋼板を積層した後に穴部５ｂを形成するようにした方が複数種類の鋼板を準備する手間がかからないため簡便である。
【００３３】
実施の形態５．
図９は、本発明の実施の形態５にかかる回転子を示す要部の断面図である。図９には、回転軸方向から回転子５０を見た場合の中心線Ｎにおける断面図を示している。実施の形態５にかかる回転子５０において、複数の穴部５ｃの断面形状は、回転軸方向へ縮径するように形成されている点は実施の形態４と同様であるが、穴部５ｃの内側の一部が穴部５ｃの中心部へ向かってＲ形状を有するように形成されている。また、実施の形態３および４と同様に、穴部５ｃの外縁の一部はエンドリング４の内径位置と一致するように形成されている。実施の形態５において、上記の実施の形態１から４と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１から４とは異なる構成について主に説明する。
【００３４】
実施の形態５にかかる回転子５０は、穴部５ｃの内側に穴部５ｃの中心部へ向かうＲ形状を有している。言い換えれば、穴部５ｃは、回転子鉄心２端面の穴部５ｃの輪郭部分から穴部５ｃの底に向かってＲ形状を有するように形成されている。実施の形態５では、穴部５ｃの輪郭部分は径方向におけるスロット２ａ側の輪郭部分をいい、ここではその輪郭部分を角部６と呼ぶこととする。このように穴部５ｃが角部６においてＲ形状を有するように形成されることによって、保持部５の角部６への応力集中を緩和することができる。このように、回転子５０において、穴部５ｃの角部６にＲ形状を持たせることで、穴部を円柱状の窪みとして形成した場合と比べて応力集中をより分散させることができるのでエンドリング４の強度を確保することができ、回転子５０をより高速化することが可能となる。
【００３５】
穴部５ｃは、内径の異なる複数の鋼板を回転軸方向へ積層することで回転子鉄心２を構成した後、実施の形態１から４と同様の穴部を設け、その穴部に対して切削加工によりＲ形状を形成することができる。もしくは、実施の形態１の回転子１０のように円柱状の穴部を設けた後、切削加工によりＲ形状を有する穴部５ｃを形成してもよい。
【００３６】
実施の形態６．
図１０は、本発明の実施の形態６にかかる回転子を示す要部の断面図である。図１０には、回転軸方向から回転子６０を見た場合の中心線Ｎにおける断面図を示している。実施の形態６にかかる回転子６０において、複数の穴部５ｄの断面形状は、回転軸方向の穴部の底へ向かって穴の内径が拡大と縮小を繰り返すような形状を成している。また、実施の形態３から５と同様に、穴部５ｄの外縁の一部はエンドリング４の内径位置と一致するように形成されている。実施の形態６において、上記の実施の形態１から５と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１から５とは異なる構成について主に説明する。
【００３７】
実施の形態６にかかる回転子６０は、穴部５ｄの内径が拡大と縮小を繰り返すような形状を有している。穴部５ｄの内径は少なくとも２回以上の拡大と縮小をしていることを特徴とする。このように穴部５ｄを形成することによって、回転子６０の回転時の遠心力に起因したエンドリング４が回転軸方向へ浮き上がる方向にかかる力に対して保持力を向上させることが可能となる。そのため、エンドリング４の強度を確保することができ、回転子６０を更に高速化することが可能となる。
【００３８】
穴部５ｄは、回転軸方向へ複数の鋼板を積層することで回転子鉄心２を構成した後、タップ加工などにより穴を設けることで形成することが可能である。
【００３９】
実施の形態７．
図１１は、本発明の実施の形態７にかかる回転子を示す要部の断面図である。図１１には、回転軸方向から回転子７０を見た場合の中心線Ｘにおける断面図を示している。実施の形態７にかかる回転子７０において、複数のスロット２ａの断面形状は、回転子鉄心２端面のスロット２ａ周辺のスロット角部２ｂがＲ形状を成している。実施の形態７において、上記の実施の形態１から６と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１から６とは異なる構成について主に説明する。
【００４０】
実施の形態７にかかる回転子７０は、スロット２ａにおいてスロット角部２ｂを有している。スロット角部２ｂはＲ形状を成している。このようにスロット２ａにおいてＲ形状が形成されることによって、回転子鉄心２端面のスロット角部２ｂ周辺における応力集中を分散することが可能となる。これにより、エンドリング４の遠心力に対する強度を確保することができるので、回転子７０を更に高速化することが可能となる。
【００４１】
スロット角部２ｂのＲ形状は、スロット２ａに対応する内径の異なる穴を有する複数の鋼板を回転軸方向へ積層することで構成することもできるし、スロット２ａに対応する内径が同一の複数の鋼板を回転軸方向へ積層することで回転子鉄心２を構成した後、スロット角部２ｂに対して切削加工などにより処理を施すことでＲ形状を形成することができる。
【００４２】
実施の形態８．
図１２は、本発明の実施の形態８にかかる回転電機の概略構成を示す断面図である。実施の形態８にかかる回転電機１００は、固定子１０１と、実施の形態１にかかる回転子１０とを有する。図１２には、回転軸方向から回転子１０を見た場合の中心線Ｎにおける断面を示している。実施の形態８において、上記の実施の形態１から７と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１から７とは異なる構成について主に説明する。
【００４３】
固定子１０１は、回転軸方向にみると円筒形状を呈している。回転子１０は、固定子１０１に囲われて配置される。回転子１０は、固定子１０１の内側にて回転駆動する。回転電機１００は、固定子１０１の巻線に交流電流が流れることによって回転磁界を発生する。発生した回転磁界が回転子１０の二次導体に作用することによって、二次導体には起電力が発生して電流が流れる。二次導体に流れる電流と回転磁界との間に、フレミングの左手の法則に基づく電磁力が発生することによって、回転子１０は、回転磁界の方向の力を受ける。これにより、回転電機１００は、回転子１０を回転させる。
【００４４】
回転電機１００は、回転子１０を有することによって、回転子１０に設けられているエンドリング４の強度を確保しつつ、回転トルクの低減を抑制することが可能となる。なお、回転電機１００は、実施の形態２から７にかかる回転子２０、３０、４０、５０、６０、７０のいずれか１つを適用して構成することもできる。この場合も、回転電機１００は、エンドリング４の強度を確保しつつ、回転トルクの低減を抑制することが可能となる。
【００４５】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一部を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能である。また、実施の形態に示した構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、適宜、組み合わせたり、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１  シャフト、２  回転子鉄心、２ａ  スロット、２ｂ  スロット角部、３  導体バー、４  エンドリング、５  保持部、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ  穴部、６  角部、１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０  回転子、１００  回転電機、１０１  固定子
【要約】
回転子は、回転子鉄心の周方向に間隔を空けて配置され、回転子鉄心を貫く複数のスロットと、複数のスロットよりも内周側において回転子鉄心の周方向に間隔を空けて設けられた複数の穴部と、を備える回転子鉄心と、複数のスロットの各々に設けられた導体バーと、回転子鉄心の回転軸方向における回転子鉄心の両端に設けられ、複数の導体バー同士を接続するエンドリングと、複数の穴部の各々に設けられ、エンドリングと接続される保持部と、を備える。複数の穴部の各々の中心と回転軸中心とを結ぶ第１中心線は、複数のスロットの各々の中心と回転軸中心とを結ぶ第２中心線の内、隣接する前記第２中心線の間に位置する回転子である。【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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