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▶ アーベーベー シュヴァイツ アクチェンゲゼルシャフトの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6581223
(24)【登録日】2019年9月6日
(45)【発行日】2019年9月25日
(54)【発明の名称】電気機械用ロータ、およびこれを有する電気機械
(51)【国際特許分類】
H02K 1/28 20060101AFI20190912BHJP
H02K 1/32 20060101ALI20190912BHJP
【ＦＩ】
H02K1/28 Z
H02K1/32 Z
【請求項の数】10
【全頁数】12
(21)【出願番号】特願2017-568118(P2017-568118)
(86)(22)【出願日】2016年6月29日
(65)【公表番号】特表2018-520627(P2018-520627A)
(43)【公表日】2018年7月26日
(86)【国際出願番号】EP2016065165
(87)【国際公開番号】WO2017001490
(87)【国際公開日】20170105
【審査請求日】2017年12月28日
(31)【優先権主張番号】201510393646.5
(32)【優先日】2015年6月30日
(33)【優先権主張国】CN
(73)【特許権者】
【識別番号】500412356
【氏名又は名称】アーベーベー シュヴァイツ アクチェンゲゼルシャフト
(74)【代理人】
【識別番号】110000855
【氏名又は名称】特許業務法人浅村特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】マルムベリ、ユッカ
(72)【発明者】
【氏名】ヘイケル、カール − ミカエル
(72)【発明者】
【氏名】コイヴィスト、テロ
(72)【発明者】
【氏名】ハルメスメキ、ヴィレ
(72)【発明者】
【氏名】コロンドヨブスキー、ズラトコ
【審査官】
若林 治男
(56)【参考文献】
【文献】
特開２０００−０９２７６２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００２−３６９４７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１５−０６１４６６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許出願公開第２０１５／００８４４６９（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０２Ｋ １／２８
Ｈ０２Ｋ １／３２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ロータコア（２ｊ）を有する電気機械用ロータであって、前記ロータコア（２ｊ）は、外側部分（２１ｊ）と、前記外側部分（２１ｊ）よりも前記ロータコア（２ｊ）の回転軸の近くに配置された内側部分（２２ｊ）とを有し、前記外側部分（２１ｊ）は、複数のスポーク（６ｊ）を介して前記内側部分（２２ｊ）に接続され、前記ロータコア（２ｊ）は、ロータシャフトに焼きばめによって接続されるように適合され、前記各スポーク（６ｊ）は、２つの外側枝部（６６ｊ、６７ｊ）、スキュー部（６１ｊ）および内側枝部（６８ｊ）を有し、前記スキュー部（６１ｊ）は、前記ロータコア（２ｊ）の半径方向に対してスポーク角（αａ）で延び、かつ前記２つの外側枝部（６６ｊ、６７ｊ）および前記内側枝部（６８ｊ）に接続されており、前記各スポーク（６ｊ）は、前記２つの外側枝部（６６ｊ、６７ｊ）を介して前記ロータコア（２ｊ）の前記外側部分（２１ｊ）に接続され、かつ前記内側枝部（６８ｊ）を介して前記ロータコア（２ｊ）の前記内側部分（２２ｊ）に接続されている、電気機械用ロータにおいて、
前記外側枝部（６６ｊ、６７ｊ）は、前記ロータコア（２ｊ）の円周方向に互いに離間して配置され、前記スキュー部（６１ｊ）は、実質的に接線方向に延び、各外側枝部（６６ｊ、６７ｊ）および内側枝部（６８ｊ）は、実質的に半径方向に延び、前記各スポーク（６ｊ）は、前記内側枝部（６８ｊ）の中心線に対して対称であり、また前記複数のスポーク（６ｊ）は、互いに接触していない別個の要素であること、および
隣接するスポーク（６ｊ）は、前記ロータコア（２ｊ）の前記外側部分（２１ｊ）および前記内側部分（２２ｊ）と共に、内側中間冷却チャネル（４７ｊ）を画定し、前記内側中間冷却チャネル（４７ｊ）は、前記ロータコア（２ｊ）を軸方向に貫通して延び、かつ冷媒の流れに適合され、また隣接するスポーク（６ｊ）は前記内側中間冷却チャネル（４７ｊ）によって円周方向に互いに離間していることを特徴とする電気機械用ロータ。
前記外側枝部（６６ｊ、６７ｊ）は、前記ロータコア（２ｊ）の円周方向に互いに離間して配置され、前記スキュー部（６１ｊ）は、実質的に接線方向に延び、各外側枝部（６６ｊ、６７ｊ）および内側枝部（６８ｊ）は、実質的に半径方向に延び、前記各スポーク（６ｊ）は、前記内側枝部（６８ｊ）の中心線に対して対称であり、また前記複数のスポーク（６ｊ）は、互いに接触していない別個の要素であること、および
隣接するスポーク（６ｊ）は、前記ロータコア（２ｊ）の前記外側部分（２１ｊ）および前記内側部分（２２ｊ）と共に、内側中間冷却チャネル（４７ｊ）を画定し、前記内側中間冷却チャネル（４７ｊ）は、前記ロータコア（２ｊ）を軸方向に貫通して延び、かつ冷媒の流れに適合され、また隣接するスポーク（６ｊ）は前記内側中間冷却チャネル（４７ｊ）によって円周方向に互いに離間していることを特徴とする電気機械用ロータ。
【請求項2】
前記ロータは、前記ロータコアの前記外側部分（２１ａ）に配置された複数の冷却チャネル（４ａ）を有し、前記各冷却チャネル（４ａ）は、前記ロータコア（２ａ）を軸方向に貫通して延び、かつ冷媒の流れに適合されていることを特徴とする請求項１に記載のロータ。
【請求項3】
前記複数の冷却チャネル（４ａ）は、前記ロータコア（２ａ）の回転軸から第１の距離にある冷却チャネルの第１の群（４１ａ）と、前記ロータコア（２ａ）の回転軸から第２の距離にある冷却チャネルの第２の群（４２ａ）とを有し、前記各冷却チャネル（４ａ）の直径は、前記ロータコア（２ａ）の直径の０．０６倍以下であることを特徴とする請求項２に記載のロータ。
【請求項4】
前記ロータは、誘導機用のロータであることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一項に記載のロータ。
【請求項5】
前記ロータコア（２ｉ）は、軸方向に積み重ねられた複数のロータシート（ＲＳ１、ＲＳ２、ＲＳ３、ＲＳ４、ＲＳ５、ＲＳ６）を有することを特徴とする請求項１から３までのいずれか一項に記載のロータ。
【請求項6】
前記ロータは、焼きばめによって前記ロータコア（２ｉ）に接続されたロータシャフト（３ｉ）を有することを特徴とする請求項５に記載のロータ。
【請求項7】
前記スキュー部（６１ｊ）は、前記ロータコア（２ｊ）の前記外側部分（２１ｊ）よりも前記ロータコア（２ｊ）の前記内側部分（２２ｊ）の近くに配置されていることを特徴とする請求項１から６までのいずれか一項に記載のロータ。
【請求項8】
前記スキュー部（６１ｊ）、前記２つの外側枝部（６６ｊ、６７ｊ）および前記ロータコア（２ｊ）の前記外側部分（２１ｊ）は、前記ロータコア（２ｊ）を軸方向に貫通して延びる中間冷却チャネル（４６ｊ）であって、冷媒の流れに適合された中間冷却チャネル（４６ｊ）を画定していることを特徴とする請求項１から７までのいずれか一項に記載のロータ。
【請求項9】
ロータとステータとを有する電気機械であって、前記電気機械の前記ロータが請求項１から８までのいずれか一項に記載のロータであることを特徴とする電気機械。
【請求項10】
前記電気機械の公称出力が１００ｋＷ以上であることを特徴とする請求項９に記載の電気機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電気機械用ロータに関する。
【背景技術】
【0002】
誘導機用の既知のロータは、外側部分と、外側部分よりもロータコアの回転軸の近くに配置された内側部分とを有するロータコアを備え、外側部分は、複数のスポークを介して内側部分に接続され、複数のスポークのそれぞれ１つは、半径方向に延在する。スポークは、それぞれ２つの隣接するスポーク間に軸方向の冷却チャネルが存在するように、円周方向に互いに離間している。前記既知のロータは、ロータコアに焼きばめ（ｓｈｒｉｎｋ ｆｉｔ）によって接続されたロータシャフトをさらに備える。電気機械用の既知のロータの例は、特開２０００−０９２７６２号公報、米国特許出願公開第２０１４／２２５４７０号明細書および独国特許出願公開第１７６３５９１号明細書に記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
上記のロータに関連する欠点の１つは、ロータコアとロータシャフトとの間の焼きばめが、使用中にロータが加熱するときに実質的に緩むことである。誘導機ロータの外面は、例えば、永久磁石機械のロータの外面よりも動作条件の間により加熱する。設計に応じて、誘導機のロータコアとロータシャフトとの間の焼きばめは、ロータが冷えた状況と比較して、動作温度においてトルクのたった３０％しか伝達することができないかもしれない。焼きばめの締まりを増やすことは、ロータシャフトの湾曲を招く可能性がある。したがって、ロータコアとロータシャフトとの間に実用的な焼きばめを提供することは困難である。
【0004】
本発明の目的は、上記欠点を改善するために、ロータを備えた電気機械用ロータおよび電気機械を提供することである。本発明の目的は、以下に説明するロータおよび電気機械によって達成される。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明は、ロータコアの外側部分と内側部分とを接続するスポークを再設計するという考えに基づいており、これによってロータコアの外側部分と内側部分との間の半径方向の力の伝達が低減される。再設計されたスポークの各々は、非半径方向に延在するスキュー部（ｓｋｅｗ ｐｏｒｔｉｏｎ）を含むフレキシブル（可撓性）スポークである。スポークのスキュー部は、ロータコアの形状をよりフレキシブルにし、それにより、ロータコアの外側部分と内側部分との間の半径方向の力の伝達を低減する。スキュー部は、ロータの表面がロータの内部よりも多く加熱すると、各々のスポークが変形することを可能にする。
【0006】
一実施形態では、ロータコアとロータシャフトとの間の焼きばめのトルク伝達能力は、ロータコアの外側部分の冷却が改善されるように複数の小さな冷却チャネルをロータコアの外側部分に設けることによってさらに改善される。複数の小さな冷却チャネルは、より少ない大きな冷却チャネルと比較して、冷却チャネルの全冷却面積を増加させる。これは、ロータコアの外側部分と内側部分との間の温度差を減少させ、それにより、動作条件におけるロータコアとロータシャフトとの間の焼きばめの締付性を改善する。さらに、ロータコアの外側部分に複数の小さな冷却チャンネルを設けることにより、ロータコアの回転対称性が改善され、冷却チャンネルがロータバーの近くに配置されている場合でも磁束の対称分布が可能になる。
【0007】
本発明の利点は、ロータコアとロータシャフトとの間の焼きばめにおける接触圧が、半径方向スポークを有する従来技術の設計の場合よりもロータコアの外面の加熱による影響を受けにくいことである。本発明に係るロータでは、ロータコアの外側部分によってロータコアの内側部分に及ぼされる半径方向外側に向けられた力は、既知のロータよりも小さい動作状態にある。したがって、焼きばめは、半径方向スポークを備えた既知のロータの焼きばめよりも良好な動作条件でそのトルク伝達能力を維持する。これは、動作条件において焼きばめが係合解除することを恐れることなく、より緩い焼きばめが製造可能であることを意味する。
【0008】
以下では、添付の図面を参照して好ましい実施形態により本発明をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】ロータコアの軸方向から見たときの本発明の一実施形態に係るロータコアを示す図である。
【図3】本発明の代替の実施形態に係るロータコアを示す図である。
【図4】本発明の代替の実施形態に係るロータコアを示す図である。
【図5】本発明の代替の実施形態に係るロータコアを示す図である。
【図6】本発明の代替の実施形態に係るロータコアを示す図である。
【図7】本発明の代替の実施形態に係るロータコアを示す図である。
【図8】本発明の代替の実施形態に係るロータコアを示す図である。
【図9】本発明の代替の実施形態に係るロータコアを示す図である。
【図10】軸方向に積み重ねられた複数のロータシートを備えたロータコアを示す図である。
【図12】各々のスポークが２つの外側枝部を介してロータコアの外側部分に接続され、かつ内側枝部を介してロータコアの内側部分に接続される、本発明の一実施形態に係るロータコアを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
図１は、外側部分２１ａと、外側部分２１ａよりもロータコア２ａの回転軸の近くに配置された内側部分２２ａとを有するロータコア２ａを示している。外側部分２１ａは、複数のスポーク６ａを介して内側部分２２ａに接続されている。外側部分２１ａは、複数の冷却チャネル４ａを備え、複数の冷却チャネル４ａの各々は、ロータコア２ａを軸方向に貫通して延在し、冷媒（例えば、空気）の流れに適合している。内側部分２２ａは、ロータコア２ａをロータシャフトに焼きばめによって接続するためのロータシャフトを受け入れるように適合された中央開口部２５ａを備える。
【0011】
焼きばめは、組立後の相対的な寸法変化によって締まりばめが達成される周知の技術である。ロータコアとロータシャフトとの間の焼きばめは、ロータコアを組み立てる前に加熱し、組み立て後にそれを周囲温度に戻すことによって達成することができる。このような焼きばめは、熱膨張を利用している。
【0012】
スポーク６ａの各々は、ロータコア２ａの半径方向に対してスポーク角αａで延在するスキュー部６１ａを備える。スポーク角αａは、スポーク６ａの中心線に対して測定される。スポーク角αａは、スポーク角が測定される場所に応じて、約８０°である。スポーク角αａは、スポーク６ａの内端部で最大である。スポーク６ａの内端部は、ロータコア２ａの内側部分２２ａに隣接して配置された端部である。スポーク６ａの外端部は、ロータコア２ａの外側部分２１ａに隣接して配置された端部である。
【0013】
スキュー部の長さは、対応するスポークの可撓性に影響する。図１において、スキュー部６１ａの長さは、ロータコア２ａの直径の約０．０７倍である。別の実施形態では、スキュー部の長さは、ロータコアの直径の０．０４〜０．１５倍の範囲内にある。いくつかの実施形態では、スポークは、スポークの可撓性部分の全長が２以上のスキュー部の長さの合計となるように、２以上のスキュー部を含む。そのような一実施形態の一例が、図６に示されている。
【0014】
ロータコア２ａを備えた電気機械の動作中、ロータコア２ａの外側部分２１ａは加熱されて膨張する。しかしながら、ロータコア２ａの内側部分２２ａには、複数のスポーク６ａを介して外側に向けられた小さな力しか働かない。スポーク６ａの形状により、スポーク６ａは、ロータコア２ａの外側部分２１ａとロータコア２ａの内側部分２２ａとの間に良好なトルク伝達能力を有するが、半径方向の力はほとんど伝達しない。スポーク６ａは、ロータコア２ａの外側部分２１ａとロータコア２ａの内側部分２２ａとの間で半径方向に非常にフレキシブルな接続を提供する。フレキシブルなスポーク６ａにより、ロータコア２ａの外側部分２１ａの熱膨張は、ロータコア２ａとロータシャフトとの間の焼きばめのトルク伝達能力にほとんど影響を及ぼさない。
【0015】
スポークの幅は、ロータコアの外側部分の熱膨張がロータコアとロータシャフトとの間の焼きばめのトルク伝達能力に過度に影響しないように、スポークが所望の可撓性を有するように選択される。スポークの数は、複数のスポークがロータコアの外側部分とロータコアの内側部分との間で十分にトルクを伝達できるように選択される。
【0016】
複数の冷却チャネルは、ロータコア２ａの回転軸から第１の距離にある冷却チャネルの第１群４１ａと、ロータコア２ａの回転軸から第２の距離にある冷却チャネルの第２群４２ａと、ロータコア２ａの回転軸から第３の距離にある冷却チャネルの第３群４３ａとを備える。冷却チャネルの各群は、残りの冷却チャネル群とはロータコア２ａの回転軸から異なる距離に配置される。冷却チャネルの第１群４１ａは最外周群であり、冷却チャネルの第３群４３ａは最内周群であり、冷却チャネルの第２群４２ａは、半径方向に第１群４１ａと第３群４３ａとの間に配置されている。
【0017】
複数の冷却チャネル４ａの各々の断面は実質的に円形であり、複数の冷却チャネル４ａの各々の直径は、ロータコア２ａの直径の０．０３倍未満である。代替の実施形態では、複数の冷却チャネルの各々の直径は、ロータコアの直径の０．０６倍以下である。さらに、代替の実施形態では、冷却チャネルの断面は、円形とは異なる形状（例えば、楕円形または多角形）を有してもよい。また、いくつかの実施形態では、別個の冷却チャネルは省かれ、ロータコアの冷却は、スポーク間の間隙を通る冷媒の流れによって実現される。別個の冷却チャネルを備える実施形態では、冷却チャネルの数および冷却チャネル群の数は、変化し得る。また、冷却チャネルの１つの群は、冷却チャネルの別の群とは異なるサイズの冷却チャネルを有してもよい。
【0018】
図２は、ロータコア２ａの一部の拡大図を示している。図２には、ロータコア２ａの外側部分２１ａと内側部分２２ａとの間の温度差によって誘導される力の方向を示す矢印５ａ１〜５ａ３が設けられている。図２は、スキュー部６１ａに存在する力が、スキュー部６１ａに平行な方向に延びることを示している。この力はほぼ接線方向であり、したがって、それは外側部分２１ａを内側部分２２ａに対してわずかに回転させる。
【0019】
ロータコア２ａは、その周辺部に複数のロータスロット２３ａを備える。各々のロータスロット２３ａは、対応するロータバー（図示せず）を受け入れるように適合される。
【0020】
図３〜図９は、本発明の代替の実施形態に係るロータコアを示す。図３〜図９の参照符号は図１の参照符号に対応し、これによって特定の構成が参照符号の始めに共通の数字部分を有する参照符号によってこれらの図に示されている。各々の参照符号は、問題になっている実施形態を識別する文字をさらに含む。図１の参照符号は文字「ａ」を含み、図３〜図９の参照符号は文字「ｂ」から「ｈ」をそれぞれ含む。
【0021】
図３〜図９において、各ロータコアの外面は滑らかな円形面として示されている。しかしながら、図３〜図９の各ロータコア設計には、図１および図２に示したものと同様のロータスロットを設けることができる。さらに、図１〜図９のすべてのロータコア設計は、誘導機においてのみではなく、多くの種類の電気機械に使用することができる。ロータコアの外面は、問題になっている機械の種類の要件に応じて形作られるが、ロータコアのスポークおよび内側部分の設計は同じままであってもよい。
【0023】
スポークは、直線状または曲線状の要素とすることができる。また、スポークは、直線部と湾曲部の両方を有することができる。図１の実施形態では、各スキュー部６１ａは直線的に延在している。図７の実施形態では、スポーク６ｆ全体が直線的に延在している。図６の実施形態では、各スポーク６ｅは、ロータコア２ｅの外側部分２１ｅと内側部分２２ｅとを接続する幅広のＵ字形状を有する曲線のある部材である。したがって、スキュー部６１ｅ１および６１ｅ２も曲線のある部材であり、スポーク角αｅ１およびαｅ２は、スキュー部全体にわたって一定ではない。
【0024】
一般的な場合、ロータコアの内側部分と外側部分とを接続するスポークの各々は、ロータコアの半径方向に対してあるスポーク角で延在する少なくとも１つのスキュー部を備える。図５の実施形態では、各スポーク６ｄは、ロータコア２ｄの内側部分２２ｄに隣接する２つの枝部６ｄ１および６ｄ２を有する。枝部６ｄ１および６ｄ２は、ロータコア２ｄの半径方向に関して互いに鏡像関係にある。枝部６ｄ１は、ロータコア２ｄの半径方向に対してスポーク角αｄ１で延在するスキュー部６１ｄ１を備え、スポーク角αｄ１は、枝部６ｄ１の横方向外側部分において約９０°である。ここで、横方向外側部分は、スポーク６ｄの半径方向中心線から最も離れて配置された枝部６ｄ１の部分である。枝部の対称性により、枝部６ｄ２は、ロータコア２ｄの半径方向に対してスポーク角αｄ２で延在するスキュー部６１ｄ２を備え、スポーク角αｄ２は、枝部６ｄ２の横方向外側部分において約９０°である。
【0025】
図５において、枝部６ｄ１および６ｄ２は、ロータコア２ｄの内側部分２２ｄとスポーク６ｄとの間に空洞（キャビティ）７ｄを形成する。空洞７ｄは、ロータコア２ｄの半径方向に関して対称である。空洞７ｄの半径方向の寸法は、空洞７ｄの対称軸において最大であり、空洞７ｄの半径方向の寸法は、対称軸から外側に向かって減少する。ここで、半径方向の寸法とは、ロータコアの半径方向に平行な寸法を指す。
【0026】
空洞７ｄは、ロータコア２ｄの内側部分２２ｄとスポーク６ｄとの間に可撓性を提供する。空洞７ｄは、ロータコア２ｄの外側部分２１ｄと内側部分２２ｄとの間の半径方向の力に対する応答として、そのサイズおよび形状を変化させるように適合される。したがって、スポーク６ｄも、ロータコア２ｄの外側部分２１ｄと内側部分２２ｄとの間の半径方向の力に対する応答としてその形状を変化させるように適合される。これにより、スポーク６ｄは、半径方向の力を伝達する能力が弱い可撓性部材となる。したがって、ロータコア２ｄの外側部分２１ｄと内側部分２２ｄとの間の温度差は、ロータコア２ｄの中央開口部２５ｄの大きさに実質的に影響しない。
【0027】
図８のロータコア２ｇは、各々の第１の種類のスポーク６ｇ１がロータコア２ｇの半径方向に対してスポーク角αｇ１で延在し、各々の第２の種類のスポーク６ｇ２がロータコア２ｇの半径方向に対してスポーク角αｇ２で延在するように２種類のスポークを有する。スポーク角αｇ１およびαｇ２は、第１の種類のスポーク６ｇ１と第２の種類のスポーク６ｇ２とがロータコア２ｇの半径方向に関して互いに鏡像関係となるように、絶対値は同じであるが、符号が反対である。
【0028】
図９は、外側部分２１ｈが複数のスポーク６ｈ１および６ｈ２を介して内側部分２２ｈに接続されたロータコア２ｈを示す。各スポーク６ｈ１は、外側スキュー部６１ｈ１１と内側スキュー部６１ｈ１２とを備えている。外側スキュー部６１ｈ１１は、ロータコア２ｈの外側部分２１ｈに隣接して配置され、内側スキュー部６１ｈ１２は、ロータコア２ｈの内側部分２２ｈに隣接して配置される。
【0029】
外側スキュー部６１ｈ１１は、ロータコア２ｈの半径方向に対してスポーク角αｈ１１で延在している。スポーク角αｈ１１は約６０°である。内側スキュー部６１ｈ１２は、ロータコア２ｈの半径方向に対してスポーク角αｈ１２で延在している。スポーク角αｈ１２は約９０°である。スポーク角αｈ１１とαｈ１２は符号が反対である。
【0030】
スポーク６ｈ１および６ｈ２は、ロータコア２ｈの半径方向に関して互いに鏡像関係にある。各スポーク６ｈ１は、外側スキュー部６１ｈ１１と内側スキュー部６１ｈ１２との間に配置されたその中間部分を介して隣接するスポーク６ｈ２に接続されている。さらに、各スポーク６ｈ１は、ロータコア２ｈの外側部分２１ｈに隣接して配置されたその外側部分を介して、別の隣接するスポーク６ｈ２に接続されている。
【0031】
ロータコア２ｈの内側部分２２ｈと、接続された内側スキュー部６１ｈ１２および６１ｈ２２との間には空洞７ｈが存在する。空洞７ｈは、ロータコア２ｈの半径方向に関して対称である。空洞７ｈは、実質的に接線方向に延在している。ここで、接線方向とは、ロータコアの接線方向を指す。空洞７ｈの半径方向の寸法は、空洞７ｈ全体にわたって実質的に一定である。空洞７ｈは、ロータコア２ｈの外側部分２１ｈと内側部分２２ｈとの間の半径方向の力に対する応答として、そのサイズおよび形状を変化させるように適合される。
【0032】
図１２は、外側部分２１ｊと、外側部分２１ｊよりもロータコア２ｊの回転軸の近くに配置された内側部分２２ｊとを有するロータコア２ｊを示している。外側部分２１ｊは、ロータコア２ｊの外側部分２１ｊとロータコア２ｊの内側部分２２ｊとの間に半径方向の非常にフレキシブルな接続を提供する複数のスポーク６ｊを介して内側部分２２ｊに接続されている。フレキシブルなスポーク６ｊのため、ロータコア２ｊの外側部分２１ｊの熱膨張は、ロータコア２ｊとロータシャフトとの間の焼きばめのトルク伝達能力にはほとんど影響しない。内側部分２２ｊは、ロータコア２ｊを焼きばめによってロータシャフトに接続するためのロータシャフトを受け入れるように適合された中央開口部２５ｊを備える。
【0033】
各スポーク６ｊは、参照符号６６ｊ、６７ｊで示される２つの外側枝部を介してロータコア２ｊの外側部分２１ｊに接続され、かつ内側枝部６８ｊを介してロータコア２ｊの内側部分２２ｊに接続されている。外側枝部６６ｊおよび６７ｊは、ロータコア２ｊの円周方向に互いに離間して配置されている。各スポーク６ｊは、２つの外側枝部６６ｊおよび６７ｊに接続され、かつ内側枝部６８ｊに接続されたスキュー部６１ｊを備える。スポーク６ｊは、内側枝部６８ｊの中心線に対して対称である。スキュー部６１ｊのスポーク角は９０°である。
【0034】
外側枝部６６ｊおよび６７ｊの各々は、実質的に半径方向に延在している。また、スポーク６ｊの内側枝部６８ｊは、実質的に半径方向に延在している。スキュー部６１ｊは、実質的に接線方向に延在している。スキュー部６１ｊは、その中心線がスキュー部６１ｊ全体にわたって実質的に接戦方向に延在する湾曲部である。別の一実施形態では、スポークのスキュー部は、２つの外側枝部の間で直線的に延在し、スキュー部の中心線は、スポークの内側枝部において接線方向である。
【0035】
スキュー部６１ｊは、ロータコア２ｊの外側部分２１ｊよりもロータコア２ｊの内側部分２２ｊの近くに配置される。これは、スポーク６ｊの外側枝部６６ｊおよび６７ｊがスポーク６ｊの内側枝部６８ｊよりも長いことを意味する。さらに、スキュー部６１ｊとロータコア２ｊの外側部分２１ｊとの間の距離は、スキュー部６１ｊとロータコア２ｊの内側部分２２ｊとの間の距離よりも大きい。
【0036】
スキュー部６１ｊ、２つの外側枝部６６ｊおよび６７ｊ、およびロータコア２ｊの外側部分２１ｊは、ロータコア２ｊを軸方向に貫通して延在し、冷媒の流れに適合する外側中間冷却チャネル４６ｊを画定する。外側中間冷却チャネル４６ｊは、ロータコア２ｊの円周方向に見て、スポーク６ｊの外側枝部６６ｊと６７ｊとの間に配置される。隣接するスポーク６ｊは、ロータコア２ｊの外側部分２１ｊおよび内側部分２２ｊとともに、ロータコア２ｊを軸方向に貫通して延在し、冷媒の流れに適合する内側中間冷却チャネル４７ｊを画定する。
【0037】
ロータコア２ｊは、ロータコア２ｊの外側部分２１ｊに配置される冷却チャネルを備えていない。しかしながら、ロータコア２ｊの外側部分２１ｊに冷却チャネルを導入することによってロータコア２ｊを変更することが可能である。一実施形態では、ロータコアは、ロータコアの内側部分と外側部分との間に図１２のスポークと、ロータコアの外側部分に配置された図１の複数の冷却チャネルとを備えている。
【0038】
図１２において、ロータコア２ｊの外面は、滑らかな円形面として示されている。しかしながら、図１２のロータコアには、図１および図２に示したものと同様のロータスロットを設けることができる。図１２のロータコア設計は、多くの種類の電気機械に使用することができる。ロータコアの外面は、問題になっている機械の種類の要件に応じて形作られるが、スポークおよびロータコアの内側部分の設計は同じままであってもよい。
【0040】
一実施形態では、本発明に係るロータコアは、軸方向に積み重ねられた複数のロータシートを備える。図１〜図９および図１２のロータコアのいずれか１つをこのようなロータコアとして構成することができる。
【0041】
図１０には、軸方向に積み重ねられた複数のロータシートを備えるロータコアの原理的構造が示されている。図１１は、図１０のロータコア２ｉと、ロータコア２ｉに焼きばめによって接続されたロータシャフト３ｉとを備えたロータを示している。ロータコア２ｉは、軸方向に積み重ねられたロータシートＲＳ１、ＲＳ２、ＲＳ３、ＲＳ４、ＲＳ５およびＲＳ６を備える。ロータシートＲＳ１〜ＲＳ６の各々は、金属板からの打ち抜き加工により製造される。ロータシートＲＳ１〜ＲＳ６の各々は、ロータシートの残りのものと同一である。
【0042】
本発明の概念は様々な方法で実施できることは当業者には明らかであろう。本発明およびその実施形態は、上記の例に限定されず、特許請求の範囲内で変更することができる。