特許 6844957 かご形誘導電動機

(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】6844957

(24)【登録日】2021年3月1日

(45)【発行日】2021年3月17日

(54)【発明の名称】かご形誘導電動機

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/20 20060101AFI20210308BHJP

   H02K 17/16 20060101ALI20210308BHJP

   H02K 1/28 20060101ALI20210308BHJP

【ＦＩ】

   H02K1/20 Z

   H02K17/16 Z

   H02K1/28 Z

【請求項の数】17

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2016-100933(P2016-100933)

(22)【出願日】2016年5月19日

(65)【公開番号】特開2017-208965(P2017-208965A)

(43)【公開日】2017年11月24日

【審査請求日】2019年4月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】390021577

【氏名又は名称】東海旅客鉄道株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】598076591

【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】特許業務法人 志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 賢司

(72)【発明者】

【氏名】福島 隆文

(72)【発明者】

【氏名】三須 大輔

(72)【発明者】

【氏名】松下 真琴

(72)【発明者】

【氏名】長谷部 寿郎

【審査官】 島倉 理

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２１９３４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２５２５９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５６−０３５８４９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 国際公開第２０１１／１１４５９４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ １／２０

Ｈ０２Ｋ １／２８

Ｈ０２Ｋ １７／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

中心軸回りに回転可能に設けられた回転子鉄心と、
前記回転子鉄心が固定されたシャフトと、
を備え、
前記回転子鉄心は、
導体を支持する環状のヨークと、
前記ヨークの周方向に沿って離間して配置され、前記ヨークと前記シャフトとの間に設けられて前記ヨークを支持した複数のスポークと、
を有し、
前記回転子鉄心は、前記ヨークの軸方向で互いに重ねられてそれぞれ前記ヨークの一部を形成している第１部材および第２部材を含み、
前記複数のスポークは、前記第１部材によって形成された第１スポークと、前記第２部材によって形成された第２スポークとを含み、
前記第１スポークの少なくとも一部と前記第２スポークの少なくとも一部とは、前記ヨークの周方向で互いに異なる位置に配置されている、
かご形誘導電動機。

【請求項2】

前記複数のスポークに含まれる少なくとも一部のスポークは、隣り合う前記スポークの間の空隙が略三角形状となるように配置されている、
請求項１に記載のかご形誘導電動機。

【請求項3】

前記スポークの本数は、前記かご形誘導電動機の極数の整数倍の数である、
請求項１または請求項２に記載のかご形誘導電動機。

【請求項4】

前記スポークの本数は、前記かご形誘導電動機の極数の整数倍とは異なる数である、
請求項１または請求項２に記載のかご形誘導電動機。

【請求項5】

前記シャフトには、前記スポークを前記シャフトに固定する固定部が設けられ、前記固定部は、前記ヨークの周方向で前記スポークを支持する支持面を有した、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のかご形誘導電動機。

【請求項6】

前記第１スポークと前記第２スポークとは、前記ヨークの周方向において、前記中心軸を中心とする放射方向に対して互いに反対方向に傾いている、
請求項１に記載のかご形誘導電動機。

【請求項7】

中心軸回りに回転可能に設けられた回転子鉄心と、
前記回転子鉄心が固定されたシャフトと、
を備え、
前記回転子鉄心は、
導体を支持する環状のヨークと、
前記ヨークの周方向に沿って離間して配置され、前記ヨークと前記シャフトとの間に設けられて前記ヨークを支持した複数のスポークと、
を有し、
前記回転子鉄心および前記回転子鉄心の周囲の少なくとも一方に設けられ、隣り合う前記スポークの間の空隙の少なくとも一部を前記ヨークの軸方向から覆い前記空隙を通る風量を制限するカバーであって、自かご形誘導電動機の外部から自かご形誘導電動機を冷却するための冷却風が強制空冷方式で供給され、前記強制空冷方式で供給される前記冷却風に対し前記空隙を通る冷却風の風量を制限することにより前記回転子鉄心と固定子鉄心との間の隙間に流入させる冷却風の量を多くするように形成されたカバーをさらに備えた、
かご形誘導電動機。

【請求項8】

前記カバーには、前記空隙の開口面積よりも小さい貫通孔が設けられている、
請求項７に記載のかご形誘導電動機。

【請求項9】

中心軸回りに回転可能に設けられた回転子鉄心と、
前記回転子鉄心が固定されたシャフトと、
を備え、
前記回転子鉄心は、
導体を支持する環状のヨークと、
前記ヨークの周方向に沿って離間して配置され、前記ヨークと前記シャフトとの間に設けられて前記ヨークを支持した複数のスポークと、
を有し、
前記回転子鉄心における前記スポークの延長線上には、肉抜部が形成されている、
かご形誘導電動機。

【請求項10】

前記肉抜部は、略三角形状である、
請求項９に記載のかご形誘導電動機。

【請求項11】

前記肉抜部は、前記スポークに対して凸部が向いた略三角形状である、
請求項１０に記載のかご形誘導電動機。

【請求項12】

前記ヨークに対する前記スポークの接続部は、前記ヨークの径方向の外側に向けて進むに従い前記スポークの中心線から離れる方向に膨らむ一対の膨らみ部を有し、
前記肉抜部の前記凸部は、前記一対の膨らみ部の間の領域に向いている、
請求項１１に記載のかご形誘導電動機。

【請求項13】

前記肉抜部は、略円形である、
請求項９に記載のかご形誘導電動機。

【請求項14】

前記肉抜部は、前記ヨークの周方向の最大幅が前記ヨークの径方向の最大幅に比べて大きな扁平形状である、
請求項９から請求項１３のいずれか１項に記載のかご形誘導電動機。

【請求項15】

隣り合う前記スポークの間の空隙と前記肉抜部との最短離間距離をＤとし、
前記ヨークの周方向における前記スポークの幅をＷとしたとき、
前記空隙と前記肉抜部との最短離間距離Ｄ、および前記スポークの幅Ｗは、
Ｄ≧Ｗ／２
を満たすように設定されている、
請求項９から請求項１４のいずれか１項に記載のかご形誘導電動機。

【請求項16】

前記空隙と前記肉抜部との最短離間距離Ｄ、および前記スポークの幅Ｗは、
Ｄ＜Ｗ
をさらに満たすように設定されている、
請求項１５に記載のかご形誘導電動機。

【請求項17】

隣り合う前記スポークの間の空隙と前記肉抜部との最短離間距離をＤとし、
前記空隙と前記導体との最短離間距離をＫとし、
前記導体と前記肉抜部との最短離間距離をＱとしたとき、
前記空隙と前記肉抜部との最短離間距離Ｄ、前記空隙と前記導体との最短離間距離Ｋ、および前記導体と前記肉抜部との最短離間距離Ｑは、
Ｑ＋Ｄ≧Ｋ
を満たすように設定されている、
請求項９から請求項１６のいずれか１項に記載のかご形誘導電動機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、かご形誘導電動機に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、かご形誘導電動機は、固定子と、固定子の内側に配置されて導体を有した回転子とを備え、産業用や鉄道用など多岐に亘って用いられている。
ところで、かご形誘導電動機は、さらなる軽量化が期待されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００３−１４３８００号公報

【特許文献2】特開２００１−２１１６１７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、軽量化を図ることができるかご形誘導電動機を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態のかご形誘導電動機は、中心軸回りに回転可能に設けられた回転子鉄心と、前
記回転子鉄心が固定されたシャフトとを持つ。前記回転子鉄心は、環状のヨークと、複数
のスポークとを有する。前記ヨークは、導体を支持する。前記複数のスポークは、前記ヨ
ークの周方向に沿って離間して配置され、前記ヨークと前記シャフトとの間に設けられて
前記ヨークを支持する。前記回転子鉄心は、前記ヨークの軸方向で互いに重ねられてそれぞれ前記ヨークの一部を形成している第１部材および第２部材を含み、前記複数のスポークは、前記第１部材によって形成された第１スポークと、前記第２部材によって形成された第２スポークとを含み、前記第１スポークの少なくとも一部と前記第２スポークの少なくとも一部とは、前記ヨークの周方向で互いに異なる位置に配置されている。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】第１の実施形態の電動機を示す断面図。

【図2】図１中に示された電動機のＦ２−Ｆ２線に沿う断面図。

【図3】第１の実施形態の電動機の磁束線の一例を示す断面図。

【図4】第１の実施形態の第１変形例の電動機を示す断面図。

【図5】第１の実施形態の第２変形例の電動機を示す断面図。

【図6】第２の実施形態の電動機を示す断面図。

【図7】第３の実施形態の電動機を示す断面図。

【図8】第３の実施形態の第１変形例の電動機を示す断面図。

【図9】第３の実施形態の第２変形例の電動機を示す断面図。

【図10】第４の実施形態の回転子鉄心を一部分解して示す斜視図。

【図11】第４の実施形態の電動機を示す断面図。

【図12】第４の実施形態の第1変形例の電動機を示す断面図。

【図13】第４の実施形態の第２変形例の電動機を示す断面図。

【図14】第５の実施形態の電動機を示す断面図。

【図15】第５の実施形態の回転子を一部分解して示す斜視図。

【図16】第５の実施形態の第１変形例の回転子を一部分解して示す斜視図。

【図17】第５の実施形態の第２変形例の電動機を示す断面図。

【図18】第５の実施形態の第３変形例の回転子を一部分解して示す斜視図。

【図19】第６の実施形態の電動機を示す断面図。

【図20】図１９中に示された電動機のＦ２０線で囲まれた領域を拡大して示す断面図。

【図21】第６の実施形態の磁束線の一例を示す断面図。

【図22】第７の実施形態の電動機を示す断面図。

【図23】第８の実施形態の電動機の一部を拡大して示す断面図。

【図24】実施形態の変形例の電動機の一部を拡大して示す断面図。

【図25】実施形態の別の変形例の電動機を示す断面図。

【図26】実施形態のさらに別の変形例の電動機の一部を拡大して示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、実施形態のかご形誘導電動機を、図面を参照して説明する。なお以下の説明では、略同じまたは類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それら構成の重複する説明は省略する場合がある。また以下に示すいくつかの図面では、説明の便宜上、電動機のハウジングの図示を省略している。

【0008】

（第１の実施形態）
図１から図３を参照して、第１の実施形態のかご形誘導電動機１について説明する。
図１は、本実施形態のかご形誘導電動機１を示す断面図である。
本実施形態のかご形誘導電動機１（以下、単に「電動機１」という。）は、例えば鉄道車両の台車などに取り付けられて車輪を駆動する電動機である。本実施形態の電動機１は、例えば三相６極の電動機である。ただし、電動機１の極数は、４極でもよく、８極でもよく、これら以外の極数でもよい。

【0009】

なお以下の説明では、電動機１の回転中心軸（以下、中心軸Ｏという。）に沿う方向を軸方向Ｚといい、中心軸Ｏに直交する方向を径方向Ｒといい、中心軸Ｏ回りに周回する方向を周方向θという。なお、軸方向Ｚ、径方向Ｒ、および周方向θは、後述するヨーク２５の軸方向、径方向、および周方向と称されてもよく、または回転子鉄心２１の軸方向、径方向、および周方向と称されてもよい。

【0010】

まず、電動機１の全体構成について説明する。
図１に示すように、電動機１は、ハウジング５と、固定子１０と、回転子２０と、軸受５０Ａ，５０Ｂと、ブロワ―６０と、を備えている。

【0011】

ハウジング５は、固定子１０および回転子２０を収容するとともに、第１通風口５ａと、第２通風口５ｂとを有する。第１通風口５ａおよび第２通風口５ｂは、それぞれハウジング５の外部に開口している。例えば、第１通風口５ａは、ハウジング５の軸方向Ｚの一端部に設けられ、ブロワ―６０から冷却風が供給される吸気口である。一方で、第２通風口５ｂは、ハウジング５の軸方向Ｚの他端部に設けられ、ハウジング５の内部を流れた冷却風がハウジング５の外部に排気される排気口である。このような電動機１では、ブロワ―６０が駆動されることで、ハウジング５の内部を冷却風が流れ、固定子１０および回転子２０が冷却される。これにより、電動機１の強制風冷（強制空冷）方式の冷却構造が実現されている。ただし、電動機１は、強制風冷方式の電動機に限らず、シャフト２３（後述）にファンが取り付けられた自己通風方式や、自然冷却方式の電動機でもよい。

【0012】

固定子１０は、固定子鉄心１１と、固定子コイル１３と、を備えている。
固定子鉄心１１は、例えば環状の磁性鋼板が軸方向Ｚに複数枚積層されることで、軸方向Ｚに延びた筒状に形成されている。固定子鉄心１１は、回転子２０の外側に配置されている。固定子鉄心１１の内周部分には、軸方向Ｚに延びた複数の固定子スロット１５が設けられている。複数の固定子スロット１５は、周方向θに等間隔で形成されている。
固定子コイル１３は、固定子スロット１５内に挿入されている。

【0013】

回転子２０は、回転子鉄心２１と、シャフト２３と、押さえ板２４Ａ，２４Ｂと、を備えている。
回転子鉄心２１は、例えば環状の磁性鋼板が軸方向Ｚに複数枚積層されることで、軸方向Ｚに延びた筒状に形成されている。回転子鉄心２１の外周面は、固定子鉄心１１の内周面に対して径方向Ｒに隙間ｇをあけて対向している。
シャフト２３は、電動機１の中心軸Ｏと同軸に配置されるとともに、軸受５０Ａ，５０Ｂによって回転可能に支持されている。シャフト２３には、回転子鉄心２１が固定されている。これにより、回転子鉄心２１は、電動機１の中心軸Ｏと同軸に配置されるとともに、中心軸Ｏ回りに回転可能に設けられている。
押さえ板２４Ａ，２４Ｂは、シャフト２３に固定されている。押さえ板２４Ａ，２４Ｂは、例えば回転子鉄心２１の軸方向Ｚの端面に沿う板状に形成されている。押さえ板２４Ａ，２４Ｂは、軸方向Ｚにおいて、回転子鉄心２１の両側に分かれて位置し、回転子鉄心２１を両側から保持している。

【0014】

次に、本実施形態の回転子鉄心２１について詳しく説明する。
図２は、図１中に示された電動機１のＦ２−Ｆ２線に沿う断面図である。
図２に示すように、本実施形態の回転子鉄心２１は、ヨーク２５と、支持部２７と、複数のスポーク２９と、を有している。

【0015】

ヨーク２５は、軸方向Ｚから見た場合に円環状（円筒状）に形成され、複数のロータバー３５（導体）を支持している。詳しく述べると、ヨーク２５の外周部分には、軸方向Ｚに延びた複数の回転子スロット３３が形成されている。複数の回転子スロット３３は、互いに径方向Ｒの同じ位置に設けられ、周方向θに等間隔で配置されている。各回転子スロット３３には、ロータバー３５が挿入されている。なお、回転子スロットは、図面に示されたような全閉スロットに限らず、半閉スロットでも構わない。ロータバー３５は、アルミニウムや銅などの金属材料により形成されている。ロータバー３５の軸方向Ｚの両端部は、回転子鉄心２１の軸方向Ｚの両端面から軸方向Ｚに張り出している。回転子鉄心２１から張り出したロータバー３５の端部は、図示しない環状のエンドリングにより一体に接続されている。

【0016】

支持部２７は、ヨーク２５の径方向Ｒの内側に配置され、ヨーク２５を支持している。詳しく述べると、支持部２７は、円筒状に形成され、中心軸Ｏと同軸に配置されている。支持部２７の内側には、上述したシャフト２３が配置されている。シャフト２３は、支持部２７に対して圧入や焼嵌めなどにより固定されている。

【0017】

複数のスポーク２９は、ヨーク２５とシャフト２３との間に設けられ、シャフト２３に対してヨーク２５を支持する。なお本願でいう「ヨークとシャフトとの間に設けられ」とは、スポーク２９がシャフト２３に直接に接続されている場合に限らず、スポーク２９とシャフト２３との間に別要素（例えば本実施形態では支持部２７）が存在する場合なども含む。例えば本実施形態では、複数のスポーク２９は、ヨーク２５と支持部２７との間に設けられ、ヨーク２５と支持部２７とを接続している。また本願でいう「シャフトに対してヨークを支持する」とは、スポーク２９がシャフト２３に直接に接続されてヨーク２５を支持する場合に限らず、シャフト２３に取り付けられた別要素（例えば本実施形態では支持部２７）にスポーク２９が接続されることで、シャフト２３に対してヨーク２５が支持される場合なども含む。

【0018】

また本願でいう「スポーク」とは、ヨーク２５とシャフト２３との間に設けられた線状部を意味し、中心軸Ｏを中心とする放射方向（ヨーク２５の径方向Ｒ）に沿って延びたものに限らず、前記放射方向に対して交差する方向に沿って延びたものでもよい。なお「線状部」とは、直線状に延びたものに限らず、曲線状に延びたものや、屈曲したもの、幅が徐々に変化するものなども該当する。

【0019】

本実施形態では、各スポーク２９は、中心軸Ｏを中心とする放射方向（ヨーク２５の径方向Ｒ）に沿って直線状に延びている。各スポーク２９は、例えばヨーク２５および支持部２７と一体に設けられたスポーク状のリブである。複数のスポーク２９は、周方向θに沿って互いに離間して配置されている。スポーク２９は、軸方向Ｚから見て、径方向Ｒに沿って一定の幅Ｗで延びるとともに、径方向Ｒの両端部においてヨーク２５の内周面および支持部２７の外周面と滑らかに接続している。スポーク２９は、周方向θに等間隔で複数（本実施形態では６本）配置されている。

【0020】

スポーク２９の本数は、例えば電動機１の極数の整数倍の数に設定されている。なお「整数倍」とは、１倍を含む。例えば本実施形態では、スポーク２９の本数は、電動機１の極数と同数に設定されている。ただし、スポーク２９の本数は、電動機１の極数の整数倍とは異なる数でもよい。なお、スポーク２９の本数が電動機１の極数の整数倍とは異なる場合については後述する。

【0021】

次に、隣り合うスポーク２９の間の空隙３１について詳述する。
本実施形態では、各空隙（空間部）３１は、例えばそれぞれ略同一形状に形成されている。本実施形態では、空隙３１の軸方向Ｚから見た断面形状は、略台形状に形成されている。なお本願でいう「略台形状」とは、辺が曲線状の台形状や、角に丸みを持つ台形状を含む。

【0022】

本実施形態では、空隙３１の軸方向Ｚから見た断面形状は、弧状部３１ａ，３１ｂと、直状部３１ｃ，３１ｄと、隅アール部３１ｅ，３１ｅ，３１ｆ，３１ｆと、により囲まれて形成されている。弧状部３１ａは、ヨーク２５の内周縁であって、例えば中心軸Ｏを中心とする円弧状に形成されている。弧状部３１ｂは、支持部２７の外周縁であって、例えば中心軸Ｏを中心とする円弧状に形成されている。弧状部３１ｂは、弧状部３１ａよりも径方向Ｒの内側において、周方向θにおける同じ位置に設けられている。直状部３１ｃ，３１ｄは、各弧状部３１ａ，３１ｂの端部同士を接続するように直線状に延びている。

【0023】

各隅アール部３１ｅは、弧状部３１ａと直状部３１ｃ，３１ｄとが接続される隅部（角部）に設けられている。各隅アール部３１ｅは、例えば円弧状に形成され、弧状部３１ａと直状部３１ｃ，３１ｄとを滑らかに接続している。なお隅アール部３１ｅは、「円弧部」と称されてもよい。一方で、他の各隅アール部３１ｆは、弧状部３１ｂと直状部３１ｃ，３１ｄとが接続される隅部に設けられている。隅アール部３１ｆは、例えば円弧状に形成され、弧状部３１ｂと直状部３１ｃ，３１ｄとを滑らかに接続している。これらにより、上記隅部における応力集中が抑制されている。

【0024】

図３は、本実施形態の電動機１の磁束線の一例を示す断面図である。
図３に示すように、固定子コイル１３が通電されることで発生する磁束は、固定子コイル１３回りに閉ループを形成する。具体的に、磁束は、周方向θで隣り合う固定子コイル１３の間、および周方向θで隣り合うロータバー３５の間を通った後、ヨーク２５において空隙３１とロータバー３５との間を通る。言い換えると、磁束は、スポーク２９よりも径方向Ｒの外側を通る。空隙３１とロータバー３５との間を通った磁束は、周方向θで隣り合うロータバー３５の間、および周方向θに隣り合う固定子コイル１３の間を通った後、固定子鉄心１１において固定子コイル１３よりも径方向Ｒの外側を流れる。このようにして磁束の閉ループが形成されている。そして、固定子コイル１３回りの磁束を周方向θに回転させることで、回転子２０を連れ回して回転させる。

【0025】

このような構成の電動機１によれば、軽量化を図ることができる。すなわち本実施形態の回転子鉄心２１は、環状のヨーク２５とシャフト２３との間に設けられてヨーク２５を支持する複数のスポーク２９を有する。このような構成によれば、隣り合うスポーク２９の間に比較的大きな空隙３１を設けることができる。これにより、電動機１の軽量化を図ることができる。また、磁束がスポーク２９よりも径方向Ｒの外側を通る場合、スポーク２９を設けた場合でも電動機１の磁気特性の低下を抑制することができる。

【0026】

本実施形態では、スポーク２９は、直線状に形成されている。このような構成によれば、電動機１の機械的強度を確保しつつ、スポーク２９の間の空隙３１を大きくしやすい。このため、電動機１のさらなる軽量化を図りやすくなる。

【0027】

ここで、回転子２０において磁束が流れる経路は、すべり周波数で回転子２０内の相対位置が変化する。このため、スポーク２９の本数が電動機１の極数で割り切れない本数であると、スポーク２９の有無によって、スポーク２９を通ってシャフト２３付近まで磁束が流れる部分と、スポーク２９よりも径方向Ｒの外側のみで磁束流路が形成される部分とが生じることがある。このため、回転子２０と固定子１０との間の流れる磁束が偏り、固定子１０に対する回転子２０のトルク脈動などが生じる可能性がある。

【0028】

しかしながら本実施形態では、スポーク２９は、電動機１の極数と同数の６本形成されている。これにより、スポーク２９の位置に関わらず、固定子１０から回転子２０に作用する力を均等にすることができる。これにより、回転子２０にトルク脈動などが生じることを抑制することができる。これは、スポーク２９の本数が、電動機１の極数の整数倍である場合も同様である。

【0029】

例えば本実施形態では、ブロワ―６０からハウジング５内に供給された冷却風（またはシャフト２３に取り付けられたファンから送られた冷却風）の一部は、空隙３１の内部に流入してもよい。これにより、冷却効率面でも優れた電動機１を提供することができる。なお、空隙３１は、例えば軽量化を目的とした穴であり、冷却風が流れなくてもよい。

【0030】

次に、第１の実施形態のいくつかの変形例について説明する。これらのような構成によっても、第１の実施形態と同様に、電動機１の軽量化を図ることができる。
（第１変形例）
図４は、第１変形例の電動機１を示す断面図である。
図４に示すように、第１変形例の電動機１では、各スポーク２９は、少なくとも１つ（例えば複数）の曲がり部７１を有した波型に形成されている。各スポーク２９は、曲がり部７１において周方向θに湾曲している。

【0031】

（第２変形例）
図５は、第２変形例の電動機１を示す断面図である。
図５に示すように、第２変形例の電動機１では、空隙３１の軸方向Ｚから見た断面形状は、略三角形状に形成されている。すなわち本変形例では、複数のスポーク２９に含まれる少なくとも一部のスポーク２９は、隣り合うスポーク２９の間の空隙３１が略三角形状となるように配置されている。なお本願でいう「略三角形状」とは、辺が曲線状の三角形状や、角に丸みを持つ三角形状を含む。

【0032】

別の観点で見ると、本変形例の複数のスポーク２９は、中心軸Ｏを中心とする放射方向（ヨーク２５の径方向Ｒ）に対して交差する方向に沿って延びている。また、本変形例の複数のスポーク２９は、中心軸Ｏを中心とする放射方向に対して、周方向θで第１側に傾いた第１傾斜スポーク２９Ａと、周方向θで第１側とは反対側である第２側に傾いた第２傾斜スポーク２９Ｂとを含む。第１傾斜スポーク２９Ａと第２傾斜スポーク２９Ｂとは、周方向θにおいて例えば交互に配置されている。

【0033】

このような構成によれば、互いに異なる方向に延びた複数のスポーク２９によって空隙３１が囲まれるため、電動機１の機械的強度を高めることができる場合がある。このため、例えば電動機１の振動（騒音）や寿命の面で優れた電動機１を提供することができる。

【0034】

（第２の実施形態）
次に、図６を参照して、第２の実施形態について説明する。
本実施形態は、スポーク２９の本数が電動機１の極数の整数倍とは異なる数に設定された点で、第１の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第１の実施形態と同様である。

【0035】

図６は、第２の実施形態の電動機１を示す断面図である。
図６に示すように、本実施形態では、スポーク２９の本数は、電動機１の極数の整数倍とは異なる数に設定されている。すなわち、スポーク２９の本数は、電動機１の極数で割り切れない数に設定されている。例えば本実施形態では、電動機１が６極であり、スポーク２９の本数は７本である。ただし、実施形態の構成は、上記例に限定されない。

【0036】

ここで、スポーク２９の本数が電動機１の極数で割り切れる数であると、回転子２０と固定子１０との間を流れる磁束の大きさが時間的に変化し、トルク脈動の原因となる場合がある。しかしながら本実施形態では、スポーク２９の本数は、電動機１の極数で割り切れない数に設定されている。このような構成によれば、電動機１の生じるトルク脈動を抑制することができる。

【0037】

（第３の実施形態）
次に、図７を参照して、第３の実施形態について説明する。
本実施形態は、スポーク２９がシャフト２３に直接に固定されている点で、第１の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第１の実施形態と同様である。

【0038】

図７は、第３の実施形態の電動機１を示す断面図である。
図７に示すように、本実施形態の回転子鉄心２１は、支持部２７を有さずに、スポーク２９がシャフト２３に直接に固定されている。詳しく述べると、シャフト２３には、それぞれスポーク２９をシャフト２３に固定する複数の固定部８０が設けられている。本実施形態では、各固定部８０は、シャフト２３に設けられた一対の突出部８２Ａ，８２Ｂ（キー構造）を有する。本実施形態では、一対の突出部８２Ａ，８２Ｂは、シャフト２３と一体に設けられて、シャフト２３から径方向Ｒの外側に向けて突出している。一対の突出部８２Ａ，８２Ｂの各々は、軸方向Ｚに沿って延びている。各スポーク２９は、一対の突出部８２Ａ，８２Ｂの間に挿入されて、一対の突出部８２Ａ，８２Ｂによって両側から挟まれている。これにより、スポーク２９は、シャフト２３に固定されている。なお本願で言う「固定」とは、回転子鉄心２１の回転に伴ってシャフト２３が回転する接続関係を意味し、スポーク２９と固定部８０との間に僅かな遊びがある場合なども含む。

【0039】

一対の突出部８２Ａ，８２Ｂの各々は、周方向θでスポーク２９を支持する支持面８４を有する。支持面８４は、回転子鉄心２１が回転する際に、例えばスポーク２９が当接することで回転子鉄心２１の回転方向（周方向θ）の力を受ける。これにより、回転子鉄心２１が回転する場合、回転子鉄心２１の回転に伴ってシャフト２３が回転する。

【0040】

例えば第１の実施形態の構造において、スポーク２９の間の空隙３１を比較的大きく形成すると、径方向Ｒにおける支持部２７の厚みが薄くなる場合がある。径方向Ｒにおける支持部２７の厚みが薄くなると、圧入や焼嵌めなどによって支持部２７をシャフト２３に取り付けても、シャフト２３に対する回転子鉄心２１の固定が緩くなる可能性がある。シャフト２３に対する回転子鉄心２１の固定が緩くなると、シャフト２３と回転子鉄心２１との間で滑りが生じ、電動機１の効率が低下する場合がある。

【0041】

そこで本実施形態では、それぞれスポーク２９をシャフト２３に固定する複数の固定部８０が設けられ、各固定部８０が周方向θでスポーク２９を支持する支持面８４を有することで、回転子鉄心２１の回転に伴ってシャフト２３が確実に回転する。このため、支持部２７の厚みなどに制約されずに、空隙３１を大きく形成することができる。空隙３１を大きく形成することができると、電動機１のさらなる軽量化を図ることができる。また本実施形態の構成によれば、支持部２７を省略することができる。この観点でも、電動機１のさらなる軽量化を図ることができる。

【0042】

次に、第３の実施形態のいくつかの変形例について説明する。
（第１変形例）
図８は、第１変形例の電動機１を示す断面図である。
図８に示すように、本変形例の固定部８０は、シャフト２３に設けられた溝（キー溝）８６Ａ，８６Ｂと、溝８６Ａ，８６Ｂに挿入された係合部材（キー）８８Ａ，８８Ｂとを有する。係合部材８８Ａ，８８Ｂは、溝８６Ａ，８６Ｂに挿入された状態で、シャフト２３の表面から径方向Ｒの外側に向けて突出した一対の突出部８２Ａ，８２Ｂを形成している。溝８６Ａ，８６Ｂおよび係合部材８８Ａ，８８Ｂの各々は、軸方向Ｚに延びている。各スポーク２９は、一対の突出部８２Ａ，８２Ｂの間に挿入されて、一対の突出部８２Ａ，８２Ｂによって両側から挟まれている。これにより、スポーク２９は、シャフト２３に固定されている。

【0043】

（第２変形例）
図９は、第２変形例の電動機１を示す断面図である。
図９に示すように、本変形例の固定部８０は、シャフト２３に設けられた溝８６である。溝８６は、シャフト２３の表面に対して径方向Ｒの内側に窪んでいる。溝８６は、軸方向Ｚに沿って延びている。溝８６は、周方向θでスポーク２９に対応する位置に設けられている。スポーク２９の端部は、溝８６に挿入されている。これにより、スポーク２９は、シャフト２３に固定されている。各溝８６は、周方向θでスポーク２９を支持する支持面８４を有する。支持面８４は、固定子鉄心１１に対して回転子鉄心２１が回転する際に、例えばスポーク２９が当接することで回転子鉄心２１の回転方向（周方向θ）の力を受ける。これにより、回転子鉄心２１の回転に伴ってシャフト２３が回転する。

【0044】

これら第１変形例および第２変形例の構成によっても、第３の実施形態と同様に、回転子鉄心２１の回転に伴ってシャフト２３を確実に回転させることができる。このため、空隙３１を大きく形成することができ、電動機１のさらなる軽量化を図ることができる。

【0045】

（第４の実施形態）
次に、図１０を参照して、第４の実施形態について説明する。
本実施形態は、複数のスポーク２９が周方向θで少なくとも部分的に互いにずれた位置に配置されている点で、第１の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第１の実施形態と同様である。

【0046】

図１０は、第４の実施形態の回転子鉄心２１を一部分解して示す斜視図である。
図１０に示すように、本実施形態の回転子鉄心２１は、軸方向Ｚに互いに重ねられるとともにそれぞれヨーク２５の一部を形成している複数の部材９０を有する。各部材９０は、例えば回転子鉄心２１を形成するように軸方向Ｚに積層された磁性鋼板である。本実施形態では、複数の部材９０は、複数の第１部材９１と、複数の第２部材９２とを含む。第１部材９１と第２部材９２とは、例えば周方向θにおけるスポーク２９の配置位置が異なることを除き、互いに略同じである。本実施形態では、複数の第１部材９１が軸方向Ｚに連続して積層されることで第１部材９１のセットが形成されている。同様に、複数の第２部材９２が軸方向Ｚに連続して積層されることで第２部材９２のセットが形成されている。そして、第１部材９１のセットと第２部材９２のセットとが軸方向Ｚに交互に積層されている。第１部材９１のセットと第２部材９２のセットは、カシメ固定や溶接などで互いに連結されている。なお、第１部材９１と第２部材９２とは、１枚ずつ交互に配置されてもよい。

【0047】

そして本実施形態では、複数のスポーク２９は、第１部材９１によって形成された複数の第１スポーク９５と、第２部材９２によって形成された複数の第２スポーク９６とを有する。そして、各第１スポーク９５の少なくとも一部と各第２スポーク９６の少なくとも一部とは、周方向θで互いに異なる位置に配置されている。

【0048】

図１１は、本実施形態の電動機１を示す断面図である。
図１１に示すように、本実施形態では、各第１スポーク９５は、周方向θの位置として、隣り合う第２スポーク９６の間に対応した位置に配置されている。言い換えると、第１スポーク９５は、軸方向Ｚから見た場合に、隣り合う第２スポーク９６の間の空隙３１と重なる位置に配置されている。同様に、各第２スポーク９６は、周方向θの位置として、隣り合う第１スポーク９５の間に対応した位置に配置されている。言い換えると、第２スポーク９６は、軸方向Ｚから見た場合に、隣り合う第１スポーク９５の間の空隙３１に重なる位置に配置されている。

【0049】

このような構成によれば、第１スポーク９５の間の空隙３１の周囲が第２スポーク９６によって補強されている。同様に、第２スポーク９６の間の空隙３１の周囲が第１スポーク９５によって補強されている。これにより、電動機１の機械的強度を高めることができる。また別の観点で見ると、周方向θにおいて少なくとも部分的に互いに異なる位置に配置された第１スポーク９５と第２スポーク９６とによって電動機１の機械的強度を高めることができると、第１スポーク９５および第２スポーク９６の幅Ｗを細くすることができる。これにより、電動機１のさらなる軽量化を図ることができる。
なお、回転子鉄心２１の複数のスポーク２９は、周方向θにおいて、少なくとも部分的に互いに異なる位置に配置された３種類以上のスポーク２９を有してよい。

【0050】

次に、第４の実施形態のいくつかの変形例について説明する。
（第１変形例）
図１２は、第１変形例の電動機１を示す断面図である。
図１２に示すように、本変形例では、第１スポーク９５および第２スポーク９６の各々は、中心軸Ｏを中心とする放射方向（ヨーク２５の径方向Ｒ）に対して交差する方向に沿って延びている。例えば、第１スポーク９５は、中心軸Ｏを中心とする放射方向に対して、周方向θで第１側に傾いた第１傾斜スポーク２９Ａである。一方で、第２スポーク９６は、周方向θで第１側とは反対側である第２側に傾いた第２傾斜スポーク２９Ｂである。第１スポーク９５および第２スポーク９６は、軸方向Ｚから見た場合に、互いに交差するように配置されている。
このような構成によれば、第１スポーク９５と第２スポーク９６とによって複数の方向に対する剛性が向上し、電動機１の全体としての機械的強度をさらに高めることができる。

【0051】

（第２変形例）
図１３は、第２変形例の電動機１を示す断面図である。
図１３に示すように、本変形例では、第１スポーク９５および第２スポーク９６の各々は、中心軸Ｏを中心とする放射方向（ヨーク２５の径方向Ｒ）に対して交差する方向に沿って延びている。本変形例では、第１部材９１および第２部材９２の各々が、複数の第１傾斜スポーク２９Ａと、複数の第２傾斜スポーク２９Ｂとを含む。すなわち、第１部材９１において、第１傾斜スポーク２９Ａと第２傾斜スポーク２９Ｂとが周方向θで交互に配置されている。同様に、第２部材９２において、第１傾斜スポーク２９Ａと第２傾斜スポーク２９Ｂとが周方向θで交互に配置されている。
このような構成によれば、第１変形例と同様に、電動機１の全体としての機械的強度を高めることができる。

【0052】

（第５の実施形態）
次に、図１４を参照して、第５の実施形態について説明する。
本実施形態は、回転子鉄心２１または回転子鉄心２１の周囲の少なくとも一方に制風構造１００が設けられた点で、第１の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第１の実施形態と同様である。

【0053】

図１４は、本実施形態の電動機１を示す断面図である。
図１４に示すように、第１押さえ板２４Ａは、ハウジング５内の風の流れ方向（第１通風口５ａから第２通風口５ｂに向かう方向）において、回転子鉄心２１よりも上流側に位置する。一方で、第２押さえ板２４Ｂは、ハウジング５内の風の流れ方向において、回転子鉄心２１よりも下流側に位置する。

【0054】

図１５は、本実施形態の回転子２０を一部分解して示す斜視図である。なお説明の便宜上、図１５では、ロータバー３５およびエンドリングの図示を省略している。
図１５に示すように、本実施形態では、回転子鉄心２１の周囲に制風構造１００が設けられる場合の一例として、第１押さえ板２４Ａに制風構造１００が設けられている。本実施形態の制風構造１００は、回転子鉄心２１の空隙３１の少なくとも一部を軸方向Ｚから覆うカバー１０２と、カバー１０２に設けられた複数の貫通穴１０４とを有する。複数の貫通穴１０４は、回転子鉄心２１の空隙３１に連通する。個々の貫通穴１０４は、軸方向Ｚから見た場合、回転子鉄心２１の空隙３１に比べて小さい。また、複数の貫通穴１０４の開口面積の合計は、回転子鉄心２１の複数の空隙３１の開口面積の合計に比べて小さい。一方で、第２押さえ板２４Ｂには、複数の空隙３１が設けられている。第２押さえ板２４Ｂの空隙３１は、例えば回転子鉄心２１の空隙３１と略同じ形状に形成されている。

【0055】

次に、本実施形態の制風構造１００の作用について説明する。
図１４に示すように、ハウジング５内を流れて回転子鉄心２１の空隙３１に向かう冷却風の一部は、第１押さえ板２４Ａにおいて、貫通穴１０４から回転子鉄心２１の空隙３１に流入する。一方で、ハウジング５内を流れて回転子鉄心２１の空隙３１に向かう冷却風の残りの一部は、第１押さえ板２４Ａにおいてカバー１０２に衝突し、流れ方向が変化する。そして、流れ方向が変化した冷却風の一部は、固定子鉄心１１と回転子鉄心２１との間の隙間ｇに流入する。例えば、制風構造１００は、貫通穴１０４から回転子鉄心２１の空隙３１に流入する冷却風の量よりも固定子鉄心１１と回転子鉄心２１との間の隙間ｇに流入する冷却風の量が多くなるように、ハウジング５内を流れる冷却風の流れ方向を変化させる。

【0056】

回転子鉄心２１の空隙３１に流入した冷却風は、回転子鉄心２１の内部を流れることで、回転子鉄心２１を冷却する。回転子鉄心２１の内部を流れた冷却風は、第２押さえ板２４Ｂの空隙３１を通り、第２通風口５ｂからハウジング５の外部に排気される。一方で、固定子鉄心１１と回転子鉄心２１との間の隙間ｇに流入した冷却風は、固定子鉄心１１と回転子鉄心２１との間の隙間ｇを流れることで、固定子鉄心１１および回転子鉄心２１およびの両方を冷却する。そして、固定子鉄心１１と回転子鉄心２１との間の隙間ｇを流れた冷却風は、第２通風口５ｂからハウジング５の外部に排気される。

【0057】

ここで、電動機１の駆動時には、固定子１０の固定子コイル１３や回転子２０のロータバー３５などの近傍において温度が特に高くなる。このため、なるべく多くの冷却風が、固定子鉄心１１と回転子鉄心２１との間の隙間ｇに供給されることが望ましい。
しかしながら、軽量化を目的として、回転子鉄心２１の隣り合うスポーク２９の間に比較的大きな空隙３１が設けられた場合、ハウジング５内を流れる冷却風の大部分がスポーク２９の間の空隙３１に流入し、固定子鉄心１１と回転子鉄心２１との間の隙間ｇに冷却風が供給されにくくなる可能性がある。

【0058】

そこで本実施形態では、制風構造１００は、隣り合うスポーク２９の間の空隙３１に向かう冷却風の少なくとも一部の流れを回転子鉄心２１と固定子鉄心１１との間の隙間ｇに向けて変化させる。これにより、スポーク２９の間に比較的大きな空隙３１を設けた場合であっても、電動機１の冷却性能を高めることができる。

【0059】

次に、第５の実施形態のいくつかの変形例について説明する。
（第１変形例）
図１６は、第１変形例の電動機１を示す断面図である。
図１６に示すように、本変形例では、制風構造１００は、回転子鉄心２１の一部を形成する磁性鋼板（積層鋼板）１０６に設けられている。詳しく述べると、本変形例の制風構造１００は、冷却風の流れ方向において回転子鉄心２１の上流側端部に位置する１枚または複数枚の磁性鋼板１０６に設けられている。この磁性鋼板１０６は、例えば第５の実施形態の第１押さえ板２４Ａと同様に、カバー１０２と、貫通穴１０４とを有する。

【0060】

一方で、本変形例では、第１押さえ板２４Ａにも複数の空隙３１が設けられている。第１押さえ板２４Ａの空隙３１は、例えば回転子鉄心２１の空隙３１と略同じ形状に形成されている。ここで、一般的に、第１押さえ板２４Ａは、軸方向Ｚの厚さにおいて、磁性鋼板１０６よりも厚い。このため、磁性鋼板１０６にカバー１０２を設けるとともに、第１押さえ板２４Ａに比較的大きな空隙３１を設けることで、電動機１のさらなる軽量化を図ることができる。

【0061】

（第２変形例）
図１７は、第２変形例の電動機１を示す断面図である。
図１７に示すように、本変形例の回転子鉄心２１は、第４の実施形態と同様に、軸方向Ｚに互いに重ねられるとともにそれぞれヨーク２５の一部を形成している複数の部材９０を有する。各部材９０は、例えば回転子鉄心２１を形成するように軸方向Ｚに積層された磁性鋼板である。複数の部材９０の各々は、スポーク２９を有する。そして、複数の部材９０のスポーク２９は、周方向θで少なくとも部分的に互いに異なる位置に配置されている。これにより、スポーク２９の間の空隙３１は、別のスポーク２９によって覆われ、軸方向Ｚから見た場合の実質的な開口面積が小さくなっている。言い換えると、空隙３１を軸方向Ｚから覆うスポーク２９は、カバー１０２の一例を形成している。このため、スポーク２９の間の空隙３１には、冷却風が流入しにくくなっている。すなわち本変形例では、周方向θで少なくとも部分的に互いに異なる位置に配置された複数のスポーク２９によって制風構造１００の一例が形成されている。

【0062】

（第３変形例）
図１８は、本実施形態の回転子２０を一部分解して示す斜視図である。なお説明の便宜上、図１８では、ロータバー３５およびエンドリングの図示を省略している。
図１８に示すように、本変形例では、第１押さえ板２４Ａに、別部材としての制風板１０８が取り付けられている。制風板１０８は、カバー１０２と、貫通穴１０４とを有し、制風構造１００の一例を形成している。一方で、本変形例の第１押さえ板２４Ａには、複数の空隙３１が設けられている。第１押さえ板２４Ａの空隙３１は、例えば回転子鉄心２１の空隙３１と略同じ形状に形成されている。

【0063】

これら第１から第３変形例の構成によっても、第５の実施形態と同様に、スポーク２９の間に比較的大きな空隙３１を設けた場合であっても、電動機１の冷却性能を高めることができる。

【0064】

（第６の実施形態）
次に、図１９から図２１を参照して、第６の実施形態について説明する。
本実施形態は、回転子鉄心２１に肉抜部４０が設けられた点で、第１の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第１の実施形態と同様である。

【0065】

図１９は、本実施形態の電動機１を示す断面図である。
図１９に示すように、回転子鉄心２１における各スポーク２９の延長線上には、肉抜部４０が形成されている。なお「回転子鉄心におけるスポークの延長線上」とは、例えばスポーク２９の中心線Ｃ（図２０参照）の延長線上である。なお、スポーク２９の中心線Ｃとは、周方向θにおけるスポーク２９の中心を通るとともに、スポーク２９の長手方向（本実施形態では径方向Ｒと略平行）に延びた中心線である。ただし、「回転子鉄心におけるスポークの延長線上」とは、上記例に限らず、スポーク２９のなかで中心線Ｃを外れた部分をスポーク２９の長手方向に延長した延長線上でもよい。

【0066】

図２０は、図１９中に示された電動機１のＦ２０線で囲まれた領域を拡大して示す断面図である。図２０に示すように、本実施形態では、肉抜部４０のうちロータバー３５側に位置する部分、すなわち径方向Ｒの外側に位置する部分は、空隙３１よりも径方向Ｒの外側に位置する。また本実施形態では、肉抜部４０は、隣り合う２つの空隙３１の弧状部３１ａの間を繋ぐ仮想線ＩＬよりも、径方向Ｒの外側に位置する。言い換えると、肉抜部４０は、スポーク２９に入り込まずに、スポーク２９よりも径方向Ｒの外側の位置（すなわちヨーク２５）に設けられている。なお、肉抜部４０の形成位置は、上記例に限らない。例えば十分な剛性が確保できる場合などでは、肉抜部４０の一部は、スポーク２９に設けられてもよい。

【0067】

一方で、肉抜部４０は、回転子鉄心２１を通る磁束を阻害しないように、ロータバー３５から十分な距離を離して配置されている。例えば、肉抜部４０は、ヨーク２５において、ロータバー３５に対してよりもスポーク２９に対して近い位置に配置されている。本実施形態では、肉抜部４０は、スポーク２９の近傍に配置されている。そして、肉抜部４０とロータバー３５との間には、磁束が通ることができる鉄心部分が設けられている。

【0068】

各肉抜部４０は、回転子鉄心２１を軸方向Ｚに貫通している。肉抜部４０は、軸方向Ｚから見てスポーク２９の中心線Ｃに対して対称となるように形成されている。本実施形態では、肉抜部４０は、径方向Ｒの外側の部分が周方向θに沿うように形成され、径方向Ｒの内側の部分が周方向θの中央部において径方向Ｒの内側に向かって膨出するように形成されている。言い換えると、本実施形態の肉抜部４０は、略三角形状に形成されている。本願でいう「略三角形状」とは、辺が曲線状の三角形や、角に丸みを持つ三角形を含む。

【0069】

本実施形態では、肉抜部４０は、スポーク２９に対して１つの凸部（角部）４１を向けて配置されている。すなわち、肉抜部４０は、ヨーク２５の径方向Ｒの内側に凸部４１を向けて配置されている。なお本願でいう「凸部」とは、例えば多角形状（本実施形態では略三角形状）の角部を意味する。本実施形態では、肉抜部４０の凸部４１は、例えばスポーク２９の中心線Ｃの延長線上に位置する。

【0070】

ここで、ヨーク２５に対する各スポーク２９の接続部２９ａ（根本部）は、ヨーク２５の径方向Ｒの外側に向けて進むに従いスポーク２９の中心線Ｃから離れる方向（周方向θ）に膨らむ一対の膨らみ部３０Ａ，３０Ｂ（第１膨らみ部３０Ａおよび第２膨らみ部３０Ｂ）を有する。すなわち、第１膨らみ部３０Ａは、弧状部３１ａと直状部３１ｄとが接続される空隙３１の隅部に隅アール部３１ｅが設けられることで形成された膨らみ部である。同様に、第２膨らみ部３０Ｂは、弧状部３１ａと直状部３１ｃとが接続される空隙３１の隅部に隅アール部３１ｅが設けられることで形成された膨らみ部である。本実施形態では、肉抜部４０の凸部４１は、ヨーク２５に対するスポーク２９の接続部２９ａの一対の膨らみ部３０Ａ，３０Ｂの間の領域３２に向けて配置されている。

【0071】

また別の観点で見ると、肉抜部４０は、周方向θにおける該肉抜部４０の最大幅Ｗ１が径方向Ｒにおける該肉抜部４０の最大幅（最大厚さ）Ｗ２に比べて大きな扁平形状である。例えば本実施形態では、周方向θにおける肉抜部４０の最大幅Ｗ１は、周方向θにおけるスポーク２９の幅Ｗよりも大きい。

【0072】

図２１は、本実施形態の電動機１の磁束線の一例を示す図である。
図２１に示すように、固定子コイル１３が通電されることで発生する磁束は、固定子コイル１３回りに閉ループを形成する。具体的に、磁束は、周方向θで隣り合う固定子コイル１３の間、および周方向θで隣り合うロータバー３５の間を通った後、空隙３１とロータバー３５との間に向かう。空隙３１とロータバー３５との間を流れる磁束の一部は、ヨーク２５においてロータバー３５と肉抜部４０との間を通り、残りは、空隙３１と肉抜部４０との間を通る。ロータバー３５と肉抜部４０との間を通った磁束、および空隙３１と肉抜部４０との間を通った磁束は、周方向θで隣り合うロータバー３５の間、および周方向θで隣り合う固定子コイル１３の間を通った後、固定子鉄心１１において固定子コイル１３よりも径方向Ｒの外側を流れる。このようにして磁束の閉ループが形成されている。

【0073】

このような構成の電動機１によれば、磁気特性の低下を抑制しつつ、軽量化を図ることができる。ここで比較例として、特定の位置を考慮せずに回転子鉄心２１に肉抜部４０を設けた場合について考える。この比較例の構造では、肉抜部４０が設けられることでヨーク２５における磁束流路が肉抜部４０の周囲で限定され、磁束の飽和による磁気抵抗の上昇が生じる。磁気抵抗の上昇が生じると、電動機１の磁気特性が低下し、電動機１の効率やトルクが低下する可能性がある。

【0074】

そこで本実施形態では、回転子鉄心２１におけるスポーク２９の延長線上に、肉抜部４０が形成されている。この場合、肉抜部４０が設けられることでヨーク２５における磁束流路が肉抜部４０の周囲で限定される場合であっても、ヨーク２５を通る一部の磁束は、肉抜部４０の周囲でスポーク２９の一部（例えばスポーク２９の接続部２９ａ）を通って肉抜部４０を迂回することで、肉抜部４０の周囲を飽和することなく通ることができる。このため、本実施形態の構成によれば、肉抜部４０を設けた場合であっても、電動機１の磁気特性が低下しにくい。これにより、電動機１の磁気特性の低下を抑制しつつ、電動機１の軽量化を図ることができる。

【0075】

ここで、ヨーク２５に対するスポーク２９の接続部２９ａは、空隙３１の隅部などに生じる応力集中などを避けるために膨らみ部３０Ａ，３０Ｂを有する。このような膨らみ部３０Ａ，３０Ｂが設けられると、その分だけ電動機１が重くなる。しかしながら本実施形態の構成よれば、その膨らみ部３０Ａ，３０Ｂを利用してスポーク２９の近傍に肉抜部４０が設けられることで、電動機１の軽量化が図られている。また別の観点で見ると、回転子鉄心２１に肉抜部４０が設けられた場合でも、膨らみ部３０Ａ，３０Ｂによって回転子鉄心２１の機械的強度が高く保たれる。これにより、機械的強度と、軽量化の両面で優れた電動機１を提供することができる。

【0076】

本実施形態では、肉抜部４０は、略三角形状である。このような構成によれば、磁束は、肉抜部４０の両側に分岐して通りやすい。このため、肉抜部４０を設けた場合であっても、電動機１の磁気特性の低下をさらに抑制することができる。

【0077】

本実施形態では、肉抜部４０は、スポーク２９に対して向いた凸部４１を含む形状である。このような構成によれば、肉抜部４０に凸部４１を設けることで肉抜部４０の面積を比較的大きくした場合でも、凸部４１が存在することになる肉抜部４０とスポーク２９との間において、磁束の一部はスポーク２９の接続部２９ａを通ることで肉抜部４０を迂回することができる。これにより、肉抜部４０の面積を大きくすることで電動機１のさらなる軽量化を図るとともに、電動機１の磁気特性の低下を抑制することができる。

【0078】

本実施形態では、肉抜部４０は、スポーク２９に対して凸部４１が向いた略三角形状である。このような構成によれば、肉抜部４０とロータバー３５との間には、肉抜部４０の凸部（角部）が存在しないため、肉抜部４０とロータバー３５との間において磁束の飽和がより生じにくい。一方で、凸部４１が存在することになる肉抜部４０とスポーク２９との間では、磁束の一部はスポーク２９の接続部２９ａを通ることで肉抜部４０を迂回することができる。これにより、電動機１の磁気特性の低下をさらに抑制することができる。

【0079】

本実施形態では、肉抜部４０の凸部４１は、一対の膨らみ部３０Ａ，３０Ｂの間の領域３２に向いている。このような構成によれば、肉抜部４０の凸部４１が存在することになる肉抜部４０とスポーク２９との間において、磁束の一部は、スポーク２９の膨らみ部３０Ａ，３０Ｂを通ることで、スポーク２９の一部を通って肉抜部４０を迂回することができる。これにより、肉抜部４０の周囲で磁束がさらに飽和しにくく、電動機１の磁気特性の低下をさらに抑制することができる。

【0080】

本実施形態では、肉抜部４０は、周方向θの最大幅Ｗ１が径方向Ｒの最大幅Ｗ２に比べて大きな扁平形状である。このような構成によれば、肉抜部４０の径方向Ｒの最大幅Ｗ２が比較的小さいため、肉抜部４０が磁束を阻害しにくくなる。一方で、肉抜部４０の周方向θの最大幅Ｗ１が比較的大きいため、電動機１のさらなる軽量化を図ることができる。これにより、磁気特性と軽量化の両面でさらに優れた電動機１を提供することができる。

【0081】

本実施形態では、肉抜部４０は、スポーク２９に入り込まずに、スポーク２９よりも径方向Ｒの外側の位置（すなわちヨーク２５）に設けられている。このような構成によれば、スポーク２９の機械的強度を確保しやすくなる。これにより、強度面でも優れた電動機１を提供することができる。

【0082】

例えば本実施形態では、ブロワ―６０からハウジング５内に供給された冷却風（またはシャフト２３に取り付けられたファンから送られた冷却風）の一部は、肉抜部４０の内部に流入してもよい。これにより、冷却効率面でも優れた電動機１を提供することができる。なお、肉抜部４０は、例えば軽量化を目的とした穴であり、冷却風が流れなくてもよい。

【0083】

（第７の実施形態）
次に、図２２を参照して、第７の実施形態について説明する。
本実施形態は、肉抜部４０が略円形に形成された点で、第６の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第６の実施形態と同様である。

【0084】

図２２は、第７の実施形態の電動機１を示す断面図である。
図２２に示すように、本実施形態の肉抜部４０は、軸方向Ｚから見た断面形状において、略円形に形成されている。本願でいう「略円形」とは、例えば真円形であるが、これに代えて、楕円形などでもよい。また「略円形」とは、周方向θにおける該肉抜部４０の最大幅Ｗ１が径方向Ｒにおける該肉抜部４０の最大幅Ｗ２に比べて大きな扁平形状な円形でもよい。

【0085】

このような構成によれば、第６の実施形態と同様に、磁気特性の低下を抑制しつつ、電動機１の軽量化を図ることができる。さらに本実施形態では、肉抜部４０が略円形に形成されている。このような構成によれば、肉抜部４０の面積を比較的大きく確保することができる。これにより、電動機１のさらなる軽量化を図ることができる。

【0086】

（第８の実施形態）
次に、図２３を参照して、第８の実施形態について説明する。
本実施形態は、肉抜部４０の配置位置が所定の条件を満たすように設定された点で、第６の実施形態とは異なる。ここでは、１つの肉抜部４０の配置位置を代表して説明するが、回転子鉄心２１に設けられる全ての肉抜部４０が以下に示す条件を満たすように設定されてもよい。なお、以下に説明する以外の構成は、第６の実施形態と同様である。

【0087】

図２３は、第８の実施形態の電動機１の一部を拡大して示す断面図である。
図２３に示すように、本実施形態の肉抜部４０は、軸方向Ｚから見て、空隙３１と肉抜部４０との最短離間距離をＤとし、周方向θにおけるスポーク２９の幅をＷとしたとき、Ｄ≧Ｗ／２（以下、条件１という。）を満たすように形成されている。

【0088】

例えば本実施形態では、ヨーク２５に対するスポーク２９の接続部２９ａは、第６の実施形態と同様に、一対の膨らみ部３０Ａ，３０Ｂを有する。そして、肉抜部４０は、スポーク２９の第１膨らみ部３０Ａと向かい合う第１辺４２Ａと、スポーク２９の第２膨らみ部３０Ｂと向かい合う第２辺４２Ｂとを有する。第１辺４２Ａおよび第２辺４２Ｂは、肉抜部４０の凸部４１の両側に分かれて形成されている。

【0089】

そして本実施形態では、隅アール部３１ｅによって規定された第１膨らみ部３０Ａの縁と、肉抜部４０の第１辺４２Ａとの間の距離が、空隙３１と肉抜部４０との最短離間距離Ｄに該当する。また、隅アール部３１ｅによって規定された第２膨らみ部３０Ｂの縁と、肉抜部４０の第２辺４２Ｂとの間の距離が、空隙３１と肉抜部４０との最短離間距離Ｄに該当する。

【0090】

また本実施形態では、肉抜部４０は、空隙３１と肉抜部４０との最短離間距離をＤとし、周方向θにおけるスポーク２９の幅をＷとしたとき、上記条件１を満たすとともに、Ｄ＜Ｗを満たすように形成されている。

【0091】

また本実施形態では、肉抜部４０は、空隙３１とロータバー３５との最短離間距離をＫとし、ロータバー３５と肉抜部４０との最短離間距離をＱとしたとき、Ｑ＋Ｄ≧Ｋ（以下、条件２という。）を満たすように形成されている。なお、肉抜部４０は、条件１および条件２の両方を満たすように形成されてもよく、条件１および条件２のいずれか一方のみを満たすように形成されてもよい。

【0092】

本実施形態では、空隙３１と回転子スロット３３（ロータバー３５）との最短離間距離Ｋは、磁気飽和に起因する回転子２０の磁気特性の低下が生じない距離に設定されている。例えば、最短離間距離Ｋは、ヨーク２５に肉抜部４０が形成されてない構成において、固定子コイル１３に所定の電圧が印加されたときに、空隙３１とロータバー３５との間を流れる磁束の磁束密度が飽和磁束密度と同等以下になるように設定されている。

【0093】

このような構成によれば、第６の実施形態と同様に、磁気特性の低下を抑制しつつ、電動機１の軽量化を図ることができる。

【0094】

さらに本実施形態では、軸方向Ｚから見て、周方向θにおけるスポーク２９の幅をＷとし、空隙３１と肉抜部４０との最短離間距離をＤとしたとき、Ｄ≧Ｗ／２となっている。このような構成によれば、回転子鉄心２１が回転する際に、肉抜部４０と空隙３１との間の鉄心部分に作用する応力は、スポーク２９に作用する応力に比べて過大に大きくなりにくい。これにより、電動機１の信頼性や寿命を向上させることができる。またこのような構成によれば、肉抜部４０よりも径方向Ｒの内側を通る磁束が肉抜部４０によって阻害され、空隙３１と肉抜部４０との間で磁気飽和が生じることをさらに確実に抑制することができる。

【0095】

本実施形態では、空隙３１と肉抜部４０との最短離間距離Ｄ、および前記スポークの幅Ｗは、Ｄ＜Ｗをさらに満たすように設定されている。このような構成によれば、ロータバー３５に対して肉抜部４０を比較的離して配置することができる。これにより、ロータバー３５と肉抜部４０との間における磁束の飽和をさらに抑制することができる。

【0096】

ここで、空隙３１とロータバー３５との間を流れる磁束は、空隙３１と肉抜部４０との間、およびロータバー３５と肉抜部４０との間に分岐する。このため、空隙３１と肉抜部４０との間、またはロータバー３５と肉抜部４０との間において磁気飽和が生じると、肉抜部４０が形成されていない場合と比較して、空隙３１とロータバー３５との間の磁束密度が低下する。本実施形態では、空隙３１とロータバー３５との最短離間距離をＫとし、ロータバー３５と肉抜部４０との最短離間距離をＱとしたとき、Ｑ＋Ｄ≧Ｋとなっている。このような構成によれば、磁束の流れに対する幅を、ロータバー３５と肉抜部４０との間において十分に確保できる。よって、例えばロータバー３５と肉抜部４０との間において磁気飽和が生じ、空隙３１とロータバー３５との間において磁束密度が低下することを抑制することができる。

【0097】

以上、いくつかの実施形態に係る電動機１について説明したが、実施形態の構成は、上記例に限定されない。例えば上述した実施形態および変形例の構成は、互いに組み合わせて適用することができる。また上述の実施形態では、電動機１は、鉄道車両に適用されるものとしたが、例えば自動車などの車両用や、エレベータの巻上機などの産業用であってもよい。また上記実施形態では、スポーク２９が６本設けられているが、これに限定されず、スポークの本数は、任意に設定可能である。

【0098】

肉抜部４０は、例えば凸部４１が径方向Ｒの外側に向いた略三角形状でもよい。また、肉抜部４０は、略三角形状や略円形以外の形状でもよい。また、回転子鉄心２１は、支持部２７を有さずに、スポーク２９がシャフト２３に直接に固定されてもよい。また、肉抜部４０の一部（例えば凸部４１の少なくとも一部）は、隣り合う２つの空隙３１の弧状部３１ａの間を繋ぐ仮想線ＩＬよりも、径方向Ｒの内側に位置してもよい（図２４参照）。言い換えると、肉抜部４０の一部は、スポーク２９に入り込み、スポーク２９に設けられてもよい。この場合、肉抜部４０の一部は、スポーク２９の接続部２９ａにおいて、一対の膨らみ部３０Ａ，３０Ｂの間の領域３２に設けられてもよい。このような構成によれば、肉抜部４０の面積をさらに大きくすることができる。その結果、電動機１のさらなる軽量化を図ることができる。

【0099】

また、空隙３１の内部に冷却風が供給される場合、空隙３１の内面には、フィン６２が設けられてもよい（図２５参照）。なお、フィン６２は、軸方向Ｚに延びた板状部でもよく、空隙３１の内面に設けられた突起でもよい。フィン６２が設けられた場合、放熱面積の増加により冷却性能の向上を図ることができる。

【0100】

また、肉抜部４０の内部に冷却風が供給される場合、肉抜部４０の内面には、フィン６４が設けられてもよい（図２６参照）。なお、フィン６４は、軸方向Ｚに延びた板状部でもよく、肉抜部４０の内面に設けられた突起でもよい。フィン６４が設けられた場合、放熱面積の増加により冷却性能の向上を図ることができる。

【0101】

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、ヨークの周方向に沿って離間して配置され、前記ヨークとシャフトとの間に設けられてヨークを支持した複数のスポークを回転子鉄心が持つことにより、電動機の軽量化を図ることができる。

【0102】

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】

【0103】

１…電動機、２１…回転子鉄心、２３…シャフト、２５…ヨーク、２９…スポーク、２９ａ…ヨークに対するスポークの接続部、３１…空隙、３５…ロータバー（導体）、４０…肉抜部、４１…肉抜部の凸部、８０…固定部、８４…支持面、９１…第１部材、９２…第２部材、９５…第１スポーク、９６…第２スポーク、１００…制風構造、１０２…カバー、Ｚ…軸方向、Ｒ…径方向、θ…周方向。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】