特許 6848029 回転電機の回転子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6848029

(24)【登録日】2021年3月5日

(45)【発行日】2021年3月24日

(54)【発明の名称】回転電機の回転子

(51)【国際特許分類】

   H02K 17/16 20060101AFI20210315BHJP

   H02K 3/24 20060101ALI20210315BHJP

   H02K 9/02 20060101ALI20210315BHJP

【ＦＩ】

   H02K17/16 A

   H02K3/24 C

   H02K9/02 Z

【請求項の数】8

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2019-185091(P2019-185091)

(22)【出願日】2019年10月8日

【審査請求日】2020年12月28日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(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】110001737

【氏名又は名称】特許業務法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中濱 敬文

(72)【発明者】

【氏名】清水 伸一

(72)【発明者】

【氏名】村上 理

(72)【発明者】

【氏名】渡邊 紘和

(72)【発明者】

【氏名】小山 泰平

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 暁

【審査官】 池田 貴俊

(56)【参考文献】

【文献】 特開平９−２３３７８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１２５３５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平６−２８４６０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／００７３２１６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ １７／１６

Ｈ０２Ｋ ３／２４

Ｈ０２Ｋ ９／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

中心軸線の回りで回転自在な回転シャフトと、
前記回転シャフトに同軸的に固定され、軸方向の一端側に位置する第１端面および軸方向の他端側に位置する第２端面と、前記中心軸線と同軸の外周面と、それぞれ軸方向に貫通して形成され前記第１端面および前記第２端面に開口し前記外周面の周方向に間隔を置いて設けられた複数のスロットと、それぞれ前記外周面に形成され前記軸方向に延在しているとともに前記スロットに連通している複数の開口部と、を有する回転子鉄心と、
それぞれ前記スロットに挿通され前記第１端面から軸方向に延出する第１バーエンドおよび前記第２端面から軸方向に延出する第２バーエンドを有する複数本のロータバーと、
前記第１バーエンドの延出端に固定された環状の第１エンドリングと、
前記第２バーエンドの延出端に固定された環状の第２エンドリングと、を備え、
前記ロータバーの各々は、前記軸方向に延在し前記開口部に対向したスエージ溝と、前記スエージ溝に連続して前記第１バーエンドに形成された第１エンドスエージ溝と、を有し、前記第１エンドスエージ溝は、前記第１端面の位置から前記第１エンドリングに向かって前記回転子鉄心の径方向の外方に傾斜して延びている
回転電機の回転子。

【請求項2】

前記ロータバーの各々は、前記スエージ溝に連続して前記第２バーエンドに形成された第２エンドスエージ溝を有し、前記第２エンドスエージ溝は、前記第２端面の位置から前記第２エンドリングに向かって前記回転子鉄心の径方向の外方に傾斜して延びている請求項１に記載の回転電機の回転子。

【請求項3】

前記第１エンドスエージ溝の前記第１端面から溝端までの軸方向の長さを第１長さとし、前記第２エンドスエージ溝の前記第２端面から溝端までの軸方向の長さを第２長さとすると、前記第１長さと前記第２長さとは互いに異なる請求項２に記載の回転電機の回転子。

【請求項4】

前記ロータバーは、前記開口部に対向する第１辺の長さが前記第１辺と対向する第２辺の長さよりも大きい多角形の断面形状を有している請求項１から３のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。

【請求項5】

前記開口部は前記周方向の幅を有し、前記周方向の幅は、前記外周面の側から前記スロットの側に向かうに従って拡大している請求項１から４のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。

【請求項6】

前記ロータバーは、前記周方向の第１幅を有し前記開口部に対向した第１面を備え、前記開口部の前記スロットの側の端の前記周方向の幅は、前記第１幅よりも小さい請求項１から４のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。

【請求項7】

前記第１エンドスエージ溝は、前記第１端面の位置から溝の延出端まで湾曲して延びている請求項１から６のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。

【請求項8】

前記第１エンドスエージ溝は、前記第１端面の位置から溝の延出端まで直線的に傾斜して延びている請求項１から６のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明の実施形態は、ロータバーを有する回転電機の回転子に関する。

【背景技術】

【0002】

回転電機の一例として、かご型の回転子構造を有する誘導電動機が知られている。かご形の回転子は、ロータ鉄心と、ロータ鉄心に埋め込まれた複数本のロータバーと、ロータ鉄心外で各ロータバーを接続するエンドリングと、を備えている。ロータバーは、ロータ鉄心に設けられたスロットに挿通されている。ロータバーの軸方向両端部（バーエンド）は、ロータ鉄心の両端面からそれぞれ外方に突出している。ロータバーにスエージ加工を施すことにより、例えば、スエージ溝を形成することにより、ロータバーはロータ鉄心のスロットに固定される。通常、スエージ溝は、ロータ鉄心の範囲内に形成され、バーエンドには形成されない。

【0003】

ロータ鉄心の端面からエンドリングまでの間には複数のバーエンドが円周状に並んだ状態であり、回転子の回転に伴い、バーエンドはラジアルファンのように作用する。すなわち、回転子の回転に伴い、風が径方向に流れると共に、バーエンドの外周側では回転子の周速に近い流れの風が生じる。電動機の運転稼働時、ロータバーに電流が流れジュール損によって発熱するが、上記風の流れによりロータバーおよびロータが冷却される。近年、ロウ付け技術の進歩と共に、バーエンド長さは小さくなってきている。これによりバーエンドの放熱面積が減少し冷却性能が低下する。その結果、回転子の温度上昇が大きくなる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１１−１８３４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

この発明の実施形態の課題は、冷却性能の向上を図ることが可能な回転電機の回転子を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態によれば、回転電機の回転子は、中心軸線の回りで回転自在な回転シャフトと、
前記回転シャフトに同軸的に固定され、軸方向の一端側に位置する第１端面および軸方向の他端側に位置する第２端面と、前記中心軸線と同軸の外周面と、それぞれ軸方向に貫通して形成され前記第１端面および前記第２端面に開口し前記外周面の周方向に間隔を置いて設けられた複数のスロットと、それぞれ前記外周面に形成され前記軸方向に延在しているとともに前記スロットに連通している複数の開口部と、を有する回転子鉄心と、それぞれ前記スロットに挿通され前記第１端面から軸方向に延出する第１バーエンドおよび前記第２端面から軸方向に延出する第２バーエンドを有する複数本のロータバーと、前記第１バーエンドの延出端に固定された環状の第１エンドリングと、前記第２バーエンドの延出端に固定された環状の第２エンドリングと、を備えている。前記ロータバーの各々は、前記軸方向に延在し前記開口部に対向したスエージ溝と、前記スエージ溝に連続して前記第１バーエンドに形成された第１エンドスエージ溝と、を有し、前記第１エンドスエージ溝は、前記第１端面の位置から前記第１エンドリングに向かって前記回転子鉄心の径方向の外方に傾斜して延びている。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、実施形態に係る回転電機の一部を示す縦断面図。

【図2】図２は、図１の線Ａ−Ａに沿った、前記回転電機の回転子の一部を拡大して示す断面図。

【図3】図３は、前記回転子の軸方向の一端部を一部破断して示す側面図。

【図4】図４は、図３の線Ｂ−Ｂに沿った前記回転子の外周部の断面図。

【図5】図５は、前記ロータバーの一方のバーエンドを模式的に示す断面図。

【図6A】図６Ａは、図３の線Ｃ−Ｃ沿ったロータバーエンドの断面図。

【図6B】図６Ｂは、前記ロータバーエンドのスエージ溝部分を拡大して示す断面図。

【図7A】図７Ａは、図３の線Ｄ−Ｄに沿ったロータバーエンドの断面図。

【図7B】図７Ｂは、前記ロータバーエンドのスエージ溝部分を拡大して示す断面図。

【図8】図８は、前記ロータバーおよびスエージ溝を模式的に示す図。

【図9】図９は、第１変形例に係る回転子のバーエンド部分を拡大して示す断面図。

【図10】図１０は、第２変形例に係る回転子のロータバー部分を示す断面図。

【図11】図１１は、第３変形例に係る回転子のロータバー部分を示す断面図。

【図12】図１２は、第４変形例に係る回転子のロータバー部分を示す断面図。

【図13】図１３は、第５変形例に係る回転子のロータバー部分を示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下に、図面を参照しながら、この発明の実施形態について説明する。なお、実施形態を通して共通の構成には同一の符号を付すものとし、重複する説明は省略する。また、各図は実施形態とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置と異なる個所があるが、これらは以下の説明と公知の技術を参酌して適宜、設計変更することができる。

【0009】

（実施形態）
図１は、実施形態に係る回転電機の中心軸線に沿って半分に分割した部分を示す縦断面図である。
図１に示すように、回転電機１０は、例えば、インナーロータ型の回転電機として構成されている。回転電機１０は、内部が密閉されたケース１２と、ケース１２内に配置された固定子（ステータ）１４と、かご型の回転子（ロータ）１６と、を備えている。
ケース１２は、ほぼ円筒状のフレーム１８と、フレーム１８の軸方向の一端に取付けられこの一端を閉塞した円盤状の第１ブラケット１９と、フレーム１８の軸方向の他端に取付けられこの他端を閉塞した円盤状の第２ブラケット２０と、を有している。第１ブラケット１９の中心部に、軸受Ｂ１を内蔵した第１軸受ハウジング２２ａがボルト止めされている。第２ブラケット２０の中心部に、軸受Ｂ２を内蔵した第２軸受ハウジング２２ｂがボルト止めされている。軸受Ｂ１および軸受Ｂ２は、回転電機１０の中心軸線Ｃ１に沿って整列して配置されている。

【0010】

固定子１４は、円筒状のステータ鉄心２４とステータ鉄心２４に巻回されたステータコイル２８とを有している。ステータ鉄心２４は、その外周面がフレーム１８の内周面に係合した状態でフレーム１８に支持され、中心軸線Ｃ１と同軸的に配置されている。ステータ鉄心２４の軸方向両端面には、環状の一対の鉄心押え２６ａ、２６ｂが固定されている。ステータ鉄心２４は、磁性材、例えば、珪素鋼板からなる環状の金属板を多数枚積層して構成されている。ステータ鉄心２４の内周部に、それぞれ軸方向に延びた複数のスロットが形成されている。ステータコイル２８はこれらのスロットに埋め込まれた状態でステータ鉄心２４に取付けられている。ステータコイル２８のコイルエンド２８ｅはステータ鉄心２４の両端面から軸方向に張り出している。

【0011】

回転子１６は、回転シャフト３０と、回転子鉄心（ロータ鉄心）３２と、ロータ鉄心３２に埋め込まれた複数本のロータバー４０と、ロータバー４０に両端に接続された一対のエンドリング４２ａ、４２ｂと、を備えている。回転シャフト３０は、中心軸線Ｃ１と同軸的にケース１２内に配置され、軸方向の一端部および他端部がそれぞれ軸受Ｂ１、Ｂ２により回転自在に支持されている。回転シャフト３０の駆動側端部３０ａは機外に延出している。駆動歯車装置等を接続するための継手が駆動側端部３０ａに取り付けられる。

【0012】

ロータ鉄心３２は、磁性材、例えば、珪素鋼板からなる環状の金属板を多数枚積層して構成され、ほぼ円筒形状に形成されている。ロータ鉄心３２は、回転シャフト３０の軸方向のほぼ中央部に取付けられ、ステータ鉄心２４の内側に、中心軸線Ｃ１と同軸的に配置されている。ロータ鉄心３２の外周面は、隙間Ｇを置いて、ステータ鉄心２４の内周面に対向している。ロータ鉄心３２の軸方向長さは、ステータ鉄心２４の軸方向長さとほぼ等しく形成されている。また、ロータ鉄心３２は、軸方向の一端に位置する第１端面３２ａおよび軸方向の他端に位置する第２端面３２ｂを有している。第１端面３２ａおよび第２端面３２ｂは、中心軸線Ｃ１とほぼ直交して延在している。
ロータ鉄心３２は、回転シャフト３０に取り付けられた一対の鉄心押え３４ａ、３４ｂにより、軸方向両端側から挟まれるように支持されている。鉄心押え板３４ａ、３４ｂは、環状に形成され、その外径は、ロータ鉄心３２の外径よりも小さく形成されている。

【0013】

図２は、図１の線Ａ−Ａに沿った回転子の断面図、図４は、回転子のロータバー部分を拡大して示す断面図である。
図１および図２に示すように、ロータ鉄心３２および鉄心押え３４ａ、３４ｂには、これらを軸方向に貫通する通風ダクト４４が複数個形成されている。複数の通風ダクト４４は、中心軸線Ｃ１の回りで、円周方向に一定の間隔を置いて設けられている。
ロータ鉄心３２の外周部には、それぞれ軸方向に延びる複数のスロット（溝）５０が形成され、円周方向に一定の間隔を置いて並んでいる。各スロット５０は、ロータ鉄心３２を軸方向に貫通して延び、第１端面３２ａおよび第２端面３２ｂに開口している。また、各スロット５０は、周方向の幅Ｗ２を有する開口部５２を介してロータ鉄心３２の外周に開口している。開口部５２は、ロータ鉄心３２の軸方向の全長に亘って延在している。スロット５０の断面形状は、例えば、矩形状に形成されている。スロット５０の周方向の幅Ｗ１は、開口部５２の周方向の幅Ｗ２よりも大きく設定されている。

【0014】

ロータバー４０は各スロット５０に挿通され、ロータ鉄心３２の軸方向に延在している。ロータバー４０の断面形状は、例えば、スロット５０の断面形状に対応した大きさ（寸法）の矩形状に形成されている。図２および図４に示すように、ロータバー４０は、互いに対向する一対の短辺側面（上面４１ａおよび下面４１ｂ）および互いに対向する一対の長辺側面（一対の側面４１ｃ）を有している。ロータバー４０は、上面４１ａがロータ鉄心３２の外周面に向いた状態で、すなわち、上面４１ａが開口部５２に対向した状態で、スロット５０の中に配置されている。
図１に示すように、ロータバー４０の長手方向の一端部（第１バーエンド）４０ａは、ロータ鉄心３２の第１端面３２ａから外方に延出している。ロータバー４０の長手方向の他端部（第２バーエンド）４０ｂは、ロータ鉄心３２の第２端面３２ｂから外方に延出している。第１バーエンド４０ａの延出長さと第２バーエンド４０ｂの延出長さとはほぼ等しく設定されている。
スエージ加工の一例として、ロータバー４０の上面４１ａにスエージ溝６０を形成することにより、ロータバー４０をかしめてロータ鉄心３２のスロット５０に固定している。すなわち、ロータバー４０の一対の側面４１ｃをロータ鉄心３２に押し付け、ロータ鉄心３２に固定する。

【0015】

第１バーエンド４０ａの延出端に円環状のエンドリング４２ａが固定されている。エンドリング４２ａは中心軸線Ｃ１と同軸的に配置され、複数のバーエンド４０ａを互いに連結している。第２バーエンド４０ｂの延出端に円環状のエンドリング４２ｂが固定されている。エンドリング４２ｂは中心軸線Ｃ１と同軸的に配置され、複数のバーエンド４０ｂを互いに連結している。ロータバー４０およびエンドリング４２ａ、４２ｂは、例えば、アルミニウム、銅など導電性を有する金属材料により形成されている。
複数本のロータバー４０および一対のエンドリング４２ａ、４２ｂは、誘導電動機のかご型ロータを構成している。ステータコイル２８に通電することにより、ロータ鉄心３２が誘導されて回転し、回転軸１１がロータ鉄心３２と一体に回転される。

【0016】

次に、スエージ溝６０について詳細に説明する。
図３は、回転子の軸方向の一端部を一部破断して示す側面図、図４は、図３の線Ｂ−Ｂに沿った回転子の外周部の断面図、図５は、ロータバーの一方のバーエンドを模式的に示す断面図である。
図３および図４に示すように、スエージ溝６０は、例えば、三角形状に尖った外周縁を有する円盤状の押圧ローラＲを用いて形成する。押圧ローラＲの外周部をロータ鉄心３２の開口部５２を通してロータバー４０の上面４１ａに押し当て、押圧ローラＲを回転しながら開口部５２に沿って移動させることにより、ロータバー４０の上面４１ａにスエージ溝６０を形成する。この際、押圧ローラＲをロータバー４０の長手方向のほぼ中央から第１バーエンド４０ａに向かって軸方向に移動させ、次いで、押圧ローラＲをロータバー４０の長手方向のほぼ中央から第２バーエンド４０ｂに向かって軸方向に移動させる。これにより、ロータバー４０において、ロータ鉄心３２のスロット５０内に位置する領域の全長に亘り、一定深さのスエージ溝６０が形成される。スエージ溝６０は、三角形の断面形状を有し、三角形の頂点が溝の底縁６１を形成している。

【0017】

図３に示すように、スエージ溝６０の加工において、押圧ローラＲの回転中心Ｃ２がロータ鉄心３２の第１端面３２ａと一致する位置まで押圧ローラＲを第１バーエンド４０ａ側に移動させる。これにより、スエージ溝６０に連続する第１エンドスエージ溝６０ａが第１バーエンド４０ａに形成される。図３および図５に示すように、第１エンドスエージ溝６０ａは、第１端面３２ａから第１バーエンド４０ａの延出端に向かって長さＬ１だけ延出している。第１エンドスエージ溝６０ａは、第１端面３２ａから第１溝端Ｓ２まで、徐々に深さが浅くなるように形成されている。すなわち、第１エンドスエージ溝６０ａの底縁６１ａは、第１端面３２ａの位置でスエージ溝６０の底縁６１（基端Ｓ１）から上面４１ａ上の第１溝端Ｓ２までロータ鉄心３２の径方向外方に向かって傾斜して延びている。本実施形態では、底縁６１ａは、円弧状に湾曲して延在している。

【0018】

図６Ａは、図３の線Ｃ−Ｃ沿ったロータバーエンドの断面図、図６Ｂは、図６Ａに示すロータバーエンドのスエージ溝部分を拡大して示す断面図、図７Ａは、図３の線Ｄ−Ｄに沿ったロータバーエンドの断面図、図７Ｂは、図７Ａに示すロータバーエンドのスエージ溝部分を拡大して示す断面図である。
図５、図６Ａ、図６Ｂに示すように、第１バーエンド４０ａに設けられた第１エンドスエージ溝６０ａにおいて、ロータ鉄心３２に近い位置（基端部）では、溝の深さは、スエージ溝６０の深さとほぼ等しく、深く形成されている。回転子１６が回転することにより、第１バーエンド４０ａの外周側を流れる空気流ＣＦが発生する。この空気流ＣＦにより、第１エンドスエージ溝６０ａ内に、流速の高い大きな渦流れＳＷ１が生成される。
一方、図７Ａ、図７Ｂに示すように、第１エンドスエージ溝６０ａにおいて、ロータ鉄心３２から離れた位置（先端部）では、溝の深さは前記基端部における溝の深さよりも浅く形成されている。そのため、空気流ＣＦにより、先端部の第１エンドスエージ溝６０ａの内に、流速の低い小さな渦流れＳＷ２が生成される。

【0019】

図５に示すように、第１エンドスエージ溝６０ａ内では、基端側と先端側とで発生する渦流れの流速および静圧が互いに相違している。すなわち、第１エンドスエージ溝６０ａの基端側においては渦流れの流速が高く静圧ＰＳ１が小さくなり、逆に、第１エンドスエージ溝６０ａの先端部においては渦流れの流速が低く静圧ＰＳ２が大きくなる（ＰＳ２＞ＰＳ１）。これにより、第１エンドスエージ溝６０ａ内では、流速が低く静圧ＰＳ２の大きい先端部側から、流速が高く静圧ＰＳ１の小さい基端部側へ、軸方向流れＡＦが生じる。この軸方向流れＡＦによって、第１エンドスエージ溝６０ａ内の空気は、第１エンドスエージ溝６０ａの第１溝端（終端）Ｓ２の外周側から第１エンドスエージ溝６０ａ内へ空気が流入し、第１エンドスエージ溝６０ａの立上がり開始点（基端）Ｓ１側から第１バーエンド４０ａの外周側へ流出する。第１エンドスエージ溝６０ａに流入して循環する空気は第１バーエンド４０ａから熱を受熱して昇温するものの高温にはならない。このように、スエージ溝６０および第１エンドスエージ溝６０ａを設けることによりロータバー４０の放熱面積が増加し、かつ、第１エンドスエージ溝６０ａ内の空気温度が高くならないため、第１バーエンド４０ａからの放熱が促進される。従って、ロータバー４０およびロータ鉄心３２の冷却性能が向上し、回転子の温度を低下することが可能となる。

【0020】

なお、上述したように、スエージ溝加工用の押圧ローラＲをロータ鉄心３２の中央側から第１端面３２ａに向かって回転させながら押しつけると、ロータバー４０は外周側に反ろうとするが、押圧ローラＲの回転中心Ｃ２がロータ鉄心３２の第１端面３２ａと一致する位置まで押圧ローラＲを回転させながら押しつけることによって、ロータバー４０の反りを抑え込むことが可能となる。反りの発生を抑制し、ロータバーの先端部を切削するなどの後加工が不要となる。

【0021】

図８は、ロータバーおよびスエージ溝を模式的に示す図である。
スエージ溝は、一方の第１バーエンド４０ａのみに設けてもよいが、両方のバーエンドに設けても良い。図８に示すように、本実施形態によれば、第２バーエンド４０ｂには、中央のスエージ溝６０に連続する第２エンドスエージ溝６０ｂが形成されている。前述した押圧ローラＲをロータバー４０ｂの上面４１ａに押し付けた状態で、ロータ鉄心３２の軸方向の中央部から第２バーエンド４０ｂに向けて軸方向に連続して回転させながら移動することにより、ロータバー４０の上面４１ａにスエージ溝６０を形成する。スエージ溝６０の加工において、押圧ローラＲの回転中心Ｃ２がロータ鉄心３２の第２端面３２ｂよりも僅かに手前に位置するまで押圧ローラＲを第２バーエンド４０ｂ側に移動させる。これにより、スエージ溝６０に連続する第２エンドスエージ溝６０ｂが第２バーエンド４０ｂに形成される。

【0022】

第２エンドスエージ溝６０ｂは、第２端面３２ｂの位置から第２バーエンド４０ｂの延出端に向かって長さＬ２だけ延出している。軸方向の長さＬ２は、他端側の第１エンドスエージ溝６０ａの軸方向の長さＬ１と異なる。すなわち、長さＬ２は長さＬ１よりも短く設定されている（Ｌ２＜Ｌ１）。第２エンドスエージ溝６０ｂは、第２端面３２ｂの位置から第２溝端まで、徐々に深さが浅くなるように形成されている。すなわち、第２エンドスエージ溝６０ｂの底縁６１ｂは、第２端面３２ｂの位置でスエージ溝６０の底縁６１から上面４１ａ上の第２溝端までロータ鉄心３２の径方向外方に向かって傾斜して延びている。本実施形態では、底縁６１ｂは、円弧状に湾曲して延在している。

【0023】

図８に矢印で示すように、回転子１６が回転すると、第１エンドスエージ溝６０ａにおいては、前述したように、軸方向流れＡＦによって、第１スエージ溝６０ａの立上がり終端（第１溝端）Ｓ２の外周側から第１エンドスエージ溝６０ａ内へ空気が流入し、第１エンドスエージ溝６０ａの立上がり開始点（基端）Ｓ１側から第１バーエンド４０ａの外周側へ流出する。
第２エンドスエージ溝６０ｂにおいては、軸方向流れによって、第２エンドスエージ溝６０ｂの立上がり終端（第２溝端）の外周側から第２エンドスエージ溝６０ｂ内へ空気が流入し、第２エンドスエージ溝６０ｂの立上がり開始点（基端）側から第２バーエンド４０ｂの外周側へ流出する。

【0024】

また、軸方向長さＬ１が長い第１エンドスエージ溝６０ａではロータ鉄心３２の第１端面３２ａ近傍のスエージ溝は深く、第１バーエンド４０ａの外周側を流れる空気によって、流速の高い大きな渦流れが生成される。一方、軸方向長さＬ２が短い第２エンドスエージ溝６０ｂでは、ロータ鉄心３２の第２端面３２ｂ近傍のスエージ溝は浅く、第２エンドスエージ溝６０ｂ内には流速の低い小さな渦流れが生成される。更に、ロータバー４０の中央部に形成されているスエージ溝６０内では、流速が低く静圧の大きい第２エンドスエージ溝６０ｂ側から反対側の流速の高く静圧の低い第１エンドスエージ溝６０ａの側へ流れる軸方向流れが生起される。空隙、ロータ鉄心３２、開口部５２の空気がスエージ溝６０を通って第１バーエンド４０ａ側へ流れ、第２エンドスエージ溝６０ｂ側からスエージ溝６０に低温空気が流れ込む。よって、空隙、ロータ鉄心３２、開口部５２近傍のロータ鉄心、ロータバー４０は、より低い温度の空気へ放熱することになるため、回転子１６からの放熱が促進され、回転子１６の温度低減を図ることが可能となる。

【0025】

以上のように構成された本実施形態に係る回転電機１０の回転子１６によれば、ロータバー４０のスエージ溝６０を工夫することによって、ロータバー４０およびロータ鉄心３２の冷却を促進し、冷却性能の向上を図ることができる。これにより、冷却性能が向上し、温度低減を図ることが可能な回転電機の回転子が得られる。

【0026】

次に、この発明の変形例に係る回転電機の回転子について説明する。なお、以下に説明する変形例において、前述した実施形態と同一の部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略あるいは簡略化し、実施形態と異なる部分を中心に詳しく説明する。
（第１変形例）
図９は、第１変形例に係る回転子のバーエンド部分を拡大して示す断面図。
第１エンドスエージ溝６０ａの底縁６１ａは、円弧上に傾斜している場合に限らず、図示のように、基端Ｓ１から終端Ｓ２まで直線的に傾斜して延びていてもよい。
上記のような第１エンドスエージ溝６０ａにおいても、前述した実施形態と同様の作用効果が得られる。

【0027】

（第２変形例）
図１０は、第２変形例に係る回転子のロータバー部分を拡大して示す断面図である。
図示のように、第２変形例によれば、ロータバー４０の断面形状は、開口部５２に対向する上面（第１辺）４１ａの長さ（周方向の幅）が反対側の下面（回転シャフト側の面）（第２辺）４１ｂの長さ（周方向の幅）よりも大きくなる多角形、例えば、台形に形成されている。一対の側面４１ｃは、下面４１ｂに向かって先細となるように傾斜している。ロータ鉄心３２のスロット５０は、ロータバー４０に対応した寸法および形状の断面形状に形成されている。上面４１ａの幅Ｗ１は、開口部５２の幅Ｗ２よりも大きい。

【0028】

スエージ溝加工用の押圧ローラＲの周縁部を開口部５２を通してロータバー４０の上面４１ａに押し付けると、ロータバー４０は、一対の側面４１ｃがスロット５０の斜辺５１ｃへ押圧され、同時に、ロータバー４０の上面４１ａ側の肩部４３ｂが塑性変形してスロット５０の肩部５１ｂへ押圧された状態で、ロータ鉄心３２に固定される。ロータ鉄心３２の軸方向の一端から他端に亘り、ロータバー４０の側面４１ｃとスロット５０の斜面５１ｃとが当接し、およびロータバー４０の肩部４３ｂとスロット５０の肩部５１ｂとが当接し、ロータバー４０とロータ鉄心３２との間の接触熱抵抗が小さくなる。これにより、ロータバー４０の発熱は、熱容量の大きいロータ鉄心３２および回転シャフトへ伝わり易くなり、ロータバー４０からの放熱が促進され、ロータバー４０およびロータ鉄心３２の温度を低減することが可能となる。その他、第２変形例においても前述した実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

【0029】

（第３変形例）
図１１は、第３変形例に係る回転子のロータバー部分を拡大して示す断面図である。
図示のように、第３変形例によれば、ロータ鉄心３２の開口部５２は、ロータ鉄心３２の外周面からスロット５０の上端、すなわち、ロータバー４０の上面４１ａに向かって徐々に幅が広くなるように形成されている。開口部５２のスロット５０側の端の幅は、上面４１ａの幅Ｗ１とほぼ同一としている。このように開口部５２の幅を拡大することにより、開口部５２の断面積が大きくしている。
軸方向通風方式の回転子、またはロータ鉄心をスキューさせる構造の回転電機において、ロータ鉄心３２の軸方向の両側で圧力に差がある場合、機内の空気が開口部５２を軸方向に通風する。この際、上記のように開口部５２の断面積を大きく設定することにより、通風抵抗が小さくなり流量が増加する。これにより、ロータ鉄心３２およびロータバー４０からの放熱が促進され、回転子の温度低減を図ることが可能となる。

【0030】

（第４変形例）
図１２は、第４変形例に係る回転子のロータバー部分を拡大して示す断面図である。
図示のように、第３変形例によれば、ロータ鉄心３２の開口部５２は、ロータ鉄心３２の外周面からスロット５０の上端、すなわち、ロータバー４０の上面４１ａに向かって徐々に幅が広くなるように形成されている。開口部５２のスロット５０側の端の幅は、上面４１ａの幅Ｗ１よりも小さく設定されている。このように開口部５２の幅を拡大することにより、開口部５２の断面積が大きくしている。

【0031】

ロータバー４０の上面４１ａの幅Ｗ１が開口部５２の下端の幅よりも大きいため、押圧ローラＲの周縁部をロータバー４０の上面４１ａに押し付けると、ロータバー４０は、一対の側面４１ｃがスロット５０の斜辺５１ｃへ押圧され、同時に、ロータバー４０の上面４１ａ側の肩部４３ｂが塑性変形してスロット５０の肩部５１ｂへ押圧された状態で、ロータ鉄心３２に固定される。ロータ鉄心３２の軸方向の一端から他端に亘り、ロータバー４０の側面４１ｃとスロット５０の斜面５１ｃとが当接し、およびロータバー４０の肩部４３ｂとスロット５０の肩部５１ｂとが当接し、ロータバー４０とロータ鉄心３２との間の接触熱抵抗が小さくなる。また、開口部５２の幅を拡大することにより、軸方向流れの通風抵抗が小さくなり、通風流量が増大する。これにより、ロータバー４０およびロータ鉄心３２の放熱を促進し、回転子の冷却性の向上を図ることができる。

【0032】

（第５変形例）
図１３は、第５変形例に係る回転子のロータバー部分を拡大して示す断面図である。
図示のように、ロータバー４０の断面形状は、台形に限らず、他の多角形、例えば、５角形の断面としても良い。ロータバー４０は、開口部５２に対向する上面４１ａと反対側の下面４１ｂとを有し、上面４１ａにスエージ溝６０が設けられている。ロータバー４０は、上面４１ａと下面４１ｂとのほぼ中間で幅Ｗ１が最も大きくなっている。そして、それぞれ屈曲して傾斜する側面４１ｃがスロット５０の対応する斜面に押し付けられている。開口部５２のスロット側の端部は、周方向の幅が徐々に拡大し、ロータバー４０の上面と幅とほぼ一致している。
上記構成の第５変形例においても、前述した第３および第４変形例と同様の作用効果を得ることができる。

【0033】

なお、本発明のいくつかの実施形態および変形例を説明したが、これらの実施形態および変形例は、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。これら新規な実施形態は、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。これら実施形態および変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、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。

【符号の説明】

【0034】

１０…回転電機、１４…固定子、１６…回転子、２４…固定子鉄心、
２８…電機子巻線、３０…回転シャフト、３２…回転子鉄心、
３２ａ…第１端面、３２ｂ…第２端面、４０…ロータバー、
４０ａ…第１バーエンド、４０ｂ…第２バーエンド、４２ａ、４２ｂ…エンドリング、
５０…スロット、５２…開口部、６０…スエージ溝、６０ａ…第１エンドスエージ溝、
６０ｂ…第２エンドスエージ溝、６１、６１ａ、６１ｂ…底縁

【要約】

【課題】冷却性能の向上を図ることが可能な回転電機の回転子を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、回転電機の回転子は、回転シャフト３０と、回転シャフトに同軸的に固定された回転子鉄心３２と、それぞれ回転子鉄心のスロット５０に挿通され回転子鉄心の第１端面３２ａから軸方向に延出する第１バーエンド４０ａおよび回転子鉄心の第２端面から軸方向に延出する第２バーエンドを有する複数本のロータバー６０と、第１バーエンドの延出端に固定された環状の第１エンドリング４２ａと、第２バーエンドの延出端に固定された環状の第２エンドリングと、を備えている。ロータバーの各々は、軸方向に延在し開口部に対向したスエージ溝６１と、スエージ溝に連続して第１バーエンドに形成された第１エンドスエージ溝６１ａと、を有し、第１エンドスエージ溝は、第１端面３２ａの位置から第１エンドリングに向かって回転子鉄心の径方向の外方に傾斜して延びている。
【選択図】図３

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】