TWI873980B - 轉子、轉子鐵芯、感應馬達、及感應馬達的設計方法 - Google Patents

Abstract

一種轉子，其具備：轉子鐵芯(31)；及二次導體(32)，在轉子鐵芯(31)中，在轉子鐵芯(31)的圓周方向上隔著間隔而配置有複數個，在轉子鐵芯(31)形成有複數個插入有二次導體(32)的插入孔(34)，相對於轉子鐵芯(31)的二次導體(32)而在轉子鐵芯(31)的徑方向的外側設置有在徑方向的外側開口的槽(35)，二次導體(32)是透過槽(35)而露出於徑方向的外側，在轉子鐵芯(31)上設置有在圓周方向上夾著槽(35)而相向的一對端面(36、37)，當規定了交叉於轉子鐵芯(31)的中心軸且通過二次導體(32)的圓周方向上的中央的基準線(Lc)時，二次導體(32)及插入孔(34)當中的至少一者的形狀是以基準線(Lc)為基準而在圓周方向上對稱，一對端面(36、37)是以基準線(Lc)為基準而在圓周方向上為非對稱。

Description

轉子、轉子鐵芯、感應馬達、及感應馬達的設計方法

本發明是有關於一種轉子、轉子鐵芯、感應馬達、及感應馬達的設計方法。

本案依據已於2022年12月12日於日本提出申請的日本特願2022-197759號主張優先權，並在此援引其內容。

自以往以來已知有例如下述專利文獻1~3所記載的感應馬達。

專利文獻1的感應馬達是構成為可以藉由形成雙重鼠籠形二次導體的轉子，提高啟動轉矩，並且提升一般運轉時的效率。

專利文獻2的感應馬達是構成為藉由扭曲二次導體的剖面形狀，以面來接收離心力，而可以進行高速旋轉驅動。

專利文獻3的感應馬達是構成為在軸方向上設置通氣孔來確保冷卻性能，並且進一步在轉子上形成有槽。

先前技術文獻 專利文獻

專利文獻1：國際公開第2009-093345號公報

專利文獻2：日本專利特開2015-35870號公報

專利文獻3：日本專利特開2020-10510號公報

一般而言，所期望的是感應馬達中的轉矩提升。另外，在專利文 獻1~3的感應馬達中，針對形成於二次導體的徑方向外側的槽的形狀、及轉矩的提升之關係，並無揭示。

本發明是有鑒於前述情形而完成的發明，目的在於藉由槽的形狀變化來使轉矩提升。

<1>本發明的一態樣之轉子具備：轉子鐵芯；及二次導體，在前述轉子鐵芯中，在前述轉子鐵芯的圓周方向上隔著間隔而配置有複數個，在前述轉子鐵芯上形成有複數個插入孔，前述插入孔是在前述轉子鐵芯的軸方向上貫穿前述轉子鐵芯，並且插入有前述二次導體，在前述轉子鐵芯當中，在相對於前述二次導體而位於前述轉子鐵芯的徑方向的外側的部分，設置有在前述徑方向的外側開口的槽，前述二次導體是通過前述槽而露出於前述徑方向的外側，在前述轉子鐵芯上設置有在前述圓周方向上夾著前述槽而相向的一對端面，當規定了交叉於前述轉子鐵芯的中心軸且通過前述二次導體的前述圓周方向上的中央之基準線時，前述二次導體及前述插入孔當中的至少一者的形狀是以前述基準線為基準而在前述圓周方向上對稱，前述一對端面是以前述基準線為基準而在前述圓周方向上為非對稱。

<2>本發明的一態樣之轉子鐵芯是感應馬達用的轉子鐵芯，在前述轉子鐵芯上形成有複數個插入孔，前述插入孔是在前述轉子鐵芯的軸方向上貫穿前述轉子鐵芯，並且插入有二次導體，在前述轉子鐵芯當中，在相對於前述插入孔而位於前述轉子鐵芯的徑方向的外側的部分，設置有在前述轉子鐵芯的徑方向的外側開口的槽，在前述轉子鐵芯上設置有在前述轉子鐵芯的圓周方向上夾著前述槽而相向的一對端面，當規定了交叉於前述轉子鐵芯的中心軸且通過前述插入孔的前述圓周方向上的中央之基準線時，前述插入孔是以前述基準線為基準而在前述圓周方向上對稱，前述一對端面是以前述基準線為基準而在 前述圓周方向上為非對稱。

<3>本發明的一態樣之感應馬達具備環狀的定子、及配置於前述定子內的上述<1>所記載的轉子。

<4>在上述<3>之感應馬達中，當將前述槽的旋轉前方端部相對於前述二次導體的旋轉前方基準位置之往旋轉前方的分離角設為θf，將前述槽的旋轉後方端部相對於前述二次導體的旋轉後方基準位置之往旋轉後方的分離角設為θb時，θf為0≦θf≦0.45θs，θb是當0≦θf≦0.25θs時，則-0.8θf≦θb<0，當0.25θs<θf≦0.45θs時，則θf-0.45θs≦θb<0亦可。

其中，前述旋轉前方基準位置是將中心角分成二等分並且交叉於前述轉子鐵芯的中心軸之直線與前述轉子鐵芯的外周圓交叉的點，前述中心角是交叉於前述中心軸且在前述二次導體中通過旋轉前方側的側面當中徑方向外側的端部之直線、與前述基準線所形成的中心角。前述旋轉前方端部是前述一對端面中的旋轉前方側的端面當中徑方向外側的端部。前述旋轉後方基準位置是將中心角分成二等分並且交叉於前述轉子鐵芯的中心軸之直線與前述轉子鐵芯的外周圓交叉的點，前述中心角是交叉於前述中心軸且在前述二次導體中通過旋轉後方側的側面當中徑方向外側的端部之直線、與前述基準線所形成的中心角。前述旋轉後方端部是前述一對端面中的旋轉後方側的端面當中徑方向外側的端部。

在此，θs滿足θs=360〔deg〕/Nslot，Nslot是指前述定子的槽數。

<5>在上述<3>之感應馬達中，當將前述槽的旋轉前方端部相對於前述二次導體的旋轉前方基準位置之往旋轉前方的分離角設為θf，將前述槽的旋轉後方端部相對於前述二次導體的旋轉後方基準位置之往旋轉後方的分離角設為θb時，θb為0≦θb≦0.5θs，θf是當0≦θb<0.45θs時，則-0.45θb≦θf≦0，當0.45θs≦θb≦0.5θs時，則4θb-2θs≦θf≦0亦可。

其中，前述旋轉前方基準位置是將中心角分成二等分並且交叉於前述轉子 鐵芯的中心軸之直線與前述轉子鐵芯的外周圓交叉的點，前述中心角是交叉於前述中心軸且在前述二次導體中通過旋轉前方側的側面當中徑方向外側的端部之直線、與前述基準線所形成的中心角。前述旋轉前方端部是前述一對端面中的旋轉前方側的端面當中徑方向外側的端部。前述旋轉後方基準位置是將中心角分成二等分並且交叉於前述轉子鐵芯的中心軸之直線與前述轉子鐵芯的外周圓交叉的點，前述中心角是交叉於前述中心軸且在前述二次導體中通過旋轉後方側的側面當中徑方向外側的端部之直線、與前述基準線所形成的中心角。前述旋轉後方端部是前述一對端面中的旋轉後方側的端面當中徑方向外側的端部。

在此，θs滿足θs=360〔deg〕/Nslot，Nslot是指前述定子的槽數。

<6>在上述<3>之感應馬達中，當將前述槽的旋轉前方端部相對於前述二次導體的旋轉前方基準位置之往旋轉前方的分離角設為θf，將前述槽的旋轉後方端部相對於前述二次導體的旋轉後方基準位置之往旋轉後方的分離角設為θb時，θf為0≦θf≦0.45θs，θb是當0≦θf≦0.25θs時，則-0.8θf≦θb，當0.25θs<θf≦0.35θs時，則-0.25θs≦θb，當0.35θs<θf≦0.45θs時，則2θf-0.9θs≦θb亦可。

其中，前述旋轉前方基準位置是將中心角分成二等分並且交叉於前述轉子鐵芯的中心軸之直線與前述轉子鐵芯的外周圓交叉的點，前述中心角是交叉於前述中心軸且在前述二次導體中通過旋轉前方側的側面當中徑方向外側的端部之直線、與前述基準線所形成的中心角。前述旋轉前方端部是前述一對端面中的旋轉前方側的端面當中徑方向外側的端部。前述旋轉後方基準位置是將中心角分成二等分並且交叉於前述轉子鐵芯的中心軸之直線與前述轉子鐵芯的外周圓交叉的點，前述中心角是交叉於前述中心軸且在前述二次導體中通過旋轉後方側的側面當中徑方向外側的端部之直線、與前述基準線所形成的中心角。前述旋轉後方端部是前述一對端面中的旋轉後方側的端面當中徑方向外側的端部。

在此，θs滿足θs=360〔deg〕/Nslot，Nslot是指前述定子的槽數。

<7>在上述<3>之感應馬達中，當將前述槽的旋轉前方端部相對於前述二次導體的旋轉前方基準位置之往旋轉前方的分離角設為θf，將前述槽的旋轉後方端部相對於前述二次導體的旋轉後方基準位置之往旋轉後方的分離角設為θb時，θb為0≦θb≦0.5θs，θf是當0≦θb≦0.25θs時，則-0.8θb≦θf，當0.25θs<θb≦0.5θs時，則-0.2θs≦θf亦可。

其中，前述旋轉前方基準位置是將中心角分成二等分並且交叉於前述轉子鐵芯的中心軸之直線與前述轉子鐵芯的外周圓交叉的點，前述中心角是交叉於前述中心軸且在前述二次導體中通過旋轉前方側的側面當中徑方向外側的端部之直線、與前述基準線所形成的中心角。前述旋轉前方端部是前述一對端面中的旋轉前方側的端面當中徑方向外側的端部。前述旋轉後方基準位置是將中心角分成二等分並且交叉於前述轉子鐵芯的中心軸之直線與前述轉子鐵芯的外周圓交叉的點，前述中心角是交叉於前述中心軸且在前述二次導體中通過旋轉後方側的側面當中徑方向外側的端部之直線、與前述基準線所形成的中心角。前述旋轉後方端部是前述一對端面中的旋轉後方側的端面當中徑方向外側的端部。

在此，θs滿足θs=360〔deg〕/Nslot，Nslot是指前述定子的槽數。

<8>本發明的一態樣之感應馬達的設計方法，是如上述<3>至上述<7>中任一項所記載之感應馬達的設計方法，因應於前述一對端面的位置、形成於前述定子的定子槽的數量、前述二次導體的條數來計算前述感應馬達中的磁通，並且依據計算結果來設計前述感應馬達。

在感應馬達中，從因定子電流所造成磁通、因磁通的時間變化而在轉子的二次導體產生的二次電流所產生的勞侖茲力(Lorentz force)，來得到轉矩。又，轉子與定子之間的馬克士威應力也有助於轉矩。由於在感應馬達中必須使二次導體產生感應電流，因此定子電流的頻率與轉子旋轉頻率會不同。亦即，轉子與定子磁場的相對的位置關係會時時刻刻變化。因此，在以往技術中，幾乎 沒有看到因槽的形狀變化所造成的特性提升的例子。雖然有一部分使二次導體的形狀變化的例子，但因槽所造成的特性提升並無例子。

本案發明人是在此構造的感應馬達中，以提升轉矩為目的，實施基於日本專利特開2021-114099號公報所記載的內容之解析，來探討轉子形狀的最佳化。其結果，暗示有以下情形：除了槽以外還可藉由在二次導體的兩側追加新的磁障來提升轉矩。此外，在進行了探討後，確認到將新的磁障開口於轉子鐵芯的外周，藉此轉矩會更加提升。其結果，暗示有以下情形：和追加新的磁障相較之下，可以單純藉由改變既有的槽的開口位置來實現轉矩的提升。

感應馬達的轉矩是由二次導體的電流所受的勞侖茲力、及從二次電流產生的磁通所造成的馬克士威應力而構成，馬克士威應力的比例一般較大。因此，可想到的是，改變槽的開口位置來使二次電流磁通與定子磁通的導通路徑變化，藉此特別可提高馬克士威應力來提升感應馬達的轉矩。

根據本發明，可以藉由槽的形狀變化來使轉矩提升。

10,10A,10B,15A,15B:感應馬達

20:定子

21:定子鐵芯

22:芯背

23,23A,23B,23C,23D:齒部

24:定子槽

30:轉子

31:轉子鐵芯

32:二次導體

32a:第1側面

32b:第1外側端部

32c:第2側面

32d:第2外側端部

32e:外端部

34:插入孔

35,35A,35B:槽

36:槽後端面

36a:旋轉後方端部

37:槽前端面

37a:旋轉前方端部

41:第1支撐部

42:第2支撐部

50:罩殼

60:旋轉軸

100:積層鐵芯

F:前方

A,C,E:實線箭頭

B,D,G:虛線箭頭

E1,E2,E6,E7:網底部

E3,E8:空白部

E4,E5,E9,E10:範圍

G1,G2,G3,G4,G5,G6,G7,G8,G9,G14:圖形

G10,G11,G12,G13,G15,G16,G17,G18,G19,G20:直線

Lc:基準線

O:中心軸線(轉子的中心軸)

P1,P2:部分

Pc1:第1比較位置處

Pc2:第2比較位置處

Pf:前方基準位置(旋轉前方基準位置)

Pr:後方基準位置(旋轉後方基準位置)

R:後方

θ1,θ2,θ3,θ4,θb,θf:分離角

圖1是顯示本發明的參考例之感應馬達的圖，且是包含局部剖面的平面圖。

圖2是說明圖1所示的感應馬達所包含的轉子的後方基準位置及前方基準位置的示意圖。

圖3是說明本發明的實施形態中的分離角的示意圖。

圖4是轉子鐵芯為積層鐵芯的情況下的側面視角。

圖5是顯示本發明的第1實施形態的第1例之感應馬達的圖，且是包含局部剖面的平面圖。

圖6是圖5所示的感應馬達所包含的轉子的放大平面圖。

圖7是說明圖6所示的分離角的示意圖。

圖8是顯示本發明的第1實施形態的第2例之感應馬達的圖，且是包含局部剖面的平面圖。

圖9是圖8所示的感應馬達所包含的轉子的放大平面圖。

圖10是顯示圖1所示的參考例的感應馬達的磁通的解析結果的圖。

圖11是顯示圖6所示的第1例的感應馬達的磁通的解析結果的圖。

圖12是顯示圖1所示的參考例的感應馬達的磁通的解析結果的圖。

圖13是顯示圖9所示的第2例的感應馬達的磁通的解析結果的圖。

圖14是說明在圖6所示的第1例的感應馬達中相對於槽的位置變化之轉矩的增加率的圖形。

圖15是說明在圖9所示的第2例的感應馬達中相對於槽的位置變化之轉矩的增加率的圖形。

圖16是說明本發明的第1實施形態之感應馬達中相對於槽的位置變化之轉矩的增加範圍的圖形。

圖17是說明本發明的第2實施形態之感應馬達中相對於槽的位置變化之轉矩的增加範圍的圖形。

圖18是說明在第1實施形態的感應馬達及第2實施形態的感應馬達中圖9所示的轉子的槽所造成的轉矩的增加範圍之差異的圖形。

圖19是顯示在第2實施形態的感應馬達中包含圖9所示的轉子的感應馬達的磁通的解析結果的圖。

圖20是顯示在第1實施形態的感應馬達中包含圖9所示的轉子的感應馬達的磁通的解析結果的圖。

圖21是說明在第1實施形態的感應馬達及第2實施形態的感應馬達中圖6所示的轉子的槽所造成的轉矩的增加範圍之差異的圖形。

圖22是顯示在第2實施形態的感應馬達中包含圖6所示的轉子的感應馬達的磁通的解析結果的圖。

圖23是顯示在第1實施形態的感應馬達中包含圖6所示的轉子的感應馬達的磁通的解析結果的圖。

用以實施發明之形態

以下，參照圖1至圖23，說明本發明的一實施形態之轉子、感應馬達、及感應馬達的設計方法。感應馬達可適當地採用在例如電動汽車等中。另外，在感應馬達中，將於定子鐵芯21及轉子鐵芯31採用了常規材料的感應馬達設為第1實施形態，將採用了高Bs材的感應馬達設為第2實施形態來說明。此外，常規材料例如是磁通飽和密度Bs滿足Bs<2.0T的鋼板。高Bs材例如是磁通飽和密度Bs滿足Bs≧2.0T的鋼板。

[感應馬達的基本構成(參考例)]

首先，使用圖1~圖4來說明感應馬達的基本構成。

如圖1所示，感應馬達10具備定子20、轉子30、罩殼50、及旋轉軸60。定子20及轉子30是容置於罩殼50。定子20是固定在罩殼50。感應馬達10是轉子30配置於定子20內的內轉子型。

另外，在圖示的例子中，感應馬達10為8極24槽的三相交流馬達。 然而，例如極數、槽數、或相數等是可以適當變更的。

又，在感應馬達10中，定子20及轉子30的軸線是位於共通軸上。在以下，將此共通軸稱為中心軸線O(轉子30的中心軸)。將中心軸線O方向(後述的轉子鐵芯31的軸方向)稱為軸方向，將正交於中心軸線O的方向(後述的轉子鐵芯31的徑方向)稱為徑方向，將繞著中心軸線O而環繞的方向(後述的轉子鐵芯31的圓周方向)稱為圓周方向。

定子20具備定子鐵芯21與未圖示的繞組。

定子鐵芯21具備筒狀(圓筒狀)的芯背22(軛)與複數個齒部23。

在從軸方向來觀看感應馬達10的平面視角下，芯背22是形成為圓環狀。

複數個齒部23是從芯背22朝向徑方向的內側(沿著徑方向而朝向芯背22的中心軸線O)突出。複數個齒部23是在圓周方向上隔著同等的間隔而配置。在圖示的例子中，每隔以中心軸線O為中心的15度的中心角而設置有24個齒部23。複數個齒部23是形成為相互同等的形狀且同等的大小。在圓周方向上相鄰的齒部23之間為定子槽24。

前述繞組是捲繞於齒部23。前述繞組亦可為集中捲繞，亦可為分布捲繞。

轉子30是相對於定子20(定子鐵芯21)而配置於徑方向的內側。轉子30具備轉子鐵芯31與複數個二次導體32。

轉子鐵芯31是形成為與定子20同軸地配置的筒狀(圓筒狀)。在轉子鐵芯31內配置有前述旋轉軸60。旋轉軸60是固定於轉子鐵芯31，以和轉子鐵芯31一起旋轉。

複數個二次導體32是固定於轉子鐵芯31。複數個二次導體32是在圓周方向上隔著同等的間隔而配置。在圖示的例子中，複數個二次導體32設置有19個。

在轉子鐵芯31形成有在軸方向上貫穿轉子鐵芯31的複數個插入孔34。複數個插入孔34是對應於複數個二次導體32而設置。各二次導體32是以配置在對應的插入孔34內的狀態而固定於轉子鐵芯31。各二次導體32對轉子鐵芯31的固定，可以藉由例如以接著劑來接著二次導體32的外表面與插入孔34的內表面等來實現。

另外，可以採用積層鐵芯來作為定子鐵芯21及轉子鐵芯31。圖4是轉子鐵芯31為積層鐵芯100的情況下的側面視角。圖4是顯示概略的圖，實際上積 層鐵芯100的尺寸、後述的槽35的數量等是不同的。積層鐵芯100是藉由積層複數個電磁鋼板而形成。已積層的電磁鋼板彼此是藉由例如壓接、接著、或熔接等而固定。當採用積層鐵芯100來作為定子鐵芯21及轉子鐵芯31的情況下，構成積層鐵芯100的全部電磁鋼板的平面視角形狀為相同形狀。

形成定子鐵芯21及轉子鐵芯31的各電磁鋼板是藉由例如對成為母材的電磁鋼板進行沖裁加工等而形成。電磁鋼板可以使用由公知的常規材料所形成的電磁鋼板。電磁鋼板的化學組成並無特別限定。在圖示的例子中，採用無方向性電磁鋼板來作為電磁鋼板。可以採用例如JIS C 2552：2014的無方向性電磁鋼帶來作為無方向性電磁鋼板。然而，亦可取代無方向性電磁鋼板而採用方向性電磁鋼板來作為電磁鋼板。可以採用例如JIS C 2553：2012的方向性電磁鋼帶來作為方向性電磁鋼板。

為了改善電磁鋼板的加工性或積層鐵芯100的鐵損，在電磁鋼板的兩面設置有絕緣被膜。可以應用例如(1)無機化合物、(2)有機樹脂、(3)無機化合物與有機樹脂的混合物等，來作為構成絕緣被膜的物質。無機化合物可列舉例如：(1)重鉻酸鹽與硼酸的複合物、(2)磷酸鹽與二氧化矽的複合物等。有機樹脂可列舉：環氧系樹脂、丙烯酸系樹脂、丙烯酸苯乙烯系樹脂、聚酯系樹脂、聚矽氧系樹脂、氟系樹脂等。

另外，在圖示的例子中，定子鐵芯21及轉子鐵芯31都是積層鐵芯100。這些定子鐵芯21及轉子鐵芯31是使用前述常規材料來作為電磁鋼板。

以下，針對轉子30的詳細內容進行說明。

複數個二次導體32是如前述地埋入於轉子鐵芯31。複數個二次導體32中的軸方向的一個端部是相對於轉子鐵芯31而在軸方向的外側(轉子鐵芯31的外部)互相連結，另一個端部也是相對於轉子鐵芯31而在軸方向的外側(轉子鐵芯31的外部)互相連結。在圖示的例子中，二次導體32為長方體形。二次導體32在平面 視角下為矩形狀。

在此，在感應馬達10中，為了有效率地將轉子磁通傳達至定子20，在複數個二次導體32的外周部(外周側)分別設置有稱為開放槽35的空隙(開口部)。以下，將開放槽35簡稱為槽35。複數個槽35是相對於轉子鐵芯31當中複數個二次導體32而配置在轉子鐵芯31的徑方向的外側。複數個槽35是在複數個二次導體32的徑方向的外側開口於轉子鐵芯31的外周。複數個槽35是在軸方向上貫穿轉子鐵芯31的空隙部。複數個槽35是涵蓋轉子鐵芯31的軸方向的全長而連續。複數個二次導體32是通過複數個槽35而露出在徑方向的外側。槽35例如是作為磁障來發揮功能，前述磁障是為了使從轉子鐵芯31朝向定子20(複數個齒部23)的磁通的流入路徑(磁通路徑)適當地分布而設置。藉此，磁通會有效地從轉子鐵芯31傳達至定子20，可以得到轉矩增大或應力減低的效果。槽35的圓周方向的寬度較理想的是比插入孔34的圓周方向的寬度更大。

當採用積層鐵芯100來作為轉子鐵芯31的情況下，包含構成轉子鐵芯31的全部電磁鋼板的槽35及插入孔34的平面視角形狀較理想的是相同形狀。較理想的是，在構成轉子鐵芯31的全部電磁鋼板中，各槽35及各插入孔34的形狀及配置是一致的。又，較理想的是，在轉子鐵芯31的側面視角下，槽35的開口部是形成為平行於軸方向(當轉子鐵芯31為積層鐵芯100的情況下，為積層鐵芯100的積層方向)、或垂直於電磁鋼板的平面方向而連續。構成轉子鐵芯31的全部電磁鋼板中的槽35的配置及形狀較理想的是在軸方向上為一致。亦即，較理想的是，在轉子鐵芯31的側面視角下，槽35會涵蓋軸方向全長而連通，一部分也未被斷開。又，各槽35的形狀較理想是相同的。

如圖2所示，在轉子鐵芯31設置有槽後端面36及槽前端面37。槽後端面36及槽前端面37是形成槽35的一對端面。槽後端面36及槽前端面37是設置成在圓周方向(旋轉方向)上夾著槽35而相向。槽後端面36是以基準線Lc為基準而 位於感應馬達10的旋轉方向(圓周方向)的後方。槽後端面36是槽35的旋轉後方側的端面。槽前端面37是以基準線Lc為基準而位於感應馬達10的旋轉方向的前方。槽前端面37是槽35的旋轉前方側的端面。在圖示的例子中，槽後端面36及槽前端面37是互相平行的。

基準線Lc是規定成交叉於轉子鐵芯31的中心軸線O，並且通過二次導體32的圓周方向上的中央之線。二次導體32及插入孔34的形狀是以基準線Lc為基準而在圓周方向上對稱。在本實施形態中，二次導體32及插入孔34是在平面視角下為同等的形狀且同等的大小。在平面視角下，二次導體32及插入孔34呈一對邊沿著徑方向(平行於徑方向)延伸，並且在徑方向上較長的矩形狀。另外，在本實施形態中，雖然二次導體32及插入孔34雙方的形狀是以基準線Lc為基準而在圓周方向上對稱，但亦可僅有二次導體32及插入孔34的其中一者的形狀是以基準線Lc為基準而在圓周方向上對稱。在轉子30中，是二次導體32及插入孔34的至少一者的形狀以基準線Lc為基準而在圓周方向上對稱。

以下，將感應馬達10的旋轉方向(圓周方向)的前方單純地設為前方F，將旋轉方向的後方單純地設為後方R。另外，在可繞著中心軸線O往兩個方向旋轉的感應馬達10的情況下，上述旋轉方向是指感應馬達10主要旋轉的旋轉方向。又，在圖示的例子中，將觀看紙面時的逆時針方向設為前方F，將順時針方向設為後方R。

在此，說明後方基準位置(旋轉後方基準位置)Pr及前方基準位置(旋轉前方基準位置)Pf，來作為決定槽35的形狀所必要的基準位置。

在二次導體32中，將後方R側的第1側面32a當中徑方向外側(沿著徑方向而在轉子鐵芯31的外周側)的端部設為第1外側端部32b。又，在二次導體32中，將前方F側的第2側面32c當中徑方向外側的端部設為第2外側端部32d。又，將槽後端面36當中徑方向外側的端部設為旋轉後方端部36a。又，將槽前端面37當中徑 方向外側的端部設為旋轉前方端部37a。

又，以轉子鐵芯31的中心軸線O為中心，將第1外側端部32b及旋轉後方端部36a的圓周方向上的分離角設為θ1。以轉子鐵芯31的中心軸線O為中心，將第2外側端部32d及旋轉前方端部37a的圓周方向上的分離角設為θ4。此外，以轉子鐵芯31的中心軸線O為中心，將基準線Lc及旋轉後方端部36a的圓周方向上的分離角設為θ2。以轉子鐵芯31的中心軸線O為中心，將基準線Lc及旋轉前方端部37a的圓周方向上的分離角設為θ3。

在此條件下，將分離角θ1=θ2=θ3=θ4時的槽後端面36中的徑方向外側的端部(旋轉後方端部36a)設為後方基準位置Pr，將槽前端面37中的徑方向外側的端部(旋轉前方端部37a)設為前方基準位置Pf。

換言之，將把中心角以θ1=θ2分成二等分的直線與轉子鐵芯31的外周圓交叉的點設為後方基準位置Pr，前述中心角是交叉於中心軸線O並且通過二次導體32的第1外側端部32b的直線、與基準線Lc所形成的中心角。又，將把中心角以θ3=θ4分成二等分的直線與轉子鐵芯31的外周圓交叉的點設為前方基準位置Pf，前述中心角是交叉於中心軸線O並且通過二次導體32的第2外側端部32d的直線、與基準線Lc所形成的中心角。進一步換言之，後方基準位置Pr是分離角θ1=θ2=θ3=θ4時的旋轉後方端部36a的圓周方向位置(通過轉子鐵芯31的中心軸線O與旋轉後方端部36a的直線)。又，前方基準位置Pf是分離角θ1=θ2=θ3=θ4時的旋轉前方端部37a的圓周方向位置(通過轉子鐵芯31的中心軸線O與旋轉前方端部37a的直線)。

另外，在參考例之感應馬達10中，分離角θ1=θ2=θ3=θ4。在此情況下，在轉子鐵芯31設置有第1支撐部41及第2支撐部42。第1支撐部41是在轉子鐵芯31當中位於二次導體32的徑方向外側且槽後端面36的後方的部分。第2支撐部42是在轉子鐵芯31當中位於二次導體32的徑方向外側且槽前端面37的前方 的部分。這些第1支撐部41及第2支撐部42承受作用於二次導體32的離心力，例如，限制二次導體32往徑方向外側的膨出等。

在此，當分離角θ1太小的情況下，在圓周方向上槽後端面36會過於接近第1外側端部32b。據此，第1支撐部41會變得過小。又，當分離角θ4太小的情況下，在圓周方向上槽前端面37會過於接近第2外側端部32d。據此，第2支撐部42會變得過小。因此，要用第1支撐部41及第2支撐部42來擔保作用於二次導體32的離心力是困難的。因此，較理想的是，將分離角θ1、θ4的大小設為圖2所示的分離角θ1=θ2=θ3=θ4時的分離角θ1及分離角θ4以上，藉由第1支撐部41及第2支撐部42來擔保作用於二次導體32的離心力之構成。

另一方面，分離角θ1、θ4的大小比圖2所示的分離角θ1、θ4更小的構成，從擔保作用於二次導體32的離心力的觀點來看並不理想。

接著，依據圖3來說明決定槽35的形狀所必要的槽35的分離角θb及分離角θf。

如圖3所示，將旋轉後方端部36a相對於後方基準位置Pr之往旋轉後方的分離角設為θb。分離角θb是將相對於後方基準位置Pr的後方R設為正(+)，將前方F設為負(-)。將旋轉前方端部37a相對於前方基準位置Pf之往旋轉前方的分離角設為θf。分離角θf是將相對於前方基準位置Pf的前方F設為正(+)，將後方R設為負(-)。

據此，將分離角θb及分離角θf設為正的範圍之構成，第1支撐部41及第2支撐部42是配置在從二次導體32當中徑方向的外側的外端部32e往圓周方向退避的位置。亦即，對應於第1支撐部41及第2支撐部42的區域會變小。因此，將分離角θb及分離角θf設為正的範圍的構成，從以第1支撐部41及第2支撐部42來擔保作用於二次導體32的離心力的觀點來看並不理想。

[第1實施形態]

在此，在圖5至圖9所示的本實施形態之感應馬達10A、10B中，從轉矩提升 的觀點來看，將槽後端面36及槽前端面37刻意設為以基準線Lc為基準而在圓周方向上非對稱。當採用積層鐵芯100來作為轉子鐵芯31的情況下，以基準線Lc為基準，將構成轉子鐵芯31的全部電磁鋼板的槽35A、35B設為在圓周方向上非對稱。另外，其他部分和參考例之感應馬達10是相同的。

(第1例)

首先，在圖5至圖7所示的第1例的感應馬達10A中，槽35A是使槽後端面36往後方R側位移，相對於基準線Lc而為非對稱。圖7是說明圖6所示的分離角的示意圖。

如圖5至圖7所示，槽35A的開口部的形狀是如以下地決定。

亦即，當將後方基準位置Pr設為0時，旋轉後方端部36a相對於後方基準位置Pr之圓周方向上的分離角θb為0≦θb≦0.5θs。

在此，θs滿足θs=360〔deg〕/Nslot，Nslot是指定子槽24的數量(在圖示的例子中為24)。

在0≦θb≦0.5θs中，旋轉前方端部37a相對於前方基準位置Pf之圓周方向上的分離角θf是如以下地決定。

亦即，當將前方基準位置Pf設為0，0≦θb<0.45θs時，分離角θf為-0.45θb≦θf≦0。此外，在0.45θs≦θb≦0.5θs時，分離角θf為4θb-2θs≦θf≦0。

另外，在圖示的例子中，θf=0，θb=0.45θs。

分離角θf是例如從積層鐵芯100抽出1片電磁鋼板，並且掃描槽35A的形狀來作為圖像資料，並藉由CAD來測定。

像這樣，藉由滿足分離角θb及分離角θf的關係，如後述，可以藉由槽35A的形狀變化來使感應馬達10A的轉矩提升(增加)。

(第2例)

接著，在圖8、圖9所示的第2例的感應馬達10B中，槽35B是使槽前端面37往 前方F側位移，相對於基準線Lc而為非對稱。

如圖8、圖9所示，槽35B的開口部的形狀是如以下地決定。

亦即，當將前方基準位置Pf設為0時，旋轉前方端部37a相對於前方基準位置Pf之圓周方向上的分離角θf為0≦θf≦0.45θs。

在0≦θf≦0.45θs中，旋轉後方端部36a相對於後方基準位置Pr之圓周方向上的分離角θb是如以下地決定。

亦即，當將後方基準位置Pr設為0，0≦θf≦0.25θs時，分離角θb為-0.8θf≦θb<0。此外，在0.25θs<θf≦0.45θs時，分離角θb為θf-0.45θs≦θb<0。

另外，在圖示的例子中，θb=0，θf=0.25θs。

像這樣，藉由滿足分離角θb及分離角θf的關係，如後述，可以藉由槽35B的形狀變化來使感應馬達10B的轉矩提升(增加)。

(參考例與第1例的磁通的比較)

接著，依據圖10、圖11來探討參考例的感應馬達10、及實施形態的第1例之形成有槽35A的感應馬達10A之轉矩。圖10是顯示參考例的感應馬達10中的磁通的流動，圖11是顯示實施形態的第1例的感應馬達10A中的磁通的流動。圖10、圖11所示的磁通(箭頭)是基於軟體所進行的模擬結果。

在圖10及圖11中，在感應馬達10、10A中分別顯示有4個齒部23各自的磁通密度、及從各齒部23往轉子鐵芯31的磁通的流動。

如圖10所示，在參考例的感應馬達10中，在磁通密度為1.92T、1.96T、1.83T的前方3個齒部23中，實線箭頭A所示的磁通密度向量往轉子鐵芯31的入射角度會被抑制為較小。又，在從後方接著這3個，磁通密度為1.92T的齒部23中，虛線箭頭B所示的磁通密度向量往轉子鐵芯31的入射角度也會被抑制為比較小。

如圖11所示，在實施形態的感應馬達10A中，和參考例的感應馬達 10相較之下，位於最前方的齒部23的磁通密度是從參考例的1.92T下降至1.89T。又，其他齒部23也是從前方朝向後方依序從1.96T下降到1.87T，從1.83T下降到1.70T，從1.29T下降到1.26T。亦即，和參考例的感應馬達10相較之下，實施形態的感應馬達10A的磁通密度會整體下降。

另一方面，在實施形態的感應馬達10A中，在前方2個齒部23中，實線箭頭C所示的磁通密度向量往轉子鐵芯31的入射角度較大。藉此，可想到的是，馬克士威應力變大，在實施形態之形成有槽35A的感應馬達10A中實現了轉矩的提升。

在此，虛線箭頭D所示的磁通密度向量的部分是磁通路徑被遮斷。磁通路徑的遮斷雖然會導致轉矩的降低，但可想到的是，由於這部分齒部23的磁通密度較低，因此對轉矩的降低所造成的影響較小。

(參考例與第2例的磁通的比較)

接著，依據圖12、圖13來探討參考例的感應馬達10、及實施形態的第2例之形成有槽35B的感應馬達10B之轉矩。圖12是顯示參考例的感應馬達10中的磁通的流動，圖13是顯示實施形態的第2例的感應馬達10B中的磁通的流動。圖12、圖13所示的磁通(箭頭)是基於軟體所進行的模擬結果。

在圖12及圖13中，在感應馬達10、10B中分別顯示有4個齒部23各自的磁通密度、及從各齒部23往轉子鐵芯31的磁通的流動。在以下，為了說明，將這4個齒部23從前方依序設為齒部23A、23B、23C、23D。

如圖12所示，在參考例的感應馬達10中，從齒部23B，在轉子鐵芯31中相對於齒部23B(橫跨槽35)位於前方的部分流動有磁通密度0.51T的磁通。又，從齒部23C，在轉子鐵芯31中相對於齒部23C(橫跨槽35)位於前方的部分流動有磁通密度0.33T的磁通。藉由此磁通，會產生實線箭頭E所示的負的較大的轉矩。

如圖13所示，在實施形態的感應馬達10B中，從齒部23B往轉子鐵 芯31流動的磁通路徑會因槽35B而被妨礙，從各齒部23，在位於各齒部23A的前方的齒部23會流動有磁通。具體而言，從齒部23B往齒部23A流動有磁通密度0.37T，從齒部23C往齒部23B流動有磁通密度0.24T的磁通。據此，可以妨礙從齒部23往轉子鐵芯31流動的磁通路徑。

在此，不會因從齒部23往相鄰的齒部23(前方的齒部23)流動的磁通而產生負的轉矩。另一方面，從齒部23，在轉子鐵芯31中相對於齒部23(橫跨槽35)而位於前方的部分流動的磁通會有助於負的轉矩。據此，使磁通從齒部23流動至相鄰的齒部23，而妨礙從齒部23流動至轉子鐵芯31的磁通路徑，藉此可以將實線箭頭所示的前方F的負的轉矩抑制為較小。

又，在實施形態的感應馬達10B中，如虛線箭頭G所示，有助於正轉矩的磁通密度也會比參考例的感應馬達10稍大。具體而言，有助於虛線箭頭G所示的正轉矩的磁通密度是依齒部23B、齒部23C、齒部23D的順序而為1.76T、1.81T、1.92T。另一方面，圖12所示的參考例的感應馬達10的磁通密度是依齒部23B、齒部23C、齒部23D的順序而為1.75T、1.79T、1.90T。有助於正轉矩的磁通密度稍微較大的理由，可想到的是，由於有助於負轉矩的磁通路徑受到妨礙，受到妨礙的磁通流入到有助於正轉矩的路徑。藉此，可想到的是，在實施形態之形成有槽35B的感應馬達10B中，可實現轉矩的提升。

(槽後端面36及槽前端面37的較理想的位置之探討)

接著，依據圖14的圖形來說明在形成有槽35A的感應馬達10A中，解析槽後端面36的旋轉後方端部36a的位置變化與轉矩增加率的關係之結果。圖14是說明在槽35A中相對於旋轉後方端部36a的位置變化之轉矩的增加率的圖形。圖14是在縱軸顯示轉矩增加率(%)，在橫軸以θb/θs(%)來顯示旋轉後方端部36a的位置。另外，解析條件是基於表1。

[表1]

在圖14中，圖形G1顯示在已將槽前端面37的旋轉前方端部37a固定在θf/θs=0%的位置之狀態下，使旋轉後方端部36a的位置以θb/θs在0~60%的範圍內移動，並解析轉矩的增加率之結果。

圖形G2顯示在已將旋轉前方端部37a固定在θf/θs=-7.9%的位置之狀態下，使旋轉後方端部36a的位置以θb/θs在0~60%的範圍內移動，並解析轉矩的增加率之結果。

圖形G3顯示在已將旋轉前方端部37a固定在θf/θs=-15.8%的位置之狀態下，使旋轉後方端部36a的位置以θb/θs在0~60%的範圍內移動，並解析轉矩的增加率之結果。

圖形G4顯示在已將旋轉前方端部37a固定在θf/θs=-23.7%的位置之狀態下，使旋轉後方端部36a的位置以θb/θs在0~60%的範圍內移動，並解析轉矩的增加率之結果。

從圖形G1~G4的解析結果可確認到：在旋轉前方端部37a的位置為θf/θs=0~- 15.8%的範圍中，至少有一部分的轉矩增加的範圍。亦即，可得知當將槽35如圖6所示的槽35A一樣，形成為槽後端面36相對於基準位置而位於後方R側，且槽相對於基準線Lc而為非對稱的開口形狀之情況下，藉由設為θf/θs=0~-15.8%，且θb/θs=0~60%的範圍，會至少有一部分的轉矩提升(增加)的範圍。

接著，依據圖15的圖形來說明在形成有槽35B的感應馬達10B中，解析槽前端面37的旋轉前方端部37a的位置變化與轉矩增加率的關係之結果。圖15是說明在槽35B中相對於旋轉前方端部37a的位置變化之轉矩的增加率的圖形。圖15是在縱軸顯示轉矩增加率(%)，在橫軸以θf/θs(%)來顯示旋轉前方端部37a的位置。另外，解析條件是基於表1。

在圖15中，圖形G5顯示在已將槽後端面36的旋轉後方端部36a固定在θb/θs=0%的位置之狀態下，使旋轉前方端部37a的位置以θf/θs在0~60%的範圍內移動，並解析轉矩的增加率之結果。

圖形G6顯示在已將旋轉後方端部36a固定在θb/θs=-7.9%的位置之狀態下，使旋轉前方端部37a的位置以θf/θs在0~60%的範圍內移動，並解析轉矩的增加率之結果。

圖形G7顯示在已將旋轉後方端部36a固定在θb/θs=-15.8%的位置之狀態下，使旋轉前方端部37a的位置以θf/θs在0~60%的範圍內移動，並解析轉矩的增加率之結果。

圖形G8顯示在已將旋轉後方端部36a固定在θb/θs=-23.7%的位置之狀態下，使旋轉前方端部37a的位置以θf/θs在0~60%的範圍內移動，並解析轉矩的增加率之結果。

從圖形G5~G8的解析結果可確認到：在旋轉後方端部36a的位置為θb/θs=0~-15.8%的範圍中，至少有一部分的轉矩增加的範圍。亦即，可得知當將槽35如圖9所示的槽35B一樣，形成為槽前端面37相對於基準位置而位於前方F側，且槽 相對於基準線Lc而為非對稱的開口形狀之情況下，藉由設為θb/θs=0~-15.8%，且θf/θs=0~60%的範圍，會至少有一部分的轉矩提升(增加)的範圍。

接著，依據圖16的圖形來說明槽35A及槽35B所造成的轉矩增加範圍。圖16是依據圖14的解析結果及圖15的解析結果來製作的圖形。圖16是說明相對於槽35A的旋轉後方端部36a及槽35B的旋轉前方端部37a的位置變化之轉矩的增加範圍的圖形。圖16是在縱軸以θb/θs(%)顯示旋轉後方端部36a的位置，在橫軸以θf/θs(%)顯示旋轉前方端部37a的位置。

在圖16中，圖形G9顯示和參考例的感應馬達10相較之下轉矩未增加(轉矩增加量為0)的等高線。圖形G9的框內顯示轉矩增加的範圍。

在此，在圖2所示的分離角θ1及分離角θ4過小的情況下，要用第1支撐部41及第2支撐部42來擔保作用於二次導體32的離心力是困難的。據此，為了以第1支撐部41及第2支撐部42來擔保作用於二次導體32的離心力，較理想的是將分離角θf設為從零到負的值的範圍，將分離角θb設為從零到負的值的範圍。

於是，在圖形G9中，以網底部E1來顯示：如圖6所示的槽35A，當槽後端面36相對於基準位置而位於後方R側，槽相對於基準線Lc而為非對稱的情況下在實施上較理想的容許範圍。又，在圖形G9中，以網底部E2來顯示：如圖9所示的槽35B，當槽前端面37相對於基準位置而位於前方F側，槽相對於基準線Lc而為非對稱的情況下在實施上較理想的容許範圍。E1、E2是在θf/θs=0，且θb/θs=0與後述的空白部E3的外緣所包圍的範圍當中，E2為θf/θs≧0且θb/θs≦0的範圍，E1為θf/θs≦0且θb/θs≧0的範圍。又，由於槽相對於基準線Lc而為非對稱，因此在E1及E2中不包含θf/θs=θb/θs=0的點。

另外，在圖形G9中，空白部E3所示的範圍也是顯示轉矩增加的範圍。空白部E3是在圖6所示的槽35A中分離角θf為正的範圍，在圖8所示的槽35B中分離角θb為正的範圍(位於所謂的第1象限)。因此，要用第1支撐部41及第2支 撐部42來擔保作用於二次導體32的離心力是困難的。於是，將空白部E3從槽35A及槽35B之實施的較理想的範圍去除。但是，例如，亦可設為可以用其他手段來擔保二次導體32的離心力，藉此在空白部E3的範圍中實施槽35A及槽35B。

接著，在圖16中，針對直線G10、直線G11、及θf/θs=0所包圍的範圍E4進行說明。範圍E4是位於網底部E1的內部，並且是滿足圖5、圖6所說明的以下關係的範圍。

亦即，當將後方基準位置Pr設為0時，旋轉後方端部36a相對於後方基準位置Pr之圓周方向上的分離角θb為0≦θb≦0.5θs。

在0≦θb≦0.5θs中，旋轉前方端部37a相對於前方基準位置Pf之圓周方向上的分離角θf是如以下地決定。

亦即，當將前方基準位置Pf設為0，0≦θb<0.45θs時，分離角θf為-0.45θb≦θf≦0。此外，在0.45θs≦θb≦0.5θs時，分離角θf為4θb-2θs≦θf≦0。

藉由滿足以上說明的分離角θb及分離角θf的關係，亦即，滿足第1實施形態的第1例的條件，可以藉由槽35A的形狀變化來使感應馬達10A的轉矩提升。

又，在圖16中，針對直線G12、直線G13、及θb/θs=0所包圍的範圍E5進行說明。範圍E5是位於網底部E2的內部，並且是滿足圖8、圖9所說明的以下關係的範圍。

亦即，當將前方基準位置Pf設為0時，旋轉前方端部37a相對於前方基準位置Pf之圓周方向上的分離角θf為0≦θf≦0.45θs。

在0≦θf≦0.45θs中，旋轉後方端部36a相對於後方基準位置Pr之圓周方向上的分離角θb是如以下地決定。

亦即，當將後方基準位置Pr設為0，0≦θf≦0.25θs時，分離角θb為-0.8θf≦θb<0。此外，在0.25θs<θf≦0.45θs時，分離角θb為θf-0.45θs≦θb<0。

藉由滿足以上說明的分離角θf及分離角θb的關係，亦即，滿足第1實施形態 的第2例的條件，可以藉由槽35B的形狀變化來使感應馬達10B的轉矩提升。

如以上，因應於槽後端面36及槽前端面37的位置、形成於定子20的定子槽24的數量、二次導體32的條數，來計算感應馬達10A、10B中的磁通，並且依據計算結果來設計感應馬達10A、10B，藉此即可以設計高轉矩的感應馬達10A、10B。

本案發明人想到像這樣的構想的背景是如以下。

在感應馬達10A、10B中，從因定子20電流所造成磁通、因磁通的時間變化而在轉子30的二次導體產生的二次電流所產生的勞侖茲力(Lorentz force)，來得到轉矩。又，轉子30與定子20之間的馬克士威應力也有助於轉矩。由於在感應馬達10A、10B中必須使二次導體產生感應電流，因此定子20電流的頻率與轉子30旋轉頻率會不同。亦即，轉子30與定子20磁場的相對的位置關係會時時刻刻變化。因此，在以往技術中，幾乎沒有看到因槽35A、35B的形狀變化所造成的特性提升的例子。雖然有一部分使二次導體的形狀變化的例子，但因槽35A、35B所造成的特性提升並無例子。

本案發明人是在此構造的感應馬達10A、10B中，以提升轉矩為目的，實施基於日本專利特開2021-114099號公報所記載的內容之解析，來探討轉子30形狀的最佳化。其結果，暗示有以下情形：除了槽35A、35B以外還可藉由在二次導體的兩側追加新的磁障來提升轉矩。此外，在進行了探討後，確認到將新的磁障開口於轉子30鐵芯的外周，藉此轉矩會更加提升。其結果，暗示有以下情形：和追加新的磁障相較之下，可以單純藉由改變既有的槽35A、35B的開口位置來實現轉矩的提升。

感應馬達10A、10B的轉矩是由二次導體的電流所受的勞侖茲力、及從二次電流產生的磁通所造成的馬克士威應力而構成，馬克士威應力的比例一般較大。因此，可想到的是，改變槽35A、35B的開口位置來使二次電流磁通與定子20磁 通的導通路徑變化，藉此特別可提高馬克士威應力來提升感應馬達10A、10B的轉矩。

[第2實施形態]

在此，在第1實施形態中，雖然說明了在感應馬達10A、10B的定子鐵芯21及轉子鐵芯31採用常規材料(在積層鐵芯的電磁鋼板採用常規材料)的例子，但定子鐵芯21及轉子鐵芯31的材質並不限定於此。亦可採用例如高Bs材(高飽和磁通密度材)，來作為定子鐵芯21及轉子鐵芯31的材質(積層鐵芯的電磁鋼板)。

以下，將採用高Bs材的感應馬達15A、15B作為第2實施形態來說明。

另外，在以下的說明中是採用高Bs材的第2實施形態的感應馬達15A、15B，將具有相對於參考例的感應馬達10的槽35而往後方側錯開的槽35A之構成設為感應馬達15A，將具有相對於參考例的感應馬達10的槽35而往前方側錯開的槽35B之構成設為感應馬達15B。

首先，依據圖17的圖形來說明感應馬達15A、15B的槽35A及槽35B所造成的轉矩增加範圍。圖17是說明在感應馬達15A、15B中相對於槽35A的旋轉後方端部36a及槽35B的旋轉前方端部37a的位置變化之轉矩的增加範圍的圖形。圖17是在縱軸以θb/θs(%)顯示旋轉後方端部36a的位置，在橫軸以θf/θs(%)顯示旋轉前方端部37a的位置。

在圖17中，圖形G14顯示和參考例的感應馬達10相較之下轉矩未增加(轉矩增加量為0)的等高線。圖形G14的框內顯示轉矩增加的範圍。

在此，在圖2所示的分離角θ1及分離角θ4過小的情況下，要用第1支撐部41及第2支撐部42來擔保作用於二次導體32的離心力是困難的。據此，和第1實施形態同樣地，較理想的是將分離角θf設為從零到負的值的範圍，將分離角θb設為從零到負的值的範圍。

於是，在圖形G14中，以網底部E6來顯示圖6所示的槽35A的實施之較理想的容許範圍。又，在圖形G14中，以網底部E7來顯示圖9所示的槽35B的實施之較理想的容許範圍。

在此，在直線G15中，空白部E8所示的範圍也是顯示轉矩增加的範圍。但是，在空白部E8中，和第1實施形態同樣地，要用第1支撐部41及第2支撐部42來擔保作用於二次導體32的離心力是困難的。於是，將空白部E8從槽35A及槽35B之實施的較理想的範圍去除。但是，例如，亦可設為可以用其他手段來擔保二次導體32的離心力，藉此在空白部E8的範圍中實施槽35A及槽35B。

接著，在圖17中，針對直線G15、直線G16、直線G17、及θf/θs=0所包圍的範圍E9進行說明。範圍E9是顯示感應馬達15B中的槽後端面36及槽前端面37的較理想位置的範圍。範圍E9是位於網底部E6的內部，並且是滿足以下關係的範圍。

亦即，當將後方基準位置Pr設為0時，旋轉後方端部36a相對於後方基準位置Pr之圓周方向上的分離角θb為0≦θb≦0.5θs。

在0≦θb≦0.5θs中，旋轉前方端部37a相對於前方基準位置Pf之圓周方向上的分離角θf是如以下地決定。

亦即，當將前方基準位置Pf設為0，0≦θb<0.25θs時，分離角θf為-0.8θb≦θf。此外，在0.25θs<θb≦0.5θs時，分離角θf為-2θs≦θf。

像這樣，藉由滿足分離角θb及分離角θf的關係，可以藉由槽35A的形狀變化來使感應馬達15B的轉矩提升(增加)。

又，在圖17中，針對直線G18、直線G19、直線G20、及θb/θs=0所包圍的範圍E10進行說明。範圍E10是顯示感應馬達15A中的槽後端面36及槽前端面37的較理想位置的範圍。範圍E10是位於網底部E7的內部，並且是滿足以下關係的範圍。

亦即，當將前方基準位置Pf設為0時，旋轉前方端部37a相對於前方基準位置Pf之圓周方向上的分離角θf為0≦θf≦0.45θs。

在0≦θf≦0.45θs中，旋轉後方端部36a相對於後方基準位置Pr之圓周方向上的分離角θb是如以下地決定。

亦即，當將後方基準位置Pr設為0，0≦θf≦0.25θs時，分離角θb為-0.8θf≦θb。此外，在0.25θs<θf≦0.35θs時，分離角θb為-0.25θs≦θb。除此之外，在0.35θs<θf≦0.45θs時，分離角θb為2θf-0.9θs≦θb。

像這樣，藉由滿足分離角θb及分離角θf的關係，可以藉由槽35B的形狀變化來使感應馬達15A的轉矩提升(增加)。

[第1實施形態與第2實施形態的比較]

接著，依據圖18至圖23來說明採用了常規材料的第1實施形態的感應馬達10A、10B、及採用了高Bs材的第2實施形態的感應馬達15A、15B的轉矩的增加範圍。

首先，依據圖18至圖20來說明採用了圖9所示的槽35B的感應馬達10B及感應馬達15B所造成的轉矩的增加範圍。圖18是將圖16的圖形與圖17的圖形重疊而成的圖形。圖18是說明在感應馬達10A、10B及感應馬達15A、15B中槽35B所造成的轉矩的增加範圍之差異的圖形。圖18是在縱軸以θb/θs(%)顯示旋轉後方端部36a的位置，在橫軸以θf/θs(%)顯示旋轉前方端部37a的位置。

如圖18所示，在感應馬達10B及感應馬達15B中，將要比較槽35B所造成的轉矩之位置處設為第1比較位置處Pc1。第1比較位置處Pc1在感應馬達15B的圖形G14中，包含在圖9所示的槽35B的實施之較理想的範圍。另一方面，第1比較位置處Pc1在感應馬達10B的圖形G9中，脫離槽35B的實施之較理想的範圍。

圖19是第1比較位置處Pc1中的感應馬達15B(第2實施形態)的解析 結果，圖20是第1比較位置處Pc1中的感應馬達10B(第1實施形態)的解析結果。圖19、圖20所示的磁通(箭頭)是基於軟體所進行的模擬結果。

在圖19及圖20中，在感應馬達10B、15B中分別顯示有2個齒部23各自的磁通密度、及從轉子鐵芯31往各齒部23的磁通的流動。在以下，為了說明，將這2個齒部23從前方依序設為齒部23A、23B。

如圖19所示，感應馬達15B從轉子鐵芯31朝向前方的齒部23A的磁通的磁通密度，在齒部23A上的部分P1中為2.35T。又，從轉子鐵芯31朝向後方的齒部23B的磁通的磁通密度，在齒部23B上的部分P2中為1.44T。由於感應馬達15B是採用高Bs材，因此磁通飽和密度高。據此，在部分P1中磁通密度會上升，磁通密度對轉矩的貢獻會變大。藉此，感應馬達15B是圖18所示的第1比較位置處Pc1被包含在槽35B的實施之較理想的範圍。

如圖20所示，感應馬達10B之從轉子鐵芯31朝向前方的齒部23A的磁通的磁通密度，在齒部23A上的部分P1中為2.04T。又，從轉子鐵芯31朝向後方的齒部23B的磁通的磁通密度，在齒部23B上的部分P2中為1.35T。由於感應馬達10B採用常規材料，因此磁通飽和密度比高Bs材低。據此，在部分P1中磁通密度在2.04T成為飽和狀態，和高Bs材相比磁通密度為下降，磁通密度對轉矩的貢獻較小。另外，磁通的一部分會侵入後方的齒部23B。因磁通密度對轉矩的貢獻較小，所以感應馬達10是圖18所示的第1比較位置處Pc1脫離槽35B的實施之較理想的範圍。

接著，依據圖21至圖23來說明採用了圖6所示的槽35A的感應馬達10A及感應馬達15A所造成的轉矩的增加範圍。

圖21是和圖18同樣地將圖16的圖形與圖17的圖形重疊而成的圖形。如圖21所示，在感應馬達10A及感應馬達15A中，將要比較槽35A所造成的轉矩之位置處設為第2比較位置處Pc2。第2比較位置處Pc2在感應馬達15A的圖形 G14中，包含在圖6所示的槽35A的實施之較理想的範圍。另一方面，第2比較位置處Pc2在感應馬達10A的圖表G9中，脫離槽35A的實施之較理想的範圍。

圖22是第2比較位置處Pc2中的感應馬達15A(第2實施形態)的解析結果，圖23是第2比較位置處Pc2中的感應馬達10A(第1實施形態)的解析結果。圖22、圖23所示的磁通(箭頭)是基於軟體所進行的模擬結果。

在圖22及圖23中，在感應馬達10A、15A中分別顯示有2個齒部23各自的磁通密度、及從轉子鐵芯31往各齒部23的磁通的流動。在以下，為了說明，將這2個齒部23從前方依序設為齒部23A、23B。

如圖22所示，感應馬達15A從轉子鐵芯31朝向前方的齒部23A的磁通的磁通密度，在齒部23A上的部分P1中為2.07T。又，從轉子鐵芯31朝向後方的齒部23B的磁通的磁通密度，在齒部23B上的部分P2中為0.99T。由於感應馬達15A是採用高Bs材，因此磁通飽和密度高。據此，在部分P1中磁通密度會上升，磁通密度對轉矩的貢獻會變大。藉此，感應馬達15A是圖21所示的第2比較位置處Pc2被包含在槽35A的實施之較理想的範圍。

如圖23所示，感應馬達10A從轉子鐵芯31朝向前方的齒部23A的磁通的磁通密度，在齒部23A上的部分P1中為1.87T。又，從轉子鐵芯31朝向後方的齒部23B的磁通的磁通密度，在齒部23B上的部分P2中為0.95T。由於感應馬達10A採用常規材料，因此磁通飽和密度比高Bs材低。據此，在部分P1中磁通密度在1.87T成為飽和狀態，磁通密度比高Bs材低，磁通密度對轉矩的貢獻較小。另外，磁通的一部分會侵入後方的齒部23B。因磁通密度對轉矩的貢獻較小，所以感應馬達10A是圖21所示的第2比較位置處Pc2脫離槽35A的實施之較理想的範圍。

另外，本發明的技術範圍並不限定於前述實施形態，可以在不脫離本發明的主旨之範圍內加入各種變更。

在前述實施形態中，槽後端面36及槽前端面37為平行(形狀是以基準線Lc為基準而對稱)，且槽後端面36及槽前端面37的圓周方向的位置是相對於基準線Lc而在圓周方向上為非對稱。槽後端面36的圓周方向的位置是槽後端面36的徑方向外側的端部(旋轉後方端部36a)。槽前端面37的圓周方向的位置是槽前端面37的徑方向外側的端部(旋轉前方端部37a)。然而，本發明並不限定於此，只要一對端面以基準線為基準而在圓周方向上非對稱即可。一對端面以基準線為基準而在圓周方向上非對稱，不僅是指槽後端面36及槽前端面37的形狀及圓周方向位置之雙方是以基準線Lc為基準而為非對稱的情況，也是指槽後端面36及槽前端面37的形狀或圓周方向位置的任一者是以基準線Lc為基準而為非對稱的情況。例如，槽後端面36及槽前端面37亦可不平行。在此情況下，較理想的是，槽後端面36及槽前端面37是形成為：槽後端面36的旋轉後方端部36a及槽前端面37的旋轉前方端部37a的圓周方向位置是分別相對於基準線Lc而在圓周方向上為非對稱。從提升轉矩的觀點來看，較理想的是，槽後端面36及槽前端面37的形狀是以基準線Lc為基準而為對稱，且圓周方向位置是以基準線Lc為基準而為非對稱。

槽35的形狀並不限定於前述實施形態所示的形態。例如，當槽35的後端相對於二次導體32往後方突出的情況下，槽35的後端亦可朝向徑方向的內側延伸，並且位於比二次導體32中的外端部32e更往徑方向的內側。當槽35的前端相對於二次導體32往前方突出的情況下，槽35的前端亦可朝向徑方向的內側延伸，並且位於比二次導體32中的外端部32e更往徑方向的內側。

定子20的形狀並不限定於前述實施形態所示的形態。具體而言，定子鐵芯21的外徑及內徑的尺寸、積層厚度、槽數、齒部23的圓周方向與徑方向的尺寸比例、齒部23與芯背22的徑方向的尺寸比例等，可因應於所期望的感應馬達10的特性來任意地設計。

轉子30的形狀並不限定於前述實施形態所示的形態。具體而言，轉子鐵芯31的外徑及內徑的尺寸、積層厚度、極數等可因應於所期望的感應馬達10的特性來任意地設計。

在前述實施形態中，雖然定子鐵芯21及轉子鐵芯31都是設為積層鐵芯，但亦可不是積層鐵芯。

另外，在不脫離本發明的主旨之範圍內，可以將前述實施形態的構成要素適當地置換為習知的構成要素，又，亦可適當地組合前述變形例。

產業上之可利用性

根據本發明，可以藉由槽的形狀變化來使轉矩提升。據此，產業上的可利用性是很大的。

30:轉子

31:轉子鐵芯

32:二次導體

34:插入孔

35,35A:槽

36:槽後端面

36a:旋轉後方端部

37:槽前端面

37a:旋轉前方端部

Lc:基準線

O:中心軸線(轉子的中心軸)

Claims (8)

1. 一種轉子，其具備： 轉子鐵芯；及 二次導體，在前述轉子鐵芯中，在前述轉子鐵芯的圓周方向上隔著間隔而配置有複數個， 在前述轉子鐵芯上形成有複數個插入孔，前述插入孔是在前述轉子鐵芯的軸方向上貫穿前述轉子鐵芯，並且插入有前述二次導體， 前述轉子鐵芯之相對於前述二次導體而在前述轉子鐵芯的徑方向的外側，設置有在前述徑方向的外側開口的槽， 前述二次導體是透過前述槽而露出於前述徑方向的外側， 在前述轉子鐵芯上設置有在前述圓周方向上夾著前述槽而相向的一對端面， 當規定了交叉於前述轉子鐵芯的中心軸且通過前述二次導體的前述圓周方向上的中央之基準線時， 前述二次導體及前述插入孔當中的至少一者的形狀是以前述基準線為基準而在前述圓周方向上對稱， 前述一對端面是以前述基準線為基準而在前述圓周方向上為非對稱。
2. 一種轉子鐵芯，是感應馬達用的轉子鐵芯， 在前述轉子鐵芯上形成有複數個插入孔，前述插入孔是在前述轉子鐵芯的軸方向上貫穿前述轉子鐵芯，並且插入有二次導體， 在前述轉子鐵芯當中，在相對於前述插入孔而位於前述轉子鐵芯的徑方向的外側的部分，設置有在前述轉子鐵芯的徑方向的外側開口的槽， 在前述轉子鐵芯上設置有在前述轉子鐵芯的圓周方向上夾著前述槽而相向的一對端面， 當規定了交叉於前述轉子鐵芯的中心軸且通過前述插入孔的前述圓周方向上的中央之基準線時， 前述插入孔是以前述基準線為基準而在前述圓周方向上對稱， 前述一對端面是以前述基準線為基準而在前述圓周方向上為非對稱。
3. 一種感應馬達，其具備： 環狀的定子；及 如請求項1之轉子，配置於前述定子內。
4. 如請求項3之感應馬達，其中當將前述槽的旋轉前方端部相對於前述二次導體的旋轉前方基準位置之往旋轉前方的分離角設為θf，將前述槽的旋轉後方端部相對於前述二次導體的旋轉後方基準位置之往旋轉後方的分離角設為θb時， θf為0≦θf≦0.45θs， θb是當0≦θf≦0.25θs時，則-0.8θf≦θb＜0，當0.25θs＜θf≦0.45θs時，則θf-0.45θs≦θb＜0， 其中，前述旋轉前方基準位置是將中心角分成二等分並且交叉於前述轉子鐵芯的中心軸之直線與前述轉子鐵芯的外周圓交叉的點，前述中心角是交叉於前述中心軸且在前述二次導體中通過旋轉前方側的側面當中徑方向外側的端部之直線、與前述基準線所形成的中心角，前述旋轉前方端部是前述一對端面中的旋轉前方側的端面當中徑方向外側的端部，前述旋轉後方基準位置是將中心角分成二等分並且交叉於前述轉子鐵芯的中心軸之直線與前述轉子鐵芯的外周圓交叉的點，前述中心角是交叉於前述中心軸且在前述二次導體中通過旋轉後方側的側面當中徑方向外側的端部之直線、與前述基準線所形成的中心角，前述旋轉後方端部是前述一對端面中的旋轉後方側的端面當中徑方向外側的端部， 在此，θs滿足θs＝360［deg］/Nslot，Nslot是指前述定子的槽數。
5. 如請求項3之感應馬達，其中當將前述槽的旋轉前方端部相對於前述二次導體的旋轉前方基準位置之往旋轉前方的分離角設為θf，將前述槽的旋轉後方端部相對於前述二次導體的旋轉後方基準位置之往旋轉後方的分離角設為θb時， θb為0≦θb≦0.5θs， θf是當0≦θb＜0.45θs時，則-0.45θb≦θf≦0，當0.45θs≦θb≦0.5θs時，則4θb-2θs≦θf≦0， 其中，前述旋轉前方基準位置是將中心角分成二等分並且交叉於前述轉子鐵芯的中心軸之直線與前述轉子鐵芯的外周圓交叉的點，前述中心角是交叉於前述中心軸且在前述二次導體中通過旋轉前方側的側面當中徑方向外側的端部之直線、與前述基準線所形成的中心角，前述旋轉前方端部是前述一對端面中的旋轉前方側的端面當中徑方向外側的端部，前述旋轉後方基準位置是將中心角分成二等分並且交叉於前述轉子鐵芯的中心軸之直線與前述轉子鐵芯的外周圓交叉的點，前述中心角是交叉於前述中心軸且在前述二次導體中通過旋轉後方側的側面當中徑方向外側的端部之直線、與前述基準線所形成的中心角，前述旋轉後方端部是前述一對端面中的旋轉後方側的端面當中徑方向外側的端部， 在此，θs滿足θs＝360［deg］/Nslot，Nslot是指前述定子的槽數。
6. 如請求項3之感應馬達，其中當將前述槽的旋轉前方端部相對於前述二次導體的旋轉前方基準位置之往旋轉前方的分離角設為θf，將前述槽的旋轉後方端部相對於前述二次導體的旋轉後方基準位置之往旋轉後方的分離角設為θb時， θf為0≦θf≦0.45θs， θb是當0≦θf≦0.25θs時，則-0.8θf≦θb，當0.25θs＜θf≦0.35θs時，則-0.25θs≦θb，當0.35θs＜θf≦0.45θs時，則2θf-0.9θs≦θb， 其中，前述旋轉前方基準位置是將中心角分成二等分並且交叉於前述轉子鐵芯的中心軸之直線與前述轉子鐵芯的外周圓交叉的點，前述中心角是交叉於前述中心軸且在前述二次導體中通過旋轉前方側的側面當中徑方向外側的端部之直線、與前述基準線所形成的中心角，前述旋轉前方端部是前述一對端面中的旋轉前方側的端面當中徑方向外側的端部，前述旋轉後方基準位置是將中心角分成二等分並且交叉於前述轉子鐵芯的中心軸之直線與前述轉子鐵芯的外周圓交叉的點，前述中心角是交叉於前述中心軸且在前述二次導體中通過旋轉後方側的側面當中徑方向外側的端部之直線、與前述基準線所形成的中心角，前述旋轉後方端部是前述一對端面中的旋轉後方側的端面當中徑方向外側的端部， 在此，θs滿足θs＝360［deg］/Nslot，Nslot是指前述定子的槽數。
7. 如請求項3之感應馬達，其中當將前述槽的旋轉前方端部相對於前述二次導體的旋轉前方基準位置之往旋轉前方的分離角設為θf，將前述槽的旋轉後方端部相對於前述二次導體的旋轉後方基準位置之往旋轉後方的分離角設為θb時， θb為0≦θb≦0.5θs， θf是當0≦θb≦0.25θs時，則-0.8θb≦θf，當0.25θs＜θb≦0.5θs時，則-0.2θs≦θf， 其中，前述旋轉前方基準位置是將中心角分成二等分並且交叉於前述轉子鐵芯的中心軸之直線與前述轉子鐵芯的外周圓交叉的點，前述中心角是交叉於前述中心軸且在前述二次導體中通過旋轉前方側的側面當中徑方向外側的端部之直線、與前述基準線所形成的中心角，前述旋轉前方端部是前述一對端面中的旋轉前方側的端面當中徑方向外側的端部，前述旋轉後方基準位置是將中心角分成二等分並且交叉於前述轉子鐵芯的中心軸之直線與前述轉子鐵芯的外周圓交叉的點，前述中心角是交叉於前述中心軸且在前述二次導體中通過旋轉後方側的側面當中徑方向外側的端部之直線、與前述基準線所形成的中心角，前述旋轉後方端部是前述一對端面中的旋轉後方側的端面當中徑方向外側的端部， 在此，θs滿足θs＝360［deg］/Nslot，Nslot是指前述定子的槽數。
8. 一種感應馬達的設計方法，是如請求項3至7中任一項之感應馬達的設計方法， 因應於前述一對端面的位置、形成於前述定子的定子槽的數量、前述二次導體的條數來計算前述感應馬達中的磁通，並且依據計算結果來設計前述感應馬達。