(57)【要約】【課題】薄い電磁鋼板を複数枚積層した積層コアの中央のコアシャフト穴に回転シャフトを貫通させ、積層コアの円周上に形成したコアスロットに複数の導体部を貫通させ、エンドリングと導体部を接合した電動機用かご形回転子に対し、処理自体が簡易で、材料に薬品等を使用することなく、積層コアや回転シャフトの表面に性能の高い防錆層を形成させた電動機のかご形回転子を実現する。【解決手段】薄い電磁鋼板を複数枚積層した積層コアと、この積層コアの軸周りに環状に配置した複数の導体部と、複数の導体部と接続する複数のスロット部を有する環状のエンドリングを組み立てた後に、コア軸中心に回転シャフトを組み立て、その後に前記コアの表面と前記回転シャフトの表面に、スチーム処理により四酸化三鉄の防錆層を形成する。【選択図】図２
2010193623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄鉄板を複数枚積層した積層コアと、コア軸中心に配置した回転シャフトと、該回転シャフトの軸周りに環状に配置した複数の導体部と、該複数の導体部と接続する複数のスロット部を有する環状のエンドリングを配置した電動機用かご形回転子であって、前記積層コアの表面と前記回転シャフトの表面に、四酸化三鉄の防錆層を形成したことを特徴とする電動機用かご形回転子。
【請求項２】
薄鉄板を複数枚積層した積層コアと、コア軸中心に配置した回転シャフトと、該回転シャフトの軸周りに環状に配置した複数の導体部と、該複数の導体部と接続する複数のスロット部を有する環状のエンドリングを配置した電動機用かご形回転子であって、前記複数枚の薄鉄板の表面を含む前記積層コアの全表面と前記コア軸中心に配置した部分を含む前記回転シャフトの全表面に、四酸化三鉄の防錆層を形成したことを特徴とする電動機用かご形回転子。
【請求項３】
薄鉄板を複数枚積層したコアと、コア軸中心に配置した回転シャフトと、該回転シャフトの軸周りに環状に配置した導体部と、該導体部と接続するスロット部を有する環状のエンドリングを配置し、前記エンドリングの外表面から押圧する手段を用いて、前記エンドリングの外表面の導体に対応する位置に押圧成形を施して機械的かつ電気的接続部を形成した電動機用かご形回転子であって、前記複数枚の薄鉄板の表面を含む前記積層コアの全表面と前記コア軸中心に配置した部分を含む前記回転シャフトの全表面と前記押圧成形を施して形成した機械的かつ電気的接続部の表面とを含む電動機用かご形回転子の表面に、四酸化三鉄の防錆層を形成したことを特徴とする電動機用かご形回転子。
【請求項４】
薄鉄板を複数枚積層した積層コアと、コア軸中心に配置した回転シャフトと、該回転シャフトの軸周りに環状に配置した複数の導体部と、該複数の導体部と接続する複数のスロット部を有する環状のエンドリングを配置した電動機用かご形回転子と、前記かご形回転子に相対して、前記回転シャフトの同心円上に配置された固定子コアとこの固定子コアに組み込まれ電流を流す固定子巻線と前記回転シャフトの回転を円滑にする軸受を備えた電動機であって、前記かご形回転子の前記積層コアの表面と前記回転シャフトの表面に、四酸化三鉄の防錆層を形成したことを特徴とする電動機。
【請求項５】
薄鉄板を複数枚積層した積層コアと、コア軸中心に配置した回転シャフトと、該回転シャフトの軸周りに環状に配置した複数の導体部と、該複数の導体部と接続する複数のスロット部を有する環状のエンドリングを配置した電動機用かご形回転子と、前記かご形回転子に相対して、前記回転シャフトの同心円上に配置された固定子コアとこの固定子コアに組み込まれ電流を流す固定子巻線と前記回転シャフトの回転を円滑にする軸受を備えた電動機と、前記回転シャフトに取り付けた羽根車と、該羽根車を収納する中間ケーシングと、該中間ケーシングの一部に設けた吐出口から構成されたポンプ部と、を備えた水中ポンプであって、前記電動機用かご形回転子の前記積層コアの表面と前記回転シャフトの表面に、四酸化三鉄の防錆層を形成したことを特徴とする水中ポンプ。
【請求項６】
薄鉄板を複数枚積層した積層コアと、コア軸中心に配置した回転シャフトと、該回転シャフトの軸周りに環状に配置した複数の導体部と、該複数の導体部と接続する複数のスロット部を有する環状のエンドリングを配置した電動機用かご形回転子の製造方法において、前記コア軸中心に前記回転シャフトを配置する回転シャフトの組立工程後、前記組立工程時の焼き嵌め温度よりも高い処理温度で、ナノメータレベルの大きさの水蒸気分子によるスチーム処理を前記コアの表面と前記回転シャフトの表面に施し、四酸化三鉄の防錆層を形成することを特徴とする電動機用かご形回転子の製造方法。
【請求項７】
請求項６記載の電動機用かご形回転子の製造方法において、前記積層コアと前記積層コアの軸周りに環状に配置した複数の導体部と、該複数の導体部と接続する複数のスロット部を有する環状のエンドリングを組み立てた後に、コア軸中心に回転シャフトを組み立て、その後に前記複数枚の薄鉄板の表面を含む前記積層コアの全表面と前記コア軸中心に配置した部分を含む前記回転シャフトの全表面に、四酸化三鉄の防錆層を形成することを特徴とする電動機用かご形回転子の製造方法。
【請求項８】
請求項６記載の電動機用かご形回転子の製造方法において、前記薄鉄板を複数枚積層したコアと、コア軸中心に配置した回転シャフトと、該回転シャフトの軸周りに環状に配置した導体部と、該導体部と接続するスロット部を有する環状のエンドリングを配置した電動機用かご形回転子の製造方法において、前記エンドリングの外表面から押圧する手段を用いて、前記エンドリングの外表面の導体に対応する位置に押圧成形を施して機械的かつ電気的接続部を形成した後に、コア軸中心に回転シャフトを組み立て、その後に前記複数枚の薄鉄板の表面を含む前記積層コアの全表面と前記コア軸中心に配置した部分を含む前記回転シャフトの全表面と前記押圧成形を施して形成した機械的かつ電気的接続部の表面とを含む電動機用かご形回転子の表面に、四酸化三鉄の防錆層を形成することを特徴とする電動機用かご形回転子の製造方法。
【請求項９】
薄鉄板を複数枚積層した積層コアと、コア軸中心に配置した回転シャフトと、該回転シャフトの軸周りに環状に配置した複数の導体部と、該複数の導体部と接続する複数のスロット部を有する環状のエンドリングを配置した電動機用かご形回転子と、前記かご形回転子に相対して、前記回転シャフトの同心円上に配置された固定子コアとこの固定子コアに組み込まれ電流を流す固定子巻線と前記回転シャフトの回転を円滑にする軸受を備えた電動機の製造方法であって、前記かご形回転子の前記コア軸中心に前記回転シャフトを配置する回転シャフトの組立工程後、前記組立工程時の焼き嵌め温度よりも高い処理温度で、ナノメータレベルの大きさの水蒸気分子によるスチーム処理を前記コアの表面と前記回転シャフトの表面に施し、四酸化三鉄の防錆層を形成することを特徴とする電動機の製造方法。
【請求項１０】
薄鉄板を複数枚積層した積層コアと、コア軸中心に配置した回転シャフトと、該回転シャフトの軸周りに環状に配置した複数の導体部と、該複数の導体部と接続する複数のスロット部を有する環状のエンドリングを配置した電動機用かご形回転子と、前記かご形回転子に相対して、前記回転シャフトの同心円上に配置された固定子コアとこの固定子コアに組み込まれ電流を流す固定子巻線と前記回転シャフトの回転を円滑にする軸受を備えた電動機と、前記回転シャフトに取り付けた羽根車と、該羽根車を収納する中間ケーシングと、該中間ケーシングの一部に設けた吐出口から構成されたポンプ部と、を備えた水中ポンプの製造方法であって、前記電動機用かご形回転子の前記コア軸中心に前記回転シャフトを配置する回転シャフトの組立工程後、前記組立工程時の焼き嵌め温度よりも高い処理温度で、ナノメータレベルの大きさの水蒸気分子によるスチーム処理を前記コアの表面と前記回転シャフトの表面に施し、四酸化三鉄の防錆層を形成することを特徴とする水中ポンプの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機用かご形回転子、かご形回転子を備えた電動機、回転電動機を備えた水中ポンプ及びそれらの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種回転電動機では、性能向上のために、様々な対応が進められている。この中で回転子に対する方策では、コア部品として使用する電磁鋼板や導体の材質変更による特性向上や、導体の占積率向上やコア形状の変更、コア外周表面の平坦度向上による磁気回路効率改善、コア表面に発生する錆によって発生するコア鉄板間の短絡を防止する防錆処理が挙げられる。
【０００３】
図１１に、従来の電動機回転子の構成例を示す。薄い電磁鋼板の中央にコアシャフト穴１２、円周上に概台形形状としたコアスロット１１を複数形成したコア１を、所定高さとなるように複数枚積層し、その軸方向両端にコア１と概同形状をしたエンドリング２を配置し、コア１中央部のコアシャフト穴１２にシャフト３を貫通させ、コア１及びエンドリング２のコアスロット１１をまたがるように導体バー４を貫通させた後、エンドリング２と導体バー４をろう付けなどの各種方法で接合し、電気的導通を図る。更に積層コア１やエンドリング２の外周表面上に、エポキシ樹脂等を主成分とする塗料の焼付処理を代表とする、エポキシ樹脂防錆層５２を形成することで、電動機のかご形回転子を形成する。
【０００４】
この構成において、エンドリング２と導体バー４を別部品として準備し、積層したコア１に組み立てた後で接合する方法を述べたが、ダイキャスト製法では、積層したコア１のコアスロット１１をキャビティとして、溶融させた金属を流し込み、一度にエンドリング２と導体バー４を形成する方法が適用されている。この方法においても、積層コア１やエンドリング２の外周表面上に防錆層が必要となることから、エポキシ樹脂等を主成分とする塗料の焼付処理等を実施していた。
【０００５】
しかし、この積層コア１やエンドリング２の外周表面上に防錆層を形成するための、エポキシ樹脂等を主成分とする塗料の焼付処理では、良好な防錆層を得るために、下地の洗浄を行う前処理を必要とし、塗料のスプレー吹付け塗布や刷毛塗りを行い、その後で炉内に入れて温度管理する焼付処理を実施する。製品によっては、より高い防錆効果を発揮させるために、塗料の塗布から焼付処理までを２回以上繰り返すものもある。
【０００６】
そこで、最初の電動機回転子の構成で述べた通り、積層コアやエンドリングの外周表面上に防錆層が必要となることから、現在主となっているエポキシ樹脂等を主成分とする焼付塗装を行う方法以外の他の方法が検討されている。例えば、特許文献１では、液中電動機用回転子の回転子コア外表面にセルロースを主体とする天然樹脂系塗料を塗布、あるいは、焼付塗装することにより防錆塗膜を形成する技術が提案されている。
【０００７】
また、特許文献２には、モータ用の積層鉄心の中央部の穴にシャフトを圧入固定した状態で、モータの鉄心とシャフトに絶縁処理を施す方法が提案されており、絶縁処理として、電着処理、化成処理、黒染処理、スチーム処理の例が示され、スチーム処理によって積層鉄心の表面に四三酸化鉄（Ｆｅ３Ｏ４）の酸化皮膜を形成することも示されている（（段落［０１１１］〜［０１１２］参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】実開昭６３−１７６３４１号公報
【特許文献２】特開２００５−５７８５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１の発明は、セルロースを主体とする天然樹脂系塗料を塗布、あるいは、焼付塗装して、天然樹脂系塗料により回転子コアとエンドリング等の外表面を覆うに過ぎず、天然樹脂系塗料の摩耗や欠損が発生した場合に、天然樹脂系塗料が塗布されていない回転子内部の構成部材表面の防錆ができず、耐久性が不十分であるという問題点があった。
【００１０】
また、上記特許文献２には、スチーム処理で四三酸化鉄（Ｆｅ３Ｏ４）の酸化皮膜を形成する例がされているが、特許文献２記載の回転子は、シャフト４と鉄心９を組み合わせた簡単な構造のものであり、複数の薄い電磁鋼板にコアスロットを複数形成し複数の導体バーを配置してエンドリングで固定するかご形回転子のものとは構造が相違し、酸化皮膜も積層鉄心の表面に四三酸化鉄の皮膜を形成するものに過ぎず、耐久性が不十分であるという問題点があった。
【００１１】
本発明が解決しようとする課題は、薄い電磁鋼板の中央にコアシャフト穴、円周上のコアスロットを複数形成したコアを、所定高さとなるように複数枚積層し、その軸方向両端にコアと概同形状をしたエンドリングを配置し、コア中央部のコアシャフト穴にシャフトを貫通させ、コア及びエンドリングのコアスロットをまたがるように導体部を貫通させ、エンドリングと導体部を接合した電動機用かご形回転子に防錆処理を行う方法において、処理自体が簡易で材料に薬品等を使用することなく、高い防錆層を形成した電動機のかご形回転子を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の電動機用かご形回転子は、薄鉄板を複数枚積層したコアと、コア軸中心に配置した回転シャフトと、該回転シャフトの軸周りに環状に配置した複数の導体部と、該複数の導体部と接続する複数のスロット部を有する環状のエンドリングを配置した電動機用かご形回転子であって、前記コアと前記回転シャフトの表面に四酸化三鉄の防錆層が形成されていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の電動機用かご形回転子の製造方法は、薄鉄板を複数枚積層したコアと、コア軸中心に配置した回転シャフトと、該回転シャフトの軸周りに環状に配置した複数の導体部と、該複数の導体部と接続する複数のスロット部を有する環状のエンドリングを配置した電動機用かご形回転子の製造方法において、コア軸中心に回転シャフトを配置する回転シャフトの組立工程後、前記組立工程時の焼き嵌め温度よりも高い処理温度で、ナノメータレベルの大きさの水蒸気分子によるスチーム処理を前記コアの表面と前記回転シャフトの表面に施し、四酸化三鉄の防錆層を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電動機のかご形回転子の積層コアやエンドリングの表面上に、防錆処理を行う方法において、回転子コアを組み立てた後に、シャフト組立を行い、その後にスチーム処理を実施することで、防錆層厚が薄く、固着力が強く、界面での熱伝導率が高く、コア外周面だけでなく内部まで浸透する等の良好な性能を有する防錆層が得られる。
【００１５】
また、防錆層を最後に形成するため、部材の取り扱いによる防錆層の破損防止や、加熱による積層コアの精度の劣化防止が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は本発明の実施例１の水中ポンプの構造の説明図である。
【図２】図２は本発明の実施例２の電動機用かご形回転子の構造の説明図である。
【図３】図３は本発明の実施例３の電動機用かご形回転子の正面図（ａ）及び斜視図（ｂ）である。
【図４】図４は本発明の実施例３の電動機用かご形回転子の積層コアの構造の説明図である。
【図５】図５は本発明の実施例３の電動機用かご形回転子の積層コアの製造方法の説明図である。
【図６】図６は本発明の実施例３の電動機用かご形回転子の積層コアの製造方法の説明図である。
【図７】図７は本発明の実施例３の回転子の積層コアと回転シャフトとの組立体の説明図である。
【図８】図８は本発明の実施例３の電動機用かご形回転子の製造方法の説明図である。
【図９】図９は参考例１の電動機用かご形回転子の製造方法の説明図である。
【図１０】図１０は参考例２の電動機用かご形回転子の製造方法の説明図である。
【図１１】図１１は従来の電動機回転子の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明を適用する電動機のかご形回転子は、導体として銅材料の使用が求められる高効率電動機や、積層コア部分の厚さがコア外径に対して長く導体バーの使用が求められる水中ポンプ用電動機を始めとする各種電動機のかご形回転子に使用することが可能である。
以下、本発明の詳細について図面を用いながら説明する。
【実施例１】
【００１８】
最初に、本発明の実施例１として、積層コア部分の厚さがコア外径に対して長い導体バーを使用する必要がある水中ポンプの例を、図１を用いて説明する。この水中ポンプは回転シャフト３に取り付けた羽根車９と、該羽根車９を収納する中間ケーシング１０、該中間ケーシング１０の一部に設けた吐出口などから構成されたポンプ部と、該ポンプ部の矢印で示す吐出口と反対側に配置した電動機部から成る。
【００１９】
この電動機部は、回転シャフト３の軸線方向に薄鉄板を複数枚積層したコア１と、該コア１の軸方向両端に配置したエンドリング２と、コア１を経由して両端のエンドリング２を接続する複数の導体バー４からかご形回転子を形成する。また、このかご形回転子に相対して、回転シャフト３の同心円上に配置された固定子コア７、この固定子コア７に組み込まれ電流を流す固定子巻線７１、回転シャフト３の回転を円滑にする軸受７２、固定子コア７及びかご形回転子を収納する外枠８が構成される。
【００２０】
水中ポンプの電動機用かご形回転子の薄鉄板を複数枚積層したコア１とコア１の軸中心に配置した回転シャフト３の表面には後述のように四酸化三鉄の防錆層５１が形成されている。
【実施例２】
【００２１】
次に、本発明の実施例２である電動機用かご形回転子について説明する。このかご形回転子は電動機に適用され、上述の水中ポンプの水中ポンプの電動機用かご形回転子として用いられる。
【００２２】
電動機用かご形回転子の薄鉄板を複数枚積層した積層コア１と回転シャフト３を締結した組立品に対して、スチーム処理（５００〜６００℃）を行い、積層コア１の外周面、積層コア１の複数の薄鉄板間を始めとするコア表面全体や、回転シャフト３の積層コア１の中心に配置された部分を含む表面全体や、積層コア１を形成するエンドリング３や導体バー４などの各構成要素の表面を含む全表面にスチーム処理による四酸化三鉄の防錆層を形成する。シャフト組立を完了させた回転子コアへのスチーム処理が完了した状態を図２に示す。
【００２３】
図２の（ａ）は本発明の実施例２の電動機用かご形回転子の一部断面外観図、図２の（ｂ）はＡＡ断面図、図２の（ｃ）は図２の（ａ）の拡大図、図２の（ｄ）は図２の（ｂ）の拡大図を示す。
【００２４】
図２の（ａ）において、コア１外周面、回転シャフト３の表面に対する防錆層５１の形成位置を示す。また、エンドリング２の表面、導体バー４の表面にも防錆層５１が形成されている。
【００２５】
図２の（ｂ）において、回転シャフト３を配置するコアシャフト穴１２の表面、複数の導体バー４が挿入されるコアスロット１１の表面にも防錆層５１を形成することができる。
【００２６】
また、図２の（ｃ）において、積層コア１の複数の薄鉄板の積層間に対する防錆層５１の形成位置を示す。そして、図２の（ｄ）において、積層コア１の外周面、積層コア１のコアスロット１１内面、導体バー４外周面に対する防錆層５１の形成位置を示す。後述するように、μｍ（マイクロメートル）レベルのわずかな隙間でもナノメートルレベルのスチームの微粒子が浸透し、防錆層５１を形成している。
【実施例３】
【００２７】
図３に、本発明の実施例３の電動機用かご形回転子の外観図を示す。図３の（ａ）は正面図、図３の（ｂ）は斜視図である。押圧成形によりエンドリング２の複数の導体バー４に対応する位置に複数の機械的かつ電気的接続部２３が形成されている。
【００２８】
実施例３の電動機用かご形回転子では、実施例２の電動機用かご形回転子と同様に、積層コア１の外周面、積層コア１の複数の薄鉄板間を始めとするコア表面全体や、回転シャフト３の積層コア１の中心に配置された部分を含む表面全体や、積層コア１を形成するエンドリング３や導体バー４などの各構成要素の表面を含む全表面にスチーム処理による四酸化三鉄の防錆層が形成されると共に、更に、押圧成形によりエンドリング２の複数の導体バー４に対応する位置に形成される複数の機械的かつ電気的接続部２３の表面にも、四酸化三鉄の防錆層が形成される。
【００２９】
図４は、本発明の実施例３の電動機用かご形回転子の積層コアの構造を示している。図２と同様に、図４（ａ）は一部断面外観図、図４（ｂ）はＡＡ断面図を示している。薄い電磁鋼板の中央にコアシャフト穴１２、円周上に概台形形状としたコアスロット１１を複数形成したコア１を、所定高さとなるように複数枚積層し、その軸方向両端にコア１と概同形状をしたエンドリング２を配置し、コア１及びエンドリング２のコアスロット１１をまたがるように導体バー４を貫通させる。
【００３０】
図４の電動機用かご形回転子の積層コアでは、エンドリング２と導体バー４の機械的かつ電気的接続部は、図５及び図６の製造方法に示すように押圧成形手法によって形成される。
【００３１】
［押圧成形］
図５に、本発明の電動機用かご形回転子の積層コアの製造方法の例を示す。これはシャフト３の軸線方向から、エンドリング２と導体バー４の端面を見た図である。図５の（ａ）は押圧部材５が、積層されたコア１の軸方向両端に配置されたエンドリング２の外周に対して、接触しない距離をもって、待機した状態である。
【００３２】
積層されたコア１の軸方向両端に配置されたエンドリング２の、コア１とは接触しない端面に概合致するように、導体バー４の端面を配置する。押圧部材５の幅は、概エンドリング２の幅以上であり、押圧部材５のシャフト３の軸線方向位置は、積層されたコア１の端面延長面に接触しない位置となっている。
【００３３】
これらの位置関係から、図示しない押圧部材移動機構によって、図５の（ｂ）に示すように、押圧部材５がエンドリング２の外周に向かって移動し、押圧部材５がエンドリング２の外周に接触した後も移動することで、エンドリング２の外周表面近くで、導体バー４が貫通する穴により薄肉となっている薄肉部２２が変形する。
【００３４】
この変形により、エンドリング２の薄肉部２２と導体バー４のすき間が減少し、なくなった後も図示しない押圧部材移動機構の移動が継続することで、エンドリング２の薄肉部２２単独、もしくはエンドリング２の薄肉部２２と導体バー４が相互に塑性変形することで、エンドリング２と導体バー４の接続が強固で安定したものとなる。
【００３５】
図６の（ａ）は待機状態、図６の（ｂ）は接続部２３が形成された状態、図６の（ｃ）はろう材２４を追加した状態を示している。図６（ｂ）の押圧部材移動機構の移動の終了位置は、移動量や発生する力を検出し、設定した値で終了とする。図６の（ｂ）に示すように、この状態においてエンドリング２と導体バー４の電気的導通が図られている。図６の（ｃ）に示すように、このエンドリング２と導体バー４の端面や、塑性変形により形成されたすき間部分にろう材（銀ろう、りん銅ろう等）を付着させ、所定のろう材溶融温度まで加熱することで、エンドリング２と導体バー４の電気的導通が更に強化され安定した性能となる。
【００３６】
［回転シャフトの焼きばめ］
上記に示す工程を実施することで、図４に示す回転子コアの組立完了状態となる。次にコア軸中心に回転シャフト３を配置する。この時の固定方法として、焼きばめ方法がある。このシャフト組立に利用する焼きばめは、常温（２０℃前後）においてコアの穴径よりもわずか（０〜２０μｍ）に大きい外径を持つ製品シャフトに対して、コアだけを加熱（２００〜３００℃）して膨張させることで、穴径を拡大させておき、そこに製品シャフトを挿入・位置決めした後、全体を冷却させることで、製品シャフトとコアを強固に締結させる方法である。回転子コアへのシャフト組立完了状態を図７に示す。
【００３７】
［スチーム処理］
次に、この回転子コアとシャフトを締結した組立品に対して、スチーム処理（５００〜６００℃）を行い、コア外周面、コア積層間を始めとするコア表面全体や、シャフトの表面に、四酸化三鉄の防錆層を形成する。シャフト組立を完了させた回転子コアへのスチーム処理が完了した状態が図７に対応する。
【００３８】
以上の製造工程内容に対して、防錆層形成のために、従来から実施されてきた焼付塗装とスチーム処理の相違について述べる。
【００３９】
まずコア表面に形成された防錆層の相違については、
（１）焼付塗装の代表的な材料であるエポキシ樹脂の耐熱性（１００〜２５０℃）に対して、スチーム処理は塗料の固着ではなく、四酸化三鉄となる母材表面の改質であるため、母材である鉄材料の耐熱性に準じるため、非常に高い耐熱性を有する。同じ理由から、固着力も高くなり、電動機の運転中の防錆層脱落による不具合を防止できる。
【００４０】
（２）焼付塗装では、母材とは別材料を表面に付けることから、界面で熱の伝導率が変わるため放熱面での損失が発生する可能性がある。スチーム処理では、四酸化三鉄となる母材表面の改質であることから、界面での変化が少なく、放熱面での損失も発生しにくい。
【００４１】
（３）スチーム処理では、防錆層の厚さを防錆性能を満足した上で、０〜５μｍとすることが可能であり、厚さが極めて薄いため、コアの積厚精度を向上させることで、外周面の切削工程が不要となる。また、焼付塗装のように別材料を付着させないことから、回転に関するアンバランス発生を抑止できる。
【００４２】
（４）スチーム処理で利用する水蒸気分子の大きさはｎｍレベルであり、通常の表面粗さや、コア積層に対して行われる部材間の締付による隙間は、μｍレベルであることから水蒸気分子の浸透が容易である。焼付塗装で用いられるスプレーやブラシの塗布とは異なり、方向性が少ないため、防錆層のムラが生じにくい。
【００４３】
（５）焼付塗装では、回転子外周面だけで防錆性能を確保しているため、防錆層の一部の破損であっても裏面への回りこみが発生し、防錆性能に対する影響が大きい。スチーム処理では、回転子外周面だけでなく、その部材であるコアの外周面、端面の表裏、シャフトの外周面に至る全面に防錆層を形成するため、一部の破損が生じても、他の部分への影響拡大が極めて小さい。
【００４４】
（６）焼付塗装では、３０〜５０μｍとなっていた防錆層の厚さが、スチーム処理により５μｍ以下とすることが可能となるため、モータの磁気回路を形成する回転子と固定子の間隔を狭くすることが出来、その結果モータ効率の向上が期待できる。
【００４５】
防錆層を形成するための工程の相違については、
（７）焼付塗装では、塗料の固着力を高めるために、鏡面仕上げよりもある程度の均一な面粗さを必要とするが、スチーム処理では、母材表面の改質であるため面粗さの程度は問題としない。焼付塗装では、塗料の固着力を高めるために、りん酸洗浄等の前処理が必要となる。スチーム処理では、表面の清浄度状況によっては、不要となる。
【００４６】
（８）焼付塗装で必要となる塗装材料を始めとする副資材が、スチーム処理では水分だけとなることから、費用の低減が可能。またスチーム処理では溶剤を使用しないので廃棄物の処理や排気環境の整備が不要である。
【００４７】
次に、回転子を完成させるまでの工程とスチーム処理の工程順に関する相違は、
（１）回転子コア組立後、先にスチーム処理を行い、後でシャフト組立を行った場合には、既に形成されているスチーム処理の四酸化三鉄の防錆層に、シャフトが接触して、防錆層にダメージを与える可能性がある。また、回転子コアの取り扱いには、外周または内周の防錆層に接触する必要があり、これも防錆層にダメージを与える可能性がある。これらの問題に対して、回転子コア組立後、先にシャフト組立を行い、後でスチーム処理を行った場合には、全体の取り扱いとして、防錆性能を要求されないシャフトの端部を把持することができ、防錆性能が重要である回転子コアの外周に接触する必要がない。
【００４８】
（２）積層する前のコア材単体にスチーム処理を行った部材を利用する場合には、コア積層から始まる回転子コアの組立工程で、防錆層にダメージを与える可能性がある。また、途中工程で発生する不良によって利用できない場合に対して、回転子コアの状態まで組立られた状態であれば、無駄にスチーム処理を行う必要がないため、生産歩留りも向上する。
【００４９】
（３）温度変化を考慮した通常の加工順序では、加熱による変形を早い段階で発生させておき、後工程側で前工程の変形を修正しながら新たな加工を加える方法が取られている。つまり前工程側の処理温度を高くしておき、後工程側の処理温度は前工程に対して低くする設定である。
【００５０】
この時の、加熱順によるコア締結状況を確認した。ここでは、各工程の処理温度を次のように仮定する。回転子コア組立を常温（２０℃前後）、スチーム処理を５２０℃、シャフト組立としての焼きばめを２７０℃とし、鉄、銅、アルミの代表的な線膨張係数（／°Ｋ）は、１２×１０−６、１８×１０−６、２４×１０−６である。コア積厚を１００ｍｍとした場合の加熱による変形は次の通りである。
【００５１】
回転子コアの組立では、コア積層間隔のばらつきを低減させるために、コア積層方向に圧力をかけた状態で、積層コアの両端部に配置されたエンドリングと軸線方向に貫通された導体部を固定させることで、加圧力を保持させている。常温（２０℃前後）で回転子コア組立を行い、この状態から、スチーム処理の５２０℃まで加熱することで、温度差ΔＴが発生する。
【００５２】
この温度差に、コア積厚１００ｍｍ、線膨張係数を乗ずることで、各材料の長さの変化が求められる。実態として、鉄の、０．６ｍｍの増加に対して、銅では０．９ｍｍ、アルミでは１．２ｍｍとなる。これにより、回転子コアの組立時点で、印加していた圧力が開放されることになる。
【００５３】
（４）シャフト組立としての焼きばめは、常温においてコアの穴径よりもわずか（０〜２０μｍ）に大きい外径を持つ製品シャフトに対して、コアだけを加熱して膨張させることで、穴径を拡大させておき、そこに製品シャフトを挿入・位置決めした後、全体を冷却させることで、製品シャフトとコアを強固に締結させる方法である。
【００５４】
これに対して、組立用シャフトを用いて仮組みする方法は、積層したコア内径の同軸度を向上させるが、最終的には、引き抜く必要があるため、コアの穴径よりもわずかに小さい外径とする必要がある。このために、コア内径と組立用シャフト外径との間に空隙が必要であり、組立シャフトにコアを積層する場合の作業性を考慮すると、２０〜６０μｍとなっている。
【００５５】
（５）積層コアとエンドリングと導体部を組み立てたものに、組立シャフトを配置しない状態でスチーム処理した場合には、先程説明した線膨張係数の違いから、積層コアに対する圧力が解放されて、コアの積層精度が崩れ、軸方向の拘束を行っている積層コアのスロットと導体部のクリアランス（コア内径のクリアランスよりも広く０．１〜０．４ｍｍ程度）までずれる可能性がある。また、その後に行うシャフト組立としての焼きばめは２００〜３００℃であることから、先のスチーム処理温度（５００〜６００℃）より低いために、積層コアに対する圧力の解放が不充分で、製品シャフトの精度に倣うことができず、その曲がりや積層精度が悪いまま残存する可能性がある。
【００５６】
図８〜図１０に、工程順序と、各工程での処理温度推移を併記した図を示す。
図８は、本発明の実施例である、コア外周面への防錆層形成にスチーム処理を実施する場合の、コア組立後にシャフト組立を行い、その後にスチーム処理とした時の処理温度推移を示す。回転子コア組立は常温（２０℃前後）で行い、シャフト組立に焼きばめ（２００〜３００℃）を実施した後で、コア外周面への防錆層形成にスチーム処理（５００〜６００℃）を施した時の概略処理温度推移である。
【００５７】
図９は、参考例１である、コア外周面への防錆層形成に従来の焼付塗装を行った場合の処理温度推移を示す。回転子コア組立は常温（２０℃前後）で行い、シャフト組立に焼きばめ（２００〜３００℃）を実施した後で、コア外周面への防錆層形成に焼付塗装（２００〜３００℃）を施した時の概略処理温度推移である。
【００５８】
図１０は、参考例２である、コア外周面への防錆層形成にスチーム処理を実施する場合の、熱処理工程の中で温度が高い工程から順に実施した時の処理温度推移を示す。回転子コア組立は常温（２０℃前後）で行い、コア外周面への防錆層形成にスチーム処理（５００〜６００℃）を実施した後で、シャフト組立に焼きばめ（２００〜３００℃）を施した時の概略処理温度推移である。
【００５９】
以上述べたように、積層コアとエンドリングと導体部を組み立てたものに、先に製品シャフトを組み立てる焼きばめ等の組立工程を実施してから、焼きばめ温度より高い温度でナノメートルレベルの微細な水蒸気粒子によるスチーム処理を行って防錆層を形成することによって、上記各種問題を解決することが可能となる。
【００６０】
尚、本発明の説明では、回転子コア組立において、導体バーとエンドリングを接続する例を示したが、ダイキャスト製法のように、積層したコアのスロット部をキャビティとみなして、溶融金属を注入する方法で形成した回転子コアであっても構わない。また、回転子コアと回転シャフトの組立に、焼きばめする方法を示したが、キー溝を使用した構成であっても構わない。
【符号の説明】
【００６１】
１  積層コア
２  エンドリング
３  回転シャフト
４  導体バー
５  押圧部材
７  固定子コア
８  外枠
９  羽根車
１０  中間ケーシング
１１  コアスロット
１２  コアシャフト穴
２１  エンドリングスロット
２２  薄肉部
２３  接続部
２４  ろう材
５１  四酸化三鉄防錆層
５２  エポキシ樹脂防錆層
７１  固定子巻線
７２  軸受
【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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