(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体からなり多数のスロット穴が形成されコア部を有するロータ本体を具備し、該コア部のスロット穴に導体バーを挿入し、該コア部の両側にエンドリングを嵌合し、更にその軸方向両外側にエンドリング押さえを嵌合した構造の籠型誘導電動機用ソリッドロータにおいて、
前記導体バーの長さと前記コア部の長さを略等しくし、前記エンドリング押さえの前記ロータ本体との接触部に該ロータ本体と同じ材料又はそれに近い組成の材料からなる薄肉スペーサをろう付け又は拡散接合により接合し、該薄肉スペーサを接合したエンドリング押さえを前記ロータ本体に熱間等方加圧により拡散接合し、該ロータ本体とエンドリング押さえでエンドリング及び導体バーを完全に閉じ込めたことを特徴とする籠型誘導電動機用ソリッドロータ。
【請求項２】
磁性体からなり多数のスロット穴が形成されコア部を有するロータ本体を具備し、該コア部のスロット穴に導体バーを挿入し、該コア部の両側にエンドリングを嵌合し、更にその軸方向両外側にエンドリング押さえを嵌合した構造の籠型誘導電動機用ソリッドロータにおいて、
前記導体バーの長さは前記コア部の長さにエンドリングの厚さ分を加えた長さに略等しくし、前記エンドリングに前記コア部のスロット穴と同形状及び同数の穴を設け、前記導体バーを該エンドリング穴及びコア部のスロット穴を通して挿入し、前記エンドリング押さえの前記ロータ本体との接触部に該ロータ本体と同じ材料又はそれに近い組成の材料からなる薄肉スペーサをろう付け又は拡散接合により接合し、該薄肉スペーサを接合したエンドリング押さえをロータ本体に熱間等方加圧により拡散接合し、該ロータ本体とエンドリング押さえでエンドリング及び導体バーを完全に閉じ込めたことを特徴とする籠型誘導電動機用ソリッドロータ。
【請求項３】
多数のスロット穴が形成されたコア部を有するロータ本体を磁性体から削りだして製作し、該コア部のスロット穴に導体バーを挿入し、該コア部の両側にエンドリングを嵌合し、更にその軸方向両外側にエンドリング押さえを嵌合した籠型誘導電動機用ソリッドロータの製造方法において、
前記エンドリング押さえの前記ロータ本体との接触部に該ロータ本体と同じ材料又はそれに近い組成の材料からなる薄肉スペーサを高温でろう付け又は高温で拡散接合し、その後該薄肉スペーサを接合したエンドリング押さえをロータ本体に前記ろう付け温度又は拡散接合温度より低い温度で熱間等方加圧により拡散接合したことを特徴とする籠型誘導電動機用ソリッドロータの製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の籠型誘導電動機用ソリッドロータの製造方法において、
前記薄肉スペーサを接合した前記エンドリング押さえを前記ロータ本体に熱間等方加圧により拡散接合した後、熱処理を行ないその機械的性質を改善したことを特徴とする籠型誘導電動機用ソリッドロータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高速回転籠型誘導電動機用ソリッドロータ及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の籠型誘導電動機用ロータのコア部には珪素鋼板リングを積層してなる積層構造体を用いている。しかしながら、リングの積層構造体であるため高速回転用の電動機では内周にかかる回転応力が大きく、高速回転の電動機には適用できなかった。
【０００３】
そこで高速回転用の籠型誘導電動機のロータとしてソリッドロータが製造されている。ソリッドロータの構成部材は、図４に示すように、磁性材であるコア部１と軸部２からなるロータ本体３、銅或いはアルミニウム合金等の良電気伝導材料が用いられる導体バー４及びエンドリング５、該エンドリング５を補強する非磁性高強度の材料からなるエンドリング押さえ６でできている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
通常銅或いはアルミニウム合金製のエンドリング５の強度は充分ではなく、回転応力で変形し易いこと、ソリッドロータでは交流磁束は表面近傍だけを通るため、導体バー４もコア部１の外周近傍に配置され、エンドリング５の外周もコア部１の径に近くなり、エンドリング押さえ６のエンドリング５を片持ち構造で外周から押さえ込む押え込み部６ａの肉厚が充分に厚く取れないことの両方の理由で、エンドリング押さえ６で補強しても、エンドリング５の変形を押さえきれず、コア部１の端面近傍、導体バー４の差し込まれたスロット穴部に大きな応力が発生してしまい、充分高速化することができないという問題があった。
【０００５】
また、これを解決するために、例えば特開平３−２６１３５４号公報に記載されているように、熱間等方加圧により拡散接合して一体化することが試みられている。熱間等方加圧による最適な拡散接合温度は材質により種々異なるが、ロータの構成材料には、銅、アルミニウム等融点の低い材料が含まれるため、熱間等方加圧を行なう温度を高くすることができず、充分な接合強度を得ることができないとう問題があった。
【０００６】
より融点の高い純銅でも温度１０８０℃で融解するため、熱間等方加圧は実際のところ温度１０５０℃より低い温度で行なわざるを得ない。また、エンドリング押さえ６には、インコネル７１８等の非磁性の高強度ステンレス、高合金基合金が用いられるが、これらの合金では拡散係数が小さく、温度１０５０℃程度の温度では、コア部及び軸部との充分な接合強度が得られない。
【０００７】
特に、マルテンサイト鋼であるコア部及び軸部の機械的性質の改善のために、焼きならし或いは焼き入れ、焼き戻し等の熱処理が必要となるが、熱膨脹差或いは変態時の格子歪みによる熱応力に耐える充分な強度を得るのは困難であった。
【０００８】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、上記問題点を除去し、より高速化に適した籠型誘導電動機用ソリッドロータ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、磁性体からなり多数のスロット穴が形成されコア部を有するロータ本体を具備し、該コア部のスロット穴に導体バーを挿入し、該コア部の両側にエンドリングを嵌合し、更にその軸方向両外側にエンドリング押さえを嵌合した構造の籠型誘導電動機用ソリッドロータにおいて、導体バーの長さとコア部の長さを略等しくし、エンドリング押さえのロータ本体との接触部に該ロータ本体と同じ材料又はそれに近い組成の材料からなる薄肉スペーサをろう付け又は拡散接合により接合し、該薄肉スペーサを接合したエンドリング押さえをロータ本体に熱間等方加圧により拡散接合し、該ロータ本体とエンドリング押さえでエンドリング及び導体バーを完全に閉じ込めたことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、磁性体からなり多数のスロット穴が形成されコア部を有するロータ本体を具備し、該コア部のスロット穴に導体バーを挿入し、該コア部の両側にエンドリングを嵌合し、更にその軸方向両外側にエンドリング押さえを嵌合した構造の籠型誘導電動機用ソリッドロータにおいて、導体バーの長さとコア部の長さにエンドリングの厚さ分を加えた長さに略等しくし、エンドリングにコア部のスロット穴と同形状及び同数の穴を設け、導体バーを該エンドリング穴及びコア部のスロット穴を通して挿入し、エンドリング押さえのロータ本体との接触部に該ロータ本体と同じ材料又はそれに近い組成の材料からなる薄肉スペーサろう付け又は拡散接合により接合し、該薄肉スペーサを接合したエンドリング押さえをロータ本体に熱間等方加圧により拡散接合し、該ロータ本体とエンドリング押さえでエンドリング及び導体バーを完全に閉じ込めたことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明は、多数のスロット穴が形成されたコア部を有するロータ本体を磁性体から削りだして製作し、該コア部のスロット穴に導体バーを挿入し、該コア部の両側にエンドリングを嵌合し、更にその軸方向両外側にエンドリング押さえを嵌合した籠型誘導電動機用ソリッドロータの製造方法において、エンドリング押さえのロータ本体との接触部に該ロータ本体と同じ材料又はそれに近い組成の材料からなる薄肉スペーサを高温でろう付け又は高温で拡散接合し、その後該薄肉スペーサを接合したエンドリング押さえをロータ本体に前記ろう付け温度又は拡散接合温度より低い温度で熱間等方加圧により拡散接合したことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の籠型誘導電動機用ソリッドロータの製造方法において、薄肉スペーサを接合したエンドリング押さえをロータ本体に熱間等方加圧により拡散接合した後、熱処理を行ないその機械的性質を改善したことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は請求項１に記載の発明に係る籠型誘導電動機用ソリッドロータの構造を示す断面図である。図示するように、籠型誘導電動機用ソリッドロータは磁性体からなる丸棒を削り出して製作したコア部１と軸部２からなるロータ本体３を具備し、コア部１のスロット穴（図示せず）にアルミニウム合金等の良電気伝導性材料からなる導体バー４を挿入し、該コア部１の両側にエンドリング５を嵌合し、更にその軸方向両外側にエンドリング押さえ６を嵌合した構造である。
【００１４】
前記導体バー４の長さとコア部１の長さを略等しくし、エンドリング押さえ６のロータ本体３（コア部１と軸部２）との接触部にロータ本体３と同じ材料又はそれに近い組成の材料からなる薄肉スペーサ８を後述するようにろう付け又は拡散接合により接合し、薄肉スペーサ８を接合したエンドリング押さえ６をロータ本体３に熱間等方加圧により拡散接合し、ロータ本体３とエンドリング押さえ６でエンドリング５及び導体バー４を完全に閉じ込めている。
【００１５】
図２は上記籠型誘導電動機用ソリッドロータの製造方法を説明するための図で、エンドリング押さえ６の一部を示す。エンドリング押さえ６はインコネル７１６材からなり、そのロータ本体３（コア部１と軸部２）との接触部に図２（ａ）に示すように、ロータ本体３と同じ材料又はそれに近い組成の材料からなる薄肉スペーサ８を高温Ｎｉろう付け又は拡散接合７（ろう付け温度１０００℃以上、拡散接合温度１０５０〜１３００℃）により接合する。
【００１６】
その後、該薄肉スペーサ８を接合したエンドリング押さえ６を図２（ｂ）に示すように、ロータ本体３に前記ろう付け温度又は拡散接合温度より低い温度（９５０℃〜１０５０℃）で熱間等方加圧により拡散接合することにより、図１に示す断面構造の籠型誘導電動機用ソリッドロータとなる。その後、焼きならし或いは焼き入れ、焼き戻し等の熱処理を行なう。
【００１７】
上記のように本籠型誘導電動機用ソリッドロータは、エンドリング押さえ６とロータ本体３とが、高温ろう付け或いは拡散接合と熱間等方加圧による拡散接合の組み合わせで強固に接合されているため、エンドリング５及び導体バー４の籠型導体は完全にロータの中に閉じ込められる形となり、変形を押さえこんでコア部１にかかる応力を大幅に低減することができ、より高速回転が可能となる。
【００１８】
また、エンドリング押さえ６とロータ本体３の接合性を改善するため、エンドリング押さえ６のロータ本体との接触部に、予めロータ本体３と同じ材料又はそれに近い組成の材料からなる薄肉スペーサ８を、後に行なう熱間等方加圧により拡散接合（９５０℃〜１０５０℃）より高い高温でＮｉろう付け又は拡散接合７により接合しておき、熱間等方加圧時には、ロータ本体３とエンドリング押さえ６はロータ本体３の材料同士或いはそれに近い組成の鋼との組み合わせで拡散接合するようにしている。
【００１９】
つまり、エンドリング押さえ６とロータ本体３の接合部の構成は、エンドリング押さえ６を構成するインコネル７１８材／高温ろう付け又は拡散接合部／ロータ本体３を構成する材料（又はそれに近い組成の材料）からなる薄肉スペーサ８／熱間等方加圧による拡散接合部／ロータ本体３を構成する材料となる。インコネル７１８材からなるエンドリング押さえ６とロータ本体３と同じ材料の薄肉スペーサ８は、例えば１０５０℃〜１３００℃の高温でＮｉろう付けや拡散接合、液相拡散接合で接合されるため、充分な強度が得られる。この２段階処理により、エンドリング押さえ６とロータ本体３は強固に接合され、一体化する。
【００２０】
この接合によれば、熱処理による熱応力にも充分耐えうるたる、軸部２とコア部１の機械的性質を改善するための焼きならし或いは焼き入れ、焼き戻し等の熱処理も施行でき、高強度の一体ロータが製造できる。また、熱処理後でも、接合強度は７０ｋｇｆ／ｍｍ2を越えることが確認された。
【００２１】
エンドリング押さえ６とコア部１の端面が接合し、エンドリング５及び導体バー４の籠型導体は完全にロータ本体３の中に閉じ込められた形となり、変形が押さえ込まれて、コア部１にかかる応力は大幅に低減される。これにより、より高速回転に適した籠型誘導電動機用ソリッドロータが製作できる。
【００２２】
図３は請求項２に記載の発明に係る籠型誘導電動機用ソリッドロータの構造を示す断面図である。図示するように、籠型誘導電動機用ソリッドロータは磁性体からなる丸棒を削り出して製作したコア部１と軸部２からなるロータ本体３を具備する。導体バー４の長さはコア部１の長さにエンドリング５の厚さ分を加えた長さに略等しくし、エンドリング５にコア部１のスロット穴と同形状及び同数の穴を設けている。
【００２３】
導体バー４をエンドリング５の穴及びコア部１のスロット穴を通して挿入し、エンドリング押さえ６のロータ本体３（コア部１と軸部２）との接触部にロータ本体３と同じ材料又はそれに近い組成の材料からなる薄肉スペーサ８を上記と同様ろう付け又は拡散接合により接合し、該薄肉スペーサ８を接合したエンドリング押さえ６を上記と同様ロータ本体３に熱間等方加圧により拡散接合し、ロータ本体３とエンドリング押さえ６でエンドリング５及び導体バー４を完全に閉じ込めている。
【００２４】
このようにして製作した、図３に示す構造の籠型誘導電動機用ソリッドロータも図１に示す構造と同様、エンドリング押さえ６とロータ本体３は強固に接合され、熱処理による熱応力にも充分耐え、軸部２とコア部１の機械的性質を改善するための焼きならし或いは焼き入れ、焼き戻し等の熱処理も施行できる。また、熱処理後の接合強度は７０ｋｇｆ／ｍｍ2を越えることが確認された。また、エンドリング押さえ６とコア部１の端面が接合し、エンドリング５及び導体バー４の籠型導体は完全にロータ本体３の中に閉じ込められ、コア部１にかかる応力は大幅に低減される。
【００２５】
なお、上記実施の形態例では、ロータ本体３は磁性体から削り出し、コア部１と軸部２を一体的構造としているが、コア部１と軸部２を別々に製作し、両者を熱間等方加圧により拡散接合した構造としてもよい。
【００２６】
【発明の効果】
（１）以上説明したように請求項１又は請求項２に記載の発明によればエンドリング押さえのロータ本体との接触部に該ロータ本体と同じ材料又はそれに近い組成の材料からなる薄肉スペーサをろう付け又は拡散接合により接合し、該薄肉スペーサを接合したエンドリング押さえをロータ本体に熱間等方加圧により拡散接合するので、エンドリング押さえとロータ本体は強固に接合され、エンドリング及び導体バーの籠型導体は完全にロータ本体の中に閉じ込められた形となり、コア部にかかる応力は大幅に低減される。その結果、より高速化に適した籠型誘導電動機用ソリッドロータとなる。
【００２７】
（２）また、請求項３又は請求項４に記載の発明によれば、薄肉スペーサを接合したエンドリング押さえをロータ本体にろう付け温度又は拡散接合温度より低い温度で熱間等方加圧により拡散接合したので、上記の高速化に適した籠型誘導電動機用ソリッドロータを製作できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る籠型誘導電動機用ソリッドロータの構造例を示す断面図である。
【図２】本発明に係る籠型誘導電動機用ソリッドロータの製造方法を説明するための図である。
【図３】本発明に係る籠型誘導電動機用ソリッドロータの構造例を示す断面図である。
【図４】従来の籠型誘導電動機用ソリッドロータの構造例を示す断面図である。
【符号の説明】
１            コア部
２            軸部
３            ロータ本体
４            導体バー
５            エンドリング
６            エンドリング押さえ
７            Ｎｉろう付け又は拡散接合
８            薄肉スペーサ
【図１】
0003701413.tif 000002
【図２】
0003701413.tif 000003
【図３】
0003701413.tif 000004
【図４】
0003701413.tif 000005