(57)【要約】【課題】複数の二次導体が短絡環により連結された回転子に関し、回転駆動に伴う短絡環の変形が補強部材を用いることなく好適に低減できる回転子を提供する。【解決手段】回転子２０が備える短絡環２５は、軸孔２５Ａに回転軸２１が挿通され一体回転可能な態様で設けられている。回転軸２１の外周面２１Ｃ上には、短絡環２５の軸孔２５Ａの内周面に対応する部分に絶縁性を有する第１の溶射皮膜４１が形成されている。短絡環２５は、第１の溶射皮膜４１に鋳造接合され強固に接合されることによって、回転駆動に伴う径方向外側に向かう移動が規制されている。【選択図】図３
2014108005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に対し一体回転可能に設けられたロータコアと、
前記ロータコアの周方向に分散して設けられた導体スロットに挿通される複数の二次導体と、
前記回転軸の軸方向における前記ロータコアの端面において前記二次導体の端部を相互に連結する短絡環と、
を有する回転子であって、
前記短絡環は、前記回転軸が挿通される軸孔を有し、
前記回転軸は、前記軸孔の内周面に対応する外周面上に絶縁性を有する第１の皮膜が形成され、
前記短絡環の前記軸孔の内周面が前記第１の皮膜に鋳造接合されることを特徴とする回転子。
【請求項２】
請求項１に記載の回転子であって、
前記ロータコアは、前記短絡環に対応する前記端面上に絶縁性を有する第２の皮膜がさらに形成され、
前記短絡環が前記第２の皮膜に鋳造接合されることを特徴とする回転子。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の回転子であって、
前記ロータコアは、前記二次導体に対応する前記導体スロットの内壁に絶縁性を有する第３の皮膜がさらに形成され、
前記二次導体が前記第３の皮膜に鋳造接合されることを特徴とする回転子。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の回転子であって、
前記第１乃至前記第３の皮膜がセラミック溶射材料からなることを特徴とする回転子。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の回転子であって、
前記短絡環及び前記二次導体が一体的にダイカスト成形されることを特徴とする回転子。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の回転子であって、
前記短絡環は、略円板状をなし、その少なくとも一部が取り除かれた加工部を備えることを特徴とする回転子。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の回転子を備えることを特徴とする誘導電動機。
【請求項８】
回転軸に対し一体回転可能に設けられるロータコアと、前記ロータコアの周方向に分散して設けられた導体スロットに挿通される複数の二次導体と、前記回転軸の軸方向における前記ロータコアの端面において前記二次導体の端部を相互に連結する短絡環と、を有する回転子の製造方法であって、
前記回転軸が挿通される前記短絡環の軸孔の内周面に対応する前記回転軸の外周面上に絶縁性を有する第１の皮膜を形成する工程と、
前記第１の皮膜が形成された前記回転軸に対して前記ロータコアを一体回転可能に固定する工程と、
前記短絡環の前記軸孔の内周面を前記第１の皮膜に鋳造接合する工程と、
を含むことを特徴とする回転子の製造方法。
【請求項９】
回転軸に対し一体回転可能に設けられるロータコアと、前記ロータコアの周方向に分散して設けられた導体スロットに挿通される複数の二次導体と、前記回転軸の軸方向における前記ロータコアの端面において前記二次導体の端部を相互に連結する短絡環と、を有する回転子の製造方法であって、
前記回転軸に対して前記ロータコアを一体回転可能に固定する工程と、
前記ロータコアが固定された前記回転軸の外周面において、前記回転軸が挿通される前記短絡環の軸孔の内周面に対応する前記回転軸の前記外周面上に絶縁性を有する第１の皮膜を形成する工程と、
前記短絡環の前記軸孔の内周面を前記第１の皮膜に鋳造接合する工程と、
を含むことを特徴とする回転子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の二次導体が短絡環により連結された回転子、その回転子を備える誘導電動機、及び回転子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ロータコアの導体スロットに挿通された複数の二次導体がロータコアの端面において端部を短絡環（エンドリング）で連結された回転子（例えば、かご型回転子）を備える誘導電動機がある。この種の回転子（ロータ）では、回転に伴う遠心力によって短絡環に変形等が生じてしまう場合があるため、これらを防止する技術が望まれている。例えば、特許文献１に開示されるように、回転軸における短絡環よりも軸方向の端部側となる部分に補強リングが固設され、当該補強リングにより短絡環の変形の抑制が図られている回転子がある。この回転子では、補強リングの内周面を短絡環の外周面に係止させ短絡環の径方向外側に向かう移動が補強リングによって規制されることで変形の抑制が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１−１３２０６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した補強リングのような短絡環の変形を防止することを目的とする補強部材は、様々な要因から用いる材料に制限が加えられる。例えば、補強部材は、短絡環に比べてより高い強度が要求される一方で、熱変化による変形態様が短絡環と同様となることが好ましい。そのため、例えば、上記した特許文献１の補強リングでは、アルミニウムからなる短絡環に比べて強度が高く熱膨張係数が等しい材料として超々ジュラルミンが用いられている。しかしながら、このような材料が制限される補強部材を用いることは、回転子、ひいては誘導電動機の製造コストの増加に繋がる虞があり、当該補強部材を用いない技術が検討されている。
【０００５】
また、上記した補強リングは、短絡環とは別体で設けられ、径方向外側の一部でしか短絡環と接続されておらず、短絡環との間の電気的抵抗が大きくなっている。このため、補強リングは、短絡環のように二次導体を短絡させる導体としては機能せず、短絡環を流れる誘導電流の電流密度を低減し、さらには誘導電流によって生じる熱量を低減するといった効果が期待できるものではなかった。このような理由からも補強部材を用いない技術が検討されている。
【０００６】
本発明は、複数の二次導体が短絡環により連結された回転子に関し、回転駆動に伴う短絡環の変形が補強部材を用いることなく好適に低減できる回転子、その回転子を備える誘導電動機、及び回転子の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面に係る回転子は、回転軸に対し一体回転可能に設けられたロータコアと、ロータコアの周方向に分散して設けられた導体スロットに挿通される複数の二次導体と、回転軸の軸方向におけるロータコアの端面において二次導体の端部を相互に連結する短絡環と、を有する回転子であって、短絡環は、回転軸が挿通される軸孔を有し、回転軸は、軸孔の内周面に対応する外周面上に絶縁性を有する第１の皮膜が形成され、短絡環の軸孔の内周面が第１の皮膜に鋳造接合されることを特徴とする。
【０００８】
当該回転子は、回転軸と、ロータコアと、複数の二次導体と、短絡環とを有している。短絡環は、軸孔に回転軸が挿通され一体回転可能な態様で設けられる。回転軸の外周面上には、短絡環の軸孔の内周面に対応する部分に第１の皮膜が形成される。ここでいう皮膜とは、例えば、溶射材料を加熱し、溶融又は溶融に近い状態とし対象部位（ここでは、回転軸の外周面）に吹き付けて形成した皮膜であり、対象物に対して強固に接合された皮膜が形成されるものをいう。そして、短絡環は第１の皮膜に鋳造接合され、絶縁性の皮膜と短絡環とが強固に拡散接合される。このような構成では、皮膜の形成及び皮膜に対する鋳造接合により、短絡環の軸孔の内周面と回転軸の外周面とが強固に接合され短絡環の径方向外側に向かう移動が規制できる。結果として、補強リングのような補強部材を用いずに回転駆動に伴う短絡環の変形が好適に抑制可能な回転子が構成できる。
【０００９】
また、短絡環は、二次導体を流れる誘導電流を短絡することによって発熱が生じるため、例えば、軸方向の厚さ（断面積）を大きくして電気的抵抗を低減することが要請されるところ、軸方向の厚さを大きくすると遠心力による変形等の問題を生ずる恐れがある。一方で、補強リングのような補強部材は短絡環の変形等を抑止することは可能ではあるものの、短絡環のように二次導体を短絡させる導体としては機能しない場合があり、短絡環の発熱による損失の低減に寄与しない可能性が高い。これに対し、本発明によれば、電気的抵抗を低減するために軸方向の厚さ（断面積）を十分に確保した短絡環であっても短絡環を回転軸に強固に固定できるため、損失の低減に寄与しない補強部材を用いずとも短絡環を回転軸に安定的に保持できる。
【００１０】
また、本発明の他の側面に係る回転子は、請求項１に記載の回転子であって、ロータコアは、短絡環に対応するロータコアの端面上に絶縁性を有する第２の皮膜がさらに形成され、短絡環が第２の皮膜に鋳造接合されることを特徴とする。
【００１１】
当該回転子では、第１の皮膜に加えて、短絡環に対応するロータコアの端面上に第２の皮膜がさらに形成され、短絡環が第２の皮膜に鋳造接合される。これにより、短絡環は、ロータコアの端面に対しても強固に固定されることによって、径方向に対する移動だけでなく軸方向に対する移動もより確実に規制される。その結果、例えば、短絡環がロータコアから軸方向に離間してめくれるような変形が抑制できる。
【００１２】
また、本発明の他の側面に係る回転子機は、請求項１又は２に記載の回転子であって、ロータコアは、二次導体に対応する導体スロットの内壁に絶縁性を有する第３の皮膜がさらに形成され、二次導体が第３の皮膜に鋳造接合されることを特徴とする。
【００１３】
当該回転子では、二次導体に対応するロータコアの導体スロットの内壁に第３の皮膜がさらに形成され、二次導体が第３の皮膜に鋳造接合される。これにより、短絡環に連結される各二次導体が、ロータコアに対して強固に固定される。従って、短絡環は、二次導体を介してロータコアに強固に固定されることによって移動が規制され回転に伴う変形がより確実に抑制される。
【００１４】
また、本発明の他の側面に係る回転子機は、請求項１乃至３のいずれかに記載の回転子であって、第１乃至第３の皮膜がセラミック溶射材料からなることを特徴とする。
【００１５】
当該回転子では、セラミック溶射材料を用いて各皮膜を形成することで、各部材に対して強固に接合される絶縁性を有する皮膜が容易に形成できる。
【００１６】
また、本発明の他の側面に係る回転子機は、請求項１乃至４のいずれかに記載の回転子であって、短絡環及び二次導体が一体的にダイカスト成形されることを特徴とする。
【００１７】
当該回転子では、短絡環及び二次導体をダイカスト成形する際に、例えば短絡環が第１の皮膜に対して鋳造接合がなされる。これにより、短絡環及び二次導体の形成と鋳造接合とを同一工程で実施できるため必要な工数が削減でき、短絡環の変形が好適に抑制できる回転子の製造コストの削減が図れる。
【００１８】
また、本発明の他の側面に係る回転子は、請求項１乃至５のいずれかに記載の回転子であって、短絡環は、略円板状をなし、その少なくとも一部が取り除かれた加工部を備えることを特徴とする。
【００１９】
当該回転子では、短絡環を回転軸に強固に固定するとともに、短絡環の一部を取り除くように加工部を形成することで短絡環の軽量化を図り、回転子の回転効率を高め遠心力の低減を図ることができる。
【００２０】
また、本発明の一側面に係る誘導電動機は、請求項１乃至６のいずれかに記載の回転子を備えることにより、回転駆動に伴う短絡環の変形が補強部材を用いることなく好適に低減できる誘導電動機が構成できる。
【００２１】
また、本発明の一側面に係る回転子の製造方法は、回転軸に対し一体回転可能に設けられるロータコアと、ロータコアの周方向に分散して設けられた導体スロットに挿通される複数の二次導体と、回転軸の軸方向におけるロータコアの端面において二次導体の端部を相互に連結する短絡環と、を有する回転子の製造方法であって、回転軸が挿通される短絡環の軸孔の内周面に対応する回転軸の外周面上に絶縁性を有する第１の皮膜を形成する工程と、第１の皮膜が形成された回転軸に対してロータコアを一体回転可能に固定する工程と、短絡環の軸孔の内周面を第１の皮膜に鋳造接合する工程と、を含むことを特徴とする。
【００２２】
当該回転子の製造方法では、回転駆動に伴う短絡環の変形が補強部材を用いることなく好適に低減できる回転子が製造できる。また、ロータコアを固定する前の回転軸に対して第１の皮膜を形成するため、回転軸の製造工程での取り扱いが容易となり精度良く皮膜を形成することが可能となる。
【００２３】
また、本発明の一側面に係る回転子の製造方法は、回転軸に対し一体回転可能に設けられるロータコアと、ロータコアの周方向に分散して設けられた導体スロットに挿通される複数の二次導体と、回転軸の軸方向におけるロータコアの端面において二次導体の端部を相互に連結する短絡環と、を有する回転子の製造方法であって、回転軸に対してロータコアを一体回転可能に固定する工程と、ロータコアが固定された回転軸の外周面において、回転軸が挿通される短絡環の軸孔の内周面に対応する回転軸の外周面上に絶縁性を有する第１の皮膜を形成する工程と、短絡環の軸孔の内周面を第１の皮膜に鋳造接合する工程と、を含むことを特徴とする。
【００２４】
当該回転子の製造方法では、回転駆動に伴う短絡環の変形が補強部材を用いることなく好適に低減できる回転子が製造できる。また、ロータコアが固定された後の回転子に対して第１の皮膜を形成するため、第１の皮膜と同一工程において他の部分、例えばロータコアにも皮膜が形成できる。これにより、皮膜を形成する工程数を減らし製造コストの削減を図ることが可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、複数の二次導体が短絡環により連結された回転子に関し、回転駆動に伴う短絡環の変形が補強部材を用いることなく好適に低減できる回転子、その回転子を備える誘導電動機、及び回転子の製造方法が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施形態に係る誘導電動機の概略構成図である。
【図２】実施形態に係る短絡環の構成を示す平面図である。
【図３】実施形態に係る回転子の構成を示す部分断面図である。
【図４】別の回転子の構成を示す部分断面図で、図５のＡ−Ａ線における断面図ある。
【図５】別の短絡環の構成を示す平面図である。
【図６】別の短絡環の構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明を具体化した実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
先ず、実施形態に係る誘導電動機１の構成について、図１〜図３を参照しつつ詳細に説明する。実施形態の誘導電動機１は、かご型三相誘導電動機である。誘導電動機１は、固定子１０と、回転子２０とを有している。
【００２８】
固定子１０は、図示しないケースの内周面に固設されたステータコア１１と、ステータコア１１に巻装されたコイル１２とを有している。ステータコア１１は、複数枚の電磁鋼板を積層して形成され略円筒形状に形成されている。ステータコア１１には、周方向に分散して設けられ軸方向に沿って貫設された複数のスロット（図示略）が形成されている。このスロットにはコイル１２が巻装されている。コイル１２は、三相交流の各相（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相）に対応したコイルを備え、各相の交流電流が供給されることによって回転磁束が発生する。そして、固定子１０の径方向の内側には、回転子２０が配置されている。
【００２９】
回転子２０は、回転軸２１と、ロータコア３０と、二次導体（ロータバー）２３と、一対の短絡環２５，２６とを有する、かご型回転子として構成されている。回転軸２１は、図示しない軸受けにて回転可能に軸支されている。回転軸２１は、短絡環２５，２６が固定される第１大径部２１Ａと、ロータコア３０が固定される第２大径部２１Ｂとが形成されている。第２大径部２１Ｂは、回転軸２１の軸方向の中央部に形成され、第２大径部２１Ｂの軸方向両側には第１大径部２１Ａがそれぞれ形成されている。第１大径部２１Ａは、回転軸２１におけるロータコア３０及び短絡環２５，２６が装着されていない部分に比べて半径が大きい円筒形状をなす。また、第２大径部２１Ｂは、第１大径部２１Ａに比べて半径が大きい円筒形状をなす。
【００３０】
ロータコア３０は、複数の電磁鋼板を積層して形成され略円筒形状に形成されている。ロータコア３０は、径方向の中央部に設けられ軸方向に貫設された貫通孔３１に回転軸２１の第２大径部２１Ｂを挿通して固定されて回転軸２１と一体回転可能に設けられている。ロータコア３０の外周面と固定子１０の内周面（回転軸２１側の面）とは、径方向において所定間隔を隔てた状態で対向している。そして、回転子２０は、固定子１０の径方向内側において、回転軸２１の軸芯周りに回転可能に支持されている。
【００３１】
ロータコア３０には複数の挿通孔３２が回転軸２１の軸方向に貫設されている。挿通孔３２は、回転軸２１が挿通される貫通孔３１の周囲を囲むようにロータコア３０の周方向に沿って等間隔に形成されている。各挿通孔３２には、アルミニウム製の二次導体２３が充填されている。二次導体２３は、中実の棒状に形成され、軸方向の一方側（図中において右側）の第１端部２３Ａがロータコア３０の第１端面３３側から突出し、他方の第２端部２３Ｂがロータコア３０の他方の第２端面３４側から突出した態様となっている。
【００３２】
ロータコア３０の両端には、略円板状の同一形状をなす短絡環２５，２６が設けられている。短絡環２５，２６は、端絡環又はエンドリングと呼ばれる部材である。二次導体２３の第１端部２３Ａは、ロータコア３０の第１端面３３から突出する部分が短絡環２５と接合され、第１端部２３Ａと短絡環２５とが一体形成されている。また、二次導体２３の第２端部２３Ｂは、ロータコア３０の第２端面３４から突出する部分が短絡環２６と接合され、第２端部２３Ｂと短絡環２６とが一体形成されている。従って、各二次導体２３は、一対の短絡環２５，２６に接続されることによって短絡されている。二次導体２３及び短絡環２５，２６は、例えばアルミダイカスト成形を用いて一体形成される。
【００３３】
図２は、短絡環２５を、回転軸２１の軸方向外側から見た図である。図２に示すように、短絡環２５は、径方向の中央部に設けられ軸方向に貫設された軸孔２５Ａに回転軸２１の第１大径部２１Ａが挿通されている。第１大径部２１Ａ（回転軸２１）の外周面２１Ｃには、第１大径部２１Ａの全周に亘ってセラミック製の第１の溶射皮膜４１が形成されている。図３に示すように、第１の溶射皮膜４１は、短絡環２５の軸孔２５Ａの内周面に対向するように軸方向に沿って外周面２１Ｃ上に形成された円筒形状をなしている。従って、短絡環２５は、第１大径部２１Ａとの間に第１の溶射皮膜４１が設けられ回転軸２１に対し電気的に絶縁されている。また、短絡環２５は、第１の溶射皮膜４１に対して鋳造接合による拡散接合がなされ第１大径部２１Ａに固定されている。なお、ここでいう鋳造接合とは、例えば、金属部材からなる短絡環２５と絶縁性を有する第１の溶射皮膜４１との接合に高圧鋳造法を適用したものであり、金属部材を溶融状態で接合面に射出し加圧しながら接合する方法である。
【００３４】
また、ロータコア３０は、短絡環２５と対向する軸方向の第１端面３３の上に絶縁性を有する第２の溶射皮膜４２が形成されている。第２の溶射皮膜４２は、第１端面３３上において短絡環２５と対向する部分の全体に形成されている。従って、短絡環２５は、第１端面３３との間に第２の溶射皮膜４２が設けられロータコア３０に対し電気的に絶縁されている。また、短絡環２５は、第２の溶射皮膜４２に対して鋳造接合による拡散接合がなされロータコア３０に固定されている。なお、図１に示すように、短絡環２６は、短絡環２５と同様に、回転軸２１の第１大径部２１Ａとの間に第１の溶射皮膜４１を介して接合されている。また、短絡環２６は、ロータコア３０の第２端面３４との間に第２の溶射皮膜４２を介して接合されている。
【００３５】
また、図３に示すように、ロータコア３０は、挿通孔３２の内壁に絶縁性を有する第３の溶射皮膜４３が形成されている。第３の溶射皮膜４３は、内壁の全周に亘って形成され円筒形状をなしている。従って、二次導体２３は、挿通孔３２との間に第３の溶射皮膜４３が設けられロータコア３０に対し電気的に絶縁されている。また、二次導体２３は、第３の溶射皮膜４３に対して鋳造接合による拡散接合がなされロータコア３０に固定されている。
【００３６】
このように構成された誘導電動機１は、固定子１０のコイル１２に対して三相交流電流が供給されることによって発生する回転磁束と、回転子２０の二次導体２３に発生する誘導電流とが鎖交することにより回転子２０が回転駆動を行う。
【００３７】
短絡環２５は、軸孔２５Ａに回転軸２１を挿通した態様で一体回転可能に固定されている。回転軸２１の第１大径部２１Ａの外周面２１Ｃには、短絡環２５の軸孔２５Ａの内周面に対応する部分の全体（外周面２１Ｃの全周）に亘って第１の溶射皮膜４１が形成され、当該第１の溶射皮膜４１が外周面２１Ｃに対して強固に接合されている。そして、短絡環２５は、第１の溶射皮膜４１に対して鋳造接合による拡散接合がなされ強固に接合されている。このような構成では、第１の溶射皮膜４１の形成及び第１の溶射皮膜４１に対する鋳造接合により、短絡環２５の軸孔２５Ａの内周面と回転軸２１の外周面２１Ｃとが強固に接合される。同様に、短絡環２６は、回転軸２１に対し第１の溶射皮膜４１を介して強固に接合されている。従って、回転子２０の回転駆動に伴う遠心力によって短絡環２５，２６に対し径方向外側に向かう力が加わった場合に、短絡環２５，２６が径方向内側部分の軸孔２５Ａが形成された部分において回転軸２１と強固に接合されるため、径方向外側に向かう移動が規制される。結果として、補強リングのような補強部材を用いずに、回転に伴う短絡環２５，２６の変形が好適に抑制できる。
【００３８】
さらに、回転子２０は、ロータコア３０の第１及び第２端面３３，３４において、短絡環２５，２６に対向する表面全体に第２の溶射皮膜４２が形成され、短絡環２５，２６が第２の溶射皮膜４２に鋳造接合されロータコア３０に接合されている。従って、短絡環２５，２６は、ロータコア３０の第１及び第２端面３３，３４の各々に対しても強固に固定されることによって、径方向に対する移動だけでなく軸方向に対する移動もより確実に規制される。その結果、例えば、短絡環２５，２６がロータコア３０から軸方向に離間してめくれるような変形が抑制できる。
【００３９】
さらに、回転子２０は、ロータコア３０の挿通孔３２の内壁において、二次導体２３に対応する内壁全体に第３の溶射皮膜４３が形成され、二次導体２３が第３の溶射皮膜４３に鋳造接合されロータコア３０に接合されている。二次導体２３は、ロータコア３０に対し軸方向に貫通され第１及び第２端部２３Ａ，２３Ｂの各々が一対の短絡環２５，２６に一体形成されている。この二次導体２３をロータコア３０に対して強固に固定することによって、短絡環２５，２６が二次導体２３を介してロータコア３０に強固に固定される。従って、短絡環２５，２６は、移動が規制され回転に伴う変形がより確実に抑制される。
【００４０】
次に、上記した回転子２０の製造方法の一例について説明する。
回転子２０の製造工程としては、例えば、第１の溶射皮膜４１が形成された回転軸２１に第２及び第３の溶射皮膜４２，４３が形成されたロータコア３０を組み付けて行う。なお、回転軸２１にロータコア３０を組み付けた後に、第１〜第３の溶射皮膜４１〜４３を形成してもよい。回転軸２１は、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）を用いて切削加工や鍛造加工等によって第１及び第２大径部２１Ａ，２１Ｂが形成された略円筒状に形成する。
【００４１】
第１の溶射皮膜４１は、例えば、溶射材料を加熱し、溶融又は溶融に近い状態とし第１大径部２１Ａの外周面２１Ｃに吹き付けて形成する。なお、図３の溶射皮膜部５１で示す第２大径部２１Ｂの軸方向における端面上の溶射皮膜、換言すれば、製造後の回転子２０では第２の溶射皮膜４２が第２大径部２１Ｂの端面上まで延設している態様となる部分を、この工程で形成してもよい。この溶射皮膜部５１は、後述する鋳造接合により、第２大径部２１Ｂと短絡環２５，２６とを接合する。また、溶射皮膜部５１は形成しなくともよい。
【００４２】
第２及び第３の溶射皮膜４２，４３は、第１の溶射皮膜４１と同様に、電磁鋼板を積層したロータコア３０の第１及び第２端面３３，３４上と、挿通孔３２の内壁とに溶射材料を吹き付けて形成する。なお、ロータコア３０を構成する各電磁鋼板の表面に予め絶縁性皮膜が形成される場合には、例えば、当該絶縁性皮膜の上に第２及び第３の溶射皮膜４２，４３を形成してもよい。また、電磁鋼板を第２及び第３の溶射皮膜４２，４３が形成される部分の絶縁性皮膜が除去された構成とし、第２及び第３の溶射皮膜４２，４３を電磁鋼板に直接溶射して形成してもよい。
【００４３】
第１〜第３の溶射皮膜４１〜４３の材料としては、例えば、酸化物系のセラミック溶射材料、炭化物系のセラミック溶射材料等を用いることができる。より具体的には、酸化物系のセラミック溶射材料は、アルミナ、チタニア、ジルコニア、クロミア、イットリア又はこれらを含む化合物等である。また、炭化物系のセラミック溶射材料は、タングステンカーバイド、クロムカーバイド、又はこれらとコバルト、ニッケルクロムなどを含む化合物等である。
【００４４】
次に、第１の溶射皮膜４１が形成された回転軸２１に対し、第２及び第３の溶射皮膜４２，４３が形成されたロータコア３０を固定する。ロータコア３０の貫通孔３１は、第１大径部２１Ａに比べて半径が大きい第２大径部２１Ｂの外径に合わせて形成されている。従って、例えば、第２大径部２１Ｂをロータコア３０に焼き嵌めする際に、第１大径部２１Ａの外周面２１Ｃ上に形成された第１の溶射皮膜４１を損傷させることなく回転軸２１にロータコア３０を好適に固定することができる。
【００４５】
次に、回転軸２１に固定されたロータコア３０に対し、短絡環２５，２６及び二次導体２３を形成するアルミダイカスト成形を行う。ダイカスト成形では、金型を用いて短絡環２５，２６及び二次導体２３を成形するとともに、第１〜第３の溶射皮膜４１〜４３に対する鋳造接合を実施する。より具体的には、例えば、金型と第１〜第３の溶射皮膜４１〜４３（回転軸２１）を予備加熱し、アルミニウムを溶解し液状で保持する。次に、ロータコア３０が固定された回転軸２１を金型に配置し、液状のアルミニウムを射出し加圧しながら短絡環２５，２６及び二次導体２３を成形する。この際に、短絡環２５，２６及び二次導体２３の各々の第１〜第３の溶射皮膜４１〜４３に対する接合部分が拡散接合される。このようにして、図１に示す回転子２０が形成される。
【００４６】
上記した実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）短絡環２５，２６は、回転軸２１に対し第１の溶射皮膜４１を介して強固に接合される。また、短絡環２５，２６は、第２の溶射皮膜４２を介してロータコア３０に対し強固に接合される。さらに、短絡環２５，２６は、当該短絡環２５，２６と一体成形される各二次導体２３が第３の溶射皮膜４３を介してロータコア３０に強固に接合される。従って、短絡環２５，２６は、第１〜第３の溶射皮膜４１〜４３を介して回転軸２１あるいは回転軸２１に固定されるロータコア３０に対して強固に固定され、回転駆動に伴う遠心力による変形が抑制される。結果として、補強リングのような補強部材を用いずに回転に伴う変形を抑制することが可能となる。
また、短絡環２５，２６は、二次導体２３を流れる誘導電流を短絡することによって発熱が生じるため、例えば、軸方向の厚さ（断面積）を大きくして電気的抵抗を低減することが要請されるところ、軸方向の厚さを大きくすると遠心力による変形等の問題を生ずる恐れがある。一方で、補強リングのような補強部材は短絡環の変形等を抑止することは可能ではあるものの、短絡環２５，２６のように二次導体２３を短絡させる導体としては機能しない場合があり、短絡環２５，２６の発熱による損失の低減に寄与しない可能性が高い。これに対し、本実施形態の回転子２０では、電気的抵抗を低減するために軸方向の厚さ（断面積）を十分に確保した短絡環２５，２６であっても短絡環２５，２６を回転軸２１に強固に固定できるため、損失の低減に寄与しない補強部材を用いずとも短絡環２５，２６を回転軸２１に安定的に保持できる。
【００４７】
（２）第１〜第３の溶射皮膜４１〜４３の材料としてセラミック溶射材が用いられており、各部材に対して強固に接合される絶縁性を有する溶射皮膜が容易に形成できる。
（３）短絡環２５，２６及び二次導体２３を一体的にダイカスト成形する際に、短絡環２５，２６が第１及び第２の溶射皮膜４１，４２に対し、二次導体２３が第３の溶射皮膜４３に対して鋳造接合がなされる。これにより、短絡環２５，２６及び二次導体２３の形成と鋳造接合とを同一工程で実施できるため必要な工数が削減でき、短絡環２５，２６の変形が好適に抑制できる回転子２０の製造コストの削減が図れる。
【００４８】
（４）回転子２０の製造工程として、第１の溶射皮膜４１が形成された回転軸２１に第２及び第３の溶射皮膜４２，４３が形成されたロータコア３０を組み付けている。これにより、組み付け前の回転軸２１及びロータコア３０の各々に対して第１〜第３の溶射皮膜４１〜４３を形成するため、回転軸２１及びロータコア３０の製造工程での取り扱いが容易となり精度良く第１〜第３の溶射皮膜４１〜４３を形成することが可能となる。
【００４９】
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。
例えば、上記実施形態の回転子２０，１００の製造工程では、第１の溶射皮膜４１が形成された回転軸２１に対し、第２及び第３の溶射皮膜４２，４３が形成されたロータコア３０を組み付けたが、回転軸２１にロータコア３０を予め組み付けた後に第１〜第３の溶射皮膜４１〜４３を同一工程にて形成してもよい。これにより、第１〜第３の溶射皮膜４１〜４３を形成する工程数を減らし製造コストの削減を図ることが可能となる。
【００５０】
また、例えば、図４に示すように、短絡環２５，２６が冷却フィンを備えた構成としてもよい。図４に示す回転子１０１は、例えば、上記した実施形態の短絡環２５に冷却フィン１２０が一体的にダイカスト成形されている。図４は、図５のＡ−Ａ線における部分断面図である。図４及び図５に示すように、冷却フィン１２０は、回転軸２１を囲むように短絡環２５の本体部２５Ｂの一部が軸方向外側に向かって延設された円筒部１２１と、当該円筒部１２１から径方向外側に向かって放射状に形成されたフィン部１２２とを備える。回転軸２１の第１大径部２１Ａの軸方向の長さは、円筒部１２１の長さに応じて延設されており、円筒部１２１と第１大径部２１Ａとが第１の溶射皮膜４１を介して接合されている。フィン部１２２は、円板状の本体部２５Ｂの軸方向における端面に対して立設して接合される板状をなす。図５に示すように、フィン部１２２の径方向外側部分は、本体部２５Ｂの径方向外側の外周面から所定間隔だけ径方向内側となる位置まで形成されている。また、フィン部１２２は、短絡環２５の周方向に向かって等間隔に複数個（図中では８個）形成されている。
【００５１】
ここで、上記したような冷却フィン１２０を備える短絡環２５においても回転駆動に伴う遠心力によって変形が生じる虞がある。従って、このような冷却フィン１２０に対し、その内径部分（円筒部１２１）を回転軸２１（第１大径部２１Ａ）に第１の溶射皮膜４１を介した接合を行うことによって遠心力による変形を好適に抑制することが可能となる。なお、冷却フィン１２０を、本体部２５Ｂと別体で設けた場合であっても第１の溶射皮膜４１を介した接合をすることで同様の効果を得ることができる。
【００５２】
上記実施形態における短絡環２５，２６の構成は一例であり、適宜変更してもよい。例えば、上記した実施形態では、短絡環２５を円板形状に構成したが、これに限定されず、図６に示すように、短絡環２５にその一部が取り除かれた加工部１３１を形成してもよい。図６に示す加工部１３１は、短絡環２５を軸方向に貫通して形成され、軸方向と直交する形状が径方向外側に向かって周方向の幅が広がる扇状をなす。加工部１３１は、短絡環２５の周方向に沿って等間隔に複数個（図６では８個）形成されている。各加工部１３１は、例えば、短絡環２５により連結される各二次導体２３の周方向の間となる位置に形成されている。
【００５３】
このような構成では、第１の溶射皮膜４１により短絡環２５を回転軸２１に強固に固定するとともに、短絡環２５の一部を肉抜きするように加工部１３１を形成することで短絡環２５の軽量化を図り、回転子２０の回転効率を高めることができ、短絡環２５に働く遠心力を低減することができる。また、加工部１３１は、短絡環２５を短絡する誘導電流に対する電気的抵抗部となる。回転駆動時において、二次導体２３に生じる誘導電流は、各二次導体２３を結ぶように短絡環２５内を短絡して流れることが好ましい。図６に示す構成では、各二次導体２３が短絡環２５の径方向外側部分に連結されており、誘導電流が各二次導体２３を結ぶように短絡環２５の外周部分を短絡することが好ましい。これに対し、図６に示す短絡環２５では、電気的抵抗となる加工部１３１が各二次導体２３の周方向の間において径方向内側となる部分に形成されており、誘導電流を各二次導体２３間に好適に流す整流効果を得ることができる。なお、図６に示す加工部１３１の形状・数等は一例であり、短絡環２５の形状等に応じて適宜変更する。
【００５４】
上記実施形態において、第１〜第３の溶射皮膜４１〜４３を形成した領域は一例であり適宜変更してもよい。例えば、第１の溶射皮膜４１を外周面２１Ｃの全周に亘って形成したが、外周面２１Ｃの一部に形成してもよい。
【００５５】
短絡環２５，２６及び二次導体２３の材料は、アルミニウムに限らず、アルミニウム系合金でもよく、銅や銅系合金のような他の金属を用いてもよい。
上記実施形態では、短絡環２５の全体をダイカスト成形で形成する際に鋳造接合を実施したが、例えば軸孔２５Ａを含む短絡環２５の一部のみをダイカスト成形及び鋳造接合してもよい。
【００５６】
上記実施形態では、回転軸２１をロータコア３０に対して焼き嵌めにより固定したが、他の方法、例えば圧入により固定してもよい。
上記実施形態において、回転子２０に短絡環２５，２６の変形を防止する補強部材を設け、短絡環２５，２６の変形をより確実に抑制する構成としてもよい。
【００５７】
上記実施形態の構成は一例であり、形状・数等を適宜変更してもよい。例えば、回転軸２１を、第１及び第２大径部２１Ａ，２１Ｂが形成されていない、即ち段差部分が形成されていない円筒形状に形成してもよい。また、例えば、挿通孔３２を、その一部がロータコア３０の外周面に開口している（オープンスロットとなっている）導体スロットとして構成としてもよい。また、固定子１０は三相交流で駆動されるものに限らず、単相交流や二相交流あるいは四相以上の多相交流で駆動されるものであってもよい。また、ロータコア３０を、電磁鋼板を積層して形成したが、鉄塊や粉末成形磁性体（ＳＭＣ：Soft Magnetic Composites）で形成してもよい。また、二次導体２３はアルミダイカスト成形で形成される構成に限らない。例えば、予め成形された二次導体２３をロータコア３０の端面３３，３４から挿通孔３２に挿入し、挿入された二次導体２３の端部２３Ａに短絡環２５をダイカスト成形してもよい。
【００５８】
誘導電動機１は、誘導電動機の一例として、回転子２０，１００，１０１は、回転子の一例として、回転軸２１は、回転軸の一例として、ロータコア３０は、ロータコアの一例として、二次導体２３は、二次導体の一例として、短絡環２５，２６は、短絡環の一例として、挿通孔３２は、導体スロットの一例として、第１〜第３の溶射皮膜４１〜４３は、皮膜の一例として、第１短絡部材１１０は、第１短絡部材の一例として、第２短絡部材１１１は、第２短絡部材の一例として挙げることができる。
【符号の説明】
【００５９】
１・・誘導電動機、１０・・固定子、２０，１００，１０１・・回転子、２１・・回転軸、２１Ｃ・・外周面、３０・・ロータコア、３３・・第１端面、３４・・第２端面、３２・・挿通孔、２３・・二次導体、２５，２６・・短絡環、２５Ａ・・軸孔、４１〜４３・・第１〜第３の溶射皮膜、１１０・・第１短絡部材、１１１・・第２短絡部材。
【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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