(57)【要約】      （修正有）【課題】簡易で信頼性高くコスト効率がよく、高性能を得ることができるロータアセンブリおよびその製造方法を提供する。【解決手段】ロータバーを積層ディスク１０１のスロットに挿入し、一対のエンドキャップ６０１Ａ、６０１Ｂを積層ディスク１０１の積層体両端に配置し、電子ビーム溶接機を用いてロータバーに溶融溶接することにより、軽量でありながら電気的機械的特性を向上させたアセンブリとする。【選択図】図６
2014230483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のロータバーを、積層ディスク積層体内の対応する複数のスロット内に、前記複数のロータバーそれぞれの第１部分が前記積層ディスク積層体の第１端面から突出し、前記複数のロータバーそれぞれの第２部分が前記積層ディスク積層体の第２端面から突出するようにして挿入する工程と、
第１エンドキャップを前記複数のロータバーに、前記複数のロータバーそれぞれの前記第１部分が前記第１エンドキャップ内の第１の複数のスロットの対応するスロット内に収まるよう装着する工程と、
第２エンドキャップを前記複数のロータバーに、前記複数のロータバーそれぞれの前記第２部分が前記第２エンドキャップ内の第２の複数のスロットの対応するスロット内に収まるよう装着する工程と、
第１電子ビームを前記第１エンドキャップの側周面に向けて照射し、前記複数のロータバーそれぞれの前記第１部分の少なくとも一領域を前記第１エンドキャップの前記第１の複数のスロットの前記対応するスロットに融接する工程と、
第２電子ビームを前記第２エンドキャップの側周面に向けて照射し、前記複数のロータバーそれぞれの前記第２部分の少なくとも一領域を前記第２エンドキャップの前記第２の複数のスロットの前記対応するスロットに融接する工程と、
を含むことを特徴とする電動機用ロータアセンブリの製造方法。
【請求項２】
前記第１電子ビームおよび前記第２電子ビームが単一の電子ビーム溶接機から出射され、前記第１電子ビームを照射する工程および前記第２電子ビームを照射する工程が順次行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１電子ビームが第１電子ビーム溶接機から出射され、前記第２電子ビームが第２電子ビーム溶接機から出射され、前記第１電子ビームを照射する工程および前記第２電子ビームを照射する工程が同時に行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１電子ビームを照射する工程が、さらに、前記第１電子ビームが、前記複数のロータバーそれぞれの前記第１部分の少なくとも前記一領域を、前記第１エンドキャップの前記第１の複数のスロットの前記対応するスロットに、順次融接するように、前記第１電子ビームを前記第１エンドキャップ周りに回転させる工程を含み、また、前記第２電子ビームを照射する工程が、さらに、前記第２電子ビームが、前記複数のロータバーそれぞれの前記第２部分の少なくとも前記一領域を、前記第２エンドキャップの前記第２の複数のスロットの前記対応するスロットに、順次融接するように、前記第２電子ビームを前記第２エンドキャップ周りに回転させる工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１エンドキャップを装着する工程を行った後、前記第１電子ビームを照射する前記工程を行なう間に、前記方法が、さらに、前記第１電子ビームが、前記複数のロータバーそれぞれの前記第１部分の少なくとも前記一領域を、前記第１エンドキャップの前記第１の複数のスロットの前記対応するスロットに、順次融接するように、前記第１エンドキャップおよび前記積層ディスク積層体を前記第１電子ビームに対して回転させる工程を含み、また、前記第２エンドキャップを装着する工程を行った後、前記第２電子ビームを照射する前記工程を行なう間に、前記方法が、さらに、前記第２電子ビームが、前記複数のロータバーそれぞれの前記第２部分の少なくとも前記一領域を、前記第２エンドキャップの前記第２の複数のスロットの前記対応するスロットに、順次融接するように、前記第２エンドキャップおよび前記積層ディスク積層体を前記第２電子ビームに対して回転させる工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１電子ビームを照射する工程が、さらに、前記複数のロータバーそれぞれの前記第１部分の最外端面と、前記第１エンドキャップの前記第１の複数のスロットの前記対応するスロットの最内端着座面とによって規定される第１の継目に向けて前記第１電子ビームを照射する工程を含み、また、前記第２電子ビームを照射する工程が、さらに、前記複数のロータバーそれぞれの前記第２部分の最外端面と、前記第２エンドキャップの前記第２の複数のスロットの前記対応するスロットの最内端着座面とによって規定される第２の継目に向けて前記第２電子ビームを照射する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第１電子ビームを照射する工程が、さらに、前記複数のロータバーそれぞれの前記第１部分の最外端面と、前記第１エンドキャップの前記第１の複数のスロットの前記対応するスロットの最内端着座面とによって規定される第１の継目から、前記積層ディスク積層体から離間し前記第１エンドキャップに向かう方向に変位した第１位置に向けて前記第１電子ビームを照射する工程を含み、また、前記第２電子ビームを照射する工程が、さらに、前記複数のロータバーそれぞれの前記第２部分の最外端面と、前記第２エンドキャップの前記第２の複数のスロットの前記対応するスロットの最内端着座面とによって規定される第２の継目から、前記積層ディスク積層体から離間し前記第２エンドキャップに向かう方向に変位した第２位置に向けて前記第２電子ビームを照射する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記複数のロータバーそれぞれの前記第１部分の少なくとも前記一領域を前記第１エンドキャップの前記第１の複数のスロットの前記対応するスロットに融接する工程が、さらに、前記複数のロータバーにより規定される内径を越えて延びる第１溶接深さまで融接する工程を含み、また、前記複数のロータバーそれぞれの前記第２部分の少なくとも前記一領域を前記第２エンドキャップの前記第２の複数のスロットの前記対応するスロットに融接する工程が、さらに、前記複数のロータバーにより規定される前記内径を越えて延びる第２溶接深さまで融接する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第１電子ビームを照射する前記工程の後に、前記第１エンドキャップを機械加工して、前記第１エンドキャップの第１周縁部と、前記複数のロータバーそれぞれの前記第１部分の前記一領域の端縁部とを除去する工程と、
前記第２電子ビームを照射する工程の後に、前記第２エンドキャップを機械加工して、前記第２エンドキャップの第２周縁部と、前記複数のロータバーそれぞれの前記第２部分の前記一領域の端縁部とを除去する工程と、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
第１封入リングを、前記第１エンドキャップ上の、前記第１エンドキャップを機械加工する前記工程により前記第１周縁部が除去された、前記第１エンドキャップの前記最外端領域に対応する位置に位置決めし、前記第１エンドキャップに嵌合する工程と、
第２封入リングを、前記第２エンドキャップ上の、前記第２エンドキャップを機械加工する前記工程により前記第２周縁部が除去された、前記第２エンドキャップの前記最外端領域に対応する位置に位置決めし、前記第２エンドキャップに嵌合する工程と、をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記複数のロータバーを銅材料から製造する工程と、
前記第１エンドキャップを前記銅材料から製造する工程と、
前記第２エンドキャップを前記銅材料から製造する工程と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１エンドキャップを銅から鍛造する工程と、前記第２エンドキャップを銅から鍛造する工程とをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１エンドキャップを前記複数のロータバーの前記第１部分上に、前記積層ディスク積層体に向けて押圧する工程と、前記第２エンドキャップを前記複数のロータバーの前記第２部分上に、前記積層ディスク積層体に向けて押圧する工程とをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１エンドキャップを前記複数のロータバーの前記第１部分上に押圧する工程が、さらに、前記第１エンドキャップの内面を、前記積層ディスクの第１外側ディスク上に着座させる工程を含み、また、前記第２エンドキャップを前記複数のロータバーの前記第２部分上に押圧する工程が、さらに、前記第２エンドキャップの内面を、前記積層ディスクの第２外側ディスク上に着座させる工程を含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の複数のスロットは、前記第１エンドキャップの内面を貫通し、前記第１エンドキャップ内に前記第１エンドキャップの外面に向けて部分的に延在し、前記第２の複数のスロットは、前記第２エンドキャップの内面を貫通し、前記第２エンドキャップ内に前記第２エンドキャップの外面に向けて部分的に延在することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
ロータシャフトと、
前記ロータシャフトに装着され、積層ディスク積層体に形成される複数の積層ディスクであって、前記積層ディスクのそれぞれが複数のスロットを含み、前記複数の積層ディスクそれぞれの前記複数のスロットが前記積層ディスク積層体内で互いに整列された、複数の積層ディスクと、
前記積層ディスク積層体の前記複数のスロットを貫通する複数のロータバーであって、前記複数のロータバーそれぞれの第１部分が前記積層ディスク積層体の第１端面から離間する方向に突出し、前記複数のロータバーそれぞれの第２部分が前記積層ディスク積層体の第２端面から離間する方向に突出する、複数のロータバーと、
前記複数のロータバーに融接される第１エンドキャップであって、第１の複数のスロットを備え、前記複数のロータバーそれぞれの前記第１部分が、前記第１の複数のスロットの対応するスロット内に嵌合し、前記複数のロータバーそれぞれの前記第１部分に対応する第１端部領域が、前記第１エンドキャップの前記第１の複数のスロットの前記対応するスロットに、電子ビームにより融接され、前記第１端部領域が、前記複数のロータバーにより規定されるロータバー外径から、前記複数のロータバーにより規定されるロータバー内径まで延在する、第１エンドキャップと、
前記複数のロータバーに融接される第２エンドキャップであって、第２の複数のスロットを備え、前記複数のロータバーそれぞれの前記第２部分が、前記第２の複数のスロットの対応するスロット内に嵌合し、前記複数のロータバーそれぞれの前記第２部分に対応する第２端部領域が、前記第２エンドキャップの前記第２の複数のスロットの前記対応するスロットに、前記電子ビームにより融接され、前記第２端部領域が、前記複数のロータバーにより規定される前記ロータバー外径から、前記複数のロータバーにより規定される前記ロータバー内径まで延在する、第２エンドキャップと、
を備えることを特徴とする電動機用ロータアセンブリ。
【請求項１７】
前記第１エンドキャップおよび前記複数のロータバーそれぞれの前記第１部分の一部分の周囲に位置決めされる第１封入リングと、
前記第２エンドキャップおよび前記複数のロータバーそれぞれの前記第２部分の一部分の周囲に位置決めされる第２封入リングと、をさらに備えることを特徴とする請求項１６に記載のロータアセンブリ。
【請求項１８】
前記第１封入リングの位置決めに先立ち、前記第１エンドキャップおよび前記複数のロータバーそれぞれの前記第１部分の端縁部に対応する第１周縁部を機械加工し、また、前記第２封入リングの位置決めに先立ち、前記第２エンドキャップおよび前記複数のロータバーそれぞれの前記第２部分の端縁部に対応する第２周縁部を機械加工することを特徴とする請求項１７に記載のロータアセンブリ。
【請求項１９】
前記複数のロータバーが銅からなり、前記第１エンドキャップが銅からなり、前記第２エンドキャップが銅からなることを特徴とする請求項１６に記載のロータアセンブリ。
【請求項２０】
前記第１および第２エンドキャップが鍛造されたものであることを特徴とする請求項１６に記載のロータアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は主に電動機に関し、より詳しくは、電動機のロータアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
交流誘導電動機は、産業や住宅における様々な用途に広く用いられている。一般に、この種の電動機は、ドライブシャフトに装着される積層磁心を有する。積層磁心は、複数の磁性ディスクを積層させて、または、複数の円弧状コア部材から、作製することができる。積層磁心は、複数の長手方向スロットを有し、このスロット内に導電性金属バーが挿入される。バーの端部は積層磁心の両端よりさらに延出している。積層磁心の両端において、ロータバー端部を機械的および電気的に結合するために、エンドリングまたはエンドキャップが用いられる。
【０００３】
当然のことながら、ロータアセンブリ一般の、また特に、キャップ組立体の製造には、多数の技術が用いられている。これらの技術は、通常、１）ロータバー間の導電性最大化、２）ロータ重量、３）材料費、４）製造／組立コストおよび複雑さといった、複数の、相反することも多い要素間でトレードオフするものである。特許文献１は、ロータアセンブリ製造に用いられてきた手法の１つを開示している。これに記載されるように、鋳造工程を用いて、積層磁心内のスロットにアルミニウムの導体バーを鋳造している。鋳造されるバーと磁心のスロットとの適合度合いを高めるために、本特許は、スロット内の突起を利用して、鋳造バーの収縮を最小限の小さい領域に限定することを開示している。鋳造工程は、導体バーと、バーを電気的に連結するエンドリングの両方の鋳造に用いることができる。
【０００４】
特許文献２は、別のロータ製造方法を開示している。開示されているように、まず、ロータバーを、各バーの端部が積層磁心両端の層からさらに突出するようにして積層磁心内に挿入する。次いで、内面にロータバー端部を受け入れる形状の複数溝を有するエンドリングを、磁心の両端でシャフト上に位置決めする。次いで、２つのリングを互いに向けて軸方向に圧縮しながら、溶接により、ロータバー端部をエンドリングに融接する。
【０００５】
特許文献３は、積層磁心より突出するロータバーと、ロータアセンブリ両端に位置決めされるエンドリングとを接合する技術をいくつか開示している。開示されている技術のうちの１つでは、エンドリングを回転軸回りに高速で回転させ、同時にロータバー端部に押し当てる。ロータバー端部は摩擦熱によって、リングの相補面に融接される。この摩擦熱法では、エンドリングに高い軸電流を印加すればさらに大きな効果が得られる。また、パルス電流生成器を用いて、ろう付け合金箔を熱し、エンドリングとロータバー端部との間にろう付け継手を形成する技術も開示されている。
【０００６】
特許文献４は、エンドリングが多数の個別の円弧状エンドリング片から形成されるロータ製造技術を開示している。エンドリング片は、積層磁心両端の、ロータバー間に位置決めされる。回転ツールを用いて、ロータバーの端面をエンドリング片に摩擦溶接している。
【０００７】
共に譲渡された特許文献５は、積層ディスクの積層体両端に一体リングを形成することにより、軽量のアセンブリでありながら電気的機械的特性が高められる、ロータアセンブリ製造方法を開示している。一体リングは、ロータバー端部間で金属片をろう付けすることにより作製され、ろう付けは好ましくは真空炉内または誘導加熱ろう付けシステム内で行われる。
【０００８】
このように、従来から、電動機用ロータアセンブリの製造に用いることができる技術が開示されているが、簡易で信頼性高くコスト効率がよく、高性能を得ることができる製造技術が求められている。本発明はこのようなロータアセンブリと製造方法を提供するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第３，７７８，６５２号
【特許文献２】米国特許第４，０６４，４１０号
【特許文献３】米国特許第６，０８８，９０６号
【特許文献４】特願第２００３−０２０９２９号（特開第２００４−００７９４９号）
【特許文献５】米国特許第８，３６５，３９２号
【発明の概要】
【００１０】
１）複数のロータバーを、積層ディスク積層体内の対応する複数のスロット内に、複数のロータバーそれぞれの第１部分が積層ディスク積層体の第１端面から突出し、複数のロータバーそれぞれの第２部分が積層ディスク積層体の第２端面から突出するようにして挿入する工程と、２）第１エンドキャップを複数のロータバーに、複数のロータバーそれぞれの第１部分が第１エンドキャップ内の複数のスロットの対応するスロット内に収まるよう装着する工程と、３）第２エンドキャップを複数のロータバーに、複数のロータバーそれぞれの第２部分が第２エンドキャップ内の複数のスロットの対応するスロット内に収まるよう装着する工程と、４）第１電子ビームを第１エンドキャップの側周面に向けて照射し、複数のロータバーそれぞれの第１部分の少なくとも一領域を第１エンドキャップの複数のスロットの対応するスロットに融接する工程と、５）第２電子ビームを第２エンドキャップの側周面に向けて照射し、複数のロータバーそれぞれの第２部分の少なくとも一領域を第２エンドキャップの複数のスロットの対応するスロットに融接する工程と、を含む、ロータアセンブリ製造方法を提供する。第１および第２電子ビームは、一対の電子ビーム溶接機から出射して、第１および第２エンドキャップを同時作業で溶接してもよいし、または、単一の電子ビーム溶接機を用いて、第１および第２エンドキャップを順次溶接してもよい。融接工程中、第１電子ビームを第１エンドキャップ周りに回転させ、第２電子ビームを第２エンドキャップ周りに回転させてもよいし、または、融接工程中、第１エンドキャップおよびロータ積層体を第１電子ビームに対して回転させ、第２エンドキャップおよびロータ積層体を第２電子ビームに対して回転させてもよい。第１電子ビームを、複数のロータバーそれぞれの前記第１部分の最外端面と、第１エンドキャップの複数のスロットの対応するスロットの最内端着座面とによって規定される継目に向けて照射し、第２電子ビームを、複数のロータバーそれぞれの第２部分の最外端面と、第２エンドキャップの複数のスロットの対応するスロットの最内端着座面とによって規定される継目に向けて照射することができる。複数のロータバーそれぞれの第１部分の少なくとも一領域を第１エンドキャップの複数のスロットの前記対応するスロットに融接する工程が、複数のロータバーにより規定される内径を越えて延びる第１溶接深さまで融接する工程を含み、また、複数のロータバーそれぞれの第２部分の少なくとも一領域を第２エンドキャップの複数のスロットの対応するスロットに融接する工程が、複数のロータバーにより規定される内径を越えて延びる第２溶接深さまで融接する工程を含むことができる。方法は、また、１）第１電子ビームを第１エンドキャップに向けて照射する工程の後に、第１エンドキャップを機械加工して、第１エンドキャップの第１周縁部と、複数のロータバーそれぞれの第１部分の一領域の端縁部とを除去する工程と、２）第２電子ビームを第２エンドキャップに向けて照射する工程の後に、第２エンドキャップを機械加工して、第２エンドキャップの第２周縁部と、複数のロータバーそれぞれの第２部分の前記一領域の端縁部とを除去する工程と、を含むことができる。また、方法は、さらに、第１封入リングを第１エンドキャップ上に嵌合し、第２封入リングを第２エンドキャップ上に嵌合する工程を含むことができる。複数のロータバーおよび第１および第２エンドキャップは、銅から製造することができる。第１および第２エンドキャップは、鍛造工程を用いて銅から製造することができる。また、方法は、さらに、１）第１エンドキャップを複数のロータバーの第１部分上に、積層ディスク積層体に向けて押圧する工程と、２）第２エンドキャップを複数のロータバーの第２部分上に、積層ディスク積層体に向けて押圧する工程とを含むことができる。また、前記方法は、さらに、１）第１エンドキャップを複数のロータバーの第１部分上に、積層ディスク積層体に向けて押圧し、第１エンドキャップの内面を、積層ディスクの第１外側ディスク上に着座させる工程と、２）第２エンドキャップを複数のロータバーの第２部分上に、積層ディスク積層体に向けて押圧し、第２エンドキャップの内面を、積層ディスクの第２外側ディスク上に着座させる工程とを含むことができる。第１エンドキャップ内の複数のスロットは、第１エンドキャップの内面を貫通し、第１エンドキャップ内に第１エンドキャップの外面に向けて部分的に延在し、第２エンドキャップ内の第２の複数のスロットは、第２エンドキャップの内面を貫通し、第２エンドキャップ内に第２エンドキャップの外面に向けて部分的に延在することができる。
【００１１】
本発明の別の局面においては、電動機用ロータアセンブリが提供される。アセンブリは、１）ロータシャフトと、２）それぞれが複数のスロットを有し、スロットが内部で互いに整列されるように積層体に形成される複数の積層ディスクと、３）第１部分が積層体の第１端面から離間する方向に突出し、第２部分が積層体の第２端面から離間する方向に突出する、積層体内の前記スロットを貫通する複数のロータバーと、４）複数のロータバーに融接される第１エンドキャップであって、第１の複数のスロットを備え、複数のロータバーそれぞれの第１部分が、第１の複数のスロットの対応するスロット内に嵌合し、前記複数のロータバーそれぞれの前記第１部分に対応する第１端部領域が、第１エンドキャップの第１の複数のスロットの前記対応するスロットに、電子ビームにより融接され、第１端部領域が、複数のロータバーにより規定されるロータバー外径から、複数のロータバーにより規定されるロータバー内径まで延在する、第１エンドキャップと、５）複数のロータバーに融接される第２エンドキャップであって、第２の複数のスロットを備え、複数のロータバーそれぞれの第２部分が、第２の複数のスロットの対応するスロット内に嵌合し、複数のロータバーそれぞれの第２部分に対応する第２端部領域が、第２エンドキャップの第２の複数のスロットの対応するスロットに、電子ビームにより融接され、第２端部領域が、複数のロータバーにより規定されるロータバー外径から、複数のロータバーにより規定されるロータバー内径まで延在する、第２エンドキャップ、とを備える。アセンブリは、さらに、第１／第２エンドキャップおよびロータバーの第１／第２部分周りの、たとえば、機械加工後の第１／第２エンドキャップの周縁部上に位置決めされる、第１／第２封入リングを備えることができる。ロータバーおよび第１／第２エンドキャップは銅からなることができる。第１および第２エンドキャップは、たとえば型鍛造プレスにより鍛造することができる。
【００１２】
本発明の特質や利点は、本明細書および図面の残りの部分を参照することにより、さらによく理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の好ましい実施形態に係るロータアセンブリの主要部分を、展開して示す斜視図である。
【図２】積層ディスク組立体に用いられる積層ディスクを示す図である。
【図３】図２に示す積層ディスクのスロットのうち３つを示す詳細図である。
【図４】図２に示す積層ディスクおよび図１のロータ積層体に用いるのに適したロータバーの断面図である。
【図５】積層ディスク積層体内にロータバーを挿入したロータコア組立体の側面図である。
【図６】コア組立体およびエンドキャップの展開斜視図である。
【図７】一方のエンドキャップの斜視図であり、ロータバー端部が挿入されるスロットを示している。
【図８】図７に示すエンドキャップの側面図である。
【図９】エンドキャップおよび組立前の積層体を示す斜視図である。
【図１０】図９に示すエンドキャップおよび積層体を別の角度から示す斜視図である。
【図１１】コア組立体上にエンドキャップを着座させる工程を示す。
【図１２】エンドキャップの電子ビーム溶接工程を示す。
【図１３】電子ビーム溶接工程中の望ましい溶接深さを示す。
【図１４】封入リング装着前のロータアセンブリを示す。
【図１５】封入リング装着後のロータアセンブリを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、本発明の好ましい実施形態に係るロータアセンブリ（ｒｏｔｏｒ  ａｓｓｅｍｂｌｙ）１００の主要部分の展開斜視図である。本発明にはその他の構成を用いることもでき、好ましい実施形態に関連して供される特定の設計や寸法は説明のために挙げているに過ぎず、発明の範囲を限定するものではなく、縮尺通りではないことは言うまでもない。さらに、複数の図面において用いられる同一要素の記号は、同一の部品または同等の機能を有する部品を指すものとする。
【００１５】
以下に詳述するように、コア組立体（ｃｏｒｅ  ａｓｓｅｍｂｌｙ）１０１は、通常「ロータ積層体（ｒｏｔｏｒ  ｓｔａｃｋ）」と称される複数の積層ディスクと、本明細書では「ロータバー（ｒｏｔｏｒ  ｂａｒｓ）」とも称する複数の導体バーからなる。コア組立体１０１はロータシャフト１０３に同心状に装着され、図中ではすでにシャフトが組立体１０１に挿入されている。シャフト１０３は、コア組立体を中心軸周りに位置決めするためのキーまたは同様の手段を備えていてもよいが、好ましい実施形態では、シャフト１０３はコア組立体１０１に圧入され、この圧入作業は高温下で行うことが好ましい。コア組立体１０１の両端には、ロータ封入リング（ｒｏｔｏｒ  ｃｏｎｔａｉｎｍｅｎｔ  ｒｉｎｇ）１０５が設けられる。さらに、ロータアセンブリ１００は、図１に示すように玉軸受アセンブリ（ｂａｌｌ  ｂｅａｒｉｎｇ  ａｓｓｅｍｂｌｙ）１０７の他、図示しない様々なワッシャ、シール、抜止めリングを有している。
【００１６】
図２は、スチール製積層ディスク２００を単独で示している。本発明では、発明から外れることなく、寸法、スロット数、およびスロット形状の異なる積層ディスクを用いることができるのは言うまでもない。ディスク２００を積み重ねることにより、コア組立体１０１からなる積層体を形成する。好ましい実施形態では、コア組立体１０１は、それぞれ厚さがおよそ０．３５ｍｍの約４００枚のディスク２００からなる。各ディスクの中心部２０１は、ロータシャフト１０３に適合する寸法で、たとえば穿孔または打抜き工程により、取り除かれる。図示するように、各ディスク２００は、ほぼ同一形状を有するスロット２０３を複数備えている。図示する実施形態では、ディスク２００は、７４個の等間隔に配されたスロット２０３を有する。組立中に、積み重ねた積層ディスク全体に渡ってスロット２０３が揃うように、各ディスク２００は半せん断部２０５（ｈａｌｆ  ｓｈｅａｒｓ）を有することが好ましい。すべてのディスクにおけるスロットが確実に揃うような手段が設けられていればよく、半せん断部の数、位置、形状といった細かい構成は重要ではないことは言うまでもない。
【００１７】
３つのスロット２０３の詳細図２０７を図３に示す。スロット２０３は、概ね長方形状である。好ましい実施形態では、図示するように、各スロット２０３はおよそ２０のスロット高さ３０１を有する。スロット２０３の最外端は、ディスク２００の外縁から５ｍｍ未満（空隙３０３）にあることが好ましい。スロット２０３の最下端の曲率は１ｍｍ未満であることが好ましい。
【００１８】
コア組立体１０１は、さらに、スロット２０３と同数（すなわち好ましい実施形態では７４個）の複数のロータバーを備える。ロータバーは、無酸素銅から押出成型するのが好ましい。図４は、ロータバー４００の断面図を示す。ロータバーは、スロット２０３とほぼ同一形状を有するが、バー４００をスロット２０３内に挿入できるように寸法は若干小さい。図示する実施形態では、各バー４００は、およそ３ｍｍの上端幅４０１と、およそ１ｍｍの下端幅４０３と、スロット高さ３０１より若干小さい高さ４０５と、１７５ｍｍ未満の長さ５０１を有する。図５に示すように、積層体５０３は、各ロータバー４００が積層体５０３の両端からおよそ３ｍｍ延出（延出長５０７）するような全長５０５を有することが好ましい。
【００１９】
積層ディスクの積層体５０３を組み立て、ロータバー４００をスロット２０３内に挿入した後に、端部組立体を作製する。図６の展開斜視図に示すように、コア組立体１０１の両端にはエンドキャップ（ｅｎｄ  ｃａｐ）６０１（図６に６０１Ａ、６０１Ｂで示す）が設けられる。エンドキャップは鍛造するのが好ましく、型鍛造プレスにより鍛造するとより好ましい。エンドキャップは好ましくは鋳造ではなく鍛造されるため、高純度銅を用いることができる。さらに、鍛造工程により、鋳造に伴う空隙を無くすことができるため、導電性を高めることができ、これにより電動機の効率および出力を向上させることができる。
【００２０】
図７および図８はそれぞれ、一方のエンドキャップ６０１の斜視図および側面図を示す。各エンドキャップ６０１は、コア組立体１０１に対向する面７０２に、スロット２０３から突出するロータバー４００と同数（すなわち好ましい実施形態では７４個）の複数のスロット７０１を備える。スロット７０１は、本明細書では凹部とも称するが、エンドキャップ内に部分的に延在し、ロータバー４００の突出端を収容する形状および寸法となっている。好ましい実施形態では、各スロット７０１はエンドキャップ内におよそ３ｍｍ延在しており、このため鍛造工程は簡易なものとなる。図９および図１０は、組立前の積層体およびエンドキャップの一例の同じ部分を２つの異なる角度から見た２つの異なる図を示す。組立後は、エンドキャップ６０１の面１００１は積層体５０３の面９０１上に着座する。
同様に、積層体５０３の、ロータバー４００の突出端間に位置する領域９０３それぞれは、エンドキャップをコア組立体に組みつけた後は、エンドキャップの相補面１００３上に着座する。
【００２１】
所望のロータ性能を得るため、また、ロータバーのいずれにおいてもエネルギー密度にスパイクを発生させないためには、各エンドキャップ６０１が完全にコア組立体１０１に着座しており、各ロータバー４００の端部が対応するエンドキャップスロット７０１内に完全に着座していることが重要である。この目的を達するために、エンドキャップ６０１をコア組立体に組みつけた後、エンドキャップに力を加えて、コア組立体に強く押しつける。図１１はこの製造工程を示し、方向１１０１および１１０３に力を加えている様子を示す。好ましい実施形態においてロータバー４００およびエンドキャップ６０１の両方に用いている材料である銅は可鍛性を有するため、この圧縮工程中に、エンドキャップを着座させ、相補的な着座面間と、ロータバー４００および対応するスロット２０３間の双方で完全な接触状態を得ることは比較的容易にできる。
【００２２】
エンドキャップをコア組立体に着座させた後に、電子ビーム溶接機を用いて、各エンドキャップをロータバー４００に溶融溶接する。電子ビームは各エンドキャップの側周面に向けて、好適には図１２に示すようにロータアセンブリの中心軸１２０１に向けた方向１２０３に照射する。単一の電子ビーム溶接機を用いて、順次、ロータバーをエンドキャップに融接してもよいし、または、２つの別々の電子ビーム溶接機を用いて、エンドキャップ溶接を同時に行ってもよい。少なくとも１つの実施形態では、電子ビームを、各ロータバー４００の最外端面と、各エンドキャップスロット７０１の最内端着座面との継目に向けて照射する。少なくとも１つの代替的な実施形態では、電子ビームを、この継目からエンドキャップ方向（１２０４で示す電子ビーム方向）にずらせる。溶接作業中にロータアセンブリを軸１２０１周りに回転させるのが最も簡単であるが、電子ビームをロータアセンブリ周りに回転させることも可能であることは言うまでもない。所望性能を得るために、溶接深さはロータバー全体、すなわち図４に示す長さ４０５以上でなければならない。５つのスロット２０３が含まれるディスク２００の一部分を示す図１３は、本発明のこの局面を示している。各スロット内にはロータバー４００が挿入されている。上述したように、好ましい実施形態では、溶接深さはロータバー４００の内径１３０１を越えて延びている。典型的な溶接領域は、図１３では領域１３０３として示すが、ロータバー４００の内端（すなわちバー内径）からさらに１〜５ｍｍ、より好ましくは２〜３ｍｍ越えて延びている。
この溶接領域１３０３は１つのバーの溶接領域を示すものであるため、当然、これを各ロータバー毎に繰り返す必要がある。したがって、例としてあげる実施形態においては、この溶接領域が７４回繰り返される。
【００２３】
各エンドキャップ６０１をロータバーに電子ビーム溶接した後、溶接済みのコア組立体１０１にシャフト１０３を装着する。当業者には知られる通り、シャフトを装着する技術は多数あるが、好ましい実施形態においては、前述のように、シャフト１０３はコア組立体１０１に圧入される。ロータシャフト装着後、アセンブリの釣合わせを行う。典型的には、ロータアセンブリを旋盤上で回転させ、各エンドキャップの外周部を切除することで釣合わせを行う。本工程中に、通常は、ロータバーの端部の外径も一部切除される。材料切除前のロータバーの外径１３０５を図１３に示す。釣合わせ工程中に、鍛造および溶接工程により形成された欠陥部分を取り除くことができる。また本工程によって、ロータシャフトの同芯性も確実なものとなる。アセンブリの機械加工は旋盤を用いて行うのが好ましいが、その他の手段（たとえばミル、グラインダ、サンダーなど）を用いてもよいのは言うまでもない。
【００２４】
機械加工を終え、エンドキャップの一部を取り除いた後、アセンブリの端部上にロータ封入リング１０５を位置決めする。図１４および図１５はそれぞれ、封入リングの装着前、装着後を示す。ロータ封入リングはステンレス鋼から作製するのが好ましいが、その他の材料（たとえばベリリウム／銅合金など）を用いてもよい。ロータ封入リング１０５は、ロータバー／エンドキャップ組立体に圧入することができる。ただし、ロータ封入リングは、はんだ付け、接着、溶接により固定してもよい。さらに、（たとえば封入リングを加熱および／または組立体を冷却して）温度差を利用して、組立を簡略化および／または所望の締り嵌めを行ってもよい。
【００２５】
ロータアセンブリ１００の残りの部分は、従来のロータ部品を用いて仕上げ、完成したロータは、従来の技術を用いて従来の電動機を構成するのに用いることができる。
【００２６】
本発明を詳細に理解する一助として、システムおよび方法を概括的に述べた。場合によっては、本発明の局面が不明瞭となることを避けるために、周知の構造、材料、および／または作業を特に詳しく図示または説明していない。また、本発明を完全に理解するために特に細かく述べた場合もある。関連技術の当業者には周知の通り、本発明は、その精神または本質的な特徴点から外れることなく、特定のシステム、装置、状況、材料、または部品などに適用するなど、その他の具体的態様で実施することができる。したがって本明細書中の開示事項および記載は、本発明の範囲を説明するためのものであって限定するものではない。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【外国語明細書】
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