(57)【要約】  誘導電動機の回転子は、回転子鉄心（６１）と、回転子鉄心（６１）に形成される複数のスロット（６２）のそれぞれに設けられ、回転子鉄心（６１）の軸方向の第１端面（６１ｂ）から突き出た第１端部と、回転子鉄心（６１）の軸方向の第２端面から突き出た第２端部とを有し、第１端部及び第２端部が回転子鉄心（６１）の周方向に沿って曲がった導体バー（６３）とを備える。誘導電動機の回転子は、第１端面（６１ｂ）及び第２端面のそれぞれに設けられ、複数の導体バー（６３）を互いに電気的に接続するエンドリングと、導体バー（６３）の径方向外側への位置ずれを抑制する抑制部材である突起部（６１ｄ１）及び突起部（６１ｄ２）とを備えることを特徴とする。
2019244205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子鉄心と、
前記回転子鉄心に形成される複数のスロットのそれぞれに設けられ、前記回転子鉄心の軸方向の第１端面から突き出た第１端部と、前記回転子鉄心の軸方向の第２端面から突き出た第２端部とを有し、前記第１端部及び前記第２端部が前記回転子鉄心の周方向に沿って曲がった導体バーと、
前記第１端面及び前記第２端面のそれぞれに設けられ、複数の前記導体バーを互いに電気的に接続するエンドリングと、
前記導体バーの径方向外側への位置ずれを抑制する抑制部材と、
を備えることを特徴とする誘導電動機の回転子。
【請求項２】
前記導体バーの材料は、銅であり、
前記エンドリングの材料は、アルミニウムであることを特徴とする請求項１に記載の誘導電動機の回転子。
【請求項３】
前記抑制部材は、前記スロットを形作る壁面に設けられる突起部であることを特徴とする請求項１又は２に記載の誘導電動機の回転子。
【請求項４】
前記回転子鉄心は、複数の鋼板を積層した構造であり、
前記突起部は、複数の前記鋼板の内、一部の前記鋼板に設けられることを特徴とする請求項３に記載の誘導電動機の回転子。
【請求項５】
前記抑制部材は、第１抑制部材及び第２抑制部材により構成され、
前記第１抑制部材は、複数の前記導体バーのそれぞれの前記第１端部の径方向外側面を取り囲む環状の部材であり、
前記第２抑制部材は、複数の前記導体バーのそれぞれの前記第２端部の径方向外側面を取り囲む環状の部材であることを特徴とする請求項１又は２に記載の誘導電動機の回転子。
【請求項６】
前記抑制部材は、第１抑制部材及び第２抑制部材により構成され、
前記第１抑制部材は、複数の前記導体バーのそれぞれの前記第１端部の径方向外側面を取り囲むＣ字状の部材であり、
前記第２抑制部材は、複数の前記導体バーのそれぞれの前記第２端部の径方向外側面を取り囲むＣ字状の部材であることを特徴とする請求項１又は２に記載の誘導電動機の回転子。
【請求項７】
前記抑制部材は、第１抑制部材及び第２抑制部材により構成され、
前記第１抑制部材は、複数の前記導体バーのそれぞれの前記第１端部の径方向外側面を取り囲むコイル状の部材であり、
前記第２抑制部材は、複数の前記導体バーのそれぞれの前記第２端部の径方向外側面を取り囲むコイル状の部材であることを特徴とする請求項１又は２に記載の誘導電動機の回転子。
【請求項８】
前記導体バーの径方向寸法に対する、前記導体バーと前記壁面との間の隙間又は前記導体バーと前記突起部との間の隙間の許容範囲は、５％以内であることを特徴とする請求項３に記載の誘導電動機の回転子。
【請求項９】
請求項１から８の何れか一項に記載の誘導電動機の回転子と、
内側に前記回転子が設けられる固定子と、
を備えることを特徴とする誘導電動機。
【請求項１０】
回転子の製造方法であって、
第１端部及び第２端部を有する導体バーを複数製造する工程と、
第１端面及び第２端面を有し、前記導体バーが挿入されるスロットが複数形成され、前記スロットを形作る壁面に、前記回転子の径方向外側への前記導体バーの位置ずれを抑制する突起部が設けられる回転子鉄心を製造する工程と、
前記導体バーの前記第１端部を折り曲げる工程と、
前記第１端部が折り曲げられた前記導体バーを、前記第２端部側から前記回転子鉄心の前記第１端面に開口する前記スロットに向けて挿入する工程と、
前記スロットに挿入された前記導体バーの前記第１端部の伸びる方向を、前記回転子鉄心の周方向に沿うように調整する工程と、
前記第２端面から突き出た前記第２端部を前記周方向に沿うように折り曲げる工程と、
非磁性導体材料を利用して、前記第１端面及び前記第２端面にエンドリングをダイキャスト成形する工程と、
を含むことを特徴とする回転子の製造方法。
【請求項１１】
回転子の製造方法であって、
第１端部及び第２端部を有する導体バーを複数製造する工程と、
第１端面及び第２端面を有し、前記導体バーが挿入されるスロットが複数形成される回転子鉄心を製造する工程と、
前記回転子の径方向への前記導体バーの位置ずれを抑制する環状の抑制部材を複数製造する工程と、
前記導体バーを、前記第２端部側から前記回転子鉄心の前記第１端面に開口する前記スロットに向けて挿入する工程と、
前記第１端面から突き出た複数の前記導体バーの前記第１端部の径方向外側面を取り囲むように、前記抑制部材を嵌め込む工程と、
前記第２端面から突き出た複数の前記導体バーの前記第２端部の径方向外側面を取り囲むように、前記抑制部材を嵌め込む工程と、
前記第１端面から突き出た前記第１端部と前記第２端面から突き出た前記第２端部とに圧力を加えて、前記第１端部及び前記第２端部を前記回転子鉄心の周方向に沿うように折り曲げる工程と、
非磁性導体材料を利用して、前記第１端面及び前記第２端面にエンドリングをダイキャスト成形する工程と、
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、誘導型の回転電機である誘導電動機の回転子、この回転子を備えた誘導電動機及び回転子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導型の回転電機は、同期型の回転電機に比べて堅牢な構造でかつ製造コストが安く、また電源に直接繋いで始動することができるという利点があるため、多く使用されている。【０００３】
特許文献１には誘導電動機に用いられる回転子が開示される。特許文献１に開示される回転子では、回転子鉄心に設けられる複数のスロットのそれぞれに銅バーとアルミバーとが設けられている。回転子鉄心の軸方向の第１端面よりも外側へ突出した銅バーの端部は、回転子鉄心の周方向に沿って曲げられ、周方向に隣り合う銅バーの端部同士が接触している。回転子鉄心の軸方向の第２端面よりも外側へ突出した銅バーの端部も同様に構成される。【０００４】
このように銅バーの両端部が折り曲げられているため、スロットを形作る壁面と銅バーとの間の空間に、溶融したアルミニウムを充填してアルミバーをダイキャスト成形する際、ダイキャスト圧力が銅バーに加わった場合でも、周方向に隣り合う銅バー同士の軸方向の位置ずれが抑制される。従って、特許文献１に開示される回転子では、ダイキャスト圧力が銅バーに加わった場合でも、周方向に隣り合う銅バー同士が電気的に接続された状態を維持できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２９６７６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示される回転子では、ダイキャスト圧力が銅バーに加わったときにおける銅バーの径方向への位置ずれは抑制されず、隣り合う銅バー同士が離れる可能性がある。従って、特許文献１に開示される回転子では、隣り合う銅バー同士が離れて、回転子の電流経路上の二次抵抗が増加し、二次抵抗の増加によって回転子の回転効率が低下するという課題があった。【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、回転子鉄心のスロットに挿入された導体バーへ加えられるダイキャスト圧力に起因する二次抵抗の増加を抑制できる誘導電動機の回転子を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の誘導電動機の回転子は、回転子鉄心と、回転子鉄心に形成される複数のスロットのそれぞれに設けられ、回転子鉄心の軸方向の第１端面から突き出た第１端部と、回転子鉄心の軸方向の第２端面から突き出た第２端部とを有し、第１端部及び第２端部が回転子鉄心の周方向に沿って曲がった導体バーとを備える。誘導電動機の回転子は、第１端面及び第２端面のそれぞれに設けられ、複数の導体バーを互いに電気的に接続するエンドリングと、導体バーの径方向外側への位置ずれを抑制する抑制部材とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る誘導電動機の回転子は、回転子鉄心のスロットに挿入された導体バーへ加えられるダイキャスト圧力に起因する二次抵抗の増加を抑制できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る誘導電動機の構造を示す図
【図２】図１に示す誘導電動機の回転子の斜視図
【図３】図１に示す誘導電動機の回転子鉄心の斜視図
【図４】図３に示す回転子鉄心の第１端面の内、スロットが設けられている部分を拡大した図
【図５】図１に示す回転子の製造工程を示す図
【図６】導体バーの一端部が折り曲げられた状態を示す図
【図７】回転子鉄心のスロットへ導体バーが挿入された状態を示す図
【図８】導体バーの第２端部が折り曲げられた状態を示す図
【図９】エンドリング及びダイキャスト部材が設けられた状態を示す図
【図１０】本発明の実施の形態１の変形例に係る回転子鉄心の構成図
【図１１】本発明の実施の形態２に係る誘導電動機の回転子を構成する回転子鉄心の斜視図
【図１２】図１１に示す回転子鉄心の第１端面の内、スロットが設けられている部分を拡大した図
【図１３】実施の形態２に係る回転子の製造工程を示す図
【図１４】図１３のステップ１２において回転子鉄心のスロットへ導体バーが挿入された状態を示す図
【図１５】図１３のステップ１３において導体バーにリングを嵌め込む状態を示す図
【図１６】図１３のステップ１４において導体バーの両端部が折り曲げられた状態を示す図
【図１７】図１３のステップ１５においてエンドリング及びダイキャスト部材が設けられた状態を示す図
【図１８】本発明の実施の形態２の第１の変形例に係るリングの構成図
【図１９】本発明の実施の形態２の第２の変形例に係るリングの構成図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態に係る誘導電動機の回転子、誘導電動機及び回転子の製造方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る誘導電動機の構造を示す図である。図２は図１に示す誘導電動機の回転子の斜視図である。図３は図１に示す誘導電動機の回転子鉄心の斜視図である。
【００１３】
図１には実施の形態１に係る誘導電動機１００の片側断面が示される。図１において、回転子鉄心６１の中心軸ＡＸが伸びる方向である軸方向は、図１中に矢印Ｄ１で示される方向である。回転子鉄心６１の中心軸ＡＸの周方向は、図１中に矢印Ｄ２で示される方向である。回転子鉄心６１の径方向は、図１中に矢印Ｄ３で示される方向である。回転子鉄心６１の径方向は回転子６０の径方向に等しい。
【００１４】
誘導電動機１００は、有底円筒状のフレーム１１と、フレーム１１の開口部を閉塞する端板１２と、フレーム１１の内周面に設けられる環状の固定子１０と、フレーム１１の底部に設けられるベアリング１と、端板１２に設けられるベアリング２とを備える。フレーム１１及び端板１２によりハウジング３が構成される。
【００１５】
また誘導電動機１００は、固定子１０の内側に設けられる筒状の回転子６０と、ベアリング１及びベアリング２に回転可能に支持され回転子６０の内側に設けられるシャフト８０とを備える。
【００１６】
このように構成される誘導電動機１００では、固定子１０の巻線に交流電流が流れることによって回転磁界が発生し、この回転磁界が回転子６０の二次導体に作用することによって、回転子６０の二次導体に起電力が発生して電流が流れる。回転子６０の二次導体は、図１に示す導体バー６３、エンドリング６４及びダイキャスト部材６５によって構成される。回転子６０の二次導体に流れる電流と回転磁界との間に、フレミングの左手の法則に基づく電磁力が発生することによって、回転子６０の導体が回転磁界の方向に引っ張られ、これにより回転子６０が回転する。
【００１７】
回転子６０は、複数の鋼板を軸方向に積層して構成される筒状の回転子鉄心６１を備える。回転子鉄心６１には、複数のスロット６２が形成されている。複数のスロット６２は、回転子鉄心６１の周方向に互いに離れて配列される。複数のスロット６２は、回転子鉄心６１の外周面寄りに形成される。複数のスロット６２のそれぞれは、軸方向に伸び、回転子鉄心６１の第１端面６１ｂから第２端面６１ｃに貫通する。複数のスロット６２のそれぞれは、周方向にスキューされている。
【００１８】
また回転子６０は、複数のスロット６２のそれぞれに設けられる導体バー６３と、回転子鉄心６１の軸方向の両端のそれぞれに設けられ複数の導体バー６３を接続する端絡環であるエンドリング６４と、スロット６２に設けられるダイキャスト部材６５とを備える。
【００１９】
回転子鉄心６１の第１端面６１ｂは、回転子鉄心６１の軸方向の一方側の端面である。回転子鉄心６１の第２端面６１ｃは、回転子鉄心６１の軸方向の他方側の端面である。
【００２０】
導体バー６３、エンドリング６４及びダイキャスト部材６５の材料には、アルミニウム、アルミニウム合金、銅又は銅合金といった非磁性導体材料を例示できる。
【００２１】
図４は図３に示す回転子鉄心の第１端面の内、スロットが設けられている部分を拡大した図である。スロット６２には導体バー６３が設けられ、またスロット６２を形作る壁面６１ａには、突起部６１ｄ１及び突起部６１ｄ２が設けられる。突起部６１ｄ１及び突起部６１ｄ２は、導体バー６３の径方向への移動を抑制するための部材である。
【００２２】
なお図４では、突起部６１ｄ１、突起部６１ｄ２及び導体バー６３の形状を分かり易くするため、図１に示すダイキャスト部材６５の図示が省略されている。実際のスロット６２には、突起部６１ｄ２及び導体バー６３以外にも、ダイキャスト部材６５が設けられている。
【００２３】
突起部６１ｄ１は、回転子鉄心６１を第１端面６１ｂ側から見たとき、スロット６２を形作る壁面６１ａの第１壁面６１ａ１に設けられる。第１壁面６１ａ１は、壁面６１ａ全体の内、導体バー６３の第１端面６３ｂ１と向き合う面である。導体バー６３の第１端面６３ｂ１は、導体バー６３の周方向の一方側の端面である。突起部６１ｄ１は、第１壁面６１ａ１から周方向に沿って突出する。
【００２４】
突起部６１ｄ２は、回転子鉄心６１を第１端面６１ｂ側から見たとき、スロット６２を形作る壁面６１ａの第２壁面６１ａ２に設けられる。第２壁面６１ａ２は、壁面６１ａ全体の内、導体バー６３の第２端面６３ｂ２と向き合う面である。導体バー６３の第２端面６３ｂ２は、導体バー６３の周方向の他方側の端面である。突起部６１ｄ２は、第２壁面６１ａ２から周方向に沿って突出する。
【００２５】
図４では、突起部６１ｄ１及び突起部６１ｄ２のそれぞれの径方向内側に、導体バー６３が設けられている。
【００２６】
図４では、導体バー６３の径方向外側面６３ａ１は、突起部６１ｄ１及び突起部６１ｄ２に接している。また、導体バー６３の径方向内側面６３ａ２と導体バー６３の第１端面６３ｂ１との間の角部６３ｃ１は、第１壁面６１ａ１に接している。導体バー６３の径方向内側面６３ａ２と導体バー６３の第２端面６３ｂ２との間の角部６３ｃ２は、第２壁面６１ａ２に接している。
【００２７】
このように、導体バー６３は、径方向外側で突起部６１ｄ１及び突起部６１ｄ２に接して、径方向内側で第１壁面６１ａ１と第２壁面６１ａ２とに接している。そのため、導体バー６３の径方向への移動が規制される。従って、後述するように、スロット６２と導体バー６３との隙間にアルミニウムを充填するダイカスト工程において、導体バー６３にダイカスト圧力が加えられても、導体バー６３がずれにくい。
【００２８】
なお、ダイキャスト圧力が導体バー６３に加わった場合でも、周方向に隣り合う導体バー６３同士の電気的接続を維持できれば、導体バー６３の径方向外側面６３ａ１と突起部６１ｄ１との間に僅かな隙間が存在してもよい。この隙間は、例えば回転子６０を構成する各部品の製造上の公差、当該各部品の組に立て上のばらつきなどに起因して生じる部品間のクリアランスである。導体バー６３の径方向寸法に対する当該隙間の許容範囲は５％以内であることが望ましい。例えば導体バー６３の径方向寸法が２０ｍｍの場合、当該隙間は１ｍｍ以内である。このように、導体バー６３の径方向寸法に対する当該隙間の許容範囲が５％以内となるように導体バー６３及び突起部６１ｄ１を製造することにより、周方向に隣り合う導体バー６３同士の電気的接続が維持されつつ、導体バー６３のスロット６２への挿入時の作業が軽減されるため、回転子６０の組立作業が容易化され、回転子６０の回転効率の低下を抑制しながら回転子６０の生産効率の向上を図ることができる。
【００２９】
同様の理由で、導体バー６３の径方向外側面６３ａ１と突起部６１ｄ２との間に僅かな隙間が存在してもよく、導体バー６３の径方向寸法に対する当該隙間の許容範囲は５％以内であることが望ましい。また、角部６３ｃ１と第１壁面６１ａ１との間に僅かな隙間が存在してもよく、導体バー６３の径方向寸法に対する当該隙間の許容範囲は５％以内であることが望ましい。また、角部６３ｃ２と第２壁面６１ａ２との間に僅かな隙間が存在してもよく、導体バー６３の径方向寸法に対する当該隙間の許容範囲は５％以内であることが望ましい。
【００３０】
突起部６１ｄ１及び突起部６１ｄ２のそれぞれは、図１に示す回転子鉄心６１の第１端面６１ｂから第２端面６１ｃまで連続して設けてもよいし、回転子鉄心６１の第１端面６１ｂから第２端面６１ｃまでの間に、軸方向に互いに離して複数設けてもよい。
【００３１】
突起部６１ｄ１及び突起部６１ｄ２のそれぞれを回転子鉄心６１の第１端面６１ｂから第２端面６１ｃまで連続して設ける場合、例えば突起部６１ｄ１及び突起部６１ｄ２が設けられる鋼板を複数製造し、製造された複数の鋼板を積み重ねて回転子鉄心６１を製造すればよい。
【００３２】
突起部６１ｄ１及び突起部６１ｄ２のそれぞれを軸方向に互いに離して複数設ける場合、例えば、スロット６２に相当する箇所に２つの突起が形成された第１鋼板と、これらの突起が形成されていない第２鋼板とをそれぞれ複数製造する。そして、製造された第１鋼板と第２鋼板とを交互に積み重ねて回転子鉄心６１を製造すればよい。
【００３３】
これにより、突起部６１ｄ１及び突起部６１ｄ２のそれぞれを回転子鉄心６１の第１端面６１ｂから第２端面６１ｃまで連続して設ける場合に比べて、スロット６２内に設けられるダイキャスト部材６５の体積が向上して、二次抵抗が小さくなる。従って、ダイキャスト圧力による導体バー６３の径方向への移動を抑制しながら、回転子６０の回転効率を向上させることができる。
【００３４】
また、突起部６１ｄ１及び突起部６１ｄ２のそれぞれを軸方向に互いに離して複数設ける場合、例えば、前述した第１鋼板を複数積み重ねて鉄心ブロックを製造した後、この鉄心ブロックの軸方向の第１端面及び第２端面のそれぞれに前述した第２鋼板を複数積み重ねて回転子鉄心６１を製造してもよい。これにより、回転子鉄心６１の軸方向の両端面から回転子鉄心６１の軸方向の中心向かって一定距離離れた部分に、突起部６１ｄ１及び突起部６１ｄ２が設けられる。
【００３５】
このように突起部６１ｄ１及び突起部６１ｄ２を設けた場合、回転子鉄心６１の軸方向の第１端面６１ｂから第２端面６１ｃに向かって連続して突起部６１ｄ１及び突起部６１ｄ２を設けた場合に比べて、スロット６２で突起部６１ｄ１及び突起部６１ｄ２が占有する面積が狭くなる。従って、スロット６２に充填されるダイキャスト材料の体積が相対的に増大する。そのため、ダイキャスト部材６５の抵抗が低減され、ダイキャスト圧力による導体バー６３の径方向への移動を抑制しながら、回転子６０の回転効率を向上させることができる。
【００３６】
また、突起部６１ｄ１及び突起部６１ｄ２のそれぞれを軸方向に互いに離して複数設ける場合、前述した第２鋼板を複数積み重ねて鉄心ブロックを製造した後、この鉄心ブロックの軸方向の第１端面及び第２端面のそれぞれに前述した第１鋼板を複数積み重ねて回転子鉄心６１を製造してもよい。
【００３７】
これにより、回転子鉄心６１の軸方向の第１端面６１ｂ寄りの部分と、回転子鉄心６１の軸方向の第２端面６１ｃ寄りの部分とに、突起部６１ｄ１及び突起部６１ｄ２が設けられる。このように突起部６１ｄ１及び突起部６１ｄ２を設けた場合でも、回転子鉄心６１の軸方向の第１端面６１ｂから第２端面６１ｃに向かって連続して突起部６１ｄ１及び突起部６１ｄ２を設けた場合に比べて、スロット６２で突起部６１ｄ１及び突起部６１ｄ２が占有する面積が狭くなる。従って、スロット６２に充填されるダイキャスト材料の体積が相対的に増大する。そのため、ダイキャスト部材６５の抵抗が低減され、ダイキャスト圧力による導体バー６３の径方向への移動を抑制しながら、回転子６０の回転効率を向上させることができる。
【００３８】
次に回転子６０の製造方法を説明する。図５は図１に示す回転子の製造工程を示す図である。図６は導体バーの一端部が折り曲げられた状態を示す図である。図７は回転子鉄心のスロットへ導体バーが挿入された状態を示す図である。図８は導体バーの第２端部が折り曲げられた状態を示す図である。図９はエンドリング及びダイキャスト部材が設けられた状態を示す図である。
【００３９】
実施の形態１の回転子６０を製造する場合、まずステップ１において、図３に示す回転子鉄心６１と、複数の導体バー６３とが製造される。なお回転子鉄心６１と複数の導体バー６３とは同時に製造してよいし、何れか一方を先に製造した後、他方を製造してもよい。
【００４０】
ステップ２では、複数の導体バー６３のそれぞれの第１端部６３−１が図６に示すように折り曲げられる。導体バー６３の第１端部６３−１は、導体バー６３の軸方向の一方側の端部である。
【００４１】
第１端部６３−１が折り曲げられる箇所は、導体バー６３の第１端面６３−１１から導体バー６３の第２端面６３−２１に向かって、一定距離Ｌ隔てた位置である。導体バー６３の第１端面６３−１１は、導体バー６３の軸方向の一方側の端面である。導体バー６３の第２端面６３−２１は、導体バー６３の軸方向の他方側の端面である。
【００４２】
一定距離Ｌは、回転子鉄心６１のスロット６２へ導体バー６３が挿入されたとき、周方向に隣り合う導体バー６３同士が互いに接続可能な値に設定される。
【００４３】
ステップ３において、第１端部６３−１が折り曲げられた複数の導体バー６３のそれぞれは、図７に示すように、折り曲げられていない第２端部６３−２側から、回転子鉄心６１の第１端面６１ｂに開口するスロット６２に向けて挿入される。第２端部６３−２は、導体バー６３の軸方向の他方側の端部である。
【００４４】
ステップ４において、複数のスロット６２のそれぞれに挿入された導体バー６３の第１端部６３−１の伸びる方向が回転子鉄心６１の周方向に沿うように調整される。例えば、第１端部６３−１の伸びる方向は、回転子鉄心６１を第１端面６１ｂ側から見て、反時計回り方向に等しい。
【００４５】
ステップ５において、回転子鉄心６１の軸方向の第２端面６１ｃから突き出た複数の導体バー６３のそれぞれの第２端部６３−２は、図８に示すように、第２端部６３−２の伸びる方向が回転子鉄心６１の周方向に沿うように折り曲げられる。例えば、第２端部６３−２が伸びる方向は、回転子鉄心６１を第２端面６１ｃ側から見て、反時計回り方向に等しい。
【００４６】
ステップ６において、前述した非磁性導体材料をダイキャスト材料として利用して、図９に示すように回転子鉄心６１にエンドリング６４及びダイキャスト部材６５がダイキャスト成形される。
【００４７】
ダイキャスト成形により、回転子鉄心６１の軸方向の第１端面６１ｂ及び第２端面６１ｃのそれぞれにエンドリング６４が設けられる。エンドリング６４は、複数の導体バー６３を互いに電気的に接続する機能と、複数の導体バー６３のそれぞれを回転子鉄心６１へ固定する機能とを有する。またダイキャスト成形により、スロット６２を形作る壁面６１ａと導体バー６３との間の隙間にダイキャスト部材６５が設けられる。
【００４８】
実施の形態１に係る回転子６０では、スロット６２の軸方向の両端部が折り曲げられると共に、スロット６２に突起部６１ｄ１及び突起部６１ｄ２が設けられているため、ダイキャスト圧力が導体バー６３に加わった場合でも、周方向に隣り合う導体バー６３同士の軸方向及び径方向への位置ずれが抑制される。また、回転子６０が回転中に導体バー６３へ遠心力が加わった場合でも、周方向に隣り合う導体バー６３同士の軸方向及び径方向への位置ずれが抑制される。従って、図９に示すように、回転子６０では、隣り合う導体バー６３同士が電気的に接続された状態を維持できる。
【００４９】
その結果、実施の形態１に係る回転子６０では、突起部６１ｄ１及び突起部６１ｄ２を設けていない場合に比べて、回転子６０の電流経路上の二次抵抗、すなわち導体バー６３の二次抵抗の増加が抑制され、回転子６０の回転効率が向上し、誘導電動機１００の出力が向上する。
【００５０】
なお図４の例では、突起部６１ｄ１及び突起部６１ｄ２のそれぞれの径方向内側に導体バー６３が設けられているが、導体バー６３の位置は、突起部６１ｄ１及び突起部６１ｄ２のそれぞれの径方向外側でもよい。この場合には、導体バー６３の径方向外側がスロット６２を形作る壁面６１ａに接し、導体バー６３の径方向内側が突起部に接する。このように構成した場合でも、ダイキャスト圧力が導体バー６３に加わった際、導体バー６３の径方向内側への移動が抑制されるため、周方向に隣り合う導体バー６３同士の径方向への位置ずれが抑制される。
【００５１】
また図４の例では、突起部６１ｄ１及び突起部６１ｄ２が回転子鉄心６１に設けられているが、例えば、突起部６１ｄ１及び突起部６１ｄ２の一方の突起部のみを回転子鉄心６１に設けてもよい。例えば、突起を第１壁面のみに形成してもよい。第１壁面のみに形成される突起部の周方向の幅を、突起部６１ｄ１又は突起部６１ｄ２の周方向の幅よりも大きくすることで、導体バーの周方向へのずれを効果的に抑制することができる。
【００５２】
また、図４に示す突起部６１ｄ１及び突起部６１ｄ２の代わりに、スロット６２を形作る壁面６１ａの内、径方向外側の部分から径方向内側に向かって伸びる突起部を１つ設けてよいし、スロット６２を形作る壁面６１ａの内、径方向内側の部分から径方向外側に向かって伸びる突起部を１つ設けてよい。このように構成した場合でも、周方向に隣り合う導体バー６３同士の径方向への位置ずれを抑制できる。
【００５３】
また、突起部６１ｄ１及び突起部６１ｄ２の形状は、図４に示す形状に限定されず、以下の形状でもよい。
【００５４】
図１０は本発明の実施の形態１の変形例に係る回転子鉄心の構成図である。図１０に示す回転子鉄心６１Ａには、突起部６１ｄ１及び突起部６１ｄ２に代えて、それぞれの周方向の先端が山形の突形状の突起部６１ｄ１１及び突起部６１ｄ２１が設けられる。
【００５５】
突起部６１ｄ１１は、壁面６１ａの第１壁面６１ａ１から第２壁面６１ａ２に向かい、先細りになるように形成される。突起部６１ｄ２１は、壁面６１ａの第２壁面６１ａ２から第１壁面６１ａ１に向かい、先細りになるように形成される。
【００５６】
このように構成された回転子鉄心６１Ａを用いた場合でも、周方向に隣り合う導体バー６３同士の径方向への位置ずれを抑制可能である。
【００５７】
実施の形態２．
図１１は本発明の実施の形態２に係る誘導電動機の回転子を構成する回転子鉄心の斜視図である。実施の形態２に係る回転子６０では、回転子鉄心６１に代えて、図１１に示す回転子鉄心６１Ｂが用いられる。
【００５８】
図１２は図１１に示す回転子鉄心の第１端面の内、スロットが設けられている部分を拡大した図である。回転子鉄心６１Ｂのスロット６２には、図４に示す突起部６１ｄ１及び突起部６１ｄ２が設けられていない。
【００５９】
回転子鉄心６１Ｂのスロット６２に挿入された導体バー６３Ａの径方向外側面６３ａ１にはリング７０が設けられている。
【００６０】
リング７０は、周方向に隣り合う導体バー６３Ａ同士の径方向外側への位置ずれを抑制するための環状の第１抑制部材である。図１２ではリング７０の内側が導体バー６３Ａの径方向外側面６３ａ１に接している。リング７０の詳細に関して後述する。なお、回転子鉄心６１Ｂの軸方向の第２端面６１ｃから突き出た複数の導体バー６３Ａのそれぞれの第２端部６３−２にも、リング７０と同型状の第２抑制部材が嵌め込まれる。すなわち実施の形態２に係る回転子６０には、第１抑制部材及び第２抑制部材により構成される抑制部材が用いられる。
【００６１】
次に実施の形態２に係る回転子６０の製造方法を説明する。図１３は実施の形態２に係る回転子の製造工程を示す図である。図１４は図１３のステップ１２において回転子鉄心のスロットへ導体バーが挿入された状態を示す図である。図１５は図１３のステップ１３において導体バーにリングを嵌め込む状態を示す図である。図１６は図１３のステップ１４において導体バーの両端部が折り曲げられた状態を示す図である。図１７は図１３のステップ１５においてエンドリング及びダイキャスト部材が設けられた状態を示す図である。
【００６２】
実施の形態２の回転子６０を製造する場合、まずステップ１１において、複数のリング７０と、回転子鉄心６１Ｂと、複数の導体バー６３Ａとが製造される。
【００６３】
ステップ１２において、複数の導体バー６３Ａのそれぞれは、図１４に示すように、導体バー６３Ａの第２端部６３−２側から、回転子鉄心６１Ｂの第１端面６１ｂに開口するスロット６２に挿入される。
【００６４】
ステップ１３において、図１５に示すように、回転子鉄心６１Ｂの軸方向の第１端面６１ｂから突き出た複数の導体バー６３Ａのそれぞれの第１端部６３−１の径方向外側面６３ａ１を取り囲むように、リング７０が嵌め込まれる。回転子鉄心６１Ｂの軸方向の第２端面６１ｃから突き出た複数の導体バー６３Ａのそれぞれの第２端部６３−２にも同様に、リング７０が嵌め込まれる。
【００６５】
リング７０は、銅合金、鋳鉄、鋼、鉄合金などの金属をダイキャスト成形で環状に形成したものでもよいし、メタ系アラミド繊維、マイカなどの耐熱性が高い材料を用いて環状に形成したものでもよいし、高剛性でありながら熱膨張係数が比較的低い繊維強化プラスチックを環状に形成したものでもよい。
【００６６】
なお、ダイキャスト圧力が導体バー６３Ａに加わった場合でも、周方向に隣り合う導体バー６３Ａ同士の電気的接続を維持できればよいため、導体バー６３Ａの径方向外側面６３ａ１とリング７０との間には僅かな隙間が存在してもよい。この隙間は、例えば回転子６０を構成する各部品の製造上の公差、当該各部品の組に立て上のばらつきなどに起因して生じる部品間のクリアランスである。
【００６７】
ステップ１４において、図１６に示すようにプレス機械２００を用いて、導体バー６３Ａの第１端部６３−１及び第２端部６３−２に圧力を加えて、導体バー６３Ａの第１端部６３−１及び第２端部６３−２が折り曲げられる。
【００６８】
図１４に示すように回転子鉄心６１Ｂのスロット６２は周方向にスキューされている。そのため、導体バー６３Ａの第１端部６３−１及び第２端部６３−２は、軸方向に対して斜めに傾斜している。そのため、導体バー６３Ａの第１端部６３−１及び第２端部６３−２は、軸方向に圧縮されると、周方向に沿って折り曲げられる。これにより、隣り合う導体バー６３Ａの端部同士が接触する。
【００６９】
ステップ１５において、前述した非磁性導体材料をダイキャスト材料として利用して、図１７に示すように回転子鉄心６１Ｂにエンドリング６４及びダイキャスト部材６５がダイキャスト成形される。
【００７０】
図１８は本発明の実施の形態２の第１の変形例に係るリングの構成図である。図１８に示すリング７０Ａは、銅合金、鋳鉄、鋼、鉄合金などの金属をダイキャスト成形でＣ字状に形成した部材でもよいし、繊維強化プラスチックを環状に形成したものでもよい。
【００７１】
図１９は本発明の実施の形態２の第２の変形例に係るリングの構成図である。図１９に示すリング７０Ｂは、銅合金、鋳鉄、鋼、鉄合金などの金属をコイル状に複数回巻いたものである。
【００７２】
リング７０Ａ又はリング７０Ｂを用いることにより、リング７０Ａ又はリング７０Ｂの内径を僅かに広げながら導体バー６３Ａに嵌め込むことができるため、回転子６０を構成する各部品の製造上の公差、当該各部品の組に立て上のばらつきなどが存在する場合でも、回転子６０の組立作業が容易化され、回転子６０の生産効率が向上する。
【００７３】
また、リング７０Ａ又はリング７０Ｂの復元力により、複数の導体バー６３Ａに対して、複数の導体バー６３Ａを径方向内側に押す力が作用するため、周方向に隣り合う導体バー６３同士の径方向外側への位置ずれをより一層抑制可能である。
【００７４】
以上に説明したように、実施の形態２に係る回転子６０によれば、リング７０、リング７０Ａ又はリング７０Ｂを用いることにより、周方向に隣り合う導体バー６３同士の径方向外側への位置ずれを抑制可能である。
【００７５】
また、実施の形態２に係る回転子６０によれば、スロット６２へ挿入される前の導体バー６３Ａの折り曲げ工程が不要になる。導体バー６３Ａの使用本数が増えるほど折り曲げ工程に要する時間が長くなるが、実施の形態２では、プレス機械２００を用いて、導体バー６３Ａの第１端部６３−１及び第２端部６３−２を短時間に折り曲げることができる。従って、回転子６０の生産効率が向上する。
【００７６】
また、実施の形態２に係る回転子６０によれば、プレス機械２００を用いて導体バー６３Ａの第１端部６３−１及び第２端部６３−２が折り曲げられると共に、押しつぶされてその接触面積が広がる。従って、プレス機械２００を用いない場合に比べて隣り合う導体バー６３の接触面積を広げることができる。従って、回転子６０の電流経路上の二次抵抗がより一層低減され、回転子６０の回転効率が向上する。
【００７７】
なお、実施の形態１，２において、導体バー６３，６３Ａの材料には、非磁性導体材料の内、融解点が低い材料よりも抵抗率が小さい材料を優先して選択することで、回転子６０の回転効率の向上を図ることができる。また、エンドリング６４及びダイキャスト部材６５のダイキャスト成形に用いられる材料には、非磁性導体材料の内、抵抗率が小さい材料よりも融解点が低い材料を優先して選択することで、回転子６０の生産効率の向上を図ることができる。従って、例えば、導体バー６３，６３Ａの材料に銅を選択し、エンドリング６４及びダイキャスト部材６５の材料にアルミニウムを選択することで、回転子６０の回転効率及び生産効率の向上を図ることができる。
【００７８】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１，２  ベアリング、３  ハウジング、１０  固定子、１１  フレーム、１２  端板、６０  回転子、６１，６１Ａ，６１Ｂ  回転子鉄心、６１ａ  壁面、６１ａ１  第１壁面、６１ａ２  第２壁面、６１ｂ，６３−１１，６３ｂ１  第１端面、６１ｃ，６３−２１，６３ｂ２  第２端面、６１ｄ１，６１ｄ１１，６１ｄ２，６１ｄ２１  突起部、６２  スロット、６３，６３Ａ  導体バー、６３−１  第１端部、６３−２  第２端部、６３ａ１  径方向外側面、６３ａ２  径方向内側面、６４  エンドリング、６５  ダイキャスト部材、７０，７０Ａ，７０Ｂ  リング、８０  シャフト、１００  誘導電動機、２００  プレス機械。
【図１】
2019244205.tif 000003
【図２】
2019244205.tif 000004
【図３】
2019244205.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019244205.tif 000009
【図８】
2019244205.tif 000010
【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】
2019244205.tif 000015
【図１４】
2019244205.tif 000016
【図１５】
2019244205.tif 000017
【図１６】
2019244205.tif 000018
【図１７】
2019244205.tif 000019
【図１８】
2019244205.tif 000020
【図１９】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年10月1日(2019.10.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子鉄心と、
前記回転子鉄心に形成される複数のスロットのそれぞれに設けられ、前記回転子鉄心の軸方向の第１端面から突き出た第１端部と、前記回転子鉄心の軸方向の第２端面から突き出た第２端部とを有し、前記第１端部及び前記第２端部が前記回転子鉄心の周方向に沿って折り曲った複数の導体バーと、
前記第１端面及び前記第２端面のそれぞれに設けられ、前記複数の導体バーを互いに電気的に接続するエンドリングと、
前記導体バーの径方向外側への位置ずれを抑制する抑制部材と、
を備え、
前記複数の導体バーは、
前記第１端部が時計回り方向および反時計回り方向のうちの一方の方向に折り曲げられて前記一方の方向側で隣接する導体バーに接続され、
前記第２端部が時計回り方向および反時計回り方向のうちの一方の方向に折り曲げられて前記一方の方向側で隣接する導体バーに接続されることを特徴とする誘導電動機の回転子。
【請求項２】
前記導体バーの材料は、銅であり、
前記エンドリングの材料は、アルミニウムであることを特徴とする請求項１に記載の誘導電動機の回転子。
【請求項３】
前記抑制部材は、前記スロットを形作る壁面に設けられる突起部であることを特徴とする請求項１又は２に記載の誘導電動機の回転子。
【請求項４】
前記回転子鉄心は、複数の鋼板を積層した構造であり、
前記突起部は、複数の前記鋼板の内、一部の前記鋼板に設けられることを特徴とする請求項３に記載の誘導電動機の回転子。
【請求項５】
前記抑制部材は、第１抑制部材及び第２抑制部材により構成され、
前記第１抑制部材は、複数の前記導体バーのそれぞれの前記第１端部の径方向外側面を取り囲む環状の部材であり、
前記第２抑制部材は、複数の前記導体バーのそれぞれの前記第２端部の径方向外側面を取り囲む環状の部材であることを特徴とする請求項１又は２に記載の誘導電動機の回転子。
【請求項６】
前記抑制部材は、第１抑制部材及び第２抑制部材により構成され、
前記第１抑制部材は、複数の前記導体バーのそれぞれの前記第１端部の径方向外側面を取り囲むＣ字状の部材であり、
前記第２抑制部材は、複数の前記導体バーのそれぞれの前記第２端部の径方向外側面を取り囲むＣ字状の部材であることを特徴とする請求項１又は２に記載の誘導電動機の回転子。
【請求項７】
前記抑制部材は、第１抑制部材及び第２抑制部材により構成され、
前記第１抑制部材は、複数の前記導体バーのそれぞれの前記第１端部の径方向外側面を取り囲むコイル状の部材であり、
前記第２抑制部材は、複数の前記導体バーのそれぞれの前記第２端部の径方向外側面を取り囲むコイル状の部材であることを特徴とする請求項１又は２に記載の誘導電動機の回転子。
【請求項８】
前記導体バーの径方向寸法に対する、前記導体バーと前記壁面との間の隙間又は前記導体バーと前記突起部との間の隙間の許容範囲は、５％以内であることを特徴とする請求項３に記載の誘導電動機の回転子。
【請求項９】
請求項１から８の何れか一項に記載の誘導電動機の回転子と、
内側に前記回転子が設けられる固定子と、
を備えることを特徴とする誘導電動機。
【請求項１０】
回転子の製造方法であって、
第１端部及び第２端部を有する導体バーを複数製造する工程と、
第１端面及び第２端面を有し、前記導体バーが挿入されるスロットが複数形成され、前記スロットを形作る壁面に、前記回転子の径方向外側への前記導体バーの位置ずれを抑制する突起部が設けられる回転子鉄心を製造する工程と、
複数の前記導体バーの各第１端部を時計回り方向および反時計回り方向のうちの一方の方向に折り曲げて前記一方の方向側で隣接する導体バーに接続する工程と、
前記第１端部が折り曲げられた前記導体バーを、前記第２端部側から前記回転子鉄心の前記第１端面に開口する前記スロットに向けて挿入する工程と、
前記スロットに挿入された前記導体バーの前記第１端部の伸びる方向を、前記回転子鉄心の周方向に沿うように調整する工程と、
前記第２端面から突き出た複数の前記導体バーの各第２端部を時計回り方向および反時計回り方向のうちの一方の方向に折り曲げて前記一方の方向側で隣接する導体バーに接続する工程と、
非磁性導体材料を利用して、前記第１端面及び前記第２端面にエンドリングをダイキャスト成形する工程と、
を含むことを特徴とする回転子の製造方法。
【請求項１１】
回転子の製造方法であって、
第１端部及び第２端部を有する導体バーを複数製造する工程と、
第１端面及び第２端面を有し、前記導体バーが挿入されるスロットが複数形成される回転子鉄心を製造する工程と、
前記回転子の径方向への前記導体バーの位置ずれを抑制する環状の抑制部材を複数製造する工程と、
前記導体バーを、前記第２端部側から前記回転子鉄心の前記第１端面に開口する前記スロットに向けて挿入する工程と、
前記第１端面から突き出た複数の前記導体バーの前記第１端部の径方向外側面を取り囲むように、前記抑制部材を嵌め込む工程と、
前記第２端面から突き出た複数の前記導体バーの前記第２端部の径方向外側面を取り囲むように、前記抑制部材を嵌め込む工程と、
前記第１端面から突き出た前記第１端部と前記第２端面から突き出た前記第２端部とに圧力を加えて、複数の前記導体バーの各第１端部を時計回り方向および反時計回り方向のうちの一方の方向に折り曲げて前記一方の方向側で隣接する導体バーに接続し、各第２端部を時計回り方向および反時計回り方向のうちの一方の方向に折り曲げて前記一方の方向側で隣接する導体バーに接続する工程と、
非磁性導体材料を利用して、前記第１端面及び前記第２端面にエンドリングをダイキャスト成形する工程と、
を含むことを特徴とする回転子の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の誘導電動機の回転子は、回転子鉄心と、回転子鉄心に形成される複数のスロットのそれぞれに設けられ、回転子鉄心の軸方向の第１端面から突き出た第１端部と、回転子鉄心の軸方向の第２端面から突き出た第２端部とを有し、第１端部及び第２端部が回転子鉄心の周方向に沿って折り曲がった複数の導体バーとを備える。誘導電動機の回転子は、第１端面及び第２端面のそれぞれに設けられ、複数の導体バーを互いに電気的に接続するエンドリングと、導体バーの径方向外側への位置ずれを抑制する抑制部材とを備えることを特徴とする。複数の導体バーは、第１端部が時計回り方向および反時計回り方向のうちの一方の方向に折り曲げられて一方の方向側で隣接する導体バーに接続され、第２端部が時計回り方向および反時計回り方向のうちの一方の方向に折り曲げられて一方の方向側で隣接する導体バーに接続される。
【国際調査報告】
2019244205.tif 000022
2019244205.tif 000023
2019244205.tif 000024
2019244205.tif 000025