(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の開口部（１１８）を有する回転子バー・ハウジングと、前記回転子バー・ハウジングの前記複数の開口部（１１８）の中に配置される複数の回転子バー（１０６，１２８，１３０）と、前記複数の回転子バー（１０６，１２８，１３０）を一緒に電気的に結合するように構成された第１の結合要素（１２４）と、を有する電気機械（１００）であって、
前記回転子バー・ハウジングの前記複数の開口部（１１８）が、前記第１の結合要素（１２４）を越えて半径方向外側に延び、
前記複数の回転子バー（１０６，１２８，１３０）の各々の回転子バーが、第１の電気抵抗率を持つ第１の金属材料（１１０）と、前記第１の材料（１１０）の周りに流し込み成形されていて、前記第１の電気抵抗率よりも大きい第２の電気抵抗率を持つ第２の金属材料（１１２）とを含み、
前記第１の金属材料（１１０）が、第１の端部（１３４，１４２，１５６）、及び該第１の端部（１３４，１４２，１５６）とは反対側の第２の端部（１３６，１４８，１６０）を持ち、また
前記第１の結合要素（１２４）が前記第１の金属材料（１１０）の前記第１の端部（１３４，１４２，１５６）に結合されており、
前記第１の金属材料（１１０）が銅のバーで構成されており、
前記第２の金属材料（１１２）がアルミニウムで構成されている、
前記複数の回転子バー（１０６，１２８，１３０）の各々の回転子バーが、第１の端部（１３４）、及び該第１の端部とは反対側の第２の端部（１３６）を持ち、また前記第１の結合要素（１２４）が前記複数の回転子バー（１０６，１２８，１３０）の各々の回転子バーの前記第１の端部（１３４）に電気的に結合されており、
前記電気機械（１００）は更に、前記複数の回転子バー（１０６，１２８，１３０）の各々の回転子バーの前記第２の端部（１３６）に結合された第２の結合要素（１２６）を有しており、この第２の結合要素（１２６）が前記複数の回転子バー（１０６，１２８，１３０）を一緒に電気的に結合するように構成されており、
前記第２の金属材料（１１２）はまた、前記第２の結合要素（１２６）の前記第２の端部（１３６）に結合された部分の周りにも流し込み成形されている、
電気機械（１００）。
【請求項２】
複数の開口部（１１８）を有する回転子バー・ハウジングと、前記回転子バー・ハウジングの前記複数の開口部（１１８）の中に配置される複数の回転子バー（１０６，１２８，１３０）と、前記複数の回転子バー（１０６，１２８，１３０）を一緒に電気的に結合するように構成された第１の結合要素（１２４）と、を有する電気機械（１００）であって、
前記複数の回転子バー（１０６，１２８，１３０）の各々の回転子バーが、第１の電気抵抗率を持つ第１の金属材料（１１０）と、前記第１の電気抵抗率よりも大きい第２の電気抵抗率を持つ第２の金属材料（１１２）とを含み、
前記第１の結合要素（１２４）が前記第１の金属材料（１１０）の第１の端部（１３４，１４２，１５６）に結合されており、
前記回転子バー・ハウジングの前記複数の開口部（１１８）が、前記第１の結合要素（１２４）を越えて半径方向外側に延び、
前記第２の金属材料（１１２）は、前記第１の材料（１１０）の周りと前記第１の結合要素（１２４）の前記第１の材料（１１０）に結合された部分の周りに流し込み成形されている、
電気機械（１００）。
【請求項３】
更に、前記第１の金属材料（１１０）の第１の端部（１４２）にねじ込まれている第１のキャップ（１４０）と、
前記第１の金属材料（１１０）の前記第１の端部（１４２）とは反対側の前記第１の金属材料（１１０）の第２の端部（１４８）にねじ込まれている第２のキャップ（１４６）と
を有している請求項１または２に記載の電気機械（１００）。
【請求項４】
前記複数の回転子バー（１０６，１２８，１３０）の各々の回転子バーは更に、前記第１及び第２の金属材料（１１０、１１２）の間に介在材料（１２０）を有しており、該介在材料（１２０）は、前記第１の金属材料（１１０）に対する前記第２の金属材料（１１２）の付着に役立つように構成されている、請求項１乃至３のいずれかに記載の電気機械（１００）。
【請求項５】
前記介在材料（１２０）は、前記第１の金属材料（１１０）を覆うアルミニウム被覆で構成されている、請求項４記載の電気機械（１００）。
【請求項６】
前記電気機械（１００）は更に、各々の回転子バー（１０６，１２８，１３０）の前記第１の材料（１１０）に結合され且つ前記第１及び第２の結合要素（１２４，１２６）に結合された介在材料（１２０）を有しており、前記介在材料（１２０）は、各々の回転子バー（１０６，１２８，１３０）の前記第１の金属材料（１１０）及び前記第１及び第２の結合要素（１２４，１２６）を各々の回転子バー（１０６，１２８，１３０）の前記第２の材料（１１２）から少なくとも部分的に電気的に隔離するように構成されている、請求項１乃至５のいずれかに記載の電気機械（１００）。
【請求項７】
電気機械を製造する方法であって、
回転子バー・ハウジングの複数の開口部（１１８）の中に複数のバーを挿入する工程であって、前記複数のバーの各々が、第１の電気抵抗率を持つ第１の金属材料を含む、前記挿入する工程と、
前記回転子バー・ハウジングの前記複数の開口部（１１８）が、第１の結合要素（１２４）を越えて半径方向外側に延びるように、前記第１の結合要素（１２４）を前記複数のバーに結合し、前記複数のバーを互いに電気的に結合する工程と、
前記結合する工程の後に、前記回転子バー・ハウジングに挿入された前記複数のバーの周りと、前記第１の結合要素（１２４）の一部の周りに前記第１の電気抵抗率よりも大きい第２の電気抵抗率を持つ第２の金属材料（１１２）を流し込む工程と、
を含む方法。
【請求項８】
電気機械を製造する方法であって、
回転子バー・ハウジングの複数の開口部（１１８）の中に複数のバーを挿入する工程であって、前記複数のバーの各々が、第１の電気抵抗率を持つ第１の金属材料を含み、第１の凸部を備える第１の端部（１３４）と、第２の凸部を備える第２の端部（１３６）とを備える、前記挿入する工程と、
複数の開口部を備える第１の結合要素（１２４）の前記複数の開口部の各々に前記第１の凸部が挿入されるように、前記第１の結合要素（１２４）を配置する工程であって、前記回転子バー・ハウジングの前記複数の開口部（１１８）が、前記第１の結合要素（１２４）を越えて半径方向外側に延びる、前記第１の結合要素（１２４）を配置する工程と、
複数の開口部を備える第２の結合要素（１２６）の前記複数の開口部の各々に前記第２の凸部が挿入されるように、前記第２の結合要素（１２６）を配置する工程であって、前記回転子バー・ハウジングの前記複数の開口部（１１８）が、前記第２の結合要素（１２６）を越えて半径方向外側に延びる、前記第２の結合要素（１２６）を配置する工程と、
前記第１の凸部を変形させて、前記第１の凸部が前記第１の結合要素（１２４）の一部分と重なり合うようにする工程と、
前記第２の凸部を変形させて、前記第２の凸部が前記第２の結合要素（１２６）の部分と重なり合うようにする工程と、
その後、前記回転子バー・ハウジングに挿入された前記複数のバーの周りと、前記第１及び第２の結合要素（１２４、１２６）の一部の周りに前記第１の電気抵抗率よりも大きい第２の電気抵抗率を持つ第２の金属材料（１１２）を流し込む工程と、
を含む方法。
【請求項９】
電気機械を製造する方法であって、
回転子バー・ハウジングの中に複数のバーを挿入する工程であって、前記複数のバーの各々が、第１の電気抵抗率を持つ第１の金属材料を含み、第１の凸部を備える第１の端部（１３４）と、第２の凸部を備える第２の端部（１３６）とを備える、前記工程と、
複数の開口部を備える第１の結合要素（１２４）の前記複数の開口部の各々に前記第１の凸部が挿入されるように、前記第１の結合要素（１２４）を配置する工程であって、前記回転子バー・ハウジングの前記複数の開口部（１１８）が、前記第１の結合要素（１２４）を越えて半径方向外側に延びる、前記工程と、
複数の開口部を備える第２の結合要素（１２６）の前記複数の開口部の各々に前記第２の凸部が挿入されるように、前記第２の結合要素（１２６）を配置する工程であって、前記回転子バー・ハウジングの前記複数の開口部（１１８）が、前記第２の結合要素（１２６）を越えて半径方向外側に延びる、前記工程と、
開口部を備える第１の複数の座金（１５４）の前記開口部に前記第１の凸部が挿入されるように、前記複数の第１の座金（１５４）を配置する工程と、
開口部を備える複数の第２の座金（１５８）の前記開口部に前記第２の凸部が挿入されるように、前記複数の第２の座金（１５８）を配置する工程と、
前記第１の凸部に形成された第１の空洞部（１６４）に第１のキャップ（１６２）を配置し、前記第１のキャップ（１６２）及び前記第１の座金（１５４）を介して前記第１の結合要素（１２４）と前記第１の金属材料（１１０）との低抵抗接触部（１７０）を形成する工程と、
前記第２の凸部に形成された第２の空洞部（１６８）に第２のキャップ（１６６）を配置し、前記第２のキャップ（１６６）及び前記第２の座金（１５８）を介して前記第２の結合要素（１２６）と前記第１の金属材料（１１０）との低抵抗接触部（１７０）を形成する工程と、
その後、前記回転子バー・ハウジングに挿入された前記複数のバーの周りと、前記第１及び第２の結合要素（１２４、１２６）の一部の周りに前記第１の電気抵抗率よりも大きい第２の電気抵抗率を持つ第２の金属材料（１１２）を流し込む工程と、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、一般的に云えば、電気機械回転子バーに関し、より詳しくは、二元金属電気機械回転子バーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動機又は発電機のような電気機械の回転子バーは、しばしば、一種類の金属で製造されることが多い。例えば、回転子バーはしばしばアルミニウムで作られており、その理由は、アルミニウムの電気特性、及びアルミニウムを「加工」することに関連したコストのためである。
【０００３】
電気機械の運転効率は、それぞれの回転子バーの電気抵抗を減少させることによって、しばしば増大させることができることが分かっている。換言すると、電気抵抗の相対的に低い回転子バーを持つ電気機械は、電気抵抗の相対的に高い回転子バーを持つ同等の電気機械よりも一層効率よく動作する傾向がある（すなわち、回転子バーの抵抗が減少するにつれて、電気機械の運転効率はしばしば増大する）。
【０００４】
回転子バーの抵抗と運転効率との間のこの関係を活用するために、回転子バーはアルミニウムよりも低い電気抵抗を持つ材料で製造されている。例えば、銅より成る回転子バーが製造されている。しかしながら、アルミニウムと比べて銅の融点が高いこと、及び銅の加工が難しいことに起因して、銅の回転子バーはアルミニウムの回転子バーよりもコストが高くなる傾向がある。
【０００５】
従って、電気機械の運転効率を向上させるような回転子バーのコスト効率の良い製造装置及び方法を提供することは望ましいであろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７６２２８１７号
【発明の概要】
【０００７】
本発明の一面によれば、電気機械が、複数の回転子バーと、該複数の回転子バーを一緒に電気的に結合するように構成された第１の結合要素とを含む。前記複数の回転子バーの各々の回転子バーは、第１の電気抵抗率を持つ第１の金属材料と、前記第１の材料の周りに流し込み成形(cast)された第２の金属材料とを含み、前記第２の金属材料は、第１の電気抵抗率よりも大きい第２の電気抵抗率を持つ。前記第１の金属材料は第１の端部及び該第１の端部とは反対側の第２の端部を持ち、また前記第１の結合要素は前記第１の金属材料の前記第１の端部に結合されている。
【０００８】
本発明の別の面によれば、電気機械を製造する方法が、回転子バー・ハウジングの中に複数のバーを挿入して、該複数のバーを一緒に電気的に結合する工程を含む。前記複数のバーの各々のバーは、第１の電気抵抗率を持つ第１の金属材料を含む。本方法はまた、前記回転子バー・ハウジングの中に挿入された前記複数のバーの周りに第２の金属材料を流し込み成形する工程を含む。前記第２の金属材料は、前記第１の電気抵抗率よりも大きい第２の電気抵抗率を持つ。
【０００９】
本発明の更に別の面によれば、電気機械が、複数の回転子バーと、該複数の回転子バーの各々の回転子バーを一緒に電気的に結合するように構成された第１の電気的結合リングとを含む。前記複数の回転子バーの各々の回転子バーは、金属バーと、該金属バーの少なくとも大部分を取り囲む金属被覆とを含む。各々の金属バーは、第１の電気抵抗率を持つ第１の材料を含み、また各々の金属被覆は、前記第１の電気抵抗率よりも大きい第２の電気抵抗率を持つ。
【００１０】
様々な他の特徴及び利点は以下の詳しい説明及び図面から明らかになろう。
【００１１】
図面は、本発明を実施するための現在考えられる実施形態を例示する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に従った電気機械の略図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に従った図１の電気機械の断面図である。
【図３】図３は、図２の電気機械の一部分の略図でって、本発明の一実施形態に従った回転子バーを製造するための一例の工程を示す。
【図４】図４は、図２の電気機械の一部分の略図でって、本発明の一実施形態に従った回転子バーを製造するための一例の工程を示す。
【図５】図５は、図２の電気機械の一部分の略図でって、本発明の一実施形態に従った回転子バーを製造するための一例の工程を示す。
【図６】図６は、本発明の一実施形態に従った図１の電気機械の分解図である。
【図７】図７は、本発明の一実施形態に従った図１の電気機械の別の断面図である。
【図８】図８は、本発明の一実施形態に従った、回転子バーの第２の金属材料を周りに流し込み成形する前に回転子バーの第１の金属材料を第１のリング及び第２のリングに固定するための工程を例示する略図である。
【図９】図９は、本発明の一実施形態に従った、回転子バーの第２の金属材料を周りに流し込み成形する前に回転子バーの第１の金属材料を第１のリング及び第２のリングに固定するための工程を例示する略図である。
【図１０】図１０は、本発明の一実施形態に従った、回転子バーの第２の金属材料を周りに流し込み成形する前に回転子バーの第１の金属材料を第１のリング及び第２のリングに固定するための工程を例示する略図である。
【図１１】図１１は、本発明の別の実施形態に従った、回転子バーの第２の金属材料を周りに流し込み成形する前に回転子バーの第１の金属材料を第１のリング及び第２のリングに固定するための工程を例示する略図である。
【図１２】図１２は、本発明の別の実施形態に従った、回転子バーの第２の金属材料を周りに流し込み成形する前に回転子バーの第１の金属材料を第１のリング及び第２のリングに固定するための工程を例示する略図である。
【図１３】図１３は、本発明の更に別の実施形態に従った、回転子バーの第２の金属材料を周りに流し込み成形する前に回転子バーの第１の金属材料を第１のリング及び第２のリングに固定する工程を例示する略図である。
【図１４】図１４は、本発明の更に別の実施形態に従った、回転子バーの第２の金属材料を周りに流し込み成形する前に回転子バーの第１の金属材料を第１のリング及び第２のリングに固定するための工程を例示する略図である。
【図１５】図１５は、本発明の更に別の実施形態に従った、回転子バーの第２の金属材料を周りに流し込み成形する前に回転子バーの第１の金属材料を第１のリング及び第２のリングに固定するための工程を例示する略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１について説明すると、本発明の一実施形態に従った電気機械１００の一部分の略図が示されている。図１の実施形態によれば、電気機械１００は回転軸線１０２を持ち、それを中心として回転する。図示していないが、当業者には理解されるように、回転軸線１０２に沿っているシャフトが回転することにより、電気機械１００は回転する。電気機械１００は複数の冷却フィン１０４（仮想線で示す）を含むことができると考えられる。しかしながら、冷却フィン１０４の無い実施形態、又は図１に示されているものよりも多数又は少数の冷却フィンを持つ実施形態も想定される。
【００１４】
また電気機械１００は、回転子バーを用いる任意の種類の電気機械であってよいと考えられる。例えば、このような電気機械には、誘導電動機又は発電機のような誘導機が含まれる。しかしながら、より一般的に云えば、このような電気機械には、電動機、発電機、又は同様な機械が含まれる。図２に関して以下に示されるように、電気機械１００は複数の回転子バーを含む。
【００１５】
図２について説明すると、本発明の一実施形態に従った電気機械１００の図１の線２−２に沿った断面図が示されている。電気機械１００は、電気機械１００の鉄心材料１０８（すなわち、回転子バー・ハウジング）の中に延在する複数の回転子バー１０６を含み、複数の回転子バー１０６の各々の回転子バーは少なくとも第１の金属材料１１０及び第２の金属材料１１２を含む。第１の金属材料１１０は第１の電気抵抗率を持ち、また第２の金属材料１１２は第１の電気抵抗率よりも大きい第２の電気抵抗率を持つ。ここで、各々の回転子バー１０６が上側部分１１４及び下側部分１１６を含んでいることに留意されたい。
【００１６】
本発明の一実施形態によれば、第１の金属材料１１０は銅材料（例えば、銅のバー）及び／又は銀材料を含み、他方、第２の金属材料１１２はアルミニウム材料を含む。しかしながら、第１の金属材料１１０は銅又は銀以外の材料で構成することができると想定される。例えば、第１の金属材料１１０は対応する第１の電気抵抗率を持つ第１の種類のアルミニウムで構成することができ、また第２の金属材料１１２は第１の電気抵抗率とは異なる対応する第２の電気抵抗率を持つ第２の種類のアルミニウムで構成することができる。このような実施形態によれば、第１の金属材料１１０の第１の種類のアルミニウムは、第２の金属材料１１２の第２の種類のアルミニウムよりも小さい電気抵抗率を持つ。ここで、第２の金属材料１１２はアルミニウム以外の材料で構成できることに留意されたい。
【００１７】
図２に示された実施形態によれば、第２の金属材料１１２は、第１の金属材料１１０の周りに流し込み成形された材料である。
【００１８】
電気機械１００の運転効率は、一般に、各々の回転子バー１０６の下側部分１１６の影響をより多く受ける。下側部分１１６の電気抵抗率が減少すると、電気機械１００の運転効率は増大する。
【００１９】
更に、電気機械１００の始動トルクは、各々の回転子バー１０６の上側部分１１４の影響を受けることがある。例えば、上側部分１１４の電気抵抗率が増大すると、始動トルクも増大し得る。このようなシナリオは、例えば、交流６０Ｈｚ電源からの直入れ始動のように固定周波数電源から電気的に励起するときに生じ得る。
【００２０】
本発明の実施形態は、電気機械（例えば、電気機械１００）の運転効率を最大にし又は少なくとも増大するのに役立つ。本発明の実施形態はまた、電気機械の始動トルクを増大し及び／又は電気機械の始動電流を制限するのに役立つことができる。例えば、第２の金属材料１１２の電気抵抗率を高くすることにより、上側部分１１４の電気抵抗率を高くすると、始動トルクを増大し及び／又は始動電流を制限することができる。更に、下側部分１１６が第２の金属材料１１２よりも低い電気抵抗率を持つ第１の金属材料１１０を含んでいるので、対応する電気機械（例えば、電気機械１００）の運転効率は増大する。
【００２１】
図２について更に説明すると、第２の金属材料１１２は、始動トルクを最大にし又は増大し、並びに／又は始動電流を制限するように選択することができ、 他方、第１の金属材料１１０は運転効率を最大にし又は増大するように選択することが可能である。この場合もやはり、第２の金属材料１１２により上側部分１１４の電気抵抗率を高くすると、電気機械１００の始動トルク又は始動電流について好ましい効果を得ることができ、他方、下側部分１１６の第１の金属材料１１０の電気抵抗率を低くすることにより下側部分１１６が、電気機械１００の運転効率について好ましい効果を持つことができる。
【００２２】
前に述べたように、第２の材料１１２は第１の材料１１０の周りに流し込み成形することができると考えられる。しかしながら、回転子バー１０６の上側部分１１４は予成形された要素とすることができると想定される。このような実施形態では、予成形された要素は第２の材料１１２と同じ材料で構成することができ、或いは別の材料で構成することができる。いずれの場合でも、予成形された要素は、第１の材料１１０の電気抵抗率よりも高い電気抵抗率を持つ。
【００２３】
また、本発明の実施形態は、関連した製造コストを低減又は制限しながら、高い電気抵抗率の回転子バーを使用する利点を利用するために用いることができることに留意されたい。当業者には理解されるように、典型的には、完全に銅で作られた回転子バーを用いる電気機械を製造することは、完全にアルミニウムで作られた回転子バー（すなわち、典型的には、銅の回転子バーよりも高い電気抵抗率を持つ回転子バー）を用いる電気機械を製造するよりも高価である。このような製造コストの差は、銅の方が融点が高いと云うことに関連付けることができ、銅はより高価な道具及び製造方法を必要とすることがある。例えば、しばしば銅を流し込み成形することの方が、アルミニウムを流し込み成形することよりも高価である。
【００２４】
しかしながら、本発明の実施形態によれば、銅のような電気抵抗率の低い材料を用いる利点を利用する回転子バーの製造コストを最小にすることができる。例えば、第１の金属材料１１０は、適切な寸法を持つ予め購入した銅のバーとすることができ、或いは適切な寸法を持つように機械加工することができるのに対して、第２の金属材料１１２は第１の金属材料１１０の周りに流し込み成形することができる。従って、第１の金属材料１１０を流し込み成形する必要性を無くすことができる。
【００２５】
図３〜図５は、図２の線５−５に沿った電気機械１００の一部分を例示し、本発明の一実施形態に従った回転子バーを製造する例を示す。
【００２６】
図３には、回転子バー要素の挿入及び流し込み成形のための回転子鉄心又はハウジング１０８内の開口部１１８が示されている。図４には、その中に第１の金属材料１１０が挿入された開口部１１８が示されている。第１の金属材料１１０はバー又はバー状材料とすることができると考えられる。図示のように、第１の金属材料１１０上には介在材料１２０を設けることができると考えられる。介在材料１２０は被覆（例えば、アルミニウム、ニッケル又は他の種類の被覆）とすることができる。また、介在材料１２０は絶縁材料とすることもできると考えられる。しかしながら、介在材料の無い実施形態も考えられることに留意されたい。介在材料１２０についての詳細は図５に関して説明する。
【００２７】
図５は、流し込み成形材料１１２（すなわち、第２の金属材料）が開口部１１８の残っている空所を満たして、第１の金属材料１１０の周りに及び介在材料１２０（存在する場合）の周りに流し込み成形されることを例示している。介在材料１２０は、存在する場合、第１の材料１１０から流し込み成形材料１１２を少なくとも部分的に電気的に隔離するように構成された電気絶縁体とすることができる。それに加えて、又はその代わりに、介在材料１２０は、第１の材料１１０と流し込み成形材料１１２との間の付着又は結合を高めるように構成された被覆（例えば、アルミニウム被覆）とすることができる。図４に関して前に説明したように、介在材料１２０の無い実施形態も考えられる。従って、図５に示される介在材料１２０が存在してもしなくても、第１の金属材料１１０の周りの流し込み成形材料１１２は回転子バー１０６を形成する。
【００２８】
回転子バー１０６の流し込み成形材料１１２は第１の材料１１０を完全に覆う必要がないことに留意されたい。例えば、図４の実施形態に示されているように、第１の材料１１０／介在材料１２０の底部部分１２２は、回転子鉄心１０８との間に流し込み成形材料１１２が存在せずに回転子鉄心１０８に隣接する。従って、流し込み成形材料１１２は、開口部１１８内の第１の材料１１０の位置に依存して、第１の材料の挿入体１１０を完全に取り囲むか又は部分的に取り囲むことができる。
【００２９】
図５に示されているように、回転子バー１０６は上側部分１１４及び下側部分１１６を含む。第１の金属材料１１０は流し込み成形材料１１２よりも低い電気抵抗を持つ。従って、下側部分１１６の実効電気抵抗が上側部分１１４の実効電気抵抗よりも低い。下側部分１１６の実効電気抵抗が相対的に低いことにより、電気機械１００は、流し込み成形材料１１２のみを含む回転子バーを用いた同等の電気機械（図示せず）よりも高い運転効率を持つ。
【００３０】
更に、上側部分１１４中の流し込み成形材料１１２が第１の金属材料１１０よりも高い電気抵抗を持っているので、電気機械１００は、第１の金属材料１１０として用いられる材料（例えば、銅）のみを含んでいる同等の電気機械（図示せず）よりも高い始動トルクを持つことができる。更に、回転子バー１０６の構成はまた、始動電流を制限するのに役立つことができる。
【００３１】
回転子バー１０６の二元金属の性質により、電気機械１００は、流し込み成形材料１１２の相対的に高い電気抵抗特性から得られる利点を持つと共に、第１の金属材料１１０の相対的に低い電気抵抗特性から得られる利点も持つことができる。
【００３２】
次に図６について説明すると、本発明の一実施形態に従った図１の電気機械１００の一部分の分解図が示されている。ここで、図１のフィン１０４は図示されていないことに留意されたい。図６に示されているように、電気機械１００は、第１の結合要素１２４（すなわち、第１のリング）と、その中に複数の開口部１１８を持つ回転子鉄心１０８と、第２の結合要素１２６（すなわち、第２のリング）とを含む。分解図には複数の回転子バー１０６も示されており、各々の回転子バー１０６は第１の金属材料１１０及び第２の金属材料１１２を含んでいる。ここで、第２の金属材料１１２が例示の目的で２つの構成要素（すなわち、第１のリング１２４の隣の１つの構成要素と第２のリング１２６の隣のもう１つの構成要素）として示されていることに注意されたい。第２の金属材料１１２が第１の金属材料１１０の周りに流し込み成形される実施形態によれば、第２の金属材料１１２は１つの構成要素である。
【００３３】
図示していないけれども、第１の金属材料１１０には介在材料（例えば、図４〜図５の介在材料１２０）を結合することができると考えられる。介在材料が絶縁体である場合、第１の金属材料１１０並びに第１及び第２の結合要素１２４，１２６が一緒に電気的に結合されるが、第２の金属材料１１２からは実質的に電気的に隔離されるように、第１及び第２の結合要素１２４，１２６はまた実質的に絶縁材料で囲まれる。
【００３４】
図２〜図５について前に説明したように、本発明の実施形態によれば、第１の金属材料１１０は第２の金属材料１１２よりも低い電気抵抗を持つ。第１の金属材料１１０は、開口部１１８の中に配置されるバー又はバー状材料とすることができる。一実施形態によれば、いったん各々の金属材料１１０が各々の開口部１１８の中に配置されると、第１及び第２の結合要素１２４，１２６がそれに結合される。第１及び第２の結合要素１２４，１２６は図６の実施形態では円形又はリング形状であるとして示されているが、他の形状も考えられる。
【００３５】
図６について更に説明すると、第２の金属材料１１２は第１の金属材料１１０の周りに開口部１１８の中へ流し込み成形することができる。このような場合、第１の金属材料１１０は流し込み成形する必要が無いので、第１の金属材料１１０の流し込み成形に関連した製造コストを不要とすることができる。図１及び図６に示された実施形態によれば、第２の金属材料１１２は第１及び第２の結合要素１２４，１２６の周りにも流し込み成形される。
【００３６】
次に図７について説明すると、本発明の一実施形態に従った電気機械１００の図１の線７−７に沿った断面図が示されている。第１の回転子バー１２８及び第２の回転子バー１３０が図７に示されており、この場合、各々の回転子バー１２８，１３０は第１の金属材料１１０及び第２の金属材料１１２を含む。また図７には第１のリング１２４（すなわち、第１の結合要素）及び第２のリング１２６（すなわち、第２の結合要素）も示されており、この場合、各々のリング１２４，１２６は、第１及び第２の回転子バー１２８，１３０を、電気機械１００の円周に沿って配置された他の回転子バー（図示せず）に電気的に結合する。第１及び第２のリング１２４，１２６は第１の材料１１０にろう付けすることにより、それらの間の電気的結合を可能にし又は改善することができると考えられる。
【００３７】
ここで、図７に示された電気機械１００の実施形態は冷却フィン（例えば、図１の冷却フィン１０４）を含んでいないことに留意されたい。しかしながら、図１についての説明で述べたように、冷却フィンを持つ電気機械１００のような電気機械の実施形態も考えられる。
【００３８】
図８〜図１０は、本発明の一実施形態に従って、第２の金属材料１１２の流し込み成形の前に第１の金属材料１１０を第１のリング１２４及び第２のリング１２６に固定するための工程を示す。
【００３９】
図８では、圧迫工具１３２を第１の金属材料１１０の第１の端部１３４及び第２の端部１３６と整列させる。図９では、圧迫工具１３２により第１及び第２の端部１３４，１３６に圧力を加えて、第１及び第２の端部１３４，１３６を変形させて、それらが第１のリング１２４の一部分及び第２のリング１２６の一部分とそれぞれ重なり合うようにする。図１０に示されているように、圧迫工具１３２を変形した第１及び第２の端部１３４，１３６から取り去ることにより、第１の金属材料１１０と第１及び第２のリング１２４，１２６との間に形成された低抵抗接触部１３８を残す。このように形成されたこれらの低抵抗接触部１３８は、第１及び第２のリング１２４，１２６が前に述べたように全ての回転子バー１０６を一緒に電気的に結合することを確実にする。
【００４０】
図１１〜図１２は、本発明の別の実施形態に従って、第２の金属材料１１２の流し込み成形の前に第１の金属材料１１０を第１のリング１２４及び第２のリング１２６に固定するための工程を示す。
【００４１】
図１１では、第１のねじ込みキャップ１４０を、その中に第１の空洞１４４が形成されている第１の金属材料１１０の第１の端部１４２と整列させ、また第２のねじ込みキャップ１４６を、その中に第２の空洞１５０が形成されている第１の金属材料１１０の第２の端部１４８と整列させる。図１２では、第１及び第２のねじ込みキャップ１４０，１４６が第１の金属材料１１０の第１及び第２の空洞１４４，１５０の中にねじ込まれて、第１の金属材料１１０を第１のリング１２４及び第２のリング１２６と重なり合わせる。このような場合、第１の金属材料１１０と第１及び第２のリング１２４，１２６との間に低抵抗接触部１５２が形成される。この態様では、このように形成された低抵抗接触部１５２は、第１及び第２のリング１２４，１２６が前に述べたように全ての回転子バー１０６を一緒に電気的に結合することを確実にする。
【００４２】
一実施形態によれば、第２の金属材料１１２が、第１の金属材料１１０の中に挿入された第１及び第２のねじ込みキャップ１４０，１４６をそのまま残した状態で、第１の金属材料１１０並びに第１及び第２のリング１２４，１２６の周りに流し込み成形される。この態様では、第２の金属材料１１２は第１及び第２のねじ込みキャップ１４０，１４６の周りに流し込み成形される。別の実施形態によれば、第１及び第２のねじ込みキャップ１４０，１４６は流し込み成形の前に取り除くことができる。
【００４３】
図１３〜図１５は、本発明の別の実施形態に従って、第２の金属材料１１２の流し込み成形の前に第１の金属材料１１０を第１のリング１２４及び第２のリング１２６に固定するための工程を示す。
【００４４】
図１３では、第１の座金１５４を第１の金属材料１１０の第１の端部１５６と整列させ、また第２の座金１５８を第１の端部１５６とは反対側の第１の金属材料１１０の第２の端部１６０と整列させる。図１４では、第１の座金１５４を第１の端部１５６の周りに配置し、また第２の座金１５８を第２の端部１６０の周りに配置する。更に、第１のねじ込みキャップ１６２を、その中に第１の空洞１６４が形成されている第１の金属材料１１０の第１の端部１５６と整列させ、また第２のねじ込みキャップ１６６を、その中に第２の空洞１６８が形成されている第１の金属材料１１０の第２の端部１６０と整列させる。図１５に示されているように、第１のねじ込みキャップ１６２は第１の端部１５６に結合され、また第２のねじ込みキャップ１６６は第２の端部１６０に結合される。このような場合、第１の金属材料１１０は第１のねじ込みキャップ１６２及び第１の座金１５４を介して第１のリング１２４と低抵抗接触部１７０を形成すると共に、また第２のねじ込みキャップ１６６及び第２の座金１５８を介して第２のリング１２６と低抵抗接触部１７０を形成する。
【００４５】
従って、本発明の一実施形態によれば、電気機械が、複数の回転子バーと、該複数の回転子バーを一緒に電気的に結合するように構成された第１の結合要素とを含む。前記複数の回転子バーの各々の回転子バーは、第１の電気抵抗率を持つ第１の金属材料と、前記第１の材料の周りに流し込み成形された第２の金属材料とを含み、前記第２の金属材料は、第１の電気抵抗率よりも大きい第２の電気抵抗率を持つ。前記第１の金属材料は第１の端部及び該第１の端部とは反対側の第２の端部を持ち、また前記第１の結合要素は前記第１の金属材料の前記第１の端部に結合されている。
【００４６】
本発明の別の実施形態によれば、電気機械を製造する方法が、回転子バー・ハウジングの中に複数のバーを挿入して、該複数のバーを一緒に電気的に結合する工程を含む。前記複数のバーの各々のバーは、第１の電気抵抗率を持つ第１の金属材料を含む。本方法はまた、前記回転子バー・ハウジングの中に挿入された前記複数のバーの周りに第２の金属材料を流し込み成形する工程を含む。前記第２の金属材料は、前記第１の電気抵抗率よりも大きい第２の電気抵抗率を持つ。
【００４７】
本発明の更に別の面によれば、電気機械が、複数の回転子バーと、該複数の回転子バーの各々の回転子バーを一緒に電気的に結合するように構成された第１の電気的結合リングとを含む。前記複数の回転子バーの各々の回転子バーは、金属バーと、該金属バーの少なくとも大部分を取り囲む金属被覆とを含む。各々の金属バーは、第１の電気抵抗率を持つ第１の材料を含み、また各々の金属被覆は、前記第１の電気抵抗率よりも大きい第２の電気抵抗率を持つ。
【００４８】
本明細書は、最良の実施形態を含めて、本発明を開示するために、また当業者が任意の装置又はシステムを作成し使用し且つ任意の採用した方法を遂行すること含めて本発明を実施することができるようにするために、幾つかの例を使用した。本発明の特許可能な範囲は「特許請求の範囲」の記載に定めており、また当業者に考えられる他の例を含み得る。このような他の例は、それらが「特許請求の範囲」の文字通りの記載から差異のない構造的要素を持つ場合、或いはそれらが「特許請求の範囲」の文字通りの記載から実質的に差異のない等価な構造的要素を含む場合、特許請求の範囲内に入るものとする。
【符号の説明】
【００４９】
１００  電気機械
１０２  回転軸線
１０４  冷却フィン
１０６  回転子バー
１０８  回転子鉄心
１１０  第１の金属材料
１１２  第２の金属材料
１１４  上側部分
１１６  下側部分
１１８  開口部
１２０  介在材料
１２２  底部部分
１２４  第１の結合要素（第１のリング）
１２６  第２の結合要素（第２のリング）
１２８  第１の回転子バー
１３０  第２の回転子バー
１３２  圧迫工具
１３４  第１の端部
１３６  第２の端部
１３８  低抵抗接触部
１４０  第１のねじ込みキャップ
１４２  第１の端部
１４４  第１の空洞
１４６  第２のねじ込みキャップ
１４８  第２の端部
１５０  第２の空洞
１５２  低抵抗接触部
１５４  第１の座金
１５６  第１の端部
１５８  第２の座金
１６０  第２の端部
１６２  第１のねじ込みキャップ
１６４  第１の空洞
１６６  第２のねじ込みキャップ
１６８  第２の空洞
１７０  低抵抗接触部
【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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