(57)【要約】【課題】導体バーを主に構成する金属とエンドリングを構成する金属との種類が異なる場合においても導体バーとエンドリングとを安定して接合し、高効率高品質且つ低コストの誘導電動機及び誘導電動機の製造方法を提供する。【解決手段】ロータ鉄心周上に埋込配置された複数本の導体バー６と、複数本の導体バー６の両端部をそれぞれ導通させるように接合したエンドリング５とを備える。この導体バー６は、棒状の第１金属部１７と、その両端に接合される第２金属部１８とからなる。第２金属部１８は、中実のブロック状である。第１金属部１７と第２金属部１８とは、摩擦撹拌接合または摩擦圧接により接合する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ鉄心に周状に埋込配置された複数本の導体バーと、前記複数本の導体バーの両端部をそれぞれ導通させるように接合したエンドリングとで構成される導体かごを備えたロータを有する誘導電動機であって、
前記導体バーは、棒状の第１金属部と、その端部に接合される第２金属部とからなり、
前記第２金属部は、ブロック形状であることを特徴とする誘導電動機。
【請求項２】
前記第１金属部を構成する金属と前記第２金属部を構成する金属との間には金属間化合物が生成され、
前記金属間化合物の厚さは２μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の誘導電動機。
【請求項３】
前記第１金属部の回転軸方向の長さは、前記ロータ鉄心の回転軸方向の長さと略同じであることを特徴とする請求項１または請求項２の何れか１項に記載の誘導電動機。
【請求項４】
前記第２金属部を構成する金属と、前記エンドリングを構成する金属が、同じ金属、若しくは同一金属を第１成分とする合金であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の誘導電動機。
【請求項５】
前記第２金属部を構成する金属の融点は、前記エンドリングを構成する金属の融点以下であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の誘導電動機。
【請求項６】
前記第２金属部を構成する金属は、アルミまたはアルミ合金であり、
前記エンドリングを構成する金属は、アルミまたはアルミ合金であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の誘導電動機。
【請求項７】
前記第１金属部を構成する金属の電気抵抗率は、前記第２金属を構成する金属の電気抵抗率より低いことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の誘導電動機。
【請求項８】
前記第１金属部を構成する金属は、銅または銅合金であることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の誘導電動機。
【請求項９】
棒状の第１金属部と、その端部に接合されたブロック形状の第２金属部を有する複数本の導体バーをロータ鉄心に周状に埋込配置する工程と、
前記導体バーの両端部をそれぞれエンドリングにより導通させるように接合して導体かごを形成する工程と
を含むことを特徴とする誘導電動機の製造方法。
【請求項１０】
前記第１金属部の端部に、ブロック形状の前記第２金属部を摩擦圧接若しくは摩擦攪拌接合により接合する工程をさらに備えることを特徴とする請求項９に記載の誘導電動機の製造方法。
【請求項１１】
前記導体かごを形成する工程は、
前記第２金属部と前記エンドリングを摩擦撹拌接合、若しくは摩擦圧接により接合させ一体化させる工程であることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の誘導電動機の製造方法。
【請求項１２】
前記導体かごを形成する工程は、
溶融、若しくは半溶融させたエンドリングを構成する金属により、前記ロータ鉄心の一端側に位置する複数の前記第２金属部間を導通するように接合する工程であることを特徴する請求項９乃至１１のいずれか一項に記載の誘導電動機の製造方法。
【請求項１３】
前記導体かごを形成する工程は、ダイカストによることを特徴とする請求項１２に記載の誘導電動機の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、かご型回転子を備える誘導電動機、及び誘導電動機の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
かご形三相誘導電動機は、三相の交流電流で動作し、整流子やブラシなどが不要であることなどから、直流電動機など他形式の電動機と比較して構造が単純で寿命が長い。そのため、ポンプやファン、ロボットなど産業機器の動力源として広く用いられている。
【０００３】
このような誘導電動機のロータは、円筒形状の鉄心と、鉄心外周部に並んだスロットに埋め込まれた導体バーと鉄心両端に位置し前記導体バーを短絡させるエンドリングとで構成されるかごと、回転シャフトとで構成される。
【０００４】
誘導電動機のロータにおいて、通常はアルミダイカストにより導体バーとエンドリングを一体成形し導体かごを形成する。しかし、この方法では導体バーおよびエンドリングに巣が発生すること、凝固収縮があることなど課題がある。この課題を解決する手段として、導体バー及びエンドリングを予めアルミニウムあるいはアルミニウム合金で予め別々に作製し、導体バーとエンドリングとを摩擦撹拌接合により接合する方法（例えば、特許文献１参照）が知られている。
【０００５】
また、誘導電動機のロータを、導体バーとエンドリングとを異種の金属で作製する場合には、銅、銅合金のいずれかの材料で作製した導体バーを、軸方向長さが導体バーよりも短い鉄心へ挿入させる。そして、導体バーの鉄心からの突出部を半凝固状態のアルミニウムなどへ挿入し、これを凝固させることによりエンドリングを形成し、導体バーとエンドリングを一体化する方法（例えば、特許文献２参照）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第4157379号公報
【特許文献２】特開2008-301568号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、導体バー材質にアルミニウムよりも電気抵抗の低い銅を用いて誘導電動機の高効率化を図る場合には以下に述べる課題がある。
【０００８】
銅製の導体バーとエンドリングを摩擦撹拌接合にする場合、銅の摩擦撹拌接合における接合部の温度は７００℃前後とアルミニウムの融点６６０．４℃よりも大幅に高いため、エンドリングは必然的に銅で製作することになり、導体バーとエンドリングとを共にアルミニウムで作製する場合と比較して、大幅にコストが上昇してしまう。また、接合ツールの走査速度は、厚さ５ｍｍのアルミニウムの場合は１０００ｍｍ／分程度であるが、厚さ５ｍｍの無酸素銅板では２００ｍｍ／分となり生産性が低くなる。
【０００９】
一方、導体バーを銅または銅合金で作製し、半凝固状態のアルミニウムなどへ導体バーの端部を挿入して、アルミニウムを冷却することでエンドリングを一体化する場合は、アルミニウムの半凝固時の温度が、銅の融点よりも低いためアルミニウムのエンドリングと銅の導体バーの接合が安定しない。
【００１０】
本実施形態は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、導体バーを構成する金属とエンドリングを構成する金属との種類が異なる場合においても、導体バーとエンドリングとを安定して接合することができ、高効率高品質且つ低コストの誘導電動機および及び誘導電動機の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために本実施形態は、ロータ鉄心に周状に埋込配置された複数本の導体バーと、前記複数本の導体バーの両端部をそれぞれ導通させるように接合したエンドリングとで構成される導体かごを備えたロータを有する誘導電動機であって、前記導体バーは、棒状の第１金属部と、その端部に接合される第２金属部とからなり、前記第２金属部は、ブロック形状であることを特徴とする。
【００１２】
また、棒状の第１金属部と、その端部に接合されたブロック形状の第２金属部を有する複数本の導体バーをロータ鉄心に周状に埋込配置する工程と、前記導体バーの両端部をそれぞれエンドリングにより導通させるように接合して導体かごを形成する工程と、を含むことを特徴とする誘導電動機の製造方法も本発明の実施形態の一態様である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態に係る誘導電動機の構成を示す断面図である。
【図２】第１の実施形態のロータの構成を示す斜視図である。
【図３】第１の実施形態のロータの構成を示す断面図である。
【図４】第１の実施形態の導体バーの構成を示す断面図である。
【図５】第１金属部と第２金属部とを接合するための第１の接合ツールの斜視図である。
【図６】第１の実施形態の導体バーの製造工程を示す図である。
【図７】第１の実施形態の導体バーとエンドリングとの接合工程を示す図である。
【図８】第１の実施形態の回転軸挿入前のロータの形状を示す斜視図である。
【図９】第２の実施形態における誘導電動機のロータの構成を示す斜視図である。
【図１０】第２の実施形態のロータの構成を示す断面図である。
【図１１】第２の実施形態の導体バーとエンドリングとの接合工程におけるロータ鉄心、導体バーを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［第１の実施形態］
以下では、本実施形態の誘導電動機及び誘導電動機の製造方法について、図１乃至８を参照しつつ、説明する。なお、各図を通して同一部分には同一符号を付けることにより重複した説明は適宜省略する。
【００１５】
本実施形態の誘導電動機は、鉄心周上に埋込配置された複数本の導体バーを、棒状の第１金属部と、その両端に接合されるブロック状の第２金属部とから構成する。そして、第２金属部を構成する金属と、エンドリング５とを接合させることで、導体バー同士をエンドリングで電気的に短絡させる。
【００１６】
（１．構成）
（１−１．全体構成）
図１は、本発明の実施形態に係る誘導電動機の構成を示す断面図である。本実施形態に係る誘導電動機は、フレーム１の中にロータ２とステータ３とが収められている。
【００１７】
フレーム１は、例えば鉄系材料を鋳造することで製造される円筒状の部材であり、その両端の開口部には、中心部にベアリング９を有する円盤状のブラケット８が装着される。フレーム１の外側には図示しない冷却フィンが設けられる。
【００１８】
ロータ２は、中心に回転シャフト７を配置するための穴が設けられた電磁鋼板を積層したロータ鉄心４と、ロータ鉄心４の内部に配置され両端部がそれぞれエンドリング５により電気的に短絡するように接合された複数本の導体バー６からなる導体かごと、回転シャフト７を有している。ロータ鉄心４の直径は、９０ｍｍであり、軸方向の長さは１２０ｍｍである。ロータ鉄心４の回転シャフト７を配置するための穴の形状は、回転シャフト７に合わせて適宜選択可能であり、円形穴、角穴などを選択することができる。
【００１９】
回転シャフト７は、ブラケット８により保持された２つのベアリング９で保持される。回転シャフト７の一方の端部には冷却扇１０が取り付けられ、誘導電動機が動作するとカバー１１の外側から空気を吸い込み、フレーム１の冷却フィンへ風を送り誘導電動機を冷却する。
【００２０】
ロータ鉄心４の外側にはステータ３が配置される。ステータ３は、電磁鋼板を積層したステータ鉄心１２と、コイル１３を有している。コイル１３は、ステータ鉄心１２に巻装されていても、別途製造したコイルをステータ鉄心１２に着装するなどして設けても良い。
【００２１】
（１−２．ロータの構成）
図２は、誘導電動機のロータ２の構成を示す斜視図であり、図３は、誘導電動機のロータの構成を示す断面図である。
【００２２】
ロータ鉄心４は、中心に回転シャフト７を配置するための穴が設けられた円形の電磁鋼板を積層した円筒形状の部材である。また、ロータ鉄心４の外周部には、複数のスロット１４ａが回転軸方向に形成されている。このスロット１４ａは、周方向に所定の間隔で複数個、例えば４４個形成される。
【００２３】
エンドリング５は、ロータ鉄心４の両端部にそれぞれ設けられ、導体バー６の両端をそれぞれ接合するリング状の部材である。導体バー６の端部のそれぞれをエンドリング５で接合することで、複数の導体バー６同士は電気的に短絡する。エンドリング５には、ロータ鉄心４の両端に配置された際に、スロット１４ａと対応する位置にスロット１４ｂが設けられている。すなわち、スロット１４ａとスロット１４ｂは、ロータ鉄心４とエンドリング５を重ね合わせた場合に連通し、１つのスロットを形成する。
【００２４】
エンドリング５を構成する金属は、電気抵抗が低く軽量な金属であることが望ましい。具体的には、アルミニウムまたはアルミニウム合金が好適であり、本実施形態では、アルミニウムを使用する。
【００２５】
導体バー６は、ロータ鉄心４及びエンドリング５に設けられたスロット１４ａ，１４ｂに収まる棒状の部材である。各スロット１４ａ、１４ｂに収容された導体バー６は、両端をエンドリング５と接合され、全体としてそれぞれの導体バー６を電気的に短絡させる。
【００２６】
エンドリング５と導体バー６の接合を後述する摩擦撹拌接合により行った場合、図３に示すように、エンドリング５の外方側（ロータ鉄心４と接しない側）には摩擦撹拌接合領域１５が形成される。ロータ鉄心４側には、摩擦撹拌接合により塑性流動しない部分が残存している。
【００２７】
本実施形態では、エンドリングのロータの回転軸方向の長さは１５ｍｍである。そして、摩擦撹拌接合によりエンドリング５と導体バー６の一部を摩擦攪拌させて接合する部分（摩擦攪拌接合領域１５）は約１０ｍｍ程度であり、摩擦攪拌しない部分は５ｍｍ程度である。摩擦攪拌接合領域１５は、後述する接合ツールが走査された部分であるため、図２に示すように、導体バー６の放射方向中央部をつなぐリング状に形成される。
【００２８】
（１−３．導体バーの構成）
図４は、導体バー６の構成を示す断面図である。導体バー６は、図４に示すように中央の大部分を占める棒状の第１金属部１７と、その両端に接合されたブロック形状の第２金属部１８から構成されている。なお、第２金属部１８は中実のブロック形状であり、その形状は、円柱形状とする。また、第２金属部１８の製造工程において、ブロック内部に若干の気泡が残されたとしても、本実施形態においては中実の範囲に含まれる。さらに、第２金属部１８は多孔質部材であっても良い。多孔質部材とすることで、エンドリング５をダイカストにより形成する際、第２金属部１８が軟化しやすくなり、接合状態を良好とすることができる。
【００２９】
第１金属部１７と、第２金属部１８とは、摩擦圧接接合または摩擦攪拌接合などにより接合することができる。第１金属部１７と第２金属部１８の界面には、金属間化合物１９が形成され、第１金属部１７と第２金属部１８とを接合する役割を果たす。金属間化合物１９の厚さは、接合部分での電気抵抗及び強度等を考えると２μｍ以下であることが望ましい。
【００３０】
第１金属部１７を構成する金属は、電気抵抗の低い金属であり、融点がエンドリング５を構成する金属より高い。第１金属部１７を構成する金属としては、銅または銅合金を使用することができ、本実施形態では、無酸素銅を使用する。
【００３１】
第２金属部１８を構成する金属は、第１金属部１７を構成する金属より融点が低い。第２金属部１８を構成する金属としては、アルミニウムまたはアルミニウム合金を使用することができ、本実施形態では、Ａ１０５０アルミなどの純アルミを使用する。
【００３２】
金属間化合物１９の組成は、第１金属部１７を構成する金属として銅、第２金属部１８を構成する金属としてアルミニウムを使用した場合には、ＣｕＡｌ２である。
【００３３】
（２．製造工程）
次に、本実施形態の誘導電動機の製造方法について図５〜８を参照して説明する。本実施形態では、以下の工程により誘導電動機の製造を行う。
【００３４】
（２−１．導体バーの製造工程）
導体バー６の製造工程では、まず、第１金属部１７を構成する金属である無酸素銅の平板のある対向する一対の辺に、第２金属部１８を構成する純アルミのブロックを当接させて摩擦攪拌接合により接合する。図５は、第１金属部１７と第２金属部１８とを摩擦撹拌により接合するための第１の接合ツールの斜視図であり、図６は、導体バー６の製造工程を示す図である。
【００３５】
図５に示すように、第１の接合ツール２３は、摩擦撹拌接合装置（図示せず）に取り付ける円柱状のシャンク２０と、このシャンク２０と同心でシャンク２０より直径が短く円柱状のショルダ２１と、シャンク２０およびショルダ２１と同心の円錐台形状のプローブピン２２とで構成される。本実施形態では、ショルダ２１の直径は１０ｍｍ、プローブピン２２の元径は４ｍｍ、先端径は３ｍｍ、プローブピン２２の高さは１．５ｍｍである。プローブピン２２の側面には、０．７ｍｍピッチのネジ溝が形成されている。
【００３６】
導体バー６の製造工程では、図６（ａ）に示すように、第１金属部１７である無酸素銅の平板の隣に、第２金属部１８である純アルミのブロックを並べ当接させる。第１金属部１７の平板は、厚さ２．５ｍｍで長さ１２０ｍｍであり、第２金属部１８のブロックは、厚さ２．５ｍｍで長さ１６ｍｍである。
【００３７】
その後、摩擦撹拌接合装置の第１の接合ツール２３を２０００ｒｐｍで回転させながら、図６（ｂ）に示すように、第２金属部１８の第１金属部１７との境界近傍部分に挿入する。
【００３８】
接合ツール２３の挿入後、接合ツール２３をそのままの位置で保持し、プローブピン２２周辺の第２金属部１８を十分に軟化させる。本実施形態では、接合ツール２３を０．５秒保持することで、第２金属部１８の温度が十分に上がり軟化し、接合ツール２３の回転に従って塑性流動する。その後、プローブピン２２の外周と、第１金属部１７と第２金属部１８との境界までの距離が０．５ｍｍ以下となるように第１の接合ツール２３を走査させる。このとき、第１の接合ツール２３は、走査方向の逆側へ倒れるように傾け、第２の金属部１８の盛り上がってくる部分をショルダ２１で押さえ込むようにしている。塑性流動する第２金属部１８により、第１金属部１７の表面が加工され、第１金属部１７と第２金属部１８とが接合する。
【００３９】
この接合を、第１金属１７の対を成す２辺に配置させた導体バー６の裏表に対して計４回行い、第１金属部１７と第２金属部１８を一体化する。その後、接合部の表面を処理した後、一体化された第１および第２金属部１７，１８を、中央部が第１金属部１７、両端が第２金属部１８となるように、厚さ２ｍｍ、幅１０ｍｍ、長さ１５０ｍｍの棒状部材に切断して導体バー６を作製する。導体バー６の中央部の第１金属部１７の長さは１２０ｍｍであり、両端の第２金属部１８の長さは各１５ｍｍである。
【００４０】
（２−２．導体バー接合工程）
導体バー接合工程では、周上に配置された複数本の導体バー６のそれぞれの端部にエンドリング５を接合し、かご型のロータを形成する。図７は、導体バー接合の工程を示す図である。
【００４１】
導体バー接合工程では、図７（ａ）に示すように、導体バー６をロータ鉄心４のスロット１４ａへ挿入する。ロータ鉄心４は、厚さ０．５ｍｍで直径が９０ｍｍの円盤状の電磁鋼板を、例えば２４０枚積層して積層厚を１２０ｍｍとしたものである。スロット１４ａは、ロータ鉄心４の外周部に、幅２．１ｍｍ、長さ１０．１ｍｍの形状をなし、その長さ方向が放射状になるように所定間隔を持って周上に穿設されている（図２参照）。ここで、スロット１４ａは穿設されていると記載したが、スロット１４ａの外周側の一部は、収納される導体バー６が保持できる強度を持っていれば、ロータ鉄心４の外周側が閉鎖されていても、一部が開放している形態であってもなんら問題はない。
【００４２】
次に、図７（ｂ）に示すように、突出した導体バー６の第２金属部１８に対し、エンドリング５のスロット１４ｂが位置するように配置して嵌合させる。エンドリング５の厚さは１５ｍｍ、直径は８８ｍｍであり、外周部には鉄心のスロット１４ａに対応するよう幅２．１ｍｍ、長さ１０．１ｍｍのスロット１４ｂが設けてある。エンドリング５の材質は、純アルミＡ１０５０である。
【００４３】
そして、ロータ鉄心４と導体バー６とエンドリング５を組み立てたものを、摩擦撹拌接合装置（図示せず）の治具に搭載する。摩擦撹拌接合装置への搭載は、ロータ鉄心４と導体バー６とエンドリング５を組み立てたものを鉛直方向にし、上側のエンドリング５の外周部分へ、下向き２０ｋＮの荷重を加えて加圧し治具に固定する。
【００４４】
摩擦撹拌接合装置に搭載後、第２の接合ツール２４を１０００ｒｐｍで回転させ、図７（ｃ）に示すように、エンドリング５に対して１０ｋＮの荷重で加圧する。この第２の第２の接合ツール２４の形状は、第１の接合ツール２３の略相似形であり、ショルダ２１の直径は１６ｍｍ、プローブピン２２の直径は８ｍｍ、プローブピン２２の高さは８ｍｍである。
【００４５】
回転する第２の接合ツール２４をエンドリング５に対して加圧することにより、第２の接合ツール２４とエンドリング５間の摩擦熱が発生する。この摩擦熱によりエンドリング５が軟化し、図７（ｄ）に示すように、第２の接合ツール２４のプローブピン２２がエンドリング５に３０ｍｍ／分の速度で挿入する。
【００４６】
その後、図７（ｅ）（ｆ）に示すように、プローブピン２２が挿入された状態で第２の接合ツール２４を毎分１０００ｍｍ／分の速度で水平方向へ移動させ、エンドリング５と導体バー６を接合する。接合軌跡長はリング状をなし、その長さは２６０ｍｍであり、第２の接合ツール２４をエンドリング５に挿入する時間と接合終了時に前記ツールを抜く時間を合わせても３０秒ほどで片側の接合を行うことができる。
【００４７】
最後に接合部のバリを切削加工で除去することで、かご型のロータが完成する。図８に回転軸挿入前のロータの形状を示す。エンドリング５の鉄心４と接する反対の面上には、前記第２の接合ツール２４により形成された円周状の摩擦撹拌接合跡１６が形成される。
【００４８】
このように製造されたかご型ロータでは、導体バー６のエンドリング５との接合部分に、エンドリング５を構成する金属と、同じ種類の金属で構成される第２金属部１８を設けている。これにより、摩擦撹拌接合を用いた場合にでも、導体バー６とエンドリング５との接合を確実に行うことができる。
【００４９】
また、かご型ロータにおいて、第１金属部１７のロータの回転軸方向の長さ（１２０ｍｍ）と、スロット１４ａのロータの回転軸方向の長さ（１２０ｍｍ）を同じとした。これにより、導体バー６において電気抵抗を低くしたい部分のほとんどの部分を電気抵抗に優れた金属で構成される第１金属部１７とすることができる。
【００５０】
また、かご型ロータにおいて、第２金属部１８を構成する金属は、第１金属部を構成する金属と比較しより低温で塑性変形しやすい。そのため、エンドリングと導体バーとを摩擦熱を利用し接合する場合に必要な温度が、第１の金属部を構成する金属同士を摩擦撹拌接合する場合と比較して高くならない。
【００５１】
（３．効果）
（１）以上のような製造方法により製造された本実施形態の誘導電動機では、導体バー６の中心部を、電気抵抗の低い金属とすることができると共に、エンドリング５をアルミニウムまたはアルミニウム合金とすることが可能である。すなわち、エンドリング５を構成する金属として、導体バー６の中央部を構成する金属より融点が低い金属を使用することが出来る。そのため、摩擦撹拌接合時に使用する接合ツールの摩耗を抑制することができる。これにより、電気的に優れる点と、軽量化、コスト的に優れた誘導電動機を提供することが可能である。
【００５２】
（２）また、エンドリング５と導体バー６とは、同種の金属、または同一金属を第１成分とする合金としている。そのため、摩擦撹拌接合においてエンドリング５と導体バー６と両方を略同時に軟化させて撹拌し一体化することができ、強度が高く信頼性の高い接合を実現することができる。
【００５３】
（３）本実施形態では、具体例を挙げ説明したが以下の様な変更を行うこともできる。
（ａ）第２金属部１８と、エンドリング５とを、摩擦撹拌接合により接合したが、第２金属部１８と、エンドリング５との間で摩擦熱を発生させ、その摩擦熱を利用する他の接合方法を利用することもできる。例えば、第２金属部１８と、エンドリング５とを高速で擦り合わせ、そのとき生じる摩擦熱によって部材を軟化させると同時に圧力を加えて接合する摩擦圧接により接合しても良い。また、エンドリング５に対して金属製のプラグを高速で回転させ、その際に生じる摩擦熱によってエンドリング５と導体バー８と前記金属プラグを接合する摩擦プラグにより接合を行っても良い。
【００５４】
（ｂ）第１金属部１７として無酸素銅を使用したが、導電性の高い金属であれば、金や銀などの他の金属を使用しても良い。
【００５５】
（ｃ）第２金属部１８として純アルミを使用したが、電気抵抗率が十分に低いものであれば、他の金属を使用しても良い。この場合、エンドリング５を構成する金属は、第２金属部１８と摩擦撹拌接接合可能な金属とする。具体的には、同種の金属、または同一金属を第１成分とする合金である。
【００５６】
（ｄ）ロータ鉄心４として円形の電磁鋼板を積層したものを使用したが、圧粉鉄心など一体成形品なども使用することができる。
【００５７】
（ｅ）導体バー６の第１金属部１７の長さが、ロータ鉄心４のスロット部の長さと等しくした。しかしながら、導体バー６において電気抵抗を低くしたい部分を電気抵抗に優れた第１金属部１７とすることができれば、第１金属部１７の長さが、ロータ鉄心４のスロット部の長さと等しくなくても良い。すなわち、第１金属部１７の長さが、ロータ鉄心４のスロット部の長さより、若干長くても短くても良い。
【００５８】
（ｆ）また、導体バー接合工程において、第１金属部１７と第２金属部１８とを摩擦撹拌接合により接合したが、摩擦圧接法により接合することができる。例えば銅の棒状部材とアルミの棒状部材とを、摩擦熱を発生させつつ加圧して接合する摩擦圧接で銅とアルミの接合体を製造した後に導体バー６の形状に切出す方法でも同様の効果が得られる。
【００５９】
（ｇ）また、本実施形態の第２金属部１８の形状は円柱形状としたが、エンドリング５と摩擦撹拌接合可能な形状であれば、その形状は適宜変更可能である。例えば、第２金属部１８の形状を、第１金属部１７と接合する側を底面とする円錐台とし、エンドリング５のスロット１４ｂの形状を第１金属部１７の円錐台と嵌合する形状とすることもできる。
【００６０】
（ｈ）更に、本実施形態では、導体バー６をロータ鉄心４のスロット１４に１本ずつ挿入する方法を採用しているが、一方のエンドリング５と複数本の導体バー６の端部を接合した状態で各スロット１４内に導体バー６を挿入した後、導体バー６の他方側にエンドリング５を接合する方法とすることも可能である。
【００６１】
［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態について説明する。本実施形態は、第１の実施形態のロータの構成を変更したのである。これに伴い、製造工程における導体バー接合工程も変更となる。
【００６２】
（１．ロータの構成）
図９は、第２の実施形態における誘導電動機のロータの構成を示す斜視図であり、図１０は、誘導電動機のロータの構成を示す断面図である。
【００６３】
エンドリング５は、導体バー６の両端をそれぞれ接合するようにダイカストにより形成している。
【００６４】
（２．製造工程）
本実施形態の誘導電動機の製造方法について図１１を参照して説明する。本実施形態では、以下の工程により誘導電動機の製造を行う。
【００６５】
（２−１．導体バー接合工程）
第２の実施形態の導体バー接合工程では、第１の実施形態と同様の方法で製造した第１金属部１７の両端に第２金属部１８を接合した導体バー６を用いる。本実施形態の導体バー６は、中央の第１金属部１７の長さは１１５ｍｍであり、両端の第２金属部１８の長さは各々２０ｍｍである。
【００６６】
本実施形態では、第２金属部１８を構成する金属は、液相線温度がエンドリング５を構成する金属より低い金属とし、本実施形態では、Ａ５０００系のアルミを使用する。この５０００系のアルミは、本実施形態でエンドリング５を構成する金属として使用する純アルミよりも溶融温度範囲が低い。Ａ５０００系アルミの中で、Ａ５００５の溶融温度範囲は６３０℃から６５０℃であり、純アルミの融点６６０．６℃よりも低い。
【００６７】
（２−２．導体バー接合工程）
本実施形態の導体バー６の接合工程では、ダイカストにより導体バー６を電気的に短絡するエンドリング５を形成し、ロータかごを形成する。図１１は、導体バー接合の工程におけるロータ鉄心４、導体バー６を示す断面図である。
【００６８】
導体バー接合工程では、図１１に示すように、導体バー６をロータ鉄心４のスロット１４ａへ挿入し、第２金属部１８をロータ鉄心４の外に突出させる。ロータ鉄心４の回転軸方向の長さは１２０ｍｍであり、図１１に示すように導体バー６の第２金属部１８の一部はロータ鉄心４のスロット１４ａ内に入る。
【００６９】
次に、この導体バー６が挿入されたロータ鉄心４を図示しないダイカスト金型の固定型へ設置する。前記固定型はロータ鉄心４の両側にキャビティを有する形状となっている。
【００７０】
次に、可動型を動作させて型締めし、プランジャにより加圧されたエンドリング５を構成する金属の溶湯をキャビティへ注入し、エンドリング５を形成する。この際、エンドリング５を構成する金属の溶湯が第２金属部１８に接触することで、第２金属部１８の金属の表面が溶融し、エンドリング５と第２金属部１８、ひいては導体バー６が一体化する。
【００７１】
その後、エンドリング５を構成する金属が凝固した後に金型から取り出す。この後にロータ鉄心４の中央穴に回転軸を圧入し、ロータは完成する。
【００７２】
このように製造されたかご型ロータでは、導体バー６のエンドリング５の接合部分に、エンドリング５を構成する金属より融点の低い金属で構成させる第２金属部１８を設けている。そのため、キャビティに注入するエンドリング５を構成する金属の溶湯の熱により、第２金属部を構成する金属のブロックの表面は確実に融解する。このため、エンドリング５をダイカストにより一体形成する場合にでも、エンドリング５と導体バー６を確実に一体化することができる。
【００７３】
また、かご型ロータにおいて、第１金属部１７のロータの回転軸方向の長さを１１０ｍｍとし、スロット１４ａのロータの回転軸方向の長さを１２０ｍｍとした。このように、第１金属部１７のロータの回転軸方向の長さが、ロータ鉄心４のスロット１４ａの長さより短くした。これにより、エンドリング５と第２金属部１８の接合部が、ロータ鉄心４内部に入り込むこととなる。このため、かご型ロータが回転した際、エンドリング５と第２金属部１８の接合部へかかるせん断力が低減し、接合部が破断することを防止することができる。
【００７４】
（３．効果）
以上のように製造された実施形態の誘導電動機では、第１の実施形態と同様に、導体バー６の中心部を、電気抵抗の低い金属とすることができると共に、エンドリング５をアルミニウムまたはアルミニウム合金とすることが可能である。また、エンドリング５と導体バー６は、同種の金属同士による摩擦撹拌接接合により接合するため、信頼性の高い接合を実現することができる。
【００７５】
［他の実施形態］
本明細書においては、本発明に係る複数の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。具体的には、第１の実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【００７６】
例えば、第１の実施形態において、導体バー６の第１金属部１７の長さと、ロータ鉄心４のスロット部の長さを略同じとした。また、第２の実施形態において、導体バー６の第１金属部１７の長さをロータ鉄心４のスロット部の長さより短くした。その他にも、導体バー６の第１金属部１７の長さをロータ鉄心４のスロット部の長さより長くすることもできる。これにより、エンドリング５内に、第１金属部１７と、第２金属部１８との接合部が配置されることとなる。これにより、ロータかごが回転した際に、第１金属部１７と第２金属部１８との接合部へかかるせん断力が低減し、接合部が破断することを防止することができる。
【００７７】
また、本発明の第１および第２の実施形態について具体例を挙げ説明したが、各部寸法や条件などについては記載した数値に限定するものではない。また、エンドリング５や導体バー６などの材料については前述した課題解決手段に記載した範囲の中で変更しても同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００７８】
１：フレーム
２：ロータ
３：ステータ
４：ロータ鉄心
５：エンドリング
６：導体バー
７：回転シャフト
８：ブラケット
９：ベアリング
１０：冷却扇
１１：カバー
１２：ステータ鉄心
１３：コイル
１４ａ：スロット
１４ｂ：スロット
１５：摩擦撹拌接合領域
１６：摩擦撹拌接合跡
１７：第１金属部
１８：第２金属部
１９：金属間化合物
２０：シャンク
２１：ショルダ
２２：プローブピン
２３：第１の接合ツール
２４：第２の接合ツール
【図５】
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【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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