(57)【要約】【課題】導体エンドリングに鋳巣が発生せず、導体バーと導体エンドリングとの接合強度が高い誘導電動機のかご形回転子、誘導電動機及びかご形回転子の製造方法を得ること。【解決手段】円板形の珪素鋼板１ａを積層して円柱状に形成した積層コア１と、該積層コア１の中心に挿通された回転軸５と、前記積層コア１の中心を中心とする円周に沿って等間隔に設けられたスロット１ｂに挿通され、該積層コア１の両端面１ｃ、１ｃから夫々突出する突出部２ａ，２ａを有する導体バー２と、盤状の金型３に形成された溝形キャビティ３ａに注入され、半凝固状態で前記突出部２ａが挿入され、凝固して該突出部２ａに固着した導体エンドリング４と、を備える。【選択図】        図１−２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円板形の珪素鋼板を積層して円柱状に形成した積層コアと、
該積層コアの中心に挿通された回転軸と、
前記積層コアの中心を中心とする円周に沿って等間隔に設けられたスロットに挿通され、該積層コアの両端面から夫々突出する突出部を有する導体バーと、
盤状の金型の上面に形成された溝形キャビティに注入され、半凝固状態で前記突出部が挿入され、凝固して該突出部に固着した導体エンドリングと、
を備えることを特徴とするかご形回転子。
【請求項２】
前記導体バーの横断面形状が、前記積層コアのスロットの形状と同一であることを特徴とする請求項１に記載のかご形回転子。
【請求項３】
前記積層コアのスロットを貫通する導体バーが周方向に傾斜し、該積層コアをスキューさせていることを特徴とする請求項１又は２に記載のかご形回転子。
【請求項４】
前記導体バーの少なくとも一方の突出部に、曲げ部又は切欠き部が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のかご形回転子。
【請求項５】
前記回転軸は、筒状に形成され、軸にスリットが形成されて横断面がＣ字形状となっており、前記積層コアに圧入されて拡径力により摩擦力を発生させて前記積層コアを固定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のかご形回転子。
【請求項６】
前記珪素鋼板同士が接着剤により接着されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のかご形回転子。
【請求項７】
誘導加熱により前記珪素鋼板の表面の接着成分が溶融し、前記珪素鋼板同士が接合されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のかご形回転子。
【請求項８】
前記導体バー及び導体エンドリングの材質は、純アルミニウム、アルミニウム合金、純銅、銅合金のいずれかであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載のかご形回転子。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一つに記載のかご形回転子を備えることを特徴とする誘導電動機。
【請求項１０】
円板形の珪素鋼板を積層して円柱状の積層コアを形成する工程と、
前記積層コアの中心を中心とする円周に沿って等間隔に設けられたスロットに導体バーを挿通し、該積層コアの両端面から夫々突出部を突出させて回転子仮組立体を製造する工程と、
盤状の金型の上面に形成された溝形キャビティに溶解導体を注入し、半凝固状態にして前記回転子仮組立体の一方の突出部を挿入し、前記導体を凝固させて導体エンドリングとして該一方の突出部に固着させる工程と、
盤状の金型の上面に形成された溝形キャビティに溶解導体を注入し、半凝固状態にして天地を逆にした前記回転子仮組立体の他方の突出部を挿入し、前記半凝固状態の導体を凝固させて導体エンドリングとして該他方の突出部に固着させる工程と、
を含むことを特徴とするかご形回転子の製造方法。
【請求項１１】
前記導体バーを挿通させた積層コアの両端部を互いに逆方向に捻じり、該導体バーを周方向に傾斜させ、該積層コアをスキューさせる工程を含むことを特徴とする請求項１０に記載のかご形回転子の製造方法。
【請求項１２】
前記半凝固状態の導体を凝固させて導体エンドリングとして前記突出部に固着させる工程において、前記回転子仮組立体の他端を押圧し、該回転子仮組立体を前記金型の上面に押し付けることを特徴とする請求項１０又は１１に記載のかご形回転子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導電動機に組込まれるかご形回転子、誘導電動機及びかご形回転子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、薄板の珪素鋼板を所定枚数積層した積層コアと、該積層コアに設けたかご形巻線用の溝に軸方向に沿って挿通される導体バーと、前記積層コアの両側に設けられるとともに前記導体バーに嵌め合わせられるエンドリングとからなり、前記導体バーとエンドリングとをろう付けしてかご形巻線部を形成した電動機回転子がある（例えば、特許文献１参照）。導体バー及びエンドリングは、量産性の良いダイカスト鋳造にて一体成型されるか、或いは、切削加工により製作されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１４６６１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のダイカスト鋳造では、鋳巣の発生を防ぐために、鋳込みゲート形状の最適化を初めとして、湯流れ改善、キャビティ内の排ガス最適化、低速鋳造、型予熱等様々な改善を行う必要がある。また、複雑な解析や、製造装置の構造及び制御の複雑化に伴い、高度な生産技術、多大な設備投資及び工数費用が必要となっている。このような、改善や投資を行なっても、鋳巣の発生を安定的に抑制する方法を見出せていないのが現状である。
【０００５】
鋳巣は、導体バーやエンドリングを流れる電流の流れを阻害し、電動機のトルクの低下や異常発熱、あるいは、回転子のアンバランスの原因となり、アンバランスが生じた場合、アンバランスの修正工程が必要となる。また、ろう付け接合は、安定した品質を得るために高い技能を要すること、作業量が多く量産性が悪いこと、ろう付け部の接合強度が弱く回転子の回転速度を制限する必要がある、という問題がある。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、導体エンドリングに鋳巣が発生せず、導体バーと導体エンドリングとの接合強度が高い誘導電動機のかご形回転子、誘導電動機及びかご形回転子の製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、円板形の珪素鋼板を積層して円柱状に形成した積層コアと、該積層コアの中心に挿通された回転軸と、該積層コアの中心を中心とする円周に沿って等間隔に設けられたスロットに挿通され、該積層コアの両端面から夫々突出する突出部を有する導体バーと、盤状の金型の上面に形成された円環溝形キャビティに注入され、半凝固状態で前記突出部が挿入され、凝固して該突出部に固着した導体エンドリングと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、導体エンドリングに鋳巣が発生せず、導体バーと導体エンドリングとの接合強度が高い誘導電動機のかご形回転子が得られる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、本発明にかかる誘導電動機のかご形回転子、誘導電動機及びかご形回転子の製造方法の実施の形態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。
【００１０】
実施の形態１．
図１−１は、本発明にかかるかご形回転子の実施の形態の製造方法の第１工程を示す縦断面図であり、図１−２は、第２工程を示す縦断面図であり、図２は、かご形回転子の回転軸の他の例を示す斜視図である。
【００１１】
図１−１、図１−２及び図２を参照して、かご形回転子１０の実施の形態１の製造方法を説明する。円柱形の回転軸５に、多数の円板形の珪素鋼板１ａを、中心軸孔を用いて積層して円柱状の積層コア１を形成する。なお、中心軸孔は、円板形の珪素鋼板１ａをプレス機で打抜く工程で打抜き形成されている。
【００１２】
回転軸５は、通常、円柱形であるが、図２に示すように、回転軸５を筒状に形成し、軸にスリット５ａを形成して横断面がＣ字形状となっているものを用いてもよい。この横断面Ｃ字形状の回転軸５を、図示しないプレス機により、図示しない円柱形の回転軸積層コア１に圧入（押圧力Ｐ）すると、その拡径力により、珪素鋼板１ａの径方向へのずれを是正するとともに、積層コア１との間に強い摩擦力を発生させて積層コア１を回転軸５に固定することができる。
【００１３】
なお、珪素鋼板１ａ、１ａを積層するときに、珪素鋼板１ａ、１ａ同士を、接着剤により接着するか（予め表面に接着剤が付いていない珪素鋼板を用いた場合）、或いは、誘導加熱により表面の接着成分を溶融結合させておいてもよい（予め表面に接着剤がプレコーティングされている珪素鋼板を用いた場合）。珪素鋼板１ａ、１ａ同士を接合しておくメリットは、回転軸５を取外した状態で、後工程が行なえるとともに、前工程までの作り置きができることである。
【００１４】
次に、積層コア１の中心を中心とする円周に沿って等間隔に設けられたスロット１ｂに、横断面形状がスロット１ｂの形状と同一の導体バー２を、手差し及びプレス機により挿通し、積層コア１の両端面１ｃ、１ｃから突出部２ａ、２ａを夫々突出させ、回転子仮組立体１０ａを製造する。なお、スロット１ｂは、円板形の珪素鋼板１ａをプレス機で打抜く工程で打抜き形成される。スロット１ｂは、積層コア１の外周部に軸方向に設けられた溝であってもよいし、外周部の内方に軸方向に設けられた孔であってもよい。また、導体バー２の横断面形状は、スロット１ｂの形状と同一でなくてもよい。
【００１５】
次に、図１−１に示すように、盤状の金型３の上面に形成された円環溝形キャビティ３ａに、溶解純アルミニウム４ａを金型３の上面まで注入し、冷却して半凝固状態の導体エンドリング４を形成する。
【００１６】
次に、回転子仮組立体１０ａの導体バー２の一方の突出部２ａを、半凝固状態の導体エンドリング４に挿入する。一方の突出部２ａを、半凝固状態の導体エンドリング４に挿入した状態で、導体エンドリング４を冷却して凝固させ、導体エンドリング４を突出部２ａに固着させる。なお、導体バー２は、円柱形であっても、角柱形であってもよい。
【００１７】
次に、図１−２に示すように、回転子仮組立体１０ａの天地を逆にし、盤状の金型３の上面に形成された円環溝形キャビティ３ａに、溶解純アルミニウム４ａを金型３の上面まで注入し、冷却して半凝固状態の導体エンドリング４を形成する。
【００１８】
次に、回転子仮組立体１０ａの導体バー２の他方の突出部２ａを、半凝固状態の導体エンドリング４に挿入する。他方の突出部２ａを、半凝固状態の導体エンドリング４に挿入した状態で、導体エンドリング４を冷却して凝固させ、導体エンドリング４を他方の突出部２ａに固着させる。以上の製造工程により実施の形態１のかご形回転子１０が完成する。
【００１９】
実施の形態１のかご形回転子１０によれば、盤状の金型３の上面に形成され開放された円環溝形キャビティ３ａに、溶解純アルミニウム４ａを注入し、冷却して半凝固状態の導体エンドリング４を形成し、突出部２ａを、半凝固状態の導体エンドリング４に挿入した状態で、導体エンドリング４を冷却して凝固させ、導体エンドリング４を突出部２ａに固着させるので、導体エンドリング４に鋳巣が発生せず、導体バー２と導体エンドリング４との接合強度が高い。
【００２０】
実施の形態２．
次に、かご形回転子１０の実施の形態２の製造方法を説明する。図１−１に示すように、円柱形の回転軸５に、多数の円板形の珪素鋼板１ａを、中心軸孔を用いて積層して円柱状の積層コア１を形成する。
【００２１】
次に、積層コア１の中心を中心とする円周に沿って等間隔に設けられたスロット１ｂに、横断面形状がスロット１ｂの形状と同一の導体バー２を、手差し又はプレス機により挿通し、積層コア１の両端面１ｃ、１ｃから突出部２ａ、２ａを夫々突出させる。次に、積層コア１の両端部を互いに逆方向に捻じり、導体バー２を周方向に傾斜させ積層コア１をスキューさせた回転子仮組立体１０ａを製造する。
【００２２】
次に、図１−１に示すように、盤状の金型３の上面に形成された円環溝形キャビティ３ａに、溶解純アルミニウム４ａを金型３の上面まで注入し、冷却して半凝固状態の導体エンドリング４を形成する。
【００２３】
次に、回転子仮組立体１０ａの導体バー２の一方の突出部２ａを、半凝固状態の導体エンドリング４に挿入する。一方の突出部２ａを、半凝固状態の導体エンドリング４に挿入した状態で、導体エンドリング４を冷却して凝固させ、導体エンドリング４を突出部２ａに固着させる。
【００２４】
次に、図１−２に示すように、回転子仮組立体１０ａの天地を逆にし、盤状の金型３の上面に形成された円環溝形キャビティ３ａに、溶解純アルミニウム４ａを金型３の上面まで注入し、冷却して半凝固状態の導体エンドリング４を形成する。
【００２５】
次に、回転子仮組立体１０ａの導体バー２の他方の突出部２ａを、半凝固状態の導体エンドリング４に挿入する。他方の突出部２ａを、半凝固状態の導体エンドリング４に挿入した状態で、導体エンドリング４を冷却して凝固させ、導体エンドリング４を他方の突出部２ａに固着させる。以上の製造工程により実施の形態２のかご形回転子１０が完成する。
【００２６】
実施の形態２のかご形回転子１０によれば、盤状の金型３の上面に形成され開放された円環溝形キャビティ３ａに、溶解純アルミニウム４ａを注入し、冷却して半凝固状態の導体エンドリング４を形成し、突出部２ａを、半凝固状態の導体エンドリング４に挿入した状態で、導体エンドリング４を冷却して凝固させ、導体エンドリング４を突出部２ａに固着させるので、導体エンドリング４に鋳巣が発生せず、導体バー２と導体エンドリング４との接合強度が高い。
【００２７】
実施の形態３．
図３−１は、実施の形態３のかご形回転子の導体バーの突出部の実施例１を示す部分側面図であり、図３−２は、実施例２を示す部分側面図であり、図３−３は、実施例３を示す部分斜視図であり、図３−４は、実施例４を示す部分斜視図である。
【００２８】
図３−１に示すように、円柱状の導体バー２の実施例１の突出部には、曲げ部１２ａを形成している。また、図３−２に示すように、角柱状の導体バー２の実施例２の突出部２ａの一側部には、コ形の切欠き部２２ａを形成している。また、図３−３に示すように、角柱状の導体バー２の実施例３の突出部２ａの両側部には、コ形の切欠き部２２ａ、２２ａを形成している。
【００２９】
さらに、図３−４に示すように、角柱状の導体バー２の実施例４の突出部２ａには、全周に亘りコ形の切欠き部４２ａを形成している。なお、曲げ部１２ａ又は切欠き部２２ａ、４２ａは、積層コア１の両端面１ｃ、１ｃから突出させた突出部２ａ、２ａの両方に形成してもよいし、一方にのみ形成してもよい。
【００３０】
次に、図１−１に示すように、盤状の金型３の上面に形成された円環溝形キャビティ３ａに、溶解純アルミニウム４ａを金型３の上面まで注入し、冷却して半凝固状態の導体エンドリング４を形成する。
【００３１】
次に、回転子仮組立体１０ａの導体バー２の一方の突出部２ａを、半凝固状態の導体エンドリング４に挿入する。一方の突出部２ａを、半凝固状態の導体エンドリング４に挿入した状態で、導体エンドリング４を冷却して凝固させ、導体エンドリング４を突出部２ａに固着させる。
【００３２】
次に、図１−２に示すように、回転子仮組立体１０ａの天地を逆にし、盤状の金型３の上面に形成された円環溝形キャビティ３ａに、溶解純アルミニウム４ａを金型３の上面まで注入し、冷却して半凝固状態の導体エンドリング４を形成する。
【００３３】
次に、回転子仮組立体１０ａの導体バー２の他方の突出部２ａを、半凝固状態の導体エンドリング４に挿入する。他方の突出部２ａを、半凝固状態の導体エンドリング４に挿入した状態で、導体エンドリング４を冷却して凝固させ、導体エンドリング４を他方の突出部２ａに固着させる。以上の製造工程により実施の形態３のかご形回転子１０が完成する。
【００３４】
実施の形態３のかご形回転子１０によれば、突出部２ａに、曲げ部１２ａや、切欠き部２２ａ、４２ａを形成しているので、導体エンドリング４が突出部２ａから抜け出すことはない。
【００３５】
実施の形態４．
図４−１は、本発明にかかるかご形回転子の実施の形態４の製造方法の第１工程を示す図であり、図４−２は、第２工程を示す図である。
【００３６】
図４−１に示すように、盤状の金型３の上面に形成された円環溝形キャビティ３ａに、溶解純アルミニウム４ａを金型３の上面まで注入し、冷却して半凝固状態の導体エンドリング４を形成する。次に、回転子仮組立体１０ａの導体バー２の一方の突出部２ａを、半凝固状態の導体エンドリング４に挿入する。
【００３７】
一方の突出部２ａを、半凝固状態の導体エンドリング４に挿入した状態で、図示しないプレスにより回転子仮組立体１０ａの他端を押圧（押圧力Ｐ）し、回転子仮組立体１０ａを金型３の上面に押し付けながら、導体エンドリング４を冷却して凝固させ、導体エンドリング４を突出部２ａに固着させる。
【００３８】
次に、図４−２に示すように、回転子仮組立体１０ａの天地を逆にし、盤状の金型３の上面に形成された円環溝形キャビティ３ａに、溶解純アルミニウム４ａを金型３の上面まで注入し、冷却して半凝固状態の導体エンドリング４を形成する。次に、回転子仮組立体１０ａの導体バー２の他方の突出部２ａを、半凝固状態の導体エンドリング４に挿入する。
【００３９】
他方の突出部２ａを、半凝固状態の導体エンドリング４に挿入した状態で、図示しないプレス機により回転子仮組立体１０ａの他端を押圧（押圧力Ｐ）し、回転子仮組立体１０ａを金型３の上面に押し付けながら、導体エンドリング４を冷却して凝固させ、導体エンドリング４を他方の突出部２ａに固着させる。以上の製造工程により実施の形態４のかご形回転子１０が完成する。
【００４０】
実施の形態４のかご形回転子１０によれば、回転子仮組立体１０ａを金型３の上面に押し付けるので、擬似的な半凝固ダイカストが行なわれ、導体エンドリング４に内在するガスホール等を圧縮し組織を密にすることができる。
【００４１】
以上、実施の形態１〜４のかご形回転子１０及びその製造方法について説明したが、導体バー２及び導体エンドリング４の材質は、純アルミニウムだけでなく、アルミニウム合金、純銅、銅合金のいずれかにしてもよい。
【００４２】
実施の形態１〜４のかご形回転子１０を、別途製造した固定子内に組込み、誘導電動機を製造する。かご形回転子１０を組込んだ誘導電動機は、かご形回転子１０の製造方法が単純であり、工作性がよいので、低コストで製造することができる。また、導体エンドリング４に鋳巣が発生しないので、高品質の誘導電動機が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上のように、本発明にかかる誘導電動機は、高品質、低コストが求められる誘導電動機として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１−１】本発明にかかるかご形回転子の実施の形態の製造方法の第１工程を示す縦断面図である。
【図１−２】本発明にかかるかご形回転子の実施の形態の製造方法の第２工程を示す縦断面図である。
【図２】かご形回転子の回転軸の他の例を示す斜視図である。
【図３−１】実施の形態３のかご形回転子の導体バーの突出部の実施例１を示す部分側面図である。
【図３−２】実施の形態３のかご形回転子の導体バーの突出部の実施例２を示す部分側面図である。
【図３−３】実施の形態３のかご形回転子の導体バーの突出部の実施例３を示す部分側面図である。
【図３−４】実施の形態３のかご形回転子の導体バーの突出部の実施例４を示す部分側面図である。
【図４−１】本発明にかかるかご形回転子の実施の形態４の製造方法の第１工程を示す縦断面図である。
【図４−２】本発明にかかるかご形回転子の実施の形態４の製造方法の第２工程を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  積層コア
１ａ  珪素鋼板
１ｂ  スロット
１ｃ  端面
２  導体バー
２ａ  突出部
３  金型
３ａ  円環溝形キャビティ
４  エンドリング
４ａ  溶解純アルミニウム（溶解導体）
５  回転軸
５ａ  スリット
１０  かご形回転子
１０ａ  回転子仮組立体
１２ａ  曲げ部
２２ａ  切欠き部
４２ａ  切欠き部
【図１−１】
2008301568.tif 000003
【図１−２】
2008301568.tif 000004
【図２】
2008301568.tif 000005
【図３−１】
2008301568.tif 000006
【図３−２】
2008301568.tif 000007
【図３−３】
2008301568.tif 000008
【図３−４】
2008301568.tif 000009
【図４−１】
2008301568.tif 000010
【図４−２】
2008301568.tif 000011