(57)【要約】【課題】かご形回転子を一方側のろう付が完了した後、密閉容器内から取り出すことなく、短い冷却待ち時間で他方側のろう付ができるようにし、作業効率などを向上させ、低コストのかご形回転子の製造装置および製造方法を提供する。【解決手段】積層鉄心２１に嵌入されたロータバー２０とエンドリング２２がろう付によって接続されるかご形回転子３の製造装置１において、該エンドリング２２の端部に形成した凹部に配置されたロータバー２０をろう付するろう材と、容器６の下側に取付られ、かご形回転子３を、容器６内で略鉛直状態にして、軸方向に移動させる昇降装置４と、積層鉄心２１を、該鉄心２１の軸方向に対して垂直な方向の軸を中心にして１８０°反転させる掴み反転装置８と、容器６内にかご形回転子３の昇降経路に近接配置した加熱コイル７と、加熱コイル７に高周波電流を供給する高周波電源１６と、を備えた。【選択図】  図１
2005261005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層鉄心の外周面に形成された複数の軸方向の溝に嵌入されたロータバーとこのロータバーの軸方向両端に設けられたエンドリングを、真空中あるいは雰囲気ガス中でろう付によって接続するかご形回転子の製造方法において、
前記エンドリングの端部に形成した凹部に前記ロータバーをろう付するためのろう材を配置し、
前記かご形回転子を、略密閉した容器内で略鉛直状態でセットし、
前記略鉛直状態でセットされたかご形回転子を軸方向に昇降装置により昇降移動させ、
前記容器内の前記かご形回転子の昇降経路に近接配置した加熱コイルに電流供給装置により高周波電流を供給すると共に前記ロータバーおよび前記エンドリングを誘導加熱し、
前記積層鉄心の一方側の端部のロータバーとエンドリングの誘導加熱終了後に、前記容器内の積層鉄心を掴み反転装置により、該鉄心の一方と他方の端部が夫々上下反対になるように該鉄心の軸方向に対して垂直な方向の軸を中心にして１８０°反転させ、順次誘導加熱によりろう付を行うようにしたことを特徴とするかご形回転子の製造方法。
【請求項２】
積層鉄心の外周面に形成された複数の軸方向の溝に嵌入されたロータバーとこのロータバーの軸方向両端に設けられたエンドリングが、真空中あるいは雰囲気ガス中でろう付によって接続されるかご形回転子の製造装置において、
前記エンドリングの端部に形成した凹部に配置された前記ロータバーをろう付するためのろう材と、
前記かご形回転子を、略密閉した容器内で略鉛直状態にして、軸方向に昇降移動させる昇降装置と、
前記容器内の積層鉄心を、該鉄心の一方と他方の端部が夫々上下反対になるように該鉄心の軸方向に対して垂直な方向の軸を中心にして１８０°反転させる掴み反転装置と、
前記容器内に前記かご形回転子の昇降経路に近接配置した加熱コイルと、
前記加熱コイルに高周波電流を供給する電流供給装置と、
を備えたことを特徴とするかご形回転子の製造装置。
【請求項３】
前記掴み反転装置は、前記積層鉄心の側面を左右方向から押付けるように把持する把持冶具と、前記把持冶具の他端に設けられて直線往復動作と回転動作を行う駆動部を備えたことを特徴とする請求項２記載のかご形回転子の製造装置。
【請求項４】
前記把持冶具の先端形状が略Ｖ字状の断面を有することを特徴とする請求項３記載のかご形回転子の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はかご形のインダクションモータに使用される回転子をろう付により製造するかご形回転子の製造方法および製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、かご形のインダクションモータに使用される回転子の製造において、銅または銅合金からなる導電材料でできたロータバーおよびエンドリングの接合は手ろう付により実施されていた。しかし、この方法では温度管理が難しいため、ろう付部の強度にばらつきが生じることから、第１従来技術として、温度管理が容易な高周波加熱を利用したかご形回転子の製造装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
図６は第１従来技術を示すモータ回転子のろう付接合を行う場合の外観斜視図である。図６において、ロータバー３１とエンドリング３２とろう材３３を高周波加熱コイル３４により加熱して高周波加熱を行う場合に、赤外線センサー３５を用いてろう付部の温度とろう材の液相温度材を検知して温度管理を行い、ロータバー３１とエンドリング３２をろう付する。
また、第２従来技術として、モータ固定子の例であるが、加熱雰囲気を不活性ガス雰囲気状態にするための密閉容器と該密閉容器の外側に高周波加熱のための高周波加熱コイルを備えた装置が提案されている（例えば、特許文献２を参照）。
図７は第２従来技術におけるモータ固定子の製造装置を示した構成図、図８は図７のモータ固定子の正断面図である。図７、８仁おいて、外周面に形成された複数の軸方向の鉄心溝４１ａにシャフト４２が嵌入され積層鉄心４１を、非導電性の略密閉した容器４４内に略水平状態でセットし、容器４４内に不活性ガスを供給した後に、容器４４に近接配置した高周波加熱コイル４５に高周波電流を供給して積層鉄心４１を誘導加熱すると共に、積層鉄心４１を容器４４内で軸方向に移動させつつ、容器４４に配設した供給孔４４ａからロウ材４３を供給して、シャフト４２を鉄心溝４１ａにろう付し、その後、積層鉄心４１を所定角度回転させて、全てのシャフト４２を順次ろう付する。これにより、誘導加熱を利用してシャフト４２と鉄心溝４１ａ等を強固にろう付固定し、製品コストの低減と作業効率の向上を図ることができる、
【特許文献１】特許第３１８０６９１号（第３頁、図２）
【特許文献２】特開平７−１３５７５３号公報（第３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、従来技術では、かご形回転子を密閉容器内で真空あるいは雰囲気ガス中に配置し、該ロータを構成する積層鉄心の溝に嵌入させた銅または銅合金製のバーおよび該積層鉄心の両側に配設した銅または銅合金製のエンドリングを高周波加熱を利用してろう付する場合、積層鉄心を密閉容器内で軸方向に移動させたり回転させたりするので、以下の問題があった。
（１）一方側のろう付が完了した後、ろう付が完了していない他方側のろう付を実施するまでの時間（いわゆる酸化防止のための冷却待ち時間）が長くなる。
（２）かご形回転子を密閉容器内から一度取り出し、再度セットする必要があるなど作業効率が悪くなる。
（３）密閉容器内に冷却のための不活性ガスを多量に導入する必要があり、コスト高となる。
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、一方側のろう付が完了した後、かご形回転子を密閉容器内から取り出すことなく、短い冷却待ち時間で他方側のろう付ができるようにすることにより、作業効率などを向上させ、低コストのかご形回転子の製造方法および製造装置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】
【０００４】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１の発明は、積層鉄心の外周面に形成された複数の軸方向の溝に嵌入されたロータバーとこのロータバーの軸方向両端に設けられたエンドリングを、真空中あるいは雰囲気ガス中でろう付によって接続するかご形回転子の製造方法において、前記エンドリングの端部に形成した凹部に前記ロータバーをろう付するためのろう材を配置し、前記かご形回転子を、略密閉した容器内で略鉛直状態でセットし、前記略鉛直状態でセットされたかご形回転子を軸方向に昇降装置により昇降移動させ、前記容器内の前記かご形回転子の昇降経路に近接配置した加熱コイルに電流供給装置により高周波電流を供給すると共に前記ロータバーおよび前記エンドリングを誘導加熱し、前記積層鉄心の一方側の端部のロータバーとエンドリングの誘導加熱終了後に、前記容器内の積層鉄心を掴み反転装置により、該鉄心の一方と他方の端部が夫々上下反対になるように該鉄心の軸方向に対して垂直な方向の軸を中心にして１８０°反転させ、順次誘導加熱によりろう付を行うようにしたことを特徴としている。
請求項２の発明は、積層鉄心の外周面に形成された複数の軸方向の溝に嵌入されたロータバーとこのロータバーの軸方向両端に設けられたエンドリングが、真空中あるいは雰囲気ガス中でろう付によって接続されるかご形回転子の製造装置において、前記エンドリングの端部に形成した凹部に配置された前記ロータバーをろう付するためのろう材と、前記かご形回転子を、略密閉した容器内で略鉛直状態にして、軸方向に昇降移動させる昇降装置と、前記容器内の積層鉄心を、該鉄心の一方と他方の端部が夫々上下反対になるように該鉄心の軸方向に対して垂直な方向の軸を中心にして１８０°反転させる掴み反転装置と、前記容器内に前記かご形回転子の昇降経路に近接配置した加熱コイルと、前記加熱コイルに高周波電流を供給する電流供給装置と、を備えたことを特徴としている。
請求項３の発明は、請求項２記載のかご形回転子の製造装置において、前記掴み反転装置は、前記積層鉄心の側面を左右方向から押付けるように把持する把持冶具と、前記把持冶具の他端に設けられて直線往復動作と回転動作を行う駆動部を備えたことを特徴としている。
請求項４の発明は、請求項３記載のかご形回転子の製造装置において、前記把持冶具の先端形状が略Ｖ字状の断面を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１および２に記載の発明によれば、密閉容器内で真空あるいは雰囲気ガス中で高周波加熱によりバーと両側エンドリングをろう付する場合、密閉容器内からかご形回転子を取り出すことなく、また、酸化の問題も生じず、より短時間で品質の良いろう付を完了することが可能となり、作業効率が向上し、コスト高を抑制した品質の良いかご形回転子の製造方法および製造装置を提供することができる。
請求項３に記載の発明によれば、掴み反転装置に、積層鉄心の側面を左右方向から押付けるように把持する把持冶具と、把持冶具の他端に設けられて直線往復動作と回転動作を行う駆動部を備えるようにしたので、エンドリングとロータバーのろう付を行う際、積層鉄心の軸方向に対して垂直な方向の軸を中心にして確実に、且つ容易に反転させることができる、
請求項４に記載の発明によれば、把持冶具の先端形状を略Ｖ字状の断面にしたので、把持冶具による積層鉄心の把持を確実に、且つ安全に実施することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施例を図に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【０００７】
図１は、本発明の実施例を示すかご形回転子の製造装置の基本構成図である。
図１において、１は製造装置、２は位置決め治具、３はかご形回転子、４は昇降装置、５はバルブ、６は容器、７は加熱コイル、８は掴み反転装置、８ａは駆動部、９はバルブ、１０は把持治具、１１はバルブ、１２は真空ポンプ、１３はバルブ、１４はガス供給装置、１５はバルブ、１６は高周波電源、１７は温度計。１８はエア供給装置、１９は制御装置、２０はロータバー、２１は積層鉄心、２２はエンドリングである。
また、図２はろう付接合を行う対象のかご形回転子の断面図である。
図２において、２２ａ、２２ｂはエンドリング、２３はろう材、２４は鉄製治具、２５ａ、２５ｂはろう付部、２６ａ、２６ｂは凹部である。
本発明の特徴は以下のとおりである。
すなわち、図１および図２において、積層鉄心２１の外周面に形成された複数の軸方向の溝２１ａに嵌入されたロータバー２０とこのロータバー２０の軸方向両端に設けられたエンドリング２２（２２ａ、２２ｂ）が、真空中あるいは雰囲気ガス中でろう付によって接続されるかご形回転子の製造装置１において、エンドリング２２ａ、２２ｂの端部に形成した凹部２６ａ、２６ｂに配置されたロータバー２０をろう付するためのろう材２３と、容器６の下側に取り付けられると共に、かご形回転子３を、略密閉した容器６内で略鉛直状態にして、軸方向に昇降移動させる昇降装置４と、容器６内の積層鉄心２１を、該鉄心２１の一方と他方の端部が夫々上下反対になるように該鉄心２１の軸方向に対して垂直な方向の軸を中心にして１８０°反転させる掴み反転装置８と、容器６内にかご形回転子３の昇降経路に近接配置した加熱コイル７と、加熱コイル７に高周波電流を供給する電流供給装置（高周波電源１６）と、を備えた点である。
また、掴み反転装置８は、積層鉄心２１の外周側面を左右方向から押付けるように把持する把持冶具１０と、把持冶具１０の他端に設けられて直線往復動作と回転動作を行う駆動部８ａを備えたものとなっている。
なお、昇降装置４および掴み反転装置８の駆動部８ａは図示しないエアシリンダなどの空圧装置を用いたものとなっており、エア供給装置１８を駆動源として空気を供給することで、容易に駆動されるが、昇降装置４および掴み反転装置８に用いた空圧装置に替えて、モータを用いても構わない（何れも不図示）。
【０００８】
それから、その他の構成として昇降装置４の上部には位置決め治具２が取り付けられ、かご形回転子３を位置決め治具２の所定の部分にセットすることで、確実に固定される。
また、容器６は減圧時の大気圧に耐えられるようにステンレス鋼などを溶接するなどして構成されており、密閉状態が維持できるようになっている。この容器６には高周波電源１６との接続部を容器６の外部に取り出した加熱コイル７が容器６内上方に密閉性を低下させないように取り付けられている。
また、容器６には、温度計１７による容器６外からのろう付部の温度計測を可能にするための石英ガラス製の窓６ａが設けられ、容器６内を減圧するためのバルブ１１と、容器６内に不活性ガスを供給するためのバルブ１３と、容器６内に投入した不活性ガスを容器６の外部に放出するためのバルブ１５を備えられている。
また、前記温度計１７により計測された温度データなどに基づいて、制御用のバルブ５、９、ガス用のバルブ１１、１３、高周波電源１６を制御する制御装置１９などが請けられている。
【０００９】
次に、動作について図１、図２および後述する図３、図４を用いて説明する。
図３は図１の製造装置における加熱コイルの位置にかご形回転子が移動した状態を示す側面図、図４は図１の製造装置における掴み反転装置によりかご形回転子を把持した状態を示す説明図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）はかご形回転子と把持冶具の取付状態を上方から見た図、図５は図１の製造装置における掴み反転装置によりかご形回転子を１８０°反転させた後の状態を示す側面図である。ここで、把持冶具１０の先端形状は、図４（ｂ）に示すように略Ｖ字状の断面を有するものとなっており、把持冶具１０による積層鉄心２１の把持を確実に、且つ安全に実施できるようにしてある。
まず、図１において、容器６内で昇降装置４が下降端にあるとき、昇降装置４の上部に設けた位置決め治具２に対して、積層鉄心２１にロータバー２０とエンドリング２２を配置してなるかご形回転子３を略鉛直状態でセットする。このかご形回転子３は、図２に示す中空円筒状の積層鉄心２１の中心部に鉄製治具２４を挿入すると共に、該鉄製治具２４の下側を位置決め治具２に組み付けてある。次に、図３に示すように容器６内が密封された状態で、略鉛直状態でセットされたかご形回転子３を軸方向に昇降装置４によって昇降移動させ、容器６内の上方に取り付けられた加熱コイル７の所定位置にかご形回転子３が位置決めされる。
この状態で、真空ポンプ１２とガス供給装置１４が作動し、制御装置１９の制御信号によりバルブ１１が開き、容器６内を減圧する。容器６内が所定の圧力になると、バルブ１１が閉じ、バルブ１３が開いて容器６内の圧力が大気圧程度になるまで、容器６内にたとえばアルゴンガス、窒素ガスなどの不活性ガスを供給し、バルブ１３が閉じる。バルブ１１が開いて容器６内を再減圧し、容器６内の圧力が所定の圧力になった状態で、高周波電源１６が作動し、容器内のかご形回転子３の昇降経路に近接配置した加熱コイル７に高周波電流が供給される。加熱コイル７に高周波電流が供給されると、ロータバー２０とエンドリング２２ｂが誘導加熱される。この場合、雰囲気ガス中でろう付を行う場合は、アルゴンガス、窒素ガスなどの不活性ガスを供給し、バルブ１３が閉じた後は容器６内の再減圧は行われない。
そして、あらかじめ制御装置１９に設定されている加熱パターンにそって、温度計１７による温度計測結果を逐次フィードバックしながら、ろう付部が加熱される。また、ろう付を完了すると、制御装置１９の制御信号により高周波電源１６が停止し、加熱をやめ、バルブ１１が閉じる。なお、加熱中においては容器６内の圧力が所定の圧力となるようにバルブ１１の開閉が可能となっている。その後、制御装置１９の制御信号によりバルブ１３が開いて、アルゴンガス、窒素ガスなどの不活性ガスを容器６内に供給し、バルブ１５を介して容器６内から放出しながら温度計１７によりろう付部の温度を計測し、所定の温度になるまでかご形回転子３を冷却し、バルブ１３が閉じる。
そして、積層鉄心２１の一方側の端部のロータバー２０とエンドリング２２ｂの誘導加熱終後に、図４に示す如く、積層鉄心２１の中央部が掴み反転装置８の先端に設けた把持治具１０水平位置と同じ高さになるように昇降装置４を下降させる。次に、昇降装置４が目標の位置に停止した後、容器６内のかご形回転子３を掴み反転装置８により、積層鉄心２１の一方と他方の端部に設けたエンドリング２２ａ、２２ｂが夫々上下反対になるように該鉄心の軸方向に対して垂直な方向の軸を中心にして１８０°反転させ、図５に示す如く、かご形回転子３のろう付が完了していない側のエンドリング部２２ａを上にした状態で停止し、昇降装置４を上昇する。かご形回転子３は位置決め治具２にセットされた状態で停止し、掴み反転装置８が開き、再び昇降装置４が上昇し、容器６内の上方に取り付けられた加熱コイル７の所定位置にかご形回転子３を位置決めする。この状態で制御装置１９の制御信号によりバルブ１１が開き、容器６内を減圧し、容器６内が所定の圧力になった状態でバルブ１１が閉じ、高周波電源１６が作動し、加熱コイル７に高周波電流が供給される。この場合、雰囲気ガス中でろう付を行う場合は、バルブ１１は閉じたままで減圧はされない。そして、あらかじめ制御装置１９に設定されている加熱パターンにそって、温度計１７による温度計測結果を逐次フィードバックしながら、ろう付部を加熱し、ろう付を完了させ、制御装置１９の制御信号により高周波電源１６が停止し、加熱をやめ、バルブ１１が閉じる。なお、加熱中においては容器６内の圧力が所定の圧力となるようにバルブ１１の開閉が可能となっている。その後、制御装置１９の制御信号によりバルブ１３が開いて、アルゴンガス、窒素ガスなどの不活性ガスを容器６内に供給し、バルブ１５を介して容器６内から放出しながら容器６内を大気圧にもどし、バルブ１３が閉じる。そして、昇降装置４が下降端まで下降し、ろう付がすべて完了する。
【００１０】
したがって、本実施例はこのように真空あるいは雰囲気ガス中の密閉した容器内で、かご形回転子を１８０°反転し、位置決めができる構成としているので、かご形回転子を容器内から取り出すことなく誘導加熱を用いてロータバーと両側のエンドリング部のろう付を短時間で容易に実施することが可能となり、ろう付欠陥が極めて少なく、高品質のかご形回転子を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００１１】
ろう付対象物を真空あるいは雰囲気ガスに保持した容器内で昇降、反転など、移動させることができるので、真空あるいは雰囲気ガス中でろう付をするろう付対象物で、ろう付部分の形状、寸法が同様な複数箇所のろう付部分を有し、複数箇所のろう付を一度にすることが困難な場合などに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例を示す製造装置の基本構成図
【図２】ろう付接合を行うかご形回転子の断面構成図
【図３】図１の製造装置における加熱コイルの位置にかご形回転子が移動した状態を示す側面図
【図４】図１の製造装置における掴み反転装置によりかご形回転子を把持した状態を示す説明図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）はかご形回転子と把持冶具の取付状態を上方から見た図
【図５】図１の製造装置における掴み反転装置によりかご形回転子を１８０°反転させた後の状態を示す側面図
【図６】第１従来技術を示す回転子のろう付接合を行う場合の外観斜視図
【図７】第２従来技術におけるモータ固定子の製造装置を示した構成図
【図８】図７のモータ固定子の正断面図
【符号の説明】
【００１３】
１  製造装置
２  位置決め治具
３  かご形回転子
４  昇降装置
５  バルブ
６  容器
７  加熱コイル
８  掴み、反転装置
９  バルブ
１０  把持治具
１１  バルブ
１２  真空ポンプ
１３  バルブ
１４  ガス供給装置
１５  バルブ
１６  高周波電源
１７  温度計
１８  エア供給装置
１９  制御装置
２０  ロータバー
２１  積層鉄心
２２、２２ａ、２２ｂ  エンドリング
２３  ろう材
２４  鉄製治具
２５ａ、２５ｂ  ろう付部
【図１】
2005261005.tif 000003
【図２】
2005261005.tif 000004
【図３】
2005261005.tif 000005
【図４】
2005261005.tif 000006
【図５】
2005261005.tif 000007
【図６】
2005261005.tif 000008
【図７】
2005261005.tif 000009
【図８】
2005261005.tif 000010