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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kurzschlussläufer, der zum Beispiel in einem Induktionsmotor verwendet wird, und ein Herstellungsverfahren für diesen.
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2. Beschreibung des verwandten Stands der Technik
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Die
japanische ungeprüfte Patentanmeldungsoffenlegung (Kokai) Nr. 2011-10498 offenbart zum Beispiel einen Kurzschlussinduktionsmotor mit einem Rotorkern, einer großen Anzahl von Rotorschlitzen, die bei Intervallen nahe des Außenumfangs des Rotorkerns ausgebildet sind, Rotorleitern, die in die Rotorschlitze eingebettet sind, und leitfähigen Endringen, die auf beiden Enden des Rotorkerns angeordnet sind. Der Rotorkern weist Endplatten auf beiden Enden einer elektromagnetischen Stahlplatte auf, und die Fläche der Rotorschlitze in den Endplatten ist größer als die Fläche der Rotorschlitze in der elektromagnetischen Stahlplatte.
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Die
japanische Patentoffenlegung Nr. 4560755 offenbart ein Herstellungsverfahren für einen Rotor eines Induktionsmotors, in welchem ein Paar von Endringen, die sich radial entlang der Außenumfangsfläche eines Rotorkerns erstrecken, durch thermisches Spritzen ausgebildet werden. Bei dem thermischen Spritzen wird ein geschmolzener Leiter, wie geschmolzenes Kupfer, mit hoher Geschwindigkeit auf die Außenumfangsfläche des Kerns gespritzt. Dann wird der Leiter abrupt abgekühlt, wodurch eine leitfähige Deckschicht auf der Außenumfangsfläche des Kerns ausgebildet wird. Mittels der leitfähigen Deckschicht wird ein leitfähiger Endring auf dem Kern ausgebildet.
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In
"Overview of cold spray technology and cold sprayed light metals coatings" (Journal of Japan Institute of Light Metals, Ausgabe 56, Nr. 7 (2006), Seiten 376 bis 385) von Sakaki wird beschrieben, dass ”beim Kaltspritzen Gas, dessen Temperatur niedriger als der Schmelzpunkt oder die Aufweichungstemperatur von pulverförmigen Material ist, in eine Lavaldüse (oder eine konvergent-divergente Düse) fließt, um einen Überschallfluss durchzuführen, wie in
2 gezeigt. Dann wird das partikelförmige Material beschleunigt, indem es in den Überschallfluss ergossen wird, und das partikelförmige Festkörpermaterial kollidiert bei hoher Geschwindigkeit mit einem Substrat, um so eine Deckschickt auf dem Substrat auszubilden”.
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In
"Mechanical Properties of Aluminium Coatings Produces by Cold Spraying" (Journal of the Society of Materials Science, Japan, Ausgabe 56, Nr. 6, Seiten 550 bis 555, Juni 2007) von Itoh et. al wird beschrieben, dass ”die Dichte einer kaltgespritzten Deckschicht geringfügig niedriger ist als jene von reinem gewalzten Aluminium, und die Porosität der kaltgespritzten Deckschicht 2,52% beträgt. Die Dichte einer atmosphären-plasmagespritzen Deckschicht ist niedriger als jene der kaltgespritzten Deckschicht, und die Porosität der plasmagespritzten Deckschicht beträgt 7,49%. Der Young-Modul der kaltgespritzten Deckschicht ist deutlich größer als jener der plasmagespritzten Deckschicht, und ist im Allgemeinen gleich 80% des Young-Moduls des reinen gewalzten Aluminiums”.
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In dem thermischen Spritzen gemäß dem Stand der Technik muss der Leiter nach seinem Schmelzen abrupt abgekühlt werden. Es ist jedoch schwierig, die Kühlrate zu steuern. Abhängig von der Kühlrate kann die Korngröße des Leiters übermäßig erhöht werden (es tritt mit anderen Worten ein Ausheilen auf). Eine solch erhöhte Korngröße kann eine Herabminderung des ausgebildeten Leiters verursachen. Im Ergebnis kann der leitfähige Endring keine hinreichende Stärke aufweisen, und der Rotor, der einen solchen Endring aufweist, ist nicht zuverlässig.
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Kurzfassung der Erfindung
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In Anbetracht der vorstehend beschriebenen Probleme besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung in einem Bereitstellen eines Kurzschlussläufers, dessen Leiter eine hinreichende Stärke aufweist, und eines Herstellungsverfahrens für diesen.
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Eine Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sieht einen Kurzschlussläufer vor, der umfasst: einen Kern; eine Vielzahl von Schlitzlöchern, die in dem Kern ausgebildet sind und sich entlang einer Drehachse des Kerns erstrecken; leitfähige Stangen, die in den Schlitzlöchern angeordnet sind; und ein Paar von leitfähigen Endringen, die bei beiden Enden des Kerns angeordnet sind und miteinander mittels der leitfähigen Stangen verbunden sind, wobei zumindest eines aus den leitfähigen Stangen und dem Paar von leitfähigen Endringen durch ein Deckschichtmaterial aufgebaut sind, das durch Spritzen von Festkörperleiterpartikeln ausgebildet ist.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Rotors bzw. Läufers sind die Schlitzlöcher bei einer Außenumfangsfläche des Kerns geöffnet oder sind in dem Kern ausgebildet, und die leitfähigen Stangen sind durch das Deckschichtmaterial der Leiterpartikel ausgebildet, die in die Schlitzlöcher gespritzt sind.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Rotors sind die leitfähigen Endringe durch das Deckschichtmaterial der Leiterpartikel ausgebildet, die auf den Kern und die Drehachse von der Seite der Außenumfangsfläche des Kerns gespritzt sind. Alternativ sind die leitfähigen Endringe durch das Deckschichtmaterial der Leiterpartikel ausgebildet, die hin zu der Drehachse von der Seite einer Endoberfläche des Kerns gespritzt sind.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Rotors erstrecken sich die Schlitzlöcher spiralförmig bezüglich der Drehachse.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht ein Herstellungsverfahren eines Kurzschlussläufers vor, der umfasst: einen Kern; eine Vielzahl von Schlitzlöchern, die in dem Kern ausgebildet werden und sich entlang einer Drehachse des Kerns erstrecken; leitfähige Stangen, die in den Schlitzlöchern angeordnet werden; und ein Paar von leitfähigen Endringen, die bei beiden Enden des Kerns angeordnet werden und miteinander mittels der leitfähigen Stangen verbunden werden, wobei das Verfahren einen Schritt des Aufbauens zumindest eines aus den leitfähigen Stangen und dem Paar von leitfähigen Endringen durch Spritzen von Festkörperleiterpartikeln umfasst, um ein Deckschichtmaterial zu bilden.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Verfahrens werden die Schlitzlöcher bei einer Außenumfangsfläche des Kerns geöffnet oder werden in dem Kern ausgebildet, und werden die Leiterpartikeln in die Schlitzlöcher gespritzt, wenn die leitfähigen Stangen ausgebildet werden.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Verfahrens werden die Leiterpartikel hin zu der Drehachse des Kerns von der Seite der Außenumfangsfläche des Kerns gespritzt, wenn die leitfähigen Endringe ausgebildet werden. Alternativ werden die Leiterpartikel hin zu einer Endfläche des Kerns von der Drehachse des Kerns gespritzt, wenn die leitfähigen Endringe ausgebildet werden.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung erstrecken sich die Schlitzlöcher spiralförmig bezüglich der Drehachse.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die vorstehend beschriebenen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung von deren bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen offensichtlicher. Es zeigen:
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1 eine Schnittansicht eines Kurzschlussläufers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung entlang dessen Drehachse;
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2 eine Schnittansicht des Käfigläufers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung rechtwinklig zu dessen Drehachse;
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3 eine Schnittansicht, die schematisch einen Herstellungsvorgang des Kurzschlussläufers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
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4 eine Schnittansicht eines Kurzschlussläufers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung entlang dessen Drehachse;
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5 eine Schnittansicht, die schematisch einen Herstellungsvorgang des Kurzschlussläufers gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
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6 eine Schnittansicht eines Kurzschlussläufers gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung entlang dessen Drehachse;
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7 eine Schnittansicht, die schematisch einen Herstellungsvorgang des Kurzschlussläufers gemäß dem dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt;
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8 eine Schnittansicht eines Kurzschlussläufers gemäß einem viertem Ausführungsbeispiel der Erfindung entlang dessen Drehachse;
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9 eine Schnittansicht des Kurzschlussläufers gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung rechtwinklig zu dessen Drehachse; und
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10 eine Schnittansicht, die schematisch einen Herstellungsvorgang des Kurzschlussläufers gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
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Ausführliche Beschreibung
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Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt eine Schnittansicht eines Kurzschlussläufers 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung entlang einer Drehachse des Rotors 10, und 2 zeigt eine Schnittansicht des Rotors 10 rechtwinklig zu der Drehachse des Rotors 10. Der Kurzschlussläufer 10 ist an eine Drehwelle 11 (zum Beispiel eine Säulenwelle) angefügt. Der Rotor 10 weist einen zylindrischen Kern 12, ein Paar von leitfähigen ringförmigen Endringen 14a, 14b, die bei beiden Enden des Kerns 12 relativ zu der Richtung einer Drehwelle 11 (oder einer Drehachse 13 des Kerns 12) positioniert sind, so dass die Endringe den Kern 12 zwischen sich einschließen, und eine Vielzahl von leitfähigen Stangen 15 auf, die sich durch den Kern 12 in der Richtung parallel zu der Drehachse 13 erstrecken.
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Der Kurzschlussläufer 10, der als ein Rotor eines Induktionsmotors verwendet wird, ist bekannt. Wird der Rotor 10 in den Induktionsmotor aufgenommen, dann wird ein Stator zum Erzeugen eines magnetischen Drehfeldes um den Rotor 10 herum bezüglich der Drehachse 13 positioniert. Zum Beispiel wird in einem Mehrphaseninduktionsmotor induzierter Strom in einem Leiter des Rotors 10 aufgrund eines Induktionseffekts des magnetischen Drehfelds erzeugt, das durch Wechselstrom erzeugt wird. Durch den induzierten Strom und den magnetischen Fluss des magnetischen Drehfeldes wird in dem Motor 10 Drehkraft erzeugt. Zudem ist der Stator in den Zeichnungen nicht gezeigt.
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Der Kern 12 wird durch einen geschichteten Verbund ausgebildet, der durch Schichten einer Vielzahl von ringförmigen dünnen Platten in der Richtung der Drehachse 13 hergestellt wird, wobei jede dünne Platte durch Lochen eines dünnen magnetischen Stahlblechs ausgebildet wird. Bei dem Mittelpunkt des Kerns 12 wird ein Durchgangsloch 16 ausgebildet, das sich entlang der Drehachse 13 erstreckt. Das Durchgangsloch 16 nimmt die Drehwelle 11 auf. Auf oder nahe der Außenumfangsfläche des Kerns 12, die bezüglich der Drehachse 13 definiert ist, wird eine Vielzahl von Schlitzlöchern 17 in dem Kern 12 bei regelmäßigen Intervallen bezüglich der Drehachse 13 ausgebildet. Die Schlitzlöcher 17 erstrecken sich parallel zu der Drehachse 13. Die Schlitzlöcher 17 erstrecken sich durch den Kern 12 hindurch in der Richtung der Drehachse 13. Die vorstehend beschriebenen leitfähigen Stangen 15 sind in den Schlitzlöchern 17 positioniert. Die leitfähigen Stangen 15 verbinden das Paar von leitfähigen Endringen 14a, 14b miteinander.
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Bei dem Mittelpunkt der leitfähigen Endringen 14a, 14b ist ein Durchgangsloch 18 entlang der Drehachse 13 ausgebildet. Das Durchgangsloch 18 nimmt die Drehwelle 11 auf. Bezüglich des unteren leitfähigen Endrings 14b wird auf oder nahe der Außenumfangsfläche des Endrings 14a, die bezüglich der Drehachse 13 definiert ist, eine Vielzahl von Durchgangslöchern 19 bei regelmäßigen Intervallen bezüglich der Drehachse 13 ausgebildet. Die Durchgangslöcher 19 werden bei Positionen ausgebildet, die den Positionen der Schlitzlöcher 17 entsprechen, und erstrecken sich durch den Endring 14 hindurch in der Richtung der Drehachse 13. Die Durchgangslöcher 19 nehmen untere Enden der leitfähigen Stangen 15 auf.
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Es ist bevorzugt, dass ein oberes Ende einer jeden leitfähigen Stange 15 bei einer Oberfläche positioniert ist, die mit einer oberen Oberfläche des Kerns 12 bündig ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf einen derartigen Aufbau eingeschränkt. Das obere Ende einer jeden leitfähigen Stange 15 ist mit einem oberen Endring 14a verbunden. Andererseits wird bevorzugt, dass ein unteres Ende einer jeden leitfähigen Stange 15 bei einer Oberfläche positioniert ist, die mit einer unteren Oberfläche des unteren Endrings 14 bündig ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf einen derartigen Aufbau eingeschränkt. Das untere Ende einer jeden leitfähigen Stange 15 ist mit dem unteren Endring 14b verbunden. Eine Querschnittform der leitfähigen Stange 15 entspricht im Allgemeinen einer Querschnittform des Schlitzlochs 17. Die leitfähigen Endringe 14a, 14b und die leitfähigen Stangen 15 sind aus einem leitfähigen Material ausgebildet, wie Kupfer, einer Kupferlegierung, Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Das Verfahren zum Herstellen der leitfähigen Endringe und Stangen wird nachstehend beschrieben.
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Als nächstes wird ein Herstellungsverfahren des Kurzschlussläufers 10 beschrieben. Als erstes wird ein Zusammenbau des Kerns 12 vorgesehen. Bei Ausbilden des Kerns 12 (d. h. dem Schichten von magnetischen Stahlblechen) wird eine Halterung 20 (z. B. eine säulenförmige Halterung) verwendet. Der leitfähige Endring 14b ist bei dem unteren Ende des Kerns 12 positioniert. Dann werden die leitfähigen Stangen 15 in den Schlitzlöchern 17 des Kerns 12 positioniert. Die unteren Enden der leitfähigen Stangen 15 sind in den Durchgangslöchern 19 des Endrings 14b positioniert. In diesem Ausführungsbeispiel sind der leitfähige Endring 14b und die leitfähigen Stangen 15 zuvor in vorbestimmten Formen beispielsweise durch einen maschinellen Verarbeitungsvorgang ausgebildet. Leitfähiges Material, wie Kupfer, wird als Material des Endrings 14b und der leitfähigen Stangen 15 verwendet.
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Als nächstes wird der obere Endring 14a durch einen Kaltspritzvorgang ausgebildet. Wird der Kaltspritzvorgang ausgeführt, dann wird eine Lavaldüse 21 verwendet, wie in 3 gezeigt. In der Lavaldüse 21 ist ein Flusskanal ausgebildet, der sich hin zu einem Auslass bei einem Frontende der Düse weitet. In dem Flusskanal wird Überschallgas 22 hin zu dem Frontende eingeführt. Eine Flussrate des Gases 22 wird zum Beispiel auf 300 bis 1200 m/s gesetzt. In den Fluss des Gases 22 werden Leiterpartikel 23 gemischt. Die Temperatur des Gases 22 wird auf eine Temperatur gesetzt, die niedriger als der Schmelzpunkt oder die Aufweichungstemperatur der Leiterpartikel 23 ist. Leitfähiges Material, wie Kupfer, wird als Material der Leiterpartikel 23 verwendet. Zum Beispiel wird ein Partikeldurchmesser eines jeden Leiterpartikels 23 auf 1 bis 50 μm gesetzt. Die Temperatur des Gases 22 wird zum Beispiel von Normaltemperatur bis 500°C gesetzt.
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In dem Ausführungsbeispiel ist die Lavaldüse 21 entlang der Drehachse 13 positioniert. Das vordere Ende der Lavaldüse 21 steht der oberen Oberfläche des Kerns 12 gegenüber. Die Leiterpartikel 23 in dem Überschallfluss werden aus dem vorderen Ende der Lavaldüse 21 ausgeblasen. Die ausgeblasenen Leiterpartikel werden auf den Kern 12 und/oder die leitfähigen Stangen 15 gespritzt. Da die Temperatur des Gases 22 auf eine Temperatur gesetzt ist, die niedriger als der Schmelzpunkt der Leiterpartikel 23 ist, kollidieren die Leiterpartikel 23 mit dem Kern 12 und/oder den leitfähigen Stangen 15 im Festkörperzustand. Somit wird eine Deckschicht des Leiters auf der oberen Oberfläche des Kerns 12 und/oder den oberen Oberflächen der leitfähigen Stangen 15 ausgebildet. Durch die Drehbewegung der Lavaldüse 21 bezüglich der Drehachse 13 oder durch die Drehung des Kerns 12 bezüglich der Drehachse 13 wird ein Deckschichtmaterial mit einer vorbestimmten Dicke, d. h. der leitfähige Endring 14a, auf der oberen Oberfläche des Kerns 12 ausgebildet.
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In einem derartigen Kaltspritzvorgang wird, aufgrund der Kollision der Leiterpartikel 23 gegen den Kern 12 und die leitfähigen Stangen 15, eine Deckschicht auf dem Kern 12 und den leitfähigen Stangen 15 ausgebildet. Im Ergebnis ist der leitfähige Endring 14a mit dem Kern 12 und den leitfähigen Stangen 15 gleichzeitig mit dem Ausbilden des leitfähigen Endrings 14a verbunden. Dann werden die Leiterpartikel 23 hin zu der Lücke zwischen dem unteren Endring 14b und den leitfähigen Stangen 15 durch den Kaltspritzvorgang gespritzt. Im Ergebnis wird eine Deckschicht von Leiterpartikeln 23 zwischen der inneren Oberfläche des Durchgangslochs 19 des Endrings 14b und der Außenumfangsfläche der leitfähigen Stange 15 ausgebildet. Auf diese Art und Weise werden der untere leitfähige Endring 14b und die leitfähigen Stangen 15 miteinander verbunden. Dann wird die Halterung von dem Kern 12 entfernt. Zusätzlich kann eine Oberfläche der Halterung 20 behandelt werden, so dass die Deckschicht kaum an der Halterung haftet.
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Wie vorstehend beschrieben, werden gemäß der Erfindung Leiterpartikel 23 in das Gas 22 gemischt, dessen Temperatur niedriger als der Schmelzpunkt der Partikel ist, und somit werden die Leiterpartikel 23 auf den Kern 12 und/oder die leitfähigen Stangen 15 im Festkörperzustand gespritzt. Im Ergebnis wird, in der ausgebildeten Deckschicht, die Vergrößerung des Kristallkorns der Leiter deutlich eingeschränkt. Zusätzlich kann eine Deckschicht mit feinen Leitern ausgebildet werden. Im Ergebnis wird der leitfähige Endring 14a sicher mit dem Kern 12 und/oder den leitfähigen Stangen 15 verbunden. Da weiterhin der Leiter nicht schmilzt, wird verhindert, dass eine Lücke zwischen verschiedenen Arten von Elementen ausgebildet wird, wobei die Lücke durch thermische Kontraktion ausgebildet werden kann, wenn der Leiter schmilzt. Im Ergebnis kann die Herabminderung des Leiters beschränkt werden, wodurch die hinreichende Stärke des Leiters erhalten werden kann, und kann die Zuverlässigkeit des Kurzschlussläufers 10 verbessert werden. Des Weiteren kann der Kaltspritzvorgang unter Verwendung vergleichsweise kompakter Ausrüstung ausgeführt werden, und kann somit mit niedrigen Kosten ausgeführt werden.
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Demgegenüber schmilzt der Leiter in dem thermischen Spritzen, Spritzgießen oder Löten gemäß dem Stand der Technik. Im Ergebnis wird die Stärke des Leiters aufgrund der Vergrößerung des Kristallkorns des Leiters verringert. Des Weiteren kann bei dem Spritzgießen eine Kavität oder Leerstelle in dem gegossenen Leiter erzeugt werden. Eine derartige Kavität oder Leerstelle kann die Stärke des Leiters noch weiter herabmindern. Das Löten erfordert fortgeschrittene Techniken, und die Stärke des Leiters kann durch eine Spannungskonzentration bei einem gelöteten Abschnitt verringert werden, wenn dessen Löten unzureichend oder unangemessen ist. Die verringerte Stärke als solche kann die Zuverlässigkeit des Produkts verringern. Bei dem thermischen Spritzen wird die Dichte des Leiters um 5% – verglichen mit dem Kaltspritzen – verringert, und kann die Steifigkeit des Leiters partiell verringert werden, was zu der Verringerung der Zuverlässigkeit des Produkts führt (Itoh et.al.). Des Weiteren verwenden das Spritzgießen und das Löten vergleichsweise massive Ausrüstungen und sind somit kostspielig. Zudem wird bei dem Plattieren des Leiters, wie in der
japanischen Patentoffenlegung Nr. 4560755 beschrieben, eine Deckschicht mit der Dicke von mehreren Millimetern oder mehr ausgebildet, was viel Zeit in Anspruch nimmt und somit ineffizient ist.
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4 zeigt eine Querschnittansicht eines Kurzschlussläufers 10a gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung entlang einer Drehachse 13 des Rotors 10a. Die gleichen Bezugszeichen werden zu Komponenten des Rotors 10a hinzugefügt, die äquivalent zu den Komponenten des Rotors 10 sind. Der Rotor 10a ist an die Drehwelle 11 ähnlich wie vorstehend beschrieben angefügt. In dem Rotor 10a werden die leitfähigen Stangen 15 sowie der obere leitfähige Endring 14a durch den Kaltspritzvorgang ausgebildet. Im Ergebnis sind der leitfähige Endring 14a und die leitfähigen Stangen 15 einstückig ausgebildet. Die Durchgangslöcher 19 werden in dem unteren leitfähigen Endring 14b ausgebildet, ähnlich wie vorstehend beschrieben. Mit anderen Worten wird, als der leitfähige Endring 14b, ein verarbeitetes Produkt verwendet, was in einer vorbestimmten Form maschinell verarbeitet wird. Die unteren Enden der leitfähigen Stangen 15 sind innerhalb der Durchgangslöcher 19 positioniert.
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Bei dem Herstellen des Kurzschlussläufers 10a wird der leitfähige Endring 14b an den Zusammenbau des Kerns 12 angefügt, der in der Halterung 20 montiert ist, ähnlich wie vorstehend beschrieben. Dann wird, wie in 5 gezeigt, die Lavaldüse 21 in jedes Schlitzloch 17 des Kerns 12 eingeführt. Zu diesem Zeitpunkt ist die untere Endoberfläche des Endrings 14b mittels einer (nicht gezeigten) Schablone oder dergleichen blockiert oder verschlossen. Die Leiterpartikel 23 werden in jedes Schlitzloch 17 durch den Kaltspritzvorgang gespritzt. Aufgrund der Bewegung der Lavaldüse 21 entlang der Drehachse 13 wird eine Deckschicht in dem Schlitzloch 17 ausgebildet. Auf eine solche Art und Weise wird das Deckschichtmaterial (d. h. die leitfähige Stange 15) in jedem Schlitz 17 ausgebildet.
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Als nächstes wird die Lavaldüse 21 parallel zu der Drehachse 13 positioniert. Ähnlich der vorstehenden Beschreibung wird das Deckschichtmaterial (d. h. der leitfähige Endring 14a) bei der oberen Oberfläche des Kerns 12 durch den Kaltspritzvorgang ausgebildet. Gemäß dem Herstellungsverfahren des Kurzschlussläufers 10a können die gleiche Funktion und die gleiche Wirkung wie vorstehend beschrieben realisiert werden. Zusätzlich kann in dem Kurzschlussläufer 10a das Ausbilden der Durchgangslöcher 19 bei dem unteren Endring 14b ausgelassen werden. Wird das Ausbilden der Durchgangslöcher 19 ausgelassen, ist es nicht erforderlich, die Durchgangslöcher des Endrings 14b mittels einer Schablone während des Spritzens der Leiterpartikel 23 in das Schlitzloch 17 zu blockieren oder zu verschießen.
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6 zeigt eine Querschnittsansicht eines Kurzschlussläufers 10b gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung entlang einer Drehachse 13 des Rotors 10b. Die gleichen Bezugszeichen sind zu Komponenten des Rotors 10 oder 10a hinzugefügt, die zu den Komponenten des Rotors 10 oder 10a äquivalent sind. Der Rotor 10b wird an die Drehwelle ähnlich der vorstehenden Beschreibung angefügt. In dem Rotor 10b wird der untere leitfähige Endring 14b sowie der obere leitfähige Endring 14a und die leitfähigen Stangen 15 durch den Kaltspritzvorgang ausgebildet. Im Ergebnis sind die leitfähigen Endringe 14a, 14b und die leitfähigen Stangen 15 einstückig ausgebildet. Zusätzlich, da kein verarbeitetes Produkt verwendet wird, das in einer vorbestimmten Form maschinell verarbeitet wird, werden keine Durchgangslöcher 19 in dem unteren Endring 14b ausgebildet.
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Bei der Herstellung des Kurzschlussläufers 10b, wie in 7 gezeigt, wird die Lavaldüse 21 hin zu dem Außenumfang des Rotors 10b gerichtet. Der Rotor 10b wird bezüglich der Drehachse 13 gedreht, und es werden die Leiterpartikel 23 hin zu dem Kern 12 und der Drehachse 13 gespritzt. Im Ergebnis wird das Deckschichtmaterial (d. h. der leitfähige Endring 14b) bei der unteren Oberfläche des Kerns 12 ausgebildet. Dann wird, ähnlich der vorstehenden Beschreibung, die leitfähige Stange 15 in jedem Schlitzloch 17 ausgebildet. Auf die gleiche Art und Weise wie der untere Endring 14b wird der obere Endring 14a bei dem oberen Ende des Kerns 12 ausgebildet. Als nächstes wird die Halterung 20 von dem Kern 12 entfernt. Gemäß dem Herstellungsverfahren des Kurzschlussläufers 10b werden die gleiche Funktion und die gleiche Wirkung wie vorstehend beschrieben realisiert.
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8 zeigt eine Querschnittsansicht eines Kurzschlussläufers 10c gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung entlang einer Drehachse 13 des Rotors 10c, und 9 zeigt eine Querschnittsansicht des Rotors 10c rechtwinklig zu der Drehachse 13 des Rotors 10c. Die gleichen Bezugszeichen werden zu Komponenten des Rotors 10, 10a oder 10b hinzugefügt, die zu den Komponenten des Rotors 10, 10a oder 10b äquivalent sind. Der Rotor 10c ist an die Drehwelle 11 ähnlich der vorstehenden Beschreibung angefügt. In dem Kurzschlussläufer 10c sind die äußeren Enden der Schlitzlöcher 17 bei dem äußeren Ende des Kerns 12 geöffnet. Im Ergebnis sind die leitfähigen Stangen 15 bei der Außenumfangsfläche des Kerns 12 freigelegt. In dem Rotor 10c werden die leitfähigen Endringe 14a, 14b und die leitfähigen Stangen 15 durch den Kaltspritzvorgang einstückig ausgebildet.
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Bei der Herstellung des Kurzschlussläufers 10c, ähnlich der vorstehenden Beschreibung, wird die Lavaldüse 21 hin zu dem Außenumfang des Rotors 10c gerichtet, und wird die Lavaldüse 21 bezüglich der Drehachse 13 gedreht. Als nächstes werden die Leiterpartikel 23 hin zu dem Kern 12 und der Drehachse 13 gespritzt. Im Ergebnis werden leitfähige Endringe 14a, 14b jeweils bei dem oberen und unteren Ende des Kerns 12 ausgebildet. Dann wird, wie in 10 gezeigt, die Lavaldüse 21 entlang der Außenumfangsfläche des Kerns 12 in der Richtung eines jeden Schlitzlochs 17 und parallel zur Drehachse 13 bewegt. Im Ergebnis wird das Deckschichtmaterial oder die leitfähige Stange 15 in jedem Schlitzloch 17 ausgebildet. Auf die gleiche Art und Weise wie der untere Endring 14b wird der obere leitfähige Endring 14a bei dem oberen Ende des Kerns 12 ausgebildet. Danach wird die Halterung 20 von dem Kern 12 entfernt. Gemäß dem Herstellungsverfahren des Kurzschlussläufers 10c können die gleiche Funktion und die gleiche Wirkung wie vorstehend beschrieben realisiert werden.
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In den Kurzschlussläufern 10, 10a, 10b und 10c, wie vorstehend beschrieben, kann in dem Kern 12 ein Versatz ausgebildet werden. In dem Kern 12 erstreckt sich jedes Schlitzloch 17 spiralförmig bezüglich der Drehachse 13. Mit anderen Worten wird eine Ringposition eines jeden Schlitzlochs 17 bezüglich der Drehachse 13 graduierlich in dem Maße variiert, in dem sich jedes Schlitzloch 17 von dem oberen Ende zu dem unteren Ende entlang der Drehachse 13 erstreckt. Gemäß dem Herstellungsverfahren der Erfindung kann die Lavaldüse 21 in ein derartiges Schlitzloch 17 eingeführt werden, und kann somit die leitfähige Stange 15 sicher in jedem Schlitzloch 17 ausgebildet werden.
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Gemäß dem Kurzschlussläufer und dessen Herstellungsverfahren weist der Leiter des Rotors hinreichende Stärke auf.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2011-10498 [0002]
- JP 4560755 [0003, 0037]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- ”Overview of cold spray technology and cold sprayed light metals coatings” (Journal of Japan Institute of Light Metals, Ausgabe 56, Nr. 7 (2006), Seiten 376 bis 385) von Sakaki [0004]
- ”Mechanical Properties of Aluminium Coatings Produces by Cold Spraying” (Journal of the Society of Materials Science, Japan, Ausgabe 56, Nr. 6, Seiten 550 bis 555, Juni 2007) von Itoh [0005]
