【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、誘導電動機のロータに関し、特に、エンドリングと導体バー等が摩擦撹拌溶接により接合された誘導電動機のロータに係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
かご型ロータの製造法としては、例えば、特許文献１、特許文献２に示されているダイカスト法や、特許文献３に示されている遠心鋳造法が知られている。
また、特許文献４、特許文献５に示されているように導体バーとエンドリングとを組み合わせて溶接やろう付けにより製造する方法もある。
さらに、特許文献６に示されているように導体バーの端面をエンドリングにかしめる製造方法もある。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭５１−６０９０６号公報
【特許文献２】
特開昭５４−１４８２１３号公報
【特許文献３】
特開平８−２９４２５６号公報
【特許文献４】
実開昭５８−１１９４９号公報
【特許文献５】
特開昭５４−１５０６０８号公報
【特許文献６】
特開平８−３４０６６４号公報
【特許文献７】
特開平６−１５３４６９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ダイカスト法や遠心鋳造法によるかご型ロータの製造方法では、射出時における空気の巻き込みや内部のガスなどにより鋳湯時や冷却中において内部に空気などのガスが混入してロータやエンドリングの内部に小さな空洞が生ずるおそれがあり、このように製造時に空洞が生ずると、これが鋳造欠陥につながり電動機の性能、強度を低下させてしまうという問題がある。
また、ろう付けによる方法では真空炉又はガス雰囲気炉を必要とするため、製造時間がかかると共にコストアップにつながるという問題もある。
【０００５】
一方、かしめを利用して導体バーとエンドリングを接合する方法では、接合部分の電気的接合が不完全となりモータの性能が低下したり、接合強度を確保できない場合があると共に、かしめしろを確保するため導体バーの長さをその分だけ長く確保する必要があり材料費が余分にかかるという問題がある。
【０００６】
これに対して、特許文献７に記載されているように、導体バーの端面とエンドリングの接触面において摺動摩擦の発熱により電気的接続を行う製造方法もあるが、互いに溶融した金属同志の隣接部分が確実に融合しない場合には接続不良の原因となり、モータの性能及び強度を低下させるという問題がある。
そこで、この発明は、接合部における欠陥や電気的接合不良が生ずることなく接続強度を高く確保し、材料コストを抑えて量産可能で高性能な誘導電動機のロータを提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、ロータ鉄心（例えば、実施形態におけるロータ鉄心２）を分割して複数の円弧状のロータ鉄心片（例えば、実施形態におけるロータ鉄心片２ａ）により構成し、導電部材の板材からなるエンドリング（例えば、実施形態におけるエンドリング５）を分割して複数の円弧状のエンドリング片（例えば、実施形態におけるエンドリング片５ａ）により構成し、各ロータ鉄心片間のスロット（例えば、実施形態におけるスロット４）に導体バー（例えば、実施形態における導体バー３）を配置し、前記各ロータ鉄心片にエンドリング片を載置し、先端に凸部（例えば、実施形態における凸部７）を有する回転工具（例えば、実施形態における回転工具８）を導体バーの端部（例えば、実施形態における端部３ａ）とエンドリング片との各境界部分を横切るように周回、または、位置を固定した前記回転工具に対して回転工具の先端がエンドリングに押し込まれるようロータを移動し、回転工具の先端が押し込まれた状態で境界部分を回転工具が横切るようロータを周方向に移動させて、導体バーとエンドリング片とを摩擦撹拌溶接により接合したことを特徴とする。
このように構成することで、導体バーと分割型のエンドリングとを、両者の境界部分において撹拌され融合した状態で一体化することができる。
【０００８】
請求項２に記載した発明は、ロータ鉄心（例えば、実施形態におけるロータ鉄心１２）を貫通するスロット（例えば、実施形態におけるスロット１４）に導体バー（例えば、実施形態における導体バー１３）を配置し、導電部材の板材からなるエンドリング（例えば、実施形態におけるエンドリング１５）を分割して複数の円弧状のエンドリング片（例えば、実施形態におけるエンドリング片１５ａ）により構成し、各導体バー間の前記ロータ鉄心にエンドリング片を載置し、隣接するエンドリング片の当接する端部（例えば、実施形態における突出部１６）間に導体バーの端部を受け入れる収容部（例えば、実施形態における収容部１８）を形成し、先端に凸部を有する回転工具が前記各収容部を横切るように回転工具を周回、または、位置を固定した前記回転工具に対して回転工具の先端がエンドリングに押し込まれるようロータを移動し、回転工具の先端が押し込まれた状態で境界部分を回転工具が横切るようロータを周方向に移動させて、導体バーとエンドリング片とを摩擦撹拌溶接により接合したことを特徴とする。
このように構成することで、導体バーと分割型のエンドリングとを、エンドリング片間に形成された収容部において撹拌され融合した状態で一体化することができる。また、収容部をエンドリング片の各端部を当接させることにより形成することで、各エンドリング片を位置決めできるため、エンドリング片の内外径を保持するための治具を不要とすると共に収容部の適正な位置に導体バーを挿通することができる。
【０００９】
請求項３に記載した発明は、導電部材の板材からなるエンドリング（例えば、実施形態におけるエンドリング２５）を分割して複数の円弧状のエンドリング片（例えば、実施形態におけるエンドリング片２５ａ）により構成し、エンドリング片にロータ鉄心の周縁からはみ出す張り出し部（例えば、実施形態における張り出し部２６）を形成し、ロータ鉄心を貫通するスロットに導体バーを配置し、各導体バー間の前記ロータ鉄心にエンドリング片を配置し、隣接するエンドリング片の当接する端部間に導体バーを受け入れる収容部を形成し、先端に凸部を有する回転工具を前記各収容部を通過させながら周回させると共に張り出し部で周回を終了して導体バーとエンドリング片とを摩擦撹拌溶接により接合した後、前記張り出し部を切除することを特徴とする。
このように構成することで、摩擦撹拌溶接を終了するために回転工具の凸部をエンドリングから除去する際に残る凹んだ溶接痕を張り出し部に残すことができる。
【００１０】
請求項４に記載した発明は、導電部材の板材からなるエンドリングを分割して複数の円弧状のエンドリング片により構成し、エンドリング片にロータ鉄心の周縁からはみ出す張り出し部を形成し、ロータ鉄心を貫通するスロットに導体バーを配置し、各導体バー間の前記ロータ鉄心の端面にエンドリング片を配置し、隣接するエンドリング片の端部間に導体バーを受け入れる収容部を形成し、先端に凸部を有し位置を固定した回転工具に対して回転工具の先端がエンドリングに押し込まれるようロータを移動し、回転工具の先端が押し込まれた状態で収容部を回転工具が通過するようロータ全体を移動させて導体バーとエンドリング片とを摩擦撹拌溶接により接合し、前記張り出し部で回転工具による摩擦攪拌溶接を終了させた後、前記張り出し部を切除したことを特徴とする。
このように構成することで、摩擦撹拌溶接を終了するために回転工具の凸部をエンドリングから除去する際に残る凹んだ溶接痕を張り出し部に残すことができる。
【００１１】
請求項５に記載した発明は、前記エンドリング片と導体バーとを一体成形し、エンドリング片部（例えば、実施形態におけるエンドリング片部１５０，２５０）と導体バー部（例えば、実施形態における導体バー部１３０）からなるＴ字構造部材（例えば、実施形態におけるＴ字構造部材５３）で構成したことを特徴とする。
このように構成することで、エンドリング片と導体バーを一体化したＴ字構造部材を用いることで、部品点数を削減することができる。
【００１２】
請求項６に記載した発明は、前記Ｔ字構造部材をロータ鉄心の上側と下側とに各エンドリング片部（例えば、実施形態におけるエンドリング片部２５０）が連なるようにして配置し、前記ロータ鉄心の一方の側のＴ字構造部材（例えば、実施形態におけるＴ字構造部材５５）の隣接するエンドリング片部（例えば、実施形態における２５０）間に、前記ロータ鉄心の他方の側のＴ字構造部材の導体バー部が位置するように、Ｔ字構造部材を上下交互に配置したことを特徴とする。
このように構成することで、ロータ鉄心と単一の部品であるＴ字構造部材のみで製造できるため、大幅に部品点数を削減できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１はこの発明の第１実施形態の誘導電動機のロータの分解斜視図である。
ロータ１はいわゆるかご型ロータであって、図示しない誘導電動機のステータ内に回転可能に設けられるものである。
ロータ１は、分割型のロータ鉄心２と、このロータ鉄心２のスロット４に装着される導体バー３と、上下一対の円環状の分割型エンドリング５，５とを有している。ここで、スロット４とは導体バー３を収容するためロータ鉄心２に確保された空間部を示す。尚、この実施形態では導体バー３を８個備えた場合を例にしたが、導体バー３の個数はこれに限られない（以下に示す実施形態においても同様）。
【００１４】
ロータ鉄心２は、径方向に沿って分割された複数の円弧状のロータ鉄心片２ａにより構成され、各ロータ鉄心片２ａがロータ１の周方向に沿って配置されたものである。各ロータ鉄心片２ａは鋼板製のプレート６が積層して構成されており、各ロータ鉄心片２ａ間は導体バー３が配置されるスロット４となっている。尚、各プレート６はその表面に設けた図示しない係止部等により互いに積層された状態で分離しないようになっている。
【００１５】
導体バー３は例えば銅製（アルミニウム製でも良い）の低抵抗の金属で形成され、この実施形態ではエンドリング５の外側に対応する側では幅が広く、内側に行くほど幅の狭い断面先細り形状で、かつ、全長に渡って一様な断面形状に形成され、かつ、ロータ鉄心２の軸方向の寸法よりも長く形成されている。上記導体バーの形状は丸型や楕円型や長方形でもよく、導体バーの形状に合わせてロータ鉄心片２ａの形状も変更すればよい。
【００１６】
エンドリング５も導体バー３と同様に例えば銅製（アルミニウム製でも良い）の低抵抗の金属で円環状に形成されたものであり、ロータ１の上下に一対設けられている。エンドリング５は、径方向に沿って分割された複数の円弧状のエンドリング片５ａにより構成され、各エンドリング片５ａがロータ１の周方向に沿って配置されたものである。
各エンドリング片５ａ間は導体バー３の端部３ａが嵌入される空間部として形成されている。
【００１７】
そして、上記各導体バー３をロータ鉄心片２ａ間のスロット４に挿通した状態で、図２に示すように前記各ロータ鉄心片２ａ上に各々エンドリング片５ａを載置し、導体バー３の端部３ａとエンドリング片５ａとの各境界部分を横切り後述する先端に凸部７を有する回転工具８を破線で示すようにエンドリング５の上面を周回させ、導体バー３とエンドリング片５ａとを摩擦撹拌溶接により接合している。尚、ロータ１の導体バー３のロータ鉄心片２ａの内周と外周には図示しない円筒状のリング部材がそれぞれ装着されロータ鉄心片２ａの径方向の抜けや移動を防止するようになっている。
【００１８】
次に、ロータ１の製造方法について説明する。
図３、図４に示すように、円筒状の外筒部９ａと内筒部９ｂとで構成された治具９を用意する。ここで、外筒部９ａと内筒部９ｂは組み立てられたロータ１の外周縁と内周縁とを支持するに十分な寸法に形成されている。尚、内筒部９ｂ内周には補強プレート９ｃが取り付けられている。
【００１９】
治具９の外筒部９ａと内筒部９ｂとの間に、下側のエンドリング５を構成するエンドリング片５ａを所定間隔を開けて配置すると共に、各エンドリング片５ａ間の空間部、つまりロータ鉄心片２ａ間のスロット４に対応する位置に導体バー３を各々配置する。
次いで、各導体バー３間のスロット４にロータ鉄心片２ａを挿入セットし、各ロータ鉄心片２ａに上側のエンドリング片５ａを載置する。そして、図２、図３に示すように最後のエンドリング片５ａを載置した後に、周知の摩擦撹拌溶接により導体バー３とエンドリング片５ａとを接合する。
【００２０】
摩擦撹拌溶接を行う際には、図４に示すように回転工具８の凸部７を上側のエンドリング片５ａの表面に押し当てて回転工具８を高速で回転させ、回転工具８の凸部７をエンドリング片５ａ内に押し込む。
ここで、回転工具８の凸部７はその突出長さがエンドリング片５ａの厚さよりも短く設定されエンドリング片５ａとロータ鉄心片２ａとの境界部分までエンドリング片５ａを溶融させることができるような寸法に設定してある。
【００２１】
この状態で、図２、図４に矢印で示すように回転工具８を導体バー３の端部３ａとエンドリング片５ａとの各境界部分を横切るように周回位置をずらして２回周回させる。尚、この周回回数はエンドリング片５ａの幅寸法に対応して自由に設定できる。
このように回転工具８を周回させると、エンドリング片５ａと導体バー３の端部３ａとの境界部分が撹拌されて融合して両者が接合される。
そして、上側のエンドリング５の溶接が終了したら下側のエンドリング５についても同様に摩擦撹拌溶接により導体バー３と接合し、図示しないリング部材をロータ１の外周と内周に圧入してロータ１の製造を終了する。
【００２２】
上記各実施形態によれば、導体バー３とエンドリング片５ａを、両者の境界部分において撹拌し融合した状態で一体化することができるため、接合部における欠陥や電気的接合不良が生ずることなく接続強度を高く確保し、材料コストを抑えることができる。
【００２３】
また、摩擦撹拌溶接の特質としてエンドリング片５ａへのひずみを最小限に食い止めることができるため、回転する関係で動的バランスを確保することが要求されるエンドリング５にひずみが生じないため、この点で不良発生率が小さくなり歩留まりが向上すると共に、部材それ自体で溶接を行うため材料コストを抑えて量産が可能となる。
【００２４】
そして、回転工具８の周回位置をずらし、回転工具８を複数回周回させて摩擦撹拌溶接を行う場合には、エンドリング片５ａと導体バー３の境界部分の全域において両者が撹拌されて融合し、当該境界部分が確実に溶接されるため、接合強度を高く確保することができる。
【００２５】
次に、この発明の第２実施形態を図５に基づいて説明する。尚、前記実施形態と同一部分には同一符号を付して説明する。
図５は図２に相当する平面図である。この実施形態のロータ１も、分割型のロータ鉄心１２と、このロータ鉄心１２のスロット１４に装着される導体バー１３と、上下一対の円環状の分割型エンドリング１５，１５とを有している点では同様であるが、導体バー１３は前記ロータ鉄心１２及びエンドリング１５を貫く位置に設けられている。
【００２６】
具体的には、ロータ鉄心１２は、径方向に沿って分割された複数の円弧状のロータ鉄心片１２ａにより構成され、各ロータ鉄心片１２ａがロータ１の周方向に沿って配置されたものである。
エンドリング１５も、径方向に沿って分割された複数の円弧状のエンドリング片１５ａにより構成され、各エンドリング片１５ａがロータ１の周方向に沿って配置されたものである。
【００２７】
ここで、この実施形態では、隣接するエンドリング片１５ａの当接する端部間に導体バー１３を受け入れる収容部１８を形成するために、エンドリング片１５ａの外周側の端部と内周側の端部とに、端面が互いに当接して整合する角形凸形状の突出部１６を形成して、隣接するエンドリング片１５ａ同志を当接させる構造を採用している。つまり、突出部１６同志を付き合わせることでお互いの位置が決定されるのである。
同様に、ロータ鉄心片１２ａの外周側の端部と内周側の端部にも突出部１７が形成されている。
【００２８】
したがって、この実施形態では、上記実施形態の効果に加え、上記隣接するエンドリング片１５ａの内外周の端部に設けた突出部１６，１６が互いに当接してそれらの間に収容部１８が形成され、この収容部１８に導体バー１３が挿通され、同様に上記隣接するロータ鉄心片１２ａの内外周の端部に設けた突出部１７，１７が互いに当接してスロット１４が形成され、このスロット１４に導体バー１３が挿通されるため、エンドリング片１５ａ及びロータ鉄心片１２ａと導体バー１３とを正確に位置決めすることができる。その結果、第１実施形態のように組み付けのため治具を用いなくても高い精度で組み付けられる点で有利である。
【００２９】
そして、図５に示すように最後のエンドリング片１５ａを載置した後に、前記実施形態と同様に前記回転工具８を前記エンドリング片１５ａの収容部１８を横切るようにして周回させて、導体バー１３とエンドリング片１５ａとを摩擦撹拌溶接により接合すればよい。また、前記実施形態と同様に、ロータ１の導体バー１３のロータ鉄心片１２ａの内周と外周には図示しない円筒状のリング部材がそれぞれ装着されロータ鉄心片１２ａの径方向の抜けや移動を防止するようになっている。
尚、この第２実施形態においては、ロータ鉄心１２を分割して複数のロータ鉄心片１２ａにより構成した場合について説明したが、ロータ鉄心は分割型のものではなく円筒状の積層鉄心に複数のスロットを設けた一体型のものでも適用可能であり、この場合には、分割型で必要であったリング部材を省略することができる。
【００３０】
次に、この発明の第３実施形態を図６に基づいて説明する。尚、前記第２実施形態と同一部分には同一符号を付して説明する。図６は図２に相当する平面図である。
同図において、ロータ鉄心１２は、径方向に沿って分割された複数の円弧状のロータ鉄心片１２ａにより構成され、各ロータ鉄心片１２ａがロータ１の周方向に沿って配置され、エンドリング２５も、径方向に沿って分割された複数の円弧状のエンドリング片２５ａにより構成され、各エンドリング片２５ａがロータ１の周方向に沿って配置されたものである点、また、隣接するエンドリング片２５ａの当接する端部間に導体バー１３を受け入れる収容部１８を形成するために、エンドリング片２５ａの外周側の端部と内周側の端部とに突出部１６を形成して、隣接するエンドリング片２５ａ同志を当接させる構造を採用している点、ロータ鉄心片１２ａの外周側の端部と内周側の端部にも突出部１７が形成されている点等の基本的構造は前記第２実施形態と同様である。尚、この実施形態でもロータ鉄心１２を分割しないで円筒状の積層鉄心に複数のスロットを設けた一体型のものを使用することができる。
【００３１】
ここで、前記各エンドリング片２５ａの外側縁には、最後に組み付けるエンドリング片２５ａにハッチングで示すように、外縁が直線上に形成されロータ鉄心１２の周縁からはみ出す張り出し部２６が形成されている。この張り出し部２６は、前述したようにロータ１を組み付けた後に、摩擦撹拌溶接により導体バー１３とエンドリング片１５ａを溶接させる際に、回転工具８の凸部７を溶接終了後に終点位置から抜き出すと、この部位に溶接痕として孔が残ってしまう。
この孔がエンドリング２５の上面に残ると、エンドリング２５の電気抵抗が増加したり、ロータの動的バランスや外観品質に悪影響を与えるため、摩擦撹拌溶接の図中丸で示す終端Ｅを前記エンドリング２５の張り出し部２６に設定して、溶接加工終了後に張り出し部２６を除去することにより、溶接終端痕を除去するようにしたものである。
【００３２】
次に、第３実施形態のロータの製造方法について説明する。尚、この実施形態においては、溶接作業の終了時に回転工具の凸部の終端痕を残さない工夫がされている関係で図７〜図８を用いて詳細に説明する。
先ず、図示しない下部のエンドリング片２５ａの内外周にある突出部１６，１６を互いに当接させ収容部１８を有するエンドリング２５をセットする。そして、エンドリング２５上に分割タイプあるいは一体型のロータ鉄心１２を載置する。分割型のロータ鉄心１２の場合には、エンドリング２５と同様に、ロータ鉄心片１２ａの内外周にある突出部１７，１７を互いに当接させてスロット１４を形成し、このスロット１４を前記エンドリング２５の収容部１８と整合させる。
したがって、このようにエンドリング片２５ａの各突出部１６，１６が隣接するエンドリング片２５ａの各突出部１６，１６と当接することで、位置決めされるため治具が必要なくなる。
【００３３】
そして、上記ロータ鉄心１２の各スロット１４，１４・・・・に導体バー１３を挿通した後、ロータ鉄心１２の上面に上部のエンドリング片２５ａをセットし終えたら（図７に示す）、図８に示すように回転工具８の凸部７をエンドリング片２５の表面に押し当てて回転工具８を高速で回転させ、回転工具８の凸部７をエンドリング片２５ａ内に押し込む。ここで回転工具８の凸部７は図８に示すようにその突出長さがエンドリング２５の厚さよりも短く設定され、図９に示すようにエンドリング２５とロータ鉄心１２との境界部分まで溶融撹拌部分Ｙ（点のハッチングで示す）となるような突出寸法を有している。尚、図８は異なる周回位置にある回転工具８の位置を理解しやすいようにまとめて表示したものである。
【００３４】
この状態で、図６において破線で示すように回転工具８をエンドリング２５の収容部１８に沿って複数回または１回だけ（この実施形態では２回）周回させ、エンドリング２５の張り出し部２６で周回を終了し（終端Ｅで）回転工具８を上昇させる。このように回転工具８を周回させることによりエンドリング２５と収容部１８の境界部分において各エンドリング２５と導体バー１３とが攪拌されて融合し、エンドリング２５と導体バー１３の端部とが摩擦撹拌溶接により接合される。
その後、同様にして下部のエンドリング２５と導体バー１３との溶接を行い、前記溶接の終端痕が残った各エンドリング２５の張り出し部２６を加工機に切除してロータ１の製造を終了する。
【００３５】
したがって、この実施形態によれば、第２実施形態の効果に加え、摩擦撹拌溶接を終了するために回転工具８の凸部７をエンドリング２５から除去する際に残る凹んだ溶接痕を張り出し部２６に残すことができるため、後において張り出し部２６を除去することで、エンドリング２５には溶接痕が残ることはなく、品質の高い製品を製造することができる。
【００３６】
尚、この発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、張り出し部２６は内側に張り出す構成でも良く、ここに摩擦撹拌溶接の終点を設定しても良い。また、エンドリング片１５ａの対向する突出部１６，１６を当接させて収容部１８を形成する場合について説明したが、両者を突き合わせることで収容部１８を形成でき、両者が位置決めできる形状であるならば、突出部１６，１６に限られるものではない。また、摩擦撹拌溶接の周回数は自由に設定できる。
【００３７】
上述した実施形態ではロータのエンドリングに対し回転工具を周回させて摩擦攪拌溶接させているが、回転工具の位置を固定しておき回転工具の先端がエンドリングに押し込まれるようロータを移動し、回転工具の先端が押し込まれた状態で回転工具が境界部分または収容部を通過するようにロータを周方向に移動させて摩擦攪拌溶接による接合を実施するようにしても良い。
【００３８】
また、組付作業性を向上し製造コストを削減するため、図２、図５に示す実施形態における上下何れかのエンドリング片１５と導体バー１３と一体にして図１０に示すようなＴ字構造のＴ字構造部材５３とすることもできる。この場合、反対側のエンドリング片１５は図５の構造とすることができる。
この実施形態によれば、図１０に示すＴ字構造部材５３の導体バー部１３０を所定の長さに成形しておき、ロータ鉄心のスロットに挿入し、Ｔ字構造部材５３の各エンドリング片部１５０を摩擦撹拌溶接で接合した後、反対側のエンドリング片を接合することで、導体バー部１３０の高さ方向の位置決め治具等が不要となり作業性を向上することができる。
【００３９】
ここで、スロット数が多い場合はＴ字構造部材５３の数量が増えてしまうため、部品点数削減のためにＴ字構造部材５３を２、３本つなぎ合わせて成形してもよい。また、このようにＴ字構造部材５３を用いることで図３に示すような内外径保持用の治具が必要なくなるメリットがあるが、組み付け性を考えて導体バー部１３０とスロットとのクリアランスを大きく確保した場合のようにガタ付きが生ずるときには、図１２に示すようにＴ字構造部材５３の各エンドリング片部１５０同志が係合できるようエンドリング片部１５０の両端に係合部１４０を形成することでガタツキを抑えることができる。
【００４０】
更に、図１３から図１５に示すように、ロータ１には図１０の実施形態とは異なる形状のエンドリング片部２５０と図１０の実施形態と同様の形状の導体バー部１３０とで構成されたＴ字構造部材５５を用いることができる。このＴ字構造部材５５のエンドリング片部２５０は４個一組のものが上下に設けられる。隣接するエンドリング片部２５０の当接する端部間に導体バー部１３０を受け入れる収容部１８を形成するために、エンドリング片部２５０の外周側の端部と内周側の端部とに、端面が互いに当接して整合する角形凸形状の突出部１６，１６を形成して、隣接するエンドリング片部２５０同志を当接させる構造を採用している。つまり、突出部１６同志を付き合わせることでお互いの位置が決定されるのである。尚、ロータ鉄心１２は分割しない円筒状の積層鉄心に複数のスロット１４を設けた一体側のものであるが、前述した第３実施形態のように分割型にして各ロータ鉄心片１２ａの外周側の端部と内周側の端部にも突出部１７，１７を形成した構造にしてもよい。
【００４１】
この実施形態では上側に４つのＴ字構造部材５５を下側に４つのＴ字構造部材５５を図１５に示すように上下交互に互い違いに組み合わせて配置し、上側のＴ字構造部材５５のエンドリング片部２５０の端部間に形成された収容部１８及びロータ鉄心１２のスロット１４に下側のＴ字構造部材５５の導体バー部１３０を挿入し、下側のＴ字構造部材５５のエンドリング片部２５０の端部間に形成された収容部１８及びロータ鉄心１２のスロット１４に上側のＴ字構造部材５５の導体バー部１３０を挿入して構成されている。
つまり、図１５に示すようにロータ鉄心１２を周方向で展開した場合に、Ｔ字構造部材５５が上下を逆にして互い違いに組み合わされて構成されている。
【００４２】
したがって、この実施形態では、図１０〜図１２の上記実施形態と同様に収容部１８及びロータ鉄心１２のスロット１４に導体バー部１３０が挿通されるため、Ｔ字構造部材５５のエンドリング片部２５０と、異なるＴ字構造部材５５の導体バー部１３０とを正確に位置決めすることができる。その結果、組み付けのため治具を用いなくても高い精度で組み付けられる点で有利であると共に、ロータ鉄心１２以外は８個のＴ字構造部材５５のみを用いればロータ１を組み立てられるため、大幅に部品点数を削減でき、より一層組み付け作業性を向上でき、部品点数が少なくなり製造コストを大幅に削減できる効果がある。
尚、上述した図１０〜図１５に示した実施形態において、第３実施形態の張り出し部２６をエンドリング片部１５０，２５０に設け、溶接作業の終了時に回転工具の凸部の終端痕を残さないようにしても良い。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項１に記載した発明によれば、導体バーと分割型のエンドリングとを、両者の境界部分において撹拌され融合した状態で一体化することができるため、接合部における欠陥や電気的接合不良が生ずることなく接続強度を高く確保し、材料コストを抑えることができる効果がある。
【００４４】
請求項２に記載した発明によれば、上記効果に加え、エンドリング片の各端部を当接させることにより収容部を形成することで、各エンドリング片を位置決めできるため、エンドリング片の内外径を保持するための治具を使用しなくても高い精度で組み付けられるという効果がある。
そして、収容部に導体バーを挿通することができため、導体バーを正確に位置決めして配置することができる。
【００４５】
請求項３及び請求項４に記載した発明によれば、摩擦撹拌溶接を終了するために回転工具の凸部をエンドリングから除去する際に残る凹んだ溶接痕を張り出し部に残すことができるため、後において張り出し部を除去することで、エンドリングには溶接痕が残ることはなく、品質の高い製品を製造することができる効果がある。
【００４６】
請求項５に記載した発明によれば、エンドリング片と導体バーを一体化したＴ字構造部材を用いることで、部品点数を削減することができるため、組付作業性を向上でき製造コストを削減できる効果がある。
【００４７】
請求項６に記載した発明によれば、ロータ鉄心と単一の部品であるＴ字構造部材のみで製造できるため大幅に部品点数を削減でき、より一層組付作業性を向上でき製造コストを大幅に削減できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態の要部分解斜視図である。
【図２】この発明の第１実施形態の溶接前の状態を示す平面図である。
【図３】この発明の第１実施形態の治具セット状態を示す斜視図である。
【図４】この発明の第１実施形態の溶接状態を示す斜視図である。
【図５】この発明の第２実施形態の図２に相当する平面図である。
【図６】この発明の第３実施形態の図２に相当する平面図である。
【図７】この発明の第３実施形態の図６のＡ−Ａ線に沿う断面説明図である。
【図８】この発明の第３実施形態の溶接状態を示す断面説明図である。
【図９】この発明の第３実施形態の部分平面図である。
【図１０】この発明の他の実施態様を示す斜視図である。
【図１１】この発明の他の実施態様の組立状態を示す平面図である。
【図１２】この発明の別の実施態様を示す図１１に相当する平面図である。
【図１３】この発明の更に他の実施態様を示す斜視図である。
【図１４】この発明の更に他の実施態様の組立状態を示す平面図である。
【図１５】この発明の更に他の実施態様を示す図１４のＢ−Ｂ線に沿う断面図である
【符号の説明】
２，１２ ロータ鉄心
２ａ，１２ａ ロータ鉄心片
３，１３ 導体バー
３ａ 端部
４，１４ スロット
５，１５，２５ エンドリング
５ａ，１５ａ，２５ａ エンドリング片
７ 凸部
８ 回転工具
１６ 突出部（端部）
１８ 収容部
２６ 張り出し部
５３，５５ Ｔ字構造部材
１３０ 導体バー部
１５０，２５０ エンドリング片部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an induction motor rotor, and more particularly, to an induction motor rotor in which an end ring, a conductor bar, and the like are joined by friction stir welding.
[0002]
[Prior art]
As a method of manufacturing the cage rotor, for example, a die casting method disclosed in Patent Documents 1 and 2 and a centrifugal casting method disclosed in Patent Document 3 are known.
Further, as disclosed in Patent Literatures 4 and 5, there is a method in which a conductor bar and an end ring are combined and manufactured by welding or brazing.
Further, as shown in Patent Document 6, there is also a manufacturing method in which an end face of a conductor bar is caulked to an end ring.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-51-60906
[Patent Document 2]
JP-A-54-148213
[Patent Document 3]
JP-A-8-294256
[Patent Document 4]
Japanese Utility Model Publication No. 58-11949
[Patent Document 5]
JP-A-54-150608
[Patent Document 6]
JP-A-8-340664
[Patent Document 7]
JP-A-6-153469
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the method of manufacturing a cage rotor by a die casting method or a centrifugal casting method, gas such as air is mixed in during casting or during cooling due to entrainment of air at the time of injection or internal gas, so that the rotor and the end ring may not be rotated. There is a danger that small cavities may be formed inside the motor, and if such cavities occur during manufacturing, this may lead to casting defects and reduce the performance and strength of the motor.
In addition, since the brazing method requires a vacuum furnace or a gas atmosphere furnace, there is a problem that the production time is increased and the cost is increased.
[0005]
On the other hand, in the method of joining the conductor bar and the end ring using caulking, the electrical joint at the joint is incomplete and the performance of the motor may be reduced, the joint strength may not be secured, and the caulking margin is secured. Therefore, it is necessary to secure the length of the conductor bar by that much, and there is a problem that extra material cost is required.
[0006]
On the other hand, as described in Patent Literature 7, there is a manufacturing method in which electrical connection is made by heat generated by sliding friction at a contact surface between an end face of a conductor bar and an end ring. If the parts do not reliably fuse together, this may cause a connection failure, which causes a problem of lowering the performance and strength of the motor.
Accordingly, the present invention provides a high-performance induction motor rotor that ensures high connection strength without causing defects or poor electrical connection at the connection portion, suppresses material costs, and can be mass-produced.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in claim 1 divides a rotor core (for example, the rotor core 2 in the embodiment) into a plurality of arc-shaped rotor core pieces (for example, the rotor core piece in the embodiment). 2a), an end ring (for example, the end ring 5 in the embodiment) made of a plate material of the conductive member is divided into a plurality of arc-shaped end ring pieces (for example, the end ring piece 5a in the embodiment). A conductor bar (for example, the conductor bar 3 in the embodiment) is disposed in a slot (for example, the slot 4 in the embodiment) between the rotor core pieces, an end ring piece is placed on the rotor core piece, and The rotary tool (for example, the rotary tool 8 in the embodiment) having the convex portion (for example, the convex portion 7 in the embodiment) is connected to the end of the conductor bar (for example, the And the rotor is moved so as to traverse each boundary portion between the end 3a) and the end ring piece, or move the rotor so that the tip of the rotary tool is pushed into the end ring with respect to the rotary tool whose position is fixed. The rotor is moved in the circumferential direction so that the rotary tool crosses the boundary portion in a state where the end of the conductor is pushed in, and the conductor bar and the end ring piece are joined by friction stir welding.
With such a configuration, the conductor bar and the split type end ring can be integrated in a state where they are agitated and fused at the boundary between the two.
[0008]
According to the second aspect of the present invention, a conductor bar (for example, the conductor bar 13 in the embodiment) is disposed in a slot (for example, the slot 14 in the embodiment) penetrating the rotor core (for example, the rotor core 12 in the embodiment). An end ring (for example, the end ring 15 in the embodiment) made of a plate material of a conductive member is divided into a plurality of arc-shaped end ring pieces (for example, the end ring piece 15a in the embodiment), and each of the conductor bars is separated. A receiving portion (for example, in the embodiment) for receiving an end portion of the conductor bar between the end portions (for example, the protruding portion 16 in the embodiment) of the end ring pieces which are placed on the rotor core of the rotor. An accommodating portion 18) is formed, and the rotating tool having a convex portion at the tip circulates or rotates around the rotating tool so as to cross each of the accommodating portions. The rotor is moved so that the tip of the rotating tool is pushed into the end ring with respect to the rotating tool with the fixed, and the rotor is moved in the circumferential direction so that the rotating tool crosses the boundary portion in a state where the tip of the rotating tool is pushed. The conductor bar and the end ring piece are joined by friction stir welding.
With such a configuration, the conductor bar and the split-type end ring can be integrated in a state where the conductor bar and the split end ring are agitated and fused in the housing portion formed between the end ring pieces. Further, by forming the housing portion by abutting each end of the end ring piece, each end ring piece can be positioned, so that a jig for holding the inner and outer diameters of the end ring piece becomes unnecessary and The conductor bar can be inserted into an appropriate position of the housing.
[0009]
According to the third aspect of the present invention, a plurality of arc-shaped end ring pieces (for example, the end ring piece 25a in the embodiment) are obtained by dividing an end ring (for example, the end ring 25 in the embodiment) made of a plate member of a conductive member. A projecting portion (for example, the projecting portion 26 in the embodiment) protruding from the peripheral edge of the rotor core is formed on the end ring piece, and a conductor bar is arranged in a slot penetrating the rotor core. An end ring piece is arranged on the iron core, a receiving portion for receiving the conductor bar is formed between the abutting ends of the adjacent end ring pieces, and a rotating tool having a convex portion at the tip is rotated while passing through each of the receiving portions. And the conductor bar and the end ring piece are joined by friction stir welding, and the overhang is cut off. It is characterized in.
With this configuration, a recessed welding mark left when the convex portion of the rotary tool is removed from the end ring to end the friction stir welding can be left on the overhang portion.
[0010]
According to a fourth aspect of the present invention, an end ring made of a plate material of a conductive member is divided into a plurality of arc-shaped end ring pieces, and the end ring pieces are formed with overhangs protruding from the periphery of the rotor core. A conductor bar is arranged in a slot penetrating the iron core, an end ring piece is arranged on an end face of the rotor core between each conductor bar, and a receiving portion for receiving the conductor bar is formed between ends of adjacent end ring pieces, The rotor is moved so that the tip of the rotating tool is pushed into the end ring with respect to the rotating tool that has a convex part at the tip and the position is fixed, and the rotating tool passes through the housing part with the tip of the rotating tool pushed in After the entire rotor is moved, the conductor bar and the end ring piece are joined by friction stir welding, and after the friction stir welding by the rotating tool is completed at the overhang, the tension Characterized in that excised and unit.
With this configuration, a recessed welding mark left when the convex portion of the rotary tool is removed from the end ring to end the friction stir welding can be left on the overhang portion.
[0011]
In the invention described in claim 5, the end ring piece and the conductor bar are integrally formed, and the end ring piece (for example, the end ring pieces 150 and 250 in the embodiment) and the conductor bar (for example, in the embodiment). It is characterized by being constituted by a T-shaped structural member (for example, the T-shaped structural member 53 in the embodiment) composed of the conductor bar portion 130).
With this configuration, the number of components can be reduced by using a T-shaped structural member in which the end ring piece and the conductor bar are integrated.
[0012]
In the invention described in claim 6, the T-shaped structural member is arranged such that each end ring piece (for example, the end ring piece 250 in the embodiment) is connected to the upper and lower sides of the rotor core, Between adjacent end ring pieces (e.g., 250 in the embodiment) of a T-shaped member (e.g., the T-shaped member 55 in the embodiment) on one side of the rotor core, a T-shaped member on the other side of the rotor core is provided. The T-shaped structural members are arranged alternately up and down so that the conductor bar portions of the T-shaped structural members are located.
With this configuration, the rotor core and the T-shaped structural member, which is a single component, can be manufactured alone, so that the number of components can be significantly reduced.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an exploded perspective view of the rotor of the induction motor according to the first embodiment of the present invention.
The rotor 1 is a so-called cage rotor, which is rotatably provided in a stator of an induction motor (not shown).
The rotor 1 has a split rotor core 2, a conductor bar 3 mounted in a slot 4 of the rotor core 2, and a pair of upper and lower annular split end rings 5, 5. Here, the slot 4 indicates a space secured in the rotor core 2 for accommodating the conductor bar 3. In this embodiment, an example is described in which eight conductor bars 3 are provided, but the number of conductor bars 3 is not limited to this (the same applies to the embodiments described below).
[0014]
The rotor core 2 is composed of a plurality of arc-shaped rotor core pieces 2 a divided along the radial direction, and each rotor core piece 2 a is arranged along the circumferential direction of the rotor 1. Each rotor core piece 2a is formed by laminating a plate 6 made of a steel plate, and between each rotor core piece 2a is a slot 4 in which a conductor bar 3 is arranged. The plates 6 are not separated in a stacked state by a not-shown locking portion or the like provided on the surface thereof.
[0015]
The conductor bar 3 is made of, for example, a low-resistance metal made of copper (or may be made of aluminum). In this embodiment, the side corresponding to the outside of the end ring 5 has a wide width, and has a tapered cross-sectional shape that becomes narrower toward the inside. In addition, the rotor core 2 is formed to have a uniform cross-sectional shape over the entire length and is longer than the axial dimension of the rotor core 2. The shape of the conductor bar may be round, elliptical or rectangular, and the shape of the rotor core piece 2a may be changed according to the shape of the conductor bar.
[0016]
Similarly to the conductor bar 3, the end ring 5 is formed in an annular shape with a low-resistance metal such as copper (or may be aluminum), and is provided in a pair above and below the rotor 1. The end ring 5 is constituted by a plurality of arc-shaped end ring pieces 5 a divided along the radial direction, and each end ring piece 5 a is arranged along the circumferential direction of the rotor 1.
A space between the end ring pieces 5a is formed as a space into which the end 3a of the conductor bar 3 is fitted.
[0017]
Then, with the respective conductor bars 3 being inserted into the slots 4 between the rotor core pieces 2a, the end ring pieces 5a are placed on the respective rotor core pieces 2a as shown in FIG. A rotating tool 8 having a convex portion 7 at the tip, which will be described later, crosses each boundary between the end portion 3a and the end ring piece 5a and rotates around the upper surface of the end ring 5 as shown by a broken line. And are joined by friction stir welding. In addition, cylindrical ring members (not shown) are attached to the inner and outer circumferences of the rotor core piece 2a of the conductor bar 3 of the rotor 1 so as to prevent the rotor core piece 2a from coming off or moving in the radial direction. .
[0018]
Next, a method for manufacturing the rotor 1 will be described.
As shown in FIGS. 3 and 4, a jig 9 composed of a cylindrical outer tube 9a and an inner tube 9b is prepared. Here, the outer tubular portion 9a and the inner tubular portion 9b are formed in dimensions sufficient to support the outer peripheral edge and the inner peripheral edge of the assembled rotor 1. Note that a reinforcing plate 9c is attached to the inner periphery of the inner cylindrical portion 9b.
[0019]
End ring pieces 5a constituting the lower end ring 5 are arranged at a predetermined interval between the outer cylinder part 9a and the inner cylinder part 9b of the jig 9, and a space between the end ring pieces 5a is provided. That is, the conductor bars 3 are respectively arranged at positions corresponding to the slots 4 between the rotor core pieces 2a.
Next, the rotor core pieces 2a are inserted and set in the slots 4 between the conductor bars 3, and the upper end ring pieces 5a are placed on the rotor core pieces 2a. Then, as shown in FIGS. 2 and 3, after placing the last end ring piece 5a, the conductor bar 3 and the end ring piece 5a are joined by well-known friction stir welding.
[0020]
When performing friction stir welding, as shown in FIG. 4, the convex part 7 of the rotary tool 8 is pressed against the surface of the upper end ring piece 5a to rotate the rotary tool 8 at a high speed. 7 is pushed into the end ring piece 5a.
Here, the projecting length of the convex portion 7 of the rotary tool 8 is set to be shorter than the thickness of the end ring piece 5a, and the end ring piece 5a can be melted up to the boundary between the end ring piece 5a and the rotor core piece 2a. The dimensions are set so that they can be used.
[0021]
In this state, as shown by arrows in FIGS. 2 and 4, the rotary tool 8 is rotated twice so as to cross the boundary between the end portion 3a of the conductor bar 3 and the end ring piece 5a twice. The number of turns can be freely set according to the width of the end ring piece 5a.
When the rotating tool 8 is rotated in this way, the boundary between the end ring piece 5a and the end 3a of the conductor bar 3 is stirred and fused, and the two are joined.
When the welding of the upper end ring 5 is completed, the lower end ring 5 is similarly joined to the conductor bar 3 by friction stir welding, and a ring member (not shown) is pressed into the outer periphery and the inner periphery of the rotor 1. 1 is completed.
[0022]
According to each of the above embodiments, since the conductor bar 3 and the end ring piece 5a can be integrated in a state where they are agitated and fused at the boundary between the two, there is no occurrence of a defect at the joining portion or a poor electrical joining. High connection strength can be ensured, and material costs can be suppressed.
[0023]
In addition, since distortion to the end ring piece 5a can be minimized as a characteristic of friction stir welding, distortion does not occur in the end ring 5, which is required to secure a dynamic balance due to rotation, In this regard, the rate of occurrence of defects is reduced and the yield is improved, and mass production is possible with reduced material costs because the members are welded per se.
[0024]
When friction stir welding is performed by shifting the rotating position of the rotating tool 8 and rotating the rotating tool 8 a plurality of times, both are stirred and fused over the entire area of the boundary between the end ring piece 5a and the conductor bar 3. Since the boundary portion is reliably welded, high joining strength can be ensured.
[0025]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Note that the same parts as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and described.
FIG. 5 is a plan view corresponding to FIG. The rotor 1 of this embodiment also has a divided rotor core 12, a conductor bar 13 mounted in a slot 14 of the rotor core 12, and a pair of upper and lower annular divided end rings 15, 15. However, the conductor bar 13 is provided at a position penetrating the rotor core 12 and the end ring 15.
[0026]
Specifically, the rotor core 12 is constituted by a plurality of arc-shaped rotor core pieces 12a divided along the radial direction, and each rotor core piece 12a is arranged along the circumferential direction of the rotor 1. is there.
The end ring 15 is also constituted by a plurality of arc-shaped end ring pieces 15 a divided along the radial direction, and each end ring piece 15 a is arranged along the circumferential direction of the rotor 1.
[0027]
Here, in this embodiment, in order to form the accommodating portion 18 for receiving the conductor bar 13 between the abutting ends of the adjacent end ring pieces 15a, the outer peripheral end of the end ring piece 15a and the inner peripheral side of the inner ring side are formed. At the end, a protruding portion 16 of a rectangular convex shape whose end faces are in contact with each other and aligned is formed, and a structure is adopted in which adjacent end ring pieces 15a are brought into contact with each other. That is, the mutual positions are determined by associating the protrusions 16 with each other.
Similarly, protruding portions 17 are formed at the outer peripheral end and the inner peripheral end of the rotor core piece 12a.
[0028]
Therefore, in this embodiment, in addition to the effects of the above-described embodiment, the protruding portions 16, 16 provided at the inner and outer peripheral ends of the adjacent end ring pieces 15a come into contact with each other to form the accommodating portion 18 therebetween. The conductor bar 13 is inserted into the housing portion 18, and similarly, the projections 17, 17 provided at the inner and outer peripheral ends of the adjacent rotor core piece 12a abut each other to form a slot 14, and the slot 14 is formed. Since the conductor bar 13 is inserted through the conductor bar 13, the conductor bar 13 can be accurately positioned with respect to the end ring piece 15a and the rotor core piece 12a. As a result, it is advantageous in that it can be assembled with high accuracy without using a jig as in the first embodiment.
[0029]
Then, as shown in FIG. 5, after placing the last end ring piece 15a, the rotating tool 8 is circulated so as to traverse the accommodating portion 18 of the end ring piece 15a as in the above-described embodiment. The bar 13 and the end ring piece 15a may be joined by friction stir welding. Similarly to the above-described embodiment, cylindrical ring members (not shown) are attached to the inner and outer circumferences of the rotor core piece 12a of the conductor bar 13 of the rotor 1 to prevent the rotor core piece 12a from coming off or moving in the radial direction. To prevent it.
In the second embodiment, a case has been described in which the rotor core 12 is divided into a plurality of rotor core pieces 12a. However, the rotor core is not of a split type, but is provided with a plurality of slots in a cylindrical laminated core. Can be applied, and in this case, the ring member necessary for the split type can be omitted.
[0030]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same parts as those in the second embodiment will be described with the same reference numerals. FIG. 6 is a plan view corresponding to FIG.
In the figure, a rotor core 12 is constituted by a plurality of arc-shaped rotor core pieces 12a divided along a radial direction, and each rotor core piece 12a is arranged along a circumferential direction of the rotor 1 and an end ring 25. Is formed by a plurality of arc-shaped end ring pieces 25a divided along the radial direction, and each end ring piece 25a is arranged along the circumferential direction of the rotor 1; In order to form the accommodating portion 18 for receiving the conductor bar 13 between the abutting ends of the ring piece 25a, the projecting portions 16 are formed at the outer peripheral end and the inner peripheral end of the end ring piece 25a. And the fact that a structure is adopted in which adjacent end ring pieces 25a are brought into contact with each other, and that a protruding portion 17 is also formed at the outer end and the inner end of the rotor core piece 12a. The basic structure is before It is similar to the second embodiment. In this embodiment, an integral type in which a plurality of slots are provided in a cylindrical laminated core without dividing the rotor core 12 can also be used.
[0031]
Here, on the outer edge of each of the end ring pieces 25a, as shown by hatching on the end ring piece 25a to be assembled last, an outer edge is formed in a straight line, and an overhang portion 26 protruding from the peripheral edge of the rotor core 12 is formed. I have. When the conductor bar 13 and the end ring piece 15a are welded by friction stir welding after the rotor 1 is assembled as described above, the overhang portion 26 pulls out the convex portion 7 of the rotary tool 8 from the end point after the welding is completed. In this case, a hole is left as a welding mark in this portion.
If this hole remains on the upper surface of the end ring 25, the electric resistance of the end ring 25 increases, and the dynamic balance and appearance quality of the rotor are adversely affected. The overhanging portion 26 of the ring 25 is set, and the overhanging portion 26 is removed after the welding process is completed, thereby removing the welding end mark.
[0032]
Next, a method of manufacturing the rotor according to the third embodiment will be described. In this embodiment, a description will be given in detail with reference to FIGS. 7 and 8 on the relationship that the terminal mark of the convex portion of the rotary tool is not left at the end of the welding operation.
First, the protruding portions 16 on the inner and outer peripheries of the lower end ring piece 25a (not shown) are brought into contact with each other, and the end ring 25 having the accommodation portion 18 is set. Then, the split or integrated rotor core 12 is placed on the end ring 25. In the case of the split-type rotor core 12, similarly to the end ring 25, the projections 17, 17 on the inner and outer circumferences of the rotor core piece 12 a are brought into contact with each other to form a slot 14. Align with the receiving portion 18 of the ring 25.
Accordingly, since the respective protruding portions 16, 16 of the end ring piece 25a come into contact with the respective protruding portions 16, 16 of the adjacent end ring piece 25a, the positioning is performed, so that a jig is not required.
[0033]
After the conductor bar 13 is inserted into the slots 14, 14,... Of the rotor core 12, the upper end ring piece 25a is set on the upper surface of the rotor core 12 (shown in FIG. 7). As shown in FIG. 8, the convex portion 7 of the rotary tool 8 is pressed against the surface of the end ring piece 25 to rotate the rotary tool 8 at high speed, and the convex portion 7 of the rotary tool 8 is pushed into the end ring piece 25a. Here, the protruding length of the convex portion 7 of the rotary tool 8 is set to be shorter than the thickness of the end ring 25 as shown in FIG. 8, and up to the boundary between the end ring 25 and the rotor core 12 as shown in FIG. It has a protruding dimension so as to be a melt stirring portion Y (indicated by hatching). FIG. 8 shows the positions of the rotary tool 8 at different orbital positions collectively for easy understanding.
[0034]
In this state, as shown by a broken line in FIG. 6, the rotary tool 8 is rotated around the accommodating portion 18 of the end ring 25 a plurality of times or only once (twice in this embodiment), and the overhang portion 26 of the end ring 25 is provided. To complete the orbit (at the end E) and raise the rotary tool 8. By rotating the rotary tool 8 in this manner, each end ring 25 and the conductor bar 13 are agitated and fused at the boundary between the end ring 25 and the housing portion 18, and the end ring 25 and the end of the conductor bar 13 are joined. Joined by friction stir welding.
Thereafter, the lower end ring 25 and the conductor bar 13 are welded in the same manner, and the protruding portion 26 of each end ring 25 where the end marks of the welding remain is cut off by a processing machine, thereby completing the manufacture of the rotor 1. .
[0035]
Therefore, according to this embodiment, in addition to the effect of the second embodiment, a concave welding mark remaining when the convex portion 7 of the rotary tool 8 is removed from the end ring 25 in order to end the friction stir welding is formed as an overhang portion. 26, by removing the overhang portion 26 later, a weld mark is not left on the end ring 25, and a high-quality product can be manufactured.
[0036]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the overhang portion 26 may be configured to project inward, and the end point of the friction stir welding may be set here. Also, the case where the projecting portions 16 and 16 of the end ring piece 15a are brought into contact with each other to form the housing portion 18 has been described. However, the housing portion 18 can be formed by abutting the two, and the shape is such that both can be positioned. If there is, it is not limited to the protrusions 16. Further, the number of rotations of the friction stir welding can be freely set.
[0037]
In the embodiment described above, friction stir welding is performed by rotating the rotary tool with respect to the end ring of the rotor, but the position of the rotary tool is fixed, and the rotor is moved so that the tip of the rotary tool is pushed into the end ring, The joining by friction stir welding may be performed by moving the rotor in the circumferential direction so that the rotating tool passes through the boundary portion or the accommodating portion while the tip of the rotating tool is pushed in.
[0038]
Further, in order to improve the assembly workability and reduce the manufacturing cost, the end ring piece 15 and the conductor bar 13 in the embodiment shown in FIGS. A T-shaped structural member 53 having a structure can also be used. In this case, the opposite end ring piece 15 can have the structure of FIG.
According to this embodiment, the conductor bar portion 130 of the T-shaped structural member 53 shown in FIG. 10 is formed into a predetermined length, inserted into the slot of the rotor core, and each end ring piece of the T-shaped structural member 53 is formed. After joining the portions 150 by friction stir welding, joining the end ring pieces on the opposite side eliminates the need for a positioning jig or the like in the height direction of the conductor bar portion 130, thereby improving workability.
[0039]
Here, if the number of slots is large, the number of T-shaped structural members 53 increases, so that two or three T-shaped structural members 53 may be joined together to reduce the number of parts. In addition, the use of the T-shaped structural member 53 has an advantage that a jig for holding the inner and outer diameters as shown in FIG. 3 is not required, but the clearance between the conductor bar portion 130 and the slot is reduced in consideration of the assemblability. When the backlash occurs as in the case of securing a large space, as shown in FIG. 12, engaging portions 140 are provided at both ends of the end ring pieces 150 so that the end ring pieces 150 of the T-shaped structural member 53 can engage with each other. By forming, rattling can be suppressed.
[0040]
Further, as shown in FIGS. 13 to 15, the rotor 1 includes an end ring piece 250 having a shape different from that of the embodiment of FIG. 10 and a conductor bar portion 130 having a shape similar to that of the embodiment of FIG. The T-shaped structural member 55 can be used. A set of four end ring pieces 250 of the T-shaped structural member 55 is provided vertically. In order to form the accommodating portion 18 for receiving the conductor bar portion 130 between the abutting end portions of the adjacent end ring pieces 250, the outer peripheral end and the inner peripheral end of the end ring piece 250 A structure is adopted in which the rectangular convex protrusions 16, 16 whose end faces abut and align with each other are formed, and adjacent end ring pieces 250 abut against each other. That is, the mutual positions are determined by associating the protrusions 16 with each other. Incidentally, the rotor core 12 is an integral side in which a plurality of slots 14 are provided in an undivided cylindrical laminated core. However, as in the third embodiment described above, the rotor core 12 is of a split type and has an outer peripheral side of each rotor core piece 12a. A structure in which the protruding portions 17, 17 are formed also at the end portion and the inner peripheral end portion may be adopted.
[0041]
In this embodiment, four T-shaped structural members 55 are arranged on the upper side, and four T-shaped structural members 55 on the lower side are alternately combined alternately in the vertical direction as shown in FIG. The conductor bar portion 130 of the lower T-shaped structural member 55 is inserted into the receiving portion 18 formed between the ends of the ring piece portion 250 and the slot 14 of the rotor core 12, and the end of the lower T-shaped structural member 55 is inserted. The conductor bar portion 130 of the upper T-shaped structural member 55 is inserted into the housing portion 18 formed between the ends of the ring piece portion 250 and the slot 14 of the rotor core 12.
That is, when the rotor core 12 is developed in the circumferential direction as shown in FIG. 15, the T-shaped structural members 55 are configured to be alternately combined with the upper and lower parts being inverted.
[0042]
Therefore, in this embodiment, since the conductor bar portion 130 is inserted into the housing portion 18 and the slot 14 of the rotor core 12 as in the above-described embodiment of FIGS. 10 to 12, the end ring piece portion of the T-shaped structural member 55 is provided. 250 and the conductor bar portion 130 of the different T-shaped structural member 55 can be accurately positioned. As a result, it is advantageous in that it can be assembled with high accuracy without using a jig for assembly, and the rotor 1 can be assembled by using only eight T-shaped structural members 55 except for the rotor core 12, so that the rotor 1 can be assembled significantly. In addition, the number of parts can be reduced, the assembling workability can be further improved, and the number of parts can be reduced, and the manufacturing cost can be greatly reduced.
In the embodiment shown in FIGS. 10 to 15 described above, the overhang portion 26 of the third embodiment is provided on the end ring pieces 150 and 250, and the end mark of the convex portion of the rotary tool is left at the end of the welding operation. It may not be.
[0043]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the conductor bar and the split end ring can be integrated in a state where they are agitated and fused at the boundary between the two. In this case, there is an effect that the connection strength can be ensured high without causing defects and electrical connection failure in the above, and the material cost can be suppressed.
[0044]
According to the invention described in claim 2, in addition to the above-described effects, the end ring pieces can be positioned by forming the accommodating portion by abutting the respective end portions of the end ring pieces. There is an effect that it can be assembled with high accuracy without using a jig for holding the inner and outer diameters.
And since a conductor bar can be inserted in an accommodation part, a conductor bar can be positioned and arranged correctly.
[0045]
According to the third and fourth aspects of the present invention, a recessed welding mark left when the convex portion of the rotary tool is removed from the end ring to end the friction stir welding can be left on the overhang portion. By removing the overhanging portion later, there is no welding mark left on the end ring, and there is an effect that a high quality product can be manufactured.
[0046]
According to the invention described in claim 5, the number of parts can be reduced by using the T-shaped structural member in which the end ring piece and the conductor bar are integrated, so that the assembling workability can be improved and the manufacturing cost can be reduced. There is an effect that can be reduced.
[0047]
According to the sixth aspect of the present invention, since the rotor core and the T-shaped structural member, which is a single part, can be manufactured only, the number of parts can be greatly reduced, the assembling workability can be further improved, and the manufacturing cost can be greatly increased. There is an effect that can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view of a main part of a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing a state before welding according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a perspective view showing a jig setting state according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a perspective view showing a welding state of the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a plan view corresponding to FIG. 2 of a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a plan view corresponding to FIG. 2 of a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory sectional view taken along line AA in FIG. 6 of a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an explanatory sectional view showing a welding state according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a partial plan view of a third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a perspective view showing another embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a plan view showing an assembled state of another embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a plan view corresponding to FIG. 11, showing another embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a perspective view showing still another embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a plan view showing an assembled state of still another embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a sectional view taken along the line BB of FIG. 14 showing still another embodiment of the present invention;
[Explanation of symbols]
2,12 rotor core
2a, 12a Rotor core piece
3,13 conductor bar
3a end
4,14 slots
5,15,25 End ring
5a, 15a, 25a End ring piece
7 convex
8 rotating tools
16 protrusions (ends)
18 accommodation
26 Overhang
53,55 T-shaped structural members
130 Conductor bar
150, 250 End ring piece
