JP2004140978A

JP2004140978A - かご形誘導機回転子、及び、それの製造方法

Info

Publication number: JP2004140978A
Application number: JP2002305839A
Authority: JP
Inventors: Yukio Yamashita; 山下　幸生; Shinji Arinaga; 有永　真司; Seiichi Ibaraki; 茨木　誠一; Yoshimi Komatsu; 小松　善美; Masaru Oku; 奥　勝
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-10-21
Filing date: 2002-10-21
Publication date: 2004-05-13

Abstract

【課題】性能を劣化さぜずに製造コストをより低減すること。
【解決手段】鉄心１と、鉄心１に軸方向に形成される複数の溝２に嵌め込まれるスロットバー５と、複数のスロットバー５の軸方向端面を互いに電気的に短絡する短絡環７とから構成されている。スロットバー５の複数の第１部分円筒状周面と鉄心５の第２部分円筒状周面とは概ね同一の単一円筒面２６を形成する。スロットバー５は、半径方向に鉄心で被覆されず、相手側電機子に対してより近接し、磁気誘導効果が増大する。スロットバー５は簡単な型により溶融金属の流し込みにより形成され、製造コストが各段に低減する。
【選択図】　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、かご形誘導機回転子、及び、それの製造方法に関し、特に、製造コストを低減するかご形誘導機回転子、及び、それの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
誘導機として、かご形誘導機が知られている。かご形誘導機には、かご形回転子が用いられている。かご形回転子は、鉄心と、回転軸心方向に鉄心を貫通し同一面上に配置される多数のスロットバー（導体棒）と、多数のスロットバーのそれぞれの軸方向端面どうしを電気的に短絡する短絡環とから構成されている。
【０００３】
かご形回転子には、その製造コストの低減が求められている。製造コストの低減のための技術は、後掲特許公報で知られている。よりコストを低減することが求められる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２１５２８６号公報
【特許文献２】
特開２０００−５０５８０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、性能を劣化さぜずに製造コストをより低減することができるかご形誘導機回転子、及び、それの製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
その課題を解決するための手段が、下記のように表現される。その表現中に現れる技術的事項には、括弧（）つきで、番号、記号等が添記されている。その番号、記号等は、本発明の実施の複数の形態又は複数の実施例のうちの少なくとも１つの実施の形態又は複数の実施例を構成する技術的事項、特に、その実施の形態又は実施例に対応する図面に表現されている技術的事項に付せられている参照番号、参照記号等に一致している。このような参照番号、参照記号は、請求項記載の技術的事項と実施の形態又は実施例の技術的事項との対応・橋渡しを明確にしている。このような対応・橋渡しは、請求項記載の技術的事項が実施の形態又は実施例の技術的事項に限定されて解釈されることを意味しない。
【０００７】
本発明によるかご形誘導機回転子は、鉄心（１又は１’）と、鉄心（１）に軸方向に形成される複数の溝（２又は２’）に嵌め込まれるスロットバー（５又は５’）と、複数のスロットバー（５）の軸方向端面を互いに電気的に短絡する短絡環（７又は７’）とから構成され、スロットバー（５）の複数の第１部分円筒状周面と鉄心（５）の第２部分円筒状周面とは概ね同一の単一円筒面（２６又は２６’、又は、３３又は３３’）を形成する。
【０００８】
スロットバー（５）は、半径方向に鉄心で被覆されず、相手側電機子に対してより近接し、磁気誘導効果が増大する。
【０００９】
第２部分円筒状周面（２６）は鉄心の外側周面、又は、内側周面である。そのような誘導回転子は、ステータ又はロータとして提供され得る。
【００１０】
短絡環（７）は、スロットバー（５）に金属結晶構造的に一体である。金属結晶構造的に一体であることは、後述される成形方法により具体的に明らかにされる。
【００１１】
本発明によるかご形誘導機回転子は、鉄心部材（１）と、鉄心部材（１）に軸方向に形成される複数の溝（２）に嵌め込まれるスロットバー（５）と、複数のスロットバー（５）の軸方向端面を互いに電気的に短絡する短絡環（７）とから構成され、スロットバー（５）の複数の第１部分円筒状周面と鉄心部材（１）の第２部分円筒状周面とは概ね同一の単一円筒面（２６）を形成するかご形誘導機回転子を製造するかご形誘導機回転子の製造方法であり、鉄心部材（１）を構成するステップと、鉄心部材（１）の周面側に軸方向に延び半径方向に開放された溝（２）を形成するステップと、溝（２）に第１金属メッキ層を形成するステップと、鉄心部材（１）の軸直角端面（２３）に第２金属メッキ層を形成するステップと、第１金属メッキ層のうち単一円筒面（３３）から外側に位置する部分を削除するステップとから構成されている。
【００１２】
半径方向に開放されている溝（２）の溝面に溶融金属を流し込むことは、鉄心部材（１）を溶融金属の中に漬け込むことに同じであり、長い穴の中に溶融金属を通し込むことより、溶融金属の流し込みが確実であり、流し込み圧力（射出圧力）がより低減され、型（１１）のコストが削減され、且つ、スロットバー（５）に気泡が入り込むことがより確実に抑制される。
【００１３】
第１金属メッキ層を形成する既述のステップは、型（１１）の中に鉄心部材（１）を挿入するステップと、型（１１）の中に溶融金属を注入するステップとから形成され、溶融金属を注入する既述のステップでは、結果的に、溝（２）の軸方向の両端の間の全溝面が溶融金属に接触することになる。第２金属メッキ層を形成する既述のステップでは、鉄心部材（１）の軸方向の両端面が溶融金属に接触する。このような製造工程では、短絡環（７）とスロットバー（５）とが金属結晶体として一体物として形成され、スロットバー（５）と短絡環（７）の間の電気伝導性が完全である。
【００１４】
第１金属メッキ層の円筒状周面を旋削して鉄心部材（１）の周面の直径と第１金属メッキ層の周面の直径とを等しくして単一円筒面（２６）を形成する製造工程は、スロットバー（５）の成形コストをより一層に低減することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図に対応して、本発明によるかご形誘導機回転子は、スロットバーが回転子側鉄心の円筒周面側に露出して形成されている。その回転子側鉄心１には、図１に示されるように、多数の溝２が形成されている。溝２は、半径方向内側で小半径円筒部分面３である底面と、円周方向に直交し、又は、円周方向に概ね直交し円周方向に対向する両側面４とを有し、半径方向外側に開放されている。スロットバー５は、溝２に埋め込まれた金属で形成されている。スロットバー５の外周面を含む円筒面は、回転子側鉄心１の外周面を含む円筒面に一致している。
【００１６】
回転子側鉄心１の軸直角両側端面とスロットバー５の軸直角両側端面とは、図２に示されるように、同一両側端面６を形成している。同一両側端面６に直接に短絡環７が接合している。スロットバー５と短絡環７とは一体成形体を形成している。短絡環７は、同一両側端面６のそれぞれの円環状外周域に接合している。短絡環７に代えられて短絡円板が用いられ得る。この場合には、その短絡円板は、回転子側鉄心１の中心穴領域を除いて、同一両側端面６の全面に接合することが可能である。回転子側鉄心１には、回転軸が通る中心穴８が軸方向に通されて開けられている。
【００１７】
図３〜図７は、本発明によるかご形誘導機回転子の製造方法を示している。図３に示される回転子側鉄心１は、第１製造工程により製造されている。回転子側鉄心要素１’は、多数枚の電磁鋼板９により一体化されている。電磁鋼板９の外周域には、溝２を形成する溝要素２’が等角度間隔で形成されている。電磁鋼板９には、回転子側鉄心１の中心穴に部分的に相当する中心穴要素８’が開けられている。
【００１８】
図４は、第２製造工程を示している。第２製造工程では、型１１が用いられる。型１１は、円筒状シリンダタイプの第１型１２と、ピストンタイプの第２型１３とから形成されている。第２型１３は、第１型１２の開放口に軸心線方向に可動に挿入されている。第１型１２の蓋には、溶融金属流出入口１４が形成されている。溶融金属１５は開閉弁１６を介してキャビティ１７に流出可能に流入する。
【００１９】
第１製造工程で製造された図３の回転子側鉄心１は、それの中心穴８に回転軸相当の中心穴塞ぎ棒１８が圧入的に挿入され、図４に示されるように、第１型１２と第２型１３とで形成されるキャビティ１７の中に位置決めされて挿入される。中心穴塞ぎ棒１８の一端面は、第１型１２の軸直角内面１９に接触している。キャビティ１７は、回転子側鉄心１の一方側軸直角端面２１と軸直角内面１９との間の第１短絡環対応キャビティ２２と、回転子側鉄心１の他方側軸直角端面２３と第２型１３の軸直角端面２４との間の第２短絡環対応キャビティ２５と、回転子側鉄心１の円筒状外周面２６と第１型１２の円筒状内周面２７との間の環状キャビティ２８との合成により形成されている。開閉弁１６の開閉制御と第２型１３の相対的軸方向運動制御とにより、第１短絡環対応キャビティ２２と第２短絡環対応キャビティ２５と環状キャビティ２８とが形成される単一のキャビティに溶融金属１５が射出的に注入される。
【００２０】
図４に示される第２製造工程で、回転子側鉄心１を全周囲的に囲む金属被覆円柱体２９が製造される。図５は、第２型１３が第１型１２から抜き取られた後に第１型１２から抜き取られた金属被覆円柱体２９を示している。金属被覆円柱体２９は、回転子側鉄心１と多数のスロットバー５とが一体介したスロットバー同体化中間製品である。金属被覆円柱体２９は、回転子側鉄心１の部分円筒状外側面とスロットバー５の部分円筒状外側面とに接合する円筒状外皮３１を形成している。円筒状外皮３１は、環状キャビティ２８に対応している。金属被覆円柱体２９は、図６に示されるように、回転子側鉄心１の両側軸直角端面とスロットバー５の両側軸直角端面とに接合する円板状外皮３２を更に形成している。両側の円板状外皮は、第１短絡環対応キャビティ２２と第２短絡環対応キャビティ２５とにそれぞれに対応している。
【００２１】
図６は、第３製造工程を示している。スロットバー５の多数の部分円筒状外側面を連続化する単一円筒面３３の外側に位置する円筒状外皮３１は、旋削により削り落とされる。その旋削は、旋盤により行われる。図７は、そのような旋盤加工により単一円筒面３３の外側の部分である円筒状外皮３１が除かれて多数のスロットバー５の部分円筒状外側面が露出した中間製造品３４を示している。
【００２２】
図８は、第４製造工程を示している。円板状外皮３２のうち単一円筒面３３の内側の部分が旋盤により旋削される。その旋削により、短絡環７が残存する。第４製造工程は省略され得る。図８に示される製造品は、図１に示される完成品に同じである。スロットバー５と短絡環７は、溶融金属が個体化して形成される金属結晶個体構造の一体物であり、スロットバー５と短絡環７の間の電気伝導性はその金属個体が持つ電気伝導性を持つ点で完全である。
【００２３】
図９は、本発明によるかご形誘導機回転子の製造方法の実施の他の形態を示している。実施の既述の形態では、かご形回転子は、外側に配置される固定子の内側に配置されているが、実施の本形態では、かご形回転子は内側に配置される固定子の外側に配置されている。既述の溝２に相当する溝２’は、既述の回転子側鉄心１に相当する回転子側鉄心１’の内周面側に形成されている。回転子側鉄心１’が、図４に示される型１１に挿入される。実施の本形態では、図４に示される型と回転子側鉄心１’との関係では、第１短絡環対応キャビティ２２と第２短絡環対応キャビティ２５は存在するが環状キャビティ２８は存在しない。第１型１２の中の中心領域には、図９に示されるように、中央側円柱体３５が固定的に配置される。
【００２４】
型１１と回転子側鉄心１’との間に形成される第１短絡環対応キャビティ２２と第２短絡環対応キャビティ２５とに、開閉弁１６を介して溶融金属が注入される。回転子側鉄心１’と中央側円柱体３５との間に形成されるキャビティ３６に溶融金属が射出的に注入される。溶融金属の固化により、溝２’にスロットバー５’が埋め込まれて形成され、同時的に、スロットバー５’に一体に接続し回転子側鉄心１’の内側周面に接合する円筒状内皮３１’が形成される。円筒状外皮３１’と第１型１２とから、円筒状外皮３１’とスロットバー５’と回転子側鉄心１’とが一体化している中間製造品が抜き出される。
【００２５】
回転子側鉄心１’の多数の内側部分円筒面を含む単一円筒面３３’より内側にある円筒状外皮３１’が内径旋削旋盤により削り落とされる。このような旋削により、回転子側鉄心１’の多数の内側部分円筒面と多数のスロットバー５’の内側円筒面は単一円筒面を形成する。軸直角端面に接合する円板状外皮３２’の一部が旋削され、図１０に示されるように、短絡環７’が形成される。短絡環７’は、スロットバー５’に電気伝導性の点で完全であることは、実施の先の形態のそれに同じである。
【００２６】
本発明によるかご形誘導機回転子は、回転子として既述されているが、回転子と固定子との間の電気磁気的相互作用は相対的に対称であるから、固定子側として適用され得る。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によるかご形誘導機回転子、及びそれの製造方法は、性能を劣化させずに製造コストを各段に低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明によるかご形誘導機回転子の実施の形態を示す側面断面図である。
【図２】図２は、図１の正面図である。
【図３】図３は、本発明によるかご形誘導機回転子の製造方法の実施の形態を示す側面図である。
【図４】図４は、本発明によるかご形誘導機回転子の製造方法の実施の形態で使用される型を示す正面断面図である。
【図５】図５は、中間製造品を示す側面断面図である。
【図６】図６は、他の製造工程で製造される他の中間製造品を示す正面断面図である。
【図７】図７は、更に他の製造工程で製造される更に他の中間製造品を示す正面断面図である。
【図８】図８は、本発明によるかご形誘導機回転子の製造方法の実施の形態で製造される最終製品を示す正面断面図である。
【図９】図９は、本発明によるかご形誘導機回転子の製造方法の実施の他の形態を示す側面断面図である。
【図１０】図１０は、図９の製造工程で製造される最終製品を示す正面断面図である。
【符号の説明】
１，１’…鉄心部材
２，２’…溝
５，５’…スロットバー
７，７’…短絡環
２３…軸直角端面
２６，２６’…単一円筒面
３３…単一円筒面

Claims

鉄心と、
前記鉄心に軸方向に形成される複数の溝に嵌め込まれるスロットバーと、
複数の前記スロットバーの軸方向端面を互いに電気的に短絡する短絡環とを構成し、
前記スロットバーの複数の第１部分円筒状周面と前記鉄心の第２部分円筒状周面とは概ね同一の単一円筒面を形成する
かご形誘導機回転子。
前記第２部分円筒状周面は前記鉄心の外側周面である
請求項１のかご形誘導機回転子。
前記第２部分円筒状周面は前記鉄心の内側周面である
請求項１のかご形誘導機回転子。
前記短絡環は前記スロットバーに金属結晶構造的に一体である
請求項１〜３から選択される１請求項のかご形誘導機回転子。
鉄心と、
前記鉄心に軸方向に形成される複数の溝に嵌め込まれるスロットバーと、
複数の前記スロットバーの軸方向端面を互いに電気的に短絡する短絡環とを構成し、
前記スロットバーの複数の第１部分円筒状周面と前記鉄心の第２部分円筒状周面とは概ね同一の単一円筒面を形成するかご形誘導機回転子を製造するかご形誘導機回転子の製造方法であり、
鉄心部材を構成するステップと、
前記鉄心部材の周面側に軸方向に延び半径方向に開放された溝を形成するステップと、
前記溝に第１金属メッキ層を形成するステップと、
前記鉄心部材の軸直角端面に第２金属メッキ層を形成するステップと、
前記第１金属メッキ層のうち前記単一円筒面から外側に位置する部分を削除するステップ
とを構成するかご形誘導機回転子の製造方法。
前記第１金属メッキ層を形成する前記ステップは、
型の中に前記鉄心部材を挿入するステップと、
前記型の中に前記溶融金属を注入するステップとを形成し、
前記溶融金属を注入する前記ステップでは、前記溝の軸方向の両端の間の全溝面が前記溶融金属に接触する
請求項５のかご形誘導機回転子の製造方法。
前記第２金属メッキ層を形成する前記ステップでは、前記鉄心部材の軸方向の両端面が前記溶融金属に接触する
請求項６のかご形誘導機回転子の製造方法。
前記第１金属メッキ層の円筒状周面を旋削して前記鉄心部材の周面の直径と前記第１金属メッキ層の周面の直径とを等しくして単一円筒面を形成するステップ
を更に構成する請求項６又は７のかご形誘導機回転子の製造方法。