JP2007020359A

JP2007020359A - 電動機及び電動機回転子の製造方法

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Publication number: JP2007020359A
Application number: JP2005201224A
Authority: JP
Inventors: Seika Sasaki; 聖夏佐々木; Takeshi Suwazono; 健諏訪園
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2005-07-11
Filing date: 2005-07-11
Publication date: 2007-01-25

Abstract

【課題】銅バー方式の回転子を有する電動機において、銅バーをスロットに挿入する際の段取、加工など製造が容易な電動機及び電動機回転子の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】外周部にスロット４を打ち抜いた鋼板を積層して鉄心を構成する際、スペーサとなるダクトピース５を挿入することにより通風ダクトを形成し、更に前記スロット４に伝導棒８をそれぞれ通し、前記鉄心外周を旋盤加工して電動機の回転子を製造する方法において、前記ダクトピース５が放射状に配置される端板６外周に前記ダクトピース５と同じ高さの連結リング３を予め接合し、該端板６を含む前記鋼板を積層して前記鉄心を構成し、当該鉄心の前記スロット４に前記伝導棒８を挿入して当該鉄心外径を旋盤加工した後、前記端板から前記連結リング３を分離することを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、電動機及び電動機回転子の製造方法に関する。詳しくは、銅バー方式の回転子を有する電動機及びその回転子の製造方法に関する。更に、ダクト付開放形誘導電動機にも利用可能なものである。

電動機の回転子において、図９（ａ）（ｂ）に示すように、外周部に一定間隔でスロット０１を打ち抜いた薄いけい素鋼板０２を積層して鉄心０３を作り、それらのスロット０１の中に図示しない銅の伝導棒（銅バー）を各々通し、鉄心０３の両端で銅バーの両端を図示しない短絡環（エンドリング）で、短絡した形のものがある。いわゆる、銅バー方式である。

銅バー方式の回転子において、図１０（ａ）（ｂ）に示すように、鉄心ブロック０３ａと鉄心ブロック０３ａの間にスペーサーとなるダクトピース０５を挿入して冷却空間（通風ダクト）０６を設け、放熱効果を高める構造のものがある（特許文献１〜５参照）。

この構造は、鉄心用の鋼板より一回り外径の小さい鋼板（端板）０７のスロット０１とスロット０１の間に放射状に、ダクトピース０５を溶接し、鋼板積層の際、特定の間隔で複数の鉄心ブロック０３ａの間にダクトピース付の端板０７を挿入して鉄心を構成したものである。ダクトピース０５は、図１１に示すようにＩ状断面を有する板状のものである
。
特許第３３７８４８３号特許第２７０２３２７号特開平４−８７５４２号公報実開平７−２３９５５号公報特開平９−１９１６１７号

しかし、上述した方法はスロット数の多い鉄心においては、ダクトピース０５とダクトピース０５の間隔が狭くなり、効果的な放熱が得られない。
それを解消するため、図１２に示すように、ダクトピース０５を１つ飛ばし配置にする方法がある。即ち、外周部に一定間隔でスロット０１を打ち抜いた端板０６において、２個のスロット０１毎にダクトピース０５を放射状に配置している。

その製造工程において、図１３に示すように、ダクトピース０５の配置されている個所は銅バー０４を挿入しても支えがあるため鋼板０２は変形しないが、図１４に示すように、ダクトピース０５の配置されていない箇所は支えがなく、銅バー０４を挿入する際、力Ｆのかかる方向に鋼板０２は倒れ、変形してしまう。

回転子の外径を旋盤加工する際も、切削抵抗により上記と同様に鋼板０２は変形し、その隙間に切粉が入ってしまう。
また、旋盤加工後、図１５に示すように、変形を直そうと鋼板０２を起こすと、倒れていた部分が突出し、外径が均一でなくなってしまう。
これらの問題を解消するため以下のような方法（１）（２）を用いている。

（１）ダクトピース０５のない箇所に、その都度スペーサー（図示省略）を挿入し変形を防ぐ。
（２）一度に削る量を少なくし切削抵抗を軽減し、一度削る度、鋼板０２を起こし変形を少なくする。
これらの工程は、段取、加工ともに時間がかかり作業者への負担となる。
このように、スペーサーの挿入、加工時間大であり、作業者への負担が大きい。

また、開放形誘導電動機においても、図１８（ａ）（ｂ）に示すように、回転子導体が銅バーである場合、放熱性を高める為に、回転子鉄心０８に通風ダクト０９を設けると共に固定子鉄心０１０に通風ダクト０１１を設けている。即ち、鉄心積層時にスロット０１２，０１３間に放射状にダクトピース０１４，０１５を配置して、それぞれ溶接して通風ダクト０９，０１１を形成している。通風ダクト０９，０１１は、シャフト０１６のモータ軸方向にある間隔で複数配置されている。

このような開放形誘導電動機においては、図１８（ａ）（ｂ）のようにスロット０１２，０１３の間にダクトピース０１４，０１５を配置するために、ダクトピース０１４，０１５を１枚ずつ溶接しなければならない。また、回転子に２次導体（銅バー）を入れるとき、ダクトピース０１４がない部分（図１２参照）で力を加えた方向に鋼板が曲がってしまう恐れがあった。
このため、鉄板が曲がらないように治具を用いるか、曲がった部分を修正しなければならなず製作に時間がかかってしまう。

本発明は上記従来技術に鑑みてなれたものであり、銅バー方式の回転子を有する電動機において、銅バーをスロットに挿入する際の段取、加工などが少なく、製造が容易な電動機及び電動機回転子の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る電動機の回転子製造方法は、外周部にスロットを打ち抜いた鋼板を積層して鉄心を構成する際、スペーサとなるダクトピースを挿入することにより通風ダクトを形成し、更に前記スロットに伝導棒をそれぞれ通し、前記鉄心外周を旋盤加工して電動機の回転子を製造する方法において、前記ダクトピースが放射状に配置される端板外周に前記ダクトピースと同じ高さの連結リングを予め接合し、該端板を含む前記鋼板を積層して前記鉄心を構成し、当該鉄心の前記スロットに前記伝導棒を挿入して当該鉄心外径を旋盤加工した後、前記端板から前記連結リングを分離することを特徴とする。

本発明の請求項２に係る電動機の回転子製造方法は、請求項１において、前記ダクトピースは前記スロットを一つ飛ばしで放射状に配置されることを特徴とする。

本発明の請求項３に係る電動機は、回転子鉄心に通風ダクトを設けると共に固定子鉄心に通風ダクトを設け、前記通風ダクトは、スロットを打ち抜いた鋼板を積層して前記鉄心を構成する際にスペーサとなる複数のダクトピースを挿入することにより形成された電動機において、前記ダクトピースは前記通風ダクトを遮らない連結リングにより放射状に連結されることを特徴とする。

本発明の請求項４に係る電動機は、請求項３において、前記ダクトピースの形状を板状又は棒状としたことを特徴とする。

本発明の請求項５に係る電動機は、請求項３又は４において、前記連結リングは前記ダクトピースの内周部又は外周部を周方向に連結することを特徴とする。

本発明は、銅バー方式の回転子を製造する方法において、スロットに伝導棒を挿入する際及びその後に鉄心外周を旋盤加工する際に、ダクトピースと同じ高さの連結リングがダクトピースと共に積層された鋼板を補強する支えリングとして機能し、伝導棒をスロットに挿入する際の鋼板の変形が確実に防止され、また、鉄心外周を旋盤加工する際にも鋼板の変形が確実に防止できる。

特に、ダクトピースをスロットを一つ飛ばしで配置した場合に、ダクトピースの配置されていない個所も連結リングが支えリングとして鋼板を支えることにより、変形が確実に防止される。

本発明は、銅バー方式の回転子を有する電動機において、複数のダクトピースを連結リングにより放射状に連結したため、スロットを打ち抜いた鋼板を積層して鉄心を構成する際に、複数のダクトピースを端板にそれぞれ溶接する必要がなく、また、連結リングは通風ダクトを遮らないので、製造後に取り外す必要がない。しかも、連結リングによりダクトピースが補強されるため、回転子鉄心のスロットに伝導棒を挿入する際にも変形を防止できる利点がある。

また、ダクトピースの形状は、板状としても良いし、また、棒状とすることができ、更に、連結リングは、ダクトピースを放射状に連結できれば、ダクトピースの内周部又は外周部を連結しても良く、特に、ダクトピースの内周部を連結する連結リングと、ダクトピースの外周部を連結する連結リングを組み合わせても良い。

以下に実施例１，２として説明する実施形態が本発明を実施するための最良の形態である。

本発明の第１の実施例に係る電動機回転子の製造方法を図１〜図８に示す。

先ず、図１に示すように、ダクトピースと同じ高さで、端板の外周長に二個ののりしろ分を加えた長さに鋼板１を帯状に切り出し、この鋼板１を丸めて、図２に示すように、のりしろを相互に溶接して溶接部２とした連結リング３を構成する。ダクトピースの高さは、回転軸方向の長さをいう。

次に、図３に示すように、外周部にスロット４が一定間隔で打ち抜かれ、スロット４を一つ飛ばしでダクトピース５を放射状に配置したダクトピース付端板（鉄心用の鋼板よりも外径の小さい鋼板）６を用意する。
引き続き、図４（ａ）（ｂ）及び図５に示すように、ダクトピース付端板６の外周部に連結リング３を複数箇所で溶接して結合する。

その後、図６に示すように、連結リング３及びダクトピース付端板６を鋼板と共に積層することにより、鉄心ブロック７と鉄心ブロック７との間にスペーサとなるダクトピース５を配置する。連結リング３は、ダクトピース５と同じ高さであるので、図６に示すように鉄心積層後は、ダクトピース５は連結リング３に隠れて見えない状態となり（図６において、連結リング３には格子を入れて示す）、連結リング３はダクトピース５が配置されていない部分も含め鋼板の全周を支える支えリングとして機能する。

このように連結リング３で鋼板の全周を支えた状態で、スリット４に銅バー８を通し、銅バー８の両端をエンドリング９でそれぞれ短絡し、更に、鉄心ブロック７の外径を旋盤で加工する。
その後、図７及び図８に示すように、ダクトピース付端板６から連結リング３を分離する。ダクトピース５は端板６と共に鉄心中に残り、図７に示すように、ダクトピース５が外部より見える状態となる（図７において、ダクトピースにハッチングを入れて示す）。つまり、連結リング３を分離すると、通風ダクトは連結リング３により遮られない状態となる。連結リング３は、図８に示すように、溶接部２、つまり、のりしろで接合を除去されて円弧状帯板に戻る。

このように、ダクトピースと同じ高さの鋼板１をリング状に丸めてダクトピース付端板６に連結リング３として溶接し、鉄心を積層する際に、連結リング３及びダクトピース付端板６を鉄心ブロック７の間に挿入して通風ダクトを形成するので、銅バー８をスロット４に挿入する際、また、回転子外径を旋盤加工する際に、連結リング３が鋼板を全周に渡り補強する支えリングとして機能するので、従来技術に比較して以下の利点がある。

（１）銅バー挿入時のスペーサー挿入の手間を削減できる。
（２）旋盤時の削りしろを少なくする必要が無く、時間の短縮ができ、また、鋼板をその都度起こさなくてよい。
（３）加工時、連結リング３により鋼板が均等に支えられるので、ダクトピース６の間隔を広げることができ、放熱効果を向上することができる。

本発明の第２の実施例に係るダクト付開放形誘導電動機を図１６及び図１７に示す。

本実施例においては、回転軸に垂直な方向で切断した断面図を図１７に示すように、固定子鉄心及び回転子鉄心は、スペーサとなるダクトピース１１，１２を挿入することにより通風ダクトが形成され、ダクトピース１１，１２は何れも連結リング１３，１４，１５により放射状に連結されている。

即ち、固定子鉄心においては、放射状に配置されたダクトピース１１の外周部が連結リング１３により結合され、また、回転子鉄心においては、放射状に配置されたダクトピース１２の外周部及び内周部がそれぞれ連結リング１４，１５により連結されている。

連結リング１３，１４，１５は、ダクトピース１１，１２により形成される通風ダクトを遮らないように、つまり、通風ダクトの通風の妨げとならないよう、ダクトピース１１，１２の高さよりも十分低い高さとなっている。
例えば、図１６（ａ）に示すように、ダクトピース１２の外周部及び内周部の上下の２箇所が薄板状の連結リング１４ａ，１４ｂ及び１５ａ，１５ｂで連結され、ダクトピース１２は外部から見える状態となっている。

ここで、ダクトピース１１，１２の形状は特に制限されるものではなく、図１６（ａ）中の破線で囲んだ部分Ａを抜き出して図１６（ｂ）（ｃ）に示すように、軸方向に沿った形状を板状としたダクトピース１２ａとしても良いし、軸方向に沿った形状を棒状としたダクトピース１２ｂとしても良い。
本実施例では、ダクトピース１１，１２を連結リング１３，１４，１５で放射状に連結するので、積層時にダクトピース１１，１２を１枚ずつ溶接しなくても良くなり、製作が簡単になる。

また、ダクトピース１１，１２を連結リング１３，１４，１５で放射状に連結して補強するので、回転子鉄心のスロットに２次導体を入れるときや、その後の修正加工時に鋼板が曲がらなくなる利点もある。

本発明は、電動機及び電動機回転子の製造方法、詳しくは、銅バー方式の回転子を有する電動機及びその回転子の製造方法に利用でき、ダクト付開放形誘導電動機にも利用可能なものである。

本発明の第１の実施例に係る帯状に切り出された鋼板の正面図である。本発明の第１の実施例に係る連結リングの正面図である。本発明の第１の実施例に係るダクトピース付端板の正面図である。図４（ａ）（ｂ）は、それぞれ本発明の第１の実施例に係る連結リングの斜視図、側面図である。本発明の第１の実施例に係る連結リング及びダクトピース付端板の正面図である。本発明の第１の実施例に係る連結リング及びダクトピース付端板を積層して構成した鉄心の正面図である。発明の第１の実施例に係る連結リング及びダクトピース付端板を積層して構成した鉄心から連結リングを分離した状態の正面図である。発明の第１の実施例に係る分離された連結リングの正面図である。図９（ａ）（ｂ）は、それぞれ従来の銅バー方式の回転子の正面図、斜視図である。図９（ａ）（ｂ）は、それぞれ従来の銅バー方式のダクトピース付回転子の正面図、斜視図である。ダクトピースの斜視図である。ダクトピース一つ飛ばしの配置を示す正面図である。ダクトピースがある場合の銅バー挿入時の状態を示す説明図である。ダクトピースがない場合の銅バー挿入時の状態を示す説明図である。旋盤加工後の変形の状態を示す説明図である。図１６（ａ）は、連結リングにより放射状に連結されたダクトピースの斜視図、図１６（ｂ）は板状のダクトピースを示す斜視図、図１６（ｃ）は棒状のダクトピースを示す斜視図である。連結リングにより放射状に連結されたダクトピースの配置図である。図１８（ａ）（ｂ）は、それぞれ従来のダクト付誘導電動機の正面図、断面図である。

符号の説明

１鋼板
２溶接部
３連結リング
４スロット
５ダクトピース
６ダクトピース付端板
７鉄心ブロック
８銅バー
９エンドリング
１１，１２ダクトピース
１３，１４，１４ａ，１４ｂ，１５，１５ａ，１５ｂ連結リング

Claims

外周部にスロットを打ち抜いた鋼板を積層して鉄心を構成する際、スペーサとなるダクトピースを挿入することにより通風ダクトを形成し、更に前記スロットに伝導棒をそれぞれ通し、前記鉄心外周を旋盤加工して電動機の回転子を製造する方法において、前記ダクトピースが放射状に配置される端板外周に前記ダクトピースと同じ高さの連結リングを予め接合し、該端板を含む前記鋼板を積層して前記鉄心を構成し、当該鉄心の前記スロットに前記伝導棒を挿入して当該鉄心外径を旋盤加工した後、前記端板から前記連結リングを分離することを特徴とする電動機回転子の製造方法。
請求項１において、前記ダクトピースは前記スロットを一つ飛ばしで放射状に配置されることを特徴とする電動機回転子の製造方法。
回転子鉄心に通風ダクトを設けると共に固定子鉄心に通風ダクトを設け、前記通風ダクトは、スロットを打ち抜いた鋼板を積層して前記鉄心を構成する際にスペーサとなる複数のダクトピースを挿入することにより形成された電動機において、前記ダクトピースは前記通風ダクトを遮らない連結リングにより放射状に連結されることを特徴とする電動機。
請求項３において、前記ダクトピースの形状を板状又は棒状としたことを特徴とする電動機。
請求項３又は４において、前記連結リングは前記ダクトピースの内周部又は外周部を周方向に連結することを特徴とする電動機。