JP2010154730A - Rotor for motor and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動機の回転子とその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a rotor of an electric motor and a method for manufacturing the same.
各種回転電動機では、性能向上のために、様々な対応が進められている。この中で回転子に対する方策では、コア部品として使用する電磁鋼板や導体バーの材質変更による特性向上や、導体バーの占積率向上やコア形状の変更が挙げられる。 Various types of rotary electric motors are being promoted in various ways to improve performance. Among these, measures for the rotor include improvement in characteristics by changing the material of the electromagnetic steel sheet and conductor bar used as the core component, improvement in the space factor of the conductor bar, and change in the core shape.
図16に、従来の電動機回転子の構成例を示す。薄い電磁鋼板の中央にコアシャフト穴12、円周上に概台形形状としたコアスロット11を複数形成したコア1を、所定高さとなるように複数枚積層し、その軸方向両端にコア1と概同形状をしたエンドリング2を配置し、コア1中央部のコアシャフト穴12にシャフト3を貫通させ、コア1及びエンドリング2のコアスロット11をまたがるように導体バー4を貫通させた後、エンドリング2と導体バー4をろう付けなどの各種方法で接合し、電気的導通を図ることで、電動機のかご形回転子を形成する。
FIG. 16 shows a configuration example of a conventional electric motor rotor. A plurality of
この構成において、エンドリング2と導体バー4を別部品として準備し、積層したコア1に組み立てた後で接合する方法を述べたが、ダイキャスト製法では、積層したコア1のコアスロット11をキャビティとして、溶融させた金属を流し込み、一度にエンドリング2と導体バー4を形成する方法が適用されている。
In this configuration, the
しかし、このダイキャスト製法では、エンドリング2と導体バー4に使用する材料としてアルミニウムやアルミニウム合金を溶融金属とした適用事例は多くあるが、エンドリング2と導体バー4の抵抗を下げることによる性能向上を狙うために、銅や銅合金を溶融金属として使用した事例は非常に少ない。これは金属の溶融温度がアルミニウム660℃前後に対して、銅1083℃前後と非常に高いためである。このことにより、銅ダイキャスト製法においては、流動途中での温度低下による充填不充分を始めとする歩留まり低下や、それを解消するための部材の余熱や高速で充填するためのダイキャストマシンの性能アップ、高温に接触する部品の高耐熱性材料の使用等、アルミニウムより高価な銅材料の価格に加え設備の償却費も高く、結果として1個当りの価格が大幅に上がる原因となっていた。
However, in this die cast manufacturing method, there are many application examples in which aluminum or an aluminum alloy is used as a molten metal as a material used for the
また、エンドリング2と導体バー4の接合にろう付けを採用した場合、良好な接合状態を得るために、概鉛直上方側にろう材、概鉛直下方側に被ろう付け部品を配置し、加熱によって溶融させたろう材の自重による浸透を行う方法が行われている。回転軸の両端にろう付け箇所が存在する電動機の回転子のろう付け接合では、1度目に回転軸を概鉛直に向けた場合の上端側を先にろう付け加工した後、浸透したろう材が固化するまで冷却し、その後上下を反転させることで従前まで下端側に位置したろう付け箇所に対して、1度目と同様に概鉛直上方側にろう材、概鉛直下方側に被ろう付け部品を配置して、2度目のろう付けを行い、回転軸両端の接合を完了させていた。
Further, when brazing is adopted for joining the
そこで、最初の電動機回転子の構成で述べた通り、導体として銅の性能は維持したまま、接合方法を工夫する検討が多くなされている。例えば、特許文献1では、導体バーの端面や全体を中空として、その中空部を拡管することでエンドリングと固着させる方法や、特許文献2では、導体バーの端面をエンドリングから突き出し、そこにローラを突き当て、導体バー端部を塑性変形させてエンドリングにかしめる方法がある。また、特許文献3では、エンドリング外部から凸部を有する工具を回転させ、摩擦攪拌を利用した材料溶融により、エンドリングと導体バーを接合する方法が提案されている。
Therefore, as described in the configuration of the first electric motor rotor, many studies have been made to devise a joining method while maintaining the performance of copper as a conductor. For example, in
また、両端で実施する必要のある2度のろう付けを、効率的に行う接合方法についても各種の検討がなされている。例えば、特許文献4では、密閉した容器の中にかご形回転子と加熱コイルを配置して、上端側のろう付けが完了した後、密閉した容器全体を上下反転させる方法や、特許文献5では、容器の中のかご形回転子だけを上下反転させる方法が提案されている。
Various studies have also been made on a joining method for efficiently performing the brazing twice that needs to be performed at both ends. For example, in
本発明が解決しようとする課題は、薄い電磁鋼板の中央にコアシャフト穴12、円周上に概台形形状としたコアスロット11を複数形成したコア1を、所定高さとなるように複数枚積層し、その軸方向両端にコア1と概同形状をしたエンドリング2を配置し、コア1中央部のコアシャフト穴12にシャフト3を貫通させ、コア1及びエンドリング2のコアスロット11をまたがるように導体バー4を貫通させた後、エンドリング2と導体バー4を接合する方法において、機械的接合と電気的接合の信頼性を向上させ、作業性を高め、かつ安価な方法で、電動機のかご形回転子を実現することである。
The problem to be solved by the present invention is to laminate a plurality of
本発明の電動機用かご形回転子は、回転シャフトと、該回転シャフトの軸周りに環状に配置した複数の導体バー部と、該複数の導体バー部と接続する複数のスロット部を有する環状のエンドリングを配置した電動機用かご形回転子であって、前記エンドリングの外表面の該複数の導体バーに対応する位置に押圧成形を施して形成した複数の機械的かつ電気的接続部を備えていることを特徴とする。 The squirrel-cage rotor for an electric motor according to the present invention includes an annular shaft having a rotating shaft, a plurality of conductor bar portions arranged annularly around an axis of the rotating shaft, and a plurality of slot portions connected to the plurality of conductor bar portions. A squirrel-cage rotor for an electric motor in which an end ring is arranged, and includes a plurality of mechanical and electrical connection portions formed by pressing at positions corresponding to the plurality of conductor bars on the outer surface of the end ring. It is characterized by.
また、本発明の電動機用かご形回転子の製造方法は、回転シャフトと、該回転シャフトの軸周りに環状に配置した導体バー部と、該導体バー部と接続するスロット部を有する環状のエンドリングを配置した電動機用かご形回転子の製造方法であって、前記エンドリングの外表面から押圧する手段を用いて、前記エンドリングの外表面の導体バーに対応する位置に押圧成形を施して機械的かつ電気的接続部を形成することを特徴とする。 In addition, the method for manufacturing a squirrel-cage rotor for an electric motor according to the present invention includes a rotary shaft, a conductor bar portion arranged annularly around an axis of the rotary shaft, and an annular end having a slot portion connected to the conductor bar portion. A method of manufacturing a squirrel-cage rotor for an electric motor in which a ring is disposed, wherein means for pressing from an outer surface of the end ring is used to perform press molding at a position corresponding to a conductor bar on the outer surface of the end ring. A mechanical and electrical connection is formed.
また、本発明の電動機用かご形回転子は、回転シャフトと、該回転シャフトの軸周りに環状に配置した複数の導体バー部と、該複数の導体バー部と接続する複数のスロット部を有する環状のエンドリングを配置した電動機用かご形回転子であって、外周面を開放しない部分と、外周面の一部を開放した部分を有するエンドリングを使用し、前記エンドリングにおいて、該複数の導体バーと複数の機械的かつ電気的接続部を備えていることを特徴とする。 In addition, the squirrel-cage rotor for an electric motor according to the present invention includes a rotating shaft, a plurality of conductor bar portions arranged in an annular shape around the axis of the rotating shaft, and a plurality of slot portions connected to the plurality of conductor bar portions. A squirrel-cage rotor for an electric motor in which an annular end ring is disposed, and an end ring having a portion that does not open the outer peripheral surface and a portion that opens a part of the outer peripheral surface is used. It is characterized by comprising a conductor bar and a plurality of mechanical and electrical connections.
本発明を適用する電動機のかご形回転子で、導体バーとエンドリングの接続に関して、回転子シャフトの軸線と直交する方向から押圧することで、エンドリングを変形させることにより、機械的接続の信頼性が向上する。これを実現するために、部品に対し新たな形状を追加する必要がないため、従来部品からの価格上昇が防止できる。また変形したエンドリングと導体バーの端面や、塑性変形により形成されたすき間部分にろう材(銀ろう、りん銅ろう等)を付着させ、所定のろう材溶融温度まで加熱することで、エンドリングと導体バーの電気的導通も強化され安定した性能となる。 In the squirrel-cage rotor of the electric motor to which the present invention is applied, the connection of the conductor bar and the end ring is pressed from the direction orthogonal to the axis of the rotor shaft, and the end ring is deformed, thereby making the mechanical connection reliable. Improves. In order to realize this, since it is not necessary to add a new shape to the part, it is possible to prevent an increase in price from the conventional part. In addition, by attaching brazing material (silver brazing, phosphoric copper brazing, etc.) to the deformed end ring and the end face of the conductor bar, or the gap formed by plastic deformation, the end ring is heated to a predetermined melting temperature. And the electrical continuity of the conductor bar is strengthened and stable performance is obtained.
また、エンドリングの一部外周面が開放しているため、ろう付け時に反転動作を実施しなくても、上下端部のろう材浸透が確実となり、上下端同時加熱により作業時間短縮が可能となる。またエンドリングの一部外周面が開放しているため、加工終了時のろう材浸透状況の確認が容易となる。 In addition, since the outer peripheral surface of part of the end ring is open, it is possible to ensure penetration of the brazing filler metal at the upper and lower ends without performing reversing operation during brazing, and work time can be reduced by simultaneous heating of the upper and lower ends. Become. In addition, since a part of the outer peripheral surface of the end ring is open, it is easy to check the brazing material penetration state at the end of processing.
本発明を適用する電動機のかご形回転子は、導体として銅材料の使用が求められる高効率電動機や、積層コア部分の厚さがコア外径に対して長く導体バーの使用が求められる電動機を始めとする各種電動機のかご形回転子に使用することが可能である。
以下本発明の詳細について図面を用いながら説明する。
The cage rotor of the electric motor to which the present invention is applied is a high-efficiency electric motor that requires the use of a copper material as a conductor, or an electric motor that requires the use of a conductor bar because the thickness of the laminated core portion is longer than the core outer diameter. It can be used for a cage rotor of various electric motors including the beginning.
The details of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1に、本発明による電動機回転子製造方法の第1の実施例を示す。これはシャフト3の軸線方向から、エンドリング2と導体バー4の端面を見た図である。図1の(a)は押圧部材5が、積層されたコア1の軸方向両端に配置されたエンドリング2の外周に対して、接触しない距離をもって、待機した状態である。
FIG. 1 shows a first embodiment of a method for manufacturing an electric motor rotor according to the present invention. This is a view of the end faces of the
積層されたコア1の軸方向両端に配置されたエンドリング2の、コア1とは接触しない端面に概合致するように、導体バー4の端面を配置する。押圧部材5の幅は、概エンドリング2の幅以上であり、押圧部材5のシャフト3の軸線方向位置は、積層されたコア1の端面延長面に接触しない位置となっている。
The end faces of the conductor bars 4 are arranged so as to roughly match the end faces of the end rings 2 arranged at both ends in the axial direction of the
これらの位置関係から、図示しない押圧部材移動機構によって、図1の(b)に示すように、押圧部材5がエンドリング2の外周に向かって移動し、押圧部材5がエンドリング2の外周に接触した後も移動することで、エンドリング2の外周表面近くで、導体バー4が貫通する穴により薄肉となっている薄肉部22が変形する。
From these positional relationships, the pressing member moving mechanism (not shown) moves the
この変形により、エンドリング2の薄肉部22と導体バー4のすき間が減少し、なくなった後も図示しない押圧部材移動機構の移動が継続することで、エンドリング2の薄肉部22単独、もしくはエンドリング2の薄肉部22と導体バー4が相互に塑性変形することで、エンドリング2と導体バー4の接続が強固で安定したものとなる。
Due to this deformation, the gap between the
図2の(a)は待機状態、図2の(b)は接続部23が形成された状態、図2の(c)はろう材24を追加した状態を示している。図2(b)の押圧部材移動機構の移動の終了位置は、移動量や発生する力を検出し、設定した値で終了とする。図2の(b)に示すように、この状態においてエンドリング2と導体バー4の電気的導通が図られている。図2の(c)に示すように、このエンドリング2と導体バー4の端面や、塑性変形により形成されたすき間部分にろう材(銀ろう、りん銅ろう等)を付着させ、所定のろう材溶融温度まで加熱することで、エンドリング2と導体バー4の電気的導通が更に強化され安定した性能となる。
2A shows a standby state, FIG. 2B shows a state in which a
図3に、本発明の第1の実施例の電動機回転子の外観図を示す。図3の(a)は正面図、図3の(b)は斜視図である。押圧によりエンドリング2の複数の導体バー4に対応する位置に複数の機械的かつ電気的接続部23が形成されている。
FIG. 3 shows an external view of the motor rotor according to the first embodiment of the present invention. 3A is a front view, and FIG. 3B is a perspective view. A plurality of mechanical and
図4に、本発明による電動機回転子構造の第2の実施例を示す。これはエンドリング2を回転シャフトの軸方向に薄板を複数枚積層した積層構造としたものである。エンドリング2の厚さによっては、切削加工やワイヤカット加工等の素材から削り出す方法が必要となり、部品価格上昇の原因となる。
FIG. 4 shows a second embodiment of the motor rotor structure according to the present invention. In this configuration, the
そこで、エンドリング2の厚さ以外の仕様は必要となる形状としたまま、厚さだけを小さくし、それを必要とする厚さまで積層させたものが図4の(a)の積層構造である。これにより、プレス加工を利用することができ、部品価格低減が可能となる。押圧部材5の厚さは、エンドリング2の厚さと概同じかそれ以上としているため、エンドリング2が積層構造になっても、押圧部材5によるエンドリング2の薄肉部22を変形する能力を妨げるものとはならない。
Therefore, the laminated structure shown in FIG. 4A is obtained by reducing the thickness only while keeping the specifications other than the thickness of the
図4の(b)に示すように、機械的かつ電気的接続部23は、エンドリング2の複数枚の薄板の外表面の複数の導体バー4に対応する複数の位置に押圧成形を施して形成されている。
As shown in FIG. 4B, the mechanical and
図5に、本発明による電動機回転子製造方法の第3の実施例を示す。これはシャフト3の軸線と直交する方向から見た、エンドリング2端面からの導体バー4端面の位置説明図である。第1及び第2の実施例では積層されたコア1の軸方向両端に配置されたエンドリング2の、コア1とは接触しない端面に概合致するように導体バー4の端面を配置している。
FIG. 5 shows a third embodiment of the method for manufacturing an electric motor rotor according to the present invention. This is a position explanatory view of the end face of the
しかしながら、導体バー4の端部をつかんだ状態で処理する必要がある場合には、図5の(a)に示すように、導体バー4端面のエンドリング2端面からの突出長さL1をもって配置しても構わない。この時の突出長さL1は、エンドリング2の厚さの概1/2以下とすることで、エンドリング2端面加工時の切削量を低減することが可能である。
However, when it is necessary to perform processing with the end of the
また、エンドリング2と導体バー4の端面や、塑性変形により形成されたすき間部分にろう材を充填させる場合に、より多くのろう材を充填させるための受け皿部分や溶融したろう材の溜まり部分を形成することで、ろう材接合の安定化を図るために、図5の(b)に示すように、導体バー4端面のエンドリング2端面からの沈下長さL2をもって配置しても構わない。この時の沈下長さL2は、エンドリング2の厚さの概1/2以下とすることで、エンドリング2と導体バー4の締結力を低下させることなく、ろう材を充填させるための受け皿部分や溶融したろう材の溜まり部分として機能させることが可能である。
Further, when the brazing material is filled in the end faces of the
その他の押圧部材5の働きは、実施例1、2と同じである。また、エンドリング2端面と導体バー4端面の位置関係は、1つの電動機回転子の中で、同じ位置関係を軸方向両端に配置しても、それぞれ別となる位置関係を相互に組み合わせても構わない。
Other functions of the
図6の(a)(b)は、導体バー4端面のエンドリング2端面からの突出長さL1をもって配置した電動機回転子、導体バー4端面のエンドリング2端面からの沈下長さL2をもって配置した電動機回転子の斜視図を示している。なお、図6の(a)(b)には、エンドリング2を回転シャフトの軸方向に薄板を複数枚積層した積層構造とした例が記載されているが、実施例1と同様に、一枚のエンドリング2を用いることもできる。
6 (a) and 6 (b) show an electric motor rotor arranged with a protruding length L1 from the end face of the
図7に、本発明による電動機回転子構造の第4の実施例を示す。これはエンドリング2の構造を示す図である。第1の実施例では、エンドリング2の外周は、一様な半径をもった形状であったため、押圧部材5を図示しない押圧部材移動機構によって、エンドリング2の薄肉部22に接触・押圧することで薄肉部22を変形させていた。その結果エンドリング2の外周は、変形前の半径と変形後の凹んだ形状を交互に有する非円形形状となる。
FIG. 7 shows a fourth embodiment of the motor rotor structure according to the present invention. This is a view showing the structure of the
この非円形形状が電動機の回転性能や外観上に影響を及ぼす場合には、図7の(a)に示すように、エンドリング2の外周を薄肉部の変形によって凹型となる深さを事前に肉盛りしておき、押圧部材5のエンドリング2の薄肉部22に接触する部分の形状をエンドリング2の外周半径と同じすることで、押圧部材5を図示しない押圧部材移動機構によって、エンドリング2の薄肉部22に接触・押圧しても、図7の(b)に示すように、その外径はエンドリング2の外周と概同じ半径をもった形状とすることが可能である。このエンドリング2初期形状の外周を非円形形状とする場合、金型を用いたプレス加工であれば、部品単価の上昇をわずかに抑えることが可能である。
When this non-circular shape affects the rotational performance and appearance of the motor, as shown in FIG. 7 (a), the depth at which the outer periphery of the
図8は本発明の第4の実施例の電動機回転子の外観図を示す。図8の(a)は正面図、図8の(b)は斜視図である。押圧によりエンドリング2の複数の導体バー4に対応する位置に複数の機械的かつ電気的接続部23が形成されているが、その外径はエンドリング2の外周と概同じ半径をもった円形形状に形成されている。
FIG. 8 shows an external view of a motor rotor according to a fourth embodiment of the present invention. 8A is a front view, and FIG. 8B is a perspective view. A plurality of mechanical and
図9に、本発明による電動機回転子製造方法の第5の実施例を示す。第1の実施例では、押圧部材5先端のエンドリング2の薄肉部22と接触する部分の形状は、エンドリング2の外径を概押圧部材5の幅に分割し、エンドリング2の中心から反転させたものであった。しかし、この形状はこれに限定されるものではない。
FIG. 9 shows a fifth embodiment of the method for manufacturing an electric motor rotor according to the present invention. In the first embodiment, the shape of the portion in contact with the
例えば、図9の(a)のように押圧部材5の幅の概1/2を半径とした円弧形状や、図9の(b)のように押圧部材5の中央に平坦部を設け、押圧部材5の両端に押圧部材5の幅の1/2より小さい半径を加えた角R付き矩形形状や、図9の(c)のようにエンドリング2の薄肉部22と接触する箇所が2点となる2山形状や、図9の(d)のようにエンドリング2の薄肉部22と接触する箇所が3点以上となるローレット形状が考えられる。いずれもエンドリング2の薄肉部22を変形させ、エンドリング2と導体バー4の接続が強固で安定すれば、どのような形状を適用しても構わない。
For example, as shown in FIG. 9 (a), an arc shape having a radius of approximately 1/2 of the width of the
図10に、本発明による電動機回転子製造方法の第6の実施例を示す。今まで述べた実施例では、導体バー4とエンドリング2の薄肉部22の概真上に、押圧部材5の中心を配置していたが、この位置に限定されるものではない。図10に示すように、導体バー4とエンドリング2の薄肉部22の概真上と、押圧部材5の中心を所定角度θ°離れた位置としても構わない。この時の所定角度θ°は、導体バー4同士の中心間角度の概1/2とすることで、エンドリング2の円周上のバランスや、押圧部材5の共通化が可能となる。
FIG. 10 shows a sixth embodiment of the method for manufacturing an electric motor rotor according to the present invention. In the embodiment described so far, the center of the
その場合の押圧部材5の形状は、導体バー4とエンドリング2の薄肉部22の組み合わせとなる最小2箇所を同時に変形させる必要があるために、図9の(c)の2山形状も考えられる。この場合においても、エンドリング2の薄肉部22を変形させ、エンドリング2と導体バー4の接続が強固で安定すれば、どのような形状を適用しても構わない。
In this case, the shape of the
図11は、本発明の第6の実施例の電動機回転子の外観図を示す。図11の(a)は正面図、図11の(b)は斜視図である。押圧によりエンドリング2の導体バー4に対応する位置に複数の機械的かつ電気的接続部23が形成されている。
FIG. 11 shows an external view of an electric motor rotor according to a sixth embodiment of the present invention. 11A is a front view, and FIG. 11B is a perspective view. A plurality of mechanical and
図12に、本発明による電動機回転子製造方法の第7の実施例を示す。図12は、シャフト3の軸線と直交する方向から見た、押圧部材5の形状である。図12の(a)のようにエンドリング2の薄肉部22と接触する箇所が2点となる2山形状や、図12の(b)のようにエンドリング2の薄肉部22と接触する箇所が3点以上となるローレット形状や、図12の(c)のようにシャフト3の軸線方向先端に対して傾斜させる形状や、図12の(d)のように図12の(c)とは逆にシャフト3の軸線方向の先端とは反対に傾斜させる形状が考えられる。これらの形状は、シャフト3の軸線方向に対して、締結力の作用点や傾向を制御するためのものであり、設計の自由度が向上する。
FIG. 12 shows a seventh embodiment of the motor rotor manufacturing method according to the present invention. FIG. 12 shows the shape of the
また、図9の(a)〜(d)の形状と図12の(a)〜(d)の形状を組み合わせた形状であっても構わない。いずれもエンドリング2の薄肉部22を変形させ、エンドリング2と導体バー4の接続が強固で安定すれば、押圧部材5の形状にどのような形状を適用しても構わない。
Moreover, the shape which combined the shape of (a)-(d) of FIG. 9 and the shape of (a)-(d) of FIG. 12 may be sufficient. In any case, any shape may be applied to the shape of the
図13に、本発明による電動機回転子構造の第8の実施例を示す。これは導体バー4の構造を示す図である。今までの実施例における導体バー4の形状は、図13の(a)に示すように、導体バー4の軸線方向に対して同一の断面形状を持つ棒状であった。しかし、導体バー4とエンドリング2の軸線方向の締結力を増すために、図13の(b)のように導体バー4端部近傍に一様な凹部41を形成したり、図13の(c)のように導体バー4端部近傍に波状の凹部41を形成する。これにより、導体バー4とエンドリング2の軸線方向の抜け止めとして作用し締結力が増す。
FIG. 13 shows an eighth embodiment of the motor rotor structure according to the present invention. This is a view showing the structure of the
図14に、本発明による電動機回転子構造の第9の実施例を示す。これは導体バー4とエンドリング2のコアスロット11の形状を示す図である。今までの実施例において概楔形状である導体バー4とエンドリング2のコアスロット11の形状は、図1に示すように、それぞれの楔形状が放射方向の面で挟まれた角度が概同じであった。
FIG. 14 shows a ninth embodiment of the motor rotor structure according to the present invention. This is a view showing the shapes of the
しかし、概楔形状である導体バー4とエンドリング2のコアスロット11の形状が、それぞれの加工精度ばらつきによって変化するが、エンドリング2と導体バー4の端面や塑性変形により形成されたすき間部分にろう材を充填させる場合の、重量バランス制御に利用することが可能である。
However, although the shapes of the
ここで、エンドリング2のコアスロット11の楔形状の中で放射方向の面で挟まれた角度をαとし、導体バー4の楔形状の中で放射方向の面で挟まれた角度をβとした。より回転子シャフトの軸線に近い側にろう材を多く充填させる場合には、図14の(a)のようにα<βを選択し、より回転子シャフトの軸線に遠い側にろう材を多く充填させる場合には、図14の(b)のようにα>βを選択することで希望する位置にろう材を充填させることが可能となる。
Here, an angle between the radial surfaces in the wedge shape of the
この時の概楔形状である導体バーの狭角と概楔形状であるエンドリングのスロットの狭角の差が+2°から−2°の間となるように形状を選択、もしくは加工精度ばらつきを抑えることで、ろう材の充填状態を良好にしたまま、重量バランス制御に利用することが可能である。 At this time, the shape is selected so that the difference between the narrow angle of the conductor bar, which is an approximate wedge shape, and the narrow angle of the slot of the end ring, which is an approximate wedge shape, is between + 2 ° and -2 °, or the processing accuracy varies By suppressing, it can be used for weight balance control while keeping the state of filling of the brazing material good.
図15に、本発明による電動機回転子構造の第10の実施例を示す。これは導体バー4とエンドリング2のコアスロット11の回転子シャフトの軸線との位置関係を示す図である。導体バーとエンドリングの間にろう材を充填させて結合する方法に対して、母材の種類とろう材の種類によって、適切な接合強度が得られる標準的な間隔が知られている。母材を銅とした場合、銀ろうでは0.05〜0.38mm、りん銅ろうでは0.05〜0.25mmである。
FIG. 15 shows a tenth embodiment of the motor rotor structure according to the present invention. This is a view showing the positional relationship between the
今までの実施例において概楔形状である導体バー4とエンドリング2のコアスロット11の形状は、図1に示すように、楔形状の放射方向の面で挟まれた角度が概同じであったため、エンドリング2の薄肉部22を押圧部材5によって変形させることで、導体バー4を回転子シャフトの軸線に接近させていた。この接近後の導体バー4の回転子シャフトに近い底部とエンドリング2のコアスロット11の回転子シャフトに近い底部の距離をdとした場合に、0.0〜0.4mmとすることにより、エンドリング2と導体バー4の端面や塑性変形により形成されたすき間部分にろう材を付着させ、所定のろう材溶融温度まで加熱することで、導体バー4の全周にろう材を回りこませて、充填されたろう材の厚さを所定の厚さ0.4mmよりも小さくすることが可能となり、エンドリング2と導体バー4の電気的導通が更に強化され安定した性能となる。
The
図17に、本発明による電動機回転子の第11の実施例を示す。これはシャフト3の軸線と直交する方向から見た図である。シャフト3に対して、複数枚の積層されたコア1の軸方向両端に複数枚のエンドリング2を配置し、コア1の図示しないコアスロット11とエンドリング2の図示しないエンドリングスロット21を貫通するように導体バー4を組立てた状態である。この複数枚のエンドリング2の中の、コア1に近接した少なくとも1枚のエンドリング2の外周面一部に開放部26が形成されている。
FIG. 17 shows an eleventh embodiment of the electric motor rotor according to the present invention. This is a view seen from a direction orthogonal to the axis of the
このエンドリング2はシャフト3の軸方向に薄板を複数枚積層した積層構造としたものである。エンドリング2の厚さが大きい場合には、切削加工やワイヤカット加工等の素材から削り出す方法が必要となり、部品価格上昇の原因となる。 そこで、エンドリング2の厚さ以外の仕様は必要となる形状としたまま、厚さだけを小さくし、それを必要とする厚さまで積層させたものが図17の積層構造である。これにより、プレス加工を利用することができ、部品価格低減が可能となる。
The
図18(a)に、図17の斜視図、図18(b)に、図17の部品一部を非表示とした説明図を示す。ここでは、複数枚の積層されたコア1のシャフト3軸方向両端に配置されている複数枚のエンドリング2の一端側だけ示し、反対側は省略した。
FIG. 18A shows a perspective view of FIG. 17, and FIG. 18B shows an explanatory diagram in which some parts of FIG. 17 are not displayed. Here, only one end side of the plurality of end rings 2 arranged at both ends in the axial direction of the
図18(a)において、複数枚のエンドリング2の中の、コア1に近接した少なくとも1枚のエンドリング2の外周面一部に開放部26が形成されていることで、導体バー4が外周面に露出されていることがわかる。図18(b)では、図18(a)の状態から、複数枚のエンドリング2の中の、コア1に近接した少なくとも1枚のエンドリング2の外周面一部に開放部26が形成されているものを残し、外周面に開放部がないエンドリング2と、導体バー4を非表示とした。この図において、エンドリング2がコア1と概同形状をしており、外周面に開放部26が形成されていることがわかる。
In FIG. 18A, the
図19は、図18(b)の状態に対して、図19(a)はシャフト3の軸線方向から見た図、図19(b)はシャフト3の軸線と直交する方向から見た図である。
19 (a) is a view as seen from the axial direction of the
図20の(a)に示すように、押圧部材5の厚さは、複数枚のエンドリング2の中の、コア1に近接した少なくとも1枚のエンドリング2の外周面一部に開放部26が形成されているため、外周面に開放部がないエンドリング2の総合厚さと概同じかそれ以上としているため、エンドリング2が積層構造になっても、押圧部材5によるエンドリング2の薄肉部22を変形する能力を妨げるものとはならない。
As shown in FIG. 20A, the thickness of the
図20の(b)に示すように、機械的かつ電気的接続部23は、エンドリング2の複数枚の薄板の外表面の複数の導体バー4に対応する複数の位置に押圧成形を施して形成されている。
As shown in FIG. 20B, the mechanical and
図21は、ろう材溶融の工程説明図であり、ろう材溶融前の配置状態を示す。図2(c)のエンドリング2と導体バー4の端面や、塑性変形により形成されたすき間部分にろう材24(銀ろう、りん銅ろう等)を付着させている状態をシャフト3の軸線と直交する方向から見た図である。この時のろう材24の塗布位置は、鉛直上方(図面においても上方)に位置するエンドリング2側では、コア1と近接していない外周面一部に開放部26が形成されていないエンドリング2と導体バー4の端面とする。また、鉛直下方(図面においても下方)に位置するエンドリング2側では、コア1と近接し外周面一部に開放部26が形成されているエンドリング2の開放部26と導体バー4の側面とする。また、これらのろう材24が塗布されたエンドリング2とコア1の組立品の鉛直上方に、ろう材溶融に用いる加熱コイル6が、鉛直上方に位置するエンドリング2側と鉛直下方に位置するエンドリング2側に対応する間隔をもって2組配置している。
FIG. 21 is an explanatory diagram of the process of melting the brazing material, and shows an arrangement state before the melting of the brazing material. The state in which the brazing material 24 (silver brazing, phosphoric copper brazing, etc.) is adhered to the end faces of the
図22はろう材溶融の工程説明図であり、ろう材溶融開始時の配置状態を示す。図21のろう材溶融前の配置から、図示しない上下スライド機構により、ろう材24が塗布されたエンドリング2とコア1の組立品が移動し、ろう材溶融に用いる加熱コイル6が、鉛直上方に位置するエンドリング2側と鉛直下方に位置するエンドリング2側に対応する間隔をもって2組配置されている部分に対して、ろう材溶融に最適な位置で停止させる。ここで、加熱コイル6に対して2組同時に例えば高周波電流を印加し、所定のろう材溶融温度まで加熱することで、エンドリング2とコア1の組立品を上下反転させることなく、工程時間が短縮され、エンドリング2と導体バー4の電気的導通が更に強化され安定した性能が得られる。
FIG. 22 is an explanatory diagram of the process of melting the brazing material, and shows the arrangement state at the start of the melting of the brazing material. The assembly of the
ここで、図21で説明したろう材24の塗布位置の効果を説明する。鉛直上方(図面においても上方)に位置するエンドリング2側でのろう材24の塗布位置は、コア1と近接していない外周面一部に開放部26が形成されていないエンドリング2と導体バー4の端面とすることで、溶融したろう材24が導体バー4の側面やエンドリングスロット21の内面を伝わり、コア1と近接していない外周面一部に開放部26が形成されていない複数枚のエンドリング2を経由して、コア1と近接し外周面一部に開放部26が形成されているエンドリング2の開放部26に達する。
Here, the effect of the application position of the
その結果、開放部26から見える導体バー4の側面に、ろう材24が到達していることが確認できれば、その上方側に位置するコア1と近接していない外周面一部に開放部26が形成されていないエンドリング2でも確実に接合されていると判断できる。
As a result, if it can be confirmed that the
同時に、シャフト3の円周上に複数配置されている導体バー4の側面に、同程度にろう材24が到達していることが確認できれば、コア1と近接していない外周面一部に開放部26が形成されていないエンドリング2と導体バー4の端面に塗布したろう材24の均一性が確認できる。もし、シャフト3の円周上に複数配置されている導体バー4の側面のろう材24に不均一な状況が確認できれば、塗布量不均一の原因や加熱状態不均一の原因が推定でき即時の対策が可能となる。
At the same time, if it can be confirmed that the
また、鉛直下方(図面においても下方)に位置するエンドリング2側でのろう材24の塗布位置は、コア1と近接し外周面一部に開放部26が形成されているエンドリング2の開放部26と導体バー4の側面とすることで、溶融したろう材24が導体バー4の側面やエンドリングスロット21の内面を伝わり、コア1と近接していない外周面一部に開放部26が形成されていない複数枚のエンドリング2を経由して、鉛直下方(図面においても下方)に位置するエンドリング2端面に達する。
Also, the application position of the
その結果、エンドリング2端面から見える導体バー4の端面近傍に、ろう材24が到達していることが確認できれば、その上方側に位置するコア1と近接し外周面一部に開放部26が形成されていないエンドリング2でも確実に接合されていると判断できる。
As a result, if it can be confirmed that the
同時に、シャフト3の円周上に複数配置されている導体バー4のの端面近傍に、同程度にろう材24が到達していることが確認できれば、コア1と近接し外周面一部に開放部26が形成されているエンドリング2と導体バー4の側面に塗布したろう材24の均一性が確認できる。
At the same time, if it can be confirmed that the
もし、シャフト3の円周上に複数配置されている導体バー4の端面近傍のろう材24に不均一な状況が確認できれば、塗布量不均一の原因や加熱状態不均一の原因が推定でき即時の対策が可能となる。
If a non-uniform state can be confirmed in the
図21から図22に示した工程説明において、鉛直上方に加熱コイル6を配置しているが、鉛直下方に加熱コイル6を配置しても構わない。また、加熱コイル6と、ろう材24が塗布されたエンドリング2とコア1の組立品について、上下方向の位置設定を説明したが、ろう材24の溶融をエンドリング2の円周上で均一化させるために、エンドリング2とコア1の組立品をシャフト3の軸線方向中心に回転させても構わない。また、上下に位置した加熱コイル6に対して2組同時に例えば高周波電流を印加し、所定のろう材溶融温度まで加熱していたが、2組の加熱コイル6に対して順番に電流を印加することで、電源の能力を半減させ、設備価格を低減しても構わない。
In the process description shown in FIGS. 21 to 22, the
図23に、本発明による電動機回転子の第12の実施例を示す。これはシャフト3の軸線と直交する方向から見た図である。シャフト3に対して、複数枚の積層されたコア1の軸方向両端にエンドリング2を配置し、コア1の図示しないコアスロット11とエンドリング2の図示しないエンドリングスロット21を貫通するように導体バー4を組立てた状態である。このエンドリング2の、コア1に近接した一部のエンドリング2の外周面一部に開放部26が形成されている。
FIG. 23 shows a twelfth embodiment of the electric motor rotor according to the present invention. This is a view seen from a direction orthogonal to the axis of the
このエンドリング2の厚さが大きい場合には、切削加工やワイヤカット加工等の素材から削り出す方法が必要となる。但し、積層する方法に対して、シャフト3の軸線方向に分割面がないため、分割面を基点とする物質侵入が防止でき、この機能を優先する場合には、必要な構造となる。
When the thickness of the
図24に、図23の斜視図を示す。ここでは、複数枚の積層されたコア1のシャフト3軸方向両端に配置されているエンドリング2の一端側だけ示し、反対側は省略した。 図24において、エンドリング2の、コア1に近接した一部のエンドリング2の外周面一部に開放部26が形成されていることで、導体バー4が外周面に露出されていることがわかる。
FIG. 24 is a perspective view of FIG. Here, only one end side of the
図25は、図24のエンドリング2の説明図である。図25(a)は図示しないシャフト3の軸線方向から見た図、図25(b)は図示しないシャフト3の軸線と直交する方向から見た図である。
FIG. 25 is an explanatory diagram of the
図26に、本発明の第12の実施例の電動機回転子の外観図を示す。図26(a)は正面図、図26(b)は斜視図である。押圧によりエンドリング2の複数の導体バー4に対応する位置に複数の機械的かつ電気的接続部23が形成されている。
In FIG. 26, the external view of the motor rotor of the 12th Example of this invention is shown. FIG. 26A is a front view and FIG. 26B is a perspective view. A plurality of mechanical and
図26の(b)に示すように、機械的かつ電気的接続部23は、エンドリング2の外表面の複数の導体バー4に対応する複数の位置に押圧成形を施して形成されている。
As shown in (b) of FIG. 26, the mechanical and
図27に、本発明による電動機回転子の第13の実施例を示す。これはエンドリング2の外周面一部に形成した開放部26形状の説明図である。開放部26の形状は、実施例1では図18、3、実施例2では図25に示すように、エンドリング2の外周面から、中心方向に向かって外径を小さくするように形成していた。
FIG. 27 shows a thirteenth embodiment of the motor rotor according to the present invention. This is an explanatory view of the shape of the
エンドリング2の外周面一部に形成した開放部26形状は上記に限定されるものではない。図27(a)のように、エンドリング2のスロット21から、エンドリング2の外周面へつながる経路として、スロット21側の幅とエンドリング2の外周面側の幅が概ね同じでも構わない。図27(b)のように、エンドリング2のスロット21から、エンドリング2の外周面へつながる経路として、スロット21側の幅がエンドリング2の外周面側の幅より小さくても構わない。図27(c)のように、エンドリング2のスロット21から、エンドリング2の外周面へつながる経路として、スロット21側の幅がエンドリング2の外周面側の幅より大きくても構わない。
The shape of the
いずれの形状としても、本発明の目的は、エンドリング2の外周面一部に形成した開放部26から導体バー4につながる経路をつくることで、ろう材溶融時の品質確認や上下反転機構を必要としないで上下両端のろう材接合を効率的に行うことである。
Regardless of the shape, the object of the present invention is to create a path that leads to the
また、実施例12、13でも、シャフト3に対して、複数枚の積層されたコア1の軸方向両端にエンドリング2を配置する場合に、同じ構造のものを使用しているが、目的によっては、鉛直上方側のエンドリング2には外周面一部に開放部26が形成されていないものと組み合わせたり、実施例1、2の構造のものを相互に組み合わせても良い。実施例12、13では、エンドリング2と導体バー4の固定に押圧成形を利用しているが、特に限定するものではない。
Also, in Examples 12 and 13, when the end rings 2 are arranged at both axial ends of a plurality of
1 コア
2 エンドリング
3 シャフト
4 導体バー
5 押圧部材
6 加熱コイル
11 コアスロット
12 コアシャフト穴
21 エンドリングスロット
22 薄肉部
23 接続部
24 ろう材
26 開放部
41 凹部
DESCRIPTION OF
Claims (18)
前記複数の機械的かつ電気的接続部の前記導体バー部と前記エンドリングの複数のスロット部の間にろう材を充填して、前記複数の機械的かつ電気的接続部の電気的導通を更に強化したことを特徴とする電動機用かご形回転子。 The squirrel-cage rotor for an electric motor according to claim 1,
Filling the conductive bar portions of the plurality of mechanical and electrical connection portions with a plurality of slots between the plurality of slot portions of the end ring to further increase the electrical continuity of the plurality of mechanical and electrical connection portions. A squirrel-cage rotor for electric motors characterized by strengthening.
前記エンドリングは前記回転シャフトの軸方向に薄板を複数枚積層した構造であり、前記機械的かつ電気的接続部は、前記複数枚の薄板の外表面の該複数の導体バーに対応する位置に押圧成形を施して形成されていることを特徴とする請求項1記載の電動機用かご形回転子。 The squirrel-cage rotor for an electric motor according to claim 1,
The end ring has a structure in which a plurality of thin plates are laminated in the axial direction of the rotating shaft, and the mechanical and electrical connection portions are located at positions corresponding to the plurality of conductor bars on the outer surface of the plurality of thin plates. 2. A squirrel-cage rotor for an electric motor according to claim 1, wherein the squirrel-cage rotor is formed by pressing.
前記導体バー部の端面位置がエンドリングの端面位置より前記エンドリングの厚さ1/2以内で突出している状態から、エンドリングの厚さ1/2以内で沈下している状態の間に配置されていることを特徴とする電動機用かご形回転子。 The squirrel-cage rotor for an electric motor according to claim 1,
Arranged between a state in which the end face position of the conductor bar portion protrudes from the end face position of the end ring within a half of the end ring thickness to a state where the end face sinks within a half of the end ring thickness. A squirrel-cage rotor for an electric motor characterized by the above.
前記エンドリングは、押圧成形後も外周が概一様な半径となっていることを特徴とする電動機用かご形回転子。 The squirrel-cage rotor for an electric motor according to claim 1,
The squirrel-cage rotor for an electric motor, wherein the end ring has a substantially uniform radius after press molding.
概楔形状である導体バー部の狭角と概楔形状であるエンドリングのスロットの狭角の差が+2°から−2°の間であることを特徴とする電動機用かご形回転子。 The squirrel-cage rotor for an electric motor according to claim 1,
A squirrel-cage rotor for an electric motor characterized in that a difference between a narrow angle of a conductor bar portion having a substantially wedge shape and a narrow angle of a slot of an end ring having a substantially wedge shape is between + 2 ° and -2 °.
概楔形状である導体バー部の底辺と概楔形状であるエンドリングのスロットの底辺の間に充填されたろう材の厚さが所定の厚さより小さいことを特徴とする電動機用かご形回転子。 In the cage rotor for electric motors according to claim 2,
A squirrel-cage rotor for an electric motor, characterized in that a thickness of a brazing material filled between a bottom of a conductor bar portion having a substantially wedge shape and a bottom of a slot of an end ring having a substantially wedge shape is smaller than a predetermined thickness.
前記押圧部材の先端が円周方向においてエンドリング外周との接触開始点が2点以上となる押圧部材を用いて押圧成形を施すことを特徴とする電動機用かご形回転子の製造方法。 In the manufacturing method of the cage rotor for electric motors according to claim 8,
A method for manufacturing a squirrel-cage rotor for an electric motor, wherein press molding is performed using a pressing member in which a tip of the pressing member has two or more contact start points with an end ring outer periphery in a circumferential direction.
前記押圧部材の中心と導体バー部の中心が放射方向に対して成す角度が、導体バー部同士の中心間角度の概1/2である角度で押圧成形を施すことを特徴とする電動機用かご形回転子の製造方法。 In the manufacturing method of the cage rotor for electric motors according to claim 8,
The cage for an electric motor, wherein the angle formed between the center of the pressing member and the center of the conductor bar portion with respect to the radial direction is approximately half of the angle between the centers of the conductor bar portions. Method for manufacturing a shaped rotor.
前記押圧部材の先端がシャフトの軸線方向においてエンドリング外周との接触開始点が2点以上である押圧部材を用いて押圧成形を施すことを特徴とする電動機用かご形回転子の製造方法。 In the manufacturing method of the cage rotor for electric motors according to claim 8,
A method of manufacturing a squirrel-cage rotor for an electric motor, wherein press molding is performed by using a pressing member whose tip of the pressing member has two or more contact start points with the outer periphery of the end ring in the axial direction of the shaft.
前記導体バー部の端部近傍に凹形形状を設けて、前記エンドリングの外表面の導体バーの前記凹形形状を設けた対応する位置に押圧成形を施して機械的かつ電気的接続部を形成することを特徴とする電動機用かご形回転子の製造方法。 In the manufacturing method of the cage rotor for electric motors according to claim 8,
A concave shape is provided in the vicinity of the end portion of the conductor bar portion, and a mechanical and electrical connection portion is formed by applying pressure molding to a corresponding position of the concave shape of the conductor bar on the outer surface of the end ring. A method of manufacturing a squirrel-cage rotor for an electric motor, characterized by comprising:
前記エンドリングが複数枚で形成され、外周面を開放しない部分と、外周面の一部を開放した部分を有するエンドリングを組み合わせて使用することを特徴とする電動機用かご形回転子。 The squirrel cage rotor for an electric motor according to claim 13,
A squirrel-cage rotor for an electric motor, wherein a plurality of end rings are formed and used in combination with an end ring that has a portion that does not open the outer peripheral surface and a portion that opens a part of the outer peripheral surface.
前記エンドリングの外周面の一部を開放した部分において、外周面側の開放幅と、導体バーにつながる側の開放幅が概ね同じであるエンドリングを使用することを特徴とする電動機用かご形回転子。 The squirrel cage rotor for an electric motor according to claim 13,
A cage shape for an electric motor using an end ring having an open width on the outer peripheral surface side substantially equal to an open width on the side connected to the conductor bar in a part of the outer peripheral surface of the end ring opened. Rotor.
前記エンドリングの外周面の一部を開放した部分において、外周面側の開放幅が、導体バーにつながる側の開放幅より大きいエンドリングを使用することを特徴とする電動機用かご形回転子。 The squirrel cage rotor for an electric motor according to claim 13,
A squirrel-cage rotor for an electric motor using an end ring having an open width on an outer peripheral surface side larger than an open width on a side connected to a conductor bar at a part of the outer peripheral surface of the end ring opened.
前記エンドリングの外周面の一部を開放した部分において、外周面側の開放幅が、導体バーにつながる側の開放幅より小さいエンドリングを使用することを特徴とする電動機用かご形回転子。 The squirrel cage rotor for an electric motor according to claim 13,
A squirrel-cage rotor for an electric motor using an end ring having an open width on the outer peripheral surface side smaller than an open width on the side connected to the conductor bar in a portion where a part of the outer peripheral surface of the end ring is opened.
前記エンドリングの外表面の該複数の導体バーに対応する位置に押圧成形を施して形成した複数の機械的かつ電気的接続部を備えていることを特徴とする電動機用かご形回転子。 The squirrel cage rotor for an electric motor according to claim 13,
A squirrel-cage rotor for an electric motor comprising a plurality of mechanical and electrical connection portions formed by pressing at positions corresponding to the plurality of conductor bars on the outer surface of the end ring.
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