JP2014108005A - Rotor, induction motor with the rotor and manufacturing method of rotor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の二次導体が短絡環により連結された回転子、その回転子を備える誘導電動機、及び回転子の製造方法に関する。 The present invention relates to a rotor in which a plurality of secondary conductors are connected by a short-circuit ring, an induction motor including the rotor, and a method for manufacturing the rotor.
従来、ロータコアの導体スロットに挿通された複数の二次導体がロータコアの端面において端部を短絡環(エンドリング)で連結された回転子(例えば、かご型回転子)を備える誘導電動機がある。この種の回転子(ロータ)では、回転に伴う遠心力によって短絡環に変形等が生じてしまう場合があるため、これらを防止する技術が望まれている。例えば、特許文献1に開示されるように、回転軸における短絡環よりも軸方向の端部側となる部分に補強リングが固設され、当該補強リングにより短絡環の変形の抑制が図られている回転子がある。この回転子では、補強リングの内周面を短絡環の外周面に係止させ短絡環の径方向外側に向かう移動が補強リングによって規制されることで変形の抑制が図られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is an induction motor including a rotor (for example, a squirrel-cage rotor) in which a plurality of secondary conductors inserted into a conductor slot of a rotor core are connected at their end faces with a short-circuit ring (end ring) at an end surface of the rotor core. In this type of rotor (rotor), deformation or the like may occur in the short-circuit ring due to centrifugal force accompanying rotation, and therefore a technique for preventing these is desired. For example, as disclosed in Patent Document 1, a reinforcing ring is fixed to a portion that is closer to the end in the axial direction than the short-circuit ring on the rotating shaft, and the deformation of the short-circuit ring is suppressed by the reinforcing ring. There is a rotor. In this rotor, deformation is suppressed by locking the inner peripheral surface of the reinforcing ring to the outer peripheral surface of the short-circuiting ring and restricting the movement toward the radially outer side of the short-circuiting ring by the reinforcing ring.
上記した補強リングのような短絡環の変形を防止することを目的とする補強部材は、様々な要因から用いる材料に制限が加えられる。例えば、補強部材は、短絡環に比べてより高い強度が要求される一方で、熱変化による変形態様が短絡環と同様となることが好ましい。そのため、例えば、上記した特許文献1の補強リングでは、アルミニウムからなる短絡環に比べて強度が高く熱膨張係数が等しい材料として超々ジュラルミンが用いられている。しかしながら、このような材料が制限される補強部材を用いることは、回転子、ひいては誘導電動機の製造コストの増加に繋がる虞があり、当該補強部材を用いない技術が検討されている。 The reinforcing member intended to prevent the deformation of the short-circuited ring such as the above-described reinforcing ring is limited in the material used due to various factors. For example, the reinforcing member is required to have higher strength than the short-circuited ring, but it is preferable that the deformation mode due to the heat change is the same as the short-circuited ring. Therefore, for example, in the reinforcing ring of Patent Document 1 described above, ultra-duralumin is used as a material that has higher strength and the same thermal expansion coefficient than a short-circuit ring made of aluminum. However, the use of a reinforcing member that is restricted by such a material may lead to an increase in the manufacturing cost of the rotor, and thus the induction motor, and a technique that does not use the reinforcing member has been studied.
また、上記した補強リングは、短絡環とは別体で設けられ、径方向外側の一部でしか短絡環と接続されておらず、短絡環との間の電気的抵抗が大きくなっている。このため、補強リングは、短絡環のように二次導体を短絡させる導体としては機能せず、短絡環を流れる誘導電流の電流密度を低減し、さらには誘導電流によって生じる熱量を低減するといった効果が期待できるものではなかった。このような理由からも補強部材を用いない技術が検討されている。 Further, the above-described reinforcing ring is provided separately from the short-circuit ring, and is connected to the short-circuit ring only at a part on the outside in the radial direction, and the electrical resistance between the short-circuit ring is large. For this reason, the reinforcing ring does not function as a conductor for short-circuiting the secondary conductor like the short-circuited ring, and the effect is that the current density of the induced current flowing through the short-circuited ring is reduced, and further, the amount of heat generated by the induced current is reduced. Was not what you could expect. For these reasons, a technique that does not use a reinforcing member has been studied.
本発明は、複数の二次導体が短絡環により連結された回転子に関し、回転駆動に伴う短絡環の変形が補強部材を用いることなく好適に低減できる回転子、その回転子を備える誘導電動機、及び回転子の製造方法を提供する。 The present invention relates to a rotor in which a plurality of secondary conductors are connected by a short-circuit ring, a rotor capable of suitably reducing deformation of the short-circuit ring accompanying rotation driving without using a reinforcing member, and an induction motor including the rotor, And a method of manufacturing a rotor.
本発明の一側面に係る回転子は、回転軸に対し一体回転可能に設けられたロータコアと、ロータコアの周方向に分散して設けられた導体スロットに挿通される複数の二次導体と、回転軸の軸方向におけるロータコアの端面において二次導体の端部を相互に連結する短絡環と、を有する回転子であって、短絡環は、回転軸が挿通される軸孔を有し、回転軸は、軸孔の内周面に対応する外周面上に絶縁性を有する第1の皮膜が形成され、短絡環の軸孔の内周面が第1の皮膜に鋳造接合されることを特徴とする。 A rotor according to one aspect of the present invention includes a rotor core provided so as to be integrally rotatable with respect to a rotating shaft, a plurality of secondary conductors inserted through conductor slots provided in a circumferential direction of the rotor core, A short-circuiting ring that interconnects the ends of the secondary conductors at the end face of the rotor core in the axial direction of the shaft, the short-circuiting ring having a shaft hole through which the rotation shaft is inserted, and the rotation shaft Is characterized in that an insulating first film is formed on the outer peripheral surface corresponding to the inner peripheral surface of the shaft hole, and the inner peripheral surface of the shaft hole of the short-circuit ring is cast-bonded to the first film. To do.
当該回転子は、回転軸と、ロータコアと、複数の二次導体と、短絡環とを有している。短絡環は、軸孔に回転軸が挿通され一体回転可能な態様で設けられる。回転軸の外周面上には、短絡環の軸孔の内周面に対応する部分に第1の皮膜が形成される。ここでいう皮膜とは、例えば、溶射材料を加熱し、溶融又は溶融に近い状態とし対象部位(ここでは、回転軸の外周面)に吹き付けて形成した皮膜であり、対象物に対して強固に接合された皮膜が形成されるものをいう。そして、短絡環は第1の皮膜に鋳造接合され、絶縁性の皮膜と短絡環とが強固に拡散接合される。このような構成では、皮膜の形成及び皮膜に対する鋳造接合により、短絡環の軸孔の内周面と回転軸の外周面とが強固に接合され短絡環の径方向外側に向かう移動が規制できる。結果として、補強リングのような補強部材を用いずに回転駆動に伴う短絡環の変形が好適に抑制可能な回転子が構成できる。 The rotor has a rotating shaft, a rotor core, a plurality of secondary conductors, and a short-circuit ring. The short-circuit ring is provided in such a manner that the rotary shaft is inserted into the shaft hole and can rotate integrally. A first film is formed on the outer peripheral surface of the rotating shaft at a portion corresponding to the inner peripheral surface of the shaft hole of the short-circuit ring. The coating referred to here is, for example, a coating formed by heating the sprayed material to be melted or nearly melted and sprayed onto the target portion (here, the outer peripheral surface of the rotating shaft), and is firmly attached to the target. This means that a bonded film is formed. The short-circuit ring is cast-bonded to the first film, and the insulating film and the short-circuit ring are firmly diffusion-bonded. In such a configuration, the inner circumferential surface of the shaft hole of the short-circuiting ring and the outer circumferential surface of the rotating shaft are firmly joined by the formation of the coating and the casting joining to the coating, and the movement toward the radially outer side of the short-circuiting ring can be restricted. As a result, it is possible to configure a rotor that can favorably suppress deformation of the short-circuit ring accompanying rotational driving without using a reinforcing member such as a reinforcing ring.
また、短絡環は、二次導体を流れる誘導電流を短絡することによって発熱が生じるため、例えば、軸方向の厚さ(断面積)を大きくして電気的抵抗を低減することが要請されるところ、軸方向の厚さを大きくすると遠心力による変形等の問題を生ずる恐れがある。一方で、補強リングのような補強部材は短絡環の変形等を抑止することは可能ではあるものの、短絡環のように二次導体を短絡させる導体としては機能しない場合があり、短絡環の発熱による損失の低減に寄与しない可能性が高い。これに対し、本発明によれば、電気的抵抗を低減するために軸方向の厚さ(断面積)を十分に確保した短絡環であっても短絡環を回転軸に強固に固定できるため、損失の低減に寄与しない補強部材を用いずとも短絡環を回転軸に安定的に保持できる。 In addition, since the short circuit ring generates heat by short-circuiting the induced current flowing through the secondary conductor, for example, it is required to increase the axial thickness (cross-sectional area) to reduce the electrical resistance. If the axial thickness is increased, problems such as deformation due to centrifugal force may occur. On the other hand, although a reinforcing member such as a reinforcing ring can suppress deformation of the short-circuited ring, it may not function as a conductor that short-circuits the secondary conductor, such as a short-circuited ring. There is a high possibility that it will not contribute to the reduction of loss due to On the other hand, according to the present invention, the short-circuit ring can be firmly fixed to the rotating shaft even if the short-circuit ring sufficiently secures the axial thickness (cross-sectional area) in order to reduce electrical resistance. The short-circuit ring can be stably held on the rotating shaft without using a reinforcing member that does not contribute to a reduction in loss.
また、本発明の他の側面に係る回転子は、請求項1に記載の回転子であって、ロータコアは、短絡環に対応するロータコアの端面上に絶縁性を有する第2の皮膜がさらに形成され、短絡環が第2の皮膜に鋳造接合されることを特徴とする。 Moreover, the rotor which concerns on the other side surface of this invention is a rotor of Claim 1, Comprising: The rotor coat | cover further forms the 2nd film | membrane which has insulation on the end surface of the rotor core corresponding to a short circuit ring. The short-circuit ring is cast-bonded to the second film.
当該回転子では、第1の皮膜に加えて、短絡環に対応するロータコアの端面上に第2の皮膜がさらに形成され、短絡環が第2の皮膜に鋳造接合される。これにより、短絡環は、ロータコアの端面に対しても強固に固定されることによって、径方向に対する移動だけでなく軸方向に対する移動もより確実に規制される。その結果、例えば、短絡環がロータコアから軸方向に離間してめくれるような変形が抑制できる。 In the rotor, in addition to the first film, a second film is further formed on the end face of the rotor core corresponding to the short-circuit ring, and the short-circuit ring is cast-bonded to the second film. Thereby, the short-circuit ring is firmly fixed also to the end face of the rotor core, so that not only the movement in the radial direction but also the movement in the axial direction is more reliably regulated. As a result, for example, it is possible to suppress the deformation that causes the short-circuit ring to turn away from the rotor core in the axial direction.
また、本発明の他の側面に係る回転子機は、請求項1又は2に記載の回転子であって、ロータコアは、二次導体に対応する導体スロットの内壁に絶縁性を有する第3の皮膜がさらに形成され、二次導体が第3の皮膜に鋳造接合されることを特徴とする。 A rotor machine according to another aspect of the present invention is the rotor according to claim 1 or 2, wherein the rotor core has a third insulating property on the inner wall of the conductor slot corresponding to the secondary conductor. A film is further formed, and the secondary conductor is cast-bonded to the third film.
当該回転子では、二次導体に対応するロータコアの導体スロットの内壁に第3の皮膜がさらに形成され、二次導体が第3の皮膜に鋳造接合される。これにより、短絡環に連結される各二次導体が、ロータコアに対して強固に固定される。従って、短絡環は、二次導体を介してロータコアに強固に固定されることによって移動が規制され回転に伴う変形がより確実に抑制される。 In the rotor, a third coating is further formed on the inner wall of the conductor slot of the rotor core corresponding to the secondary conductor, and the secondary conductor is cast-bonded to the third coating. Thereby, each secondary conductor connected with a short circuit ring is firmly fixed to a rotor core. Therefore, the short circuit ring is firmly fixed to the rotor core via the secondary conductor, so that the movement is restricted and the deformation accompanying the rotation is more reliably suppressed.
また、本発明の他の側面に係る回転子機は、請求項1乃至3のいずれかに記載の回転子であって、第1乃至第3の皮膜がセラミック溶射材料からなることを特徴とする。 A rotor machine according to another aspect of the present invention is the rotor according to any one of claims 1 to 3, wherein the first to third coatings are made of a ceramic spray material. .
当該回転子では、セラミック溶射材料を用いて各皮膜を形成することで、各部材に対して強固に接合される絶縁性を有する皮膜が容易に形成できる。 In the rotor, by forming each film using a ceramic sprayed material, it is possible to easily form an insulating film that is firmly bonded to each member.
また、本発明の他の側面に係る回転子機は、請求項1乃至4のいずれかに記載の回転子であって、短絡環及び二次導体が一体的にダイカスト成形されることを特徴とする。 A rotor machine according to another aspect of the present invention is the rotor according to any one of claims 1 to 4, wherein the short-circuit ring and the secondary conductor are integrally die-cast. To do.
当該回転子では、短絡環及び二次導体をダイカスト成形する際に、例えば短絡環が第1の皮膜に対して鋳造接合がなされる。これにより、短絡環及び二次導体の形成と鋳造接合とを同一工程で実施できるため必要な工数が削減でき、短絡環の変形が好適に抑制できる回転子の製造コストの削減が図れる。 In the rotor, when the short-circuit ring and the secondary conductor are die-cast, for example, the short-circuit ring is cast-bonded to the first film. Thereby, since formation of a short circuit ring and a secondary conductor, and casting joining can be implemented by the same process, a required man-hour can be reduced and the reduction of the manufacturing cost of the rotor which can suppress a deformation | transformation of a short circuit ring can be aimed at.
また、本発明の他の側面に係る回転子は、請求項1乃至5のいずれかに記載の回転子であって、短絡環は、略円板状をなし、その少なくとも一部が取り除かれた加工部を備えることを特徴とする。 A rotor according to another aspect of the present invention is the rotor according to any one of claims 1 to 5, wherein the short-circuiting ring has a substantially disc shape, and at least a part thereof is removed. A processing unit is provided.
当該回転子では、短絡環を回転軸に強固に固定するとともに、短絡環の一部を取り除くように加工部を形成することで短絡環の軽量化を図り、回転子の回転効率を高め遠心力の低減を図ることができる。 In the rotor, the short-circuiting ring is firmly fixed to the rotating shaft, and the processing part is formed so as to remove a part of the short-circuiting ring, thereby reducing the weight of the short-circuiting ring and increasing the rotational efficiency of the rotor. Can be reduced.
また、本発明の一側面に係る誘導電動機は、請求項1乃至6のいずれかに記載の回転子を備えることにより、回転駆動に伴う短絡環の変形が補強部材を用いることなく好適に低減できる誘導電動機が構成できる。 Moreover, the induction motor which concerns on 1 side of this invention can reduce suitably the deformation | transformation of the short circuit ring accompanying a rotational drive, without using a reinforcement member by providing the rotor in any one of Claim 1 thru | or 6. An induction motor can be configured.
また、本発明の一側面に係る回転子の製造方法は、回転軸に対し一体回転可能に設けられるロータコアと、ロータコアの周方向に分散して設けられた導体スロットに挿通される複数の二次導体と、回転軸の軸方向におけるロータコアの端面において二次導体の端部を相互に連結する短絡環と、を有する回転子の製造方法であって、回転軸が挿通される短絡環の軸孔の内周面に対応する回転軸の外周面上に絶縁性を有する第1の皮膜を形成する工程と、第1の皮膜が形成された回転軸に対してロータコアを一体回転可能に固定する工程と、短絡環の軸孔の内周面を第1の皮膜に鋳造接合する工程と、を含むことを特徴とする。 Also, a method of manufacturing a rotor according to one aspect of the present invention includes a rotor core provided so as to be integrally rotatable with respect to a rotating shaft, and a plurality of secondary parts inserted through conductor slots provided dispersed in the circumferential direction of the rotor core. A method of manufacturing a rotor having a conductor and a short-circuiting ring that interconnects ends of secondary conductors at the end face of the rotor core in the axial direction of the rotation shaft, the shaft hole of the short-circuiting ring through which the rotation shaft is inserted Forming a first coating having an insulating property on the outer peripheral surface of the rotating shaft corresponding to the inner peripheral surface of the rotor, and fixing the rotor core so as to be integrally rotatable with respect to the rotating shaft on which the first coating is formed. And a step of casting and joining the inner peripheral surface of the shaft hole of the short-circuit ring to the first film.
当該回転子の製造方法では、回転駆動に伴う短絡環の変形が補強部材を用いることなく好適に低減できる回転子が製造できる。また、ロータコアを固定する前の回転軸に対して第1の皮膜を形成するため、回転軸の製造工程での取り扱いが容易となり精度良く皮膜を形成することが可能となる。 In the rotor manufacturing method, it is possible to manufacture a rotor that can suitably reduce the deformation of the short-circuited ring accompanying rotation driving without using a reinforcing member. In addition, since the first film is formed on the rotating shaft before the rotor core is fixed, it is easy to handle the rotating shaft in the manufacturing process, and the film can be formed with high accuracy.
また、本発明の一側面に係る回転子の製造方法は、回転軸に対し一体回転可能に設けられるロータコアと、ロータコアの周方向に分散して設けられた導体スロットに挿通される複数の二次導体と、回転軸の軸方向におけるロータコアの端面において二次導体の端部を相互に連結する短絡環と、を有する回転子の製造方法であって、回転軸に対してロータコアを一体回転可能に固定する工程と、ロータコアが固定された回転軸の外周面において、回転軸が挿通される短絡環の軸孔の内周面に対応する回転軸の外周面上に絶縁性を有する第1の皮膜を形成する工程と、短絡環の軸孔の内周面を第1の皮膜に鋳造接合する工程と、を含むことを特徴とする。 Also, a method of manufacturing a rotor according to one aspect of the present invention includes a rotor core provided so as to be integrally rotatable with respect to a rotating shaft, and a plurality of secondary parts inserted through conductor slots provided dispersed in the circumferential direction of the rotor core. A method of manufacturing a rotor having a conductor and a short-circuiting ring that interconnects ends of secondary conductors at the end face of the rotor core in the axial direction of the rotating shaft, the rotor core being integrally rotatable with respect to the rotating shaft A first coating having an insulating property on the outer peripheral surface of the rotating shaft corresponding to the inner peripheral surface of the shaft hole of the short-circuit ring through which the rotating shaft is inserted in the outer peripheral surface of the rotating shaft to which the rotor core is fixed; And a step of casting and joining the inner peripheral surface of the shaft hole of the short-circuiting ring to the first film.
当該回転子の製造方法では、回転駆動に伴う短絡環の変形が補強部材を用いることなく好適に低減できる回転子が製造できる。また、ロータコアが固定された後の回転子に対して第1の皮膜を形成するため、第1の皮膜と同一工程において他の部分、例えばロータコアにも皮膜が形成できる。これにより、皮膜を形成する工程数を減らし製造コストの削減を図ることが可能となる。 In the rotor manufacturing method, it is possible to manufacture a rotor that can suitably reduce the deformation of the short-circuited ring accompanying rotation driving without using a reinforcing member. Further, since the first film is formed on the rotor after the rotor core is fixed, the film can be formed on other portions, for example, the rotor core in the same process as the first film. As a result, the number of steps for forming the film can be reduced and the manufacturing cost can be reduced.
本発明によれば、複数の二次導体が短絡環により連結された回転子に関し、回転駆動に伴う短絡環の変形が補強部材を用いることなく好適に低減できる回転子、その回転子を備える誘導電動機、及び回転子の製造方法が提供できる。 The present invention relates to a rotor in which a plurality of secondary conductors are connected by a short-circuiting ring, and a rotor that can suitably reduce deformation of the short-circuiting ring accompanying rotation driving without using a reinforcing member, and an induction including the rotor An electric motor and a method for manufacturing a rotor can be provided.
以下、本発明を具体化した実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
先ず、実施形態に係る誘導電動機1の構成について、図1〜図3を参照しつつ詳細に説明する。実施形態の誘導電動機1は、かご型三相誘導電動機である。誘導電動機1は、固定子10と、回転子20とを有している。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the invention will be described in detail with reference to the drawings.
First, the configuration of the induction motor 1 according to the embodiment will be described in detail with reference to FIGS. The induction motor 1 of the embodiment is a cage type three-phase induction motor. The induction motor 1 has a
固定子10は、図示しないケースの内周面に固設されたステータコア11と、ステータコア11に巻装されたコイル12とを有している。ステータコア11は、複数枚の電磁鋼板を積層して形成され略円筒形状に形成されている。ステータコア11には、周方向に分散して設けられ軸方向に沿って貫設された複数のスロット(図示略)が形成されている。このスロットにはコイル12が巻装されている。コイル12は、三相交流の各相(U相、V相及びW相)に対応したコイルを備え、各相の交流電流が供給されることによって回転磁束が発生する。そして、固定子10の径方向の内側には、回転子20が配置されている。
The
回転子20は、回転軸21と、ロータコア30と、二次導体(ロータバー)23と、一対の短絡環25,26とを有する、かご型回転子として構成されている。回転軸21は、図示しない軸受けにて回転可能に軸支されている。回転軸21は、短絡環25,26が固定される第1大径部21Aと、ロータコア30が固定される第2大径部21Bとが形成されている。第2大径部21Bは、回転軸21の軸方向の中央部に形成され、第2大径部21Bの軸方向両側には第1大径部21Aがそれぞれ形成されている。第1大径部21Aは、回転軸21におけるロータコア30及び短絡環25,26が装着されていない部分に比べて半径が大きい円筒形状をなす。また、第2大径部21Bは、第1大径部21Aに比べて半径が大きい円筒形状をなす。
The
ロータコア30は、複数の電磁鋼板を積層して形成され略円筒形状に形成されている。ロータコア30は、径方向の中央部に設けられ軸方向に貫設された貫通孔31に回転軸21の第2大径部21Bを挿通して固定されて回転軸21と一体回転可能に設けられている。ロータコア30の外周面と固定子10の内周面(回転軸21側の面)とは、径方向において所定間隔を隔てた状態で対向している。そして、回転子20は、固定子10の径方向内側において、回転軸21の軸芯周りに回転可能に支持されている。
The
ロータコア30には複数の挿通孔32が回転軸21の軸方向に貫設されている。挿通孔32は、回転軸21が挿通される貫通孔31の周囲を囲むようにロータコア30の周方向に沿って等間隔に形成されている。各挿通孔32には、アルミニウム製の二次導体23が充填されている。二次導体23は、中実の棒状に形成され、軸方向の一方側(図中において右側)の第1端部23Aがロータコア30の第1端面33側から突出し、他方の第2端部23Bがロータコア30の他方の第2端面34側から突出した態様となっている。
A plurality of insertion holes 32 are provided in the
ロータコア30の両端には、略円板状の同一形状をなす短絡環25,26が設けられている。短絡環25,26は、端絡環又はエンドリングと呼ばれる部材である。二次導体23の第1端部23Aは、ロータコア30の第1端面33から突出する部分が短絡環25と接合され、第1端部23Aと短絡環25とが一体形成されている。また、二次導体23の第2端部23Bは、ロータコア30の第2端面34から突出する部分が短絡環26と接合され、第2端部23Bと短絡環26とが一体形成されている。従って、各二次導体23は、一対の短絡環25,26に接続されることによって短絡されている。二次導体23及び短絡環25,26は、例えばアルミダイカスト成形を用いて一体形成される。
At both ends of the
図2は、短絡環25を、回転軸21の軸方向外側から見た図である。図2に示すように、短絡環25は、径方向の中央部に設けられ軸方向に貫設された軸孔25Aに回転軸21の第1大径部21Aが挿通されている。第1大径部21A(回転軸21)の外周面21Cには、第1大径部21Aの全周に亘ってセラミック製の第1の溶射皮膜41が形成されている。図3に示すように、第1の溶射皮膜41は、短絡環25の軸孔25Aの内周面に対向するように軸方向に沿って外周面21C上に形成された円筒形状をなしている。従って、短絡環25は、第1大径部21Aとの間に第1の溶射皮膜41が設けられ回転軸21に対し電気的に絶縁されている。また、短絡環25は、第1の溶射皮膜41に対して鋳造接合による拡散接合がなされ第1大径部21Aに固定されている。なお、ここでいう鋳造接合とは、例えば、金属部材からなる短絡環25と絶縁性を有する第1の溶射皮膜41との接合に高圧鋳造法を適用したものであり、金属部材を溶融状態で接合面に射出し加圧しながら接合する方法である。
FIG. 2 is a view of the short-
また、ロータコア30は、短絡環25と対向する軸方向の第1端面33の上に絶縁性を有する第2の溶射皮膜42が形成されている。第2の溶射皮膜42は、第1端面33上において短絡環25と対向する部分の全体に形成されている。従って、短絡環25は、第1端面33との間に第2の溶射皮膜42が設けられロータコア30に対し電気的に絶縁されている。また、短絡環25は、第2の溶射皮膜42に対して鋳造接合による拡散接合がなされロータコア30に固定されている。なお、図1に示すように、短絡環26は、短絡環25と同様に、回転軸21の第1大径部21Aとの間に第1の溶射皮膜41を介して接合されている。また、短絡環26は、ロータコア30の第2端面34との間に第2の溶射皮膜42を介して接合されている。
In addition, the
また、図3に示すように、ロータコア30は、挿通孔32の内壁に絶縁性を有する第3の溶射皮膜43が形成されている。第3の溶射皮膜43は、内壁の全周に亘って形成され円筒形状をなしている。従って、二次導体23は、挿通孔32との間に第3の溶射皮膜43が設けられロータコア30に対し電気的に絶縁されている。また、二次導体23は、第3の溶射皮膜43に対して鋳造接合による拡散接合がなされロータコア30に固定されている。
As shown in FIG. 3, the
このように構成された誘導電動機1は、固定子10のコイル12に対して三相交流電流が供給されることによって発生する回転磁束と、回転子20の二次導体23に発生する誘導電流とが鎖交することにより回転子20が回転駆動を行う。
The induction motor 1 configured as described above includes a rotating magnetic flux generated when a three-phase alternating current is supplied to the
短絡環25は、軸孔25Aに回転軸21を挿通した態様で一体回転可能に固定されている。回転軸21の第1大径部21Aの外周面21Cには、短絡環25の軸孔25Aの内周面に対応する部分の全体(外周面21Cの全周)に亘って第1の溶射皮膜41が形成され、当該第1の溶射皮膜41が外周面21Cに対して強固に接合されている。そして、短絡環25は、第1の溶射皮膜41に対して鋳造接合による拡散接合がなされ強固に接合されている。このような構成では、第1の溶射皮膜41の形成及び第1の溶射皮膜41に対する鋳造接合により、短絡環25の軸孔25Aの内周面と回転軸21の外周面21Cとが強固に接合される。同様に、短絡環26は、回転軸21に対し第1の溶射皮膜41を介して強固に接合されている。従って、回転子20の回転駆動に伴う遠心力によって短絡環25,26に対し径方向外側に向かう力が加わった場合に、短絡環25,26が径方向内側部分の軸孔25Aが形成された部分において回転軸21と強固に接合されるため、径方向外側に向かう移動が規制される。結果として、補強リングのような補強部材を用いずに、回転に伴う短絡環25,26の変形が好適に抑制できる。
The
さらに、回転子20は、ロータコア30の第1及び第2端面33,34において、短絡環25,26に対向する表面全体に第2の溶射皮膜42が形成され、短絡環25,26が第2の溶射皮膜42に鋳造接合されロータコア30に接合されている。従って、短絡環25,26は、ロータコア30の第1及び第2端面33,34の各々に対しても強固に固定されることによって、径方向に対する移動だけでなく軸方向に対する移動もより確実に規制される。その結果、例えば、短絡環25,26がロータコア30から軸方向に離間してめくれるような変形が抑制できる。
Further, in the
さらに、回転子20は、ロータコア30の挿通孔32の内壁において、二次導体23に対応する内壁全体に第3の溶射皮膜43が形成され、二次導体23が第3の溶射皮膜43に鋳造接合されロータコア30に接合されている。二次導体23は、ロータコア30に対し軸方向に貫通され第1及び第2端部23A,23Bの各々が一対の短絡環25,26に一体形成されている。この二次導体23をロータコア30に対して強固に固定することによって、短絡環25,26が二次導体23を介してロータコア30に強固に固定される。従って、短絡環25,26は、移動が規制され回転に伴う変形がより確実に抑制される。
Further, in the
次に、上記した回転子20の製造方法の一例について説明する。
回転子20の製造工程としては、例えば、第1の溶射皮膜41が形成された回転軸21に第2及び第3の溶射皮膜42,43が形成されたロータコア30を組み付けて行う。なお、回転軸21にロータコア30を組み付けた後に、第1〜第3の溶射皮膜41〜43を形成してもよい。回転軸21は、例えば、ステンレス鋼(SUS)を用いて切削加工や鍛造加工等によって第1及び第2大径部21A,21Bが形成された略円筒状に形成する。
Next, an example of a method for manufacturing the
As a manufacturing process of the
第1の溶射皮膜41は、例えば、溶射材料を加熱し、溶融又は溶融に近い状態とし第1大径部21Aの外周面21Cに吹き付けて形成する。なお、図3の溶射皮膜部51で示す第2大径部21Bの軸方向における端面上の溶射皮膜、換言すれば、製造後の回転子20では第2の溶射皮膜42が第2大径部21Bの端面上まで延設している態様となる部分を、この工程で形成してもよい。この溶射皮膜部51は、後述する鋳造接合により、第2大径部21Bと短絡環25,26とを接合する。また、溶射皮膜部51は形成しなくともよい。
The first
第2及び第3の溶射皮膜42,43は、第1の溶射皮膜41と同様に、電磁鋼板を積層したロータコア30の第1及び第2端面33,34上と、挿通孔32の内壁とに溶射材料を吹き付けて形成する。なお、ロータコア30を構成する各電磁鋼板の表面に予め絶縁性皮膜が形成される場合には、例えば、当該絶縁性皮膜の上に第2及び第3の溶射皮膜42,43を形成してもよい。また、電磁鋼板を第2及び第3の溶射皮膜42,43が形成される部分の絶縁性皮膜が除去された構成とし、第2及び第3の溶射皮膜42,43を電磁鋼板に直接溶射して形成してもよい。
Similar to the first
第1〜第3の溶射皮膜41〜43の材料としては、例えば、酸化物系のセラミック溶射材料、炭化物系のセラミック溶射材料等を用いることができる。より具体的には、酸化物系のセラミック溶射材料は、アルミナ、チタニア、ジルコニア、クロミア、イットリア又はこれらを含む化合物等である。また、炭化物系のセラミック溶射材料は、タングステンカーバイド、クロムカーバイド、又はこれらとコバルト、ニッケルクロムなどを含む化合物等である。
As a material of the first to third
次に、第1の溶射皮膜41が形成された回転軸21に対し、第2及び第3の溶射皮膜42,43が形成されたロータコア30を固定する。ロータコア30の貫通孔31は、第1大径部21Aに比べて半径が大きい第2大径部21Bの外径に合わせて形成されている。従って、例えば、第2大径部21Bをロータコア30に焼き嵌めする際に、第1大径部21Aの外周面21C上に形成された第1の溶射皮膜41を損傷させることなく回転軸21にロータコア30を好適に固定することができる。
Next, the
次に、回転軸21に固定されたロータコア30に対し、短絡環25,26及び二次導体23を形成するアルミダイカスト成形を行う。ダイカスト成形では、金型を用いて短絡環25,26及び二次導体23を成形するとともに、第1〜第3の溶射皮膜41〜43に対する鋳造接合を実施する。より具体的には、例えば、金型と第1〜第3の溶射皮膜41〜43(回転軸21)を予備加熱し、アルミニウムを溶解し液状で保持する。次に、ロータコア30が固定された回転軸21を金型に配置し、液状のアルミニウムを射出し加圧しながら短絡環25,26及び二次導体23を成形する。この際に、短絡環25,26及び二次導体23の各々の第1〜第3の溶射皮膜41〜43に対する接合部分が拡散接合される。このようにして、図1に示す回転子20が形成される。
Next, aluminum die casting is performed on the
上記した実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)短絡環25,26は、回転軸21に対し第1の溶射皮膜41を介して強固に接合される。また、短絡環25,26は、第2の溶射皮膜42を介してロータコア30に対し強固に接合される。さらに、短絡環25,26は、当該短絡環25,26と一体成形される各二次導体23が第3の溶射皮膜43を介してロータコア30に強固に接合される。従って、短絡環25,26は、第1〜第3の溶射皮膜41〜43を介して回転軸21あるいは回転軸21に固定されるロータコア30に対して強固に固定され、回転駆動に伴う遠心力による変形が抑制される。結果として、補強リングのような補強部材を用いずに回転に伴う変形を抑制することが可能となる。
また、短絡環25,26は、二次導体23を流れる誘導電流を短絡することによって発熱が生じるため、例えば、軸方向の厚さ(断面積)を大きくして電気的抵抗を低減することが要請されるところ、軸方向の厚さを大きくすると遠心力による変形等の問題を生ずる恐れがある。一方で、補強リングのような補強部材は短絡環の変形等を抑止することは可能ではあるものの、短絡環25,26のように二次導体23を短絡させる導体としては機能しない場合があり、短絡環25,26の発熱による損失の低減に寄与しない可能性が高い。これに対し、本実施形態の回転子20では、電気的抵抗を低減するために軸方向の厚さ(断面積)を十分に確保した短絡環25,26であっても短絡環25,26を回転軸21に強固に固定できるため、損失の低減に寄与しない補強部材を用いずとも短絡環25,26を回転軸21に安定的に保持できる。
According to the above-described embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The short-circuit rings 25 and 26 are firmly joined to the
Further, since the short-circuit rings 25 and 26 generate heat by short-circuiting the induced current flowing through the
(2)第1〜第3の溶射皮膜41〜43の材料としてセラミック溶射材が用いられており、各部材に対して強固に接合される絶縁性を有する溶射皮膜が容易に形成できる。
(3)短絡環25,26及び二次導体23を一体的にダイカスト成形する際に、短絡環25,26が第1及び第2の溶射皮膜41,42に対し、二次導体23が第3の溶射皮膜43に対して鋳造接合がなされる。これにより、短絡環25,26及び二次導体23の形成と鋳造接合とを同一工程で実施できるため必要な工数が削減でき、短絡環25,26の変形が好適に抑制できる回転子20の製造コストの削減が図れる。
(2) A ceramic sprayed material is used as a material of the first to third sprayed
(3) When the short-circuit rings 25 and 26 and the
(4)回転子20の製造工程として、第1の溶射皮膜41が形成された回転軸21に第2及び第3の溶射皮膜42,43が形成されたロータコア30を組み付けている。これにより、組み付け前の回転軸21及びロータコア30の各々に対して第1〜第3の溶射皮膜41〜43を形成するため、回転軸21及びロータコア30の製造工程での取り扱いが容易となり精度良く第1〜第3の溶射皮膜41〜43を形成することが可能となる。
(4) As a manufacturing process of the
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。
例えば、上記実施形態の回転子20,100の製造工程では、第1の溶射皮膜41が形成された回転軸21に対し、第2及び第3の溶射皮膜42,43が形成されたロータコア30を組み付けたが、回転軸21にロータコア30を予め組み付けた後に第1〜第3の溶射皮膜41〜43を同一工程にて形成してもよい。これにより、第1〜第3の溶射皮膜41〜43を形成する工程数を減らし製造コストの削減を図ることが可能となる。
Although the present invention has been described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various improvements and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the manufacturing process of the
また、例えば、図4に示すように、短絡環25,26が冷却フィンを備えた構成としてもよい。図4に示す回転子101は、例えば、上記した実施形態の短絡環25に冷却フィン120が一体的にダイカスト成形されている。図4は、図5のA−A線における部分断面図である。図4及び図5に示すように、冷却フィン120は、回転軸21を囲むように短絡環25の本体部25Bの一部が軸方向外側に向かって延設された円筒部121と、当該円筒部121から径方向外側に向かって放射状に形成されたフィン部122とを備える。回転軸21の第1大径部21Aの軸方向の長さは、円筒部121の長さに応じて延設されており、円筒部121と第1大径部21Aとが第1の溶射皮膜41を介して接合されている。フィン部122は、円板状の本体部25Bの軸方向における端面に対して立設して接合される板状をなす。図5に示すように、フィン部122の径方向外側部分は、本体部25Bの径方向外側の外周面から所定間隔だけ径方向内側となる位置まで形成されている。また、フィン部122は、短絡環25の周方向に向かって等間隔に複数個(図中では8個)形成されている。
For example, as shown in FIG. 4, it is good also as a structure where the short circuit rings 25 and 26 were provided with the cooling fin. In the
ここで、上記したような冷却フィン120を備える短絡環25においても回転駆動に伴う遠心力によって変形が生じる虞がある。従って、このような冷却フィン120に対し、その内径部分(円筒部121)を回転軸21(第1大径部21A)に第1の溶射皮膜41を介した接合を行うことによって遠心力による変形を好適に抑制することが可能となる。なお、冷却フィン120を、本体部25Bと別体で設けた場合であっても第1の溶射皮膜41を介した接合をすることで同様の効果を得ることができる。
Here, even in the short-
上記実施形態における短絡環25,26の構成は一例であり、適宜変更してもよい。例えば、上記した実施形態では、短絡環25を円板形状に構成したが、これに限定されず、図6に示すように、短絡環25にその一部が取り除かれた加工部131を形成してもよい。図6に示す加工部131は、短絡環25を軸方向に貫通して形成され、軸方向と直交する形状が径方向外側に向かって周方向の幅が広がる扇状をなす。加工部131は、短絡環25の周方向に沿って等間隔に複数個(図6では8個)形成されている。各加工部131は、例えば、短絡環25により連結される各二次導体23の周方向の間となる位置に形成されている。
The configuration of the short-circuit rings 25 and 26 in the above embodiment is an example, and may be changed as appropriate. For example, in the above-described embodiment, the short-
このような構成では、第1の溶射皮膜41により短絡環25を回転軸21に強固に固定するとともに、短絡環25の一部を肉抜きするように加工部131を形成することで短絡環25の軽量化を図り、回転子20の回転効率を高めることができ、短絡環25に働く遠心力を低減することができる。また、加工部131は、短絡環25を短絡する誘導電流に対する電気的抵抗部となる。回転駆動時において、二次導体23に生じる誘導電流は、各二次導体23を結ぶように短絡環25内を短絡して流れることが好ましい。図6に示す構成では、各二次導体23が短絡環25の径方向外側部分に連結されており、誘導電流が各二次導体23を結ぶように短絡環25の外周部分を短絡することが好ましい。これに対し、図6に示す短絡環25では、電気的抵抗となる加工部131が各二次導体23の周方向の間において径方向内側となる部分に形成されており、誘導電流を各二次導体23間に好適に流す整流効果を得ることができる。なお、図6に示す加工部131の形状・数等は一例であり、短絡環25の形状等に応じて適宜変更する。
In such a configuration, the
上記実施形態において、第1〜第3の溶射皮膜41〜43を形成した領域は一例であり適宜変更してもよい。例えば、第1の溶射皮膜41を外周面21Cの全周に亘って形成したが、外周面21Cの一部に形成してもよい。
In the said embodiment, the area | region which formed the 1st-3rd sprayed coatings 41-43 is an example, and may be changed suitably. For example, although the first sprayed
短絡環25,26及び二次導体23の材料は、アルミニウムに限らず、アルミニウム系合金でもよく、銅や銅系合金のような他の金属を用いてもよい。
上記実施形態では、短絡環25の全体をダイカスト成形で形成する際に鋳造接合を実施したが、例えば軸孔25Aを含む短絡環25の一部のみをダイカスト成形及び鋳造接合してもよい。
The material of the short-circuit rings 25 and 26 and the
In the above-described embodiment, casting joining is performed when the entire short-
上記実施形態では、回転軸21をロータコア30に対して焼き嵌めにより固定したが、他の方法、例えば圧入により固定してもよい。
上記実施形態において、回転子20に短絡環25,26の変形を防止する補強部材を設け、短絡環25,26の変形をより確実に抑制する構成としてもよい。
In the above embodiment, the
In the above embodiment, the
上記実施形態の構成は一例であり、形状・数等を適宜変更してもよい。例えば、回転軸21を、第1及び第2大径部21A,21Bが形成されていない、即ち段差部分が形成されていない円筒形状に形成してもよい。また、例えば、挿通孔32を、その一部がロータコア30の外周面に開口している(オープンスロットとなっている)導体スロットとして構成としてもよい。また、固定子10は三相交流で駆動されるものに限らず、単相交流や二相交流あるいは四相以上の多相交流で駆動されるものであってもよい。また、ロータコア30を、電磁鋼板を積層して形成したが、鉄塊や粉末成形磁性体(SMC:Soft Magnetic Composites)で形成してもよい。また、二次導体23はアルミダイカスト成形で形成される構成に限らない。例えば、予め成形された二次導体23をロータコア30の端面33,34から挿通孔32に挿入し、挿入された二次導体23の端部23Aに短絡環25をダイカスト成形してもよい。
The configuration of the above embodiment is merely an example, and the shape, number, and the like may be changed as appropriate. For example, the rotating
誘導電動機1は、誘導電動機の一例として、回転子20,100,101は、回転子の一例として、回転軸21は、回転軸の一例として、ロータコア30は、ロータコアの一例として、二次導体23は、二次導体の一例として、短絡環25,26は、短絡環の一例として、挿通孔32は、導体スロットの一例として、第1〜第3の溶射皮膜41〜43は、皮膜の一例として、第1短絡部材110は、第1短絡部材の一例として、第2短絡部材111は、第2短絡部材の一例として挙げることができる。
The induction motor 1 is an example of an induction motor, the
1・・誘導電動機、10・・固定子、20,100,101・・回転子、21・・回転軸、21C・・外周面、30・・ロータコア、33・・第1端面、34・・第2端面、32・・挿通孔、23・・二次導体、25,26・・短絡環、25A・・軸孔、41〜43・・第1〜第3の溶射皮膜、110・・第1短絡部材、111・・第2短絡部材。 1 .. Induction motor, 10.. Stator, 20, 100, 101... Rotor, 21... Rotating shaft, 21 C ... Outer peripheral surface, 30 ... Rotor core, 33 ... First end face, 34 ... 2 end faces, 32 .... insertion holes, 23 ... secondary conductors, 25, 26 ... short-circuit rings, 25A ... shaft holes, 41 to 43 ... first to third spray coatings, 110 ... first short circuit Member, 111 .. second short-circuit member.
Claims (9)
前記ロータコアの周方向に分散して設けられた導体スロットに挿通される複数の二次導体と、
前記回転軸の軸方向における前記ロータコアの端面において前記二次導体の端部を相互に連結する短絡環と、
を有する回転子であって、
前記短絡環は、前記回転軸が挿通される軸孔を有し、
前記回転軸は、前記軸孔の内周面に対応する外周面上に絶縁性を有する第1の皮膜が形成され、
前記短絡環の前記軸孔の内周面が前記第1の皮膜に鋳造接合されることを特徴とする回転子。 A rotor core provided so as to be integrally rotatable with respect to the rotation shaft;
A plurality of secondary conductors inserted through conductor slots provided dispersed in the circumferential direction of the rotor core;
A short-circuit ring that interconnects the ends of the secondary conductors at the end face of the rotor core in the axial direction of the rotating shaft;
A rotor having
The short-circuit ring has a shaft hole through which the rotating shaft is inserted;
The rotary shaft has an insulating first film formed on the outer peripheral surface corresponding to the inner peripheral surface of the shaft hole,
The rotor, wherein an inner peripheral surface of the shaft hole of the short-circuit ring is cast-bonded to the first film.
前記ロータコアは、前記短絡環に対応する前記端面上に絶縁性を有する第2の皮膜がさらに形成され、
前記短絡環が前記第2の皮膜に鋳造接合されることを特徴とする回転子。 The rotor according to claim 1,
The rotor core is further formed with an insulating second film on the end face corresponding to the short-circuit ring,
The rotor, wherein the short ring is cast-bonded to the second coating.
前記ロータコアは、前記二次導体に対応する前記導体スロットの内壁に絶縁性を有する第3の皮膜がさらに形成され、
前記二次導体が前記第3の皮膜に鋳造接合されることを特徴とする回転子。 The rotor according to claim 1 or 2,
The rotor core is further formed with an insulating third film on the inner wall of the conductor slot corresponding to the secondary conductor,
The rotor, wherein the secondary conductor is cast-bonded to the third coating.
前記第1乃至前記第3の皮膜がセラミック溶射材料からなることを特徴とする回転子。 The rotor according to any one of claims 1 to 3,
The rotor according to claim 1, wherein the first to third coatings are made of a ceramic spray material.
前記短絡環及び前記二次導体が一体的にダイカスト成形されることを特徴とする回転子。 The rotor according to any one of claims 1 to 4, wherein
The rotor, wherein the short-circuit ring and the secondary conductor are integrally die-cast.
前記短絡環は、略円板状をなし、その少なくとも一部が取り除かれた加工部を備えることを特徴とする回転子。 The rotor according to any one of claims 1 to 5,
The rotor is characterized in that the short-circuit ring has a substantially disk shape and includes a processed portion from which at least a part thereof is removed.
前記回転軸が挿通される前記短絡環の軸孔の内周面に対応する前記回転軸の外周面上に絶縁性を有する第1の皮膜を形成する工程と、
前記第1の皮膜が形成された前記回転軸に対して前記ロータコアを一体回転可能に固定する工程と、
前記短絡環の前記軸孔の内周面を前記第1の皮膜に鋳造接合する工程と、
を含むことを特徴とする回転子の製造方法。 A rotor core provided so as to be integrally rotatable with respect to the rotary shaft; a plurality of secondary conductors inserted into conductor slots provided in a distributed manner in the circumferential direction of the rotor core; and an end face of the rotor core in the axial direction of the rotary shaft A short-circuiting ring that interconnects ends of the secondary conductors, and a method of manufacturing a rotor,
Forming an insulating first film on the outer peripheral surface of the rotating shaft corresponding to the inner peripheral surface of the shaft hole of the short-circuit ring through which the rotating shaft is inserted;
Fixing the rotor core to be integrally rotatable with respect to the rotating shaft on which the first film is formed;
A step of casting and joining the inner peripheral surface of the shaft hole of the short-circuit ring to the first film;
A method for manufacturing a rotor, comprising:
前記回転軸に対して前記ロータコアを一体回転可能に固定する工程と、
前記ロータコアが固定された前記回転軸の外周面において、前記回転軸が挿通される前記短絡環の軸孔の内周面に対応する前記回転軸の前記外周面上に絶縁性を有する第1の皮膜を形成する工程と、
前記短絡環の前記軸孔の内周面を前記第1の皮膜に鋳造接合する工程と、
を含むことを特徴とする回転子の製造方法。 A rotor core provided so as to be integrally rotatable with respect to the rotary shaft; a plurality of secondary conductors inserted into conductor slots provided in a distributed manner in the circumferential direction of the rotor core; and an end face of the rotor core in the axial direction of the rotary shaft A short-circuiting ring that interconnects ends of the secondary conductors, and a method of manufacturing a rotor,
Fixing the rotor core so as to be integrally rotatable with respect to the rotating shaft;
In the outer peripheral surface of the rotating shaft to which the rotor core is fixed, a first insulating material is provided on the outer peripheral surface of the rotating shaft corresponding to the inner peripheral surface of the shaft hole of the short-circuit ring through which the rotating shaft is inserted. Forming a film;
A step of casting and joining the inner peripheral surface of the shaft hole of the short-circuit ring to the first film;
A method for manufacturing a rotor, comprising:
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