JP2015231304A - 誘導機の回転子及び誘導機の回転子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータコアと、複数の導体バー及びエンドリングを含む二次導体とを有する誘導機の回転子及び誘導機の回転子の製造方法に関し、誘導機の高回転化に効率よく対応可能な誘導機の回転子及び誘導機の回転子の製造方法を提供する。【解決手段】ロータ１は、回転軸１０に固設されたロータコア２０と、複数の導体バー３１及びエンドリング３５を有する二次導体３０を有している。複数の導体バー３１及びエンドリング３５は、二次導体配置工程において導電材をダイキャストすることで成形される。ガイド部材設置工程では、エンドリング３５の内径側に内径側ガイド部材４０が設置され、外径側には、外径側ガイド部材４１が設置される。塑性変形部形成工程において、加圧治具４５によって、エンドリング３５を軸方向に押圧することで、塑性変形部Ｐが、エンドリング３５の径方向内側部分に形成される。【選択図】図３

Description

本発明は、ロータコアと、回転軸の周りに分散配置された複数の導体バー及び各導体バー端部を短絡するエンドリングを含む二次導体とを有する誘導機の回転子及び誘導機の回転子の製造方法に関する。

従来、誘導機の回転子の一つとして、かご形回転子が知られている。このようなかご形回転子は、回転軸に固着されたロータコアと、ロータコアにおける回転軸の周りに分散配置された複数の導体バー及び、ロータコアの軸方向端面において各導体バーの端部を短絡するエンドリングを含む二次導体とによって構成されている。

近年、これらの誘導機においては、高回転化への対応が望まれており、誘導機を高回転化させた場合に、高速回転に伴う遠心力によって、エンドリングが破壊に至ってしまう場合がある。高回転化に伴う遠心力の増大に対応する為に、エンドリング等の強度を高める必要が生じる。

この点に鑑みてなされた発明として、例えば、特許文献１記載の発明が知られている。特許文献１記載の誘導機の回転子の製造方法においては、導体バー及びエンドリングを含む二次導体を、アルミニウムダイカストにより成形した後、ロータコアの軸方向端面側に、発熱体及び成形治具を配設し、発熱体の熱伝導によってエンドリングを加熱し、成形治具によって回転軸方向から成形圧力を加えるように構成されている。特許文献１の誘導機の回転子の製造方法によれば、発熱体によってエンドリングを加熱し、成形治具によって成形圧力を加えることによって、エンドリング内部に発生した巣を圧縮縮小して、二次導体の高密度化を実現することで、エンドリングの強度を高めている。

特開２０００−０２３４２７号公報

上述したように、高回転化に伴う遠心力によって、エンドリングが破壊してしまうが、この場合におけるエンドリングの強度解析の結果、遠心力によって、エンドリングの内径側部分に応力が集中することで、破壊に至ることが判明している。即ち、高回転化に効率よく対応する為には、エンドリングの内径側部分に、遠心力に伴う応力に係る対策を施すことが重要となる。

この点、上述した特許文献１記載の発明の場合、エンドリング内部に生じた巣を圧縮縮小する為に、エンドリングの全表面に対して成形治具による成形圧力をかけるように構成されている。従って、エンドリング全体の強度を高めることができるが、エンドリングの内径側部分の強度を積極的に高めるものではないため、高回転化に対応する為の効率のよい対策とは言い難かった。
又、特許文献１記載の発明においては、発熱体によってエンドリングを加熱した後、成形治具による成形圧力をエンドリングに作用させている為、発熱体等に係る設備が複雑になり、製造コストの増大を招いてしまう。

本発明は、ロータコアと、回転軸の周りに分散配置された複数の導体バー及び各導体バー端部を短絡するエンドリングを含む二次導体とを有する誘導機の回転子及び誘導機の回転子の製造方法に関し、誘導機の高回転化に効率よく対応可能な誘導機の回転子及び誘導機の回転子の製造方法を提供する。

本発明の一側面に係る誘導機の回転子は、回転可能に配設された回転軸と、前記回転軸の周りに分散配置され、前記回転軸方向に延びる複数のスロットを有し、前記回転軸に固設されたロータコアと、導電材をダイキャストすることによって、前記ロータコアの各スロット内にそれぞれ配置される複数の導体バーと、導電材をダイキャストすることによって、前記回転軸方向におけるロータコアの端面に形成され、前記複数の導体バーの端部を相互に接続する円環状のエンドリングとを含む二次導体と、を有する誘導機の回転子であって、前記エンドリングは、所定の加工に伴って残留応力が生じている塑性変形部を、当該エンドリングにおける径方向内側部分に有することを特徴とする。

当該誘導機の回転子は、回転軸と、複数のスロットを有するロータコアと、複数の導体バーとエンドリングを含む二次導体と、を有する。そして、複数の導体バーは、導電材をダイキャストすることによって、前記ロータコアの各スロット内にそれぞれ配置され、エンドリングは、導電材をダイキャストすることによって、前記ロータコアの軸方向端面に形成されている。当該エンドリングにおける径方向内側部分には、塑性変形部が形成されており、所定の加工に伴って残留応力が生じている。即ち、当該誘導機の回転子によれば、所定の加工を施し、塑性変形部を形成することによって、塑性変形に伴う加工硬化が生じた部分を、エンドリングの径方向内側に位置させることができ、遠心力に伴う応力に対抗し得る部分を、効率よく形成することができ、高回転化に対応し得る。

そして、本発明の他の側面に係る誘導機の回転子は、請求項１記載の誘導機の回転子であって、前記塑性変形部は、前記エンドリングの径方向内側部分において、前記ロータコアの軸方向端面に近接する部分を含んでいることを特徴とする。

当該誘導機の回転子において、前記塑性変形部は、前記エンドリングの径方向内側部分において、前記ロータコアの軸方向端面に近接する部分を含んでいる。ここで、遠心力に伴う応力は、前記エンドリングの径方向内側部分において、前記ロータコアの軸方向端面に近接する部分に最も集中する。従って、当該誘導機の回転子によれば、遠心力に伴う応力が集中する部分に、加工硬化により強度が向上した塑性変形部を配置させることができるので、遠心力に伴う応力に対抗し得る部分を、更に効率よく形成することができ、高回転化に対応し得る。

又、本発明の他の側面に係る誘導機の回転子は、請求項１又は請求項２記載の誘導機の回転子であって、前記塑性変形部は、前記エンドリングの径方向内側部分において、当該エンドリングの軸方向全体に残留応力が生じるように形成されていることを特徴とする。

当該誘導機の回転子において、前記塑性変形部は、前記エンドリングの径方向内側部分において、当該エンドリングの軸方向全体に残留応力が生じるように形成されている。従って、従って、当該誘導機の回転子によれば、遠心力に伴う応力が集中する部分に、加工硬化により強度が向上した塑性変形部を配置させることができるので、遠心力に伴う応力に対抗し得る部分を、更に効率よく形成することができ、高回転化に対応し得る。

そして、本発明の他の側面に係る誘導機の回転子は、請求項１乃至請求項３の何れかに記載の誘導機の回転子であって、前記エンドリングは、前記エンドリングの径方向内側部分に前記塑性変形部を形成する際に、前記回転軸の軸方向への荷重によって押圧された押圧面を有し、前記エンドリングの径方向における前記押圧面の幅は、前記エンドリングの径方向における幅の６０％以下であることを特徴とする。

当該誘導機の回転子において、エンドリングの押圧面は、エンドリングの径方向における押圧面の幅が前記エンドリングの径方向における幅の６０％以下となるように、前記エンドリングの径方向内側部分に前記塑性変形部を形成する際に、前記回転軸の軸方向への荷重によって押圧されることで形成される。このように押圧面を形成することで、塑性変形部を、エンドリングの径方向内側部分に確実に形成することができる。

本発明の他の側面に係る誘導機の回転子の製造方法は、回転可能に配設された回転軸と、前記回転軸の周りに分散配置され、前記回転軸方向に延びる複数のスロットを有し、前記回転軸に固設されたロータコアと、導電材をダイキャストすることによって、前記ロータコアの各スロット内にそれぞれ配置される複数の導体バーと、導電材をダイキャストすることによって、前記回転軸方向におけるロータコアの端面に形成され、前記複数の導体バーの端部を相互に接続する円環状のエンドリングとを含む二次導体と、を有する誘導機の回転子の製造方法であって、導電材をダイキャストすることによって、前記ロータコアの各スロット内にそれぞれ前記導体バーを配置すると共に、当該ロータコアの軸方向端面に前記エンドリングを形成する二次導体配置工程と、前記ロータコアの軸方向端面にダイキャスト成形された前記エンドリングを、加圧治具によって加圧することによって、当該エンドリングにおける径方向内側部分に、残留応力を発生させた塑性変形部を形成する塑性変形部形成工程と、を有することを特徴とする。

当該誘導機の回転子の製造方法は、二次導体配置工程と、塑性変形部形成工程とを有している。二次導体配置工程では、導電材をダイキャストすることによって、前記ロータコアの各スロット内にそれぞれ前記導体バーを配置すると共に、当該ロータコアの軸方向端面に前記エンドリングを形成する。塑性変形部形成工程では、前記ロータコアの軸方向端面にダイキャスト成形された前記エンドリングを、加圧治具によって加圧することによって、当該エンドリングにおける径方向内側部分に、残留応力を発生させた塑性変形部を形成する。従って、当該誘導機の回転子の製造方法によれば、二次導体配置工程、塑性変形部形成工程を行うことで、遠心力に伴う応力に対抗し得る塑性変形部を、エンドリングの径方向内側に形成することができ、高回転化に対応可能な誘導機の回転子を製造し得る。

又、本発明の他の側面に係る誘導機の回転子の製造方法は、請求項５記載の誘導機の回転子の製造方法であって、前記塑性変形部形成工程は、前記加圧治具によって、前記エンドリングに対して前記回転軸の軸方向への荷重を加えることで、前記エンドリングにおける径方向内側部分に前記塑性変形部を形成することを特徴とする。

当該誘導機の回転子の製造方法によれば、前記塑性変形部形成工程において、前記加圧治具によって、前記エンドリングに対して前記回転軸の軸方向への荷重を加えることで、前記塑性変形部が前記エンドリングにおける径方向内側部分に形成されるので、より利便性の高い加工方法で、塑性変形部を形成することができ、高回転化に対応可能な誘導機の回転子を製造し得る。

そして、本発明の他の側面に係る誘導機の回転子の製造方法は、請求項５又は請求項６記載の誘導機の回転子の製造方法であって、導電材をダイキャストすることによって、前記ロータコアの各スロット内にそれぞれ前記導体バーを配置すると共に、前記径方向内側へ向かうにつれて前記ロータコアの軸方向端面から離れるように傾斜した傾斜面を有するエンドリングを、当該ロータコアの軸方向端面に形成する二次導体配置工程と、前記エンドリングの径方向内側に、第１ガイド部材を設置すると共に、前記傾斜面に当接支持可能なバックアップ面を有する第２ガイド部材を、前記エンドリングの径方向外側に設置するガイド部材設置工程と、前記エンドリングの径方向において、前記第１ガイド部材と前記第２ガイド部材の間に形成される間隙に配置された前記加圧治具によって、前記エンドリングに対して前記回転軸の軸方向への荷重を加えることで、前記エンドリングにおける径方向内側部分に前記塑性変形部を形成する塑性変形部形成工程と、を有することを特徴とする。

当該誘導機の回転子の製造方法によれば、二次導体配置工程において、導電材をダイキャストすることによって、前記ロータコアの各スロット内にそれぞれ前記導体バーを配置すると共に、前記径方向内側へ向かうにつれて前記ロータコアの軸方向端面から離れるように傾斜した傾斜面を有するエンドリングを、当該ロータコアの軸方向端面に形成することができる。そして、ガイド部材設置工程において、前記エンドリングの径方向内側に、第１ガイド部材が設置され、バックアップ面を有する第２ガイド部材が、前記エンドリングの径方向外側に設置される。塑性変形部形成工程では、前記エンドリングの径方向において、前記第１ガイド部材と前記第２ガイド部材の間に形成される間隙に配置された前記加圧治具によって、前記エンドリングに対して前記回転軸の軸方向への荷重を加えることで、前記エンドリングにおける径方向内側部分に前記塑性変形部が形成される。当該誘導機の回転子の製造方法によれば、加圧治具によって、エンドリングに対して軸方向への荷重を加えた場合に、第２ガイド部材のバックアップ面によって、エンドリングの径方向外側への塑性変形が規制される。これにより、加圧治具による荷重によって、エンドリングは、径方向内側に向かって塑性変形することになるので、エンドリングにおける径方向内側部分に、前記塑性変形部を形成することができる。当該誘導機の回転子の製造方法によれば、より簡易で利便性の高い加工方法で、塑性変形部を効果的な位置に形成することができ、高回転化に対応可能な誘導機の回転子を製造し得る。

この発明によれば、誘導機の高回転化に効率よく対応可能な誘導機の回転子及び誘導機の回転子の製造方法を提供できる。

第１実施形態に係る誘導機のロータの概略構成を示す外観斜視図である。 第１実施形態に係る誘導機のロータの部分断面図である。 第１実施形態における塑性変形部形成工程に関する説明図である。 第１実施形態に係るエンドリングにおける残留応力の分布例を示す説明図である。 第２実施形態における塑性変形部形成工程に関する説明図である。 第３実施形態における塑性変形部形成工程に関する説明図である。 第３実施形態に係るエンドリングにおける残留応力の分布例を示す説明図である。 塑性変形部形成工程の変形例（１）を示す説明図である。 塑性変形部形成工程の変形例（２）を示す説明図である。 塑性変形部形成工程の変形例（３）を示す説明図である。

以下、本発明に係る誘導機の回転子及び誘導機の回転子の製造方法を、誘導機に用いられるかご形回転子であるロータ１に適用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。

（第１実施形態）
先ず、第１実施形態に係るロータ１の概略構成について、図１〜図４を参照しつつ詳細に説明する。第１実施形態に係るロータ１は、かご型回転子として構成されており、三相交流電流によって回転磁束を発生させるステータと共に、かご型三相誘導電動機を構成する。当該誘導電動機においては、ステータから発生する回転磁束と、かご型回転子として構成されたロータ１の導体バー３１に発生する誘導電流とが鎖交することにより、ロータ１に回転力が発生する。

尚、当該誘導電動機においては、ロータ１は、略円筒形状を為すステータの径方向内側において、回転軸１０の軸芯周りに回転可能に支持されており、上述したロータ１、ステータは、ケース（図示せず）内部に収容されている。

図１に示すように、ロータ１は、回転軸１０に固設され、複数のスロット２５を有するロータコア２０と、複数の導体バー３１及びエンドリング３５を有する二次導体３０と、を有している。回転軸１０は、誘導電動機の軸方向両側において、軸受を介してケース（図示せず）に回転可能に支持されている。

図１〜図３に示すように、ロータコア２０は、略円盤状に形成された複数の電磁鋼板製のプレートを積層することによって円筒形状に構成されており、回転軸孔２１と、複数のスロット２５を有している。又、当該ロータコア２０の外周面は、誘導電動機を構成する場合、円筒形状に形成されたステータの内周面（回転軸１０側の面）と間隔を隔てた状態で対向するように構成されている。

図２に示すように、回転軸孔２１は、当該ロータコア２０の中心部に形成されており、回転軸１０によって挿通される。ロータコア２０は、回転軸孔２１に挿通された回転軸１０に対して固定されている。そして、ロータコア２０の外周面には、一定間隔で複数のスロット２５が形成されており（図１、図２参照）。尚、ロータコア２０の外周面には、複数のティースも形成されており、各スロット２５の間を区画している。即ち、複数のスロット２５は、回転軸１０を取り囲むように、ロータコア２０の外周面側に分散配置されている。

尚、各スロット２５は、ロータコア２０外周面側が開放されており、スロット２５内とロータコア２０外部とが連通したスロット開口部を有している（図１参照）。そして、各スロット２５におけるスロット開口部には、突部が形成されており、各スロット２５におけるスロット開口部の幅寸法は、当該スロット２５の他の部分よりも狭くなる。即ち、当該スロット２５は、所謂、セミオープンスロットとして機能する。

図１等に示すように、導体バー３１は、当該ロータコア２０の外周面に分散配置された複数のスロット２５内に配設されている。複数の導体バー３１は、後述する二次導体配設工程により、各スロット２５内に、アルミニウム等の導電材をダイキャストすることによって形成されており、ロータコア２０の周方向に沿って、等間隔で分散配置されている。各導体バー３１は、ロータコア２０の軸方向に沿って一直線状に延びるように配設されている。又、各導体バー３１の長さ寸法は、ロータコア２０の軸方向寸法とほぼ等しく形成されている（図１参照）。

エンドリング３５は、端絡環又は短絡環と呼ばれる部材であり、図１に示すように、回転軸１０の軸方向におけるロータコア２０の両端面に沿って配置されている。当該エンドリング３５は、後述する二次導体配設工程において、ロータコア２０の軸方向端面に設置された成形治具（図示せず）内に、アルミニウム等の導電材をダイキャストすることによって円環状に形成されており、各導体バー３１と一体に形成されている。これにより、各導体バー３１は、一対のエンドリング３５と一体に形成されることによって短絡されている。

後述する二次導体配設工程によって形成された時点では、当該エンドリング３５は、図３に示すように、回転軸１０の軸方向に沿った断面形状が略三角形状となるように形成される。この時、円環状を為すエンドリング３５の径方向外側部分には、傾斜面３６が形成されており、当該傾斜面３６は、前記エンドリング３５の径方向内側へ向かうにつれて前記ロータコア２０の軸方向端面から離れるように傾斜している（図３参照）。又、エンドリング３５の略三角形状の断面において、ロータコア２０の軸方向端面から最も離れた部分（即ち、三角形状の頂点部分）は、エンドリング３５の径方向における幅に関して内径側に位置するように形成される。

そして、第１実施形態に係るロータ１の製造方法によって、ロータ１を製造完了した時点では、当該ロータ１のエンドリング３５は、後述する塑性変形部形成工程を実行することにより、押圧面３７と、塑性変形部Ｐを有している（図１、図２参照）。押圧面３７及び塑性変形部Ｐは、塑性変形部形成工程において、加圧治具４５によって、エンドリング３５の頂点部分を、ロータコア２０の軸方向端面に向かって押圧することによって形成される（図３参照）。

押圧面３７は、塑性変形部形成工程において、前記エンドリング３５の径方向内側部分に前記塑性変形部Ｐを形成する際に、前記回転軸１０の軸方向への荷重をかけ、加圧治具４５によって押圧された部分である。エンドリング３５の径方向に関し、押圧面３７の幅（押圧面幅Ｗｐ）が、エンドリング３５の全幅（エンドリング全幅Ｗ）の６０％以下となるように、押圧面３７は形成される。又、ロータコア２０の軸方向端面から最も離れた部分（即ち、三角形状の頂点部分）は、エンドリング３５の径方向における幅に関して内径側に位置するように形成され、加圧治具４５の底面も図３のようにロータコア２０の端面と平行に形成されているので、押圧面３７はエンドリング３５の内径側に形成され、塑性変形が生じる部分も内径側になる。

そして、塑性変形部Ｐは、塑性変形部形成工程において、加圧治具４５によって押圧されたことによって、塑性変形が生じた部分であり、エンドリング３５の内径側部分に形成される。言い換えると、外径側部分よりも内径側部分のほうが、塑性変形が多く生じている。また、塑性変形している部分は、ロータコア２０の軸方向端面に近接する部分を含んでいる。ここで、図４に示すように、塑性変形部形成工程において、加圧治具４５によってエンドリング３５を、押圧面幅Ｗｐがエンドリング全幅Ｗの６０％以下となるように押圧することで、エンドリング３５の内径側部分の幅広い範囲に残留応力が生じ、塑性変形部Ｐを形成することができる。加圧治具４５による残留応力は、エンドリング３５の内径側において、ロータコア２０の軸方向端面と接触している部分を含む全範囲に生じている。即ち、塑性変形部Ｐは、エンドリング３５の内径側部分において、ロータコア２０の軸方向端面と接触している部分を含む全範囲にわたって形成されている。

当該塑性変形部Ｐは、加圧治具４５の押圧力による塑性変形に伴って加工硬化を起こしているので、強度が向上している。従って、当該ロータ１の高速回転した場合に遠心力による応力が集中する部分に、加工硬化に伴い強度の向上した塑性変形部Ｐが位置しているので、当該ロータ１は、誘導機の高速回転化に対応することが可能である。

次に、第１実施形態に係るロータ１の製造方法について、詳細に説明する。第１実施形態に係るロータ１の製造方法は、二次導体配設工程と、ガイド部材設置工程と、塑性変形部形成工程とを有している。

先ず、第１実施形態に係るロータ１の製造方法を構成する二次導体配設工程について説明する。第１実施形態に係る二次導体配設工程においては、導電体の一例であるアルミニウムを、各スロット２５内にダイキャストすることにより、各スロット２５内部に導体バー３１を形成する。この時、ロータコア２０の周囲には、所定形状を為す鋳型が配置されており、各スロット２５内へダイキャストと同時に、ロータコア２０の軸方向両端面と、前記鋳型の内壁面の間にもダイキャストされ、エンドリング３５が形成される。これにより、二次導体配置工程を実行することで、図３に示すように、エンドリング３５が、ロータコア２０の軸方向両端面に沿って形成される。

尚、第１実施形態に係る二次導体配置工程においては、各スロット２５内に導体バー３１を配置する工程を、エンドリング３５と共にアルミニウム等を各スロット２５内にダイキャストすることにより、各スロット２５内に導体バー３１を配置していたが、この態様に限定されるものではない。一定の形状に成形された導体バー３１を、各スロット２５内に配置した後、エンドリング３５をダイキャストする工程であってもよい。

次に、第１実施形態に係るロータ１の製造方法を構成するガイド部材設置工程について説明する。当該ガイド部材設置工程は、塑性変形部形成工程の前段階として、上述した二次導体配置工程で形成されたエンドリング３５に対して、内径側ガイド部材４０及び外径側ガイド部材４１を設置する工程である。

図３に示すように、内径側ガイド部材４０は、ガイド部材設置工程において、円環状に形成されたエンドリング３５の内径側側面に沿って配置され、本発明における第１ガイド部材として機能する。当該内径側ガイド部材４０は、後述する塑性変形部形成工程において、エンドリング３５の内径側方向へのエンドリング３５の塑性変形量を、所定量に規制する役割を果たす。

そして、外径側ガイド部材４１は、ガイド部材設置工程において、ロータコア２０の軸方向端面に形成されたエンドリング３５の外径側側面に沿って配置され、本発明における第２ガイド部材として機能する。当該外径側ガイド部材４１は、バックアップ部４１Ａを有しており、バックアップ部４１Ａは、図３に示すように、ガイド部材設置工程でエンドリング３５の外径側側面に沿って配置することで、エンドリング３５の傾斜面３６に当接するように配置される。従って、当該外径側ガイド部材４１のバックアップ部４１Ａは、後述する塑性変形部形成工程において、エンドリング３５の傾斜面３６の外径側への塑性変形量を規制する役割を果たす。

ガイド部材設置工程においては、エンドリング３５の内径側側面に沿って、内径側ガイド部材４０が設置され、エンドリング３５の外径側側面に沿って、外径側ガイド部材４１が設置される（図３参照）。この時、エンドリング３５の径方向に関して、内径側ガイド部材４０と、外径側ガイド部材４１の間には、所定の間隙が形成される。当該間隙は、塑性変形部形成工程において加圧治具４５が配置されるスペースである。

尚、当該間隙の幅は、エンドリング３５における径方向に関して、エンドリング全幅Ｗの５０％以下であることが好ましい。後述する塑性変形部形成工程において、押圧面幅Ｗｐをエンドリング全幅Ｗの５０％以下とし、もって、塑性変形部Ｐをエンドリング３５の内径側側面全域を含むように形成することが容易になるからである。

続いて、第１実施形態に係るロータ１の製造方法を構成する塑性変形部形成工程について説明する。当該塑性変形部形成工程は、当該ガイド部材設置工程で設置された内径側ガイド部材４０、外径側ガイド部材４１を利用して、ロータコア２０の軸方向端面に向かう荷重を、エンドリング３５に加えることによって、エンドリング３５の内径側に塑性変形部Ｐを形成する工程である。

塑性変形部形成工程では、先ず、ガイド部材設置工程で設置された内径側ガイド部材４０、外径側ガイド部材４１の間の間隙に対して、加圧治具４５を配置する（図３参照）。この時、加圧治具４５は、エンドリング３５の軸方向端部に当接する。この状態の加圧治具４５をロータコア２０の軸方向端面に向かって移動させることで、回転軸１０の軸方向に沿った荷重がエンドリング３５に対して加えられる。

この加圧治具４５によって加えられた荷重によって、エンドリング３５は、徐々に塑性変形していき、エンドリング３５の軸方向端面（加圧治具４５との接触面）に押圧面が形成される。又、これと同時に、エンドリング３５の内部には、塑性変形に伴って、図４に示すような残留応力が発生する。即ち、エンドリング３５の径方向内側に、塑性変形部Ｐが形成される。図４に示すように、エンドリング３５の内径側において、当該エンドリング３５の軸方向における全範囲に残留応力が生じているので、塑性変形部Ｐは、当該エンドリング３５の内径側において、ロータコア２０の軸方向端面と接触している部分を含むように形成されている。

以上説明したように、第１実施形態に係るロータ１は、上述した製造方法を構成する二次導体配置工程、ガイド部材設置工程、塑性変形部形成工程によって、当該エンドリング３５の径方向内側部分に、塑性変形部Ｐを有している。当該塑性変形部Ｐは、その内部に残留応力が生じており、塑性変形に伴う加工硬化が生じている。従って、ロータ１は、遠心力に伴う応力に対抗し得る部分を、効率よく形成することができ、誘導機の高回転化に対応し得る。

図４に示すように、第１実施形態に係るロータ１において、エンドリング３５の塑性変形に伴う残留応力は、エンドリング３５の内径側における軸方向（即ち、図４における上下方向）全範囲にわたって発生しており、ロータコア２０の軸方向端面と接触する部分をも含んでいる。ロータ１の高回転化を図った場合、遠心力に伴う応力は、エンドリング３５の内径側（特に、ロータコア２０の軸方向端面に近い部分）に集中することが強度解析によって判明している。第１実施形態に係るロータ１は、遠心力による応力集中が起こる部分に、加工硬化によって高い強度を有する塑性変形部Ｐを形成することができるので、誘導機の高回転化に対応することができる。

又、第１実施形態に係る塑性変形部形成工程において、加圧治具４５による加圧に伴って生じる押圧面３７は、前記エンドリング３５の径方向における前記押圧面幅Ｗｐがエンドリング全幅Ｗの６０％以下となるように形成される。即ち、押圧面３７の押圧面幅Ｗｐがエンドリング全幅Ｗの６０％以下となる荷重を、エンドリング３５に加えると、塑性変形部Ｐは、エンドリング３５の内径側に形成される。このように押圧面３７を形成することで、第１実施形態に係るロータ１によれば、塑性変形部Ｐを、エンドリング３５の径方向内側部分に確実に形成することができる。押圧面３７の押圧面幅Ｗｐがエンドリング全幅Ｗの６０％以下となる荷重をかける場合、塑性変形する領域が多くなるが、加工工程が長くなり、加工コストが増加してしまう。

又、第１実施形態に係るロータ１において、エンドリング３５の傾斜面３６は、エンドリング３５の径方向内側へ向かうにつれて前記ロータコア２０の軸方向端面から離れるように傾斜している。即ち、ロータ１の軸方向において、エンドリング３５は、径方向内側に厚みのある部分となるため、加圧治具４５によって軸方向へ加圧する為の十分な厚みを確保し得る。従って、第１実施形態においては、より利便性の高い、軸方向への荷重を加えるという加工方法で塑性変形部Ｐを形成することができ、高回転化に対応可能な誘導機のロータ１を製造し得る。

そして、第１実施形態においては、ガイド部材設置工程でエンドリング３５の内径側に内径側ガイド部材４０を設置し、エンドリング３５の外径側に、バックアップ部４１Ａを有する外径側ガイド部材４１を設置した後、塑性変形部形成工程で、加圧治具４５で加圧することで塑性変形部Ｐを形成している。加圧治具４５によってエンドリング３５を押圧した場合に、エンドリング３５の塑性変形量は、内径側ガイド部材４０及び外径側ガイド部材４１によって適宜規制され、エンドリング３５の内径側へ向かって積極的に塑性変形を生じさせ得る。これにより、塑性変形部Ｐを、エンドリング３５の内径側に確実に形成することができ、もって、誘導機の高回転化に対応することができる。

（第２実施形態）
次に、上述した第１実施形態と異なる実施形態（第２実施形態）について、図５を参照しつつ詳細に説明する。尚、第２実施形態に係るロータ１は、第１実施形態に係るロータ１と略同一の基本的構成を有しており、ガイド部材設置工程、塑性変形部形成工程の内容が相違する。第１実施形態と同一の構成については、その説明を省略し、相違点に係る構成について、詳細に説明する。

第２実施形態においても、二次導体配置工程では、第１実施形態と同様に、導電材をダイキャストすることで、複数の導体バー３１及びエンドリング３５を配置する。図５に示すように、第２実施形態においても、エンドリング３５は、傾斜面３６を有しており、当該傾斜面３６は、前記エンドリング３５の径方向内側へ向かうにつれて前記ロータコア２０の軸方向端面から離れるように傾斜している（図５参照）。

そして、第２実施形態において、ガイド部材設置工程では、エンドリング３５の内径側に沿って、内径側ガイド部材４０が設置される。その後、第２実施形態に係る塑性変形部形成工程では、内径側ガイド部材４０の側面に沿って、加圧治具４５を軸方向に移動させることによって、エンドリング３５に対して、軸方向に沿った荷重を加える。この荷重によって、エンドリング３５は、径方向内側に向かって塑性変形し、塑性変形部Ｐが、エンドリング３５の内径側に形成される。

以上説明したように、第２実施形態に係るロータ１、ロータ１の製造方法によっても、第１実施形態と同様に、当該エンドリング３５の径方向内側部分に、塑性変形部Ｐを形成することができる。当該塑性変形部Ｐは、その内部に残留応力が生じており、塑性変形に伴う加工硬化が生じているので、第２実施形態に係るロータ１及びロータ１の製造方法によれば、遠心力に伴う応力に対抗し得る部分を、より簡易な構成で効率よく形成することができ、誘導機の高回転化に対応し得る。

（第３実施形態）
次に、上述した第１実施形態、第２実施形態と異なる実施形態（第３実施形態）について、図６、図７を参照しつつ詳細に説明する。尚、第３実施形態に係るロータ１は、第１実施形態、第２実施形態に係るロータ１と略同一の基本的構成を有しており、エンドリング３５の構成や、ガイド部材設置工程、塑性変形部形成工程の内容が相違する。第１実施形態、第２実施形態と同一の構成については、その説明を省略し、相違点に係る構成について、詳細に説明する。

第３実施形態に係る二次導体配置工程では、第１実施形態、第２実施形態と同様に、導電材をダイキャストすることで、複数の導体バー３１及びエンドリング３５を配置する。図６に示すように、第３実施形態においても、エンドリング３５は、傾斜面３６を有しており、当該傾斜面３６は、前記エンドリング３５の径方向内側へ向かうにつれて前記ロータコア２０の軸方向端面から離れるように傾斜している。傾斜面３６には、切欠部３８が形成されている。当該切欠部３８は、エンドリング３５の径方向に関し、エンドリング全幅Ｗの中点よりもやや内径側に形成されている。即ち、切欠部３８の内径側に、エンドリング３５のロータコア２０から離れた部分である、略断面三角形の頂点が配置されるように形成されている。

そして、第３実施形態に係るガイド部材設置工程においても、エンドリング３５の内径側に沿って、内径側ガイド部材４０が設置される。その後、塑性変形部形成工程では、内径側ガイド部材４０の側面に沿って、加圧治具４５を軸方向に移動させることによって、エンドリング３５に対して、軸方向に沿った荷重を加える。この荷重によって、エンドリング３５は、径方向内側に向かって塑性変形し、塑性変形部Ｐが、エンドリング３５の内径側に形成される。

ここで、第３実施形態に係る塑性変形部形成工程において、加圧治具４５による荷重が加わると、エンドリング３５は、ロータコア２０の軸方向端面から離れた位置から、徐々に塑性変形していく。この時、荷重に伴う塑性変形は、切欠部３８によって規制されることになるため（図７参照）、塑性変形の方向を径方向内側へと進めることができる。即ち、第３実施形態においても、塑性変形部Ｐが、エンドリング３５の内径側に形成される。

又、切欠部３８は、エンドリング３５の径方向に関し、エンドリング全幅Ｗの中点よりもやや内径側に形成されているので、加圧治具４５による押圧によって形成される押圧面３７は、前記押圧面幅Ｗｐがエンドリング全幅Ｗの６０％以下となるように形成される。このような押圧面３７を形成するように、加圧治具によってエンドリング３５を押圧することで、第３実施形態に係るロータ１によれば、塑性変形部Ｐを、エンドリング３５の径方向内側部分に確実に形成することができる。

以上説明したように、第３実施形態に係るロータ１、ロータ１の製造方法によっても、第１実施形態、第２実施形態と同様に、エンドリング３５の径方向内側部分に、塑性変形部Ｐを形成することができる。当該塑性変形部Ｐは、その内部に残留応力が生じており、塑性変形に伴う加工硬化が生じているので、第３実施形態に係るロータ１及びロータ１の製造方法によれば、遠心力に伴う応力に対抗し得る部分を、より簡易な構成で効率よく形成することができ、誘導機の高回転化に対応し得る。

又、第３実施形態においては、エンドリング３５の傾斜面３６に、切欠部３８を形成しておくことにより、塑性変形部形成工程において、加圧治具４５によるエンドリング３５の押圧に伴う塑性変形を、エンドリング３５の内径側に向かうように規制することができる。即ち、第３実施形態に係るロータ１によれば、塑性変形部Ｐを、エンドリング３５の径方向内側部分に確実に形成することができる。

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、二次導体３０である導体バー３１及びエンドリング３５を構成する導電材として、アルミニウム等を挙げていたが、この態様に限定されるものではない。例えば、銅や、アルミニウム合金、銅合金でも良い。又、導体バー３１とエンドリング３５は別材料であってもよい。

又、ロータ１において、各スロット２５は、所謂、セミオープンスロットとして構成されていたが、この態様に限定されるものではない。各スロット２５は、例えば、ロータコア２０の外周面側が閉塞されたクローズドスロットであってもよいし、スロット開口部に突部のないオープンスロットであってもよい。

そして、エンドリング３５の径方向内側部分に、塑性変形部Ｐを形成することができれば、種々の方法を採用することができる。例えば、図８に示す製造方法で、エンドリング３５の内径側に塑性変形部Ｐを形成することも可能である。

図８に示す例について、具体的に説明すると、二次導体配置工程において、複数の導体バー３１及び、傾斜面３６を有するエンドリング３５を、導電材をダイキャストして形成する。その後、ガイド部材設置工程として、エンドリング３５の内径側に、内径側ガイド部材４０を設置し、エンドリング３５の外径側にバックアップ部４１Ａを有する外径側ガイド部材４１を設置する。この時、内径側ガイド部材４０は、エンドリング３５の内径側側面から間隔を隔てた位置に固定される。

そして、塑性変形部形成工程においては、エンドリング３５の内径側側面と、内径側ガイド部材４０の間に、加圧治具４５及び押圧治具４６を配置する。この場合、加圧治具４５は、ロータコア２０の内径側ほどロータコア２０の軸方向端面に近づくように傾斜した傾斜面を有しており、当該傾斜面とは逆側端面がエンドリング３５の内径側側面に接触するように配置されている。

一方、押圧治具４６は、内径側ガイド部材４０の側面と、加圧治具４５の傾斜面との間に配置され、加圧治具４５の傾斜面と接触可能な斜面部を有している。従って、図８に示すように、押圧治具４６を、ロータコア２０の軸方向端面に向かって押圧すると、加圧治具４５の傾斜面と、押圧治具４６の傾斜部の協働により、加圧治具４５は、エンドリング３５の内径側側面を押圧し、塑性変形部Ｐを形成する。即ち、この図８に示す製造方法によっても、エンドリング３５の径方向内側部分に、塑性変形部Ｐを形成することができるので、遠心力に伴う応力に対抗し得る部分を、より簡易な構成で効率よく形成し、もって、誘導機の高回転化に対応し得る。特に、エンドリング３５における内径側側面の内、ロータコア２０に近い部分が最も塑性変形しやすいので、より効果的である。

同様に、図９に示す製造方法によって、エンドリング３５の内径側に塑性変形部Ｐを形成することも可能である。図９に示す例について、具体的に説明すると、二次導体配置工程において、複数の導体バー３１及びエンドリング３５を、導電材をダイキャストして形成する。この図９の場合、エンドリング３５の内径側側面は、エンドリング３５の外径側ほどロータコア２０の軸方向端面から離間するように傾斜して形成される。その後、ガイド部材設置工程においては、エンドリング３５の外径側側面に沿って、外径側ガイド部材４１が設置される。

そして、塑性変形部形成工程においては、図９に示すように、傾斜部を有する加圧治具を、二次導体配置工程により傾斜して形成されたエンドリング３５の内径側側面に接触させつつ、ロータコア２０の軸方向端面に向かって移動させる。これにより、加圧治具４５は、エンドリング３５の内径側側面を押圧し、塑性変形部Ｐを形成する。即ち、この図９に示す製造方法によっても、エンドリング３５の径方向内側部分に、塑性変形部Ｐを形成することができるので、遠心力に伴う応力に対抗し得る部分を、より簡易な構成で効率よく形成し、もって、誘導機の高回転化に対応し得る。

更に、図１０に示す製造方法によって、エンドリング３５の内径側に塑性変形部Ｐを形成することも可能である。図１０に示す例について、具体的に説明すると、二次導体配置工程において、複数の導体バー３１及びエンドリング３５を、導電材をダイキャストして形成する。この図１０の場合、エンドリング３５は、回転軸１０の軸方向に沿った断面形状が略長方形状となるように形成される。その後、ガイド部材設置工程においては、エンドリング３５の内径側側面に沿って、内径側ガイド部材４０を設置し、エンドリング３５の外径側に沿って、外径側ガイド部材４１を設置する。

そして、塑性変形部形成工程においては、図１０に示すように、加圧治具４５は、エンドリング全幅Ｗよりも小さな幅で形成された接触部を有しており、エンドリング３５上面の内径側部分のみを押圧可能に構成されている。そして、エンドリング３５の内径側側面と、内径側ガイド部材４０の間において、ロータコア２０の軸方向端面に向かって、加圧治具４５を移動させる。これにより、加圧治具４５は、エンドリング３５の内径側側面を押圧し、塑性変形部Ｐを形成する。即ち、この図１０に示す製造方法によっても、エンドリング３５の径方向内側部分に、塑性変形部Ｐを形成することができるので、遠心力に伴う応力に対抗し得る部分を、より簡易な構成で効率よく形成し、もって、誘導機の高回転化に対応し得る。

又、上述した実施形態及び図８〜図１０に示す変形例においては、塑性変形部Ｐを形成する際に、加圧治具４５によって、エンドリング３５の内径側部分に荷重を加える構成であったが、この態様に限定されるものではない。例えば、ＦＳＷ（摩擦撹拌接合：Friction Stir Welding）で使用される摩擦撹拌ツールを用いて、エンドリング３５の内径側部分に塑性変形部Ｐを形成することも可能である。

当該摩擦撹拌ツールは、高速回転可能な円柱状の摩擦撹拌本体部と、摩擦撹拌本体部の端面において回転軸上に突出形成された摩擦撹拌プローブを有して構成されており、駆動装置（図示せず）によって、摩擦撹拌本体部を高速回転させることで、摩擦撹拌プローブも高速回転するように構成されている。

そして、当該摩擦撹拌ツールにおける摩擦撹拌本体部及び摩擦撹拌プローブを高速回転させた状態で、エンドリング３５の内径側側面に対して、摩擦撹拌プローブをあてて埋没させ、摩擦撹拌本体部の端面をエンドリングの軸方向端面に接触させた状態で、摩擦撹拌ツールを移動させると、摩擦撹拌ツールと接触しているエンドリング３５の導電材は、摩擦撹拌プローブの回転により発生する摩擦熱、及び摩擦撹拌本体部の端面とエンドリング３５の内径側側面との摺動に伴い発生する摩擦熱によって軟化し、且つ、摩擦撹拌プローブの高速回転により撹拌される。

当該摩擦撹拌ツールの移動に伴って、軟化した導電材は、摩擦撹拌プローブの進行圧力を受けて摩擦撹拌プローブが通過した部分を埋めるように、摩擦撹拌ツールの進行方向後方へと回り込む態様で塑性流動し、その後、摩擦熱を急速に失って冷却固化する。この場合におけるエンドリング３５を構成する導電材の塑性流動は、塑性変形の一種であり、上述した実施形態と同様に、加工硬化によって強度が向上する。従って、上述した摩擦撹拌ツールを用いた場合であっても、エンドリング３５の径方向内側部分に、塑性変形部Ｐを形成することができる。

１ ロータ
１０ 回転軸
２０ ロータコア
２５ スロット
３０ 二次導体
３１ 導体バー
３５ エンドリング
４０ 内径側ガイド部材
４１ 外径側ガイド部材
４５ 加圧治具
４１Ａ バックアップ部
Ｐ 塑性変形部

Claims (7)

1. 回転可能に配設された回転軸と、
   前記回転軸の周りに分散配置され、前記回転軸方向に延びる複数のスロットを有し、前記回転軸に固設されたロータコアと、
   導電材をダイキャストすることによって、前記ロータコアの各スロット内にそれぞれ配置される複数の導体バーと、導電材をダイキャストすることによって、前記回転軸方向におけるロータコアの端面に形成され、前記複数の導体バーの端部を相互に接続する円環状のエンドリングとを含む二次導体と、を有する誘導機の回転子であって、
   前記エンドリングは、
   所定の加工に伴って残留応力が生じている塑性変形部を、当該エンドリングにおける径方向内側部分に有する
   ことを特徴とする誘導機の回転子。
2. 請求項１記載の誘導機の回転子であって、
   前記塑性変形部は、
   前記エンドリングの径方向内側部分において、前記ロータコアの軸方向端面に近接する部分を含んでいる
   ことを特徴とする誘導機の回転子。
3. 請求項１又は請求項２記載の誘導機の回転子であって、
   前記塑性変形部は、
   前記エンドリングの径方向内側部分において、当該エンドリングの軸方向全体に残留応力が生じるように形成されている
   ことを特徴とする誘導機の回転子。
4. 請求項１乃至請求項３の何れかに記載の誘導機の回転子であって、
   前記エンドリングは、
   前記エンドリングの径方向内側部分に前記塑性変形部を形成する際に、前記回転軸の軸方向への荷重によって押圧された押圧面を有し、
   前記エンドリングの径方向における前記押圧面の幅は、前記エンドリングの径方向における幅の６０％以下である
   ことを特徴とする誘導機の回転子。
5. 回転可能に配設された回転軸と、
   前記回転軸の周りに分散配置され、前記回転軸方向に延びる複数のスロットを有し、前記回転軸に固設されたロータコアと、
   導電材をダイキャストすることによって、前記ロータコアの各スロット内にそれぞれ配置される複数の導体バーと、導電材をダイキャストすることによって、前記回転軸方向におけるロータコアの端面に形成され、前記複数の導体バーの端部を相互に接続する円環状のエンドリングとを含む二次導体と、を有する誘導機の回転子の製造方法であって、
   導電材をダイキャストすることによって、前記ロータコアの各スロット内にそれぞれ前記導体バーを配置すると共に、当該ロータコアの軸方向端面に前記エンドリングを形成する二次導体配置工程と、
   前記ロータコアの軸方向端面にダイキャスト成形された前記エンドリングを、加圧治具によって加圧することによって、当該エンドリングにおける径方向内側部分に、残留応力を発生させた塑性変形部を形成する塑性変形部形成工程と、を有する
   ことを特徴とする誘導機の回転子の製造方法。
6. 請求項５記載の誘導機の回転子の製造方法であって、
   前記塑性変形部形成工程は、
   前記加圧治具によって、前記エンドリングに対して前記回転軸の軸方向への荷重を加えることで、前記エンドリングにおける径方向内側部分に前記塑性変形部を形成する
   ことを特徴とする誘導機の回転子の製造方法。
7. 請求項５又は請求項６記載の誘導機の回転子の製造方法であって、
   導電材をダイキャストすることによって、前記ロータコアの各スロット内にそれぞれ前記導体バーを配置すると共に、前記径方向内側へ向かうにつれて前記ロータコアの軸方向端面から離れるように傾斜した傾斜面を有するエンドリングを、当該ロータコアの軸方向端面に形成する二次導体配置工程と、
   前記エンドリングの径方向内側に、第１ガイド部材を設置すると共に、前記傾斜面に当接支持可能なバックアップ面を有する第２ガイド部材を、前記エンドリングの径方向外側に設置するガイド部材設置工程と、
   前記エンドリングの径方向において、前記第１ガイド部材と前記第２ガイド部材の間に形成される間隙に配置された前記加圧治具によって、前記エンドリングに対して前記回転軸の軸方向への荷重を加えることで、前記エンドリングにおける径方向内側部分に前記塑性変形部を形成する塑性変形部形成工程と、
   を有することを特徴とする誘導機の回転子の製造方法。

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