JP2018061421A - ショートリングを製造するための方法 - Google Patents

Abstract

【課題】非同期機のかご形回転子のためのショートリングを製造するための改善された方法を提供する。【解決手段】ａ）金属材料から材料ストリップを準備するステップと、ｂ）開放されたディスク状のリング３が成形されるように材料ストリップを直立ローリングし、ディスク状のリングに貫通部５を打抜きするステップ、又は材料ストリップに貫通部を打抜きし、開放されたディスク状のリングが成形されるように材料ストリップを直立ローリングするステップと、ｃ）全てのディスク状のリングの貫通部が一直線に配置されるようにリングを積層させるステップと、ｄ）隣り合ったリングを結合することで個々のリングをパケット化するステップとをこの順番で含んでいる。【選択図】図７

Description

本発明は、非同期機のかご形回転子のためのショートリングを製造するための方法に関するものである。

非同期機のかご形回転子は、複数の凹部を備えた少なくとも１つの積層回転子コアと、当該回転子バーがその両端部範囲において積層回転子コア上への突出部を備えるように積層回転子コアの凹部内に取り付けられている導電性の回転子バー、及び回転子バーの端部範囲が突出する、ショートリングの外周の範囲に配置された多数の貫通部を有する、端面側で積層回転子コアに取り付けられたショートリングから成る少なくとも１つの回転子ケージとを含んでいる。

回転子ケージを製造するために、様々な手法が知られている。いくつかのケースでは、回転子ケージ全体が一部材で鋳造される。これとは異なり、回転子バーが半製品から製造されるとともに積層回転子コアの凹部へ挿入される実施形態が存在する。つづいて、ショートリングが鋳造される。これに対して、別の態様は、ショートリングが適当に成形されたディスクから製造されるようになっている。これらディスクは、良好な導電性を有するとともに、信頼性をもって回転子バーに結合される必要がある。このことは、多くの場合、例えば特許文献１から見て取れるように、はんだ付けプロセスによってなされる。通常、リング状のディスクは、１つの金属板から打ち抜かれる。このとき、比較的多くの打抜きくずが生じる。ディスクの幾何形状に応じて、用いられる金属板の５０％までがくずとして生じる。

独国特許出願公開第３４２１５３７号明細書

本発明の基礎をなす課題は、非同期機のかご形回転子のためのショートリングを製造するための改善された方法を提供することである。

本発明は、請求項１の特徴によって、及び請求項３の特徴によって反映される。別の従属請求項は、本発明の有利な形成及び発展形成に関するものである。

本発明は、非同期機のかご形回転子のためのショートリングを製造するための方法であって、以下のステップ：
ａ）金属材料から材料ストリップを準備するステップと、
ｂ）開放されたディスク状のリングが成形されるように前記材料ストリップを直立ローリングし（Ｈｏｃｈｋａｎｔｒｏｌｌｅｎ）、前記ディスク状のリングに貫通部を打抜きするステップ、又は
前記材料ストリップに貫通部を打抜きし、開放されたディスク状のリングが成形されるように前記材料ストリップを直立ローリングするステップと、
ｃ）全てのディスク状のリングの貫通部が一直線に配置されるように前記リングを積層させるステップと、
ｄ）隣り合ったリングを結合することで個々の前記リングをパケット化するステップと
をこの順番で含む方法を含んでいる。

ここで、本発明は、非同期機のかご形回転子のショートリングが、１つのパッケージへ積層されている複数のディスク状のリングで構成されているという考察に基づくものである。このとき、ディスク状のリングを、金属製の材料から成る材料ストリップが直立にディスク状のリングへ巻かれることで特に材料を節減して、かつ、これにより安価に製造することが可能である。提供された材料ストリップは、厚さｓのバンド状の材料で構成されている。材料ストリップは、長方形状の２つの上側と、長さＬの平行な２つの長手側と、幅Ｂの２つの端面側とを備えている。両端面側は、材料ストリップがその長さに関して画成される端部である。材料ストリップの厚さｓは、その幅Ｂよりも小さく、材料ストリップの長さＬは、その幅Ｂよりも大きい。材料ストリップは、好ましくは銅又は銅合金を含む金属製の材料で構成されている。材料ストリップは、単一金属であってよく、又は複数の異なる金属で構成されていてよい。特に、材料ストリップはバイメタルストリップであり得る。

直立ローリング時には、材料ストリップが、材料ストリップの上側に対して垂直な曲げ軸線周りに曲げられる。このとき、材料ストリップの両端面側が対向するように材料ストリップが約３６０°曲げられる。これにより、開放されたディスク状のリングが成形される。リングの外周が材料ストリップの第１の長手側で形成され、リングの内周が材料ストリップの第２の長手側で形成される。リングの幅は、材料ストリップの元々の幅Ｂに略相当する。ディスク状のリングの平均の厚さは、材料ストリップの厚さｓと略同一である。

本発明による方法の第１の実施形態においては、ディスク状のリングに貫通部が打ち抜かれる。これら貫通部は、かご形回転子の積層コアへ取り付けられているとともに両端部において積層コア上への突出部を備えている導体バーの端部を収容するために用いられる。通常、これら貫通部は、ディスク状のリングの外周の近傍に配置されている。

これに代わる本発明の実施形態においては、貫通部の直立ローリングと打抜きの方法ステップが逆の順番で実行される。このとき、まずは必要な貫通部が提供される材料ストリップへ打ち抜かれる。つづいて、直立ローリングを用いて、これら材料ストリップが、開放されたディスク状のリングへ成形される。

方法ステップｂ）の後、全てのディスク状のリングの貫通部が一直線に配置されるように複数のリングが積層される。積層されたディスク状のリングの数は、個々のリングの厚さ及びショートリング全体の意図された厚さに基づいている。つづいて、個々のディスク状のリングが隣り合ったリングを結合することでパケット化される。可能な結合方法は、溶接、圧着、リベット留め又は打抜きパケット化を含む。溶接は、ディスク状のリングの外周又は内周において行われる。ディスク状のリングを外周においても、また内周においても溶接することも可能である。好ましい溶接方法は、レーザ溶接又は電子ビーム溶接である。

本発明による方法の特別な利点は、提供される各材料ストリップがディスク状のリングへ完全に成形されることにある。したがって、例えばディスク状のリングを金属板から打抜く場合に生じるような材料くずが発生しない。

有利には、提供される材料ストリップは、少なくとも１つの長手側において面取り部を備えることができる。そうすると、材料ストリップの直立ローリングが、面取り部を有する長手側がディスク状のリングの外周を形成するようになされる。面取り部は、ほぼ当該面取り部が貫通部の打抜き後ディスク状のリングの外周から径方向へ貫通部まで至るように材料ストリップにおいて延在している。このような面取り部を有するディスク状のリングがショートリングへ積層されると、隣り合うリングの面取り部によってショートリングの外周に溝が形成される。これら溝は、回転子バーのための貫通部まで到達する。これら溝により、回転子バーとのショートリングのより良好な溶接が可能となる。

本発明の好ましい構成では、材料ストリップの直立ローリング後に、各材料ストリップの両端部が丸く（ｓｔｕｍｐｆ）溶接されることが可能である。したがって、各材料ストリップの両端面側が互いに平坦に接合される。これにより、閉鎖されたディスク状のリングが形成される。閉鎖されたディスク状のリングは、特にわずかな電気抵抗を有している。また、これらリングは、非常に形状安定的である。したがって、このステップは、好ましくは貫通部の打抜き前になされる。

本発明の別の態様は、非同期機のかご形回転子のためのショートリングを製造するための代替的な方法を含んでいる。このとき、この方法は、以下のステップ：
ａ）金属材料から材料ストリップを準備するステップと、
ｂ）前記材料ストリップを渦巻きコイル（Ｗｅｎｄｅｌ）へ直立ローリングし、複数の開放されたディスク状のリングの積層体を前記渦巻きコイルから形成するように前記材料ストリップを複数の部分へ分離し、前記ディスク状のリングに貫通部を打抜きするステップ、又は
前記材料ストリップに貫通部を打抜きし、前記材料ストリップを渦巻きコイルへ直立ローリングし、複数の開放されたディスク状のリングの積層体を前記渦巻きコイルから形成するように前記材料ストリップを複数の部分へ分離するステップと、
ｃ）隣り合ったリングを結合することで個々の前記リングをパケット化するステップと
をこの順番で含んでいる。

このとき、本発明は、非同期機のかご形回転子のショートリングが直立ローリングを用いてらせん状に成形される材料ストリップから製造されるという考察に基づいている。提供される材料ストリップは、厚さｓのバンド状の材料で構成されている。材料ストリップは、長方形状の２つの上側と、長さＬの平行な２つの長手側と、幅Ｂの２つの端面側とを備えている。材料ストリップの長さＬは、その幅Ｂよりも大幅に大きい。材料ストリップの厚さｓは、その幅Ｂよりも小さい。材料ストリップは、好ましくは銅又は銅合金を含む金属製の材料で構成されている。材料ストリップは、単一金属であってよく、又は複数の異なる金属で構成されていてよい。特に、材料ストリップはバイメタルストリップであり得る。

直立ローリング時には、材料ストリップが、材料ストリップの上側に対して垂直な曲げ軸線周りに曲げられる。このとき、開放されたコアを有する多層の渦巻きコイルが形成されるように材料ストリップが約３６０°の整数倍だけ曲げられる。渦巻きコイルの層の数は、材料ストリップの厚さｓ及びショートリング全体の意図された厚さに基づいている。渦巻きコイルの個々の層の断面形状は、提供される材料ストリップの断面形状と略同一である。渦巻きコイルの外周は材料ストリップの第１の長手側で形成され、渦巻きコイルの内周は材料ストリップの第２の長手側で形成される。

渦巻きコイルの両端面側にそれぞれ材料ストリップの端部が存在するため、渦巻きコイルの端面側は、直立ローリング後に、平坦ではなく、それぞれ段部を備える。この段部を除去するために、らせん状に曲げられた材料ストリップは、複数の開放されたディスク状のリングの積層体が渦巻きコイルで形成されるように複数の部分に分離される。分離プロセスによって、渦巻きコイルの各層において対状の互いに対向する分離面が生じる。そして、渦巻きコイルの個々の層は、元々隣り合う渦巻きコイルの層の分離面が互いに対状に対向し、このようにしてディスク状のリングが形成されるように変形される。換言すれば、渦巻きコイルの各層でディスク状のリングが形成され、これにより、渦巻きコイルの端面側における段部が除去される。そして、このように製造されたショートリングの端面側は、平坦であるとともに、それぞれ滑らかな接触面を形成している。

本発明によるこの方法の第１の実施形態では、積層されたディスク状のリングへ貫通部が打ち抜かれる。これら貫通部は、かご形回転子の積層コアへ取り付けられているとともに両端部において積層コア上への突出部を備えている導体バーの端部を収容するために用いられる。通常、これら貫通部は、ディスク状のリングの外周の近傍に配置されている。

これに代わる本発明の実施形態においては、貫通部の直立ローリングと打抜きの方法ステップが逆の順番で実行される。このとき、まずは必要な貫通部が提供される材料ストリップへ打ち抜かれる。つづいて、直立ローリングを用いて、これら材料ストリップが、渦巻きコイルへ成形される。

最後に、個々のリングが、隣り合うリングを結合することでパケット化される。可能な結合方法は、溶接、圧着、リベット留め又は打抜きパケット化を含む。溶接は、リングの外周又は内周において行われることができる。リングを外周においても、また内周においても溶接することも可能である。好ましい溶接方法は、レーザ溶接又は電子ビーム溶接である。

本発明による方法の特別な利点は、提供される各材料ストリップがディスク状のリングへ完全に成形されることにある。したがって、例えばディスク状のリングを金属板から打抜く場合に生じるような材料くずが発生しない。

第１の本発明による方法と同様に、この第２の代替的な本発明による方法においても、提供される材料ストリップは、有利には少なくとも１つの長手側に面取り部を有することが可能である。これにより、第１の本発明による方法に関連して記載したものと同様の利点が得られる。

本発明の好ましい形態では、複数の部分への材料ストリップの分離後に、各部分の両端部が丸く溶接されることが可能である。したがって、元々隣り合った渦巻きコイルの層の分離面が互いに平坦に接合される。これにより、閉鎖されたディスク状のリングが開放されたディスク状のリングで形成される。閉鎖されたディスク状のリングは、特にわずかな電気抵抗を有している。また、これらリングは、非常に形状安定的である。したがって、このステップは、好ましくは貫通部の打抜き前になされる。

本発明の有利な形態では、ショートリングを製造するために、個々のディスク状のリングのパケット化後に、さらにそれぞれ１つの内部テーパが導体バーのための貫通部へ成形されることが可能である。この実施形態では、好ましくは、導体バーがその両端に対応する外部テーパを備えている。内側テーパと外側テーパのこの組合せにより、ショートリングを容易にかご形回転子の積層コアへ取り付けることが可能である。なぜなら、回転子バーの端部が容易にショートリングの貫通部へ挿入され得るためである。また、円すい状の適合によって、ショートリングと回転子バーの間の良好な機械的な結合が保証される。

本発明の実施例を、概略的な図面に基づいて詳細に説明する。

材料ストリップを示す図である。 貫通部を有する開放されたディスク状のリングを示す図である。 貫通部を有する閉鎖されたディスク状のリングを示す図である。 第１の方法により製造されたショートリングを示す図である。 第１の方法により製造された別のショートリングを示す図である。 直立ローリングされた材料ストリップから成る渦巻きコイルを示す図である。 第２の方法により製造されたショートリングを示す図である。

全ての図において、互いに対応する部分には同一の符号が付されている。

図１には、長さＬ、幅Ｂ及び厚さｓの材料ストリップ２が概略的に示されている。図示の視点では、材料ストリップ２のそれぞれ１つの上側２３、長手側２４及び端面側２５が視認可能である。両端面側２５は、材料ストリップの両端部２１，２２を形成している。

図２には、直立ローリングを用いて図１による材料ストリップから成形された、開放されたディスク状のリング３１が概略的に示されている。材料ストリップ２の両端部２１，２２が互いに対向するように材料ストリップが約３６０°曲げられている。また、第１の本発明による方法の方法ステップｂ）の実行後に存在するように、ディスク状のリング３１は貫通部５を備えている。

図３には、閉鎖されたディスク状のリング３２が概略的に示されている。このような閉鎖されたリング３２は、材料ストリップの両端部２１，２２が互いに溶接されることで、図２による開放されたリング３１から形成される。溶接継ぎ目２６を見て取ることができる。

図４には、第１の本発明による方法を用いて製造されたショートリング１が概略的に示されている。図示のショートリング１においては、図２による４つの開放されたディスク状のリング３１が１つの積層体へ組み立てられるとともに溶接によってパケット化されている。材料ストリップ２の各端部２１，２２は、互いに対状に対向している。４つの開放されたディスク状のリング３１は、材料ストリップ２の端部２１，２２がディスク状のリング３１の周囲方向に関してそれぞれ同一の位置に位置決めされているように積層されている。また、ショートリング１は貫通部５を備えている。

図５には、図４に図示されたショートリング１とは異なる実施形態でのショートリング１が概略的に示されている。第２の開放されたディスク状のリング３１は、第１の開放されたディスク状のリング３１に対して７２°時計回りに回転されている。第３の開放されたディスク状のリング３１は、第１の開放されたディスク状のリング３１に対して１８０°回転されている。第４の開放されたディスク状のリング３１は、第１の開放されたディスク状のリング３１に対して２５２°時計回りに回転されている。ディスク状のリング３１の回転によって、材料ストリップ２の端部２１，２２は、ショートリング１の周囲にわたって配分されている。したがって、機械的に特に安定したショートリング１の実施形態が得られる。

図６には、直立ローリングされた図１による材料ストリップ２から成る渦巻きコイル４が概略的に示されている。渦巻きコイル４は４つの層４１を備えている。渦巻きコイル４の視認可能な端面側４２では、材料ストリップ２の１つの端部２２が見て取れる。材料ストリップ２のこの端部２２は、渦巻きコイル４の端面４２上で段部４３を形成している。図６に図示されている渦巻きコイル４は、第２の本発明による方法の方法ステップｂ）による直立ローリングがすでに実行されているものの複数の部分への材料ストリップ２の分離及び貫通部５の打抜きがまだ実行されていない状態に相当する。

図７には、第２の本発明による方法を用いて製造されたショートリング１が概略的に示されている。ここでは、図６に図示された渦巻きコイル４が、渦巻きコイルの個々の層４１からディスク状のリング３が形成されるように分離プロセスによって複数の部分へ分解されている。閉鎖されたディスク状のリング３２が形成されるようにこれらの部分のそれぞれ対向する端部が互いに溶接されている。溶接継ぎ目２６を見て取ることができる。渦巻きコイル４の端面側４２は、この方法ステップ後には段部を有していない。また、ショートリング１は貫通部５を備えている。

１ ショートリング
２ 材料ストリップ
２１ 材料ストリップの端部
２２ 材料ストリップの端部
２３ 材料ストリップの上側
２４ 材料ストリップの長手側
２５ 材料ストリップの端面側
２６ 溶接継ぎ目
３ ディスク状のリング
３１ 開放されたディスク状のリング
３２ 閉鎖されたディスク状のリング
４ 渦巻きコイル
４１ 渦巻きコイルの層
４２ 渦巻きコイルの端面側
４３ 段部
５ 貫通部
Ｌ 材料ストリップの長さ
Ｂ 材料ストリップの幅
ｓ 材料ストリップの厚さ

Claims (4)

1. 非同期機のかご形回転子のためのショートリング（１）を製造するための方法であって、以下のステップ：
   ａ）金属材料から材料ストリップ（２）を準備するステップと、
   ｂ）開放されたディスク状のリング（３１）が成形されるように前記材料ストリップ（２）を直立ローリングし、前記ディスク状のリング（３，３１，３２）に貫通部（５）を打抜きするステップ、又は
   前記材料ストリップ（２）に貫通部（５）を打抜きし、開放されたディスク状のリング（３１）が成形されるように前記材料ストリップ（２）を直立ローリングするステップと、
   ｃ）全てのディスク状のリング（３，３１，３２）の前記貫通部（５）が一直線に配置されるように前記リング（３，３１，３２）を積層させるステップと、
   ｄ）隣り合ったリング（３，３１，３２）を結合することで個々の前記リング（３，３１，３２）をパケット化するステップと
   をこの順番で含む方法。
2. 前記材料ストリップ（２）の直立ローリング後に、閉鎖されたディスク状のリング（３２）が形成されるように各材料ストリップ（２）の両端部（２１，２２）が溶接されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 非同期機のかご形回転子のためのショートリング（１）を製造するための方法であって、以下のステップ：
   ａ）金属材料から材料ストリップ（２）を準備するステップと、
   ｂ）前記材料ストリップ（２）を渦巻きコイル（４）へ直立ローリングし、複数の開放されたディスク状のリング（３１）の積層体を前記渦巻きコイル（４）から形成するように前記材料ストリップ（２）を複数の部分へ分離し、前記ディスク状のリング（３，３１，３２）に貫通部（５）を打抜きするステップ、又は
   前記材料ストリップ（２）に貫通部（５）を打抜きし、前記材料ストリップ（２）を渦巻きコイル（４）へ直立ローリングし、複数の開放されたディスク状のリング（３１）の積層体を前記渦巻きコイル（４）から形成するように前記材料ストリップ（２）を複数の部分へ分離するステップと、
   ｃ）隣り合ったリング（３，３１，３２）を結合することで個々の前記リング（３，３１，３２）をパケット化するステップと
   をこの順番で含む方法。
4. 複数の部分への前記材料ストリップ（２）の分離後に、閉鎖されたディスク状のリング（３２）が前記開放されたディスク状のリング（３１）から形成されるように各部分の前記両端部が溶接されることを特徴とする請求項３に記載の方法。

Images