JP2020127288A - 回転子鉄心、回転子、回転電機、送風機、回転子鉄心の製造方法、および回転子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
周方向に等間隔に配設されたティースを有する回転子の回転子鉄心であって、
前記回転子鉄心の積層を構成する鉄心片は、
前記回転子鉄心の隣り合う前記ティースの間のスロットとなる穴と、
前記スロットが径方向に開口するスロットオープン部となる、前記穴に連通する開口部とを備え、
前記開口部の周方向の側面の少なくとも一部は、軸方向に斜めに面取りされており、
複数の前記鉄心片が、周方向に一定量ずらして、軸方向に積層されており、
前記面取りの方向は、前記回転子鉄心の軸芯に対する前記ティースの傾斜方向と等しいものである。
前記回転子鉄心と、
前記スロット内及び前記スロットオープン部内に形成された二次導体と、
前記回転子鉄心に嵌合されたシャフトとを備えたものである。
固定子と、
前記固定子の内周面に、外周面を対向させて回転する前記回転子とを備えたものである。
前記回転電機と、
前記シャフトに装着されたプロペラファンとを備えたものである。
電磁鋼板から前記鉄心片を打ち抜く鉄心片打ち抜き工程において、
円盤状の前記電磁鋼板を、面取りする角度分だけ傾けて回転可能なインデックステーブル上に設置し、
前記インデックステーブルを一定の角度で回転させながら、前記回転子鉄心スロットとなる穴の形状と前記スロットオープン部となる前記開口部の形状とを合わせた形状のパンチを用いて順次ノッチング加工するものである。
請求項7に記載の回転子の製造方法であって、
電磁鋼板から前記鉄心片を打ち抜く鉄心片打ち抜き工程と、
複数の前記鉄心片を積層する、鉄心片積層工程と、
前記スロットの内部および前記スロットオープン部に対して、アルミニウムを充填して二次導体を形成するアルミダイカスト工程と、
前記回転子鉄心の軸方向の両端をそれぞれチャックに固定し、それぞれの前記チャックを周方向に反対側に捻る、捻り工程と、
それぞれの前記チャックを、前記捻り工程で捻った方向とは反対方向に捻り戻す、捻り戻し工程と、
前記シャフトを前記回転子鉄心に嵌合するシャフト嵌合工程とを有するものである。
以下、実施の形態1による回転子鉄心、回転子、回転電機、送風機、回転子鉄心の製造方法、および回転子の製造方法を図を用いて説明する。
図1は、誘導電動機100の断面図である。
図1に示すように、誘導電動機(回転電機)100は、固定子20と、固定子20の内周面にその外周面を対向させて回転する、かご形回転子30(以下、単に回転子30という)とを備える。回転子30は、回転子鉄心31とシャフト32とを備える。
図3は、回転子鉄心31Bの各積層を構成する鉄心片35Bの平面図である。
図2に示すように、回転子鉄心31Bは、複数の鉄心片35Bが、軸方向に積層されている。
鉄心片35Bを積層して回転子鉄心31Bを形成した後で、スロットBSの内部およびスロットオープン部31Bkの内部に対して、アルミダイカストによってアルミニウムを充填し、二次導体としてのアルミバー11Bを形成する。上記部分にアルミニウムを充填することで、誘導電動機の回転磁界によって回転子鉄心31Bに流れる誘導電流(二次電流)が流れ易くする。回転子鉄心31Bのうち、スロットBSの間に挟まれ部分がティース33Bである。ティース33Bは、周方向に等間隔に配置されている。図2に示すように、1個のティース33Bは、図2における上端部と下端部との位置が、周方向にずれている。このように、ティース33Bが捻れている状態をスキューしているという。
図6は、図5の要部拡大図である。
比較例の鉄心片35Bは、電磁鋼板から、シャフト32の軸芯Cに対して平行に打ち抜かれている。従って、鉄心片35Bを積層し、回転子30Bを側面から見ると、ティース33Bが、軸芯Cに対して斜めに延びるようにスキューしている。各鉄心片35Bの開口部35Bkが連なったスロットオープン部31Bkは、階段状になっているように見える。
図7は、本実施の形態による回転子鉄心31の斜視図である。
図8は、回転子鉄心31の各積層を構成する鉄心片35の平面図である。
図9は、回転子鉄心31の側面図である。
上述した問題点を解決するため、本実施の形態では、図8に示すように、鉄心片35の鉄心片のティースとなる部分の先端の周方向の端部35t、すなわち、開口部35kの周方向の側面を軸方向に斜めに、軸芯Cに対するティース33の傾斜角度16に等しい角度で面取りし、その鉄心片35を周方向にずらしながら軸方向側へ積層することで、図7に示す回転子鉄心31を形成する。
開口部35kの幅L2は、図6で示した、比較例の回転子鉄心31Bの開口部35Bkの幅Lと同じである。また、回転子鉄心31Bと回転子鉄心31のスキューの傾斜角度16も同じある。しかし、鉄心片35の開口部35kの周方向の側面をティース33の傾斜角度に合わせて面取りすることで、隣り合うティース33を構成する鉄心片35間の距離23は均一に広がる。
本実施の形態では鉄心片35のティースとなる部分の先端の周方向の端部35t、すなわち、開口部35kの周方向の側面を軸方向に斜めに面取りをしているが、図10に示すように面取りは、端部35tの周方向の側面の一部に施してもよく、周方向の端部35tの片側の周方向の側面だけでもよい。片側だけを面取りする場合であれば、上側のみのパンチだけで加工が可能になり回転子鉄心の製造コストが抑えられるが、その分効果の有用性は下がる。また、面取り形状は鉄心片35の両側で同じ面取り量および面取り角度でもよく、両側でそれぞれ異なっていてもよい。
図12は、鉄心片35の製造工程を示す概念図である。
両面に絶縁処理され、ロール状に巻かれた電磁鋼板をアンコイラ51で巻きほぐし、レベラ52で湾曲した材料を平坦にする。次に、フィーダ53により電磁鋼板を所定の寸法だけ送り出し、プレス金型54を用いて打ち抜いて、鉄心片を製作していく(鉄心片打ち抜き工程)。
図13は、図8のD−D線の部分を打ち抜く状態を示している。フィーダ53で送られてきた電磁鋼板6をパンチ40で打ち抜くことにより面取りを施された鉄心片35を製造できる。図13では上下にパンチ40を示しているが、上側のパンチ40のみを用いてもよい。打ち抜いた鉄心片35を周方向の一方向に一定量ずらしながら、積層して回転子鉄心31を得る(鉄心片積層工程)。その後、比較例と同形状のスロットBSの内部および開口部35kが積層されたスロットオープン部31kに対して、アルミダイカストによってアルミニウムを充填する(アルミダイカスト工程)。
図14は、回転子30の要部側面図である。シャフトは省略されている。だたし、シャフト32は未だ嵌合されていない。
図15は、チャックCHに軸方向両端を固定された回転子30の側面図である。だたし、シャフト32は未だ嵌合されていない。
本実施の形態で使用する電磁鋼板6は、表面および裏面に絶縁処理が施されている。しかし、穴35s及び開口部35kを開け、更に開口部35kの周方向の側面を面取りした鉄心片35において、打ち抜き断面部および取り部は絶縁処理がされておらず、アルミバー11と鉄心片35は導通状態にある。
比較例の鉄心片35Bと鉄心片35とを比較すると、鉄心片35は、打ち抜き断面が斜めになっている分だけ、絶縁処理がなされていない部分の面積が大きくなる。
回転子鉄心31を捻る(捻り工程)ことにより、アルミバー11が捻り回転方向に曲がり、アルミバー11と鉄心片35との周方向の間に空隙Kが生じる。また、鉄心片35とアルミバー11との間にせん断が発生して、アルミバー11が鉄心片35から軸方向側に剥離される。捻り工程の後に、それぞれのチャックCHを捻り工程で捻った方向とは反対方向に捻り戻す(捻り戻し工程)。その後、シャフト32を回転子鉄心31に嵌合する(シャフト嵌合工程)。
以下、実施の形態2による回転子鉄心、回転子、回転電機、送風機、回転子鉄心の製造方法、および回転子の製造方法を図を用いて実施の形態1と異なる部分を中心に説明する。
図17は、実施の形態2による回転子鉄心231の斜視図である。
図18Aは、回転子鉄心231の各積層を構成する鉄心片35の平面図である。
鉄心片35は、実施の形態1で使用した鉄心片35と同一である。
図18Bは、鉄心片35の裏面の平面図である。
図19Aは、比較例としての回転子鉄心231Bの斜視図である。
図19Bは、比較例としての回転子鉄心231Bの側面図である。
回転子鉄心231は、そのスキュー方向が、軸方向の中央で逆方向になるようにスキューされており、このようなスキューをVスキューと呼称する。
以下、実施の形態2による回転子鉄心、回転子、回転電機、送風機、回転子鉄心の製造方法、および回転子の製造方法を図を用いて実施の形態1と異なる部分を中心に説明する。
図20Bは、鉄心片335の平面図である。
図20Aに示すように、鉄心片打ち抜き工程においてノッチング加工により鉄心片335を製作してもよい。
図21は、図20Aを側面から見た図である。
円盤状に予め打ち抜いておいた電磁鋼板6を回転可能なインデックステーブル7上に設置し、インデックステーブルを一定の角度で矢印Eの方向に回転させながら、回転子鉄心のスロットとなる鉄心片335の穴335sと、スロットオープン部となる鉄心片335の開口部335kとを合わせた形状のパンチ41を用いて順次打ち抜いていく。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも1つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
31,31B,231,231B 回転子鉄心、 32 シャフト、
30h シャフト穴、35,35B,335 鉄心片、33,33B ティース、
31Bk,31k スロットオープン部、35t 端部、
35k,35Bk,335k 開口部、35s,35Bs,335s 穴、
35Bh 軸中心穴、30Be エンドリング、5a,5b 軸受、6 電磁鋼板、
7 インデックステーブル、C 軸芯、E 矢印、K 空隙、L,L2 幅、
BS スロット、11,11B アルミバー、14,23 幅、13,24 二次電流、E1 横流れ電流、15A,15B,26 経路、16 傾斜角度、
40,41 パンチ、51 アンコイラ、52 レベラ、53 フィーダ、
54 プレス金型、80 送風機、81 プロペラファン、CH チャック。
Claims (11)
- 周方向に等間隔に配設されたティースを有する形回転子の回転子鉄心であって、
前記回転子鉄心の積層を構成する鉄心片は、
前記回転子鉄心の隣り合う前記ティースの間のスロットとなる穴と、
前記スロットが径方向に開口するスロットオープン部となる、前記穴に連通する開口部とを備え、
前記開口部の周方向の側面の少なくとも一部は、軸方向に斜めに面取りされており、
複数の前記鉄心片が、周方向に一定量ずらして、軸方向に積層されており、
前記面取りの方向は、前記回転子鉄心の軸芯に対する前記ティースの傾斜方向と等しい回転子鉄心。 - 前記面取りの角度は、前記回転子鉄心の軸芯に対する前記ティースの傾斜角度と等しい請求項1に記載の回転子鉄心。
- 前記鉄心片は、前記回転子鉄心の前記スロットとなる前記穴の周囲が、前記傾斜方向に面取りされている請求項1に記載の回転子鉄心。
- 前記鉄心片は、前記回転子鉄心の前記スロットとなる前記穴の周囲が、前記傾斜角度に面取りされている請求項2に記載の回転子鉄心。
- 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の2個の回転子鉄心の一方を軸方向に反転させた状態で互いに積層され、2個の前記回転子鉄心のそれぞれの前記スロットオープン部が軸方向に連通している回転子鉄心。
- 隣り合う前記鉄心片同士は、互いにカシメて結合されている請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の回転子鉄心。
- 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の回転子鉄心と、
前記スロット内及び前記スロットオープン部内に形成された二次導体と、
前記回転子鉄心に嵌合されたシャフトとを備えた回転子。 - 固定子と、
前記固定子の内周面に、外周面を対向させて回転する請求項7に記載の回転子とからなる回転電機。 - 請求項8に記載の回転電機と、
前記シャフトに装着されたプロペラファンとを備えた送風機。 - 請求項3又は請求項4に記載の回転子鉄心の製造方法であって、
電磁鋼板から前記鉄心片を打ち抜く鉄心片打ち抜き工程において、
円盤状の前記電磁鋼板を、面取りする角度分だけ傾けて回転可能なインデックステーブル上に設置し、
前記インデックステーブルを一定の角度で回転させながら、前記回転子鉄心の前記スロットとなる穴の形状と前記スロットオープン部となる前記開口部の形状とを合わせた形状のパンチを用いて順次ノッチング加工する回転子鉄心の製造方法。 - 請求項7に記載の回転子の製造方法であって、
電磁鋼板から前記鉄心片を打ち抜く鉄心片打ち抜き工程と、
複数の前記鉄心片を積層する、鉄心片積層工程と、
前記スロットの内部および前記スロットオープン部に対して、アルミニウムを充填して二次導体を形成するアルミダイカスト工程と、
前記回転子鉄心の軸方向の両端をそれぞれチャックに固定し、それぞれの前記チャックを周方向に反対側に捻る、捻り工程と、
それぞれの前記チャックを、前記捻り工程で捻った方向とは反対方向に捻り戻す、捻り戻し工程と、
前記シャフトを前記回転子鉄心に嵌合するシャフト嵌合工程とを有する回転子の製造方法。
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