JP3730531B2 - 回転電機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転電機に係り、特に誘導機に用いるに好適な回転子を有する回転電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の比較的小容量の誘導電動機の回転子は、例えば、特開昭６１−２５１４０号公報に記載されているように、回転子鉄心と、導体バーと、エンドリングによって構成されている。ケイ素鋼板を複数枚積層して形成された回転子鉄心の穴には複数本の導体バー及びエンドリングの材料としては、アルミニュームまたはアルミニューム合金を用いている。導体バー及びエンドリングは、ダイカスト鋳造にて一体成形されるため、量産性が良いものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のダイカスト鋳造では、高圧鋳造のため、導体バー及びエンドリング部に鋳巣欠陥が発生するという問題があった。回転子の導体バーやエンドリングに電流が流れることにより磁束との相互作用によって電動機回転トルクが発生するが、導体バーやエンドリングの一部に鋳巣があると、電流の流れが妨げられトルクが発生しなくなったり、鋳巣部で異常加熱して不具合が発生したりする。また、鋳巣部があると、回転子の回転時のアンバランスの原因になり、アンバランス修正工程が必要となる。
【０００４】
ダイカスト鋳造時に鋳巣が生じないようにするために、真空中でダイカスト鋳造を行うことや、鋳込みゲート形状の工夫や、ダイカスト金型の予熱や、更にはダイカスト時に空気を巻き込まないような金型表面形状の工夫などの種々の改良がなされているが、有効な解決方法がないのが現状である。
【０００５】
本発明の目的は、鋳巣不良のない回転子を備えた回転電機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、固定子と、この固定子に対向して配置された回転子とを有し、この回転子は、複数の薄板を積層して形成される積層鉄心と、この積層鉄心の軸方向に形成された複数孔にそれぞれ挿通される複数の導体バーと、これらの導体バーの両端に設けられたエンドリングとから構成される回転電機において、上記エンドリングは円盤状であり、上記導体バーの先端が挿入される複数の孔を有し、上記導体バー材及びエンドリングは、アルミニゥム製の材料で形成され、上記導体バーの先端形状は、その断面が先端に向かって一様に細るように形成され、上記導体バーの先端は、上記導体バーの端部と上記エンドリングの端部が同一平面となるように、上記エンドリングの上記貫通穴に挿入され、上記導体バーの上記端部と上記エンドリングの上記端部は摩擦攪拌接合によって電気的及び機械的に接合され、上記導体バーの上記端部と上記エンドリングの上記端部との接合部には上記摩擦攪拌接合による塑性流動部が形成されているものである。
かかる構成により、鋳巣不良のない回転子を備えた回転電機を得られるものとなる。
【０００７】
（２）上記（１）において、好ましくは、上記導体バーの先端形状を、その断面が先端に向かって細く勾配がつく形状としたものである。
【０００８】
（３）上記（１）において、好ましくは、上記導体バーが、上記エンドリングに挿通する先端形状を段付き形状とし、その断面が上記積層鉄心のスロットに挿通する部分に比して細くしたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図８を用いて、本発明の第一の実施形態による回転電機である誘導電動機の構成について説明する。
最初に、図１を用いて、本実施形態による誘導電動機の全体構成について説明する。
図１は、本発明の第一の実施形態による誘導電動機の全体構成を示す上半分断面の正面図である。
【００１０】
ハウジング１は、鋳鉄など鉄系材料を鋳造することにより、ほぼ筒状に形成されて、電動機の外被を構成している。放熱フィン１ａは、ハウジング１の外周に、軸方向に沿った長さをなして、放射状に一体的に形成されている。エンドブラケット２Ａ、２Ｂは、ハウジング１の両側の開口部に、それぞれインロー嵌合して取付けられている。固定子３は、固定子鉄心３ａと固定子コイル３ｂとから構成されている。固定子３は、ハウジング１の内周部に嵌合し、かつ固定されている。固定子鉄心３ａは、ケイ素項鋼板を複数枚積層して形成されている。固定子コイル３ｂは、固定子鉄心３ａの内周部に複数形成されたスロット部に巻回されている。回転子５は、積層鉄心５ａと、導体バー７ａと、エンドリング７ｂ，７ｃとによって構成されている。回転子５の詳細構成については、図２を用いて後述する。回転子５は、回転軸６の外周部において、固定子２と対向位置に取付けられている。回転軸６の両端は、エンドリング２Ａ，２Ｂに対して、それぞれ、軸受４Ａ，４Ｂを介して、回転自在に保持されている。また、回転軸６の一端部（図においては右側）は、エンドブラケット２Ｂを挿通して外部に突出し、出力軸となっている。回転軸６の他端部（図において左側）には、エンドブラケット２Ａを挿通して、外部冷却扇（外ファン）９が装着されている。
【００１１】
エンドカバー１０は、外ファン９を覆っている。また、エンドカバー１０の一側面には、外気を取り込むための開口１０ａが形成されている。また、エンドカバー１０の開口１０ａと反対側の他端は、開放された円筒型に形成され、エンドカバー１０をエンドブラケット２Ａに組付けたとき、エンドブラケット２Ａ及びハウジング１の外径部との間に径方向の隙間部１０ｂを形成する。
【００１２】
電動機は、回転軸６が駆動されると、外ファン９が回転し、エンドカバー１０の開口１０ａから矢印イの如く外気が吸い込まれ、吸い込まれた空気は、隙間部１０ｂからエンドカバー１０の他端側の外部に吹き出され、エンドブラケット２Ａ，ハウジング１の放熱フイン１ａ，エンドブラケット２Ｂの表面を通風することにより、冷却作用が得られる。
【００１３】
次に、図２を用いて、本実施形態による誘導電動機の回転子の構成について説明する。
図２は、本発明の第一の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の構成を示す断面図である。
【００１４】
回転子５は、積層鉄心５ａと、導体バー７ａと、エンドリング７ｂ，７ｃとによって構成されている。積層鉄心５ａは、薄板のケイ素鋼板を複数枚積層して形成されている。積層鉄心５ａには、かご形巻線用の複数孔７ｄが、軸方向に沿って形成されている。複数の孔７ｄには、それぞれ、複数の導体バー７ａが挿通される。複数の導体バー７ａの両端には、エンドリング７ｂ，７ｃが固定されている。導体バー７ａと、エンドリング７ｂ，７ｃによって、かご形巻線部が構成されている。導体バー７ａと、エンドリング７ｂ，７ｃの材質としては、アルミニュームを用いている。
【００１５】
次に、図３〜図８を用いて、本実施形態による誘導電動機の回転子の製造方法について説明する。
最初に、図３を用いて、本実施形態による誘導電動機の回転子の全体的な製造工程について説明する。
図３は、本発明の第一の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の製造工程を説明する分解斜視図である。
【００１６】
積層鉄心５ａには、かご形巻線用の複数孔７ｄが、軸方向に沿って形成されている。複数の孔７ｄには、それぞれ、複数の導体バー７ａが挿通される。導体バー７ａは、アルミ製の棒状に成形された部材である。複数の導体バー７ａの一方の端部には、エンドリング７ｃが固定される。エンドリング７ｃは、アルミ製の円盤状に成形された部材である。また、図示は省略しているが、導体バー７ａの他方の端部には、エンドリング７ｂが固定される。ここで、本実施形態においては、特に、回転子５のかご形巻線の導体バー７ａの両端にエンドリング７ｂ，７ｃを摩擦攪拌接合によって接合一体に形成したことに特徴がある。
【００１７】
次に、図４〜図８を用いて、本実施形態による誘導電動機の回転子における導体バーとエンドリングの摩擦攪拌接合方法について説明する。
図４は、本発明の第一の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合方法を示す斜視図であり、図５は、本発明の第一の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の断面図であり、図６は、本発明の第一の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の側面図であり、図７は、本発明の第一の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合後の断面図であり、図８は、本発明の第一の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の他の側面図である。なお、図１〜図３と同一符号は、同一部分を示している。
【００１８】
図４に示すように、積層された回転子鉄心５ａの端部には、エンドリング７ｃが位置している。エンドリング７ｃに設けられた複数の孔７ｅには、それぞれ、導体バー７ａが挿入されている。導体バー７ａの端部には、エンドリング７ｃの端部の平面とほぼ同一平面となっている。エンドリング７ｃと導体バー７ａとの接合は、摩擦攪拌接合ツール１１を、接合部に押しつけることによって行われる。 接合ツール１１の先端部は、アルミニュームからなる導体バー材やエンドリング材より実質的に硬い材質からなる棒状の回転ツールである。接合ツール１１の材料としては、例えば、合金工具鋼（熱間金型用）を用いる。接合ツール１１は、導体バー７ａとエンドリング７ｃの接合部に押しつけ、ツール１１を回転させながら、導体バー７ａの円周に沿って移動される。接合部に接合ツール１１を押しつけることによって摩擦熱が発生する。この摩擦熱によって、導体バー７ａ及びエンドリング７ｃは塑性流動して、攪拌・接合して、両者を一体化する。
【００１９】
ここで、図５及び図６を用いて、導体バー７ａとエンドリング７ｃの形状について説明する。
【００２０】
図示するように、導体バー７ａは、その先端部形状の断面が軸方向に先端に向かってテーパ状に一様に細るように形成してある。一方、エンドリング７ｃに形成されている孔も、導体バー７ａの先端部のテーパ状に合わせたテーパ状の孔としている。導体バー７ａの太さをＲ１とすると、先端部の長円部の径はＲ３となり、Ｒ１＞Ｒ３となっている。なお、先端部の形状は、図８に示すように、円形状としてもよいものである。
【００２１】
摩擦攪拌接合をするためには、２つの部材が隙間無く接触している方が摩擦熱による塑性流動を生じやすいものであるが、ここで、導体バー７ａとエンドリング７ｃがテーパ面同士で接触することにより、両者の嵌合時のアンバランスが生じにくくなるものである。
【００２２】
次に、図７を用いて、回転子の接合状態について説明する。導体バー７ａの直径Ｒ１は、例えば、２０ｍｍであり、先端部の長円径Ｒ３は、例えば、４ｍｍとしている。エンドリング７ｃの厚さＨ１は、例えば２０ｍｍである。接合ツール１１の先端部の直径Ｒ２は、例えば、５ｍｍである。
【００２３】
接合ツール１１の先端部は、導体バー７ａとエンドリング７ｃの接合部に押しつけ力Ｆによって押しつけられる。このときの押しつけ力Ｆは、１０トン程度である。接合ツール１１は、例えば、１０００ｒ/ｍｉｎで回転している。導体バー７ａとエンドリング７ｃの接合部に、回転する接合ツール１１を押しつけることによって摩擦熱が発生し、摩擦熱によって、導体バー７ａ及びエンドリング７ｃは塑性流動して、攪拌・接合され、接合部７ｆが形成される。接合ツール１１の回転数は、被接合材料の種類，厚さ等によって異なるものであり、回転数は、例えば、５００〜２０００ｒ/ｍｉｎの範囲程度とする。接合部７ｆには、回転ツール１１の押下げ力と摩擦熱によって、凹状の跡が形成される。
【００２４】
ここで、導体バー７ａの先端部は、テーパ状としているため、先端部の径Ｒ３は、導体バー７ａの径Ｒ１に比べて小さくなる。接合ツール１１の先端部の径Ｒ２は、接合部の大きさよりも大きくする必要があり、Ｒ２＞Ｒ３とすれば良いものである。例えば、導体バー７ａの先端部にテーパ部を設けない場合には、接合ツール１１の先端部の径Ｒ２を、導体バー７ａの径Ｒ１より大きくする必要があり、径Ｒ１が２０ｍｍの場合、接合ツール１１の径Ｒ２は２５ｍｍ程度とする必要がある。このとき、接合に必要な押しつけ力Ｆは、約２５０トンとなり、大型な摩擦攪拌接合装置が必要となるが、上述したように、導体バー７ａの先端部をテーパ状とすることにより、押しつけ力Ｆを１０トンとすることができ、小型な摩擦攪拌接合装置を用いることができる。
【００２５】
摩擦攪拌接合方法を用いることにより、接合部の温度はアルミニュームの融点（６６０℃）以下で固相接合される。したがって接合部のひずみが少なく気泡、割れなどの欠陥がないものである。一方、接合部の強度は、ＭＩＧ溶接と同等かそれ以上であり、スパッタやヒュームの発生がないものである。また、熟練が不要であって、接合装置が比較的安価である。
【００２６】
導体バー及びエンドリングは、従来のようなアルミダイカスト鋳造によるものでないため、鋳巣などの構造欠陥のないものである。鋳巣欠陥が発生しないため、回転子の導体バーやエンドリングに流れる電流の流れが妨げられトルクが発生しなくなることもなく、また、鋳巣部で異常加熱して不具合が発生することもないものである。また、鋳巣部がないため、回転子の回転時のアンバランスも生じなくなり、アンバランス修正工程も不要となる。
【００２７】
また、アルミダイカスト製法では、アルミニュームを約７００℃で溶解するエネルギーコストが高く、また、燃焼による環境問題も発生するが、本実施形態では、摩擦攪拌接合を用いることにより、エネルギーコストを低減でき、また、環境問題も発生しないものである。
【００２８】
以上説明したように、本実施形態によれば、鋳巣の発生がなく接合部は歪みがないので良好な回転子を得ることができる。
【００２９】
また、導体バーの先端部をテーパ状とすることにより、小型な摩擦攪拌接合装置を用いることができる。
【００３０】
さらに、導体バーの先端部をテーパ状とすることにより、導体バーとエンドリングの嵌合時のアンバランスをなくすことができる。
【００３１】
次に、図９及び図１０を用いて、本発明の第二の実施形態による回転電機である誘導電動機の構成について説明する。本実施形態による誘導電動機の全体構成は、図１に示したものと同様である。本実施形態による誘導電動機の回転子の構成は、図２に示したものと同様である。本実施形態では、図１〜図６に示した実施形態と同様に、摩擦攪拌接合を用いるものであるが、導体バーとエンドリングの形状が異なるものである。
【００３２】
図９は、本発明の第二の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の断面図であり、図１０は、本発明の第二の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の側面図である。なお、図１〜図８と同一符号は、同一部分を示している。
【００３３】
図９に示すように、導体バー７ａ１は、先端に向かって細く勾配がつくように形成してある。エンドリング７ｃ１には、導体バー７ａ１の先端形状に応じた孔が形成されている。導体バー７ａ１とエンドリング７ｃ１は、図７において説明したものと同様にして、接合ツールを用いて摩擦攪拌接合により接合される。
【００３４】
導体バー７ａ１の勾配とエンドリング７ｃ１の勾配同士で接触することにより、両者の嵌合時の組合せがしやすくなるものである。また、導体バー７ａ１の先端に勾配を付けることにより、先端の径を小さくして、摩擦攪拌接合時の押しつけ力Ｆを小さくできるため、小型な摩擦攪拌接合装置を用いることができる。
【００３５】
次に、図１１及び図１２を用いて、本発明の第三の実施形態による回転電機である誘導電動機の構成について説明する。本実施形態による誘導電動機の全体構成は、図１に示したものと同様である。本実施形態による誘導電動機の回転子の構成は、図２に示したものと同様である。本実施形態では、図１〜図６に示した実施形態と同様に、摩擦攪拌接合を用いるものであるが、導体バーとエンドリングの形状が異なるものである。
【００３６】
図１１は、本発明の第三の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の断面図であり、図１２は、本発明の第三の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の側面図である。なお、図１〜図８と同一符号は、同一部分を示している。
【００３７】
図１１に示すように、導体バー７ａ２は、先端に向かって細く勾配がつくように形成してある。勾配の付いている面は、図９に示したものと、１８０度違っている。エンドリング７ｃ２には、導体バー７ａ２の先端形状に応じた孔が形成されている。導体バー７ａ２とエンドリング７ｃ２は、図７において説明したものと同様にして、接合ツールを用いて摩擦攪拌接合により接合される。
【００３８】
導体バー７ａ２の勾配とエンドリング７ｃ２の勾配同士で接触することにより、両者の嵌合時の組合せがしやすくなるものである。また、導体バー７ａ２の先端に勾配を付けることにより、先端の径を小さくして、摩擦攪拌接合時の押しつけ力Ｆを小さくできるため、小型な摩擦攪拌接合装置を用いることができる。
【００３９】
また、回転子の中心から導体バー７ａ２とエンドリング７ｂ２の接合部の中心までの距離Ｒ４は、図９に示した例に比べて小さくなる。その結果、回転子の回転時のアンバランスを小さくすることができる。
【００４０】
次に、図１３及び図１４を用いて、本発明の第四の実施形態による回転電機である誘導電動機の構成について説明する。本実施形態による誘導電動機の全体構成は、図１に示したものと同様である。本実施形態による誘導電動機の回転子の構成は、図２に示したものと同様である。本実施形態では、図１〜図６に示した実施形態と同様に、摩擦攪拌接合を用いるものであるが、導体バーとエンドリングの形状が異なるものである。
【００４１】
図１３は、本発明の第四の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の断面図であり、図１４は、本発明の第四の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の側面図である。なお、図１〜図８と同一符号は、同一部分を示している。
【００４２】
図１３に示すように、導体バー７ａ３は、その断面がエンドリング７ｃ３に挿通される境の部分で段差がつくように細くなっている。エンドリング７ｃ３には、導体バー７ａ３の先端形状に応じた孔が形成されている。導体バー７ａ３とエンドリング７ｃ３は、図７において説明したものと同様にして、接合ツールを用いて摩擦攪拌接合により接合される。
【００４３】
接合部（導体バー７ａ３とエンドリング７ｂ３が接触する部分）は、接合ツールの押しつけ方向に延在しているので、攪拌摩擦接合による接合部が形成されやすいものである。また、導体バー７ａ２の先端に勾配を付けることにより、先端の径を小さくして、摩擦攪拌接合時の押しつけ力Ｆを小さくできるため、小型な摩擦攪拌接合装置を用いることができる。
【００４４】
次に、図１５を用いて、本発明の第五の実施形態による回転電機である誘導電動機の構成について説明する。本実施形態による誘導電動機の全体構成は、図１に示したものと同様である。本実施形態による誘導電動機の回転子の構成は、図２に示したものと同様である。本実施形態では、図１〜図６に示した実施形態と同様に、摩擦攪拌接合を用いるものであるが、導体バーとエンドリングの形状が異なるものである。
【００４５】
図１５は、本発明の第五の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の断面図である。なお、図１〜図８と同一符号は、同一部分を示している。
【００４６】
図１５に示す導体バー７ａ４は、図５に示した導体バー７ａと同様にテーパ状となっており、さらに、導体バー７ａ４の先端部は、エンドリング７ｃ４の端面から軸方向に少し突出している。その側面形状は、図６に示したものと同様である。導体バー７ａ３とエンドリング７ｃ３は、図７において説明したものと同様にして、接合ツールを用いて摩擦攪拌接合により接合される。
【００４７】
導体バー７ａ４がエンドリング７ｃ４の端部から突出しているので、接合ツールを押しつけて接合した後、エンドリング７ｃ４の側面に凹状の跡が形成されないものである。また、導体バーの先端部をテーパ状とすることにより、小型な摩擦攪拌接合装置を用いることができる。さらに、導体バーの先端部をテーパ状とすることにより、導体バーとエンドリングの嵌合時のアンバランスをなくすことができる。
【００４８】
次に、図１６及び図１７を用いて、本発明の第六の実施形態による回転電機である誘導電動機の構成について説明する。本実施形態による誘導電動機の全体構成は、図１に示したものと同様である。本実施形態による誘導電動機の回転子の構成は、図２に示したものと同様である。本実施形態では、図１〜図６に示した実施形態と同様に、摩擦攪拌接合を用いるものであるが、導体バーとエンドリングの形状が異なるものである。
【００４９】
図１６は、本発明の第六の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の断面図であり、図１７は、本発明の第六の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の側面図である。なお、図１〜図８と同一符号は、同一部分を示している。
【００５０】
図１６に示すように、導体バー７ａ５は、直線状の端部を有している。そして、図１７に示すように、エンドリング７ｃ５の内周側面に、導体バー７ａ５の外周側面を接触させ、接合ツールを用いて、導体バー７ａ５とエンドリング７ｃ５の接触面に接合ツールを押し当てることにより、摩擦攪拌接合により接合される。接合ツールの直径が小さい場合には、導体バー７ａ５とエンドリング７ｃ５の接触面に沿って、接合ツールを回転させながら、移動することで、小型の摩擦攪拌装置を用いて、摩擦攪拌接合可能となる。
【００５１】
ここで、導体バー７ａ５とエンドリング７ｃ５の接合部は、ほぼ直線状（厳密には、エンドリング７ｃ５の内周に接するので、エンドリング７ｃ５の内径の円弧状となるが、図５等に示したものに比べると、円弧の半径が大きく、ほぼ直線状の接触面を有する）となるので、図１３に示したように、エンドリングの孔に導体バーの端部を挿入するときに問題となる両者の組合せ時の干渉を回避することができる。従って、導体バーとエンドリングの組合せが容易となる。また、摩擦攪拌接合時の押しつけ力Ｆを小さくできるため、小型な摩擦攪拌接合装置を用いることができる。
【００５２】
次に、図１８〜図２１を用いて、本発明の第七の実施形態による回転電機である誘導電動機の構成について説明する。
最初に、図１８を用いて、本実施形態による回転電機の全体構成について説明する。
図１８は、本発明の第七の実施形態による回転電機の全体構成を示す部分断面図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００５３】
回転子のエンドリング７には、冷却用のフィン８が、エンドリング７と一体的に設けられている。その他の構成は、図１に示したものと同様である。本実施形態による誘導電動機の回転子の基本的な構成は、図２に示したものと同様である。
【００５４】
次に、図１９〜図２１を用いて、本実施形態による回転電機おける導体バーとエンドリングの接合方法について説明する。
【００５５】
図１９は、本発明の第七の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の断面図であり、図２０は、本発明の第七の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の平面図であり、図２１は、本発明の第七の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の側面図である。なお、図１〜図８と同一符号は、同一部分を示している。
【００５６】
図１９に示すように、導体バー７ａは、図５に示したものと同様に、エンドリング７ｃに挿入される先端部がテーパ状となっている。エンドリング７ｃには、導体バー７ａの先端形状に合わせたテーパ状の孔が形成されている。また、エンドリング７ｃには、冷却用のフィン８と、アンバランス修正用の突起８ａが予め一体的に備えられている。
【００５７】
なお、アンバランス修正用ウエイト８ｂは、図２０及び図２１に、一点鎖線で示すように装着される。
【００５８】
以上のように、フィンを備えたエンドリングに対しても、導体バーの先端部をテーパ状とすることにより、小型な摩擦攪拌接合装置を用いることができる。さらに、導体バーの先端部をテーパ状とすることにより、導体バーとエンドリングの嵌合時のアンバランスをなくすことができる。
【００５９】
以上説明したように、各実施形態によれば、鋳巣の発生がなく、接合部は歪みがないので良好な回転子を得ることができる。
【００６０】
【発明の効果】
本発明によれば、鋳巣の発生がなく、接合部は歪みがないので良好な回転子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第一の実施形態による誘導電動機の全体構成を示す上半分断面の正面図である。
【図２】 本発明の第一の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の構成を示す断面図である。
【図３】 本発明の第一の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の製造工程を説明する分解斜視図である。
【図４】本発明の第一の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合方法を示す斜視図である。
【図５】 本発明の第一の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の断面図である。
【図６】本発明の第一の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の側面図である。
【図７】本発明の第一の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合後の断面図である。
【図８】本発明の第一の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の他の側面図である。
【図９】本発明の第二の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の断面図である。
【図１０】本発明の第二の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の側面図である。
【図１１】本発明の第三の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の断面図である。
【図１２】本発明の第三の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の側面図である。
【図１３】本発明の第四の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の断面図である。
【図１４】本発明の第四の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の側面図である。
【図１５】本発明の第五の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の断面図である。
【図１６】本発明の第六の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の断面図である。
【図１７】本発明の第六の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の側面図である。
【図１８】本発明の第七の実施形態による回転電機の全体構成を示す部分断面図である。
【図１９】本発明の第七の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の断面図である。
【図２０】本発明の第七の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の平面図である。
【図２１】本発明の第七の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の側面図である。
【符号の説明】
１…ハウジング
１ａ…放熱フィン
２Ａ，２Ｂ…エンドブラケット
３…固定子
３ａ…固定子鉄心
３ｂ…固定子コイル
４Ａ，４Ｂ…軸受
５…回転子
５ａ…回転子鉄心
６…回転軸
７ａ…導体バー
７ｂ，７ｃ…エンドリング
７ｄ…かご形巻線孔
７ｅ…エンドリングに設けたかご形巻線用孔
７７…摩擦攪拌接合部
８…回転子フィン
８ａ…アンバランス修正用突起
８ｂ…アンバランス修正用ウエイト
９…外ファン
１０…エンドカバー
１０ａ…開口
１１…摩擦攪拌ツール
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転電機に係り、特に誘導機に用いるに好適な回転子を有する回転電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の比較的小容量の誘導電動機の回転子は、例えば、特開昭６１−２５１４０号公報に記載されているように、回転子鉄心と、導体バーと、エンドリングによって構成されている。ケイ素鋼板を複数枚積層して形成された回転子鉄心の穴には複数本の導体バー及びエンドリングの材料としては、アルミニュームまたはアルミニューム合金を用いている。導体バー及びエンドリングは、ダイカスト鋳造にて一体成形されるため、量産性が良いものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のダイカスト鋳造では、高圧鋳造のため、導体バー及びエンドリング部に鋳巣欠陥が発生するという問題があった。回転子の導体バーやエンドリングに電流が流れることにより磁束との相互作用によって電動機回転トルクが発生するが、導体バーやエンドリングの一部に鋳巣があると、電流の流れが妨げられトルクが発生しなくなったり、鋳巣部で異常加熱して不具合が発生したりする。また、鋳巣部があると、回転子の回転時のアンバランスの原因になり、アンバランス修正工程が必要となる。
【０００４】
ダイカスト鋳造時に鋳巣が生じないようにするために、真空中でダイカスト鋳造を行うことや、鋳込みゲート形状の工夫や、ダイカスト金型の予熱や、更にはダイカスト時に空気を巻き込まないような金型表面形状の工夫などの種々の改良がなされているが、有効な解決方法がないのが現状である。
【０００５】
本発明の目的は、鋳巣不良のない回転子を備えた回転電機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、固定子と、この固定子に対向して配置された回転子とを有し、この回転子は、複数の薄板を積層して形成される積層鉄心と、この積層鉄心の軸方向に形成された複数孔にそれぞれ挿通される複数の導体バーと、これらの導体バーの両端に設けられたエンドリングとから構成される回転電機において、上記エンドリングは円盤状であり、上記導体バーの先端が挿入される複数の孔を有し、上記導体バー材及びエンドリングは、アルミニゥム製の材料で形成され、上記導体バーの先端形状は、その断面が先端に向かって一様に細るように形成され、上記導体バーの先端は、上記導体バーの端部と上記エンドリングの端部が同一平面となるように、上記エンドリングの上記貫通穴に挿入され、上記導体バーの上記端部と上記エンドリングの上記端部は摩擦攪拌接合によって電気的及び機械的に接合され、上記導体バーの上記端部と上記エンドリングの上記端部との接合部には上記摩擦攪拌接合による塑性流動部が形成されているものである。
かかる構成により、鋳巣不良のない回転子を備えた回転電機を得られるものとなる。
【０００７】
（２）上記（１）において、好ましくは、上記導体バーの先端形状を、その断面が先端に向かって細く勾配がつく形状としたものである。
【０００８】
（３）上記（１）において、好ましくは、上記導体バーが、上記エンドリングに挿通する先端形状を段付き形状とし、その断面が上記積層鉄心のスロットに挿通する部分に比して細くしたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図８を用いて、本発明の第一の実施形態による回転電機である誘導電動機の構成について説明する。
最初に、図１を用いて、本実施形態による誘導電動機の全体構成について説明する。
図１は、本発明の第一の実施形態による誘導電動機の全体構成を示す上半分断面の正面図である。
【００１０】
ハウジング１は、鋳鉄など鉄系材料を鋳造することにより、ほぼ筒状に形成されて、電動機の外被を構成している。放熱フィン１ａは、ハウジング１の外周に、軸方向に沿った長さをなして、放射状に一体的に形成されている。エンドブラケット２Ａ、２Ｂは、ハウジング１の両側の開口部に、それぞれインロー嵌合して取付けられている。固定子３は、固定子鉄心３ａと固定子コイル３ｂとから構成されている。固定子３は、ハウジング１の内周部に嵌合し、かつ固定されている。固定子鉄心３ａは、ケイ素項鋼板を複数枚積層して形成されている。固定子コイル３ｂは、固定子鉄心３ａの内周部に複数形成されたスロット部に巻回されている。回転子５は、積層鉄心５ａと、導体バー７ａと、エンドリング７ｂ，７ｃとによって構成されている。回転子５の詳細構成については、図２を用いて後述する。回転子５は、回転軸６の外周部において、固定子２と対向位置に取付けられている。回転軸６の両端は、エンドリング２Ａ，２Ｂに対して、それぞれ、軸受４Ａ，４Ｂを介して、回転自在に保持されている。また、回転軸６の一端部（図においては右側）は、エンドブラケット２Ｂを挿通して外部に突出し、出力軸となっている。回転軸６の他端部（図において左側）には、エンドブラケット２Ａを挿通して、外部冷却扇（外ファン）９が装着されている。
【００１１】
エンドカバー１０は、外ファン９を覆っている。また、エンドカバー１０の一側面には、外気を取り込むための開口１０ａが形成されている。また、エンドカバー１０の開口１０ａと反対側の他端は、開放された円筒型に形成され、エンドカバー１０をエンドブラケット２Ａに組付けたとき、エンドブラケット２Ａ及びハウジング１の外径部との間に径方向の隙間部１０ｂを形成する。
【００１２】
電動機は、回転軸６が駆動されると、外ファン９が回転し、エンドカバー１０の開口１０ａから矢印イの如く外気が吸い込まれ、吸い込まれた空気は、隙間部１０ｂからエンドカバー１０の他端側の外部に吹き出され、エンドブラケット２Ａ，ハウジング１の放熱フイン１ａ，エンドブラケット２Ｂの表面を通風することにより、冷却作用が得られる。
【００１３】
次に、図２を用いて、本実施形態による誘導電動機の回転子の構成について説明する。
図２は、本発明の第一の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の構成を示す断面図である。
【００１４】
回転子５は、積層鉄心５ａと、導体バー７ａと、エンドリング７ｂ，７ｃとによって構成されている。積層鉄心５ａは、薄板のケイ素鋼板を複数枚積層して形成されている。積層鉄心５ａには、かご形巻線用の複数孔７ｄが、軸方向に沿って形成されている。複数の孔７ｄには、それぞれ、複数の導体バー７ａが挿通される。複数の導体バー７ａの両端には、エンドリング７ｂ，７ｃが固定されている。導体バー７ａと、エンドリング７ｂ，７ｃによって、かご形巻線部が構成されている。導体バー７ａと、エンドリング７ｂ，７ｃの材質としては、アルミニュームを用いている。
【００１５】
次に、図３〜図８を用いて、本実施形態による誘導電動機の回転子の製造方法について説明する。
最初に、図３を用いて、本実施形態による誘導電動機の回転子の全体的な製造工程について説明する。
図３は、本発明の第一の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の製造工程を説明する分解斜視図である。
【００１６】
積層鉄心５ａには、かご形巻線用の複数孔７ｄが、軸方向に沿って形成されている。複数の孔７ｄには、それぞれ、複数の導体バー７ａが挿通される。導体バー７ａは、アルミ製の棒状に成形された部材である。複数の導体バー７ａの一方の端部には、エンドリング７ｃが固定される。エンドリング７ｃは、アルミ製の円盤状に成形された部材である。また、図示は省略しているが、導体バー７ａの他方の端部には、エンドリング７ｂが固定される。ここで、本実施形態においては、特に、回転子５のかご形巻線の導体バー７ａの両端にエンドリング７ｂ，７ｃを摩擦攪拌接合によって接合一体に形成したことに特徴がある。
【００１７】
次に、図４〜図８を用いて、本実施形態による誘導電動機の回転子における導体バーとエンドリングの摩擦攪拌接合方法について説明する。
図４は、本発明の第一の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合方法を示す斜視図であり、図５は、本発明の第一の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の断面図であり、図６は、本発明の第一の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の側面図であり、図７は、本発明の第一の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合後の断面図であり、図８は、本発明の第一の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の他の側面図である。なお、図１〜図３と同一符号は、同一部分を示している。
【００１８】
図４に示すように、積層された回転子鉄心５ａの端部には、エンドリング７ｃが位置している。エンドリング７ｃに設けられた複数の孔７ｅには、それぞれ、導体バー７ａが挿入されている。導体バー７ａの端部には、エンドリング７ｃの端部の平面とほぼ同一平面となっている。エンドリング７ｃと導体バー７ａとの接合は、摩擦攪拌接合ツール１１を、接合部に押しつけることによって行われる。 接合ツール１１の先端部は、アルミニュームからなる導体バー材やエンドリング材より実質的に硬い材質からなる棒状の回転ツールである。接合ツール１１の材料としては、例えば、合金工具鋼（熱間金型用）を用いる。接合ツール１１は、導体バー７ａとエンドリング７ｃの接合部に押しつけ、ツール１１を回転させながら、導体バー７ａの円周に沿って移動される。接合部に接合ツール１１を押しつけることによって摩擦熱が発生する。この摩擦熱によって、導体バー７ａ及びエンドリング７ｃは塑性流動して、攪拌・接合して、両者を一体化する。
【００１９】
ここで、図５及び図６を用いて、導体バー７ａとエンドリング７ｃの形状について説明する。
【００２０】
図示するように、導体バー７ａは、その先端部形状の断面が軸方向に先端に向かってテーパ状に一様に細るように形成してある。一方、エンドリング７ｃに形成されている孔も、導体バー７ａの先端部のテーパ状に合わせたテーパ状の孔としている。導体バー７ａの太さをＲ１とすると、先端部の長円部の径はＲ３となり、Ｒ１＞Ｒ３となっている。なお、先端部の形状は、図８に示すように、円形状としてもよいものである。
【００２１】
摩擦攪拌接合をするためには、２つの部材が隙間無く接触している方が摩擦熱による塑性流動を生じやすいものであるが、ここで、導体バー７ａとエンドリング７ｃがテーパ面同士で接触することにより、両者の嵌合時のアンバランスが生じにくくなるものである。
【００２２】
次に、図７を用いて、回転子の接合状態について説明する。導体バー７ａの直径Ｒ１は、例えば、２０ｍｍであり、先端部の長円径Ｒ３は、例えば、４ｍｍとしている。エンドリング７ｃの厚さＨ１は、例えば２０ｍｍである。接合ツール１１の先端部の直径Ｒ２は、例えば、５ｍｍである。
【００２３】
接合ツール１１の先端部は、導体バー７ａとエンドリング７ｃの接合部に押しつけ力Ｆによって押しつけられる。このときの押しつけ力Ｆは、１０トン程度である。接合ツール１１は、例えば、１０００ｒ/ｍｉｎで回転している。導体バー７ａとエンドリング７ｃの接合部に、回転する接合ツール１１を押しつけることによって摩擦熱が発生し、摩擦熱によって、導体バー７ａ及びエンドリング７ｃは塑性流動して、攪拌・接合され、接合部７ｆが形成される。接合ツール１１の回転数は、被接合材料の種類，厚さ等によって異なるものであり、回転数は、例えば、５００〜２０００ｒ/ｍｉｎの範囲程度とする。接合部７ｆには、回転ツール１１の押下げ力と摩擦熱によって、凹状の跡が形成される。
【００２４】
ここで、導体バー７ａの先端部は、テーパ状としているため、先端部の径Ｒ３は、導体バー７ａの径Ｒ１に比べて小さくなる。接合ツール１１の先端部の径Ｒ２は、接合部の大きさよりも大きくする必要があり、Ｒ２＞Ｒ３とすれば良いものである。例えば、導体バー７ａの先端部にテーパ部を設けない場合には、接合ツール１１の先端部の径Ｒ２を、導体バー７ａの径Ｒ１より大きくする必要があり、径Ｒ１が２０ｍｍの場合、接合ツール１１の径Ｒ２は２５ｍｍ程度とする必要がある。このとき、接合に必要な押しつけ力Ｆは、約２５０トンとなり、大型な摩擦攪拌接合装置が必要となるが、上述したように、導体バー７ａの先端部をテーパ状とすることにより、押しつけ力Ｆを１０トンとすることができ、小型な摩擦攪拌接合装置を用いることができる。
【００２５】
摩擦攪拌接合方法を用いることにより、接合部の温度はアルミニュームの融点（６６０℃）以下で固相接合される。したがって接合部のひずみが少なく気泡、割れなどの欠陥がないものである。一方、接合部の強度は、ＭＩＧ溶接と同等かそれ以上であり、スパッタやヒュームの発生がないものである。また、熟練が不要であって、接合装置が比較的安価である。
【００２６】
導体バー及びエンドリングは、従来のようなアルミダイカスト鋳造によるものでないため、鋳巣などの構造欠陥のないものである。鋳巣欠陥が発生しないため、回転子の導体バーやエンドリングに流れる電流の流れが妨げられトルクが発生しなくなることもなく、また、鋳巣部で異常加熱して不具合が発生することもないものである。また、鋳巣部がないため、回転子の回転時のアンバランスも生じなくなり、アンバランス修正工程も不要となる。
【００２７】
また、アルミダイカスト製法では、アルミニュームを約７００℃で溶解するエネルギーコストが高く、また、燃焼による環境問題も発生するが、本実施形態では、摩擦攪拌接合を用いることにより、エネルギーコストを低減でき、また、環境問題も発生しないものである。
【００２８】
以上説明したように、本実施形態によれば、鋳巣の発生がなく接合部は歪みがないので良好な回転子を得ることができる。
【００２９】
また、導体バーの先端部をテーパ状とすることにより、小型な摩擦攪拌接合装置を用いることができる。
【００３０】
さらに、導体バーの先端部をテーパ状とすることにより、導体バーとエンドリングの嵌合時のアンバランスをなくすことができる。
【００３１】
次に、図９及び図１０を用いて、本発明の第二の実施形態による回転電機である誘導電動機の構成について説明する。本実施形態による誘導電動機の全体構成は、図１に示したものと同様である。本実施形態による誘導電動機の回転子の構成は、図２に示したものと同様である。本実施形態では、図１〜図６に示した実施形態と同様に、摩擦攪拌接合を用いるものであるが、導体バーとエンドリングの形状が異なるものである。
【００３２】
図９は、本発明の第二の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の断面図であり、図１０は、本発明の第二の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の側面図である。なお、図１〜図８と同一符号は、同一部分を示している。
【００３３】
図９に示すように、導体バー７ａ１は、先端に向かって細く勾配がつくように形成してある。エンドリング７ｃ１には、導体バー７ａ１の先端形状に応じた孔が形成されている。導体バー７ａ１とエンドリング７ｃ１は、図７において説明したものと同様にして、接合ツールを用いて摩擦攪拌接合により接合される。
【００３４】
導体バー７ａ１の勾配とエンドリング７ｃ１の勾配同士で接触することにより、両者の嵌合時の組合せがしやすくなるものである。また、導体バー７ａ１の先端に勾配を付けることにより、先端の径を小さくして、摩擦攪拌接合時の押しつけ力Ｆを小さくできるため、小型な摩擦攪拌接合装置を用いることができる。
【００３５】
次に、図１１及び図１２を用いて、本発明の第三の実施形態による回転電機である誘導電動機の構成について説明する。本実施形態による誘導電動機の全体構成は、図１に示したものと同様である。本実施形態による誘導電動機の回転子の構成は、図２に示したものと同様である。本実施形態では、図１〜図６に示した実施形態と同様に、摩擦攪拌接合を用いるものであるが、導体バーとエンドリングの形状が異なるものである。
【００３６】
図１１は、本発明の第三の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の断面図であり、図１２は、本発明の第三の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の側面図である。なお、図１〜図８と同一符号は、同一部分を示している。
【００３７】
図１１に示すように、導体バー７ａ２は、先端に向かって細く勾配がつくように形成してある。勾配の付いている面は、図９に示したものと、１８０度違っている。エンドリング７ｃ２には、導体バー７ａ２の先端形状に応じた孔が形成されている。導体バー７ａ２とエンドリング７ｃ２は、図７において説明したものと同様にして、接合ツールを用いて摩擦攪拌接合により接合される。
【００３８】
導体バー７ａ２の勾配とエンドリング７ｃ２の勾配同士で接触することにより、両者の嵌合時の組合せがしやすくなるものである。また、導体バー７ａ２の先端に勾配を付けることにより、先端の径を小さくして、摩擦攪拌接合時の押しつけ力Ｆを小さくできるため、小型な摩擦攪拌接合装置を用いることができる。
【００３９】
また、回転子の中心から導体バー７ａ２とエンドリング７ｂ２の接合部の中心までの距離Ｒ４は、図９に示した例に比べて小さくなる。その結果、回転子の回転時のアンバランスを小さくすることができる。
【００４０】
次に、図１３及び図１４を用いて、本発明の第四の実施形態による回転電機である誘導電動機の構成について説明する。本実施形態による誘導電動機の全体構成は、図１に示したものと同様である。本実施形態による誘導電動機の回転子の構成は、図２に示したものと同様である。本実施形態では、図１〜図６に示した実施形態と同様に、摩擦攪拌接合を用いるものであるが、導体バーとエンドリングの形状が異なるものである。
【００４１】
図１３は、本発明の第四の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の断面図であり、図１４は、本発明の第四の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の側面図である。なお、図１〜図８と同一符号は、同一部分を示している。
【００４２】
図１３に示すように、導体バー７ａ３は、その断面がエンドリング７ｃ３に挿通される境の部分で段差がつくように細くなっている。エンドリング７ｃ３には、導体バー７ａ３の先端形状に応じた孔が形成されている。導体バー７ａ３とエンドリング７ｃ３は、図７において説明したものと同様にして、接合ツールを用いて摩擦攪拌接合により接合される。
【００４３】
接合部（導体バー７ａ３とエンドリング７ｂ３が接触する部分）は、接合ツールの押しつけ方向に延在しているので、攪拌摩擦接合による接合部が形成されやすいものである。また、導体バー７ａ２の先端に勾配を付けることにより、先端の径を小さくして、摩擦攪拌接合時の押しつけ力Ｆを小さくできるため、小型な摩擦攪拌接合装置を用いることができる。
【００４４】
次に、図１５を用いて、本発明の第五の実施形態による回転電機である誘導電動機の構成について説明する。本実施形態による誘導電動機の全体構成は、図１に示したものと同様である。本実施形態による誘導電動機の回転子の構成は、図２に示したものと同様である。本実施形態では、図１〜図６に示した実施形態と同様に、摩擦攪拌接合を用いるものであるが、導体バーとエンドリングの形状が異なるものである。
【００４５】
図１５は、本発明の第五の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の断面図である。なお、図１〜図８と同一符号は、同一部分を示している。
【００４６】
図１５に示す導体バー７ａ４は、図５に示した導体バー７ａと同様にテーパ状となっており、さらに、導体バー７ａ４の先端部は、エンドリング７ｃ４の端面から軸方向に少し突出している。その側面形状は、図６に示したものと同様である。導体バー７ａ３とエンドリング７ｃ３は、図７において説明したものと同様にして、接合ツールを用いて摩擦攪拌接合により接合される。
【００４７】
導体バー７ａ４がエンドリング７ｃ４の端部から突出しているので、接合ツールを押しつけて接合した後、エンドリング７ｃ４の側面に凹状の跡が形成されないものである。また、導体バーの先端部をテーパ状とすることにより、小型な摩擦攪拌接合装置を用いることができる。さらに、導体バーの先端部をテーパ状とすることにより、導体バーとエンドリングの嵌合時のアンバランスをなくすことができる。
【００４８】
次に、図１６及び図１７を用いて、本発明の第六の実施形態による回転電機である誘導電動機の構成について説明する。本実施形態による誘導電動機の全体構成は、図１に示したものと同様である。本実施形態による誘導電動機の回転子の構成は、図２に示したものと同様である。本実施形態では、図１〜図６に示した実施形態と同様に、摩擦攪拌接合を用いるものであるが、導体バーとエンドリングの形状が異なるものである。
【００４９】
図１６は、本発明の第六の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の断面図であり、図１７は、本発明の第六の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の側面図である。なお、図１〜図８と同一符号は、同一部分を示している。
【００５０】
図１６に示すように、導体バー７ａ５は、直線状の端部を有している。そして、図１７に示すように、エンドリング７ｃ５の内周側面に、導体バー７ａ５の外周側面を接触させ、接合ツールを用いて、導体バー７ａ５とエンドリング７ｃ５の接触面に接合ツールを押し当てることにより、摩擦攪拌接合により接合される。接合ツールの直径が小さい場合には、導体バー７ａ５とエンドリング７ｃ５の接触面に沿って、接合ツールを回転させながら、移動することで、小型の摩擦攪拌装置を用いて、摩擦攪拌接合可能となる。
【００５１】
ここで、導体バー７ａ５とエンドリング７ｃ５の接合部は、ほぼ直線状（厳密には、エンドリング７ｃ５の内周に接するので、エンドリング７ｃ５の内径の円弧状となるが、図５等に示したものに比べると、円弧の半径が大きく、ほぼ直線状の接触面を有する）となるので、図１３に示したように、エンドリングの孔に導体バーの端部を挿入するときに問題となる両者の組合せ時の干渉を回避することができる。従って、導体バーとエンドリングの組合せが容易となる。また、摩擦攪拌接合時の押しつけ力Ｆを小さくできるため、小型な摩擦攪拌接合装置を用いることができる。
【００５２】
次に、図１８〜図２１を用いて、本発明の第七の実施形態による回転電機である誘導電動機の構成について説明する。
最初に、図１８を用いて、本実施形態による回転電機の全体構成について説明する。
図１８は、本発明の第七の実施形態による回転電機の全体構成を示す部分断面図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００５３】
回転子のエンドリング７には、冷却用のフィン８が、エンドリング７と一体的に設けられている。その他の構成は、図１に示したものと同様である。本実施形態による誘導電動機の回転子の基本的な構成は、図２に示したものと同様である。
【００５４】
次に、図１９〜図２１を用いて、本実施形態による回転電機おける導体バーとエンドリングの接合方法について説明する。
【００５５】
図１９は、本発明の第七の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の断面図であり、図２０は、本発明の第七の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の平面図であり、図２１は、本発明の第七の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の側面図である。なお、図１〜図８と同一符号は、同一部分を示している。
【００５６】
図１９に示すように、導体バー７ａは、図５に示したものと同様に、エンドリング７ｃに挿入される先端部がテーパ状となっている。エンドリング７ｃには、導体バー７ａの先端形状に合わせたテーパ状の孔が形成されている。また、エンドリング７ｃには、冷却用のフィン８と、アンバランス修正用の突起８ａが予め一体的に備えられている。
【００５７】
なお、アンバランス修正用ウエイト８ｂは、図２０及び図２１に、一点鎖線で示すように装着される。
【００５８】
以上のように、フィンを備えたエンドリングに対しても、導体バーの先端部をテーパ状とすることにより、小型な摩擦攪拌接合装置を用いることができる。さらに、導体バーの先端部をテーパ状とすることにより、導体バーとエンドリングの嵌合時のアンバランスをなくすことができる。
【００５９】
以上説明したように、各実施形態によれば、鋳巣の発生がなく、接合部は歪みがないので良好な回転子を得ることができる。
【００６０】
【発明の効果】
本発明によれば、鋳巣の発生がなく、接合部は歪みがないので良好な回転子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第一の実施形態による誘導電動機の全体構成を示す上半分断面の正面図である。
【図２】 本発明の第一の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の構成を示す断面図である。
【図３】 本発明の第一の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の製造工程を説明する分解斜視図である。
【図４】本発明の第一の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合方法を示す斜視図である。
【図５】 本発明の第一の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の断面図である。
【図６】本発明の第一の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の側面図である。
【図７】本発明の第一の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合後の断面図である。
【図８】本発明の第一の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の他の側面図である。
【図９】本発明の第二の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の断面図である。
【図１０】本発明の第二の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の側面図である。
【図１１】本発明の第三の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の断面図である。
【図１２】本発明の第三の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の側面図である。
【図１３】本発明の第四の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の断面図である。
【図１４】本発明の第四の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の側面図である。
【図１５】本発明の第五の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の断面図である。
【図１６】本発明の第六の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の断面図である。
【図１７】本発明の第六の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の側面図である。
【図１８】本発明の第七の実施形態による回転電機の全体構成を示す部分断面図である。
【図１９】本発明の第七の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の断面図である。
【図２０】本発明の第七の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の平面図である。
【図２１】本発明の第七の実施形態による誘導電動機に用いられる回転子の接合前の側面図である。
【符号の説明】
１…ハウジング
１ａ…放熱フィン
２Ａ，２Ｂ…エンドブラケット
３…固定子
３ａ…固定子鉄心
３ｂ…固定子コイル
４Ａ，４Ｂ…軸受
５…回転子
５ａ…回転子鉄心
６…回転軸
７ａ…導体バー
７ｂ，７ｃ…エンドリング
７ｄ…かご形巻線孔
７ｅ…エンドリングに設けたかご形巻線用孔
７７…摩擦攪拌接合部
８…回転子フィン
８ａ…アンバランス修正用突起
８ｂ…アンバランス修正用ウエイト
９…外ファン
１０…エンドカバー
１０ａ…開口
１１…摩擦攪拌ツール
Claims (3)
- 固定子と、この固定子に対向して配置された回転子とを有し、
この回転子は、複数の薄板を積層して形成される積層鉄心と、この積層鉄心の軸方向に形成された複数孔にそれぞれ挿通される複数の導体バーと、これらの導体バーの両端に設けられたエンドリングとから構成される回転電機において、
上記エンドリングは円盤状であり、上記導体バーの先端が挿入される複数の孔を有し、
上記導体バー材及びエンドリングは、アルミニゥム製の材料で形成され、
上記導体バーの先端形状は、その断面が先端に向かって一様に細るように形成され、
上記導体バーの先端は、上記導体バーの端部と上記エンドリングの端部が同一平面となるように、上記エンドリングの上記貫通穴に挿入され、
上記導体バーの上記端部と上記エンドリングの上記端部は摩擦攪拌接合によって電気的及び機械的に接合され、上記導体バーの上記端部と上記エンドリングの上記端部との接合部には上記摩擦攪拌接合による塑性流動部が形成されていることを特徴とする回転電機。 - 請求項１記載の回転電機において、
上記導体バーの先端形状を、その断面が先端に向かって細く勾配がつく形状としたことを特徴とする回転電機。 - 請求項１記載の回転電機において、
上記導体バーが、上記エンドリングに挿通する先端形状を段付き形状とし、その断面が上記積層鉄心のスロットに挿通する部分に比して細くしたことを特徴とする回転電機。
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