JP5917374B2 - かご形回転子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、かご形回転子の製造方法に関する。

誘導電動機のかご形回転子は、回転子鉄心と導体バーとを備える。回転子鉄心には、周方向に並べて複数の貫通穴（スロット）が形成されている。回転子鉄心に形成されたスロットには、アルミダイカストによってアルミニウムが充填され、導体バーが構成される。

導体バーと回転子鉄心との間に絶縁処理がされていない場合には、回転子の渦電流損や漂遊負荷損が発生し、電動機の効率低下を招いていた。この対策方法として、かご形回転子を加熱してから水冷することで、主に鉄で構成される回転子鉄心と主にアルミニウムで構成される導体バーとの線膨張係数差により回転子鉄心から導体バーを剥離する処理方法が、例えば特許文献１に開示されている。

特開２００１−２２４１５２号公報

しかしながら、かご形回転子を加熱するためには加熱炉設備が必要になる。加熱炉設備では、複数本の回転子を一度に加熱するため、在庫品の増加や工程日数が掛かるという問題があった。さらに、４００〜４５０度の温度で加熱するため、回転子鉄心の酸化や熱変形等が生じる場合があるといった品質面での課題もあった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、品質面での問題も生じにくく、より簡単な装置、手順で導体バーと回転子鉄心との間に絶縁処理を施すことのできるかご形回転子の製造方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、回転子鉄心に形成されたスロットにアルミダイカスト工程によってアルミニウムを充填させて導体バーを形成するステップと、導体バーの形成後に回転子鉄心に複数回の衝撃を加えるステップと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、品質面での問題も生じにくく、より簡単な装置、手順で導体バーと回転子鉄心との間に絶縁処理を施すことができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１にかかるかご形回転子の製造方法を説明する図であってかご形回転子の側面図である。 図２は、かご形回転子を回転軸に沿って見た図である。 図３は、図２に示すＡ部分を拡大した部分拡大図である。 図４は、かご形回転子を用いた電動機の回転数とトルク特性の関係を示す図である。 図５は、かご形回転子を用いた電動機の回転数と効率特性の関係を示す図である。

以下に、本発明の実施の形態にかかるかご形回転子の製造方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかるかご形回転子の製造方法を説明する図であってかご形回転子の側面図である。図１に示すかご形回転子５０は、誘導電動機に用いられる回転子であり、回転子鉄心１とダイカスト部２とを備える。回転子鉄心１の中心には回転軸３が挿入される。かご形回転子５０は、誘導電動機において、回転軸３を中心に回転可能とされる。

図２は、かご形回転子５０を回転軸３に沿って見た図である。回転子鉄心１には、回転軸３に沿って延びる貫通穴として複数のスロット６が形成されている。スロット６は、周方向に沿って並べて形成されている。回転子鉄心１は、回転軸３を挿入する穴やスロット６が形成されるように所定の形状に打ち抜かれた鉄板が積層されて構成されている。

ダイカスト部２は、スロット６に充填されたアルミニウムによって構成される導体バー７と、回転軸３に沿った回転子鉄心１の両側に設けられるエンドリング部１３とを有する。回転子鉄心１の両側に設けられるエンドリング部１３同士は、導体バー７を介して連結されている。ダイカスト部２は、アルミダイカスト工程によって、導体バー７とエンドリング部１３とを一体成形することで形成される。

次に、かご形回転子５０の製造方法について説明する。まず、所定の形状に打ち抜かれた鉄板を積層して回転子鉄心１を製造する。次に、アルミダイカスト工程によって、回転子鉄心１のスロット６に溶融アルミニウムを充填させ、導体バー７とエンドリング部１３とを含むダイカスト部２を成形する。次に、回転子鉄心１に回転軸３を挿入して固定する。次に、必要な寸法精度でかご形回転子５０に切削加工を行う。次に、かご形回転子５０の表面に複数回の衝撃を加える。例えば、回転軸３に垂直となる方向から、かご形回転子５０の表面に複数回の衝撃が加えられる。なお、衝撃を加える方向は、これに限られない。

図３は、図２に示すＡ部分を拡大した部分拡大図である。かご形回転子５０の表面に複数回の衝撃を加えることで、スロット６の内側で、回転子鉄心１から導体バー７が剥離されて、回転子鉄心１と導体バー７との間に空気層８が形成される。

かご形回転子５０の表面に衝撃を加える手法としては、例えば、図１に示すように、先端に衝撃部材５が取り付けられたピストンバルブ１４を用いてもよい。ピストンバルブ１４が往復移動することで、かご形回転子５０の表面に衝撃部材５が衝突するようにすれば、かご形回転子５０の表面に衝撃を加えることができる。

衝撃部材５には、かご形回転子５０の表面や回転子鉄心１と回転軸３との同軸度を変形させないような材料、例えばポリカーボネイト等の強化プラスチックを用いることが好ましい。なお、かご形回転子５０の表面に加える衝撃の回数は、回転子の径やスロット６の数により任意に設定する。

空気層８が形成された部分では、回転子鉄心１と導体バー７との電気的接触がなくなり、隣り合うスロット６間での短絡電流が生じにくくなる。したがって、誘導電動機の渦電流損や漂遊負荷損を抑えることができ、電動機の特性向上を図ることができる。

図４は、かご形回転子を用いた電動機の回転数とトルク特性の関係を示す図である。表面に衝撃を加える前のかご形回転子のトルクカーブ９よりも、表面に衝撃が加えられたかご形回転子のトルクカーブ１０のほうが大きなトルク上昇を確認することができる。

図５は、かご形回転子を用いた電動機の回転数と効率特性の関係を示す図である。表面に衝撃を加える前のかご形回転子の効率カーブ１１よりも、表面に衝撃が加えられたかご形回転子の効率カーブ１２のほうが効率の向上を確認することができる。このように、図４，５からも、かご形回転子の表面に衝撃を加えることで、誘導電動機の渦電流損や漂遊負荷損を抑えて電動機の特性向上を図ることができることが確認される。

以上説明した様に、かご形回転子５０の表面に複数回衝撃を加えることで、誘導電動機の渦電流損や漂遊負荷損を抑え特性改善を図ることができる。したがって、加熱・冷却を行う設備に比べて簡単な設備で済むため、製造ラインのインライン化や小型化を図ることができる。また、衝撃を加えるという簡単な手順で回転子鉄心１と導体バー７との間に絶縁処理を施すことができる。また、在庫品増加や工程日数が掛かることなく生産することが可能であり、酸化や高温による熱変形等の品質面の課題も解決が可能である。

以上のように、本発明にかかるかご形回転子は、アルミダイカスト工程によって導体バーが形成されるかご形回転子の製造方法に有用である。

１ 回転子鉄心、２ ダイカスト部、３ 回転軸、５ 衝撃部材、６ スロット、７ 導体バー、８ 空気層、９ トルクカーブ、１０ トルクカーブ、１１ 効率カーブ、１２ 効率カーブ、１３ エンドリング部、１４ ピストンバルブ、５０ かご形回転子。

Claims (2)

1. 回転子鉄心に形成されたスロットにアルミダイカスト工程によってアルミニウムを充填させて導体バーを形成するステップと、
   前記導体バーの形成後に前記回転子鉄心の表面に、強化プラスチックで形成された衝撃部材を衝突させて複数回の衝撃を加えるステップと、を備えることを特徴とするかご形回転子の製造方法。
2. 前記回転子鉄心に回転軸を挿入するステップをさらに備え、
   前記回転子鉄心に衝撃を加えるステップにおいて、前記回転軸と垂直な方向から衝撃を加えることを特徴とする請求項１に記載のかご形回転子の製造方法。

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