JP6033834B2 - かご形回転子製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、かご形電動機のかご形回転子（以下、単に「回転子」とも呼ぶ。）の製造方法に係り、特に、導電バーの固定を強固にしたかご形回転子の製造方法に関する。

かご形回転子として、回転軸に垂直に広がる多数の鋼板を積層して鉄心を構成し、この鉄心に形成された複数の貫通孔内に、回転軸方向に延びる複数の導体バーを配置したものが知られている。かかるかご形回転子の製造方法としては、鉄心に形成された複数の貫通孔に溶融状態の導体や粒子状の導体を注入して導体バーを形成する技術が知られている（特許文献１〜３参照）。

ところで、導体バーの周りに隙間ができると、導体バーの固定が不十分になり、導体バーの振動等によって導体バーが切れる可能性がある。そのため、導体バーを鉄心に対して固定するために、レジンを含浸させる方法が知られている。

特開２０１２−２２２８６３号公報 特開２００４−２４８４６２号公報 特開平５−６４４０１号公報

導体バーを鉄心に対して固定するために従来の技術によりレジンを含浸させる場合、必ずしも十分に含浸できない。特に、導体バーとしてアルミニウムを用いる場合、レジン含浸のために高温にするとアルミニウムの強度が低下する問題がある。

本発明はかかる事情を考慮してなされたものであって、かご形電動機のかご形回転子の製造方法において、導体バーを鉄心に固定するに当たり、比較的低温でも、固定できるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るかご形回転子製造方法は、ロータシャフトが貫通するシャフト穴および導体バーが貫通する複数の導体穴がそれぞれに形成された複数の鋼板を積層して鉄心を形成する鉄心形成工程と、前記鉄心形成工程の後に、前記複数の導体穴に溶融状態の導体バー用導体を注入して、前記導体穴内で軸方向に延びる複数の導体バーを形成し、前記複数の導体バーの軸方向の両端部で前記複数の導体バー同士を周方向に接続するエンドリングを形成する導体バー・エンドリング形成工程と、前記導体バー・エンドリング形成工程の後に前記シャフト穴に前記ロータシャフトを挿通して前記鉄心と前記ロータシャフトとを一体化して回転子とする回転子組み立て工程と、前記ロータシャフトにヒータを取り付けるヒータ取り付け工程と、前記導体バー・エンドリング形成工程、前記回転子組み立て工程および前記ヒータ取り付け工程の後に、前記回転子を真空容器内に設置して真空容器内を真空引きする真空引き工程と、前記真空引き工程の後に、前記真空容器内を真空引きした状態で、前記回転子に対して粘着性有機物をスパッタして前記回転子に粘着性有機物を付着させるスパッタ工程と、前記スパッタ工程の後に、前記真空容器内を真空引きした状態で、前記ヒータにより前記回転子を加熱して前記スパッタ工程で前記回転子に付着した前記粘着性有機物を液状にして前記鉄心と導体バーの隙間に前記粘着性有機物を浸透させる浸透工程と、前記浸透工程の後に、前記真空容器内を真空引きした状態で、前記回転子を乾燥させる乾燥工程と、前記乾燥工程の後に、前記回転子を前記真空容器から取り出す取り出し工程と、前記取り出し工程の後に、前記ヒータを前記ロータシャフトから取り外すヒータ取り外し工程と、を有することを特徴とする。

この発明によれば、かご形電動機のかご形回転子の製造方法において、導体バーを鉄心に固定するに当たり、比較的低温でも、固定できるようにすることができる。

本発明に係るかご形回転子製造方法の実施形態におけるスパッタ工程の状況を示す模式的立面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線矢視横断面図である。 図２のＩＩＩ部の部分拡大断面図である。 本発明に係るかご形回転子製造方法の実施形態を示すフロー図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係るかご形電動機のかご形回転子製造方法の実施形態について説明する。

図１は、本発明に係るかご形回転子製造方法の実施形態におけるスパッタ工程の状況を示す模式的立面図である。図２は図１のＩＩ−ＩＩ線矢視横断面図である。図３は図２のＩＩＩ部の部分拡大断面図である。

かご形電動機の回転子８０は、図１ないし図３に示すように、回転軸に沿って延びるロータシャフト１０と、このロータシャフト１０に固定される鉄心１１と、鉄心１１内に形成された複数の導体穴１６を貫通して軸方向に延びる導体バー１２と、導体バー１２の軸方向両端部を周方向に互いに接続するエンドリング１３と、を備えている。

鉄心１１は、軸方向に垂直な面に沿って広がる多数の鋼板１４を軸方向に積層してなる。各鋼板１４はほぼ円板状であって、中央にはロータシャフト１０が貫通する１個のシャフト穴１５が形成され、さらに、導体バー１２が貫通する複数の導体穴１６が形成されている。導体穴１６は、たとえば、周方向に互いに間隔をあけて並んでいる。これらの導体穴１６の位置および大きさは各鋼板１４に共通であって、各導体穴１６に１本の導体バー１２が配置されている。

複数枚の鋼板１４が積層されてブロック１７が形成され、複数個のブロック１７が軸方向に並んでいる。互いに隣接する２個のブロック１７の間それぞれに、複数個の間隔片１８が配置されている。間隔片１８は、互いに周方向に隣接する２個の導体バー１２の間のほぼ中央に配置されている。間隔片１８は、それぞれが、半径方向に延び、互いに隣接する間隔片１８の間に、半径方向の通風路が形成されている。

つぎに、本発明に係るかご形電動機のかご形回転子製造方法の実施形態について、図４に沿って説明する。図４は、本発明に係るかご形回転子製造方法の実施形態を示すフロー図である。

はじめに、鋼板１４および間隔片１８を積層して、鉄心１１を形成する（鉄心形成工程Ｓ１）。

つぎに、鉄心１１に形成された導体穴１６に溶融（液体）状態の導体（たとえばアルミニウムまたはアルミニウム合金）を注入して、軸方向に延びる導体バー１２を形成し、さらに、導体バー１２の両端部にエンドリング１３を形成する（導体バー・エンドリング形成工程Ｓ２）。エンドリング１３は、導体バー１２の端部同士を周方向に接続するものであって、導体バー１２と同じ溶融状態の材料から同時に形成する。

つぎに、鉄心１１のシャフト穴１５にロータシャフト１０を通して鉄心１１とロータシャフト１０とを互いに固定し、回転子を組み立てる（回転子組み立て工程Ｓ３）。鉄心１１とロータシャフト１０との固定は、たとえば焼き嵌めによる。

つぎに、ロータシャフト１０の表面にヒータ２０（図１参照）を取り付ける（ヒータ取り付け工程Ｓ４）。このヒータ２０はたとえば電気ヒータであって、後述するように、最終製品にする前に取り外すものである。

つぎに、ヒータ２０が取り付けられた状態の回転子８０を真空容器２１内に設置し（真空容器内設置工程Ｓ５）、真空容器２１内を真空に引く（真空引き工程Ｓ６）。

つぎに、真空容器２１内の真空を維持した状態で、ヒータ２０を加熱することによって回転子８０を加熱し、それによって、回転子８０に付着していた不純物を除去する（不純物除去工程Ｓ７）。この時の加熱温度としては、回転子８０の絶縁材の耐熱温度を超えないように、たとえば１５０℃程度とする。

つぎに、真空容器２１内の真空を維持した状態で、粘着性有機物２２をスパッタする（スパッタ工程Ｓ８）。図１は、その時の状況を示している。スパッタにより、微粒化した粘着性有機物２３が回転子８０に付着する。このとき、偏りなくスパッタするために、図示しない電動機等によって回転子８０をその軸周りに回転しながら行うとよい。ここで用いる粘着性有機物２２は、たとえば、ワニスなどのレジンである。

つぎに、真空容器２１内の真空を維持した状態で、ヒータ２０を加熱することによって回転子８０を加熱し、それによって、回転子８０に付着していた粘着性有機物２２を液状化して浸透させる（浸透工程Ｓ９）。この時の加熱温度は、回転子８０の絶縁材の耐熱温度を超えないように、たとえば１５０℃程度とする。このように、真空中でスパッタし、その後に回転子８０を加熱することにより、微粒化した粘着性有機物２３が、積層された複数の鋼板１４同士の間を通って鋼板１４と導体バー１２との間に入り込み、導体バー１２が鉄心１１に固定される。

つぎに、真空容器２１内の真空を維持した状態で、回転子８０を乾燥させる（乾燥工程Ｓ１０）。この時、ヒータ２０による加熱は行わなくてもよいが、加熱を行えばこの工程の時間短縮を図ることができる。

つぎに、真空容器２１を開放して真空を解除し（真空解除工程Ｓ１１）、回転子８０を真空容器２１から取り出す（取り出し工程Ｓ１２）。

つぎに、ヒータ２０をロータシャフト１０から取り外す（ヒータ取り外し工程Ｓ１３）。

以上説明した実施形態によれば、真空中で粘着性有機物２２をスパッタし、その後に加熱することにより、微粒化した粘着性有機物２３が、積層された複数の鋼板１４同士の間を通って鋼板１４と導体バー１２との間に入り込み、導体バー１２が鉄心１１に固定される。

また、その際に回転子８０をその軸周りに回転させるため、偏りなくスパッタを行うことができる。ただし、回転子８０をその軸周りに回転させることは必須ではない。

また、スパッタを行う前に加熱して不純物除去を行うため、不純物を含まない粘着性有機物の浸透を行うことができる。ただし、この加熱による不純物除去工程Ｓ７は省略してもよい。

以上の説明では、導体バー１２はアルミニウム製またはアルミニウム合金製であるとしたが、導体バー１２は銅製または銅合金製であってもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０ ロータシャフト
１１ 鉄心
１２ 導体バー
１３ エンドリング
１４ 鋼板
１５ シャフト穴
１６ 導体穴
１７ ブロック
１８ 間隔片
２０ ヒータ
２１ 真空容器
２２ 粘着性有機物
２３ 微粒化した粘着性有機物
８０ 回転子

Claims (4)

1. ロータシャフトが貫通するシャフト穴および導体バーが貫通する複数の導体穴がそれぞれに形成された複数の鋼板を積層して鉄心を形成する鉄心形成工程と、
   前記鉄心形成工程の後に、前記複数の導体穴に溶融状態の導体バー用導体を注入して、前記導体穴内で軸方向に延びる複数の導体バーを形成し、前記複数の導体バーの軸方向の両端部で前記複数の導体バー同士を周方向に接続するエンドリングを形成する導体バー・エンドリング形成工程と、
   前記導体バー・エンドリング形成工程の後に前記シャフト穴に前記ロータシャフトを挿通して前記鉄心と前記ロータシャフトとを一体化して回転子とする回転子組み立て工程と、
   前記ロータシャフトにヒータを取り付けるヒータ取り付け工程と、
   前記導体バー・エンドリング形成工程、前記回転子組み立て工程および前記ヒータ取り付け工程の後に、前記回転子を真空容器内に設置して真空容器内を真空引きする真空引き工程と、
   前記真空引き工程の後に、前記真空容器内を真空引きした状態で、前記回転子に対して粘着性有機物をスパッタして前記回転子に粘着性有機物を付着させるスパッタ工程と、
   前記スパッタ工程の後に、前記真空容器内を真空引きした状態で、前記ヒータにより前記回転子を加熱して前記スパッタ工程で前記回転子に付着した前記粘着性有機物を液状にして前記鉄心と導体バーの隙間に前記粘着性有機物を浸透させる浸透工程と、
   前記浸透工程の後に、前記真空容器内を真空引きした状態で、前記回転子を乾燥させる乾燥工程と、
   前記乾燥工程の後に、前記回転子を前記真空容器から取り出す取り出し工程と、
   前記取り出し工程の後に、前記ヒータを前記ロータシャフトから取り外すヒータ取り外し工程と、
   を有することを特徴とするかご形回転子製造方法。
2. 前記真空引き工程の後で前記スパッタ工程の前に、前記真空容器内を真空引きした状態で、前記ヒータにより前記回転子を加熱して回転子に付着した不純物を除去する不純物除去工程、
   をさらに有すること、を特徴とする請求項１に記載のかご形回転子製造方法。
3. 前記スパッタ工程は前記回転子を回転させながら行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のかご形回転子製造方法。
4. 前記導体バーはアルミニウム製、アルミニウム合金製、銅製、銅合金製、のいずれかであること、を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のかご形回転子製造方法。

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