JP7241289B2

JP7241289B2 - 回転子鉄心の製造方法、および回転子の製造方法

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Publication number: JP7241289B2
Application number: JP2019018522A
Authority: JP
Inventors: 豊野見山; 興起仲; 正樹亀山
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2019-02-05
Filing date: 2019-02-05
Publication date: 2023-03-17
Anticipated expiration: 2039-02-05
Also published as: JP2020127288A

Description

本願は、回転子鉄心の製造方法、および回転子の製造方法に関するものである。

誘導電動機のかご形回転子は、回転子鉄心と二次導体とを備える。回転子鉄心には、周方向に並べて複数のスロットが形成されている。二次導体は、アルミダイカストによってスロットにアルミニウムが充填されて形成されるアルミバーを含んで構成される。

誘導電動機への省資源化、高効率化の要求の高まりによって、各種の損失を減らすことが課題となっている。誘導電動機の損失には、鉄損、固定子巻線に発生する一次銅損、回転子の導体に発生する二次銅損、静止部と回転部の摩擦等による機械損、高調波磁束に起因する漂遊負荷損などがあり、高性能な材料を用いたり、鉄心形状、コイルの最適化設計を行ったりすることにより、各損失を減らす努力がなされている。

また、かご形回転子は、回転子鉄心および二次導体を回転軸方向にスキューさせている（例えば、特許文献１参照）。これにより、回転角度に対して電磁力が発生する範囲を広く分散させることができるため、誘導電動機のトルク変動を抑制できることが知られている。

特開２０１７－２２９０２公報（図３）

しかしながら、スキューされた回転子鉄心のスロット部は、複数の鉄心片が階段状に積層されており、スロット部の二次導体を流れる電流の抵抗（二次抵抗）が大きくなる。また、回転子鉄心のスキューピッチ（スキュー角度）が大きいほど、損失が大きくなる。また、隣り合うティース部の先端部間の距離が近いため、二次漏れ磁束が大きくなり、同様にスキューピッチが大きいほど、二次漏れ磁束が大きくなるという課題があった。

本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、二次導体に流れる電流の二次抵抗を抑制することができ、また隣り合う回転子鉄心のティース先端部間の距離を確保することで、二次漏れ磁束を抑制でき、損失を低減できる回転子鉄心の製造方法、および回転子の製造方法を提供することを目的とする。

本願に開示される回転子鉄心の製造方法は、
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く、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ものである。
また、本願に開示される回転子鉄心の製造方法は、
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く、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く、
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ものである。
また、本願に開示される回転子鉄心の製造方法は、
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く、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パンチを用いて打ち抜く鉄心片打ち抜き工程において、
前記パンチは、前記ティースの傾斜方向と方向が等しいテーパーを有し、前記パンチを前記電磁鋼板に垂直に移動させて前記テーパーによって前記面取りを前記鉄心片に形成するものである。
また、本願に開示される回転子の製造方法は、
上記記載の回転子鉄心の製造方法にて製造された回転子鉄心と、
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の製造方法であって、
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。

本願に開示される回転子鉄心の製造方法、および回転子の製造方法によれば、二次導体に流れる電流の二次抵抗を抑制することができ、また隣り合う回転子鉄心のティース先端部間の距離を確保することで、二次漏れ磁束を抑制でき、損失を低減できる。

実施の形態１による、誘導電動機の断面図である。比較例としての回転子鉄心の斜視図である。比較例としての回転子鉄心の各積層を構成する鉄心片の平面図である。比較例としての回転子の断面図である。比較例としての回転子の側面図である。図５の要部拡大図である。実施の形態１による回転子鉄心の斜視図である。実施の形態１による回転子鉄心の各積層を構成する鉄心片の平面図である。実施の形態１による回転子鉄心の側面図である。実施の形態１によるアルミバーを形成した回転子の要部拡大図である。鉄心片片の面取りの例を示す側面図である。実施の形態１による鉄心片の製造工程を示す概念図である。図８に示す鉄心片を打ち抜く工程を示す模式図である。実施の形態１による回転子の要部側面図である。実施の形態１によるチャックに軸方向両端を固定された回転子の側面図である。実施の形態１による捻った後の回転子鉄心とアルミバーの状態を誇張して描いた図である。実施の形態２による回転子鉄心の斜視図である。実施の形態２による固定子鉄心の各積層を構成する鉄心片の表裏の平面図である。比較例としての回転子鉄心の斜視図と側面図である。実施の形態３によるノッチング加工による鉄心片の製造工程を示す図と鉄心片の平面図である。図２Ａを側面から見た図である。実施の形態１による送風機の断面図である。

実施の形態１．
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。

シャフト３２は、回転子鉄心３１に圧入されている。そして、シャフト３２は、回転子鉄心３１を中心として、軸方向の両側にて軸受５ａ、５ｂに支持されている。回転子３０は、シャフト３２の軸芯Ｃを中心に軸受５ａ、５ｂを介して回転可能である。誘導電動機１００は、送風機、換気扇などに使用可能であり、ここでは図示しないが、シャフト３２の先端にはプロペラファンを装着することができる。なお、軸芯Ｃは、回転子鉄心３１の軸芯でもある。

図２は、比較例としての回転子鉄心３１Ｂの斜視図である。
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は、電磁鋼板のロール材を金型プレスで同じ形状に打ち抜いたものである。ここでは電磁鋼板のグレードは限定しない。積層した鉄心片３５Ｂの軸方向外側には、それぞれエンドリング３０Ｂｅを備える。図３に示すように、鉄心片３５Ｂは、軸中心穴３５Ｂｈと、回転子鉄心３１Ｂのスロットとなる穴３５Ｂｓと、穴３５Ｂｓに連通し、外周側に開口する開口部３５Ｂｋとを有する。軸中心穴３５Ｂｈは、シャフト３２を挿入する回転子鉄心３１Ｂのシャフト穴３０ｈとなり、穴３５Ｂｓは、回転子鉄心３１ＢのスロットＢＳとなり、開口部３５Ｂｋは、回転子鉄心３１Ｂのスロットオープン部３１Ｂｋとなる。

複数の鉄心片３５Ｂを周方向に少しずつ一定量ずらしながら、軸方向に積層することで、上述した開口部３５Ｂｋが軸方向に対して斜めに延びるように連なってスロットオープン部３１Ｂｋとなる。なお、ここでは積層された鉄心片３５Ｂ同士は、カシメなどにより連結をされているが、カシメ以外の方法、例えば接着などで連結をしてもよい。

図４は、比較例としての回転子３０Ｂの断面図である。
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５は、回転子３０Ｂの側面図である。シャフトは省略している。
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。

ここで、一般的に誘導電動機で発生する損失の説明をする。誘導電動機の損失は、次の４項目に分類され、各損失の合計が最小となるように設計することが望ましい。第１の損失は、銅線の電気抵抗によってジュール熱となる銅損である。第２の損失は、鉄心の磁場の変化により発生する鉄損である。第３の損失は、軸受の摩擦、旋風に費やされる機械損である。第４の損失は、入力と出力の差である全損失から、第１～第３の損失を除いた漂遊負荷損である。

図５に示すように、誘導電動機の回転磁界によって、比較例の回転子３０Ｂのアルミバー１１Ｂおよび導電素材であるエンドリング３０Ｂｅには、矢印で示す二次電流１３が流れる。二次電流１３の大きさは、アルミバー１１Ｂの二次抵抗の大きさによって決まる。すなわち、アルミバー１１Ｂの幅１４が狭くなると二次抵抗が増大し、その分の損失が増大する。

このとき、図６に示すように、開口部３５Ｂｋを挟んだ隣り合うティース３３Ｂ間の距離が近いと、二次漏れ磁束が通る経路１５Ａ、経路１５Ｂも短くなり、ティース３３Ｂ間の二次漏れ磁束が増加し、漂遊負荷損が増えてしまう。隣り合う鉄心片３５Ｂ同士の間の距離は、鉄心片３５Ｂの板厚、回転子鉄心３１Ｂの積層枚数（積層板厚）、開口部３５Ｂｋの周方向の幅Ｌ、回転子鉄心３１Ｂの外径が同じであれば、スキューピッチが大きいほど、言い換えると軸芯Ｃに対するティース３３Ｂの傾斜角度１６が大きいほど近くなり（経路１５Ａ、経路１５Ｂが短くなる）、上述した漂遊負荷損が増大する。

ところで、誘導電動機において回転子鉄心をスキューさせると、回転角度に対して電磁力が発生する範囲を広く分散させることができ、トルクの変動を抑制できることが知られている。

一般に、回転子鉄心のスキューピッチは、固定子のスロット数と、回転子のスロット数とで決まり、回転子のティースを、固定子のティースの１個分だけスキューさせると誘導電動機の特性上、有効であるとされており、設計上、回転子鉄心のティースの傾斜角度が非常に大きくなることがある。

次に、本願の回転子鉄心について説明する。
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。

このように面取りした鉄心片３５を従来通り、周方向に少しずつずらしながら積層することで、図９に示すように、径方向に見たときに、軸芯Ｃに対して斜めに延びるようにスキューしたティース３３を有する回転子鉄心３１を得る。回転子鉄心３１の軸方向両端面には、比較例の回転子鉄心３１Ｂと同様にエンドリング３０Ｂｅを備える。

図１０は、アルミバー１１を形成した回転子３０の要部拡大図である。
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。

これにより、比較例の回転子鉄心３１Ｂに比べ、二次電流２４が通るアルミバー１１の幅２３が大きくなり、アルミバー１１の二次抵抗を低減することができるので、本実施の形態の回転子鉄心３１を搭載した誘導電動機１００の高効率化を実現できる。

また、二次漏れ磁束が通る経路２６の距離も同様に回転子鉄心３１Ｂに比べ、大きくなるため、二次漏れ磁束を抑制することができ、誘導電動機の高効率化を実現できる。

図１１は、鉄心片の面取りの例を示す側面図である。
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。

次に、本実施の形態で示した鉄心片３５の製造工程の一例を、図を用いて説明する。
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）。

比較例の鉄心片３５Ｂの場合は、電磁鋼板を垂直に打ち抜くため、プレス金型のパンチも垂直な形状のものを用いる。一方、鉄心片３５の場合は、テーパーのある上下のパンチを用いる必要がある。

図１３は、電磁鋼板から図８に示す鉄心片３５を打ち抜く鉄心片打ち抜き工程を示す模式図である。
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）。

なお、上記説明では、鉄心片３５の製造時に面取りまで同時に行ったが、垂直なパンチを用いて電磁鋼板６から鉄心片３５Ｂを打ち抜いた後、別工程で面取りの加工を施して、鉄心片３５としもよい。また、比較例のように垂直に打ち抜いた鉄心片３５を周方向にずらしながら軸方向側へ積層した回転子鉄心３１Ｂを形成した後、スロットオープン部３１Ｂｋを面取り加工してもよい。

次に、更なる損失低減策として、漂遊負荷損の一つである回転子鉄心３１に流れる不要な電流の対策方法を説明する。
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。

そのため、二次導体であるアルミバー１１を流れる二次電流２４の一部が、鉄心片３５を介して異なるスロットＢＳ内のアルミバー１１間に不要に流れることになる。この不要な電流を横流れ電流Ｅ１と呼称する。
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。

そのために、横流れ電流Ｅ１については、比較例の鉄心片３５Ｂを用いた誘導電動機よりも、鉄心片３５を用いる誘導電動機１００の方が大きくなり、電流損失が大きくなる。そこで、まず、回転子鉄心３１を形成し、次に、アルミダイカスト工程によってアルミニウムをスロットＢＳ内およびスロットオープン部３１ｋ内に充填して二次導体であるアルミバー１１を形成した後に、回転子鉄心３１の軸芯Ｃを中心にして、回転子鉄心３１の軸方向の両端をチャックＣＨで掴んで固定し、それぞれのチャックＣＨを周方向にそれぞれ反対側に捻ることで、鉄心片３５に固着したアルミバー１１を分離する。

図１６は、捻った後の回転子鉄心３１とアルミバー１１の状態を誇張して描いた図である。
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）。

このように、アルミバー１１と鉄心片３５との間に空隙Ｋおよび相互剥離を発生させることにより、アルミバー１１と鉄心片３５との接触抵抗が増大し、アルミバー１１から回転子鉄心３１に流れる横流れ電流Ｅ１を抑制でき、二次抵抗の減少および二次漏れ磁束の抑制を可能にできる。これにより、本実施の形態の回転子３０を搭載した誘導電動機１００の更なる高効率化を実現できる。また、誘導電動機１００を図２２に示す、プロペラファン８１を備えた送風機８０などに搭載することで、消費電力の削減が可能となる。

また、詳述しないが、上述した回転子鉄心３１を捻り、鉄心片３５とアルミバー１１との間に絶縁層である空隙Ｋを形成する方法以外に、回転子鉄心３１を加熱して、表面に酸化被膜を形成した後にアルミダイカストを施す方法、アルミダイカスト後に加熱、急冷し、アルミニウムと鉄との線膨張率の差を利用して相互剥離させる方法、回転子鉄心３１へ耐熱絶縁塗料を塗布後にアルミダイカストを施す方法などを利用してもよい。

また、開口部３５ｋの周方向の側面の面取り角度は、必ずしも、回転子鉄心３１の軸芯Ｃに対するティース３３の傾斜角度と同一である必要はなく、少なくとも傾斜方向が同じであればよい。

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によれば、二次導体に流れる電流の二次抵抗を抑制でき、周方向に隣り合う回転子鉄心のティース間、特に先端部間の距離を確保することで、二次漏れ磁束を抑制でき、損失の少ない誘導電動機を提供できる。

実施の形態２．
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。

回転子鉄心２３１のスキューピッチは、回転子鉄心３１より大きい。実施の形態１で示した一方向へのスキューでは、誘導電動機のトルクの発生方向が、回転軸の軸芯に対して斜め方向に向かって発生するため、運転時の誘導電動機に振動が発生し易い。

一方、回転子鉄心２３１のように、軸方向にＶ形状のスキューとすることで、トルクの発生方向が分散され、振動を抑制でき、かつトルク脈動を抑制できる。しかし、Ｖ字形状のスキューさせるためには、一方向へのスキューの傾きを実施の形態１に比べて約２倍分傾ける必要がある。

一方向へスキューさせた回転子鉄心であれば、アルミダイキャストでアルミを充填し、回転子を形成できる。しかし、図１９Ａ、図１９Ｂに示すように、鉄心片に面取り処理を施さない場合、スキューピッチの大きさによっては、同じスロットオープン幅、板厚、積厚、外径寸法の回転子である場合、Ｖ形状のスキューをさせると、隣り合う鉄心片のティース先端の間の距離が非常に近くなり、アルミダイキャストでのアルミの充填が困難となる。また、二次抵抗および二次漏れ磁束が大幅に増えてしまい、現実的にＶ字形状のスキューを施すことが不可能である。

そこで、実施の形態１と同じ鉄心片３５を用い、鉄心片積層工程において、図１７における積層の上半分と、下半分とで鉄心片３５の表裏を逆にし、更に積層の上半分と、下半分とでスキュー方向を周方向に反対にして鉄心片３５を積層する。これにより、スロットオープン部２３１ｋが軸方向にＶ字形状に連なるようにＶスキューされた回転子鉄心２３１を得る。これは結果的に、同じ形態の２個の回転子鉄心を製造し、一方を軸方向に反転させて、それぞれの回転子鉄心のそれぞれのスロットオープン部が軸方向に連通するように結合することに等しい。ここではＶ形状にスキューさせた例を用いたが、Ｗ形状であってもよい。

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によれば、実施の形態１と同様に、二次導体に流れる電流の二次抵抗を抑制でき、周方向に隣り合う回転子鉄心のティース間、特に先端部間の距離を確保することで、二次漏れ磁束を抑制でき、損失の少ない誘導電動機を提供できる。

また、Ｖスキューをさせても、スロット内にアルミの充填が可能になり、二次抵抗、二次漏れ磁束を抑制できる。

また、回転子鉄心２３１を誘導電動機に搭載することで、高効率かつ振動およびトルク脈動を抑制した誘導電動機を提供できる。また、その誘導電動機を送風機などに搭載することにより、送風機などの消費電力の削減および振動低減による低騒音化を実現できる。

実施の形態３．
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２０Ａは、ノッチング加工による鉄心片３３５の製造工程を示す図である。
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。

その際、打ち抜く電磁鋼板６は、図１４に示すように、鉄心片３３５を面取りする傾斜角度分だけ傾けてインデックステーブル７に設置され、傾いたまま従来通りの形状をしているパンチ４１で打ち抜いていくことで、開口部３３５ｋの周方向の側面と穴３３５ｓ側面の双方を面取り加工できる。これにより、アルミバー部分での損失を更に低減できる。またノッチング加工では最小限の金型加工で済み、金型費の抑制が可能である。

実施の形態３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によれば、実施の形態１の硬化に加えて、二次導体に流れる電流の二次抵抗を更に抑制でき、損失の少ない誘導電動機を提供できる。

本願は、様々な例示的な実施の形態および実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、および機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
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。

１００誘導電動機、２０固定子、３０，３０Ｂ回転子、
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

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く、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。
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く、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く、
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。
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く、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パンチを用いて打ち抜く鉄心片打ち抜き工程において、
前記パンチは、前記ティースの傾斜方向と方向が等しいテーパーを有し、前記パンチを前記電磁鋼板に垂直に移動させて前記テーパーによって前記面取りを前記鉄心片に形成する回転子鉄心の製造方法。
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転子鉄心の製造方法にて製造された回転子鉄心と、
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の製造方法であって、
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。