JPH0399768A - 電気機器用導体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、軽量で高強度の電気機器用導体に関するもの
であり、特に誘導電動機における回転子の導体等のよう
に直接応力が作用する部分に使用するのに好適な電気機
器用導体に関するものである。

〔従来技術とその課題〕

電気機器の導体には一般に銅または銅合金が使用されて
いる。誘導電動機などの回転電機では、回転数が６．０
００ｒｐｍ程度であれば回転子の導体（ローターバー、
エンドリング等）に要求される強度は２０〜４０ｋｇ／
ｍｍ２程度であり、強度的に銅合金で十分対応できる。

しかし最近、大型電動機でも１０，０００ｒｐｍを越え
る高速回転仕様の要望がある。

一方、回転子の導体は溶接、ロウ付は等により接合され
、回転子として組み立てられるため、接合時の熱の影響
で接合部は焼鈍材に近い状態となり、通常の銅合金では
２０〜４０　ｋｇｆ／ｍｍ２が強度的に限界である。

したがって上述のように回転子の高速化を行おうとする
と、回転子導体に加わる遠心力が極めて大きくなるため
、銅合金でそれに耐え得る構造にするには、質量と強度
の関係から導体断面積を従来よりきわめて大きくせざる
を得ない。そうすると回転子の慣性モーメントが大きく
なり、運転性能などの点で問題がある。

また静止電機機器でも、導体に例えば強大な電磁力が作
用するものでは、やはり導体断面積を大きくする必要が
あり、大型化、重量増加などの点で問題がある。

〔課題の解決手段とその作用〕

本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑み、軽量
で高強度の電気機器用導体を提供するもので、その構成
は、アルミニウムまたはアルミニウム合金マトリックス
中に、セラミックウィスカ、セラミック繊維およびセラ
ミック粒子の内の１種または２種以上を分散させた複合
材よりなることを特徴とするものである。

このような複合材よりなる導体は、基材がアルミニウム
またはアルミニウム合金であるため、調合金製の導体よ
りきわめて軽量である。またアルミニウムまたはアルミ
ニウム合金はその中に分散されたセラミックウィスカー
等により強化されているため、高い引張強度、疲労強度
が得られる。

また複合材であるため基材の導電性が大きく損なわれる
ことがなく、良好な導電性が得られる。

マトリックスには導電性の面からは純アルミニウムを使
用することが好ましく、強度の面からはアルミニウム合
金を使用することが好ましい。

またセラミックウィスカーとしては、ＳｉＣウィスカー
、９Ａｌ。０３・２Ｂ２０３ウイスカーＴ　ｉ　Ｂ　ｚ
ウィスカー等を使用することができる。

ＳｉＣウィスカーを使用する場合には、その含有量を２
〜３５　ｖｏ１％とするとよい。２％未満では強度向上
効果が不十分であり、３５％を越えると熱間押出などの
加工が困難になる。

またセラミック繊維としては炭素短繊維（ミルドファイ
バー）、アルミナ繊維、アルミナシリカ繊維等が使用可
能である。さらにセラミック粒子としてはＳｉＣ粒子、
アルミナ粒子等が使用可能である。

本発明に係る導体は特に高速誘導電動機のローターバー
およびエンドリングに好適である。

〔実施例〕

以下、本発明の詳細な説明する。

実施例ｌ ＳｉＣウィスカ−１０ｖｏ１％のプリフォームを製作し
、これを溶湯鍛造用の金型内に七ソトし、その金型内に
純アルミニウムの溶湯を注入して、溶湯鍛造法により、
上記プリフォーム中にアルミニウム溶湯を含浸させ、凝
固させて、複合材ビレットを製作した。このビレットを
熱間押出した後、熱間鍛造して誘導電動機のローターバ
ーおよびエンドリング等の形状に加工した。この熱間加
工材からサンプルを切り出し、緒特性を調べた結果は次
のとおりであった。

引張強度　　：　２２ｋｇｆ７ｍｍ２ 疲労強度　　：　ｌ１ｋｇｆ／ｍｍ２（ａｔ　１０７回
）線膨張係数　：　１８　Ｘ　１０−６／　°ｃギヤン
グ率　：　７，５００ｋｇｆ／ｍｍ２導電率（ＩＡＣ３
）　：　５２％ 比重　　　　：　２．７５ また上記熱間加工材をＡｌ−８％Ｓｉロウでロウイ」け
しだ箇所を含むサンプルを切り出し、引張強度を調べた
ところ２１Ｋｇ／ｍｍ２で、わずかに５％低下したにす
ぎないものであった。これはロウ付は接続が可能で、加
熱による影響も少ないことを示している。

実施例２ 実施例１と同じ方法でＳｉＣウィスカー１４　ｖｏ１％
と純アルミニウムの複合材ビレソＩ−を製作し、これを
熱間押出して得られた複合材からサンプルを切り出し、
緒特性を調べた結果は次のとおりであった。

引張強度　　：　３３ｋｇｆ／ｍｍ２ 疲労強度　　：　１８ｋｇｆ／ｍｍ２（ａｔ　１０’回
）線膨張係数　：　１６　ｘ　１０−　’／　’ｃギヤ
ング率　：　９．５００ｋｇｆ／ｍｍ２導電率（ＩＡＣ
５）　：　４８％ 比重　　　　：　２．７７ 実施例３ 実施例１と同じ方法でＳｉＣウィスカ−１７ｖｏ１％と
ＡＡ記号５０５０アルミニウム合金の複合材ピレノＩ・
を製作し、これを熱間押出して得られた複合祠（焼鈍材
）からザンプルを切り出し、緒特性を調べた結果は次の
とおりであった。

引張強度　　：　４０Ｊｆ／ｍｍ”以上導’ｌ率（ＩＡ
Ｃ３）　　：　　４０％比重　　　　：　２．７９ 〔発明の効果〕 以上説明したように本発明に係る導体は、従来の銅合金
製の導体に比べ比重が１７３以下ときわめ′Ｃ軽量であ
り、しかも銅合金製の導体に匹敵ずろ高い強度と高い導
電性を有しているので、軽量性と大きな強度を要求され
る高速回転電機の回転子導体などにきわめて好適である
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アルミニウムまたはアルミニウム合金マトリックス
   中に、セラミックウィスカー、セラミック繊維およびセ
   ラミック粒子の内の１種または２種以上を分散させた複
   合材よりなることを特徴とする電気機器用導体。 ２、アルミニウムまたはアルミニウム合金マトリックス
   中にＳｉＣウィスカーを分散させ、同ウィスカーの含有
   量を２〜３５ｖｏｌ％とした複合材よりなることを特徴
   とする電気機器用導体。 ３、請求項１または２記載の導体を使用した誘導電動機
   のローターバーおよびエンドリング。