JPS6323531A - 爪形磁極回転子の製造方法 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は爪形磁極回転子の製造方法に関する。

（従来の技術） 超高速回転電機として回転子が２極の爪形磁極を有する
回転電機が実用化されつつあり、既に実用化された例と
して第８図に示すように特公昭５６−４０８１号公報に
て、一対の爪形磁極（１）の極間を非磁性金属体■にて
肉盛り溶接する製造方法によったものがある。

」二記の肉盛り溶接する製造方法による磁極（１）は設
計通り機械加工にて製作出来るが非磁性金属体■を肉盛
り溶接する際、磁極（１）を溶かすため、磁極と肉盛り
との境界面（１４）が第９図のように、平面の集りでな
く第１０図のような凹凸面になる。尚、磁極面（１３）
は溶接後旋削するから正しい円弧状になる。しかし、第
１０図のような乱れた境界面（１４）の磁極を有する回
転電機は磁束分布が不規則になるため振動が多く発生し
たり、設計通りの電気的特性が得られず重量当たりの出
力も十分でないものが多かった。さらに一対の爪形磁極
の極間は、狭隘なため、肉盛り溶接時に使用する溶加棒
を０．８〜、２ｍ程度の細径のものに限定せざるを得な
い。従って、この狭隘な箇所の溶接に対しては、高度な
施工技術を有する熟練した作業者が必要となる。加えて
細径の溶接棒を使用するために溶接施工の効率が悪い。

そこで、本願出願人は特願昭６１−０７５５８５号明細
書にて、第４図に示すように、爪形磁極０）と非磁性金
属体■とを別々に製作してこれを組合せ、境面線内部を
真空中にて真空シールを行なう第１工程と、この第１工
程で製作した回転子を不活性ガス雰囲気の加熱炉■内に
入れ、不活性ガスの圧力および加熱炉の温度を高めるこ
とで、回転子に不活性ガスによる等方圧を加え、同相接
合にて磁極（１）と非磁性金属体■とを接合する第２工
程を有する回転子の製造方法を開発し、昭和６１年４月
３日に出願した。完成図は第８図の通りである。

これによって、境界面（１４）の凹凸は＝＜ｂ、箪９図
の様に整った面の集合にしたが、非磁性金属体■の形状
が、第８図、第９図に示すように複雑で、熟練した作業
者でなければ製造が困難であり、作業時間も多く要し、
改良が望まれていた。

（発明が解決しようとする問題点） 従って、堅牢で、重量当りの出力の大きい、設計通りの
特性が得られ、作業時間を短縮ことか要望されたので、
本発明は、上記要望を満す爪形磁極回転子の製造方法を
提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するための手段は特許請求の範囲に記載
された通りであるが、特に主要な構成として、磁極間の
空間を埋める非磁性金属体を、周縁部に埋込む第一の非
磁性金属体と中央部に埋込む第二の非磁性金属体とに分
割して別に製作したことを特徴とするものである。

（作　用） このように構成された製造方法によれば磁極同周縁部を
埋める第一の非磁性金属体と、中央部を埋める第二の非
磁性金属体とに、非磁性金属体を分割にし、機械加工を
行うために、従来、複雑形状であった非磁性金属体の加
工が単純な形状になり、設計寸法通りの機械加工が容易
になった。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について第１図ないし第５図を
参照して説明する。尚、完成図は第８図の通りであるか
ら、これも参照されたい。

このような回転子の爪形磁極０）は夫々一端に軸（１２
）を有し、軸線（Ａ、）に対し、設計で決める所定の半
径の磁極面（１３）をもつ略扇形の断面を有すると共に
、前記軸線（Ａ）と設計で決める所定の角度で交わる傾
斜軸線（Ｂ）に沿って、前記軸（１２）側の断面が大き
く、先端に行く程、小さくなる爪形をしている。中央部
に軸線（Ａ）に対して平行部（１１）を設けたのは磁気
特性を改良するものであって、この平行部は無くしても
よい。

第５図は軸（］２）を段付きに旋削する前の同一外形の
棒状のものを示す。この磁極０）を２個、互いに斜面が
向合うように軸線（Ａ）上に設置する。両軸（１，２）
、　（１２）の空間を埋める非磁性金属体■を、周縁部
を埋める第一の非磁性金属体（２ａ）と、中央部を埋め
る第二の非磁性金属体（２ｂ）とに分割して別に製作し
、両磁極間の空間に配置する。

非磁性金属体■は、第２図および第３図に示すように多
面体の形状となり、階段状の複雑な形状をしている。そ
こで、非磁性金属体（２）を分割した構造にし、磁極（
１）、（１）のＲ縁部を埋める第一の非磁性金属体（２
ａ）と中央部に埋込む第二の非磁性金属体（２ｂ）とを
それぞれ別々に製造する。第２図に分割した第一、第二
の非磁性金属体（２ａ）、　（２ｂ）の断面を示す。

このように分割した非磁性金属体（２ａ）、　（２ｂ）
と前記両磁極（１）　、　（１）との構成を第１図に示
す。

この場合、両磁極（１）、（１）は低合金銅のＳＮＣＭ
　６３０を使用し、非磁性金属体（２ａ）、　（２ｂ）
はステンレス鋼のＳＯ５３０４を使用する。これは全て
脱脂を行い、清浄な面での組合せとする。

このような組合せの状態で第３図に示すように、金属の
容器■に挿入する。その後、容器０と共に真空容器（図
示せず）中に入れ、金属の蓋Ｃ！ｉ）を電子ビーム溶接
により、溶接箇所０を溶接しカプセル０とする。

このカプセル（０を製作するまでを第一工程とするが、
このカプセル０の金属の板厚は真空シールを保持出来る
ものであるために、２〜３ＩＩＩ［ｌとしている。

次に第一工程で製作したカプセル（ハ）内のＳＮＣＭ６
３０材の磁極（］）とＳＯ３３０４材の非磁性金属体（
２ａ）。

（２ｂ）を接合させるために第４図に示すように不活性
ガス（８）であるアルゴンガスを入れた加熱炉■に挿入
し、不活性ガス（８）の圧力を約４００ｋｇ／ｃｄにし
、その後加熱炉内の電気ヒータ（９）に通電し、加熱炉
内の温度を上昇させる。その温度は加熱炉内に設置しで
ある温度測定器（１０）にて管理し約１２００℃まで上
昇させる。

その時の加熱炉内のアルゴンガスは温度上昇と共に膨張
しようとして約１０００ｋｇ／ａ＆の等方圧力となる。

このような状態で約１〜２時間保持することでカプセル
内のＳＮＣＭ　６３０材とＳＵＳ　３０４材の相互拡散
による同相接合を行う。その後、徐々に冷却を行い、室
温近くまで温度を下げ、アルゴンガスを回収する。そし
て加熱炉の内からカプセル０を取出し、所定の形状、例
えば第８図に示すような外形に機械加工を行う。

この機械加工を行うことでカプセル０を除去すると共に
、ＳＮＣＭ　６３０材とＳＵＳ　３０４材の磁極０）、
α）と第一、第二の非磁性金属体（２ａ）、　（２ｂ）
から構成される回転子髪得るものである。

次に本実施例の作用について説明する。

第１図および第２図に示すように回転子の磁極（１）、
　（１）と非磁性金属体（２ａ）　、　（２ｂ）である
ＳＮＣＭ　６３０材とＳＯ５３０４材とを容器（３）に
入れ、真空中で蓋０）を溶接するために、カプセル０内
、すなわちＳＮＣＭ６３０材とＳＯ３３０４材およびＳ
ＵＳ　３０４材同志の接合面は真空の雰囲気である。

このカプセル０を加熱炉■に入れ、アルゴンガスの圧力
と温度を上げることで、磁極（１）、（１）を第一、第
二の非磁性金属体（２ａ）、　（２ｂ）の接合面におい
ては、金属原子の相互拡散が始まり、同相接合に到る。

このように金属原子の相互拡散を行うためには、温度、
加圧力およびその保持時間が適当でなければならないが
、これらの条件の前提としては、接合面が清浄であるこ
と、接合面が酸化しないような雰囲気であることが挙げ
られる。そのために洗浄したり、真空中にてカプセル０
に挿入する等の措置をしている。

本実施例では不活性ガス（８）であるアルゴンガスを媒
体として接合面に圧力を加えるが、これは等方圧がカプ
セル全体に加わる特徴がある。とくに磁極（１）、（１
）と非磁性金属体■は複雑な形状をしているが、加圧方
法が等方圧であるために、接合面全体に−様な圧力が加
わり形状に左右されない接合方法となる。

本実施例による接合条件と、接合特性である機械的特性
の一例を示すと、加熱温度が１２００℃、加圧力が１，
０００ｋｇ／ｃｄ、保持時間が２時間の場合、継手強度
は６２　、４　ｋｇ　ｆ　／　ｍｍ　”であった。この
機械的特性は母材と同等であり、良好な特性である。従
って設計通りの特性の回転子が得られる。

次に他の実施例について説明する。

これは第６図および第７図に示すように磁極（１）と第
一、第二の非磁性金属体（２ａ）、　（２ｂ）の最も外
周部に当たる接合面の境界線（１５）を真空中にて溶接
し、接合面の真空を保持させたものである。不活性ガス
の中で加圧、加熱することは第１図ないし第５図に示し
た実施例と同様に行う。

このようにすると、溶接は幾分煩雑になるが、カプセル
にしないので資材を節約することが可能になる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、磁極間の空間を
埋める非磁性金属体を単純な形状の加工となるように分
割構造として組合せ、接合面を真空にして不活性ガス内
で高温高圧を与えることにより、相互拡散による同相接
合が出来るので、堅牢で、重量当りの出力の大きい設計
通りの特性が得られ、作業時間を短縮した爪形回転子を
製造出来る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１５図は本発明の方法の一実施例にて製造した爪形磁
極回転子を示す横断面図、第２図は第１図の非磁性金属
体を示す横断面図、第３図は第１の工程にて製造した状
態を示す縦断面図、第４図は第２の工程にて固相接合を
行なっている状態を示す加熱炉の断面図、第５図は成形
前の爪形磁極回転子の要部断面立面図、第６図は他の実
施例の溶接用境界線を示す斜視図、第７図は第６図の境
界線における溶接を行なった状態を示す横断面図、第８
図は従来および本発明の一実施例にて所望の爪形磁極回
転子を示す要部断面立面図、第９図および第１０図はそ
れぞれ異なる従来の方法にて製造した爪形磁極回転子の
横断面図である。 １・・・磁極、　　　　　　　２・・・非磁性金属体、
２ａ・・・第一の非磁性金属体、２ａ・・・第二の非磁
性金属体、７・・・加熱炉、　　　　　　８・・・不活
性ガス、９・・・電気ヒータ、　　　　１０・・・温度
測定器、】２・・・軸、　　　　　　　　１３・・・磁
極面、１４・・・境界面、　　　　　　１５・・・境界
線、１６・・・溶接部、　　　　　　Ａ・・・軸線、Ｂ
・・・傾斜軸線。 代理人　弁理士　　井　上　−男 第　　１　　図 第３図 ２　ｔｈａ巨、ノ１］１１＝」＝（ｊ］；５；；１１；
ｉｌ末第　　４１１１ 第５図 第　　８　　図 第　　９　　図　　　　　　　　　　　　第　１０　口
笛　　７　　図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）夫々一端に軸を有し、軸線に対し所定半径の磁極
   面持ち、断面が略扇形をなすと共に、軸線と所定角度で
   交わる傾斜軸線に沿って軸側の断面が大きく、先端に行
   く程断面が小さくなる一対の爪形磁極を有し、この磁極
   間の空間を埋める非磁性金属体を、周縁部に埋込む第一
   の非磁性金属体と中央部に埋込む第二の非磁性金属体と
   に分割して別に製作し、これらの非磁性金属体を磁極間
   に挟み、これらの接合面の境界線内部を真空中にて真空
   シールを行なう第１工程と、この第１工程で製作した回
   転子を不活性ガス雰囲気の加熱炉内に入れ、不活性ガス
   の圧力および加熱炉の温度を高めることで回転子に不活
   性ガスによる等方圧を加え、固相接合にて磁極と第一、
   第二の非磁性金属体とを接合する第２工程とを有するこ
   とを特徴とする爪形磁極回転子の製造方法。
2. （２）真空シールを行なう手段は、磁極間に第一、第二
   の非磁性金属体を挟んだものを金属性容器に挿入し、真
   空中にて容器の蓋を溶接密閉することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の爪形磁極回転子の製造方法。
3. （３）真空シールを行なう手段は、磁極間に第一、第二
   の非磁性金属体を挟んだものの接合面境界線を真空中に
   て溶接し、接合面間を密閉することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の爪形回転子の製造方法。