JP5451985B2 - かご型回転子およびその製造方法並びに製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、かご型回転子およびその製造方法並びに製造装置に関する。

回転子鉄心に外周スロットおよび内周スロットを設けたいわゆる二重かご型回転子では、誘導電動機の始動時には表皮効果によって外周スロットに収納された導体に大きな電流が流れ、運転中には内周スロットに収納された導体に多くの電流が流れることが知られている。そこで、外周スロットに高抵抗の導体を収納して始動時の特性を改善するとともに、内周スロットに低抵抗の導体を収納して運転中の効率の向上を図ることが提案されている（特許文献１参照）。また、始動時の特性を改善するために、スロットにスキュー角を設けることが提案されている（特許文献２参照）。
特開昭５１−８５０７号公報 特開２００２−３１５２３７号公報

二重かご型回転子では、運転中に多くの電流が流れる内周スロットの導体にスキュー角が無いほうが効率は向上する。しかしながら、従来の二重かご型回転子では、同一形状の鉄心材で回転子鉄心を形成することから、外周スロットにスキュー角を設けると内周スロットにもスキュー角が設けられる。そのため、回転子鉄心にスキュー角を設けた場合には運転中の効率が低下し、スキュー角を設けない場合には始動時の特性が悪化するという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、始動時の特性を改善するとともに、運転中の効率を向上するかご型回転子およびその製造方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、鋼板に外周スロット、内周スロットあるいはスリットを形成するとき、外周スロット、内周スロットあるいはスリットを形成する位置を精度よく規定する製造装置を提供することにある。

請求項１の発明のかご型回転子は、鋼板を打ち抜いて形成された複数の鉄心材を積層して構成され、内周側に形成された複数の内周スロットと、外周側に形成されスキュー角を有する複数の外周スロットと、これらの内周スロットおよび外周スロットを接続するスリットとを有する回転子鉄心と、前記内周スロットに収納される内周側導体と、前記外周スロットに収納され、前記内周側導体より電気抵抗が大きな外周側導体と、を備えることを特徴とする。

請求項３の発明のかご型回転子の製造方法は、鋼板に、内周側の複数の内周スロット、直前に打ち抜かれた外周スロットに対してスキュー角を有する外周側の複数の外周スロット、および内周スロットと外周スロットとを接続するスリットを所定の順序で打ち抜くことを順次繰り返すことにより複数の鉄心材を形成する打ち抜き工程と、複数の前記鉄心材を積層して回転子鉄心を形成する積層工程と、前記回転子鉄心の内周スロットに内周側導体を収納するとともに、外周スロットに前記内周側導体よりも電気抵抗の大きな外周側導体を収納する収納工程とを経ることを特徴とする。

請求項４の発明のかご型回転子の製造方法は、鋼板に、内周側の複数の内周スロット、直前に打ち抜かれた外周スロットに対してスキュー角を有する外周側の複数の外周スロット、および内周スロットと外周スロットとを接続するスリットを所定の順序で打ち抜くことを全周の複数箇所において繰り返すことにより複数の鉄心材を形成する打ち抜き工程と、複数の前記鉄心材を積層して回転子鉄心を形成する積層工程と、前記回転子鉄心の内周スロットに内周側導体を収納するとともに、外周スロットに前記内周側導体よりも電気抵抗の大きな外周側導体を収納する収納工程とを経ることを特徴とする。

請求項５の発明の製造装置は、請求項３または４記載のかご型回転子の製造方法の打ち抜き工程を実施する上部金型および下部金型と、前記上部金型を保持し、前記上部金型と一体に回転可能な上型ホルダと、前記下部金型を保持し、前記下部金型と一体に回転可能な下型ホルダと、前記上型ホルダと前記下型ホルダとが回転するとき、前記上部金型と前記下部金型とのかみ合い位置を規定する複数の位置規定部とを備え、前記鋼板に外周スロット、内周スロットあるいはスリットを形成するとき、前記位置規定部は、少なくとも二ヶ所で前記上部金型と前記下部金型とのかみ合い位置を規定することを特徴とする。

請求項１の発明のかご型回転子によれば、運転中に多くの電流が流れる内周スロットには、電気抵抗の小さい内周側導体が収納されている。一方、始動時に大きな電流が流れる外周スロットには、内周側導体よりも電気抵抗の大きな外周側導体が収納され、かつスキュー角が設けられている。したがって、始動時の特性を改善することができるとともに、運転中の効率を向上させることができる。

請求項３の発明のかご型回転子の製造方法によれば、外周スロット、内周スロットおよびスリットは、周方向の全数が一度の打ち抜きにより形成される。したがって、スキュー角が設けられた外周スロットとスキュー角が設けられていない内周スロットとを有する回転子を容易に形成することができる。

請求項４の発明のかご型回転子の製造方法によれば、外周スロット、内周スロットおよびスリットは、それぞれ別の工程が周方向において複数回繰り返されることにより形成される。したがって、スキュー角が設けられた外周スロットとスキュー角が設けられていない内周スロットとを有する回転子を小型の金型で形成することができる。

請求項５の発明の製造装置によれば、鋼板に外周スロット、内周スロットあるいはスリットを形成するとき、少なくとも二ヶ所の位置規定部で上部金型と下部金型とのかみ合い位置が規定される。したがって、外周スロット、内周スロットあるいはスリットを精度よく形成することができる。

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について図１から図１２を参照しながら説明する。

（誘導電動機のかご型回転子）
誘導電動機のかご型回転子（以下、単に回転子と称する）１は、図１に示すように回転子鉄心２、エンドリング３および回転軸４を備えている。回転子鉄心２は、複数の鉄心材５を板厚方向に積層して形成されている。エンドリング３は回転子鉄心２の軸方向の両端に設けられている。回転軸４は、回転子鉄心２を貫いて回転子鉄心２に固定されている。

回転子鉄心２は、外周スロット６および内周スロット８を有している。外周スロット６は、図２に示すように回転子鉄心２の周方向に複数設けられ、回転子鉄心２を軸方向に貫いている。外周スロット６には、純アルミニウム製の外周側導体７が収納されている。外周スロット６に収納される外周側導体７は、例えばアルミダイカストによりエンドリング３と一体に形成される。そのため、外周スロット６に収納された外周側導体７は、回転子鉄心２の両端においてエンドリング３によって短絡されている。

内周スロット８は、回転子鉄心２の径方向において外周スロット６の内側で周方向に複数設けられ、回転子鉄心２を軸方向に貫いている。内周スロット８には、外周スロット６に収納されている外周側導体７すなわち純アルミニウムよりも電気抵抗が小さい純銅からなる内周側導体９が収納されている。内周側導体９は、略台形状に形成された純銅バーであり、回転子鉄心２を貫いて回転子鉄心２の両端でエンドリング３によって短絡されている。

回転子鉄心２は、外周スロット６と内周スロット８とを接続するスリット１０を有している。スリット１０は、各鉄心材５において外周スロット６と内周スロット８とを接続することにより、固定子（図示せず）から作用する磁束が外周側導体７の周囲に沿って回り込むことを阻止する。回転子鉄心２にスリット１０が設けられていない場合、図３（Ａ）に矢印で示すように、固定子からの磁束は外周側導体７の回りに流れて、内周側導体９に作用しない。一方、回転子鉄心２にスリット１０が設けられている場合、図３（Ｂ）に矢印で示すように、磁束は外周側導体７を回り込まずに内周側導体９に作用する。なお、スリット１０は、周方向に複数設けられている外周スロット６のいずれか一つと内周スロット８のいずれか一つとを接続していればよい。

回転子鉄心２は、図２に示すように軸孔１１をさらに有している。軸孔１１は、回転子鉄心２の内周に設けられ回転軸４が圧入されている。軸孔１１には、キー１２が設けられている。キー１２は、回転軸４に設けられているキー溝１３と係合する。

鉄心材５に設けられる外周スロット６は、前段すなわち積層順において直前の鉄心材５に設けられた外周スロット６に対して所定の回転角度αだけ互いにずれている。そのため、回転子鉄心２は、図１のＩＶ−ＩＶ断面、Ｖ−Ｖ断面およびＶＩ−ＶＩ断面に対応する図４、図５および図６に示すように、回転子鉄心２の中心とキー１２の中心とを結ぶ基準線Ｌ１に対して外周スロット６の中心位置が反時計回りにずれた外周スロット６を有している。すなわち、回転子鉄心２を形成する複数の鉄心材５は、後述するようにそれぞれ基準線Ｌ１に対してｎ×α（ｎは自然数）度ずれた外周スロット６が設けられている。

このように、外周スロット６をずらして設けた鉄心材５をキー１２とキー溝１３とが係合する位置で順次積層することにより、回転子鉄心２には、図１に示すように外周スロット６にスキュー角が設けられる。一方、内周スロット８は、すべての鉄心材５において共通の位置関係に設けられているため、スキュー角がない。なお、図１では、周方向に複数設けられている外周スロット６および内周スロット８について、それぞれ一つを模式的に示している。

次に上述した構成による回転子１の作用について説明する。
誘導電動機の始動時には、表皮効果により外周スロット６に収納されている外周側導体７に大きな電流が流れる。このとき、外周スロット６に収納されている外周側導体７の電気抵抗が大きいと、回転子１の始動はスムーズになる。そのため、本実施形態では、外周スロット６に収納される外周側導体７として純アルミニウムが用いられている。また、外周スロット６にはスキュー角が設けられている。そのため、始動時の特性は向上する。なお、外周スロット６に収納される外周側導体７には、純アルミニウムよりも電気抵抗が大きい高抵抗アルミニウムなどを用いてもよい。高抵抗アルミニウムを用いると、純アルミニウムを用いた場合よりも始動トルクが大きくなる。

一方、誘導電動機の運転中には、内周スロット８に収納されている内周側導体９に多くの電流が流れる。このとき、内周スロット８に収納されている内周側導体９の電気抵抗が小さいと、回転電機の効率は高くなる。また、かご型回転子の場合、内周スロット８にスキュー角があると運転中の効率は低下する。本実施形態の回転子鉄心２には内周スロット８にスキュー角が設けられていないため、運転中の効率の低下は低減される。さらに、内周スロット８に収納する内周側導体９として純銅を用いる場合、例えばダイカストなどにより純銅を内周スロット８に収納することは、純銅の融点の高さや流動性の低さなどの理由により困難である。しかし、本実施形態のように内周スロット８にスキュー角が設けられていない回転子鉄心２の場合、略台形状に形成された純銅バーであっても容易に内周スロット８に収納することが可能となる。

以上説明した本発明の第１実施形態による回転子１によれば、回転子鉄心２の外周スロット６にはスキュー角が設けられ、内周スロット８にはスキュー角が設けられていない。したがって、始動時および運転中の特性を改善することができる。

本実施形態では、外周スロット６には純アルミニウム製の外周側導体７が収納され、内周スロット８には電気抵抗が純アルミニウムよりも小さい純銅製の内周側導体９が収納されている。したがって、運転中の効率を向上させることができる。

（回転子の製造方法）
次に、上述した外周スロット６にはスキュー角を設け、内周スロット８にはスキュー角を設けない回転子１の製造方法について説明する。回転子鉄心２を構成する鉄心材５は、帯状の電磁鋼板１４をプレスなどにより打ち抜くことで形成される。本実施形態では、外周スロット６、内周スロット８およびスリット１０を打ち抜いて鉄心材５を形成する打ち抜き工程と、打ち抜き工程で形成された鉄心材５を積層して回転子鉄心２を構成する積層工程と、内周スロット８に内周側導体９を収納し、外周スロット６に外周側導体７を収納する収納工程とによって回転子１が形成される。

打ち抜き工程は、外周スロット形成工程、スリット形成工程、および内周スロット形成工程を含んでいる。ここで、外周スロット形成工程、スリット形成工程、および内周スロット形成工程について詳細に説明する。

〈外周スロット形成工程〉
外周スロット形成工程では、帯状の電磁鋼板１４に外周スロット６が形成される。本実施形態の外周スロット形成工程では、鉄心材５の周方向に設けられる外周スロット６の全数が一回の打ち抜きにより形成される。

帯状の電磁鋼板１４には、図７に示すように、ステップＳ１１（ｎ＝０）において外周スロット金型により外周スロット６が鉄心材５の周方向に一度の打ち抜きにより全数形成される。帯状の電磁鋼板１４は、外周スロット６が形成されると図７における左方へ送られる。なお、図７には、説明のために鉄心材５の外縁を破線で模式的に示している。

帯状の電磁鋼板１４が左方へ送られるとき、外周スロット金型は、基準線Ｌ１に対して図７において反時計回りにα度回転する。外周スロット金型の回転角度αは、回転子１に所望のスキュー角を設けるためにあらかじめ定められている。回転角度αは、鉄心材５の積層枚数やスキュー角などの誘導電動機の仕様によって設定される。例えば、鉄心材５の積層枚数を１００枚、スキュー角を５度とする回転子鉄心２の場合、回転角度αは、α＝５／１００度となる。

ステップＳ１２（ｎ＝１）では、帯状の電磁鋼板１４には、ステップＳ１１と同様に外周スロット６が鉄心材５の周方向に全数形成される。ステップＳ１２で形成される外周スロット６は、外周スロット金型が反時計回りにα度回転していることから、ステップＳ１１で形成された外周スロット６に対して中心の位置が反時計方向にα度ずれて形成される。すなわち、外周スロット６の中心および回転子鉄心２の中心を結ぶ中心線Ｌ２と基準線Ｌ１とがなす角度はα度である。ステップＳ１２で外周スロット６が形成されると、帯状の電磁鋼板１４が左方へ送られるとともに、外周スロット金型はさらに反時計回りにα度回転する。

ステップ１３は、ｎ（ｎ＝３以上）枚目の鉄心材５に形成される外周スロット６の位置を示している。ステップＳ１３では、帯状の電磁鋼板１４には外周スロット６が鉄心材５の周方向に全数形成される。ステップＳ１３で形成される外周スロット６は、ステップＳ１１で形成された外周スロット６に対して中心の位置が反時計方向にｎ×α度ずれている。すなわち、外周スロット６の中心および回転子鉄心２の中心を結ぶ中心線Ｌ３と基準線Ｌ１とがなす角度はｎ×α度である。外周スロット６が形成されると、帯状の電磁鋼板１４が左方へ送られるとともに、外周スロット金型はさらに反時計回りにα度回転する。

このように、帯状の電磁鋼板１４が順次図７において左方へ送られ、外周スロット金型がα度ずつ反時計回りにずれることにより、外周スロット６は帯状の電磁鋼板１４に順次形成される。外周スロット形成工程は、回転子鉄心２に積層される鉄心材５の枚数に応じて繰り返される。

〈スリット形成工程〉
スリット形成工程では、帯状の電磁鋼板１４にスリット１０が形成される。スリット形成工程では、鉄心材５の周方向に設けられるスリット１０の全数が一回の打ち抜きにより形成される。スリット形成工程では、外周スロット形成工程で形成された外周スロット６の位置に応じて二種類の金型、Ａスリット金型とＢスリット金型とが選択される。

帯状の電磁鋼板１４には、図８に示すように、ステップＳ２１においてＡスリット金型によりスリット１０が鉄心材５の周方向に全数形成される。帯状の電磁鋼板１４は、スリット１０が形成されると図８における左方へ送られる。なお、図８には、説明のために鉄心材５の外縁を破線で模式的に示している。また、ステップＳ２１、Ｓ２２およびＳ２３に示されている外周スロット６は、図７のステップＳ１１、Ｓ１２およびＳ１３で形成された外周スロット６にそれぞれ対応する。

ステップＳ２２では、帯状の電磁鋼板１４には、スリット１０が鉄心材５の周方向に全数形成される。ステップＳ２２では、スリット１０は、ステップＳ２１で形成されたスリット１０と同様に、Ａスリット金型によって形成されている。帯状の電磁鋼板１４は、ステップＳ２２でスリット１０が形成されると、図８において左方へ送られる。

ステップＳ２３では、帯状の電磁鋼板１４には、スリット１０が鉄心材５の周方向に全数形成される。ステップＳ２３では、スリット１０は、ステップＳ２１およびＳ２２とは異なり、Ｂスリット金型で形成される。図７のステップＳ１３で形成された外周スロット６は、基準線Ｌ１からの回転角度がｎ×α度と大きい。そのため、ステップＳ２３においてＡスリット金型でスリット１０を形成すると、図９（Ａ）に示すように外周スロット６とスリット１０とは接続されない。そこで、ステップＳ２３では、Ｂスリット金型が選択される。これにより、図９（Ｂ）に示すように外周スロット６とスリット１０とは接続される。ステップＳ２３でスリット１０を形成すると、帯状の電磁鋼板１４は左方へ送られる。

このように、スリット形成工程では、スリット１０が形成されるとき、外周スロット形成工程で形成された外周スロット６の位置に応じてＡスリット金型あるいはＢスリット金型が選択される。スリット形成工程は、Ａスリット金型あるいはＢスリット金型が選択されつつ、回転子鉄心２に積層される鉄心材５の枚数に応じて繰り返される。

〈内周スロット形成工程〉
内周スロット形成工程では、帯状の電磁鋼板１４に内周スロット８が形成される。内周スロット形成工程では、鉄心材５の周方向に設けられる内周スロット８の全数が一回の打ち抜きにより形成される。内周スロット８は、積層されるすべての鉄心材５において基準線Ｌ１に対して同一の位置関係で形成される。

帯状の電磁鋼板１４には、図１０に示すように、ステップＳ３１において内周スロット金型により内周スロット８が鉄心材５の周方向に一回の打ち抜きにより全数形成される。帯状の電磁鋼板１４は、ステップＳ３１で内周スロット８が形成されると図１０における左方へ送られる。なお、図１０には、説明のために鉄心材５の外縁を破線で模式的に示している。また、ステップＳ３１、Ｓ３２およびＳ３３に示されている外周スロット６は図７のステップＳ１１、Ｓ１２およびＳ１３で形成された外周スロット６に対応し、スリット１０は図８のステップＳ２１、Ｓ２２およびＳ２３で形成されたスリット１０にそれぞれ対応する。

ステップＳ３２では、帯状の電磁鋼板１４には、ステップＳ３１と同様に内周スロット８が鉄心材５の周方向に全数形成され、帯状の電磁鋼板１４は左方へ送られる。また、ステップＳ３３でも同様に、内周スロット８が鉄心材５の周方向に全数形成され、帯状の電磁鋼板１４は左方へ送られる。内周スロット形成工程は、回転子鉄心２に積層される鉄心材５の枚数に応じて繰り返される。

このように、打ち抜き工程では、外周スロット形成工程、スリット形成工程および内周スロット形成工程により、帯状の電磁鋼板１４に所定の回転角度αずれた外周スロット６、スリット１０および内周スロット８が形成される。

打ち抜き工程で形成された鉄心材５は、形成された順に積層される（積層工程）。その後、内周スロット８に内周側導体９としての純銅バーが収納され、アルミダイカストなどにより外周スロット６に外周側導体７が収納される（収納工程）。以上の工程後、軸孔１１に回転軸４が圧入され、回転子１は製造される。なお、収納工程で外周スロット６に外周側導体７を収納するとき、エンドリング３が一体に形成される。

以上説明した回転子の製造方法によれば、外周スロット６は、所定の回転角度αずれて順次形成される。外周スロット６、内周スロット８、スリット１０が形成された鉄心材５は、形成された順に積層されて回転子鉄心２を形成する。これにより、外周スロット６にはスキュー角が設けられ、内周スロット８にはスキュー角が無く、外周スロット６と内周スロット８とはスリット１０により接続された回転子１を容易に製造することができる。

（回転子の製造装置）
次に、上述の打ち抜き工程を実施する製造装置について、外周スロット形成工程を例にして説明する。

製造装置２０は、図１１に示すように上部金型２１、下部金型２２、上型ホルダ２３、下型ホルダ２４、位置規定部２５、上部本体２６および下部本体２７を備えている。上部金型２１は、外周スロット６を形成するスロットポンチ３１を有している。下部金型２２は、上部金型２１のスロットポンチ３１を受け入れるスロットダイ３２を有している。上部金型２１のスロットポンチ３１が下部金型２２のスロットダイ３２に挿入されることにより、帯状の電磁鋼板１４には外周スロット６が形成される。上部金型２１は上型ホルダ２３に、下部金型２２は下型ホルダ２４にそれぞれ保持されている。上型ホルダ２３は上部本体２６に、下型ホルダ２４は下部本体２７に、それぞれ図示しない駆動機構により回転可能に設けられている。

位置規定部２５は、上型ホルダ２３と一体に回転可能に設けられているガイドポスト３３、および下型ホルダ２４と一体に回転可能に設けられているガイドブッシュ３４を備えている。ガイドポスト３３は、円柱状に形成され、図１１において上下に移動可能に上型ホルダ２３に設けられている。ガイドポスト３３は、上型ホルダ２３に一体に設けられているポストホルダ３５を貫通している。ポストホルダ３５は中空の円筒状に形成され、内部に弾性部材３６を収納している。弾性部材３６は、ガイドポスト３３を上方へ押しつけている。

ガイドブッシュ３４は、中空の円筒状に形成され、上型ホルダ２３側の上端が開放されている。ガイドポスト３３がガイドブッシュ３４に挿入されることにより、上型ホルダ２３と下型ホルダ２４との位置関係が規定される。本実施形態では、位置規定部２５は、製造装置２０に六ヶ所設けられている。また、本実施形態では、弾性部材３６としてスプリングを用いている。

ガイドポスト３３の上方には、図１２（Ａ）に示すように円筒状のカム体３７が上部本体２６に固定されて設けられている。円筒状のカム体３７は、下端にカム山およびカム谷を有している。円筒状のカム体３７の下端は、６本のガイドポスト３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、３３ｅおよび３３ｆの上端に当接している。ガイドポスト３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、３３ｅおよび３３ｆは、上型ホルダ２３とともに回転し、カム体３７の下端に設けられているカム山およびカム谷の位置に応じて上下に移動する。

例えば、ガイドポスト３３ａは、図１２（Ｂ）に示すように、上端がカム谷に位置しているため、弾性部材３６によって押し上げられて上方へ移動している。そのため、ガイドポスト３３ａは、帯状の電磁鋼板１４を打ち抜くために上部本体２６が下方へ移動しても、帯状の電磁鋼板１４とは干渉しない。一方、ガイドポスト３３ｂおよび３３ｃは、それぞれ上端がカム山に位置しているため、弾性部材３６を圧縮しながら下方へ移動している。そのため、ガイドポスト３３ｂおよび３３ｃは、帯状の電磁鋼板１４を打ち抜くために上部本体２６が下方へ移動すると、対応するガイドブッシュ３４にそれぞれ挿入される。

上型ホルダ２３および下型ホルダ２４は、帯状の電磁鋼板１４に外周スロット６を形成するとき、上部金型２１および下部金型２２をそれぞれ保持しつつ回転する。これにより、上部金型２１および下部金型２２は、外周スロット形成工程において、所定の回転角度αだけ回転可能となる。ここで、回転角度αは、外周スロット形成工程で説明した回転角度αと同一である。このとき、ガイドポスト３３は、上述のように円筒状のカム体３７が有するカム山およびカム谷との位置関係によって、上方あるいは下方へ移動する。そして、下方へ移動したガイドポスト３３がガイドブッシュ３４に挿入されることによって、上型ホルダ２３と下型ホルダ２４、すなわち上部金型２１と下部金型２２との位置関係が規定される。その後、上部金型２１と下部金型２２とがかみ合うことにより、帯状の電磁鋼板１４に外周スロット６が形成される。

六カ所の位置規定部２５は、図１３（Ａ）に示すように、ガイドブッシュ３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、３４ｅおよび３４ｆをそれぞれ有している。ガイドブッシュ３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、３４ｅおよび３４ｆは、下型ホルダ２４と一体に回転する。そのため、下型ホルダ２４の回転角度によっては、帯状の電磁鋼板１４の下方に位置することがある。例えば、図１３（Ａ）に示す位置関係の場合、ガイドブッシュ３４ａおよび３４ｄは帯状の電磁鋼板１４の下方に位置し、ガイドブッシュ３４ｂ、３４ｃ、３４ｅおよび３４ｆは帯状の電磁鋼板１４の幅方向の外側に位置している。このとき、上部金型２１と下部金型２２との位置関係は、ガイドブッシュ３４ｂ、３４ｃ、３４ｅおよび３４ｆを有する四ヶ所の位置規定部２５により規定される。

一方、図１３（Ｂ）に示す位置関係の場合、ガイドブッシュ３４ａ、３４ｃ、３４ｄおよび３４ｆの四ヶ所のガイドブッシュ３４が帯状の電磁鋼板１４の下方に位置し、ガイドブッシュ３４ｂおよび３４ｅが帯状の電磁鋼板１４の外側に位置している。このとき、上部金型２１と下部金型２２との位置関係は、ガイドブッシュ３４ｂおよび３４ｅを有する二ヶ所の位置規定部２５により規定される。

本実施形態では、位置規定部２５を六ヶ所設けることにより、少なくとも二ヶ所の位置規定部２５が常に帯状の電磁鋼板１４の幅方向の外側に位置している。そのため、上部金型２１と下部金型２２とは、少なくとも二ヶ所の位置規定部２５により位置関係が規定される。なお、ガイドブッシュ３４が使用不能な位置、すなわち帯状の電磁鋼板１４の幅方向の内側にあるとき、使用不能なガイドブッシュ３４に対応するガイドポスト３３は、円筒状のカム体３７のカム谷に位置するため、押し下げられることはない。

外周スロット６が形成された後、スリット１０および内周スロット８が形成され、外縁を打ち抜くことにより鉄心材５が形成される。その後、上述の積層工程、収納工程を経て回転子１は製造される。

以上説明した回転子の製造装置２０によれば、外周スロット６を形成するとき、位置規定部２５は、少なくとも二ヶ所で上部金型２１および下部金型２２の位置関係を規定する。これにより、上部金型２１と下部金型２２との位置関係は、高精度に規定される。したがって、外周スロット６を精度よく形成することができる。

なお、本実施形態では、位置規定部２５を六カ所設けているが、上部金型２１と下部金型２２との位置関係を規定する位置規定部２５は六カ所でなくてもよい。しかし、帯状の電磁鋼板１４の幅方向で外側の少なくとも二ヶ所で位置を規定するためには、少なくとも四ヶ所以上の位置規定部２５を設けることが望ましい。四ヶ所以上の位置規定部２５を設けることにより、製造装置２０の大型化を招くことなく、帯状の電磁鋼板１４の外側の二ヶ所以上で上部金型２１と下部金型２２との位置関係を規定することができる。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態による回転子の製造方法について図１４から図１７に基づいて説明する。第２実施形態では、打ち抜き工程において、帯状の電磁鋼板１４に外周スロット６、内周スロット８およびスリット１０を所定の順序で打ち抜くことを周方向の複数箇所で繰り返す点において第１実施形態と異なっている。

第２実施形態の打ち抜き工程では、図１４（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、外周スロット６、スリット１０および内周スロット８は、それぞれ図示しない外周スロット金型、スリット金型および内周スロット金型の三種類の金型（以下、各金型という。）により周方向の一ヶ所に順次形成される。ここで、スリット金型は、金型の向き、すなわちスリット１０が形成される向きを任意に変更可能である。そのため、スリット１０は、外周スロット６および内周スロット８の位置関係が変化したとしても、外周スロット６と内周スロット８とを接続することが可能となる。なお、図１４には、説明のために鉄心材５の外縁を破線で模式的に示している。

帯状の電磁鋼板１４には、図１５に示すように、ステップＳ１１１において周方向の一ヶ所に外周スロット６、スリット１０および内周スロット８が形成される。ステップＳ１１１が完了すると、各金型は、図１５において時計方向に所定の角度βだけ回転する。ここで、所定の角度βとは、例えば鉄心材５に設ける外周スロット６、スリット１０および内周スロット８の数などによってあらかじめ設定されている。例えば、周方向に合計４０個の外周スロット６、スリット１０および内周スロット８を設けるとき、各金型が回転する角度βは、３６０／４０＝９度になる。なお、各金型を回転させる角度βは上記の例によらず任意に変更可能である。

ステップＳ１１２では、ステップＳ１１１で形成された外周スロット６、スリット１０および内周スロット８からβ度ずれた外周スロット６、スリット１０および内周スロット８が形成される。ステップＳ１１２が完了すると、各金型は時計回りにさらにβ度回転し、次の外周スロット６、スリット１０および内周スロット８を形成する。このように、外周スロット６、スリット１０および内周スロット８の打ち抜きは、全周に渡って繰り返され、ステップＳ１１３に示すように外周スロット６、スリット１０および内周スロット８が全周に形成される。ステップＳ１１３で全周に外周スロット６、スリット１０および内周スロット８が形成されると、外縁が打ち抜かれて鉄心材５が形成される。そして、帯状の電磁鋼板１４は、図１５において左方へ送られる。

図１６は、次の鉄心材５の形成のステップを示している。ステップＳ１２１で外周スロット６、スリット１０および内周スロット８を形成するとき、各金型は、基準線Ｌ１１まで回転する。そして、外周スロット６を打ち抜く外周スロット金型は、基準線Ｌ１１から反時計方向に所定の回転角度αだけさらに回転する。ここで、回転角度αは、第１実施形態の外周スロット形成工程で説明した回転角度αと同一である。ステップＳ１２１、Ｓ１２２およびＳ１２３では、上述のステップＳ１１１、Ｓ１１２およびＳ１１３と同様に、外周スロット６、スリット１０および内周スロット８が周方向に繰り返し形成される。ステップＳ１２１、Ｓ１２２およびＳ１２３で形成された外周スロット６の中心は、前段すなわち図１５のステップＳ１１３で形成された外周スロット６の中心に対して回転角度αだけずれている。全周に外周スロット６、スリット１０および内周スロット８が形成されると、外縁が打ち抜かれて鉄心材５が形成される。そして、帯状の電磁鋼板１４は、図１６において左方へ送られる。このとき、各金型は基準線Ｌ１１まで回転し、外周スロット６を打ち抜く外周スロット金型は前段の基準線Ｌ２１から反時計方向に所定の回転角度αだけさらに回転する。

図１７は、ｎ（ｎ＝３以上）枚目の鉄心材５の打ち抜き工程を示している。ステップＳ１３１では、外周スロット６を形成する外周スロット金型は、基準線Ｌ１１から反時計回りにｎ×α度回転している。そして、ステップＳ１３２およびＳ１３３に示すように、周方向に外周スロット６、スリット１０および内周スロット８が順次形成される。ｎ枚目の鉄心材５では、ステップＳ１３３に示すように、外周スロット６の中心の位置は基準線Ｌ１１からｎ×α度ずれている。そのため、ステップＳ１３１、Ｓ１３２およびＳ１３３では、外周スロット６と内周スロット８とを接続可能なように、スリット金型の向きが変化している。そのため、ステップＳ１３３では、スリット１０の向きが変化している。

第２実施形態の打ち抜き工程では、外周スロット６、スリット１０および内周スロット８の形成が繰り返されることにより、外周スロット６が積層順に所定の回転角度αだけずれた鉄心材５が複数形成される。打ち抜き工程で形成された鉄心材５は、形成された順に積層される（積層工程）。その後、内周スロット８に内周側導体９が収納され、アルミダイカストなどにより外周スロット６に外周側導体７が収納される（収納工程）。以上の工程後、軸孔１１に回転軸４が圧入され、回転子１０１が製造される。なお、収納工程で外周スロット６に外周側導体７を収納するとき、エンドリング３が一体に形成される。

従って、第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。特に、第２実施形態では、各金型は、周方向における一ヶ所の外周スロット６、スリット１０あるいは内周スロット８を形成可能な大きさを有していればよい。そのため、各金型を小型化することができる。

［その他の実施形態］
第１実施形態および第２実施形態では、帯状の電磁鋼板１４に外周スロット６、スリット１０、内周スロット８を順次設けて鉄心材５を形成した。しかし、鉄心材５は、例えば円形に打ち抜いた鋼板に外周スロット６、内周スロット８、スリット１０を形成してもよい。また、外周スロット６、内周スロット８、スリット１０を形成する工程順を入れ替えてもよい。さらに、外周スロット６、内周スロット８、スリット１０の形状は、各実施形態の例によらず、任意の形状としてもよい。

また、第１実施形態の回転子１の製造装置２０では、位置規定部２５のガイドポスト３３の上下の移動には、円筒状のカム体３７を用いている。しかし、円筒状のカム体３７に替えて、図１８に示すように油圧式シリンダ３８などを用いてもよい。また、製造装置２０は、外周スロット形成工程だけでなく、内周スロット形成工程あるいはスリット形成工程に適用してもよい。これにより、内周スロット形成工程あるいはスリット形成工程においても、外周スロット形成工程と同様に位置決めの精度が向上する効果を得ることができる。なお、内周スロット形成工程およびスリット形成工程では、内周スロット金型およびスリット金型を回転させなくてもよい。

以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば誘導機全般に適用しうるなど、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。

本発明の第１実施形態による回転子を示す概略図 回転子鉄心の概略を示す断面図 回転子鉄心に形成される磁力線の概略を示す模式図 図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図 図１のＶ−Ｖ線に沿う断面図 図１のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図 外周スロット形成工程の概略を示す模式図 スリット形成工程の概略を示す模式図 スリット形成工程におけるスリットの概略を示す模式図 内周スロット形成工程の概略を示す模式図 製造装置の概略を示す模式図 製造装置の概略を示す模式図 製造装置の概略を示す模式図 本発明の第２実施形態による回転子の製造方法の概略を示す模式図 回転子の製造方法の概略を示す模式図 回転子の製造方法の概略を示す模式図 回転子の製造方法の概略を示す模式図 本発明の他の実施形態による製造装置の概略を示す模式図

符号の説明

図面中、１、１０１は回転子、２は回転子鉄心、５は鉄心材、６は外周スロット、７は外周側導体、８は内周スロット、９は内周側導体、１０はスリット、１３は電磁鋼板（鋼板）、２１は上部金型、２２は下部金型、２３は上型ホルダ、２４は下型ホルダ、２５は位置規定部を示す。

Claims (5)

1. 鋼板を打ち抜いて形成された複数の鉄心材を積層して構成され、内周側に形成された複数のスキュー角を有しない内周スロットと、外周側に形成されスキュー角を有するように前記内周スロットに対して所定角度ずれた位置に形成された複数の外周スロットと、これらの内周スロットおよび外周スロットを接続する少なくとも２つの向きに形成されたスリットとを鉄心材の内側に有する回転子鉄心と、
   前記内周スロットに収納される内周側導体と、
   前記外周スロットに収納され、前記内周側導体より電気抵抗が大きな外周側導体と、
   を備えることを特徴とするかご型回転子。
2. 前記内周側導体は、銅で構成され、前記外周側導体は、アルミニウムで構成されていることを特徴とする請求項１記載のかご型回転子。
3. 鋼板に、内周側の複数のスキュー角を有しない内周スロット、積層順において直前となる鋼板に設けられている外周スロットに対してスキュー角を有するように所定角度ずれた位置に形成された外周側の複数の外周スロット、および内周スロットと外周スロットとを接続する少なくとも２つの向きに形成されたスリットを所定の順序で鉄心材の内側に打ち抜くことを順次繰り返すことにより複数の鉄心材を形成する打ち抜き工程と、
   複数の前記鉄心材を積層して回転子鉄心を形成する積層工程と、
   前記回転子鉄心の内周スロットに内周側導体を収納するとともに、外周スロットに前記内周側導体よりも電気抵抗の大きな外周側導体を収納する収納工程とを経ることを特徴とするかご型回転子の製造方法。
4. 鋼板に、内周側の複数のスキュー角を有しない内周スロット、積層順において直前となる鋼板に設けられている外周スロットに対してスキュー角を有するように所定角度ずれた位置に形成された外周側の複数の外周スロット、および内周スロットと外周スロットとを接続する少なくとも２つの向きに形成されたスリットを所定の順序で鉄心材の内側に打ち抜くことを全周の複数箇所において繰り返すことにより複数の鉄心材を形成する打ち抜き工程と、
   複数の前記鉄心材を積層して回転子鉄心を形成する積層工程と、
   前記回転子鉄心の内周スロットに内周側導体を収納するとともに、外周スロットに前記内周側導体よりも電気抵抗の大きな外周側導体を収納する収納工程とを経ることを特徴とするかご型回転子の製造方法。
5. 請求項３または４記載のかご型回転子の製造方法の打ち抜き工程を実施する上部金型および下部金型と、
   前記上部金型を保持し、前記上部金型と一体に回転可能な上型ホルダと、
   前記下部金型を保持し、前記下部金型と一体に回転可能な下型ホルダと、
   前記上型ホルダと前記下型ホルダとが回転するとき、前記上部金型と前記下部金型とのかみ合い位置を規定する複数の位置規定部とを備え、
   前記鋼板に外周スロット、内周スロットあるいはスリットを形成するとき、前記位置規定部は、少なくとも二ヶ所で前記上部金型と前記下部金型とのかみ合い位置を規定することを特徴とするかご型回転子の製造装置。
   

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