專利名稱：鼠籠式轉(zhuǎn)子及鼠籠式轉(zhuǎn)子的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及感應(yīng)式電動(dòng)機(jī)所使用的鼠籠式轉(zhuǎn)子及鼠籠式轉(zhuǎn)子的制造方法。
技術(shù)背景
銅或銅合金制的導(dǎo)體桿穿過轉(zhuǎn)子鐵芯的槽孔，該導(dǎo)體桿的兩端部與一對(duì)端環(huán)通 過釬焊分別結(jié)合而成的鼠籠式轉(zhuǎn)子已經(jīng)公知。專利文件1(日本特開2004-2M433號(hào)公 報(bào)-JP2004-2M433A)記載的鼠籠式轉(zhuǎn)子形成為，在各端環(huán)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸方向的外側(cè)端面 上分別形成有用于配置釬料的槽，通過轉(zhuǎn)子的加熱而使釬料熔融，并使已熔融的釬料流入 到槽的內(nèi)部方向的端環(huán)與導(dǎo)體桿之間的間隙。
然而，上述專利文件1記載的鼠籠式轉(zhuǎn)子，為了在端環(huán)的外側(cè)端面上形成用于配 置釬料的槽則端環(huán)的板厚增厚，材料費(fèi)增加，并且由于需要進(jìn)行槽的加工，加工成本也增 加。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于解決上述問題。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，本發(fā)明的鼠籠式轉(zhuǎn)子，具有沿轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸方向開有多個(gè) 圓周方向的槽孔的轉(zhuǎn)子鐵芯；配置在轉(zhuǎn)子鐵芯的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸方向的兩側(cè)，并且與圓周方向 的多個(gè)槽孔相對(duì)應(yīng)地開有圓周方向的多個(gè)貫通孔的一對(duì)端環(huán)；以及分別插入多個(gè)槽孔和多 個(gè)貫通孔中的多根桿件。多根桿件的兩端部與一對(duì)端環(huán)分別通過釬焊結(jié)合，一對(duì)端環(huán)分別 由多個(gè)板構(gòu)件疊層而成，桿件與一對(duì)端環(huán)分別被預(yù)先夾持安裝在多個(gè)板構(gòu)件之間并在轉(zhuǎn)子 加熱時(shí)熔滲的釬料釬焊在一起。
根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施方式，鼠籠式轉(zhuǎn)子的制造方法包括以下工序在沿轉(zhuǎn)子旋 轉(zhuǎn)軸方向開有多個(gè)圓周方向的槽孔的轉(zhuǎn)子鐵芯的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸方向的兩側(cè)，設(shè)有分別將多個(gè) 板構(gòu)件疊層而成的一對(duì)端環(huán)，將與多個(gè)槽孔相對(duì)應(yīng)地開有圓周方向的多個(gè)貫通孔的一對(duì)端 環(huán)以在多個(gè)板構(gòu)件之間夾持安裝了釬料的狀態(tài)進(jìn)行配置，并且分別將多根桿件插入多個(gè)槽 孔和多個(gè)貫通孔中而形成轉(zhuǎn)子組裝件的工序；對(duì)轉(zhuǎn)子組裝件進(jìn)行加熱的工序；在轉(zhuǎn)子組裝 件加熱時(shí)，對(duì)一對(duì)端環(huán)的兩側(cè)施加壓縮力，從而使被夾持安裝在多個(gè)板構(gòu)件之間的釬料熔 滲到多根桿件與多個(gè)貫通孔的間隙中，利用熔滲的釬料將多根桿件與一對(duì)端環(huán)釬焊在一起 的工序。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式的鼠籠式轉(zhuǎn)子的剖視圖。
圖2是構(gòu)成圖1的鼠籠式轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子鐵芯的俯視圖。
圖3是表示圖1的鼠籠式轉(zhuǎn)子的制造工序(轉(zhuǎn)子加熱前的狀態(tài))的圖。
圖4是表示圖1的鼠籠式轉(zhuǎn)子的制造工序(達(dá)到釬焊溫度時(shí)的狀態(tài))的圖。
具體實(shí)施方式
下面，參照?qǐng)D1-圖4對(duì)作為本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖1是沿轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸 向剖切本發(fā)明的實(shí)施方式的鼠籠式轉(zhuǎn)子100的剖視圖。鼠籠式轉(zhuǎn)子100 —體地具有大致 圓筒形狀的轉(zhuǎn)子鐵芯1，配置在轉(zhuǎn)子鐵芯1的軸向兩端部的一對(duì)導(dǎo)電性的端環(huán)2，以及貫通 轉(zhuǎn)子鐵芯1和一對(duì)端環(huán)2的多根導(dǎo)電性的桿件3。這種鼠籠式轉(zhuǎn)子100 —體地安裝在旋轉(zhuǎn) 軸101上，如眾所周知那樣用作感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子。另外，雖然省略了圖示，但在鼠籠式轉(zhuǎn) 子100的周圍配置形成旋轉(zhuǎn)磁場的定子而構(gòu)成感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。
圖2是從端環(huán)一側(cè)觀察轉(zhuǎn)子鐵芯1的俯視圖。轉(zhuǎn)子鐵芯1是將大致環(huán)狀的薄板狀 電磁鋼板疊層而成的疊層體，在轉(zhuǎn)子鐵芯1的中央部分開有用于插入旋轉(zhuǎn)軸101的貫通孔 10。在轉(zhuǎn)子鐵芯1的外周面附近，沿轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸向貫通轉(zhuǎn)子鐵芯1，開有多個(gè)分布在圓周 方向的圓形槽孔11。
如圖1所示，一對(duì)端環(huán)2分別由銅或銅合金制的多片(圖中為兩片)板構(gòu)件21疊 層構(gòu)成。端環(huán)2與圖2的轉(zhuǎn)子鐵芯1呈相同的平面形狀，在端環(huán)2的中央部分開有用于插 入旋轉(zhuǎn)軸101的貫通孔20，在端環(huán)2的外周面附近，與槽孔11相對(duì)應(yīng)地開有多個(gè)分布在圓 周方向的圓形貫通孔22。
各桿件3與端環(huán)2同樣地由銅或銅合金構(gòu)成。桿件3呈大致圓柱形，其斷面形狀 與轉(zhuǎn)子鐵芯1的槽孔11和端環(huán)2的貫通孔22相似。各桿件3分別貫通槽孔11和貫通孔 22，桿件3的兩端部通過例如銀釬料等釬料4與端環(huán)2結(jié)合。
這樣，在本實(shí)施方式中，端環(huán)2和桿件3分別由電阻比鋁低的銅或銅合金構(gòu)成。因 此，與作為構(gòu)成材料使用鋁的情況比較，可以抑制感應(yīng)電動(dòng)機(jī)本身的發(fā)熱。另一方面，由于 銅或銅合金的熔點(diǎn)比鋁高，因而難以通過像鋁壓鑄件那樣鑄造成形來制造鼠籠式轉(zhuǎn)子。因 此，在本實(shí)施方式中，如下所述那樣通過釬焊來結(jié)合端環(huán)2和桿件3。
圖3、圖4是表示本實(shí)施方式的鼠籠式轉(zhuǎn)子100的制造工序的圖，圖3表示的是轉(zhuǎn) 子加熱前的狀態(tài)，圖4表示的是轉(zhuǎn)子加熱后(達(dá)到釬焊溫度時(shí))的狀態(tài)。在制造鼠籠式轉(zhuǎn) 子100的場合，首先，借助于夾具5組裝如圖3所示的臨時(shí)組裝件，即轉(zhuǎn)子組裝件105。夾具 5具有圓筒部51，安裝在圓筒部51下側(cè)的下側(cè)突緣部52，以及安裝在圓筒部51上側(cè)的上 側(cè)突緣部53。下側(cè)突緣部52固定在圓筒部51上，上側(cè)突緣部53沿圓筒部51的外周面可 滑動(dòng)地設(shè)置。雖然省略了圖示，但圓筒部51和上側(cè)突緣部53通過彈簧部件連接，如圖中的 箭頭所示，利用該彈簧部件總是對(duì)轉(zhuǎn)子組裝件105在上下方向作用壓縮的彈簧力。
轉(zhuǎn)子組裝件105例如像圖示那樣將夾具5上下豎立設(shè)置地進(jìn)行組裝。即，將夾具 5的下側(cè)突緣部52的底面豎立設(shè)置在基座50上，沿著圓筒部51依次疊層端環(huán)2 ( —對(duì)板 構(gòu)件21)，轉(zhuǎn)子鐵芯1及端環(huán)2 ( 一對(duì)板構(gòu)件21)，并且從上方將桿件3插入轉(zhuǎn)子鐵芯1的槽 孔11和上下各端環(huán)2的貫通孔22中。所插入的桿件3的底面與基座50的上表面接觸，由 此，規(guī)定了相對(duì)于轉(zhuǎn)子鐵芯1和端環(huán)2的桿件3的上下方向的位置。此外，在這里，將夾具 5的底面與桿件3的底面設(shè)定為相同的高度，但也可以設(shè)定為不同的高度。
端環(huán)2雖由一對(duì)板構(gòu)件21構(gòu)成，但在組裝轉(zhuǎn)子組裝件105時(shí)，如圖3所示，可將預(yù) 先成形為薄片狀的大致環(huán)狀的薄片釬料41安裝成夾在一對(duì)板構(gòu)件21之間。另外，在薄片 釬料41上與圖2的槽孔11相對(duì)應(yīng)地開有多個(gè)貫通孔42。薄片釬料41在轉(zhuǎn)子加熱時(shí)，如后 述那樣填充在端環(huán)2的貫通孔22與桿件3之間的間隙中。薄片釬料41的體積(厚度及直徑)考慮該間隙的大小決定。
在以上的工序之后，將上側(cè)突緣部53安裝在圓筒部51的上側(cè)。這時(shí)，通過圓筒部 51和上側(cè)突緣部53之間的彈簧部件對(duì)上側(cè)端環(huán)2的上下端面與下側(cè)端環(huán)2的上下端面分 別在上下方向施加壓縮力(彈簧力)。
在該狀態(tài)下，利用高頻加熱或使用加熱爐等，將轉(zhuǎn)子組裝件105加熱到薄片釬料 41熔融的溫度(例如800°C左右)。由此，薄片釬料41熔融，被夾具5的彈簧力擠碎。被擠 碎的薄片釬料41如圖4所示，由于毛細(xì)管現(xiàn)象而熔滲到一對(duì)端環(huán)2的貫通孔22與桿件3 之間的間隙中，使各端環(huán)2的一對(duì)板構(gòu)件21的端面彼此接觸，在該狀態(tài)下將桿件3與端環(huán) 2釬焊在一起。
這時(shí)，為了消除轉(zhuǎn)子鐵芯1的槽孔11與桿件3之間的間隙，將槽孔11和桿件3的 直徑設(shè)定成使下式(1)成立。
Dbar (l+kbar · Δ Τ) = Dslot (l+kcore · Δ Τ)(1)
其中，Dbm為室溫下的桿件3的直徑，kb 為桿件3的線膨脹系數(shù)，Dsl。t為室溫下的 轉(zhuǎn)子鐵芯1的槽孔的直徑，kcore為轉(zhuǎn)子鐵芯1的線膨脹系數(shù)，Δ T為室溫與釬焊溫度之差。
若分別將銅與電磁鋼板的代表性的物理性質(zhì)值(例如kba,= 1.8 X ΙΟ"5, kcore = 1.2 X ΙΟ"5)代入上式⑴的kb 、k。。re*，并且將代表性的溫度條件(例如室溫為20°C，釬焊 溫度為800°C，AT = 780 °C )代入Δ T中，則為下式O)。
Dbar/Dslot = 0. 9954(2)
因此，若將桿件3的直徑設(shè)定為槽孔11直徑的99. 54%,則在轉(zhuǎn)子加熱時(shí)在桿件3 與槽孔之間沒有間隙，可以防止釬料41流入到桿件3與槽孔11之間的間隙中。
再有，在本實(shí)施方式中，為了在轉(zhuǎn)子加熱時(shí)在端環(huán)2的貫通孔22與桿件3之間在 圓周方向產(chǎn)生均勻的間隙，按下式(3)設(shè)定轉(zhuǎn)子鐵芯1的槽孔11與端環(huán)2的貫通孔22的 間距圓的直徑。
Dring_p (l+kring · Δ Τ) = Dcore_p(l+kcore · Δ Τ) (3)
其中，Dring_p為室溫下的端環(huán)2的貫通孔的間距圓的直徑，kring為端環(huán)2的線膨脹 系數(shù)(對(duì)于銅kHng = 1.8X ΙΟ"5)，Dcore_p為室溫下的轉(zhuǎn)子鐵芯1的槽孔的間距圓的直徑。
若分別將銅與電磁鋼板的代表性的物理性質(zhì)值(例如kHng = 1.8X ΙΟ"5, kcore = 1. 2X IO-5)代入上式(3)的kring、kcore中，并且將代表性的溫度條件(例如室溫為20°C，釬 焊溫度為800°C，AT = 780 °C )代入Δ T中，則為下式O)。
Dring_p/Dcore_p = 0. 9954(4)
因此，若將端環(huán)2的貫通孔22的間距圓的直徑設(shè)定為轉(zhuǎn)子鐵芯1的槽孔11的間 距圓的直徑的99. M%，則在轉(zhuǎn)子加熱時(shí)在貫通孔22與桿件3之間在圓周方向產(chǎn)生均勻的 間隙，可以得到桿件3的穩(wěn)定的釬焊強(qiáng)度。
若采用本實(shí)施方式，可以得到如下的作用效果。
(1)將薄片釬料41夾持安裝在多個(gè)板構(gòu)件(一對(duì)板構(gòu)件)21之間，在轉(zhuǎn)子加熱時(shí) (達(dá)到釬焊溫度時(shí))由于釬料41熔滲端環(huán)2的貫通孔22與桿件3之間的間隙中，因而不必 超過釬焊范圍而加厚端環(huán)2，可以抑制材料費(fèi)，并且通過減薄端環(huán)2還能使鼠籠式轉(zhuǎn)子100 小型化。也不必在端環(huán)2進(jìn)行槽加工，可以抑制加工成本。
(2)由于為了在轉(zhuǎn)子加熱時(shí)消除轉(zhuǎn)子鐵芯1的槽孔11與桿件3之間的間隙而設(shè)定5了槽孔11和桿件3的直徑，因而，可以防止熔融了的釬料41流入到槽孔11與桿件3之間 的間隙中。另外，在釬焊時(shí)由于可以用槽孔11對(duì)桿件3進(jìn)行定位，因而桿件3的定位不必 用另外的方法進(jìn)行。
(3)為了在轉(zhuǎn)子加熱時(shí)在端環(huán)2的貫通孔22與桿件3之間在圓周方向產(chǎn)生均勻的 間隙，設(shè)定了轉(zhuǎn)子鐵芯1的槽孔11與端環(huán)2的貫通孔22的間距圓的直徑，因而能將桿件3 穩(wěn)定地釬焊到端環(huán)2上，提高了釬焊的可靠性。
(4)由于在夾具5的內(nèi)部設(shè)有彈簧部件，在轉(zhuǎn)子加熱時(shí)對(duì)各端環(huán)2的上下端面施加 了壓縮力，因而可以很容易地使被夾持安裝在一對(duì)板構(gòu)件21的之間的薄片釬料41熔滲到 桿件3與貫通孔22之間的間隙中。
(5)由于端環(huán)2和桿件3由銅和銅合金構(gòu)成，因而可以抑制感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱。
此外，在本實(shí)施方式中，雖然將桿件3、轉(zhuǎn)子鐵芯1的槽孔11和端環(huán)2的貫通孔22 分別形成圓形斷面，但斷面形狀也可以是圓形以外的形狀。這時(shí)，最好各斷面為相似形。雖 然將兩片板構(gòu)件21疊層構(gòu)成端環(huán)2，但也可以疊層三片以上的板構(gòu)件21。雖然端環(huán)2和桿 件3由銅和銅合金構(gòu)成，但也可以由電阻較小的其它導(dǎo)電性材質(zhì)構(gòu)成。
雖然在夾具5的內(nèi)部設(shè)有彈簧部件而對(duì)各端環(huán)2的上下端面施加了壓縮力，但施 加壓縮力的機(jī)構(gòu)不限定于此。例如，夾具5可以由線膨脹系數(shù)至少比轉(zhuǎn)子鐵芯1小的材質(zhì) 構(gòu)成，在轉(zhuǎn)子加熱時(shí)利用夾具5與鼠籠式轉(zhuǎn)子100的熱伸長量之差來施加壓縮力。
根據(jù)本發(fā)明，由于通過預(yù)先被夾持安裝在多個(gè)板構(gòu)件之間的釬料的熔滲來釬焊桿 件和端環(huán)，因而不必進(jìn)行為將釬料配置在端環(huán)上的槽加工，可以減薄端環(huán)，可以廉價(jià)地構(gòu)成 鼠籠式轉(zhuǎn)子。
以上，通過較佳實(shí)施方式說明了本發(fā)明，但本行業(yè)的人員可知，只要在本發(fā)明的保 護(hù)范圍內(nèi)可進(jìn)行種種修正及變更。
權(quán)利要求
1.一種鼠籠式轉(zhuǎn)子，具有沿轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸方向開有多個(gè)圓周方向的槽孔(11)的轉(zhuǎn)子鐵芯(1)； 配置在上述轉(zhuǎn)子鐵芯的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸方向的兩側(cè)，并且與上述圓周方向的多個(gè)槽孔相對(duì) 應(yīng)地開有圓周方向的多個(gè)貫通孔02)的一對(duì)端環(huán)O)；以及分別插入上述多個(gè)槽孔和上述多個(gè)貫通孔中的多根桿件(3)；上述多根桿件的兩端部與上述一對(duì)端環(huán)分別通過釬焊結(jié)合；該鼠籠式轉(zhuǎn)子的特征在于，上述一對(duì)端環(huán)分別由多個(gè)板構(gòu)件(21)疊層而成，上述多根桿件與上述一對(duì)端環(huán)分別 被預(yù)先夾持安裝在上述多個(gè)板構(gòu)件之間并在轉(zhuǎn)子加熱時(shí)熔滲的釬料Gl)釬焊在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鼠籠式轉(zhuǎn)子，其特征在于，上述多根桿件由線膨脹系數(shù)比上述轉(zhuǎn)子鐵芯大的材質(zhì)構(gòu)成，并且形成為在轉(zhuǎn)子加熱時(shí) 封閉上述多根桿件的外周面與上述多個(gè)槽孔的內(nèi)周面之間的間隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鼠籠式轉(zhuǎn)子，其特征在于，上述一對(duì)端環(huán)分別由線膨脹系數(shù)比上述轉(zhuǎn)子鐵芯大的材質(zhì)構(gòu)成，并且形成為在轉(zhuǎn)子加 熱時(shí)上述多個(gè)貫通孔的間距圓直徑與上述多個(gè)槽孔的間距圓直徑相互相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任何一項(xiàng)所述的鼠籠式轉(zhuǎn)子，其特征在于， 上述多根桿件和上述一對(duì)端環(huán)分別由銅或銅合金構(gòu)成，
5.一種鼠籠式轉(zhuǎn)子的制造方法，其特征在于，包括以下工序在沿轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸方向開有多個(gè)圓周方向的槽孔(11)的轉(zhuǎn)子鐵芯(1)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸方 向的兩側(cè)，設(shè)有分別將多個(gè)板構(gòu)件疊層而成的一對(duì)端環(huán)O)，將與上述多個(gè)槽孔相對(duì)應(yīng)地開 有圓周方向的多個(gè)貫通孔02)的上述一對(duì)端環(huán)以在上述多個(gè)板構(gòu)件之間夾持安裝了釬料 (41)的狀態(tài)進(jìn)行配置，并且分別將多根桿件( 插入上述多個(gè)槽孔和上述多個(gè)貫通孔中而 形成轉(zhuǎn)子組裝件(105)的工序；對(duì)上述轉(zhuǎn)子組裝件進(jìn)行加熱的工序；在上述轉(zhuǎn)子組裝件加熱時(shí)，對(duì)上述一對(duì)端環(huán)的兩側(cè)施加壓縮力，從而使被夾持安裝在 上述多個(gè)板構(gòu)件之間的上述釬料熔滲到上述多根桿件與上述多個(gè)貫通孔的間隙中，利用熔 滲的上述釬料將上述多根桿件與上述一對(duì)端環(huán)釬焊在一起的工序。
全文摘要
本發(fā)明涉及鼠籠式轉(zhuǎn)子及鼠籠式轉(zhuǎn)子的制造方法。本發(fā)明的鼠籠式轉(zhuǎn)子，具有沿轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸方向開有多個(gè)圓周方向的槽孔的轉(zhuǎn)子鐵芯；配置在轉(zhuǎn)子鐵芯的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸方向的兩側(cè)，并且與圓周方向的多個(gè)槽孔相對(duì)應(yīng)地開有圓周方向的多個(gè)貫通孔的一對(duì)端環(huán)；以及分別插入多個(gè)槽孔和多個(gè)貫通孔中的多根桿件。多根桿件的兩端部與一對(duì)端環(huán)分別通過釬焊結(jié)合；一對(duì)端環(huán)分別由多個(gè)板構(gòu)件疊層而成，多根桿件與一對(duì)端環(huán)分別被預(yù)先夾持安裝在多個(gè)板構(gòu)件之間并在轉(zhuǎn)子加熱時(shí)熔滲的釬料釬焊在一起。
文檔編號(hào)H02K15/02GK102035327SQ20101050009
公開日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月7日
發(fā)明者前田尚志, 福田正干 申請(qǐng)人:發(fā)那科株式會(huì)社