笼型感应电动机及笼型感应电动机的制造方法与流程

本发明涉及一种笼型感应电动机及笼型感应电动机的制造方法。

背景技术：

在笼型电动机的转子铁芯的外周侧设有多个槽，在各槽中插入有棒状的转子导体。插入到各槽中的转子导体的两端的、称为短路环(日文：短絡環)的环状的导体被接合，以形成笼形的转子导体(笼型转子)。通过由定子线圈产生的旋转磁场与转子铁芯槽内的转子导体交叉，而在转子导体上产生感应电动势。因产生的感应电动势而在构成闭合电路的转子导体中流过感应电流，从而在转子铁芯产生磁极。因上述转子铁芯的磁极与旋转磁场的磁极间的相互作用，而在转子上产生周向的力。上述力成为感应电动机的转子轴的输出转矩。

转子导体会因由旋转磁场所感应的电流的急剧变化而发生变形，并且因由感应电流引起的温度变化，而使转子导体发生伸缩。此外，在转子导体上作用有由旋转产生的离心力和来自外部的振动。因上述转子导体的变形、伸缩、离心力、振动等，产生转子导体相对于转子铁芯的相对移动。

为了防止转子导体与转子铁芯之间的相对移动，进行将转子导体固定于转子铁芯的槽的、称为模锻(日文：スエッジ)的铆接作业。在上述作业中，利用凿子(日文：タガネ)，在插入到转子铁芯槽的转子导体的外周侧的表面的宽度方向中央部处设置有凿入槽(日文：打込溝)。藉此，转子导体的外周侧朝槽的宽度方向隆起，而形成凸出部。隆起的凸出部处于在转子铁芯槽两侧的壁面之间顶撑的状态，利用转子导体与转子铁芯槽的内壁面之间的顶撑力，使得转子导体固定于转子铁芯槽。

例如，在专利文献1中公开了一种笼型感应电动机，该笼型感应电动机通过在插入到转子铁芯槽的转子导体形成凿入槽而被固定(特别地参照图1、图2)。在上述笼型感应电动机中，作为用于将转子导体牢固地固定于转子铁芯槽的凿入槽，在转子导体的外周侧的表面的轴向的中央部附近，在规定长度范围内设置有深槽、即第一凿入槽。此外，在转子导体的外周侧的表面的轴向的中央部附近以外的部位，设置有比第一凿入槽浅的第二凿入槽。在形成第一凿入槽、第二凿入槽时，朝宽度方向隆起的转子导体在顶撑于转子铁芯槽的两侧壁面的状态被固定。对上述转子导体进行固定的部分也称作固定部。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利实开平03-045071号公报

技术实现要素：

发明所要解决的技术问题

如上所述，通过运转中的温度反复上升、下降，从而使转子导体发生伸缩。此外，在旋转时，离心力作用于转子导体。由于转子铁芯由槽宽度相同的层叠体构成，因此，因转子导体的伸缩及离心力等，而使转子铁芯槽的壁面与转子导体之间产生相对微小的移动，从而转子导体的固定部经年会产生微小变形及磨损。藉此，转子导体与转子铁心槽的内壁面之间的顶撑力减小，存在转子导体会在转子铁心槽内朝转子的轴向移动的可能性。

本发明鉴于上述实际情况而完成的，其目的在于提供一种笼型感应电动机及笼型感应电动机的制造方法，即使在因经年的微小变形或磨损而使转子导体与转子铁芯槽的两侧壁面间的顶撑力减小，也能防止转子导体的轴向的移动。

解决技术问题所采用的技术方案

为了实现上述目的，本发明的笼型感应电动机具有以下的结构。转子铁芯在外周侧设有多个沿轴向延伸的槽。转子导体是插入各槽的棒状的导体，在插入到各槽之后在外周侧形成沿槽宽度方向隆起的凸出部，通过在凸出部与各槽的两个侧壁面之间产生的顶撑力，将转子导体固定于各槽。在与凸出部抵接的各槽的外周侧的内壁，沿轴向设有凹凸。

发明效果

在本发明的笼型感应电动机中，在转子铁芯的槽的外周侧的内壁沿轴向设有凹凸。因而，当为了对插入到转子铁芯的槽的转子导体进行固定而沿槽宽度方向隆起的凸出部形成于转子铁芯的外周侧时，在与凹部抵接的部分和凸部处，凸出部中的转子导体的宽度方向的隆起的大小出现差异，从而在凸出部也沿轴向设有凹凸。藉此，即使因经年的微小的变形或磨损而使转子导体与转子铁芯槽的两侧壁面间的顶撑力减小，也能防止转子导体相对于转子铁芯在轴向上的相对移动。

附图说明

图1是表示本发明实施方式1的笼型感应电动机的转子铁芯的整体结构的立体图。

图2是图1的被破碎的部分的放大图。

图3是沿图2的a-a’线的剖视图。

图4是沿图2的b－b’线的剖视图。

图5是旋转铁心的纵剖视图。

图6是现有的笼型感应电动机的转子导体凸出部的俯视图。

图7是沿图6的c－c’线的剖视图。

图8是表示本发明实施方式2的笼型感应电动机的转子铁芯的槽部分的剖视图。

图9是表示本发明实施方式3的笼型感应电动机的转子铁芯的槽部分的剖视图。

图10是表示本发明实施方式4的笼型感应电动机的转子铁芯的槽部分的剖视图。

图11是表示本发明实施方式5的笼型感应电动机的转子铁芯的槽部分的剖视图。

图12是表示本发明实施方式6的笼型感应电动机的转子铁芯的槽内的转子导体凸出部的俯视图。

图13是表示本发明实施方式7的笼型感应电动机的转子铁芯的槽内的转子导体凸出部的俯视图。

图14是表示本发明实施方式8的笼型感应电动机的转子铁芯的槽部分的剖视图。

图15是表示本发明实施方式9的笼型感应电动机的转子铁芯的槽部分的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。

实施方式1

首先，对本发明实施方式1进行说明。

本发明实施方式1的笼型感应电动机通过在转子铁芯槽的内壁的外周侧沿轴向设置凹凸，从而在转子导体的凸出部与转子铁芯槽的内壁之间设置高低差，来防止转子导体相对于转子铁芯的轴向的相对移动。在图1中，示出了笼型感应电动机的转子铁芯的整体结构。如图1所示，转子铁芯100是以转子轴8为中心轴的圆柱状的铁芯。在转子铁芯100的外周侧设有多个沿转子轴8的方向延伸的一连串的铁芯槽2、52。在图1中，为了能目前确认铁芯槽2、52的局部，将转子铁芯100局部破碎而进行图示。如图1所示，在转子铁芯100的多个铁芯槽2、52的外周侧设有宽幅部10(凹部)，该宽幅部10的槽宽度比其它部分的槽宽度大。如后文所述，上述宽幅部10设于与凸出部抵接的部分，该凸出部设于被插入到铁芯槽2、52的转子导体的外周侧的轴向中央。

在图2中，放大示出了图1的被破碎的部分的截面。在图2中，在铁芯槽2中插入有棒状的转子导体5。

转子铁芯100由两种铁芯1、51构成。铁芯1配置在转子轴8的方向上的中心部。铁芯1通过层叠10块至20块芯板而形成。例如，在芯板的厚度为0.5mm的情况下，铁芯1整体的厚度为5～10mm。铁芯51以夹着铁芯1的方式配置在转子轴8的方向的两侧。铁芯51也通过层叠多块芯板而形成。转子铁芯100的大半部分由铁芯51形成。

铁芯槽2由铁芯1形成，铁芯槽52由铁芯51形成。铁芯槽2与铁芯槽52的截面形状不同。

在图3中，示出了沿图2的a－a’线的截面。如图3所示，在铁芯1的铁芯槽2的外周端设有半开口部3，该半开口部3的开口的大小被限制到大约一半。设于铁芯1的铁芯槽2的外周侧的宽度l1比内周侧的宽度l2大。

在图4中，示出了沿图2的b－b’线的截面。如图4所示，在铁芯51的铁芯槽52的外周端设有半开口部53，该半开口部53的开口的大小被限制到大约一半。设于铁芯51的铁芯槽52的宽度均等。铁芯槽52的宽度与内周侧的宽度l2相同。

这样，在铁芯槽2、52中，铁芯槽2的仅外周侧的宽度变大。藉此，形成有宽幅部10，在铁芯槽2、52的内壁的外周侧沿转子轴8的方向形成有凹凸。

在图5中，示出了转子铁芯100的纵向截面(沿转子轴8的截面)。如图3、图4及图5所示，将转子导体5插入到转子铁芯槽5、52。然后，进行通过将凿子9从铁芯1、51的铁芯槽5、52的外周端的半开口部3、53按压到转子导体5的外周面而施加的按压力，来使转子导体5的外周面的轴向中央部凹陷的模锻。如图2、图3及图4所示，通过上述模锻，在转子导体5的外周部的宽度方向中央部形成模锻槽6(长度w)。藉此，转子导体5的外周侧的部分朝槽宽度方向隆起，形成凸出部4、54。上述隆起的外周侧的部分、即凸出部4、54处于被按压在铁芯槽2、52的两侧壁面之间的状态，并在该部分与两侧壁面之间产生顶撑力。其结果是，转子导体5被固定于铁芯槽2、52。

在上述笼型感应电动机中，如上所述，在铁芯槽2的外周侧的内壁形成有因宽幅部10等而出现的凹凸。在与该宽幅部10抵接的部分(铁芯槽2的部分)形成有凸出部4，在与铁芯槽52抵接的部分形成有凸出部54。因上述凹凸，在将凿子9凿入转子导体5的外周侧的表面时，在宽幅部10及其它部分处，在转子轴8的方向上的中心部处的转子导体5的宽度方向的隆起大小出现差异，使得凸出部4比夹着转子轴8的方向上的中心部位于两侧的凸出部54大。其结果是，在凸出部4与凸出部54之间设有与宽幅部10与其它部分间的高低差相应的高低差。

接着，对笼型感应电动机的制造方法进行说明。

首先，将铁芯1、51层叠来形成转子铁芯100。在铁芯1的铁芯槽2和铁芯51的铁芯槽52中，由于截面形状不同，因此，在转子铁芯槽2、52的外周侧的内壁沿转子轴8的方向形成有凹凸。接着，将转子导体5插入铁芯槽2、52。然后，进行通过使用凿子9经由半开口部3、53施加的按压力来使转子导体5的外周面的宽度方向中央部凹陷的模锻。其结果是，如图2、图3及图4所示，转子导体5的外周部朝铁芯槽2、52的槽宽度方向隆起而形成凸出部4、54，而处于被按压于插入有转子导体5的铁芯槽2、52的两侧壁面的状态。在此状态下，即使在转子导体5作用有比由向壁面按压的按压力乘以接触面的静摩擦系数所得到的静摩擦力小的力，转子导体5与铁芯槽2、52之间也不会发生相对移动，从而成为转子导体5被固定于铁芯槽2、52的原样。

在本实施方式1的笼型感应电动机中，设于铁芯1的铁芯槽2的外周侧的宽度l1构成为比设于铁芯51的铁芯槽52的外周侧的宽度l2大。藉此，如图2所示，成为在设于铁芯1的铁芯槽2的部分的转子导体5的外周部的槽宽度方向的凸出部4与设于铁芯51的铁芯槽52的转子导体5的外周部的槽宽度方向的凸出部54之间设有高低差的状态。

如上所述，转子导体5因由旋转磁场所感应的电流的急剧变化而发生变形，并因由感应电流产生的温度变化而使转子导体5发生伸缩。此外，在转子导体5上作用有由旋转产生的离心力以及来自外部的振动。然而，因凸出部4与凸出部54间的高低差，能防止转子导体5相对于转子铁芯100在转子轴8的方向上的相对移动。

与之相对的是，在现有的笼型感应电动机中，如图6及图7所示，由一种铁芯61形成转子铁芯。设于铁芯61的铁芯槽62的宽度全部为相同的l2。因而，通过经由半开口部63进行的模锻而设置的转子导体5的凸出部64的宽度是均等的。因而，转子导体5向铁芯槽62的固定仅通过向铁芯槽62的两侧壁面的顶撑力而实现。

如上所述，根据本实施方式1，在与凸出部4、54抵接的转子铁芯槽2、52的外周侧的内壁，沿转子轴8的方向设有凹凸。因而，在形成凸出部4、54时，在与凹部(宽幅部10)抵接的部分及除此之外的部分处，凸出部中的转子导体5的宽度方向的隆起的大小出现差异，在凸出部4、54沿转子轴8的方向设有凹凸。利用由上述凹凸产生的高低差，即使因经年的微小变形或磨损，而使转子导体5与铁芯槽2、52的两侧壁面之间的顶撑力减小，也能防止转子导体5相对于转子铁芯100在转子轴8的方向上的移动。

实施方式2

接着，对本发明实施方式2进行说明。

本实施方式2的笼型感应电动机的转子的结构除了使用图8所示的具有铁芯槽12的铁芯11来代替铁芯1以作为转子铁芯100的转子轴8的方向的中央部的铁芯之外，与上述实施方式1的笼型感应电动机的转子的结构相同。

如图8所示，铁芯11的铁芯槽12在转子铁芯100的外周侧具有宽幅部20。宽幅部20从转子轴8的方向观察时，内壁沿转子铁芯100的半径方向呈山形的凹状。在宽幅部20中，最大的槽宽度为l1。宽幅部20之外的槽宽度为比l1小的l2。

在本实施方式2中，与上述实施方式1同样地，通过经由半开口部13、53进行的模锻而形成的凸出部4、54中的、位于转子导体5的外周部的凸出部4的宽度比转子铁芯100的轴向中央部之外的、位于转子导体5的外周部的凸出部54的宽度大(参照图2)。因而，在凸出部4与凸出部54之间设有与铁芯槽12、52的高低差相接的高低差。因此，能防止转子导体5相对于转子铁芯100在转子轴8的方向上的相对移动。

此外，在本实施方式2中，转子导体5的凸出部4沿转子铁心100的半径方向呈山形地与铁芯槽12的两侧壁面啮合。利用上述凸出部4，除了能防止转子导体5与转子铁芯100在槽宽度方向及转子轴8的方向上的相对移动之外，还能防止转子铁芯100在半径方向上的相对移动。

实施方式3

接着，对本发明实施方式3进行说明。

本实施方式3的笼型感应电动机的转子的结构除了使用图9所示的具有铁芯槽22的铁芯21来代替铁芯1以作为转子铁芯100的转子轴8的方向的中央部的铁芯之外，与上述实施方式1的笼型感应电动机的转子的结构相同。

在铁芯21的铁芯槽22中，在外周侧形成有宽幅部30。宽幅部30的最大的槽宽度为l1。宽幅部30之外的部分的槽宽度是l2。若是这样，通过经由半开口部23进行的模锻而形成为与宽幅部30抵接的凸出部4的宽度为转子铁芯100的轴向中央部之外的转子导体5的凸出部54的宽度以上(参照图2)。因而，与上述实施方式1同样地，在凸出部4与凸出部54之间设有与铁芯槽22、52的高低差相应的高低差。因如图，能防止转子导体5在转子轴8的方向上的移动。

此外，在宽幅部30中，从转子轴8的方向观察时，内壁沿转子铁芯100的半径方向呈圆形的凹状。因而，除了能防止转子导体5与转子铁芯100在槽宽度方向及转子轴8的方向上的相对移动之外，还能防止转子铁芯100在半径方向上的相对移动。

此外，在本实施方式3中，铁芯槽22的内壁处的角部的数量比实施方式1中的少。因而，能使构成转子铁芯100的铁芯21的冲裁模具的冲裁寿命比上述实施方式1、实施方式2中的冲裁寿命长。

实施方式4

接着，对本发明实施方式4进行说明。

本实施方式4的笼型感应电动机的转子的结构除了使用图10所示的具有铁芯槽32的铁芯31来代替铁芯1以作为转子铁芯100的转子轴8的方向的中央部的铁芯之外，与上述实施方式1的笼型感应电动机的转子的结构相同。

如图10所示，铁芯31的铁芯槽32的截面形状呈转子铁芯100的外周侧的宽度大、且底部窄的锥形。即，在本实施方式中，宽幅部40从转子铁芯100的外周侧设置到底部。宽幅部40的最大的槽宽度为l1，最小的槽宽度为l2。通过这样，利用经由半开口部33进行的模锻，形成于转子铁芯100的轴向中央部的凸出部4的宽度比转子铁芯100的轴向中央部之外的转子导体5的凸出部54的宽度大(参照图2)。因而，与上述实施方式1同样地，在凸出部4与凸出部54之间设有与铁芯槽32、52之间的高低差对应的高低差。因而，能防止转子导体5在转子轴8的方向上的相对移动。

此外，由于铁芯槽32的内壁处的角部的部位比上述实施方式1中的少，因此，能使铁芯槽32的冲裁模具的冲裁寿命比实施方式1的铁芯1的冲裁寿命长。

实施方式5

接着，对本发明实施方式5进行说明。

本实施方式5的笼型感应电动机的转子的结构除了使用图11所示的具有铁芯槽42的铁芯41来代替铁芯1以作为转子铁芯100的转子轴8的方向的中央部的铁芯之外，与上述实施方式1的笼型感应电动机的转子的结构相同。

如图11所示，铁芯41的铁芯槽42的截面形状为比转子铁芯100的轴向中央部之外的铁芯槽52的宽度大的长方形。即，在本实施方式中，宽幅部50从转子铁芯100的外周侧设置到底部，其截面为长方形。宽幅部50的槽宽度为l1。通过这样，由经由半开口部43进行的模锻而形成的凸出部4的宽度比凸出部54的宽度大(参照图2)。因而，在凸出部4与凸出部54之间设有与铁芯槽42、52之间的高低差对应的高低差。其结果是，与上述实施方式1同样地，能防止转子导体5在转子轴8的方向上的移动。

此外，铁芯槽42的内壁处的角部的数量比上述实施方式1中的少。因而，能使在转子铁芯100上构成铁芯槽42的冲裁模具的冲裁寿命比上述实施方式1的铁芯1的冲裁模具的冲裁寿命长。

实施方式6

接着，对本发明实施方式6进行说明。

如图12所示，本实施方式6的笼型感应电动机的转子的结构在设有铁芯1、51以作为转子铁芯100的铁芯这一点上，与上述实施方式1的笼型感应电动机的转子的结构相同。

在本实施方式中，如图12所示，铁芯1配置于多个部位，在铁芯1之间配置有铁芯51。通过这样，能在转子轴8的方向上设置多个宽幅部，从而能增加在转子轴8的方向上的高低差的数量。因而，能更牢固地防止转子导体5在转子轴8的方向上的相对移动。此外，即使使用铁芯11、铁芯21、铁芯31或铁芯41来代替铁芯1以作为转子铁芯100的铁芯，也能与上述同样地，更牢固地防止转子导体5在转子轴8的方向上的相对移动。

实施方式7

接着，对本发明实施方式7进行说明。

本实施方式7的笼型感应电动机的转子的结构在使用图13所示的具有铁芯槽72的铁芯71来代替铁芯1以作为转子铁芯100的转子轴8的方向的中央部的铁芯这一点上，与上述实施方式1的笼型感应电动机的转子的结构有所不同。

如图13所示，铁芯71的铁芯槽72为宽幅部70的内壁的槽宽度沿转子轴8的方向发生变化的凹状的槽，其中，上述宽幅部70与通过模锻形成于转子轴8的方向的中央部处的凸出部对应。通过将槽宽度每个稍许不同的芯板按槽宽度从小到大的顺序或是从大到小的顺序排列并层叠，来形成具有这种内壁的宽幅部70。宽幅部70的最大的槽宽度为l1。通过这样，铁芯槽72的内壁在转子轴8的方向上呈凹状，而转子导体5的凸出部的形状呈顺着上述凹状的凸状。因而，能防止转子导体5相对于转子铁芯100在转子轴8的方向上的相对移动。

实施方式8

接着，对本发明实施方式8进行说明。

本实施方式8的笼型感应电动机的转子的结构除了使用图14所示的具有铁芯槽82的铁芯81来代替铁芯1以作为转子铁芯100的转子轴8的方向的中央部的铁芯之外，与上述实施方式1的笼型感应电动机的转子的结构相同。

如图14所示，在铁芯81的铁芯槽82中，当从转子轴8的方向观察的情况下，与通过经由半开口部83进行的模锻而形成于转子轴8的方向的中央部处的凸出部相对应的宽幅部80的内壁的形状呈沿转子铁芯100的半径方向连续的两个山形。宽幅部80的最大的槽宽度为l1，其它部分的槽宽度为l2。通过这样，能防止转子导体5相对于转子铁芯100在半径方向上的相对移动。此外，能增加沿转子铁芯100的半径方向的高低差的数量。因而，能更牢固地防止转子导体5在转子轴8的方向上的相对移动。

实施方式9

接着，对本发明实施方式9进行说明。

本实施方式9的笼型感应电动机的转子的结构除了使用图15所示的具有铁芯槽92的铁芯91来代替铁芯1，以作为转子铁芯100的转子轴8的方向的中央部的铁芯之外，与上述实施方式1的笼型感应电动机的转子的结构相同。

如图15所示，在铁芯91的铁芯槽92中，与通过经由半开口部93进行的模锻而形成于转子轴8的方向的中央部处的凸出部相对应的宽幅部90的内壁呈从外周侧向底部侧变细的锥状。宽幅部90的最大的槽宽度为l1。通过这样，能防止转子导体5相对于转子铁芯100在半径方向上的相对移动。

如以上详细说明的那样，根据上述各实施方式，在转子铁芯100的槽的内壁，沿转子轴8的方向设有凹凸。因而，当通过为了对插入到转子铁芯100的槽中的转子导体5加以固定而进行的模锻，使朝槽宽度方向隆起的凸出部形成于转子铁芯100的外周侧时，沿着转子铁芯100的槽的内壁的凹凸，使转子导体5的宽度方向的隆起的大小出现差异，从而在凸出部也沿着转子轴8的方向设置有凹凸。藉此，即使因经年的微小的变形或磨损而使转子导体5与转子铁芯槽的两侧壁面的顶撑力减小，也能防止转子导体5相对于转子铁芯100在转子轴8的方向上的相对移动。

另外，宽幅部的内壁的形状并不局限于上述各实施方式。例如，内壁的形状也可以是梯形。

另外，上述各实施方式中的、形成于转子铁芯槽的内壁的凹凸也可以将凹部和凸部相互颠倒。即，凹、凸可以颠倒。此外，转子铁芯槽的沿转子轴8的方向形成的凹凸也可以仅设于转子铁芯槽的内壁的一侧。

另外，在上述各实施方式中，通过模锻形成凸出部，但也可以通过模锻之外的方法形成凸出部。

本发明在不脱离本发明的广义的精神和范围的情况下，能实现各种实施方式及变形。此外，上述实施方式用于对本发明进行说明，并不对本发明的范围进行限定。即，本发明的范围是由权利要求书来表示的，而不是由上述实施方式来表示的。此外，在权利要求书内及与之外相同的发明含义的范围内实施的各种变形应当视作本发明的范围之内。

工业上的可利用性

本发明适于作为笼型感应电动机的转子的结构采用。

符号说明

1铁芯；2铁芯槽；3半开口部；4凸出部；5转子导体；6模锻槽；8转子轴；9凿子；10宽幅部；11铁芯；12铁芯槽；13半开口部；20宽幅部；21铁芯；22铁芯槽；23半开口部；30宽幅部；31铁芯；32铁芯槽；33半开口部；40宽幅部；41铁芯；42铁芯槽；43半开口部；50宽幅部；51铁芯；52铁芯槽；53半开口部；54凸出部；61铁芯；62铁芯槽；63半开口部；64凸出部；70宽幅部；71铁芯；72铁芯槽；80宽幅部；81铁芯；82铁芯槽；83半开口部；90宽幅部；91铁芯；92铁芯槽；93半开口部；100转子铁芯。