特許 7265850 かご型ロータ及びかご型ロータを製造するための方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-04-19

(45)【発行日】2023-04-27

(54)【発明の名称】かご型ロータ及びかご型ロータを製造するための方法

(51)【国際特許分類】

   H02K 17/16 20060101AFI20230420BHJP

   H02K 15/02 20060101ALI20230420BHJP

【ＦＩ】

H02K17/16 A

H02K15/02 J

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2018187170

(22)【出願日】2018-10-02

(65)【公開番号】P2019092370

(43)【公開日】2019-06-13

【審査請求日】2021-09-10

(31)【優先権主張番号】10 2017 010 685.1

(32)【優先日】2017-11-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】592179160

【氏名又は名称】ヴィーラント ウェルケ アクチーエン ゲゼルシャフト

【氏名又は名称原語表記】ＷＩＥＬＡＮＤ－ＷＥＲＫＥ ＡＫＴＩＥＮＧＥＳＥＬＬＳＣＨＡＦＴ

(74)【代理人】

【識別番号】100081570

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 彰芳

(72)【発明者】

【氏名】ガーハード ツァム

(72)【発明者】

【氏名】ボルガー ヴォッガサー

(72)【発明者】

【氏名】ミッチェル ウォルフ

(72)【発明者】

【氏名】クリストフ カストル

【審査官】三島木 英宏

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１３／００４９５１６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－１８７８６６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ １７／１６

Ｈ０２Ｋ １５／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

シャフト（２）と、内部に配置されたロータバー（４）及び短絡環（５）を有するロータ積層コア（３）とを有する、非同期機械のためのかご型ロータ（１）であって、前記短絡環（５）の少なくとも一部がディスクパケット（７）で構成されており、このディスクパケットは、ロータバー（４）を貫通させるための透孔（６３）を有するディスク（６）で層状に構成されており、前記ロータバー（４）の端部が、前記ロータ積層コア（３）から前記ディスクパケット（７）を通って貫通している、前記かご型ロータにおいて、
－前記ディスクパケット（７）における隣り合ったディスク（６）が互いに離間しているとともに、隙間（８）を形成していること、
－前記隙間（８）により生じる隣り合う２つのディスク（６）の間の間隔が、前記ディスク（６）に突出された構成物（６１）によって形成されていること、ディスクパケット（７）の最奥のディスク（６）の構成物（６１）によってロータ積層コア（３）の間に、全面接触を避ける隙間を形成していること、及び
－前記隙間（８）には、少なくとも前記構成物（６１）の範囲にあって、はんだ結合部である継ぎ合わせ結合部（９）が存在していることとし、そのはんだ結合部による継ぎ合わせ結合部（９）の材料はロータバー（４）の軸方向にも透孔（６３）とロータバー（４）の間に入り込んでいることを特徴とするかご型ロータ。

【請求項2】

前記構成物（６１）が段状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のかご型ロータ。

【請求項3】

前記構成物（６１）の裏面側にくぼみ（６２）が形成されていることを特徴とする請求項１～２のいずれか１項に記載のかご型ロータ。

【請求項4】

前記くぼみ（６２）が段状に形成されていることを特徴とする請求項３に記載のかご型ロータ。

【請求項5】

ディスク（６）の前記構成物（６１）が、一部について、隣り合うディスク（６）の前記くぼみ（６２）に係合していることを特徴とする請求項３又は４に記載のかご型ロータ。

【請求項6】

ディスク（６）の前記構成物（６１）が、隣り合うディスク（６）のアンダーカットされたくぼみ（６２）に係合していることを特徴とする請求項５に記載のかご型ロータ。

【請求項7】

各くぼみ（６２）の容積が、部分的にのみ、前記くぼみに係合する構成物（６１）によって満たされており、これにより、前記継ぎ合わせ結合部（９）のはんだが、前記隙間（８）を介してアクセス可能な前記くぼみ（６２）の残留容積（８１）を満たしていることを特徴とする請求項５に記載のかご型ロータ。

【請求項8】

請求項１～７のいずれか１項に記載のかご型ロータを製造するための方法において、
以下のステップ：
－ディスク（６）のためのシートメタルブランクを提供するステップと、
そのシートメタルブランクに前記ロータバー（４）及び前記シャフト（２）のための透孔（６３，６４）を打ち抜くステップと、
それに続けて前記構成物（６１）及び前記くぼみ（６２）を前記ディスク（６）に刻設するステップと、
次いで短絡環（５）のディスクパケット（７）とするため前記ディスク（６）を組み立てるステップと、
次いで－ロータバー（４）及びシャフト（２）を有するロータ積層コア（３）に前記短絡環（５）を配置するステップと、
－少なくとも前記構成物（６１）の範囲に、隣り合うディスク（６）のそれぞれ形成された隙間（８）へはんだを設けることで、前記継ぎ合わせ結合部（９）を形成するステップと
によって特徴付けられた方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、請求項１の前文によるかご型ロータと、請求項９の前文による、かご型ロータを製造するための方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

公知のかご型ロータは、溝を備えたロータ積層コアと、良好な導電性を有する材料から成る、溝内に設けられたロータバーとを含んでいる。ロータバーの端部は、ロータ積層コアの端面を越えて突出しているとともに、コンパクトな短絡環に固くはんだ付けされているか、又は溶接されている。ロータバーの端部は、硬質はんだのための台を形成するとともに、硬質はんだで満たされている、短絡環においてねじ込まれたリング溝に突出している。ロータ積層コアの層間剥離及び妨害的な振動を防止するために、個別のコンパクトなプレッシャリングが端面側でロータ積層コアにはめ込まれている。また、ロータ積層コアの溝内でのロータバーの軸方向の変位を防止するために、ロータバーは、ロータ積層コアに機械的に固結されている。

【0003】

ロータ巻線を有するかご型ロータが特許文献１から知られている。ロータ巻線は、ロータ積層コアの閉鎖された溝内に配置されその端面側から突出した、導電性のロータバーを含んでいる。突出した端部は、良好な導電性を有する短絡環に導電的に接続されている。短絡環は、ロータコアに合わせて、良好な導電性を有する材料から成る溝付けされた積層コアとして形成されているとともに、端面側の圧力体として、全面において伝熱するようにロータ積層コアに密に接触しつつその閉鎖された溝においてロータバーに固結されている。特徴は、短絡環のための導電性の個別コアが、ロータコアよりも大きな厚さを有しているものの、その他の点ではロータコアと同一の形状及び大きさを有していることにある。かご型ロータの製造時には、短絡環及びロータコアは、共通にパケット化されるとともに、端面側で差し込まれるロータバーが設けられ、その後、パケット全体を軸方向にはめ込みつつロータバーの端部が短絡環と固くはんだ付けされる。

【0004】

加えて、非同期機械において用いるための短絡環を有するかご型ロータが特許文献２から知られている。短絡環は、互いに離間し板層間に冷却通路を形成する銅板で構成されている。銅板間の間隔は、適当なスペーサによって保持される。短絡環の配置に際して、はんだで形成された結合体が、かご型ロータの軸方向において、ロータバーに沿ってロータ積層コア内まで延在しており、これにより、端板を省略することが可能である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】独国特許出願公開第３４２１５３７号明細書

【文献】独国特許発明第１９５４２９６２号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明の基礎をなす課題は、短絡環の改良に関してかご型ロータを改善することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、かご型ロータに関しては請求項１の特徴によって、かご型ロータを製造するための方法に関しては請求項９の特徴によって描写される。引用される別の請求項は、本発明の有利な実施形態及び発展形態に関するものである。

【0008】

本発明は、シャフトと、内部に配置されたロータバーを有するロータ積層コアと、短絡環とを有するかご型ロータを包含するものであり、短絡環の少なくとも一部がディスクパケットで構成されており、このディスクパケットは、透孔を有するディスクで層状に構成されていて、これらディスクを通してロータバーの端部がロータ積層コアから貫通している。本発明によれば、ディスクパケットにおける隣り合ったディスクが互いに離間しているとともに、隙間を形成している。隙間により生じる隣り合う２つのディスクの間の間隔は、ディスクに突出された構成物によって形成されており、隙間には、少なくとも構成物の範囲において、継ぎ合わせ結合部が存在している。かご型ロータは、非同期機械における使用のために設けられている。

【0009】

このとき、本発明は、シャフト及び短絡環を有するロータ積層コアが継ぎ合わせ工程後にコンパクトなかご型ロータ部材を生み出すという考察に基づいている。ロータ積層コア及び短絡環ではロータバーが貫通して延びており、これらロータバーは、短絡環の材料と導電的に接続されている。このために、ロータバーはロータ積層コアに関して余長を有しているため、ロータバーは、透孔において短絡環へ突出する。短絡環は、ロータ積層コアの両側において、シャフト上に位置決めされる。各短絡環は、同一の直径を有する複数の個別のディスクで構成されているディスクパケットからでも成る。ディスク自体は、かご型ロータを構成するためにロータバーが必要とされる数と同数の透孔をディスク面に備えている。最初は互いに緩く配置されているこれら個別部材は、コンパクトなかご型ロータへ結合される必要がある。

【0010】

継ぎ合わせ工程は、各短絡環のジャケット面を起点として行われる。ディスクの幾何形状を円筒とみなすと、ジャケット面は、端面側の包囲面あるいは周面、したがって径方向の視点方向における表面の最も外側の範囲である。そして、円筒の基面あるいはカバー面は、その回転軸線に対して垂直な面である。ディスクパケットとして配置された隣り合うディスクは、ディスクに突出された構成物によって互いに離間されており、これにより、それぞれ１つの隙間が形成される。各隙間には、少なくとも構成物の範囲において、継ぎ合わせ結合部が存在する。継ぎ合わせ結合部は、特に、ジャケット面を起点として径方向内方へ単に構成物まで延在することができるとともにこれら構成物を包囲することができる。しかしながら、継ぎ合わせ結合部は、２つのディスクの間の各隙間全体においても存在することが可能である。継ぎ合わせ材料により、ロータバーが、短絡環のディスクに導電的に接続される。ディスクに突出された構成物は、径方向に見てロータバーのための透孔の内部に位置している。即ち、ディスクに突出された構成物はかご型ロータ１より軸方向の外方へ突き出してしまうことはない。

【0011】

本発明による解決手段の特別な利点は、ストリップ材料から成る個々のディスクの、打抜き及び型打ちによる安価な製造により得られる。構成物により、ディスクとロータバーの間に所定の継ぎ合わせ隙間を設定することが可能である。ロータ積層コアに位置する第１のディスクの、構成物により生じる間隔は、残された隙間として冷却に用いられることが可能である。

【0012】

本発明の好ましい形態では、継ぎ合わせ結合部ははんだ結合部であり得る。はんだは、ジャケット面を起点として、熱処理によって別々に隙間へもたらされることが可能である。これにより、密に隣接するものの十分な継ぎ合わせ範囲が短絡環のジャケット面近傍の少なくとも外側の範囲に形成される。この継ぎ合わせ範囲は、はんだ結合部により部材全体の機械的な強度を十分に提供するものである。同様に、短絡環とのロータバーの満足のいく電気的な接触も生じる。

【0013】

有利には、構成物は、段状に形成されることが可能である。構成物は、ある程度の接触面を有しており、この接触面は、短絡環において隣り合うディスクに接触する。したがって、特に、長方形状の段形状は、十分な安定性を有しているとともに、正確に規定された隙間幅を生じさせる。

【0014】

本発明の別の好ましい形態においては、構成物の裏面側にくぼみを形成することができる。くぼみは、特に、隣り合うディスクの適切な透孔の少なくともある程度の体積割合がくぼみへぴったりと係合し得るように構成されている。これにより、短絡環のディスクパケットにおいて個々のディスクの所定の互いの噛合が生じる。

【0015】

有利には、くぼみは、段状に形成されることができる。このとき、段の幾何形状は、構成物の長方形状の段形状が互いにぴったりと係合するように形成されることができる。

【0016】

本発明の別の有利な形態においては、ディスクの構成物が、一部について、隣り合うディスクのくぼみに係合することが可能である。部分的な係合においては、継ぎ合わせ結合部のために、ディスクの構成物の直接的な周囲において、陥没部及び追加的な中空空間を形成することが可能であり、陥没部及び追加的な中空空間は、継ぎ合わせ材料で満たされる。これにより、個々のディスク間の追加的な材料結合と、これに伴いより良好な継ぎ合わせ結合部とが形成される。

【0017】

本発明の有利な実施形態では、ディスクの構成物は、隣り合うディスクのアンダーカットされたくぼみに係合することができる。アンダーカットされたくぼみには、適切な構成物が、所定の負荷の下で係合することができ、したがって、隣り合うディスクの追加的な結合を生じさせる。

【0018】

本発明の好ましい実施形態では、各くぼみの体積が、部分的にのみ、くぼみに係合する構成物によって満たされることができ、これにより、継ぎ合わせ結合部のはんだが、隙間を介してアクセス可能なくぼみの残留体積を満たしている。これにより、純粋に平坦なディスクに対して、上記割合が全体的に継ぎ合わせ面を拡大し、したがって、２つのディスクの互いの結合が改善される。

【0019】

本発明の他の形態は、本発明によるかご型ロータを製造するための方法であって、以下のステップ：
－ディスク（６）のためのシートメタルブランクを提供するステップと、
そのシートメタルブランクに前記ロータバー（４）及び前記シャフト（２）のための透孔（６３，６４）を打ち抜くステップと、
それに続けて前記構成物（６１）及び前記くぼみ（６２）を前記ディスク（６）に刻設するステップと、
次いで短絡環（５）のディスクパケット（７）とするため前記ディスク（６）を組み立てるステップと、
次いで－ロータバー（４）及びシャフト（２）を有するロータ積層コア（３）に前記短絡環（５）を配置するステップと、
－少なくとも前記構成物（６１）の範囲に、隣り合うディスク（６）のそれぞれ形成された隙間（８）へはんだを設けることで、前記継ぎ合わせ結合部（９）を形成するステップと
を含んでいる。

【0020】

図面に基づき、本発明の別の実施例を詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】かご型ロータの概略的な長手断面図である。

【図2】短絡環の範囲Ａにおける図１に基づく詳細断面図である。

【図3】ディスクにおける透孔の打抜き工程の概略を示す図である。

【図4】ディスクにおける構成物のための刻設工程の概略を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

全ての図において、互いに対応する部材には同一の符号を付している。

【0023】

図１には、かご型ロータ１の長手断面が概略的に示されている。この状態においては、ロータ積層コア３は、シャフト２に位置決めされているとともに、ロータ積層コア３を端面側で閉鎖する２つの短絡環５と組み合わされている。積層コア３及び短絡環５の内部には、複数のロータバー４が配置されている。ロータバー４のバー端部は、短絡環５の凹部６３内へ突出しているとともに、ディスクパケット７のそれぞれ最も外側のディスク６と面一である。ディスクパケット７における隣り合ったディスク６は、ディスク６に突出された構成物６１により互いに離間している。

【0024】

この場合、ディスクパケット７は４つのディスク６で構成されており、これらディスクは、各ディスク６の端面側としてのジャケット面を起点として外周面にわたってはんだ結合部９によって結合されている。はんだ結合部９は、径方向に、シャフト２の方向へ内側に延在している。図示の実施形態では、はんだ結合部９は、径方向に見てかなり内側へ達しているとともに、構成物６１を包含している。図示の場合には、はんだ結合部９の材料は、ある程度の残留隙間を通して、ロータバー４の軸方向にも透孔６３とロータバー４の間に入り込んでいる。

【0025】

図２には、短絡環の範囲Ａにおける図１に基づく詳細断面が示されている。短絡環５のディスクパケット７は、同一の直径を有する複数の個別のディスク６で構成されている。各ディスク６は突出された構成物６１を有しており、これにより、ディスクパケット７へのディスク６のパケット化の際に隣り合うディスク６の間に隙間８が形成される。また、ディスクパケット７の最奥のディスク６の構成物６１はロータ積層コアと当接して全面的な接触を避ける隙間が構成されている。各隙間８には、継ぎ合わせ結合部９としてはんだが設けられている。構成物６１は、打抜き工程によって形成されており、この打抜き工程では、構成物６１の裏面側において対応するくぼみ６２が形成される。構成物６１及びくぼみ６２は、これらが対状態で互いの中へはまるよう段状に構成されている。このようにして、ディスク６の構成物６１は、特定の部分について、隣り合うディスク６のくぼみ６２に係合する。各くぼみ６２の容積は、部分的にのみ、このくぼみに係合する構成物６１によって満たされている。これにより、継ぎ合わせ結合部９のはんだが、隙間８を介してアクセス可能なくぼみ６２の残留容積８１へ入り込むことが可能である。短絡環５は、シャフト２をリング状に包囲しているとともに、コンパクトな部材として、導電的に良好にロータバー４に結合されている。

【0026】

図３には第１の方法ステップのうちの１つの方法ステップが示されており、この方法ステップでは、ロータバーのための透孔６３と、シャフトのための中央透孔６４とがシートメタルブランクからディスク６へ打ち抜かれる。このとき、中央透孔６４は、直径もシャフトの直径よりも本質的に大きくてよいリング状のディスク６が形成される大きさに選択されることが可能である。

【0027】

図４には別の方法ステップが示されており、この方法ステップでは、構成物６１及びくぼみ６２が、ディスク６へ刻設される。刻設工具により、くぼみ６２の段が複数生じる。くぼみ６２における段部は、接合時に、この段部が、隣り合って配置されたディスク６の構成物６１と互いの中に係合するように構成されている。

【符号の説明】

【0028】

１ かご型ロータ
２ シャフト
３ ロータ積層コア
４ ロータバー
５ 短絡環
６ ディスク
６１ 構成物
６２ くぼみ
６３ ロータバーのための透孔
６４ 中央透孔
７ ディスクパケット
８ 隙間
８１ 残留容積
９ 継ぎ合わせ結合部、はんだ結合部
Ａ 部分詳細図

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】