CN109120126A - 笼型感应旋转电机以及短路环支承方法 - Google Patents

Abstract

笼型感应旋转电机以及短路环支承方法。在笼型感应旋转电机中，容易进行二次导条与短路环接合时的间隙尺寸管理并且确保接合强度。笼型感应旋转电机具备转子(10)和定子，该转子(10)具有转子轴(11)、转子铁芯(12)、多个二次导条(13)、以及在该多个二次导条(13)的两端与多个二次导条(13)各自的端部接合的两个短路环(15)。在多个二次导条(13)各自的端面形成有二次导条侧接合面(14)，该二次导条侧接合面(14)具有在径向上沿着端面延伸的至少一个凹部。短路环侧接合面(15b)与二次导条侧接合面(14)分别通过填充到短路环侧接合面(15b)与二次导条侧接合面(14)之间的接合用的材料来接合。

Description

笼型感应旋转电机以及短路环支承方法

技术领域

本发明涉及笼型感应旋转电机以及短路环支承方法。

背景技术

在笼型感应旋转电机中，转子具有两端被支承为能够旋转的转子轴、设置于转子轴的径向外侧的转子铁芯、以及多个二次导条。

多个二次导条是电导体。该多个二次导条分别埋入到转子铁芯内，沿着周向相互隔开间隔地配置，沿着轴向延伸，两端从转子铁芯突出。

多个二次导条各自的端部构成为，通过圆环状的短路环接合，成为电短路，并且抵抗在转子旋转时产生的离心力(参照专利文献1)。

专利文献1：日本特许第3650351号公报

图9是表示以往的短路环连接构造的例子的纵剖视图。短路环15与多个二次导条13分别通过钎焊而接合。即，在二次导条13的端部配置短路环15，将二次导条13的长度方向的端面作为接触面、或者将二次导条13的端部的径向内侧的侧面作为接触面，在接触面上通过钎焊将短路环15与二次导条13接合。

当以图9所示那样的将二次导条13的长度方向(Z方向)的端面作为接触面的情况为例时，为了防止与短路环15之间的钎焊不良，而形成钎料容易进入的间隙。为此，二次导条13的端部形成朝向径向外侧稍微倾斜那样的面13m。此时，当浸入到间隙中的钎料的量较少时，无法获得足够的接合强度。为此，二次导条13的端部与短路环15之间的间隙尺寸的管理变得重要。

发明内容

本发明是为了解决上述那样的课题而完成的，其目的在于提供一种笼型感应旋转电机，容易进行二次导条与短路环接合时的管理，并且确保接合强度。

为了实现上述目的，本发明为一种笼型感应旋转电机，具备转子以及定子，该转子具有：转子轴，沿着轴向延伸，上述轴向的两侧被支承以使该转子轴能够旋转；转子铁芯，固定于上述转子轴的径向外侧，沿着上述轴向延伸；多个二次导条，沿着上述轴向贯通上述转子铁芯内；以及两个短路环，形成有在上述多个二次导条的两端与该多个二次导条各自的端部对置的短路环侧接合面，该定子具有：定子铁芯，配置于上述转子铁芯的径向外侧；以及多个定子绕组，配置在上述定子铁芯内，该笼型感应旋转电机的特征在于，在上述多个二次导条各自的端面形成有二次导条侧接合面，该二次导条侧接合面与上述短路环侧接合面平行且具有在径向上沿着端面延伸的至少一个凹部，上述短路环侧接合面与上述二次导条侧接合面分别通过填充到上述短路环侧接合面与上述二次导条侧接合面之间的接合用的材料来接合。

此外，本发明提供一种短路环支承方法，在具备具有转子轴、转子铁芯、多个二次导条以及两个短路环的转子的笼型感应旋转电机中，将上述两个短路环分别与上述多个二次导条接合，上述转子轴沿着轴向延伸且上述轴向的两侧被支承以使上述转子轴能够旋转，上述转子铁芯固定于上述转子轴的径向外侧且沿着上述轴向延伸，上述多个二次导条沿着上述轴向贯通上述转子铁芯内，上述两个短路环在上述多个二次导条的两端与该多个二次导条各自的端部接合，该短路环支承方法的特征在于，具有：二次导条侧接合面形成步骤，在上述多个二次导条各自的端部形成二次导条侧接合面，该二次导条侧接合面为与短路环侧接合面平行的面，且在周向上具有在径向上沿着端面延伸的至少一个凹部；临时固定步骤，在上述多个二次导条组装于上述转子铁芯的状态下，使各个短路环侧接合面与上述多个二次导条分别密接而将上述两个短路环临时固定；以及接合步骤，通过向上述凹部分别注入接合材料而形成接合部件，使上述短路环与上述多个二次导条分别接合。

发明的效果

根据本发明，在笼型感应旋转电机中，容易进行二次导条与短路环接合时的管理，并且能够确保接合强度。

附图说明

图1是表示第1实施方式所涉及的笼型感应旋转电机的构成的纵剖视图。

图2是表示第1实施方式所涉及的笼型感应旋转电机的转子的二次导条的端部以及短路环的部分的图3的II-II线向视局部纵剖视图。

图3是表示第1实施方式所涉及的笼型感应旋转电机的转子的二次导条的端部以及短路环的部分的图2的III-III线向视局部俯视图。

图4是表示第1实施方式所涉及的短路环连接构造的立体图。

图5是表示第1实施方式所涉及的短路环连接构造的短路环侧接合面以及二次导条侧接合面的图2的V-V线向视局部横剖视图。

图6是表示第1实施方式所涉及的短路环支承方法的顺序的流程图。

图7是表示第2实施方式所涉及的短路环连接构造的短路环侧接合面以及二次导条侧接合面的局部横剖视图。

图8是表示第3实施方式所涉及的短路环连接构造的短路环侧接合面以及二次导条侧接合面的局部横剖视图。

图9是表示以往的短路环连接构造的例子的纵剖视图。

符号的说明

10：转子；11：转子轴；11a：联轴部；12：转子铁芯；12a：端板；13：二次导条；14：二次导条侧接合面；14a：凸部；14b、14d：凹部；14c：空间；15：短路环；15a：短路环内侧端面；15b：短路环侧接合面；16：接合部件；17：保持环；18：内部风扇；19：空隙；20：定子；21：定子铁芯；22：定子绕组；30：轴承；35：轴承托架；40：框架；100：笼型感应旋转电机。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式所涉及的笼型感应旋转电机以及短路环支承方法进行说明。此处，对彼此相同或者类似的部分标注共同的符号，并省略重复说明。

[第1实施方式]

图1是表示第1实施方式所涉及的笼型感应旋转电机的构成的纵剖视图。笼型感应旋转电机100具有转子10以及定子20。

转子10具有转子轴11、转子铁芯12、多个二次导条13以及两个短路环15。

转子轴11沿着轴向延伸，轴向的两侧由轴承30支承以使转子轴11能够旋转。在转子轴11的一方的端部形成有用于与驱动对象设备等接合对象进行接合的联轴部11a。在转子轴11上的转子铁芯12与一方的轴承30之间的部分，设置有用于使空气等冷却用气体在机内循环的内部风扇18。

转子铁芯12固定于转子轴11的径向外侧，为沿着轴向延伸的圆筒形状。转子铁芯12内的磁通以交流的方式被感应，因此，为了减少由于涡电流而引起的损失，转子铁芯12为对电磁钢板进行层叠而成的层叠构造，且为从轴向的两端通过端板12a(图2)进行紧固的构成。

多个二次导条13在从轴中心起为相同半径的位置上沿着周向相互隔开间隔，且相互并排地沿着轴向贯通于转子铁芯12内。多个二次导条13从转子铁芯12的轴向的两端分别突出。多个二次导条13的所突出的部分分别通过短路环15彼此电连接。即，两个短路环15分别配置于转子铁芯12的轴向的两个外侧，通过与多个二次导条13连接，由此将多个二次导条13之间电连接而使其短路。

定子20具有定子铁芯21以及定子绕组22。定子铁芯21为圆筒形状，隔着空隙19配置于转子铁芯12的径向外侧。定子绕组22贯通于多个槽(未图示)内，该多个槽以相互沿着周向并排且沿着轴向贯通的方式形成于定子铁芯21的径向的内表面，该定子绕组22在定子铁芯21的轴向的外侧被接线为绕组状。

转子铁芯12、二次导条13、短路环15以及定子20收纳在框架40内。在框架40的外表面设置有未图示的多个翅片，以便促进从框架40向外部气体进行散热。框架40的轴向的两端分别由轴承托架35封闭。各个轴承托架35静止支承轴承30。

图2是表示第1实施方式所涉及的笼型感应旋转电机的转子的二次导条的端部以及短路环的部分的图3的II-II线向视局部纵剖视图。图3是表示图2的III-III线向视局部俯视图。此外，图4是表示短路环连接构造的立体图。

此处，将沿着旋转轴的方向设为Z方向，将朝向转子铁芯12的轴向外侧的方向设为正。将与旋转轴垂直的平面中的从旋转轴中心朝向径向外侧的方向设为R方向，将在相同的平面内围绕与旋转轴中心对应的点的方向设为Θ方向。

短路环15为环状，原料为铜、铝等良好的电导体。短路环15在与转子铁芯12对置的一侧的面，与各个二次导条13的端面接合。短路环15的与转子铁芯12对置的面，具有处于与旋转轴垂直的面内的短路环内侧端面15a、以及从该面起进一步具有倾斜地形成的短路环侧接合面15b。短路环侧接合面15b形成于比短路环内侧端面15a更靠径向的内侧的部分。

短路环侧接合面15b形成为，在穿过旋转轴中心的平面中，相对于与Z轴垂直的R轴方向具有角度Φ的倾斜。短路环侧接合面15b的倾斜的方向为，随着从R方向外侧趋向R方向内侧而远离转子铁芯12以及二次导条13的方向。

在短路环15的径向的外侧设置有保持环17。保持环17使用钢材等、与短路环15的材料相比机械强度更优异的材料。此外，保持环17无需为电导体，例如也可以使用碳化硅等化合物半导体、其他绝缘物。

多个二次导条13各自的二次导条侧接合面14形成为与短路环侧接合面15b对置。即，形成为，在穿过旋转轴中心的平面中，相对于与Z轴垂直的R轴方向具有角度Φ的倾斜，成为与短路环侧接合面15b的倾斜相同的朝向，二次导条侧接合面14与短路环侧接合面15b成为相互平行的面。

二次导条侧接合面14与短路环侧接合面15b通过接合部件16接合，该接合部件16通过填充到二次导条侧接合面14与短路环侧接合面15b之间的空间14c内的钎料或者根据情况注入焊锡、粘接剂等接合材料而形成。另外，也可以通过一边供给焊接用的焊接材料一边进行焊接来进行接合。在该情况下，二次导条侧接合面14与短路环侧接合面15b各自的表面的一部分与焊接材料熔合而形成新的层。

图5是表示短路环侧接合面以及二次导条侧接合面的图2的V-V线向视局部横剖视图。短路环侧接合面15b与二次导条侧接合面14相互不隔开间隔地接触。此处，所谓的“相互不隔开间隔地接触”，与面彼此相互密接的情况相比，更意味着以至少两个点或者两条线进行接触，且处于无法进一步接近的状态。

在各个二次导条13的二次导条侧接合面14上，形成有沿着Θ方向排列的三个凹部14b。各个凹部14b形成为沿着端面在R方向上贯通二次导条13。凹部14b的剖面形状为半圆。在端面的周向的端部与凹部14b之间、以及相互邻接的凹部14b之间，分别形成有凸部14a。凹部14b相互不隔开间隔地沿着周向排列，凸部14a成为线状的稜线。

短路环侧接合面15b形成为在环状部分在Z轴方向上具有宽度，因此，不是完全的平面。另一方面，二次导条侧接合面14通常在端面上具有倾斜地形成凹部14b，因此，在短路环侧接合面15b与二次导条侧接合面14接触的情况下，所接触的部分成为两端的凸部14a。因而，两端以外的凸部14a从短路环侧接合面15b稍微离开，但不是特别有问题。

另外，在此处，表示了短路环侧接合面15b与二次导条侧接合面14相互不隔开间隔地接触的情况，但并不限定于此。也可以是从接触的状态稍微脱离的情况。即，只要在以不产生接合强度的不均的方式管理间隙的同时进行实施即可。但是，在接触的状态下进行坡口对齐，在无需进行特别的间隙管理这一点上成为较大的优点。

此处，凹部14b的数量为至少一个即可，不一定为3个。凹部14b的数量、形状、宽度w、以及深度d，决定在使短路环侧接合面15b与二次导条侧接合面14密接时、这两者所夹持而产生的空间14c的体积，即，所注入的钎料或者焊锡等接合用的材料的量，并且对接合时的作业性造成影响。例如在凹部14b为一个的情况下，不仅接合用的材料的量增加，而且在增多注入量地进行注入的情况下，需要考虑在中途未固化而保持液体状态地垂落的可能性变大这一点。关于这一点，有时优选设置多个凹部14b。

如以上那样，凹部14b的数量只要考虑二次导条13的加工以及接合时的作业来进行设定即可。

图6是表示第1实施方式所涉及的短路环支承方法的顺序的流程图。即，表示在笼型感应旋转电机100的组装过程中与短路环15和二次导条13的接合相关的顺序。

首先，在短路环15上形成短路环侧接合面15b(步骤S01)。此外，在多个二次导条13各自的向轴向突出的部分的端部形成二次导条侧接合面14(步骤S02)。

其次，组装转子轴11、转子铁芯12以及二次导条13(步骤S03)。其结果，成为在转子轴11的径向外侧安装有组装了二次导条13的转子铁芯12的状态。

将在步骤S01中形成了短路环侧接合面15b的短路环15以与二次导条侧接合面14接触的方式临时固定，并实施坡口对齐(步骤S04)。

其次，向短路环侧接合面15b与二次导条侧接合面14之间的空间14c中注入钎料、焊锡或者粘接剂等接合材料，成为在短路环侧接合面15b与二次导条侧接合面14之间夹设有接合部件16的状态，由此进行接合(步骤S05)。另外，也可以通过一边供给焊接材料一边进行焊接来实施接合。通过进行接合，短路环15成为经由接合部件16与多个二次导条13分别接合的状态。

在结束了短路环15与多个二次导条13的接合之后，进一步进行转子10的组装、笼型感应旋转电机100的整体组装(步骤S06)。

其次，对本实施方式的效果进行说明。第1效果如下所述。

短路环侧接合面15b与二次导条侧接合面14在相互不隔开间隔地在两个凸部14a接触的状态下进行坡口对齐，由此，在进行坡口对齐时无需进行特别的间隙管理，而管理变得容易，作业性提高。此外，还能够减少接合强度等品质上的不均。

其次，对第2效果进行说明。在本实施方式中，在二次导条侧接合面14上形成有凹部14b。因此，起到如下效果：在注入接合用的材料时，接合用的材料容易向由凹部14b形成的空间14c中浸透。

其次，对第3效果进行说明。在本实施方式中，使作为坡口面的短路环侧接合面15b与二次导条侧接合面14相对于与轴向垂直的方向倾斜角度Φ。此时，如果将二次导条13的剖面积设为S，则坡口面的面积S1如下式(1)那样成为比剖面积S大的面积。

S1＝S/cosΦ……(1)

作为坡口面的短路环侧接合面15b与二次导条侧接合面14之间的接合力与对置的接合面的面积成比例。因而，通过本实施方式的短路环支承方法，能够获得比以往更大的接合力。

如以上那样，根据该第1实施方式，在笼型感应旋转电机中，能够容易地进行二次导条与短路环之间的接合时的管理，并且能够确保接合强度。

[第2实施方式]

图7是表示第2实施方式所涉及的短路环连接构造的短路环侧接合面以及二次导条侧接合面的局部横剖视图。

该第2实施方式是第1实施方式的变形。以凸部14a的前端具有宽度t的方式形成二次导条侧接合面14。其他方面与第1实施方式相同。

当宽度t变得过大时，接合部件16的Θ方向的宽度w的合计值减小，而结合强度相应地减少，因此，需要使宽度t的合计值在小于相对于所需要的结合强度的宽余值的适当范围内。如果在该适当范围内，则只要将凸部14a的前端的宽度t作为目标值来进行加工以形成宽度t程度的前端部即可，各个凸部14a的宽度也可以不同。

如第1实施方式那样，在想要将凸部14a形成为线状的情况下，由于凹部14b的Θ方向的形成位置的稍微偏差，有可能导致凸部14a的高度变化。例如，当在周向的端部产生偏移的情况下，对接合用的材料进行保持的二次导条13的外侧的壁的一部分会缺口。因而，用于形成凹部14b的切削加工时的精度变得严格。

另一方面，在该第2实施方式中，在宽度t的范围内即便凹部14b的加工位置产生偏移，也不会产生这样的问题。因而，用于形成凹部14b的切削加工中的Θ方向的定位精度也可以不像第1实施方式那么严格。

[第3实施方式]

图8是表示第3实施方式所涉及的短路环连接构造的短路环侧接合面以及二次导条侧接合面的局部横剖视图。

该第3实施方式是第1实施方式的变形。在本实施方式中，形成于二次导条侧接合面14的凹部14d的剖面形状与第1实施方式中的凹部14b的剖面形状不同。其他方面与第1实施方式相同。

该第3实施方式中的形成于二次导条侧接合面14的凹部14d的剖面形状为在沿着Θ方向延伸的矩形的Θ方向的端部连接有四分之一圆的形状。因此，即便凹部14d的周向的宽度w变大，深度d也不会随之变大。能够另行设定深度d，空间14c的体积仅与凹部14d的宽度w大致成比例。其结果，能够适量地抑制接合用的材料的消耗量。

[其他实施方式]

以上，对本发明的实施方式进行了说明，实施方式是作为例子而提示的，并不意图对发明的范围进行限定。例如，在实施方式中，例示了在机内设置一个内部风扇，并通过带翅片的框架向外部气体进行自然散热的情况下的笼型感应旋转电机，但冷却方式并无限定，也可以是基于水冷的强制冷却方式、设置有外部风扇的强制空冷方式等其他冷却方式的情况。

此外，在实施方式中，例示了具有在二次导条侧接合面14上形成凹部14b这样的第1特征、以及使短路环侧接合面15b与二次导条侧接合面14形成相互平行的倾斜面这样的第2特征这两者的情况，但即便是仅具有第1特征的方式也是有效的。

此外，也可以组合第2实施方式的特征与第3实施方式的特征。

进而，实施方式能够以其他各种方式加以实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、置换、变更。

实施方式、其变形包含于发明的范围、主旨中，并且包含于专利请求范围所记载的发明和与其等同的范围中。

Claims (6)

1.一种笼型感应旋转电机，具备：

转子，该转子具有：转子轴，沿着轴向延伸，上述轴向的两侧被支承以使该转子轴能够旋转；转子铁芯，固定于上述转子轴的径向外侧，沿着上述轴向延伸；多个二次导条，沿着上述轴向贯通上述转子铁芯内；以及两个短路环，形成有在上述多个二次导条的两端与该多个二次导条各自的端部对置的短路环侧接合面；以及

定子，该定子具有：定子铁芯，配置于上述转子铁芯的径向外侧；以及多个定子绕组，配置在上述定子铁芯内，

该笼型感应旋转电机的特征在于，

在上述多个二次导条各自的端面形成有二次导条侧接合面，该二次导条侧接合面与上述短路环侧接合面平行且具有在径向上沿着端面延伸的至少一个凹部，

上述短路环侧接合面与上述二次导条侧接合面分别通过填充到上述短路环侧接合面与上述二次导条侧接合面之间的接合用的材料来接合。

2.如权利要求1所述的笼型感应旋转电机，其特征在于，

上述短路环侧接合面形成为，在上述短路环的与上述多个二次导条各自的端部对置的面的至少一部分，具有随着从径向外侧趋向径向内侧而远离上述多个二次导条的倾斜，

上述二次导条侧接合面具有与上述短路环侧接合面平行地对置的倾斜。

3.如权利要求1或2所述的笼型感应旋转电机，其特征在于，

上述凹部的横剖面形状为半圆形。

4.如权利要求1或2所述的笼型感应旋转电机，其特征在于，

上述凹部的横剖面形状为将矩形与四分之一圆组合而成的形状，该四分之一圆处于该矩形的周向的两侧，且具有与朝向上述短路环侧接合面开口的上述矩形的进深相等的半径。

5.一种短路环支承方法，在具备具有转子轴、转子铁芯、多个二次导条以及两个短路环的转子的笼型感应旋转电机中，将上述两个短路环分别与上述多个二次导条接合，上述转子轴沿着轴向延伸且上述轴向的两侧被支承以使上述转子轴能够旋转，上述转子铁芯固定于上述转子轴的径向外侧且沿着上述轴向延伸，上述多个二次导条沿着上述轴向贯通上述转子铁芯内，上述两个短路环在上述多个二次导条的两端与该多个二次导条各自的端部接合，

该短路环支承方法的特征在于，具有：

二次导条侧接合面形成步骤，在上述多个二次导条各自的端部形成二次导条侧接合面，该二次导条侧接合面为与短路环侧接合面平行的面，且在周向上具有在径向上沿着端面延伸的至少一个凹部；

临时固定步骤，在上述多个二次导条组装于上述转子铁芯的状态下，使各个短路环侧接合面与上述多个二次导条分别密接而将上述两个短路环临时固定；以及

接合步骤，通过向上述凹部分别注入接合材料而形成接合部件，使上述短路环与上述多个二次导条分别接合。

6.如权利要求5所述的短路环支承方法，其特征在于，还具有：

短路环侧接合面形成步骤，在上述二次导条侧接合面形成步骤之前，对于上述短路环，以与上述多个二次导条各自的端部对置的短路环侧接合面相对于与上述轴向垂直的方向倾斜的方式形成短路环侧接合面。