JPS62233045A - 回転電機の回転子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔目　的〕 （産業上の利用分野） 本発明は回転電機の回転子の製造方法に関する。

（従来の技術） 超高速回転電機として回転子が２極の爪形磁極を有する
回転電機が実用化されつつあり、既に実用化された例と
して特公昭５６−４０９１号公報の如く、一対の爪形磁
極の極間を非磁性金属体にて肉盛り溶接する製造方法に
よったものがある。

（発明が解決しようとする問題点） この方法によると、磁極は設計通り機械加工にて製作で
きるが、非磁性金属体を肉盛溶接する際、磁極を溶かす
ため、磁極と肉盛との境界面（１４）が。

第５図のように整った平面の集りでなく、第７図に示す
ような凹凸面になる。

これらの図において、（ト）は磁極、■は非磁性金属体
、　（１３）は磁極面を示す。即ち第７図のような乱れ
た境界面（１４）の磁極を有する回転電機は磁束分布が
不規則になるため、振動が多く発生したり、設計通りの
電気的特性が得られず、重量当りの出力も十分でないも
のが多かった。さらに肉盛溶接時には、磁極■の材料と
非磁性金属体■の材料との組合せ上、溶接部の高温割れ
を防ぐために、予熱、後熱および溶接１パスごとのパス
間温度の管理などが必要であった。

また一対の爪形磁極の極間は、狭隘なため、肉盛溶接時
に使用する溶加棒を０．８〜１．２ｍｍ程度の細径のも
のに限定せざるを得ない。従って、この狭溢な箇所の溶
接に対しては、高度な施行技術を有する熟練した作業者
が必要となる。加えて、細径の溶加棒を使用するために
溶接施工の効率が悪い。

尚、４極、６極等、くし形で交差させたものも同様であ
る。

本発明の目的は、堅牢で、重量当りの出力の太きい、設
計通りの特性が得られ、作業時間を短縮できる回転電機
の回転子の製造方法を提供することにある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明においては、軸に設
けられた爪形の一対、又はくし形で交差させた複数対の
磁極を有し、この磁極間を埋める非磁性金属体を磁極間
に挟み、これらの接合面の境界線の内部を真空シールす
る第１工程と、この第１工程で製作した回転子を不活性
ガス雰囲気の加熱炉内に入れ、不活性ガスの圧力および
加熱炉の温度を高めることで、回転子に不活性ガスによ
る等方圧を加え、固相接合にて磁極と非磁性金属体とを
接合する第２工程とを有することを特徴とするものであ
る。

（作　用） このように構成された製造方法によれば、対を成す磁極
と、磁極間を埋める非磁性金属体との接合面の境界線の
内部を真空にし、高温と不活性のガスの等方圧を印加す
ることにより、磁極と非磁性金属体の相互拡散により、
一体に固相接合ができ、所望の回転子が得られる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について第１図ないし第５図を
参照して説明する。

この実施例では、爪形磁極■を２個で一対とした２極の
回転子について説明する。まず第４図に回転子の最終形
状を示す。第５図は第４図のＶ−Ｖ線に沿う矢視縦断面
図を示す。

このような回転子の磁極■は夫々一端に軸（１２）を有
し、軸線（Ａ）に対し、設計で決める所定の半径の磁極
ｊｌｉ？（１３）をもつ略扇形の断面を有すると共に、
前記軸線（Ａ）と、設計で決める所定の角度で交わる傾
斜軸線（Ｂ）に沿って、前記軸（１２）側の断面が大き
く、先端に行く程小さくなる爪形をしている。中央部に
軸線（Ａ）に対して平行部（１１）を設けたのは磁気特
性を改良するものであって、この平行部は無くてもよい
。第２図は軸（１２）を段付きに旋削する前の同一外形
の棒状のものを示す。この磁極■を２個、互いに斜面が
向合うように軸線（Ａ）上に設置する。両軸（ト）、■
の空間中央部を埋める非磁性金属体■を別に製作し、両
磁極中央部に配置する。この場合、両磁極の、（υは低
合金鋼の　５ＩＩＩＣ：Ｍ６３０を使用し、非磁性金ｒ
【体■はステンレス鋼の５ＬＩＳ３０４を使用する。こ
れらは全て脱脂を行ない、清浄な面での組合せとする。

このような組合せ状態で第３図に示すように、金属の容
器（３）に挿入する。その後容器■と共に真空容器（図
示せず）中に入れ、金属の蓋＠）を真空ビーム溶接によ
り、溶接部０にて溶接し、カプセル（Ｑとする。

このカプセル■を製作するまでを第１工程とするが、こ
のカプセル■の金属の板厚は真空シールを保持出来るも
のであるために、２〜３ｍとしている。

次に第１工程で製作したカプセル■内のＳＮＣＭ６３０
材の磁極（１）とＳυ５３０４材の非磁性金属体■を接
合させるために、不活性ガス（８）であるアルゴンガス
を入れた加熱炉■に挿入し、不活性ガス（８）の圧力を
約４００ｋｇ／ａｄにし、その後、加熱炉内の電気ヒー
タ（１）に通電し、加熱炉内の温度を上昇させる。

その温度は加熱炉内に設置しである温度測定器　（１（
１）にて管理し、約１２００℃まで上昇させる。その時
の加熱炉内のアルゴンガスは温度上昇と共に膨張しよう
として、約１０００ｋｇ／ｃｄの等方圧力となる。この
ような状態で約１〜２時間保持することで、カプセル内
のＳＮＣＭ６３０材と５ＵＳ３０４材の相互拡散による
固相接合を行なう。その後、徐々に冷却を行ない、室温
近くまで温度を下げ、アルゴンガスを回収する。そして
、加熱炉■内からカプセル０を取出し、所定の形状、例
えば第４図に示すような外形に機械加工を行なう。この
機械加工を行なうことで、カプセル０を除去すると共に
、ＳＮＣＭ６３０　材と５ＬＩＳ３０４材の磁極（ト）
、（１）と非磁性金属体■から構成される回転子を得る
ものである。

次に本実施例の作用について説明する。

第３図に示すように１回転子の磁極（１）、■と非磁性
金属体■であるＳＮＣＭ６３０材と５ＬＩＳ３０４材と
を容器（３）に入れ、真空中で蓋に）を溶接するために
、カプセル０内、すなわち、　ＳＮＣＭ６３０材と５Ｕ
Ｓ３０４材の接合面は真空の雰囲気である。このカプセ
ル（６つを加熱炉■に入れ、アルゴンガスの圧力と温度
を上げることで１両者（υ、■の接合面においては、金
属原子の相互拡散が始まり、固相接合に到る。

このように金属原子の相互拡散を行なうためには、温度
、加圧力、およびその保持時間が適当でなければならな
いが、これらの条件の前提としては、接合面が清浄であ
ること、接合面が酸化しないような雰囲気であることが
挙げられる。そのために、洗浄したり、真空中にてカプ
セル０に挿入する等の措置をしている。本実施例では不
活性ガス（８）であるアルゴンガスを媒体として接合面
に圧力を加えるが、これは等方圧がカプセル全体に加わ
る特徴がある。特に第４図、第５図に示すように、磁極
（υと非磁性金属体■は複雑な形状をしているが、加圧
方法が等方圧であるために、接合面全体に一様な圧力が
加わり、形状に左右されない接合方法となる。

本実施例による接合条件と、接合特性である機械的特性
の一例を示すと、加熱温度が１　、２００℃。

加圧力が、１，０００ｋｇ／ａＪ、保持時間が２時間の
場合、継手強度は６２　、４　ｋｇ　ｆ　／　ｍ　２で
あった。この機械的特性は、母材と同等であり、良好な
特性である。従って設計通りの特性の回転子が得られる
。

次に他の実施例について説明する。

これは第６図に示すように磁極ωと非磁性金属体■の接
合面の境界１１Ａ　（１５）を真空中にて溶接し。

接合面の真空を保持させたものである。不活性ガスの中
で加圧、加熱することは第１図ないし第５図に示した実
施例と同様に行なう。

このようにすると、溶接は幾分煩雑になるが、カプセル
にしないので、資材を節約することが可能になる。

尚、本発明は２極機だけでなく、くし形で交差させた複
数対の磁極を有するもの、すなわち、４極、６極等のも
のにも適用できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように１本発明によれば、磁極間の空間を
埋める非磁性金属体を別々に作って組合せ、接合面を真
空にして、不活性ガス内で高温高圧を与えることにより
、相互拡散による固相接合ができるので、堅牢で、重量
当りの出力の大きい、設計通りの特性が得られ、作業時
間を短縮できる回転電機の回転子を製造できる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の回転電機の回転子の製造方法の一実施
例を行なう装置を示す断面図、第２図および第３図は第
１図の装置に入れる回転子の各工程における状態を示す
要部切欠立面図、第４図は完成した回転子を示す要部切
欠立面図、第５図は第４図のｖ−ｖ線に沿う矢視断面図
、第６図は他の実施例の溶接用境界線を示す回転子の斜
視図、第７図は第５図に相当する部分の従来例を示す断
面図である。 １・・・磁　極、　　　　　　２・・・非磁性金属体、
３・・・容　器、　　　　　４・・・蓋、５・・・溶接
部、　　　　　　６・・・カプセル、７・・加熱炉、　
　　　　８・・・不活性ガス、９・・・電気ヒータ、　
　　１０・・・温度測定器。 １２・・・軸、　　　　　　　１３・・・磁極面、１４
・・・境界面、　　　　　１５・・・境界線、Ａ・・・
軸　線、　　　　　Ｂ・・・傾斜軸線。 代理人　弁理士　　井　上　−男 第　２　図 第　　３　　図 第　　４　　図 第　　５　　図　　　　　　　　　　第　　７　　図第
　　６　　図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）夫々一端に軸を有し、軸線に対し所定半径の磁極
   面を持ち、断面が略扇形をなすと共に、軸線と所定角度
   で交わる傾斜軸線に沿って軸側の断面が大きく、先端に
   行く程断面が小さくなる爪形の一対、又はくし形で交差
   させた複数対の磁極を有し、この磁極間を埋める非磁性
   金属体を別に製作し、この非磁性金属体を磁極間に挟み
   、これらの接合面の境界線内部を真空中にて真空シール
   を行なう第１工程と、この第１工程で製作した回転子を
   不活性ガス雰囲気の加熱炉内に入れ、不活性ガスの圧力
   および加熱炉の温度を高めることで回転子に不活性ガス
   による等方圧を加え、固相接合にて磁極と非磁性金属体
   とを接合する第２工程とを有することを特徴とする回転
   電機の回転子の製造方法。
2. （２）真空シールを行なう手段は磁極間に非磁性金属体
   を挟んだものを金属性容器に挿入し、真空中にて容器の
   蓋を溶接密閉することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の回転電機の回転子の製造方法。
3. （３）真空シールを行なう手段は磁極間に非磁金属体を
   挟んだものの接合面境界線を真空中にて溶接し、接合面
   間を密閉することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の回転機の回転子の製造方法。