DE4329679C2 - Verfahren zur Herstellung eines Käfigläufers - Google Patents

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Käfigläufers für die Verwendung in einem Hochleistungsmotor nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 (DE-AS 25 36 142).

Ein herkömmlicher Käfigrotor für die Verwendung in einem her­ kömmlichen Motor, wie er in Fig. 6 gezeigt ist, wird durch ein Druckgußverfahren hergestellt. Bei diesem wird zuerst ein zylindrischer laminierter Rotorkern 6 hergestellt, indem eine Vielzahl von Blechlamellen 1 überlagert werden, in denen Löcher der vollständig geöffneten oder der vollständig ge­ schlossenen Art ausgebildet sind, und zwar in einer derarti­ gen Weise, daß die Löcher der Blechlamellen Durchgangslöcher des Kerns 6 bilden. Die Blechlamellen 1 werden mit einer Wel­ le 10 durchstoßen und an der Welle 10 befestigt. Dann wird Aluminium oder eine Aluminiumlegierung in Hohlraumteile, die in den Löchern des Kerns 6 gebildet sind, und in Hohlraumbe­ reiche von rechten und linken Endringen, die an beiden Enden des Kerns 6 ausgebildet sind, als leitfähiges Material einge­ spritzt.

Anschließend wird ein Preßguß mit dem leitfähigen Material durchgeführt, um den Käfigrotor zu formen. Schließlich er­ folgt eine Nachbearbeitung der rechten und linken Endringe und der äußeren Umfangsteile des Kerns 6, um den Rotor fer­ tigzustellen. Dieses Preß- und Druckgußverfahren wird weiter unten spezieller beschrieben werden.

Wie in Fig. 6 gezeigt ist, werden eine stationäre Metall­ formhälfte 12, die nachfolgend als stationäre Form bezeich­ net ist, und eine bewegbare Metallformhälfte 11, die nachfol­ gend als bewegbare Form bezeichnet ist, verwendet, um das bekannte Verfahren durchzuführen. Weiterhin ist ein Hohlraumteil, in welchem der Kern 6 hergestellt wird, in der bewegbaren Form 11 ausgebildet. Des weiteren erfolgt die Positionierung des Kerns 6 durch die Welle 10.

Dann werden die Formen 11 und 12 geschlossen. Zwischenzeit­ lich wird das leitfähige Material zur Herstellung des Rotor­ leiters 5 und der rechten und linken Endringe 3 und 4 von einer nicht dargestellten Schmelzvorrichtung geschmolzen. Eine erforderliche Menge des geschmolzenen leitfähigen Mate­ rials wird aus der Schmelzvorrichtung herausgezogen und in eine Hülse 14 durch eine Einspritzöffnung 15 eingefüllt. Dann wird das eingefüllte leitfähige Material durch eine Druckplatte, an deren einem Ende eine Spitze 17 befestigt ist, unter hohem Druck bei einer hohen Geschwindigkeit in die Hohlraumbereiche, die zwischen den Formen 11 und 12 ausgebildet sind, hineingepreßt. So wird das geschmolzene leitfähige Material durch einen Zugang 18 in einer kurzen Zeitspanne in die Spalte des Rotors 6 und in die Hohlraum­ bereiche, die an den rechten und linken Seiten von beiden Enden des Kerns gebildet sind, eingespritzt. Auf diese Weise wird der Rotor 6 hergestellt.

Bei dem bekannten Druckgußverfahren wird das geschmolzene leitfähige Material in die Löcher und Hohlraumbereiche in einer kurzen Zeitspanne unter hohem Druck wie oben beschrie­ ben eingespritzt. Jedoch verbleibt Luft in der Hülse 14 und in den Löchern 2 des Rotorkerns, bevor das leitfähige Materi­ al eingespritzt wird. Derartige Luft kann nicht vollständig durch einen Luftablaßspalt 22a mit einer Breite von 0,2 Millimetern (mm), welcher zwischen der stationären Form 12 und der bewegbaren Form 11 gebildet ist, abgelassen werden. Als Folge davon wird Luft in dem leitfähigen Material einge­ schlossen, und es kann zur Bildung von Lunkern oder Rissen in dem Mittelteil des Rotorleiters 5 und der rechten und linken Endringe 3 und 4 kommen, wenn sich das Material verfestigt und dabei zusammenzieht. Darüber hinaus kann leitfähiges Material in Lücken zwischen benachbarten Blechlamellen 1 des Rotorkerns 6 eindringen. Dies kann zu einem Kurzschluß des Rotorleiters 5 führen.

Aufgrund der durch die eingeschlossene Luft auftretenden internen Defekte kann die Stärke des Rotors für Hochgeschwin­ digkeitsrotation ungenügend werden, und die Verringerung im Drehmoment, welche durch das Kurzschließen des Rotorleiters verursacht werden kann, kann die Herabsetzung der Leistungs­ fähigkeit des Motors zur Folge haben.

Weiterhin erhöht sich in dem Fall, wo Aluminium als das leit­ fähige Material verwendet wird, die Temperatur des Motors. Außerdem gestaltet sich die Miniaturisierung des Motors schwierig, da der spezifische Widerstandswert des Aluminiums hoch ist.

Insbesondere wird bei der Verwendung in einem Vakuum die Temperatur der Welle und der Lager des Motors hoch, so daß es schwierig ist, eine Hochgeschwindigkeitsrotation zu er­ reichen.

Es ist vorgeschlagen worden, den herkömmlichen Druckguß mit Kupfer oder einer Kupferlegierung anstelle des Aluminiums als leitfähiges Material durchzuführen. Jedoch treten die Gußdefekte wie Risse und Lunker in dem Rotorleiter und den linken und rechten Endringen in ähnlicher Weise wie bei der Verwendung von Aluminium auf.

Es ist weiterhin vorgeschlagen worden, eine Druckbearbeitung an den linken und rechten Endringen durchzuführen, wenn oder nachdem der Rotorleiter und die Endringe gegossen sind. Dieses Verfahren ist zur Beseitigung relativ großer Defekte wirksam. Jedoch können kleine Defekte nicht vollständig be­ seitigt werden. Somit hat dieses Verfahren wenig Wirkung auf die Erhöhung der Dichte und die Abnahme des Widerstandswer­ tes.

Die Druckbearbeitung wird bewirkt, indem die Endringe in der Richtung der äußeren Enden der Endringe parallel zu der Ro­ tationsachse von diesen belastet wird. Hierdurch kann der Käfigläufer deformiert und die Blechlamelle aus ihrer richtigen Position verschoben werden. Es ist somit sehr schwierig, Gußdefekte wie z. B. Lücken und Lunker, vollständig zu beseitigen, nachdem der Rotorleiter und die Endringe einmal gegossen sind.

Bei dem herkömmlichen Verfahren wird Wärme, die an die Me­ tallformen bei der Durchführung des Druckgusses übertragen wird, verwendet, um den Druckguß des nächsten leitfähigen Materials durchzuführen. So beträgt eine Formvorwärmtempera­ tur etwa 130 bis 200°C. Es besteht somit eine große Diffe­ renz zwischen der Temperatur des geschmolzenen leitfähigen Materials und der Formvorvorwärmtemperatur. Infolgedessen können Gußfehler in dem Rotor auftreten, so daß die Qualität desselben nicht stabil ist. Hinsichtlich der Miniaturisie­ rung des Käfigläufers ist′ weiterhin problematisch, daß in Fällen, in denen der Rotorkern feine Spalte besitzt, das leitfähige Material nicht in diese Spalte eingespritzt wer­ den kann und sich auf dem Weg verfestigt, da die Formvor­ wärmtemperatur niedrig ist.

In ähnlicher Weise wird die Hülse durch die Warme des ge­ schmolzenen leitfähigen Materials vorgewärmt und diese Wärme anschließend verwendet, um den geschmolzenen Zustand des nächsten leitfähigen Materials beizubehalten, welches in die Hülse und weiter in die Hohlraumbereiche zwischen den Formen eingespritzt wird. Dies führt zu einer instabilen Hülsenvor­ wärmtemperatur und damit zu einer unregelmäßigen Temperatur­ verteilung in dem Rotorkern, der ebenfalls durch die Wärme der Hülse vorgewärmt wird. Dies macht es schwierig, die - Temperatur des Rotorkerns auf eine gewünschte Vorwärmtempe­ ratur gleichmäßig zu bringen.

Aus der DE-AS 25 36 142 ist eine Spritzgußvorrichtung für Aluminiumkäfigwicklungen bekannt, die im wesentlichen aus einer stationären Form und einer bewegbaren Form und einer die Formen umfassenden Hülse besteht, zwischen denen ein im wesentlichen zylindrischer Hohlraum zur Aufnahme eines Rotors gebildet ist.

Im Betrieb wird ein Rotor in den Hohlraum zwischen der bewegbaren Form und der stationären Form eingesetzt und fest eingeklammert, indem die bewegbare Form auf die stationäre Form zu bewegt wird, und anschließend wird ein geschmolzenes Aluminiummaterial in die Hohlräume zwischen den Formen, der Hülse und dem Rotor eingespritzt.

Auch bei dieser Vorrichtung sind keine Vorkehrungen getrof­ fen, um ein Entweichen der Luft aus den Hohlräumen während des Gießvorgangs zu ermöglichen, so daß es zur Bildung von Lunkern oder Rissen in dem gegossenen Teil kommen kann.

Eine derartige Gießeinrichtung ist auch aus der DE-PS 88 63 37 bekannt. Hier wird das geschmolzene Material allerdings nicht unter hohem Druck eingespritzt, sondern es wird die Form mit hoher Geschwindigkeit in Umlauf versetzt, wobei die auftretenden Zentrifugalkräfte das Flüssigmetall in die Kanäle der Form hineintreiben. Auch hier sind keine Vorkehrungen getroffen, um ein Entweichen der in den Kanälen vorhandenen Luft während des Gießvorgangs zu gewährleisten, so daß es zur Bildung von Lunkern oder Rissen kommen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Käfigläufers zu schaffen, durch welches sich die beim Druckgießen auftretenden inneren Defekte, d. h. Lunker oder Rissen in dem Rotorleiter und den Endringen beseitigen bzw. verringern lassen und die Produktivität des Rotors erhöht werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Kennzeichnungs­ teils von Patentanspruch 1 gelöst.

Durch die erfindungsgemäß zwischen der inneren Preßform und jeder der äußeren Preßformen der bewegbaren Form gebildeten Luftablaßspalte kann die in den Hohlraumbereichen der Guß­ form vorhandene Luft während des Gießens entweichen. So kann das Entstehen von Gußdefekten wie Lunker oder Risse in dem hergestellten Rotorleiter und dem linken: und rechten End­ ringen des Käfigläufers im wesentlichen verhindert werden.

Weiter kann die Stärke des Rotors auf das Maß erhöht werden, das für eine Verwendung des Rotors in einem Hochleistungs- (nämlich Hochgeschwindigkeitsrotations-) Motor ausreichend ist.

Außerdem schiebt sich kein leitfähiges Material in die Rotorkernstücke selbst hinein.

Darüber hinaus gibt es keinen Kurzschluß in dem Rotorleiter, da der Rotorleiter vollständig von den Blechlamellen isoliert ist. Infolgedessen kann der Streulastverlust redu­ ziert und die Effizienz eines Motors erhöht werden.

Weiter wird in dem Fall eines Ausführungsbeispiels des oben beschriebenen Verfahrens zur Herstellung eines Käfigläufers gemäß der vorliegenden Erfindung das geschmolzene leitfähige Material in Hohlraumteile, die zwischen der stationären Form und der bewegbaren Form gebildet sind, durch eine Hülse eingespritzt, und eine Wärmequelle ist in jedem Teil nämlich der sta­ tionären Form, der bewegbaren Form und der Hülse vorgesehen. Weiter wird die Vorheiztemperatur der stationären und beweg­ baren Formen erhalten, indem die stationären und bewegbaren Formen gleichförmig erhitzt werden, indem die Wärmequelle verwendet wird. Die Vorheiztemperatur der Hülse wird auf ähn­ liche Weise erhalten, indem die Hülse gleichförmig geheizt wird, indem die Wärmequelle verwendet wird. Weiter wird die Vorheiztemperatur des Rotorkerns gleichförmig aufrecht­ erhalten, indem die Wärmequelle verwendet wird, die in der stationären Form und der bewegbaren Form vorgesehen ist.

So kann selbst in dem Fall eines Käfigläuferrotors für einen Hochleistungsmotor das geschmolzene leitfähige Material (z. B. Kupfer oder eine Kupferlegierung) gleichförmig in je­ des Loch kleinen Durchmessers des Rotorkerns gegossen wer­ den. In der Folge können im Vergleich mit dem Rotor, der durch das herkömmliche Verfahren hergestellt wird, die Gußde­ fekte beträchtlich verringert werden. Infolgedessen überragt der Käfigläufer, der durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, hinsichtlich der mechanischen Charakteristiken. Darüber hinaus können die elektrischen Charakteristiken des Käfigläufers, der durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, verbessert werden.

Die Erfindung wird im folgenden beschrieben mit Bezug auf die begleitende Zeichnung, die ein bevorzugtes Ausführungs­ beispiel zeigt und in welcher gleiche Bezugszahlen gleiche oder entsprechende Teile durch alle Ansichten bezeichnen. In der Zeichnung ist:

Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht einer Druckgußvorrichtung für das Durchführen eines Verfahrens zur Herstellung eines Käfig­ läufers gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht eines Rotorkerns, der an einer Welle befestigt ist;

Fig. 3 eine teilweise Querschnittsansicht einer Blechlamelle, in welcher eine Isolations­ schicht auf der inneren Oberfläche von jedem Loch vorgesehen ist;

Fig. 4 eine Querschnittsansicht eines Käfigläufers, der hergestellt wird, indem das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung durchge­ führt wird;

Fig. 5 eine Seitenansicht des Käfigläufers von Fig. 4; und

Fig. 6 eine schematische Querschnittsansicht einer Druckgußvorrichtung für das Durchführen ei­ nes herkömmlichen Verfahrens zur Herstellung eines Käfigläufers.

Im nachfolgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben werden, indem auf die Fig. 1 bis 5 Bezug genommen wird.

Fig. 1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Druckgußvorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Herstellung eines Käfigläufers gemäß der vorliegenden Erfin­ dung. Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht eines Rotorkerns 6, der an einer Welle 10 befestigt ist. Fig. 3 ist eine teilweise Querschnittsansicht einer Blechlamelle 1, in welcher eine Isolationsschicht 9 auf der inneren Oberflä­ che von jedem Loch 2 vorgesehen ist. Fig. 4 ist eine Quer­ schnittsansicht eines Käfigläufers 8, der durch das Verfah­ ren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist. Fig. 5 ist eine Seitenansicht des Käfigläufers von Fig. 4.

Im Fall des Käfigläufers 8 der vorliegenden Erfindung wird ein Rotorkern 6 zuerst hergestellt, indem eine Vielzahl von Blechlamellen 1 überlagert werden, von denen jede Löcher hat, und zwar in einer Weise, daß die Löcher der Blechlamel­ len Durchgangslöcher oder -spalte 2 des Kerns 6 bilden, und die Vielzahl von Blechlamellen 1 mit einer Welle 10 durch­ stoßen wird und die Vielzahl von Blechlamellen 1 an der Wel­ le 10 fest befestigt wird. Weiter wird in jedem der Löcher 2 des Kerns 6 eine Isolationsschicht 9 gebildet, indem der Kern und die Welle in ein Phosphatierungsbad getaucht wer­ den, welches eine Lösung von Phosphorsäure von 70 bis 80°C enthält, und zwar für ungefähr 30 Minuten. Überdies werden, wie in Fig. 1 veranschaulicht, der Rotorkern 6 und eine stationäre Form 12 fest zusammengeklammert, indem äußere Preßformen oder Druckplatten 23 und eine innere Preßform oder Druckplatte 13 einer bewegbaren Form 11 verwendet wer­ den. Weiter wird eine Luftablaßlücke 22b zwischen der inne­ ren Preßform 13 und jeder der äußeren Preßformen 23 gebil­ det. Überdies dienen diese Preßformen oder Druckplatten wei­ ter dazu, eine Gesamtdicke der Blechlamellen 1 zu regulie­ ren. Dann wird Kupfer oder eine Kupferlegierung in einer Nichtoxidations- (oder Nicht-Sauerstoff-) Umgebung geschmolzen und in die Löcher 2 als das leitfähige Material hinein eingespritzt. Nach­ folgend wird ein Druckguß des leitfähigen Materials ausge­ führt. So werden ein Rotorleiter 5 und linke und rechte End­ ringe 3 und 4 simultan als ein Körper gebildet (nämlich einstückig miteinander). Schließlich wird eine Nachbearbei­ tungsbetätigung auf einem unvollendeten Rotor durchgeführt, um dessen Abmessungen zu regulieren. Die Fig. 4 und 5 veranschaulichen den Aufbau eines vollendeten Käfigläufers 8 dem vorliegenden Erfindung. Weiter ist im Fall des Käfigläu­ fers 8 der Umfang des -Rotorkerns 6 zu dem abgeschliffen, was durch die gestrichelten Linien 25 von Fig. 3 angedeutet ist. So wird der Rotorleiter 5 zu dem, was ein vollständig geöffneter Typus genannt wird. Übrigens kann die Stärke des Rotors erhöht werden, indem Begrenzungsrandteile zwischen dem kreisförmigen Teil und dem rechteckigen Teil von jedem der Spalte 2 verjüngt werden (jedoch ist so ein Beispiel für die Kürze der Zeichnung nicht gezeigt).

Nachfolgend wird der Herstellungsprozeß des Käfigläufers 8 detaillierter beschrieben werden.

Zuerst wird der Rotorkern 6 hergestellt, indem die Vielzahl der Blechlamellen 1 überlagert wird, in jeder von welcher das ausgebildet ist, was Löcher eines vollständig geöffneten oder vollständig geschlossenen Typus genannt wird, und zwar in einer derartigen Weise, daß die Löcher der Blechlamellen Durchgangslöcher 2 des Kerns 6 bilden, und indem die Viel­ zahl der Blechlamellen 1 mit der Weile 10 durchstoßen wird und die Vielzahl der Blechlamellen 1 an der Welle 10 be­ festigt wird. Übrigens kann jedes der Löcher 2 gebildet werden, in dem es parallel zu der Mittelachse oder Welle oder schief in bezug auf die Welle verläuft. Weiter wird die Iso­ lationsschicht 9, welche gegen die Temperatur des geschmol­ zenen leitfähigen Materials beständig ist, auf der inneren Oberfläche von jedem der Löcher 2 gebildet. So wird ein Ro­ torkernsatz, wie in Fig. 2 veranschaulicht, hergestellt. Zu­ sätzlich wird, wie oben beschrieben, die Isolationsschicht 9 gebildet, indem z. B. der Rotorkern und die Welle des Käfig­ läufers 8 in ein Phosphatierungsbad, welches eine Lösung von Phosphorsäure von 70 bis 80°C enthält, für ungefähr 30 Minu­ ten getaucht wird. Dann wird der Rotorkernsatz auf 200 bis 850°C vorgeheizt, indem ein Heizgerät wie ein elektrischer Ofen verwendet wird. Als nächstes wird das leitfähige Materi­ al (z. B. Kupfer oder eine Kupferlegierung) vorläufig gleich­ förmig bei Temperatur (nämlich einer Gußtemperatur) von 1.100 bis 1.250°C geschmolzen, indem ein schmelzendes Gerät verwendet wird. Zu der Zeit des Schmelzens des leitfähigen Materials wird Stick­ stoffgas oder Argongas als die Nichtoxidationsumgebung ver­ wendet, um die mechanischen und elektrischen Charakteristi­ ken des leitfähigen Materials nicht zu verschlechtern. Nach­ folgend wird der vorgeheizte Rotorkernsatz in dem Hohlraum­ teil der bewegbaren Form 11 positioniert, indem die Welle 10 verwendet wird, und wird dort hineingeschoben. Jede der beiden Formen 11 und 12 ist mit einer Wärmequelle wie einem Heizer versehen und auf eine Formvor­ heiztemperatur von 200 bis 850°C geheizt. Dann wird die be­ wegbare Form 11 und die stationäre Form 12 durch eine Kraft von 80 bis 100 Tonnen zusammengeklammert. Simultan damit wird ein hydraulisches Gerät 24 aktiviert. Weiter wirken die äußeren Preßformen 23 und die innere Preßform 13, welche sich mit dem hydraulischen Gerät 24 zusammenschließen oder verbinden, in der Richtung, die durch einen Pfeil in Fig. 1 angedeutet ist, um die Gesamtdicke des Rotorkerns 6 in einer derartigen Weise zu regulieren, daß es keine Lücke zwischen benachbarten Blechlamellen 1 gibt. Zu der Zeit ist es bevorzugt, daß der Druck, der durch das hydraulische Gerät 24 verursacht wird, 500 bis 800 Kilogramm (kg) beträgt.

In ähnlicher Weise wie die Formen ist die Hülse 14 mit einer Wärmequelle wie einem Heizer versehen, durch welchen die Hülse 14 auf eine Vorheiztemperatur von 200 bis 1.250°C vorgeheizt wird. Die Einstellung wird wie oben beschrieben durchgeführt. Als nächstes wird geschmolzenes leitfähiges Material einer Menge, die erfordert wird, um einen Druckguß einmal zu bewirken, aus der Schmelzvorrichtung getaucht, indem ein Keramikgefäß verwendet wird. Dann wird die Oberflä­ che des leitfähigen Materials in einen Nichtoxidationszu­ stand gesetzt, indem Stickstoffgas oder dergleichen darauf geblasen wird. Nachfolgend wird ein derartiges leitfähiges Material unmittelbar in die Hülse 14 aus dem Einspritzteil 15 davon eingespritzt. Weiter wird das leitfähige Material durch die Druckplatte 16, die mit der Spitze 17 vorgesehen ist, in einer derartigen Weise daraus ausgespritzt, daß die Flußgeschwindigkeit des ausgespritzten leitfähigen Materials an dem Zugang (nachfolgend als die Zugangsflußgeschwindig­ keit bezeichnet) 10 bis 50 Meter pro Sekunde wird. Zu der Zeit wird die Geschwindigkeit der Druckplatte in ei­ ner derartigen Weise eingestellt, daß bei dem Beginn des Aus­ spritzens ein Teil der Hülse zu dem Zugang 18 mit dem leit­ fähigen Material gefüllt wird, und so ist der Hohlraum jen­ seits des Zugangs 18 mit Luft gefüllt. Danach schreitet die Druckplatte vorwärts (s. Fig. 1); das erschmolzene Metall (nämlich das ge­ schmolzene leitfähige Material) bildet zuerst den rechten Endring 3 und bildet dann den Rotorleiter 5. Schließlich, wenn die Luft vollständig aus der Luftablaßlücke 22b abge­ lassen ist, die zwischen der äußeren Preßform 23 und der inneren Preßform 13 gebildet wird, bildet das geschmolzene Metall den linken Endring 4. So wird die Verfestigung des erschmolzenen Metalls abgeschlossen. Übrigens ist es bevor­ zugt, daß die Breite der Luftablaßlücke 22b innerhalb des Bereichs von 0,1 mm bis 0,2 mm oder so beträgt.

Es gibt keine Gußdefekte in dem so hergestellten Rotorleiter 5 und den linken und rechten Endringen 3 und 4 des Käfigläu­ fers. Weiter schiebt sich kein leitfähiges Material in die Blechlamellen selbst hinein. Darüber hinaus gibt es eine eindeutige Isolationsschicht auf der inneren Oberfläche von jedem der Löcher. Daher ist der Rotorleiter vollständig von den Blechlamellen isoliert. Dies hat die Verringerung der Streulastverluste und die Erhöhung der Effizienz eines Mo­ tors zur Folge, der diesen Käfigläufer verwendet. Übrigens kann jedes isolierende Material, welches gegen die hohe Tem­ peratur des geschmolzenen Kupfers beständig ist, als das Material der Isolationsschicht verwendet werden. Z.B. kann statt des Phosphatüberzugs ein Aluminiumkeramiküberzug oder ein Zirkondioxidkeramiküberzug als die Isolationsschicht verwendet werden.

Ein erster Aspekt des Verfahrens zur Herstellung des Käfig­ läufers gemäß der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß der Rotor mit den äußeren Preßformen und der inneren Preß­ form geschaffen wird, welche in der bewegbaren Form wie in Fig. 1 veranschaulicht angeordnet werden und die Funktionen des Regulierens der Gesamtdicke der Blechlamellen und des Ablassens der Luft haben. So folgen selbst in dem Fall, wo ein leitfähiges Material mit einer großen Verfestigungs­ schrumpfrate (z. B. Kupfer) verwendet wird, die äußeren Preß­ formen und die innere Preßform, die die Funktion der Regulie­ rung der Gesamtdicke der Blechlamellen haben, automatisch der Verfestigung und Schrumpfung bzw. Volumenminderung des leitfähigen Materials. Dies ist vorteilhaft für die Verhin­ derung eines Auftretens eines Schrumpfungshohlraums. Infolge­ dessen werden keine Gußdefekte gebildet. Da er hinaus wird die Luftablaßlücke längs des Umfangs des linken Endrings 4 gebildet und in der Richtung des Flusses des erschmolzenen Metalls (d. h. des geschmolzenen leitfähigen Materials) angeordnet. Dies vereinfacht das Ablassen von Luft.

Weiter liegt ein zweiter Aspekt des Verfahrens zur Herstel­ lung des Käfigläufers gemäß der vorliegenden Erfindung dar­ in, daß eine Wärmequelle 20 wie ein Heizer für den Zweck in der Hülse vorgesehen ist, daß ein Abfall in der Temperatur des erschmolzenen Metalls (d. h. des geschmolzenen leitfähi­ gen Materials) so weit wie möglich verhindert wird, und eine Wärmequelle 19 auch in jeder der stationären und bewegbaren Formen vorgesehen ist, um die Fluidität des erschmolzenen Metalls zu erhöhen. Die Wärme des erschmolzenen Metalls (d. h. des geschmolzenen leitfähigen Materials) wird nämlich hinreichend zwischen dem Tauchen des erschmolzenen Metalls aus dem Schmelzgerät und dem Formen des Käfigläufers gehal­ ten. Dadurch können selbst in dem Fall der Spalte des Käfig­ läufers für die Verwendung in einem Miniaturmotor derartige Spalte mit einem Durchmesser gleich oder weniger als 3 mm gleichförmig mit dem erschmolzenen leitfähigen Material ge­ füllt werden. Übrigens beträgt die Vorheiztemperatur dieser Hülse 200 bis 1250°C. Im Fall, wo die Vorheiztemperatur der Hülse gleich oder weniger als 850°C ist, welches etwas höher als eine Temper-Temperatur ist, kann Kupfer, das für eine heiße Form geeignet ist, als das Material der Formen verwen­ det werden. Dadurch wird die Fähigkeit der Formen nicht ver­ ringert. Im Gegensatz ist, in dem Fall, wo die Vorheiztempe­ ratur der Hülse höher als 850°C ist, Aluminiumnitridkeramik geeignet, weil Aluminiumnitridkeramik eine überlegene Hitze­ beständigkeit hat und beständig gegen Wärme­ sprünge (d. h. heiße Sprünge) ist und eine gerin­ ge metallurgische Reaktion auf leitfähige Materialien zeigt. Weiter ist die Vorheiztemperatur der stationären und bewegba­ ren Formen vorzugsweise 200 bis 850°C. So kann Kupfer, das für eine heiße Form geeignet ist, als das Material der For­ men verwendet werden, ähnlich wie bei der Hülse. In der Fol­ ge braucht das Verfahren zur Herstellung des Käfigläufers keine Ausrüstung großen Maßstabs. Weiter sind in dem Ver­ gleich mit dem herkömmlichen Verfahren die Produktionskosten des Rotorkerns niedrig. Nebenbei sollte die maximal zulässi­ ge Temperatur der Formen gleich oder niedriger als die Vor­ heiztemperatur des Rotorkerns (d h. 850°C im Fall dieses Ausführungsbeispiels) sein. Dies deshalb, weil die magnetischen Charakteristiken von Siliziumeisenblech, das in den Blech­ lamellen verwendet wird, abrupt verschlechtert werden, wenn die Temperatur der Formen höher als die Vorheiztemperatur des Rotorkerns wird. So sollte die Vorheiztemperatur der Formen gleich oder weniger als 850°C sein.

Darüber hinaus liegt ein dritter, Aspekt des Verfahrens der Herstellung des -Käfigläufers gemäß der vorliegenden Erfin­ dung darin, daß das Schmelzen des leitfähigen Materials in der Nichtoxidationsumgebung wie Stickstoff- oder Argongas bei der Gußtemperatur von 1.100 bis 1.250°C durchgeführt wird. Übrigens kann derartiges Gas die Oberfläche des er­ schmolzenen Materials, das aus dem Schmelzgerät getaucht wird, und den Raum bedecken, durch welchen das erschmolzene Metall fließt und der sich von der Innenseite der Hülse zu den Hohlraumteilen der Formen erstreckt, in welche der Rotor­ kernsatz hineingeschoben wird. Weiter ist es bevorzugt, daß die Gußtemperatur höher als 1.100°C ist, welches höher als der Schmelzpunkt von Kupfer (d. h. 1.083°C) ist, und sie ist niedriger als 1.250°C im Hinblick auf die Qualität des erschmolzenen Metalls und der Arbeitsfähigkeit der Preßfor­ men. Im Fall, wo die Gußtemperatur höher als 1.250°C ist, neigen Sauerstoff und Wasserstoffgase oder dergleichen dazu, in das erschmolzene Metall hineingemischt zu werden.

Die Zugangsflußgeschwindigkeit zur Zeit des Durchführens des Druckgusses, unter derartigen Bedingungen hängt von der Größe des Käfigläufers ab und beträgt vorzugsweise 10 bis 50 m/sec in diesem Ausführungsbeispiel. Im Fall, daß die Zu­ gangsflußgeschwindigkeit gleich oder weniger als 10 m/sec beträgt, tritt die Verfestigung des erschmolzenen Metalls manchmal in der Mitte von jedem Loch kleinen Durchmessers auf. Auf der anderen Seite werden, in dem Fall, daß die Zu­ gangsflußgeschwindigkeit gleich oder höher als 50 m/sec ist, die Hohlraumteile, die zwischen den Formen gebildet sind, mit dem erschmolzenen Metall gefüllt, wenn die Luft noch nicht vollständig abgelassen ist. So kann Luft in das leitfähige Material hinein eingeführt werden.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung eines Käfigläufers, welches die Schritte umfaßt, daß:
ein Rotorkern hergestellt wird, indem eine Vielzahl von Blechlamellen, von welchen jede Löcher aufweist, in ei­ ner derartigen Weise überlagert wird, daß die Löcher der Blechlamellen Durchgangslöcher des Kerns bilden, die Vielzahl der Blechlamellen an der Welle fest befestigt wird und eine Isolationsschicht auf der inneren Oberflä­ che von jedem der Durchgangslöcher gebildet wird;
der Rotorkern und eine stationäre Form fest zusammenge­ klammert werden, indem eine bewegbare Form verwendet wird, und
ein Druckguß aus geschmolzenem leitfähigen Material aus­ geführt wird, um einen Rotorleiter in jedem der Durch­ gangslöcher zu bilden und gleichzeitig linke und rechte Endringe an dem linken bzw. rechten Ende des Rotorkerns in einer derartigen Weise zu bilden, daß der Rotorleiter und die linken und rechten Endringe einstückig miteinan­ der sind,
dadurch gekennzeichnet, daß die bewegbare Form, die bei dem Zusammenklammern des Rotorkerns und der stationären Form verwendet wird, äu­ ßere Preßformen und eine innere Preßform hat, und daß in der bewegbaren Form ein Luftablaßspalt zwischen der inneren Preßform und jeder der äußeren Preßformen gebildet ist.

2. Verfahren zur Herstellung eines Käfigläufers nach Anspruch 1, worin das leitfähige Material einen spezifischen Wider­ standswert kleiner als ein spezifischer Widerstandswert von Aluminium hat, und worin das leitfähige Material in einer Nicht-Oxidations-Umgebung bei einer Gußtemperatur von etwa 1.100 bis 1.250°C geschmolzen wird, bevor der Druckguß ausgeführt wird.

3. Verfahren zur Herstellung eines Käfigläufers nach Anspruch 2, worin das leitfähige Material Kupfer oder eine Kupferle­ gierung ist.

4. Verfahren zur Herstellung eines Käfigläufers nach Anspruch 1, worin das geschmolzene leitfähige Material in Hohlraum­ teile, die zwischen der stationären Form und der beweg­ baren Form gebildet sind, durch eine Hülse eingespritzt wird, worin eine Wärmequelle in jedem Teil, nämlich der stationären Form, der bewegbaren Form und der Hülse vorgesehen ist, und worin eine Vorheiztemperatur auf den stationären und bewegbaren Formen 200 bis 850°C beträgt, eine Vorheiz­ temperatur der Hülse 200 bis 1.250°C beträgt und eine Vorheiztemperatur des Rotorkerns 200 bis 850°C beträgt.

5. Verfahren zur Herstellung eines Käfigläufers nach Anspruch 4, worin eine Heizvorrichtung für jede der Wärmequellen verwendet wird.

6. Verfahren zur Herstellung eines Käfigläufers nach Anspruch 1, worin, wenn der Druckguß ausgeführt wird, eine Fließge­ schwindigkeit des leitfähigen Materials bei einem Zu­ gang, der zwischen der stationären Form und der beweg­ baren Form gebildet ist, 10 bis 50 m/sek. beträgt.