JP2009284655A - かご形回転子の製造方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、溶融金属によるダイカスト成形時に回転子鉄心の軸方向の両端面に形成される短絡環部分を容易に加圧することができるかご形回転子の製造方法及びその装置を提供する。
【解決手段】回転子鉄心２を収納する金型９には、その回転子鉄心２の軸方向の両端面側に位置して短絡環形成用のキャビティ１３ａ、１４ａが形成され、溶融アルミ２４によるダイカスト成形時に、一方のキャビティ１３ａに充填された溶融アルミ２４は、半凝固状態でゲートプレート１６の移動によりゲート部１６ａで加圧され、他方のキャビティ１４ａに充填された溶融アルミ２４は、半凝固状態で加圧体１９により加圧される。
【選択図】図１

Description

本発明は、溶融金属でダイカスト成形するかご形回転子の製造方法及びその装置に関する。

誘導電動機のかご形回転子は、通常、溶融金属例えば溶融アルミによるダイカスト成形により製造される。この製造装置は、外周部に複数のスロットを有する回転子鉄心を収納する金型を備えており、この金型内にその湯口から溶融アルミを供給することにより、固定子鉄心の各スロットに収納される複数の導体及び回転子鉄心の軸方向の両端面において前記複数の導体の両端部を短絡接続する短絡環を一体に形成するようになっている（例えば特許文献１参照）。
特開平６−１３３５０６号公報

かご形回転子においては、スロット部分の断面積に比べて短絡環部分の断面積が大きいので、スロット部分の溶融アルミが先に凝固し、その後に短絡環部分の溶融アルミが凝固することになって、短絡環にひけ巣が発生し易い。このようなひけ巣の発生を防止するには、短絡環部分に充填された溶融アルミが凝固する前にその短絡環部分を直接加圧する局部加圧ダイカスト法を採用することが考えられる。しかしながら、金型の湯口のない側に短絡環部分を加圧する加圧装置を設けることは容易であるが、溶融アルミが供給される湯口がある側に加圧装置を設けることは困難である。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、溶融金属によるダイカスト成形時に回転子鉄心の軸方向の両端面に形成される短絡環部分を容易に加圧することができるかご形回転子の製造方法及びその装置を提供することにある。

本発明のかご形回転子の製造方法は、外周部に複数のスロットを有する回転子鉄心を収納し、この回転子鉄心の軸方向の両端面側に前記スロットと連通する短絡環形成用のキャビティを有し、その両キャビティのうちの一方のキャビティに対向して連通するゲートを有するゲートプレートを備えた金型と、溶融金属を押し出す射出プランジャを備え、その押し出しにより該溶融金属を前記ゲートプレートのゲートを介して前記金型の前記一方のキャビティに供給する供給装置とを備え、前記両キャビティのうちの他方のキャビティに充填された溶融金属が凝固する前にその溶融金属を加圧手段により加圧し、前記一方のキャビティに充填された溶融金属が凝固する前に前記供給装置の射出プランジャに押圧力を作用させることにより前記ゲートプレートを正規位置から移動させて前記一方のキャビティに充填された溶融金属を加圧することを特徴とする。

本発明のかご形回転子の製造装置は、外周部に複数のスロットを有する回転子鉄心を収納し、この回転子鉄心の軸方向の両端面側に前記スロットと連通する短絡環形成用のキャビティを有し、その両キャビティのうちの一方のキャビティに対向して連通するゲートを有するゲートプレートを備えた金型と、溶融金属を押し出す射出プランジャを備え、その押し出しにより該溶融金属を前記ゲートプレートのゲートを介して前記金型の前記一方のキャビティに供給する供給装置と、前記両キャビティのうちの他方のキャビティに対向して設けられ、そのキャビティに充填された溶融金属が凝固する前にその溶融金属を加圧する加圧手段と、前記ゲートプレートを前記溶融金属の供給時には正規位置に保持し、前記両キャビティのうちの一方のキャビティに充填された溶融金属が凝固する前に前記ゲートプレートの保持を解除する保持手段とを具備し、前記保持手段による前記ゲートプレートの保持が解除されたときに、前記供給装置の射出プランジャに押圧力を作用させることにより前記ゲートプレートを移動させて前記一方のキャビティに充填された溶融金属を加圧することを特徴とする。

本発明によれば、回転子鉄心の両端面側の短絡環形成用のキャビティにおいて、一方のキャビティに充填された溶融金属は、ゲートプレートを利用して加圧され、他方のキャビティに充填された溶融金属は、通常の加圧手段により加圧されるので、凝固前の短絡環部分を容易に加圧することができて、短絡環にひけ巣が発生することを確実に防止することができる。

（第１の実施例）
以下、本発明の第１の実施例を図１ないし図３を参照しながら説明する。
図３には、誘導機例えば誘導電動機のかご形回転子１が示されている。かご形回転子１は、珪素鋼板からなる円環状の多数の鉄心材を積層してなる回転子鉄心２を備えている。回転子鉄心２の外周部には、軸方向に延びるスロット２ａが周方向に所定の間隔例えば一定の間隔を存して複数形成されており、各スロット２ａ内には、アルミニウム製の円柱状をなすの導体３が挿入されている。

回転子鉄心２の軸方向の両端面には、アルミニウム製の円環状をなす短絡環４、５が設けられており、これらによって、前記複数の導体３の軸方向両端部が短絡接続されている。そして、回転子鉄心２の中央部には軸孔部６が形成されており、この軸孔部６に回転軸７が挿通固定されている。

このような構成のかご形回転子１において、アルミニウム製の導体３及び短絡環４、５は、アルミダイカスト成形により一体に形成されるものであり、以下、そのアルミダイカスト成形を行なう製造装置８について図１及び図２を参照して説明する。

金型９は、固定型１０と、この固定型１０に着脱可能な可動型１１とから構成されている。可動型１１は、かご形回転子１の回転子鉄心２を収納するキャビティ１２ａを有する中間型１２と、一方側の短絡環４を成形するためのキャビティ１３ａを有する右型１３と、他方側の短絡環５を成形するためのキャビティ１４ａを有する左型１４とからなる。これらの右型１３及び左型１４は、回転子鉄心２をキャビティ１２ａ内に収納した状態の中間型１２の右端部及び左端部に着脱可能に装着されるようになっている。この場合、右型１３のキャビティ１３ａ及び左型１４のキャビティ１４ａは、回転子鉄心２のスロット２ａに連通するようになっている。また、回転子鉄心２の軸孔部６には、シャフト状の嵌合部材１５が挿入されており、右型１３には、その嵌合部材１５の頭部１５ａと嵌合する凹部１３ｂが形成され、左型１４には、嵌合部材１５の左端部と嵌合する凹部１４ｂが形成されている。

ゲートプレート１６は、右型１３内に左右方向に移動可能且つ着脱可能に装着されており、固定型１０との間にランナー１７を形成するようになっている。このゲートプレート１６は、後述するように、正規位置において、右型１３のキャビティ１３ａと対向するゲート部１６ａを一体に有し、ゲート部１６ａには、キャビティ１３ａに連通する複数のゲート１６ｂが形成されている。

可動型１１には、複数の保持ピン１８が左右方向に移動可能に挿通されており、その基端部の径大部１８ａが左型１４の凹部１４ｃに嵌合されている。そして、保持ピン１８は、その径大部１８ａの右端面が凹部１４ｃの段部１４ｄに当接することにより右方向への移動が規制され、このときに先端面がゲートプレート１６の左端面に当接してそのゲートプレート１６を正規位置に保持するようになっている。なお、ゲートプレート１６が正規位置に保持されているときには、ゲートプレート１６と右型１３の壁部１３ｃとの間に所定の間隔を存するようになっている。この場合、保持ピン１８の径大部１８ａには、図示しない油圧シリンダにより右方向への駆動力が与えられており、その駆動力が解除されると、保持ピン１８が左方向に移動可能になる。ここで、保持ピン１８及び油圧シリンダは、保持手段たる油圧機構を構成する。

左型１４の中央部には、キャビティ１４ａと連通する嵌合孔１４ｅが形成されている。この嵌合孔１４ｅは、環状の孔を複数例えば２つに分割したような不連続の略円環状をなしている。この嵌合孔１４ｅには、短円筒体を複数たる２つに分割したような形状の加圧手段としての加圧体１９が左右方向に移動可能に嵌合されている。そして、加圧体１９の左半部は径小部１９ａに形成されていて、加圧体１９は、径小部１９ａの右端面が嵌合孔１４ｅの段部１４ｆ当接することにより右方向への移動が規制されるようになっている。この加圧体１９は、油圧シリンダのピストンロット２０に連結されており、常には径小部１９ａの右端面が段部１４ｆと所定の間隔を存する正規位置に保持され、油圧シリンダの作用でピストンロッド２０により押圧されると、右方向に移動されるようになっている。

供給装置２１は、金型９の固定型１０に装着された射出スリーブ２２を備えており、この射出スリーブ２２の先端部は前記金型９のランナー１７に連通されている。この射出スリーブ２２の基端部内には、射出プランジャ２３が装着されている。そして、この射出プランジャ２３は、後述するように、図示しない油圧シリンダにより左右方向に移動されるなっている。

次に、本実施例の作用につき説明する。
回転子鉄心２は多数の鉄心材を積層して構成されるが、その鉄心材は、帯状の珪素鋼鈑をプレスで打ち抜いて形成される。このプレス打ち抜き時の打ち抜き性をよくするために、帯状珪素鋼鈑には打ち抜き油が塗布されるのが通常であるが、この打ち抜き油は打ち抜かれた鉄心材に付着している。そこで、本実施例では、回転子鉄心２は、所定温度例えば３００〜４００℃で加熱され、打ち抜き油の燃焼が行われる（鉄心の油焼き）。

次に、図１に示すように、中間型１２のキャビティ１２ａ内に回転子鉄心２が収納された状態で金型９が組み立てられ、供給装置２１の射出スリーブ２２内に溶融金属たる溶融アルミ２４が供給されて貯留される。しかる後、供給装置２１の油圧シリンダにより射出プランジャ２３が左方向に移動するように駆動され、射出プランジャ２３により溶融アルミ２４が射出スリーブ２２から押し出されてランナー１７、ゲート１６ｂを介してキャビティ１３ａ、スロット２ａ及びキャビティ１４ａ内に順次供給されて充填される。この場合、射出プランジャ２３による溶融アルミ２４の押し出しによりゲートプレート１６には左方向への押圧力が作用するが、このときには、油圧シリンダにより右方向への押圧力を受けている保持ピン１８によりゲートプレート１６は正規位置に保持される。また、左型１４のキャビティ１４ａに供給される溶融アルミ２４により加圧体１９も左方向への押圧力を受けるが、このときには、加圧体１９は油圧シリンダの作用により径小部１９ａの右端面が段部１４ｆと所定の間隔を存する正規位置に保持される。

このようにして、金型９内への溶融アルミ２４の充填後、金型９の冷却（自然冷却若しくは強制冷却）が行なわれ、金型９内に充填された溶融アルミ２４の凝固が開始される。
この場合、かご形回転子１においては、スロット２ａ部分の断面積に比べて短絡環４、５部分の断面積が大きいので、スロット２ａ部分の溶融アルミ２４が先に凝固し、その後に短絡環４、５部分の溶融アルミ２４が凝固することになって、短絡環４、５にひけ巣が発生し易い。

そこで、本実施例では、スロット２ａ部分の溶融アルミ２４が先に凝固し、その後に短絡環４、５部分の溶融アルミ２４が凝固する前例えば半凝固の状態のときに、油圧シリンダによる保持ピン１８に対する押圧力を解除し、供給装置２１の射出プランジャ２３による押圧力を作用させる。このときには、ランナー１７及び射出スリーブ２２内の溶融アルミ２４も半凝固状態にあるので、射出プランジャ２３による押圧力は半凝固状態の溶融アルミ２４を介してゲートプレート１６に作用するようになり、ゲートプレート１６は、正規位置から左方向に移動してそのゲート部１６ａが右型１３のキャビティ１３ａ内の溶融アルミ２４を加圧する。このとき、保持ピン１８もゲートプレート１６により押圧されて左方向に移動する。そして、ゲートプレート１６は、図２に示すように、左端面が右型１３の壁部１３ｃに当接して左方向への移動が停止する。

同時に、卯圧シリンダがピストンロッド２０を介して加圧体１９に右方向への押圧力を作用させるようになり、加圧体１９は右方向に駆動されて左型１４のキャビティ１４ａ内の溶融アルミ２４を加圧する。そして、加圧体１９は、図２に示すように、径小部１９ａの右端面が左型１４の段部１４ｆに当接して右方向への移動が停止する。

金型９内の溶融アルミ２４が完全に凝固したならば、可動型１１が固定型１０から取り外され、しかる後、可動型１１が分解されて、かご型回転子１の半製品が取り出される。ここで、かご形回転子１の半製品とは、図３に示すかご形回転子１おいて、回転軸７のない状態を示し、回転子鉄心２に導体３及び短絡環４、５が一体に形成されている。そして、回転子鉄心２の軸孔部６に回転軸７が挿通固定されることにより、かご形回転子１が完成する（完成品）。

このように本実施例によれば、金型９において、湯口側たるランナー１７側に位置する右型１３のキャビティ１３ａ内の溶融アルミ２４をゲートプレート１６のゲート部１６ａにより加圧し、反湯口側に位置する左型１４のキャビティ１４ａ内の溶融アルミ２４を通常の加圧装置たる加圧体１９により加圧するようにしたので、凝固前の半凝固状態の両短絡環４、５部分の溶融アルミ２４を加圧することができて、短絡環４、５にひけ巣が発生することを確実に防止することができる。

そして、本実施例によれば、前述したように、湯口側たる右型１３のキャビティ１３ａ内の半凝固常態の溶融アルミ２４をゲートプレート１６により加圧するようにしたので、金型９の湯口側に特別の加圧装置を設ける必要はなく、湯口側たる右型１３のキャビティ１３ａ内の溶融アルミ２４に容易に加圧することができる。

なお、上記実施例において、保持ピン１８とゲートプレート１６とを連結し、供給装置２１の射出プランジャ２３の押圧力によりゲートプレート１６を左方向に移動させるときに、油圧シリンダの駆動により保持ピン１８を介してそのゲートプレート１６に左方向への駆動力を加えるようにしてもよい。

（第２の実施例）
図４及び図５は、本発明の第２の実施例であり、第１の実施例と同一部分には同一符号を付して示し、以下異なる部分について説明する。
この第２の実施例では、保持ピン１８の代わりに、右型１３の静止部位たる壁部１３ｃとゲートプレート１６との間に可動式プレート２５が配置されており、これは、右型１３の周壁に対して径方向内外に進退可能に設けられている。そして、可動式プレート２５は、図示しない油圧シリンダにより駆動されるようになっており、常には、前進して右型１３の壁部１３ｃとゲートプレート１６との間に位置してゲートプレート１６を正規位置の保持しており、前記油圧シリンダにより径方向外方に駆動されると、後退して右型１３の壁部１３ｃとゲートプレート１６との間から離脱するようになっている。ここで、可動式プレート２５及び油圧シリンダは、保持手段を構成する。

而して、図４に示すように、可動式プレート２５が前進位置にある状態において、供給装置２１の射出プランジャ２３が溶融アルミ２４を押し出して金型９内に供給充填させるのは、前記実施例同様であり、その後、可動式プレート２５が後退するように制御されて図５に示す状態になる。
従って、この第２の実施例によっても、前記実施例同様の効果が得られ、特には、保持手段たる可動式プレート２５の構成が簡単である。

（第３の実施例）
図６及び図７は、本発明の第３の実施例であり、上記第１の実施例と同一部分には同一符号を付して示し、以下異なる部分について説明する。
この第３の実施例では、回転子鉄心２の積層厚を補正する積層厚補正機構２６を備えている。この積層厚補正機構２６は、回転子鉄心２の軸方向の左端面を押圧する押圧体２７と、この押圧体２７に装着された加圧体１９と、前記左型１４に左右方向に移動可能に嵌め込まれた駆動体２８と、この駆動体２８と押圧体２７との間に介装された圧縮ばね２９とを備えている。駆動体２８には、油圧シリンダのピストンロッド３０が連結されており、駆動体２８は、常には、右端面が加圧体１９の左端面に当接して該加圧体１９を正規位置に保持するようになっている。この状態では、駆動体２８の右端面が押圧体２７の左端面との間に所定の間隔を存するようになっている。

そして、駆動体２８は、油圧シリンダにより右方向経の押圧力を受けると、加圧体１９を右方向に移動させてその右端面が押圧体２７の左端面に当接するようになっている。なお、回転子鉄心２の軸方向の右端面は、右型１３における壁部１３ｃの段部１３ｄに当接するようになっている。このことから明らかなように、加圧手段たる加圧体１９は、積層厚補正機構２６に組み込まれているのである。

而して、図６に示すように、金型９内に溶融アルミ２４が供給充填されるときには、押圧体２７は、圧縮ばね２９の付勢力を受けて回転子鉄心２の左端面を押圧していて、その回転子鉄心２の積層厚寸法を所定寸法Ｌに補正するようになっている。このような状態において、供給装置２１の射出プランジャ２３により溶融アルミ２４が金型９内に供給充填される。

その後、図７に示すように、金型９内において、スロット２ａ部分の溶融アルミ２４が完全に凝固し、短絡環４、５部分（キャビティ１３ａ、１４ａ）の溶融アルミ２４が半凝固状態にあるときに、第１の実施例と同様にゲートプレート１６が正規位置から左方向に移動され、同時に、駆動体２８が油圧シリンダにより右方向に駆動され、加圧体１９が左型１４のキャビティ１４ａ内の溶融アルミ２４を加圧する。この場合、回転子鉄心２のスロット２ａ内に充填された溶融アルミ２４は完全に凝固して固定状態にあるので、上述したように駆動体２８により押圧体２７を介して回転子鉄心２が更に押圧されても、回転子鉄心２の積層厚寸法Ｌは変化しない。

従って、この第３の実施例によっても第１の実施例同様の効果が得られ、特に、この第３の実施例では、加圧体１９が積層厚補正機構２６に組み込まれているので、積層厚補正機構２６の油圧シリンダを加圧体１９の駆動源として兼用することができ、加圧体１９の専用の駆動源を設ける必要がない。

なお、本発明は、上記し且つ図面に示す実施例にのみ限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で次のような変更、変形が可能である。
溶融金属としては、溶融アルミの他に溶融銅を用いてもよい。
ダイカスト成形前の鉄心の油焼きは、必要に応じて行なえばよい。
誘導電動機に限らず、誘導機全般に適用することができる。

本発明の第１の実施例を示す製造装置の縦断面図 作用説明用の図１相当図 かご形回転子の斜視図 本発明の第２の実施例を示す図１相当図 図２相当図 本発明の第３の実施例を示す図１相当図 図２相当図

符号の説明

図面中、１はかご形回転子、２は回転子鉄心、２ａはスロット、３は導体、４及び５は短絡環、６は軸孔部、７は回転軸、８は製造装置、９は金型、１０は固定型、１１は可動型、１２は中間型、１２ａはキャビティ、１３は右型、１３ａはキャビティ、１３ｃは壁部（静止部位）、１４は左型、１４ａはキャビティ、１６はゲートプレート、１６ａはゲート部、１６ｂはゲート、１８は保持ピン（保持手段）、１９は加圧体（加圧手段）、２１は供給装置、２２は射出スリーブ、２３は射出プランジャ、２４は溶融アルミ（溶融金属）、２５は可動式プレート（保持手段）、２６は積層厚補正機構、２７は押圧体、２８は駆動体、２９は圧縮ばねを示す。

Claims (6)

1. 外周部に複数のスロットを有する回転子鉄心を収納し、この回転子鉄心の軸方向の両端面側に前記スロットと連通する短絡環形成用のキャビティを有し、その両キャビティのうちの一方のキャビティに対向して連通するゲートを有するゲートプレートを備えた金型と、
   溶融金属を押し出す射出プランジャを備え、その押し出しにより該溶融金属を前記ゲートプレートのゲートを介して前記金型の前記一方のキャビティに供給する供給装置とを備え、
   前記両キャビティのうちの他方のキャビティに充填された溶融金属が凝固する前にその溶融金属を加圧手段により加圧し、前記一方のキャビティに充填された溶融金属が凝固する前に前記供給装置の射出プランジャに押圧力を作用させることにより前記ゲートプレートを正規位置から移動させて前記一方のキャビティに充填された溶融金属を加圧することを特徴とするかご形回転子の製造方法。
2. 外周部に複数のスロットを有する回転子鉄心を収納し、この回転子鉄心の軸方向の両端面側に前記スロットと連通する短絡環形成用のキャビティを有し、その両キャビティのうちの一方のキャビティに対向して連通するゲートを有するゲートプレートを備えた金型と、
   溶融金属を押し出す射出プランジャを備え、その押し出しにより該溶融金属を前記ゲートプレートのゲートを介して前記金型の前記一方のキャビティに供給する供給装置と、
   前記両キャビティのうちの他方のキャビティに対向して設けられ、そのキャビティに充填された溶融金属が凝固する前にその溶融金属を加圧する加圧手段と、
   前記ゲートプレートを前記溶融金属の供給時には正規位置に保持し、前記両キャビティのうちの一方のキャビティに充填された溶融金属が凝固する前に前記ゲートプレートの保持を解除する保持手段とを具備し、
   前記保持手段による前記ゲートプレートの保持が解除されたときに、前記供給装置の射出プランジャに押圧力を作用させることにより前記ゲートプレートを正規位置から移動させて前記一方のキャビティに充填された溶融金属を加圧することを特徴とするかご形回転子の製造装置。
3. 保持手段は、油圧機構で構成されていることを特徴とする請求項２記載のかご形回転子の製造装置。
4. 油圧機構は、ゲートプレートの保持解除と同時にそのゲートプレートをキャビティ方向に駆動させるようになっていることを特徴とする請求項３記載のかご形回転子の製造装置。
5. 保持手段は、ゲートプレートと静止部位との間に介在された進退可能な可動式プレートで構成されていることを特徴とする請求項２記載のかご形回転子の製造装置。
6. 加圧手段は、回転子鉄心を押圧して積層厚を補正する積層厚補正機構に組み込まれていることを特徴とする請求項２記載のかご形回転子の製造装置。

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