JP4230916B2 - 電動モータのロータを製造するための工程 - Google Patents

Description

本発明は、電動モータのロータ、特に小型冷蔵システムの密閉圧縮機で使用されるものなどの小型電動モータのロータの鋼積層のスタック内への、アルミニウムまたはその他の適切な金属製のケージの、遠心分離法による射出を提供するための工程に関する。

このことは、スタックの端部層の外部面を相互接続し、積層スタックの長手方向軸と同心であるが、積層スタックの横面に対して半径方向に離隔されている円形の配列に沿って互いに角度方向に離隔された、複数の軸方向通路を画定するために他の積層のスタックの開口部と長手方向に並べられた開口部を備える、重なり合う同一の環状の鋼層のスタックによって形成されている、ロータ内のアルミニウムケージの、遠心分離法による従来技術の射出からすでに知られている。

従来技術を表す図１〜５に示すように、積層スタック１０は、長手方向軸を鉛直方向に配置して、金型２０の内部に配置され、下端層の外側面に近接する環状の下側型穴２２と上側型穴２１を画定している。上側型穴２１は、ほぼ円筒形または円錐台形であり、上端層の外側面に近接し、アルミニウムを金型２０内へ入れるための取入通路２３へ開いている。

アルミニウムの、または選択された金属合金の注入中、積層スタック１０は、電動モータのシャフトが後でその中に取り付けられる、芯２５で充填された中央軸孔１１を有し、積層スタック１０の上端層と実質上同じ高さにされた上端部を有し、積層スタック１０の中央軸孔１１のそれぞれの下端広幅部１１ａ上に、下側型穴２２を画定する金型に接して着座している広幅の下端部分を有する。

アルミニウムが、上側型穴２１内へ注入され、積層スタック１０の軸方向通路１２を通り下側型穴２２へ通過して、下側型穴２２、軸方向通路１２および上側型穴２１をこの順序で充填し、金型２０がその鉛直軸の周りに回転し、金属が冷却すると、半径方向内向き上向きのパターンで凝固する。

アルミニウムの注入および凝固が完了すると、金型２０が開かれ、積層スタック１０の中央軸孔１１の隣接する端部を遮らないように、またアルミニウムケージの上側リング３１のための正確な内部輪郭形状を画定するために、形成されたロータが、取入通路２３内で凝固した突起３６（図４）を、続いて積層スタック１０の上端層に接して溶融したアルミニウムプレートを除去するために機械加工作業を受ける。アルミニウムケージは、金型２０によってすでに成形されている下側リング３２と、積層スタック１０の軸方向通路１２の内部に形成された複数のバー３３とを一体で備える。

これらのロータの遠心分離射出では、金型２０の上側型穴２１および下側型穴２２、および積層スタック１０自体が加熱され、それによって溶融したアルミニウムが上側型穴２１および積層スタック１０の軸方向通路１２を、凝固することなく通過し、下側型穴２２へ重力で到達し、下側型穴２２を充填して、外側から内側へかつ底部から上向きに凝固を開始する。このため、上側型穴２１および積層スタック１０は、アルミニウムの融点温度よりもずっと低い温度で通常加熱される一方、下側型穴２２は、より低い温度で加熱され、金型２０の最も高温の上側部分でアルミニウムが最後に凝固することを可能にする。上側型穴２１内および下側型穴２２内の両方、および軸方向通路１２内に存在する空気を、前記金型へ供給されるアルミニウムによって金型から外部へ導通させるために、下側型穴２２は、適切な構造の空気排出口（図示せず）を備える。

図１〜５に示すように、金型２０内へのアルミニウムの注入は、取入通路２３を通って上側型穴２１の内部へ行われ、上側型穴２１の下側壁面は、積層スタック１０の上端層によって、および積層スタック１０の中央軸孔１１内に導入されたロッド２５の上端部によって画定される。

しかし、上側型穴２１内へ注入された液体アルミニウムは、積層スタック１０の上端層の内部境界領域と直接接触し、このことは、この領域で変形を生じさせ、アルミニウムが、積層スタック１０の上側の層の間に貫通することを許す。

上側リング３１を形成するための余分な機械加工作業のほかに、この従来技術の射出工程は、上側リング３１のカバーされていない中央領域内での上端層の変形のため、コンプレッサのオイルポンプに適応させるための上側リング３１の中央領域の困難な機械加工を必要とする。これらの機械加工作業は、ロータ、特に大きな生産量を有する小さい寸法のロータの、生産性を低下させ、製造コストを増加させる。また、中央軸方孔１１の上端領域から半径方向外側への層間のアルミニウムの貫通は、ロータの電磁気的効率を低下させる。

遠心分離法によってロータを射出するための工程に関する上記で述べた問題点のため、遠心分離法によってこれらの部品を射出するための、ロータのアルミニウムまたはその他の導電性材料製のケージの上側リングを形成するための機械加工作業をかなり減少させ、上端層の変形、したがって積層スタックの上側層の間でのアルミニウムの浸透の問題を除去する工程を提供することが本発明の目的である。

上述の目的を達成するために、本発明の射出工程は、中央軸孔と複数の軸方向通路を備える積層スタックと、軸方向通路内で溶融された複数のバーによって、一体に相互接続された積層スタックの上端層および下端層にそれぞれ着座している上端リングと下端リングによって形成された溶融金属製のケージとを備えるロータを得るために適用される。

本発明によると、ケージの射出工程は、
中央軸孔の下端部をそれぞれの芯で充填するステップと、
中央軸孔の上端部分に、積層スタックの上端層に着座している広幅の頭部を有し、ケージの上側リングの中央開口部の直径断面の高さの部分を画定する直径断面を備える円形の輪郭形状を有する型打ちピンを装着するステップと、
射出される金属の融点温度よりも低い第１の温度で積層スタックを加熱するステップと、
前記第１の温度で、積層スタックの上端層に近接して配置される、金型の上側型穴を加熱し、第１の温度よりも実質上低い第２の温度で、積層スタックの下端層に近接して配置される、金型の下側型穴を加熱するステップと、
積層スタックを、その長手方向軸を鉛直方向に配置して、金型の内部に配置するステップと、
下側型穴、軸方向通路、上側型穴を充填するために、金型を回転させ、取入通路を通って金属を金型の内部へ注ぐステップと、
金属を凝固させて、金型を停止させ、金型を開き、すでに成形されている、下側リングと、バーと、型打ちピンを覆う上側プレートとを備えるケージとともに、ロータおよび芯を金型の内部から取り外すステップと、
上側プレートを中央で破壊して、ケージの上側リング内で変形させるために、型打ちピンを軸方向に引き抜くステップとを含む。

お気づきのように、本工程は、上端層の露出した中央部分と液体金属との高温での接触の有害な影響、ならびにケージの上側リングの中央開口部を形成するための大量のアルミニウムを機械加工する必要性を除去する。型打ちピンの取外しが、金属の上側プレートの裂け目を生じさせて、ケージの上側リングの中央開口部を実際に画定するため、必要に応じて、型打ちピンの抜出しによって生じたとげを除去するために、鋭利な縁部の仕上げのためのわずかな機械加工（面取り）が必要となるだけである。

添付の図面を参照にして、本発明を以下でより詳細に説明する。

すでに述べたように、図１〜５に示した遠心分離法による射出の工程では、液体アルミニウム（またはその他の金属）の上部型穴内への射出は、積層スタック１０の上端部の積層の外部環状表面全体にわたって直接行われ、前記表面上の変形を生じさせる。

上記の問題点の他に、金型２０の上部型穴２１は、取入通路２３の内部に画定された上側軸方向突起３６を組み入れて、プレート３５の溶融を提供するように構成されており、このことは、凝固中、アルミニウムの収縮を補償するために部分的に使用される。

この解決法は、図４〜５に概略的に示した機械加工作業を必要とする。

本発明の工程によると、積層スタック１０は、それぞれの芯２５を充填された中央軸孔１１の下端広幅部１１ａを有し、芯は積層スタック１０の中央軸孔１１の延長部分の内側に嵌合されている。

中央軸孔１１の上端部分に、型打ちピン４０が嵌入される。型打ちピン４０は、円形の輪郭の広幅の頭部４１を有し、積層スタック１０の上端積層の上に着座している。型打ちピン４０の広幅の頭部４１は、その直径断面がケージ３０の上側リング３１の中央開口部の直径断面と同一であるような寸法にされている。

このようにして前処理された積層スタック１０が、一般にアルミニウムの融点温度よりも極めて低い、十分な温度で加熱され、金型２０の内部に配置される。金型２０の上部型穴２１は、積層スタック１０とほぼ同じ温度に予め加熱され、下部型穴２２は、上部空洞よりも低い加熱温度で予め加熱される。

積層スタック１０が、長手方向軸を鉛直方向に配置して、金型２０の内部に装着され、次に金型２０がその軸の周りに回転させられる。一方、溶融したアルミニウムが、取入通路２３を通って上側および下側空洞２１、２２の内部へ、および積層スタック１０の軸方向通路１２内へ注入される。

金型２０の型穴２１および２２、および積層スタックの軸方向通路１２が充填された後、金型が回転を維持しながら、アルミニウムが、外側から内側へその凝固過程を開始する。

アルミニウムの凝固が完了したとき、金型は停止されて、ロータＲを金型の内部から取り外し、芯２５を積層スタック１０の内部から引き出すことができるように、開かれる。射出されたロータＲは、ケージ３０の下側リング３２と、すでに成形されたバーと、型打ちピン４０の広幅の頭部４１を覆う上側プレートとを備え、図８に示すように上側軸方向突起３６を組み込んでいる。

型打ちピン４０の頭部４１の寸法は、金型２０の上部型穴２１とともに環状の通路を画定するようにされており、この寸法は、液体アルミニウムが軸方向通路１２に向かって流れ、プレート３５が軸方向突起３６と接合するこの周縁領域に集中するのに十分である。

この構造は、型打ちピン４０が軸方向外向きに力を加えられたとき、上側プレート３５が、広幅の頭部４１の周囲の縁で裂けることを許す。このようにして、型打ちピン４０の軸方向の引抜きが、大量のアルミニウムを除去するための機械的作業なしで、ケージ３０の上側リング３１の中央開口部の形成を生じさせる。

一般に、ピンの引抜き中に引抜き（型打ち）によって発生するとげを除去するための面取り作業を特徴とする、上側リング３１のわずかな内部機械加工のみが必要である。

型穴および積層スタックの事前加熱温度は、下側型穴の加熱が、上側型穴および積層スタックへ賦与される加熱よりも低いという条件で、工程に含まれる他のパラメータに応じて様々であることを理解されたい。

従来技術の工程による、遠心分離法によるアルミニウムまたはその他の金属の次の射出のために、金型の内部に装着された積層スタックの直径長手方向断面図である。 積層スタックが、金型の２つの型穴の内部および積層スタックの軸方向通路内に形成されたケージをすでに担持している図１と同様の図である。 ロータが図２に示した金型から取り外された後の従来技術の工程によって得られたロータの長手方向断面図であり、積層スタックの上端層に通常生じる変形をさらに示す図である。 従来技術がケージの上側リングを形成するために必要である機械加工作業を示す、図３と同様の図である。 従来技術がケージの上側リングを形成するために必要である機械加工作業を示す、図３と同様の図である。 本発明の工程によって、積層スタック内に射出されたケージを示す、図２と同様の図である。 新規な工程の別のステップによる、金型から引き抜かれ、下側芯から解放されたときのロータを示す、図３と同様の図である。 ケージの上側リングの中央開口部を形成するために型打ちピンを取り外すステップを示す、図７と同様の図である。

Claims (3)

1. 電動モータのロータを射出するための方法であって、前記ロータが、中央軸孔（１１）と複数の軸方向通路（１２）を備える積層スタック（１０）と、軸方向通路（１２）内で溶融された複数のバー（３３）によって、一体に相互接続された、積層スタック（１０）の上端層および下端層にそれぞれ着座している上端リング（３１）および下端リング（３２）によって形成された溶融金属製のケージ（３０）とを備え、
   中央軸孔（１１）の下端部分を芯（２５）で充填するステップと、
   中央軸孔（１１）の上端部分に、積層スタック（１０）の上端層に着座している広幅の頭部（４１）を有し、ケージ（３０）の上側リング（３１）の中央開口部の直径断面と同一な直径断面を備える円形の輪郭形状を有する型打ちピン（４０）を装着するステップと、
   射出される金属の融点温度よりも低い第１の温度で積層スタックを加熱するステップと、
   前記第１の温度で、積層スタック（１０）の上端層に近接して配置される、金型（２０）の上側型穴（２１）を加熱し、第１の温度よりも実質上低い第２の温度で、積層スタック（１０）の下端層に近接して配置される、金型（２０）の下側型穴（２２）を加熱するステップと、
   積層スタック（１０）を、その長手方向軸を鉛直方向に配置して、金型（２０）の内部に配置するステップと、
   下側型穴（２２）、軸方向通路（１２）、上側型穴（２１）を充填するために、金型（２０）を回転させ、取入通路（２３）を通って金属を金型の内部へ注ぐステップと、
   金属を凝固させて、金型（２０）を停止させ、金型を開き、すでに成形されている、下側リング（３２）と、バー（３３）と、型打ちピン（４０）を覆う上側プレート（３５）とを備えるケージ（３０）とともに、ロータおよび芯（２５）を金型の内部から取り外すステップと、
   型打ちピン（４０）を軸方向に引抜き、上側プレート（３５）を中央で破壊して、上側プレート（３５）の前記破壊によりケージ（３０）の上側リング（３１）を形成するステップとを含む方法。
2. 上側リングの内部を機械加工して最終形状にする追加のステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 金属がアルミニウムであること、および積層スタック（１０）および金型（２０）の上側型穴（２１）を加熱するための第１の温度が、アルミニウムの融点温度よりも低く、一方、金型（２０）の下側型穴（２２）を加熱するための第２の温度が、上側型穴（２１）を加熱するための温度よりも低いことを特徴とする請求項１から２のいずれか一項に記載の方法。

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