JP5862647B2 - 回転子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば車両などに搭載されて電動機や発電機として用いられる回転電機の回転子の製造方法に関する。

従来、車両などに搭載されて使用される回転電機の１種として、導体の両端を総て短絡したかご形構造のかご形回転子を利用した電動機（モータ）が知られている。このかご形回転子は、軸方向に貫通する中心軸孔及び軸方向に貫通し周方向に配列された複数の貫通孔を有する複数の鋼板を軸方向に積層してなる回転子コアと、回転子コアの軸方向両側に配置された一対のエンドリング及び貫通孔を介して一対のエンドリングを連結する複数の連結バーを有し、鋳造により一体に形成された導電部材と、を備えている。

このようなかご形回転子の一般的な製造方法は、鋳型の所定位置に回転子を構成する複数の鋼板を軸方向に積層してセットするセット工程と、鋳型にセットされた積層鋼板の軸方向一端側に開口するゲートを有する溶湯導入通路に溶湯を供給して導電部材を形成する鋳造工程とを行う。

しかし、この方法では、図２４に示すように、溶湯導入通路１２４のゲート１２４ａから軸方向一端側のエンドリングキャビティ１２３ａに導入された溶湯は、積層鋼板１１１ａに設けられた複数の貫通孔１１３のうちゲート１２４ａに近い貫通孔１１３ａから先に流れ込むことから、軸方向他端側のエンドリングキャビティ１２２ａに先に到達する。そのため、ゲート１２４ａから遠い貫通孔１１３ｂに軸方向他端側から先回りした溶湯が、その貫通孔１１３ｂに軸方向一端側から流入した溶湯と合流することにより、湯境が形成されてしまうという問題があった。

また、図２５のＡ部に示すように、鋳型内の空気を貫通孔１１３ｂ内に形成される連結バー１１７の中に閉じ込めてしまうことにより巣が残るという問題もあった。このようにして巣や前記の湯境が形成されると、導電部材の強度や導電性等の性能に大きな影響を及ぼすこととなる。

そこで、特許文献１には、回転子コアの軸方向両側に配置された一対のエンドリングの軸方向端部に、さらにエンドリングよりも径方向厚みの薄い円筒状リングを設けて、回転子コアの貫通孔内を流動する溶湯の流れバランスの改善を図ることが提案されている。また、特許文献２には、鋳型にセットされた積層鋼板の軸方向一端側のエンドリングキャビティに開口するゲートを周方向に複数配置することによって、回転子コアの貫通孔内を流動する溶湯の流れバランスの改善を図る技術が提案されている。

特開昭６３−７３８５２号公報 特開昭６０−２０４２４４号公報

ところが、上記の特許文献１の場合には、エンドリングの肉厚を増加させた部分に、溶湯の凝固収縮による鋳造欠陥が発生し易く、また、鋳造工程終了後に、製品形状を確保するために切削加工を施した際に、その鋳造欠陥が表面に露出するという問題があった。

一方、上記の特許文献２の場合には、エンドリングキャビティに開口する複数のゲートを周方向に均等に配置するようにしているが、配置されるゲートの数には限界があり、上記従来のようにエンドリング端部から流入させる場合に比較すると、流れバランスは改善されるものの完全に均等にはならない。さらに、特許文献２の場合、鋳造工程終了後にゲートを切断する際には、製品部との間での引っ張り応力によりゲートを切断するため、製品部にも大きな荷重が掛かり、それを防止するためにゲート部分を小さくする必要があった。しかし、ゲートを小さくすると溶湯の流動性が非常に悪くなり、鋳造圧力が掛かり難いために鋳造欠陥が発生し易いという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、溶湯の流動性を改善し、鋳造欠陥の発生を抑制し得るようにした回転子の製造方法を提供することを解決すべき課題とする。

上記課題を解決するためになされた本発明は、軸方向に貫通する中心軸孔（１２）及び軸方向に貫通し周方向に配列された複数の貫通孔（１３）を有する複数の鋼板（１１ａ）を軸方向に積層してなる回転子コア（１１）と、前記回転子コアの軸方向両側に配置された一対のエンドリング（１６）及び前記貫通孔を介して一対の前記エンドリングを連結する複数の連結バー（１７）を有し鋳造により一体に形成された導電部材（１５）と、を備えた回転子（１０）の製造方法において、軸方向に相対移動させて開閉可能な鋳型（２１）の所定位置に、前記回転子コアを構成する複数の前記鋼板を軸方向に積層してセットするセット工程（Ｓ１０）と、前記鋳型にセットされた複数の前記鋼板の軸方向一端面に対向して開口するリング状のゲート（２４ａ）及び前記ゲートに向かって次第に大径となるように傾斜した円筒状の傾斜通路（２４ｂ）を有する溶湯導入通路（２４）に溶湯を供給して前記導電部材を形成する鋳造工程（Ｓ２０）と、前記溶湯導入通路において前記溶湯を切断して前記ゲート側と溶湯導入口側とに分断する切断工程（Ｓ３０）と、前記鋳型を型開きして鋳物（１０Ａ）を取り出す離型工程（Ｓ４０）と、を有し、前記セット工程において、前記鋳型にセットされる複数の前記鋼板は、前記中心軸孔に挿入される軸部（２５ａ）と、前記軸部の軸方向一端部に設けられて前記中心軸孔の溶湯供給側開口を閉塞する閉塞部（２５ｂ）とを備えた保持ピン（２５）により保持されることを特徴とする。

本発明の回転子の製造方法によれば、鋳造工程において用いられる鋳型には、鋳型にセットされた複数の鋼板の軸方向一端面に対向して開口するリング状のゲートを有する溶湯導入通路が設けられている。そのため、溶湯導入通路に供給された溶湯を、リング状のゲートから放射方向に均等に流動させることが可能となる。これにより、鋳型のキャビティ内へ周方向において均等に溶湯を流動させることができるので、鋳型にセットされた複数の鋼板の各貫通孔に対して、溶湯をバランス良く流動させることができる。これにより、溶湯の流動性が良好となり、巣などの鋳造欠陥の発生を抑制することができる。
また、溶湯導入通路は、ゲートに向かって次第に大径となるように傾斜した円筒状の傾斜通路を有する。これにより、溶湯導入通路に供給された溶湯を、傾斜通路からゲートに向けて周方向に均等に且つ円滑に流動させることができる。

なお、本発明において、鋳造工程を行う工法としては、例えばダイカストや重力鋳造、砂型鋳造など従来公知の工法を採用することができる。また、鋳造により形成される導電部材の材料としては、例えばアルミや銅、亜鉛、マグネシウム、或いはそれら２種以上の混合物などを採用することができる。

実施形態１に係る回転子の製造方法のフローチャートである。 実施形態１に係る回転子の製造方法により製造される回転子の平面図である。 図２のIII −III 線矢視断面図である。 実施形態１に係る回転子の製造方法により製造される回転子の正面図である。 図４のＶ−Ｖ線矢視断面図である。 実施形態１に係る回転子の製造方法のセット工程を示す説明図である。 実施形態１に係る回転子の製造方法のセット工程において保持ピンに保持された積層鋼板の軸直角方向の断面図である。 実施形態１に係る回転子の製造方法の鋳造工程を示す説明図である。 実施形態１に係る回転子の製造方法の鋳造工程を示すフローチャートである。 実施形態１に係る回転子の製造方法の鋳造工程における溶湯のゲートから軸方向への流れを示す説明図である。 実施形態１に係る回転子の製造方法の鋳造工程における溶湯のゲートから径方向への流れを示す説明図である。 実施形態１に係る回転子の製造方法の切断工程直前を示す説明図である。 実施形態１に係る回転子の製造方法の切断工程を示す説明図である。 実施形態１に係る回転子の製造方法の離型工程を示す説明図である。 変形例１に係る保持ピンの切断部による切断状態を示す説明図である。 変形例２に係る保持ピンの切断部による切断状態を示す説明図である。 （ａ）〜（ｆ）は変形例３に係る保持ピンと駆動部の接続方法を示す説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は変形例４に係る保持ピンと駆動部の接続方法を示す説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は変形例５に係る保持ピンと駆動部の接続方法を示す説明図である。 変形例６に係る保持ピンの駆動機構を備えた鋳造装置の模式断面図である。 変形例７に係る保持ピンの説明図である。 変形例８に係る保持ピンの説明図である。 変形例９に係る保持ピンの説明図である。 従来の一般的な製造方法における問題点を示す説明図である。 従来の一般的な製造方法における他の問題点を示す説明図である。

以下、本発明に係る回転子の製造方法の実施形態について図面を参照して具体的に説明する。

〔実施形態１〕
本実施形態に係る回転子の製造方法について図１〜図１４を参照して説明する。先ず、本実施形態の製造方法により製造される回転子１０について説明する。この回転子１０は、例えば車両用のかご形三相電動機として使用される回転電機（図示せず）に搭載されるかご形回転子である。この回転子１０は、図２〜図５に示すように、複数の鋼板を軸方向に積層してなる回転子コア１１と、一対のエンドリング１６及び両エンドリング１６を連結する複数の連結バー１７（図３参照）を有し鋳造により一体に形成された導電部材１５と、を備えている。

回転子コア１１は、軸方向に貫通する中心軸孔１２及び軸方向に貫通し周方向に配列された複数（本実施形態では１６個）の貫通孔１３（図４参照）を有するリング板状の複数の鋼板１１ａを軸方向に積層して形成されている。導電部材１５を構成する一対のエンドリング１６は、回転子コア１１の軸方向両側に配置されている。導電部材１５を構成する連結バー１７は、貫通孔１３を介して一対のエンドリング１６を連結しており、本実施形態では１６本とされている。

次に、本実施形態の回転子１０の製造方法について説明する。本実施形態の製造方法は、回転子１０をアルミダイカストにより製造するものであって、図１にフローチャートを示すように、セット工程Ｓ１０と、鋳造工程Ｓ２０と、切断工程Ｓ３０と、離型工程Ｓ４０とを順に実施する。

セット工程Ｓ１０では、軸方向に相対移動させて開閉可能な鋳型２１の所定位置に、回転子コア１１を構成する複数の鋼板１１ａを軸方向に積層してセットする。ここで用いる鋳型２１は、図６に示すように、鋳造装置に装備されており、回転子コア１１を構成する複数の鋼板１１ａがセットされるキャビティ２２ａを有する固定型２２と、固定型２２に対して図示しない駆動部で軸方向（図６の左右方向）に相対移動（接近及び離間）可能に配設された可動型２３とを備えている。

可動型２３には、キャビティ２２ａに溶湯を供給する溶湯導入通路２４が設けられている。この溶湯導入通路２４は、固定型２２のキャビティ２２ａにセットされた複数の鋼板１１ａの軸方向一端面（図６の右側端面）に対向して開口するリング状のゲート２４ａを有する。本実施形態のゲート２４ａは、周方向に連続して１周するリング状に形成されている。そして、溶湯導入通路２４のゲート２４ａ側には、ゲート２４ａに向かって次第に大径となるように傾斜した円筒状の傾斜通路２４ｂが設けられている。

また、固定型２２のキャビティ２２ａにセットされる複数の鋼板１１ａは、保持ピン２５により軸方向に積層された状態に保持される。この保持ピン２５は、鋼板１１ａの中心軸孔１２に挿入される軸部２５ａと、軸部２５ａの軸方向一端部に設けられて中心軸孔１２の溶湯供給側開口を閉塞する閉塞部２５ｂとを備えている。

保持ピン２５の軸部２５ａには、図７に示すように、軸部２５ａ嵌合される複数の鋼板１１ａの回転方向（周方向）の位置決めをする位置決め部が設けられている。本実施形態の場合、位置決め部は、鋼板１１ａの中心軸孔１２に設けられた係合凹部２６ａと、軸部２５ａの外周面に設けられ係合凹部２６ａと係合可能な係合凸部２６ｂとにより構成されている。なお、係合凹部２６ａと係合凸部２６ｂの凹凸の関係を逆に設定してもよい。

保持ピン２５の閉塞部２５ｂは、軸部２５ａから遠ざかるにつれて次第に小径となる円錐台形状に形成されている。閉塞部２５ｂの大径側底面の直径は、軸部２５ａの直径よりも所定寸法大きい。そして、図８に示すように、固定型２２のキャビティ２２ａに複数の鋼板１１ａと共にセットされた保持ピン２５は、エアーシリンダなどで構成された駆動部３１に反閉塞部２５ｂ側端部が接続された後、駆動部３１により図８の左側に引き付けられる。これにより、閉塞部２５ｂの大径側底面が積層された鋼板１１ａの軸方向一端面に当接して、中心軸孔１２の溶湯供給側開口が閉塞され、中心軸孔１２内への溶湯の流入が防止される。なお、保持ピン２５と駆動部３１は、後述の変形例３〜５で示される接続方法などで接続されている。

この閉塞部２５ｂは、固定型２２と可動型２３を軸方向に互いに接近するように移動させて型締めしたときに、可動型２３の傾斜通路２４ｂ内に嵌入される。これにより、傾斜通路２４ｂの外周側壁面と閉塞部２５ｂの外周面との間に、ゲート２４ａ側に向かって次第に大径となるように傾斜した円筒状の傾斜通路２４ｂが形成される。なお、軸部２５ａの中心軸線Ｌ１に対する、傾斜通路２４ｂの外周側壁面の傾斜角度と閉塞部２５ｂの外周面の傾斜角度は概ね同じである。よって、傾斜通路２４ｂは、概ね一定の厚みの円筒状に形成され、傾斜通路２４ｂの大径側端部には、周方向に連続して１周するリング状のゲート２４ａが形成されている。即ち、傾斜通路２４ｂの内周面側は、閉塞部２５ｂの外周面で区画されている。

次の鋳造工程Ｓ２０は、図８に示すセット工程Ｓ１０終了後の状態から、図９に示すフローチャートに従って実施される。即ち、鋳型２１の溶湯導入通路２４に所定圧力でアルミ溶湯を注入して充填を開始する。このとき、溶湯導入通路２４に注入された溶湯は、図１０に示すように、傾斜通路２４ｂを通りゲート２４ａから可動型２３のキャビティ２３ａに流動する。本実施形態の場合、傾斜通路２４ｂがゲート２４ａに向かって次第に大径となるように傾斜した円筒状に形成され、ゲート２４ａもリング状に形成されているので、ゲート２４ａからキャビティ２３ａ内へ流動する溶湯は、図１１に示すように、放射方向に均等に流動する。

その後、キャビティ２３ａ内の溶湯は、図１０に示すように、積層された鋼板１１ａの各貫通孔１３を通って固定型２２のキャビティ２２ａへと流動する。これにより、各貫通孔１３及び両キャビティ２２ａ，２３ａ内に溶湯が充満した状態になり充填完了となる。その後、充填された溶湯が凝固を開始すると温度低下に伴って収縮するため、溶湯の補給を行いつつ、所定時間経過後に、次の切断工程Ｓ３０を行う。

切断工程Ｓ３０では、図１２に示すように、駆動部３１により保持ピン２５を閉塞部２５ｂ側（図１２の右側）へ移動させて、傾斜通路２４ｂ内の溶湯を局部的に加圧する。これにより、図１３に示すように、保持ピン２５の閉塞部２５ｂの外周面が傾斜通路２４ｂの外周壁面に当接して、傾斜通路２４ｂ内の溶湯を切断し、ゲート２４ａ側と溶湯導入口側とに分断する。これにより、溶湯の凝固収縮に伴う鋳造欠陥の発生が防止されると同時に、傾斜通路２４ｂのゲート２４ａ付近での溶湯の切断が容易に行われる。

次の離型工程Ｓ４０は、切断工程Ｓ３０を終了し、溶湯の凝固が完了した後、図１４に示すように、固定型２２に対して軸方向に離間するように（図１４の右側）図示しない駆動部で可動型２３を相対移動させて鋳型２１を型開きする。その状態で、固定型２２のキャビティ２２ａから鋳物１０Ａ（回転子１０）を取り出し、保持ピン２５を引き抜いて取り外し、離型工程Ｓ４０を終了する。その後、必要に応じてバリ取りなどの後処理を行って全工程を終了し、図２〜図５に示す製品としての回転子１０が完成する。

以上のように、本実施形態の回転子１０の製造方法によれば、鋳造工程Ｓ２０において用いられる鋳型２１には、鋳型２１にセットされた複数の鋼板１１ａの軸方向一端面に対向して開口するリング状のゲート２４ａを有する溶湯導入通路２４が設けられている。これにより、鋳型のキャビティ内へ周方向において均等に溶湯をバランス良く流動させることができるので、溶湯の流動性が良好となり、巣などの鋳造欠陥の発生を抑制することができる。

また、本実施形態では、溶湯導入通路２４は、ゲート２４ａに向かって次第に大径となるように傾斜した円筒状の傾斜通路２４ｂを有する。これにより、溶湯導入通路２４に供給された溶湯を、傾斜通路２４ｂからゲート２４ａに向けて周方向に均等に且つ円滑に流動させることができる。

また、本実施形態では、セット工程Ｓ１０において、鋳型２１にセットされる複数の鋼板１１ａは、中心軸孔１２に挿入される軸部２５ａと、軸部２５ａの軸方向一端部に設けられて中心軸孔１２の溶湯供給側開口を閉塞する閉塞部２５ｂとを備えた保持ピン２５により保持されている。そのため、鋳型２１にセットされる複数の鋼板１１ａが溶湯圧力でばらけてしまう虞れを回避することができるとともに、閉塞部２５ｂで複数の鋼板１１ａの中心軸孔１２内に溶湯が流入するのを防止することができる。これにより、不良品の発生や寸法精度の低下を回避することが可能となる。

また、本実施形態の保持ピン２５は、軸部２５ａに嵌合される複数の鋼板１１ａの回転方向の位置決めをする係合凸部２６ｂ（位置決め部）を有するため、積層された複数の鋼板１１ａを鋳型２１にセットする際に、鋳型２１と複数の鋼板１１ａと保持ピン２５の回転方向の位置を明確にすることができる。そのため、不良品の発生や寸法精度の低下をより確実に回避することができる。

また、本実施形態では、切断工程Ｓ３０は、駆動部３１により保持ピン２５を軸方向に移動させて閉塞部２５ｂを傾斜通路２４ｂの外周壁面に当接させることにより溶湯を切断するようにしている。これにより、保持ピン２５を利用して、切断工程Ｓ３０を簡単かつ容易に実施することができる。

〔他の実施形態〕
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更することが可能である。以下、変形例１〜９により具体的に説明する。なお、変形例１〜９において実施形態１と共通する部材や部位については同じ符号を用いる。

〔変形例１〕
実施形態１の保持ピン２５は、軸部２５ａの中心軸線Ｌ１に対する、閉塞部２５ｂの外周面の傾斜角度と傾斜通路２４ｂの外周側壁面の傾斜角度が概ね同じにされて、閉塞部２５ｂの外周面全体が傾斜通路２４ｂの外周側壁面に当接して溶湯を切断するようにされていた。これに代えて、図１５に示す変形例１のように、傾斜通路２４ｂの外周壁面と対向する閉塞部２５ｂの対向面に、２つの面が交わる角部により形成された切断部２７を設けるようにしてもよい。

この場合の切断部２７は、閉塞部２５ｂの外周面の中心軸線Ｌ１に対する傾斜角度が、傾斜通路２４ｂの外周側壁面の中心軸線Ｌ１に対する傾斜角度よりも小さくされている。これにより、閉塞部２５ｂの外周面と先端面とが交わる角部によって切断部２７が形成されている。変形例１によれば、傾斜通路２４ｂの外周側壁面に対して、局部的に応力が掛かり易い形状となるので、傾斜通路２４ｂ内において溶湯の切断を容易にかつ確実に行うことが可能となる。

〔変形例２〕
上記変形例１に代えて、図１６に示す変形例２のように、閉塞部２５ｂの２箇所に切断部２８を設けるようにしてもよい。この場合、閉塞部２５ｂは、大径部と小径部からなる２段の円柱状に形成されており、大径部の外周面と段部のリング状平面とが交わる角部、及び小径部の外周面と閉塞部２５ｂの先端面とが交わる角部のそれぞれに切断部２８が形成されている。

変形例２によれば、閉塞部２５ｂの外周面の２箇所に切断部２８が設けられているので、変形例１に比べて、傾斜通路２４ｂ内において溶湯の切断を更に容易にかつ確実に行うことが可能となる。

〔変形例３〕
変形例３は、図１７（ａ）〜（ｆ）に示すように、上記実施形態１において、保持ピン２５と駆動部３１とを接続する際の接続方法の一例であって、回転によるロック機構が採用されている。なお、図１７（ｄ）〜（ｆ）は、図１７（ａ）〜（ｃ）に対して周方向に約９０°位相がずれた位置の状態を示している。

この場合、駆動部３１のシリンダロッド３１Ａの軸方向一端部（図１７の右側端部）には、外周面の１８０°位相がずれた位置に一対の係合突起４１が設けられている。一方、保持ピン２５の軸部２５１ａの反閉塞部２５ｂ側端部（図１７の左側端部）には、シリンダロッド３１Ａの軸方向一端部が挿入される挿入孔４２と、係合突起４１が係合する一対の係合溝４３が設けられている。挿入孔４２は、軸部２５１ａの反閉塞部２５ｂ側端面に開口して軸方向に延びている。また、係合溝４３は、軸部２５１ａの反閉塞部２５ｂ側端面から軸方向に所定距離延びた後、周方向へ直角に折れ曲がるように形成されている。

変形例３の接続作業は、次のように行われる。先ず、図１７（ａ）及び（ｄ）に示すように、保持ピン２５の軸部２５１ａとシリンダロッド３１Ａを、軸方向端面同士が軸方向に対向する状態に配置する。このとき、シリンダロッド３１Ａの係合突起４１と軸部２５１ａの係合溝４３とを位置合わせしておく。この状態から、図１７（ｂ）及び（ｅ）に示すように、シリンダロッド３１Ａの先端を軸方向に相対移動させて軸部２５１ａの挿入孔４２内に挿入する。そして、係合突起４１が係合溝４３の最奥端に到達した後、図１７（ｃ）及び（ｆ）に示すように、シリンダロッド３１Ａを周方向に相対回転させる。これにより、周方向に延びる係合溝４３に係合突起４１が係合して、シリンダロッド３１Ａと軸部２５１ａが軸方向への相対移動を規制された状態で接続される。

この変形例３の接続方法によれば、回転によるロック機構を採用しているので、簡単且つ容易な作業でシリンダロッド３１Ａと軸部２５１ａを確実に接続することができる。

〔変形例４〕
変形例４は、上記実施形態１において、保持ピン２５と駆動部３１とを接続する際の他の接続方法の一例である。この変形例４では、図１８（ａ）〜（ｃ）に示すように、上記変形例３で採用された回転によるロック機構に代えて、差し込みピン４７によるロック機構が採用されている。

この場合、駆動部３１のシリンダロッド３１Ｂの軸方向一端部（図１８の右側端部）の所定位置には、差し込みピン４７が差し込まれる第１ピン穴４４が設けられている。この第１ピン穴４４は、シリンダロッド３１Ｂの中心軸線と直角に交差して径方向に貫通するように形成されている。一方、保持ピン２５の軸部２５２ａの反閉塞部２５ｂ側端部（図１８の左側端部）には、シリンダロッド３１Ｂの軸方向一端部が挿入される挿入孔４５と、差し込みピン４７が差し込まれる第２ピン穴４６が設けられている。第２ピン穴４６は、シリンダロッド３１Ｂが挿入孔４５に挿入された際に、シリンダロッド３１Ｂに設けられたピン穴４４の延長線上の位置に設けられている。

変形例４の接続作業は、次のように行われる。先ず、図１８（ａ）に示すように、保持ピン２５の軸部２５２ａとシリンダロッド３１Ｂを、軸方向端面同士が軸方向に対向する状態に配置する。このとき、シリンダロッド３１Ｂの第１ピン穴４４と軸部２５２ａの第２ピン穴４６とを位置合わせしておく。この状態から、図１８（ｂ）に示すように、シリンダロッド３１Ｂの先端部を軸方向に相対移動させて軸部２５２ａの挿入孔４５内に挿入する。このとき、シリンダロッド３１Ｂの先端が挿入孔４５の最奥端に到達して、第１ピン穴４４と第２ピン穴４６が径方向に重なり合う状態にする。この状態で、図１８（ｃ）に示すように、第１ピン穴４４及び第２ピン穴４６に差し込みピン４７を差し込み、接続作業を終了する。

この変形例４の接続方法によれば、差し込みピン４７によるロック機構を採用しているので、簡単且つ容易な作業で、変形例３に比べてシリンダロッド３１Ｂと軸部２５２ａをより確実に接続することができる。

〔変形例５〕
変形例５は、上記実施形態１において、保持ピン２５と駆動部３１とを接続する際のさらに他の接続方法の一例である。この変形例５では、図１９（ａ）〜（ｃ）に示すように、上記変形例３で採用された回転によるロック機構に代えて、マグネットによるロック機構が採用されている。

この場合、駆動部３１のシリンダロッド３１Ｃ及び保持ピン２５の軸部２５３ａは、例えば鉄系金属などの磁性材料で形成されている。そして、シリンダロッド３１Ｃの軸方向一端部（図１９の右側端部）には、軸方向端面に開口した磁石収容孔に永久磁石４８が埋め込まれ固定されている。一方、保持ピン２５の軸部２５３ａの反閉塞部２５ｂ側端部（図１９の左側端部）には、シリンダロッド３１Ｃの軸方向一端部が挿入される挿入孔４９が設けられている。

変形例５の接続作業は、次のように行われる。先ず、図１９（ａ）に示すように、保持ピン２５の軸部２５３ａとシリンダロッド３１Ｃを、軸方向端面同士が軸方向に対向する状態に配置する。この状態から、図１９（ｂ）に示すように、シリンダロッド３１Ｃの先端部を軸方向に相対移動させて軸部２５３ａの挿入孔４９内に挿入する。これにより、図１９（ｃ）に示すように、シリンダロッド３１Ｃと軸部２５３ａが、シリンダロッド３１Ｃの先端部に埋設された永久磁石４８の吸引力によって強固に連結された状態となり、接続作業を終了する。

この変形例５の接続方法によれば、マグネットによるロック機構を採用しているので、極めて簡単且つ容易な作業でシリンダロッド３１Ｃと軸部２５３ａを確実に接続することができる。

〔変形例６〕
変形例６は、図２０に示す鋳造装置を用いて回転子１０を製造する製造方法であって、実施形態１と同様に、図１に示すフローチャートに従って実施される。変形例６で用いる鋳造装置は、固定型２２及び可動型２３を有する鋳型２１と、付勢部材３２と、押圧部材３３とを備えている。

そして、変形例６の場合にも、セット工程Ｓ１０において、鋳型２１にセットされる複数の鋼板１１ａは、実施形態１と同様に、軸部２５ａと閉塞部２５ｂとを備えた保持ピン２５に保持される。但し、変形例６では、保持ピン２５を軸方向に押圧して移動させる押圧部材３３と保持ピン２５が直接に連結固定されていない点で実施形態１と異なる。この点については後で詳述する。

この変形例６では、セット工程Ｓ１０において複数の鋼板１１ａを保持した状態で固定型２２の所定位置にセットされた保持ピン２５は、鋳型２１が型締めされた後に、軸方向一端側（図２０の右側）に配置された付勢部材３２と、軸方向他端側（図２０の左側）に配置された押圧部材３３とにより軸方向両側から押圧可能とされている。

付勢部材３２は、可動型２３の溶湯導入通路２４に配置されており、保持ピン２５の閉塞部２５ｂに当接して軸方向に移動可能に配置された可動体３２ａと、可動体３２ａを軸方向他端側に付勢するコイルばね３２ｂとを備えている。この付勢部材３２は、コイルばね３２ｂの付勢力により軸方向他端側（図２０の矢印ａ方向）に常時付勢される可動体３２ａで閉塞部２５ｂを軸方向他端側に常時押圧している。これにより、鋳型２１にセットされた複数の鋼板１１ａの軸方向一端側端面に閉塞部２５ｂの底面が当接した状態となり、中心軸孔１２の溶湯供給側開口が閉塞部２５ｂにより閉塞される。この閉塞状態は、鋳造工程Ｓ２０において維持される。

押圧部材３３は、固定型２２の軸方向他端側に配置された駆動部３３ａと、駆動部３３ａにより駆動されるエアーシリンダ３３ｂとを備えている。エアーシリンダ３３ｂは、複数の鋼板１１ａを保持して鋳型２１にセットされた保持ピン２５の軸部２５ａとシリンダロッド３３ｃが軸方向に対向する状態に配置されている。この場合、軸方向に進退動するシリンダロッド３３ｃの先端は、固定具などで保持ピン２５の軸部２５ａと連結固定されていない。

この押圧部材３３は、切断工程Ｓ３０において、駆動部３３ａにより付勢部材３２の付勢力よりも大きい押圧力でシリンダロッド３３ｃを進出させることにより、シリンダロッド３３ｃの先端が軸部２５ａの軸方向端面を押圧して保持ピン２５を軸方向一端側（図２０の矢印ｂ方向）へ移動させる。これにより、閉塞部２５ｂを傾斜通路２４ｂの外周壁面に当接させることによって溶湯を切断する。

その後、シリンダロッド３３ｃを後退させると、付勢部材３２の付勢力により保持ピン２５が軸方向他端側へ押圧されて、閉塞部２５ｂが鋼板１１ａの軸方向一端側端面に当接する初期位置に戻る。なお、変形例６の場合には、保持ピン２５が付勢部材３２により軸方向他端側（シリンダロッド３３ｃの後退側、図２０の矢印ａ方向）に常時押圧されているので、シリンダロッド３３ｃと軸部２５ａの連結固定が不要となる。

以上のように、変形例６によれば、保持ピン２５は、軸方向一端側に配置された付勢部材３２と軸方向他端側に配置された押圧部材３３とにより軸方向両側から押圧可能とされ、付勢部材３２は、保持ピン２５の閉塞部２５ｂを軸方向他端側に常時押圧するようにしている。そのため、切断工程Ｓ３０において作動する押圧部材３３のシリンダロッド３３ｃと保持ピン２５の軸部２５ａとを連結固定する必要がないので、固定具を廃止することができる。

〔変形例７〕
変形例７は、上記実施形態１において用いられた保持ピン２５に代えて、図２１に示すように、傾斜通路２４ｂの内周面を区画する通路区画面３５ｃを有する閉塞ピン３５で、鋳型２１にセットされた複数の鋼板１１ａの中心軸孔１２の溶湯供給側開口を閉塞するようにしたものである。

閉塞ピン３５は、軸部３５ａと、軸部３５ａの軸方向一端部（図２１の左側端部）に一体に設けられた円錐台形状の閉塞部３５ｂとからなり、可動型２３の溶湯導入通路２４に配置されている。閉塞部３５ｂは、軸部３５ａの軸方向一端側の端面に対して小径側端部が同軸となる状態に連結している。この閉塞ピン３５は、セット工程Ｓ１０において、鋳型２１にセットされた複数の鋼板１１ａの軸方向一端側の端面と閉塞部３５ｂの大径側底面が対向し、複数の鋼板１１ａと同軸状となる状態に配置されている。

この閉塞ピン３５の軸方向他端側（図２１の右側）には、閉塞ピン３５を軸方向に移動させるエアーシリンダ３６ａを備えた駆動部３６が設けられている。エアーシリンダ３６ａのシリンダロッド３６ｂの先端は、軸部３５ａの軸方向他端部に固定具（図示せず）を介して連結固定されている。

そして、次の鋳造工程Ｓ２０を開始する前に、駆動部３６の作動により閉塞ピン３５を軸方向一端側（図２１の左側、矢印ｂ方向）に押圧して、閉塞部３５ｂの大径側底面が鋳型２１にセットされた複数の鋼板１１ａの軸方向一端側の端面に当接した状態にする（図２１参照）。これにより、複数の鋼板１１ａの中心軸孔１２の溶湯供給側開口が閉塞される。また、閉塞部３５ｂの外周面は、傾斜通路２４ｂの内周面を区画する通路区画面３５ｃとなる。

そして、鋳造工程Ｓ２０終了後に行われる切断工程Ｓ３０では、駆動部３６の作動により閉塞ピン３５を軸方向他端側（図２１の右側）に引き付けて、閉塞部３５ｂの通路区画面３５ｃを傾斜通路２４ｂの外周壁面に当接させることにより溶湯を切断する。

以上のように、変形例７によれば、セット工程Ｓ１０において、鋳型２１にセットされた複数の鋼板１１ａは、鋼板１１ａの軸方向一端面に当接した状態に配置されて傾斜通路２４ｂの内周面を区画する通路区画面３５ｃを有する閉塞ピン３５により中心軸孔１２の溶湯供給側開口が閉塞されるようにしている。これにより、傾斜通路２４ｂの内周面を区画する閉塞ピン３５の閉塞部３５ｂを利用して、鋳型２１にセットされた複数の鋼板１１ａの中心軸孔１２内に溶湯が流入するのを確実に防止することができる。

また、切断工程Ｓ３０は、駆動部３６により閉塞ピン３５を軸方向に移動させて傾斜通路２４ｂの外周壁面に閉塞部３５ｂの通路区画面３５ｃを当接させることにより、溶湯を切断するようにしている。これにより、閉塞ピン３５を利用して、切断工程Ｓ３０を簡単かつ容易に実施することができる。

〔変形例８〕
変形例８は、上記変形例７において用いられた閉塞ピン３５に代えて、図２２に示すように、円筒状通路２４ｃの内周面を区画する通路区画面５１ｃを有する閉塞ピン５１で、鋳型２１にセットされた複数の鋼板１１ａの中心軸孔１２の溶湯供給側開口を閉塞するようにしたものである。

変形例８の鋳型２１の溶湯導入通路２４には、実施形態１等で設けられていた傾斜通路２４ｂに代えて、概ね一定の径で軸方向に延びてゲート２４ａに連通する円筒状通路２４ｃが設けられている。

そして、変形例８で用いられる閉塞ピン５１は、円柱状に形成されている。閉塞ピン５１の軸方向一端部（図２２の左側端部）には、軸方向一端側に向かうにつれて小径となるテーパ部が形成されている。この閉塞ピン５１は、セット工程Ｓ１０において、鋳型２１にセットされた複数の鋼板１１ａの軸方向一端側の端面と軸方向一端側の端面（テーパ部の先端面）が対向し、複数の鋼板１１ａと同軸状となる状態に配置されている。

この閉塞ピン５１の軸方向他端側（図２２の右側）には、閉塞ピン５１を軸方向一端側（図２２の矢印ａ方向）に常時付勢するコイルばね５２が配置されている。これにより、鋳型２１にセットされた複数の鋼板１１ａの軸方向他端側端面に閉塞ピン５１の軸方向一端側端面（テーパ部の先端面）が当接した状態となり、中心軸孔１２の溶湯供給側開口が閉塞ピン５１により閉塞される。また、閉塞ピン５１のテーパ部の外周面は、傾斜通路２４ｂの内周面を区画する通路区画面５１ｃとなる。この閉塞状態は、鋳造工程Ｓ２０において維持される。なお、閉塞ピン５１のテーパ部の周囲に形成されるリング状のゲート２４ａは、閉塞ピン５１の軸方向一端側が先細りとなっていることから、軸方向一端側に向かうほど径方向の厚み幅が大きくなるため、溶湯の流動性が良好となる。

そして、円筒状通路２４ｃの入り口側には、切断工程Ｓ３０において、円筒状通路２４ｃの溶湯を切断する長尺円柱状に形成された切断部材５３が設けられている。この切断部材５３は、閉塞ピン５１と平行に並んだ状態で、その先端が円筒状通路２４ｃの入り口に位置するように配置されている。切断部材５３の軸方向他端側には、切断部材５３を軸方向に移動させるエアーシリンダ３６ａを備えた駆動部３６が設けられている。エアーシリンダ３６ａのシリンダロッド３６ｂの先端は、切断部材５３の軸方向他端部に固定具（図示せず）を介して連結固定されている。これにより、切断工程Ｓ３０において、駆動部３６の作動により切断部材５３を軸方向一端側（図２２の矢印ａ方向）に移動させて、円筒状通路２４ｃの溶湯を切断する。

以上のように、変形例８によれば、溶湯導入通路２４は、ゲート２４ａに連通する円筒状通路２４ｃを有するので、溶湯導入通路２４に供給された溶湯を、円筒状通路２４ｃからゲート２４ａに向けて周方向に均等に且つ円滑に流動させることができる。

また、セット工程Ｓ１０において、鋳型２１にセットされた複数の鋼板１１ａは、鋼板１１ａの軸方向一端面に当接した状態に配置されて円筒状通路２４ｃの内周面を区画する通路区画面５１ｃを有する閉塞ピン５１により中心軸孔１２の溶湯供給側開口が閉塞されるようにしている。これにより、円筒状通路２４ｃの内周面を区画する閉塞ピン５１を利用して、鋳型２１にセットされた複数の鋼板１１ａの中心軸孔１２内に溶湯が流入するのを確実に防止することができる。

また、切断工程Ｓ３０は、駆動部３６により切断部材５３を軸方向に移動させて円筒状通路２４ｃの溶湯を切断するようにしているので、切断部材５３により切断工程Ｓ３０を簡単かつ容易に実施することができる。

〔変形例９〕
変形例９は、上記変形例８において用いられた切断部材５３に代えて、図２３に示すように、一端が開口した円筒状の切断部材５５を用いた点で変形例８と異なる。変形例９の切断部材５５は、閉塞ピン５１の後端側（図２３の右側）を内部に収容して閉塞ピン５１と同軸状に且つ軸方向に相対移動可能に配置されている。切断部材５５の開口側（図２３の右側）端部は、円筒状通路２４ｃの入り口に位置している。

そして、切断部材５５の底部側（図２３の右側）には、切断部材５５を軸方向に移動させるエアーシリンダ３６ａを備えた駆動部３６が設けられている。エアーシリンダ３６ａのシリンダロッド３６ｂの先端は、切断部材５５の軸方向他端部に固定具（図示せず）を介して連結固定されている。これにより、変形例９の場合にも、切断工程Ｓ３０において、駆動部３６の作動により切断部材５５を軸方向一端側（図２３の矢印ａ方向）に移動させて、円筒状通路２４ｃの溶湯を切断する。なお、変形例９の他の構成は、変形例８と同じであるので、図２３に同じ符号を付して詳しい説明は省略する。

以上のように構成された変形例９は、変形例８と同様の作用及び効果を奏する。

１０…回転子、 １０Ａ…鋳物（回転子）、 １１…回転子コア、 １２…中心軸孔、 １３…貫通孔、 １５…導電部材、 １６…エンドリング、 １７…連結バー、 ２１…鋳型、 ２４…溶湯導入通路、 ２４ａ…ゲート、 ２４ｂ…傾斜通路、 ２４ｃ…円筒状通路、 ２５…保持ピン、 ２５ａ，２５１ａ，２５２ａ，２５３ａ…軸部、 ２５ｂ…閉塞部、 ２６ｂ…係合凸部（位置決め部）、 ２７，２８…切断部、 ３１，３６…駆動部、 ３２…付勢部材、 ３３…押圧部材、 ３５，５１…閉塞ピン、 ３５ｃ，５１ｃ…通路区画面、 ５３，５５…切断部材。

Claims (9)

1. 軸方向に貫通する中心軸孔（１２）及び軸方向に貫通し周方向に配列された複数の貫通孔（１３）を有する複数の鋼板（１１ａ）を軸方向に積層してなる回転子コア（１１）と、前記回転子コアの軸方向両側に配置された一対のエンドリング（１６）及び前記貫通孔を介して一対の前記エンドリングを連結する複数の連結バー（１７）を有し鋳造により一体に形成された導電部材（１５）と、を備えた回転子（１０）の製造方法において、
   軸方向に相対移動させて開閉可能な鋳型（２１）の所定位置に、前記回転子コアを構成する複数の前記鋼板を軸方向に積層してセットするセット工程（Ｓ１０）と、
   前記鋳型にセットされた複数の前記鋼板の軸方向一端面に対向して開口するリング状のゲート（２４ａ）及び前記ゲートに向かって次第に大径となるように傾斜した円筒状の傾斜通路（２４ｂ）を有する溶湯導入通路（２４）に溶湯を供給して前記導電部材を形成する鋳造工程（Ｓ２０）と、
   前記溶湯導入通路において前記溶湯を切断して前記ゲート側と溶湯導入口側とに分断する切断工程（Ｓ３０）と、
   前記鋳型を型開きして鋳物（１０Ａ）を取り出す離型工程（Ｓ４０）と、を有し、
   前記セット工程において、前記鋳型にセットされる複数の前記鋼板は、前記中心軸孔に挿入される軸部（２５ａ）と、前記軸部の軸方向一端部に設けられて前記中心軸孔の溶湯供給側開口を閉塞する閉塞部（２５ｂ）とを備えた保持ピン（２５）により保持されることを特徴とする回転子の製造方法。
2. 前記保持ピンは、前記軸部に嵌合される複数の前記鋼板の回転方向の位置決めをする位置決め部（２６ｂ）を有することを特徴とする請求項１に記載の回転子の製造方法。
3. 前記切断工程は、駆動部（３１）により前記保持ピンを軸方向に移動させて前記閉塞部を前記傾斜通路の外周壁面に当接させることにより前記溶湯を切断することを特徴とする請求項１又は２に記載の回転子の製造方法。
4. 前記閉塞部は、前記傾斜通路の外周壁面と対向する対向面に２つの面が交わる角部により形成されて、前記傾斜通路の外周壁面に当接して前記溶湯を切断する切断部（２７）を有することを特徴とする請求項３に記載の回転子の製造方法。
5. 前記保持ピンは、軸方向一端側に配置された付勢部材（３２）と軸方向他端側に配置された押圧部材（３３）とにより軸方向両側から押圧可能とされ、
   前記鋳造工程において、前記付勢部材の付勢力で前記閉塞部を軸方向に押圧して、前記鋳型にセットされた前記鋼板の前記中心軸孔の溶湯供給側開口を前記閉塞部で閉塞し、
   前記切断工程において、前記押圧部材の押圧力で前記保持ピンを軸方向に移動させて、前記閉塞部を前記傾斜通路の外周壁面に当接させることにより前記溶湯を切断することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の回転子の製造方法。
6. 軸方向に貫通する中心軸孔（１２）及び軸方向に貫通し周方向に配列された複数の貫通孔（１３）を有する複数の鋼板（１１ａ）を軸方向に積層してなる回転子コア（１１）と、前記回転子コアの軸方向両側に配置された一対のエンドリング（１６）及び前記貫通孔を介して一対の前記エンドリングを連結する複数の連結バー（１７）を有し鋳造により一体に形成された導電部材（１５）と、を備えた回転子（１０）の製造方法において、
   軸方向に相対移動させて開閉可能な鋳型（２１）の所定位置に、前記回転子コアを構成する複数の前記鋼板を軸方向に積層してセットするセット工程（Ｓ１０）と、
   前記鋳型にセットされた複数の前記鋼板の軸方向一端面に対向して開口するリング状のゲート（２４ａ）及び前記ゲートに向かって次第に大径となるように傾斜した円筒状の傾斜通路（２４ｂ）を有する溶湯導入通路（２４）に溶湯を供給して前記導電部材を形成する鋳造工程（Ｓ２０）と、
   前記溶湯導入通路において前記溶湯を切断して前記ゲート側と溶湯導入口側とに分断する切断工程（Ｓ３０）と、
   前記鋳型を型開きして鋳物（１０Ａ）を取り出す離型工程（Ｓ４０）と、を有し、
   前記セット工程において、前記鋳型にセットされた複数の前記鋼板は、前記鋼板の軸方向一端面に当接した状態に配置されて前記傾斜通路の内周面を区画する通路区画面（３５ｃ）を有する閉塞ピン（３５）により前記中心軸孔の溶湯供給側開口が閉塞されることを特徴とする回転子の製造方法。
7. 前記切断工程は、駆動部（３６）により前記閉塞ピンを軸方向に移動させて前記傾斜通路の外周壁面に当接させることにより前記溶湯を切断することを特徴とする請求項６に記載の回転子の製造方法。
8. 軸方向に貫通する中心軸孔（１２）及び軸方向に貫通し周方向に配列された複数の貫通孔（１３）を有する複数の鋼板（１１ａ）を軸方向に積層してなる回転子コア（１１）と、前記回転子コアの軸方向両側に配置された一対のエンドリング（１６）及び前記貫通孔を介して一対の前記エンドリングを連結する複数の連結バー（１７）を有し鋳造により一体に形成された導電部材（１５）と、を備えた回転子（１０）の製造方法において、
   軸方向に相対移動させて開閉可能な鋳型（２１）の所定位置に、前記回転子コアを構成する複数の前記鋼板を軸方向に積層してセットするセット工程（Ｓ１０）と、
   前記鋳型にセットされた複数の前記鋼板の軸方向一端面に対向して開口するリング状のゲート（２４ａ）及び前記ゲートに連通する円筒状通路（２４ｃ）を有する溶湯導入通路（２４）に溶湯を供給して前記導電部材を形成する鋳造工程（Ｓ２０）と、
   前記溶湯導入通路において前記溶湯を切断して前記ゲート側と溶湯導入口側とに分断する切断工程（Ｓ３０）と、
   前記鋳型を型開きして鋳物（１０Ａ）を取り出す離型工程（Ｓ４０）と、を有し、
   前記セット工程において、前記鋳型にセットされた複数の前記鋼板は、前記鋼板の軸方向一端面に当接した状態に配置されて前記円筒状通路の内周面を区画する通路区画面（５１ｃ）を有する閉塞ピン（５１）で前記中心軸孔の溶湯供給側開口が閉塞されることを特徴とする回転子の製造方法。
9. 前記切断工程は、駆動部（３６）により切断部材（５３，５５）を軸方向に移動させて前記円筒状通路の前記溶湯を切断することを特徴とする請求項８に記載の回転子の製造方法。

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