JPH02237447A - かご形回転子の製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明はかご形回転子の製造方法に閏し、特に回転子鉄
心に溶融した導体材料を加圧充填して回転子導体を形成
する方法に間するものである。

［従来の技術］ 第１１図（ａ），（ｂ）は一般的な鋳込み前のかご形回
転子、即ち回転子鉄心を示すもので、（ａ）は一部切り
欠いて断面を表わす正面図、（ｂ）は側面図であり、図
中（１）は回転子鉄心で、円形状鋼板（ｌａ）を積層し
て形成され、積層方向に貫通するスロツ｝　（ｌｂ）と
回転軸挿入部（ｌｃ）を有している。従来、このかご形
回転子は、スロット（Ｉｂ八　回転軸挿入部（１ｃ）打
ち抜いた円形状ｉｌ坂（１ａ）を必要枚数積層して回転
子鉄心を形成し、次にアルミニウムダイカストにより回
転子導体（スロット導体及びエンドリングで構成される
）を形成した後、回転軸を挿入して製造される． 第ｌ２図は例えば特公昭５６−４７５５５号公報に示さ
れた従来のかご形回転子の鋳込装置を示す断面図で、図
中（２）は仮軸、（３）はカラー　（４〉はナットで回
転子鉄心（１）は仮軸（２）及びカラー（３）を介して
ナット０）で締め付けられ一体化されている．（５）は
成形後製品を取り出すための押出棒、（６）は溶融した
アルミニウムなどの導体材料、（７）は溶融した導体材
料（６）を注入するスリーブ、（８）は鋳込み圧力を加
えるブランジャ、（９）は固定金型、（１０）は中間金
型、（１１）は移動金型である。矢印は溶融導体材料（
６）の流れを表わす。

従来のかご型回転子のダイカスト法は仮軸（２）、カラ
ー（３）及びナット（４）で一体化した回転子鉄心（１
）を、中間金型（１０）の円筒状の空孔に挿入し、中間
会型（１０）及び移動金型（目）を固定金型（９）に加
圧して型締めを行う。しかる後、スリーブ（７）に注入
された溶融導体材Ｆ４　（６）がプランジャ（８）によ
って加圧され、回転子鉄心（１）のスロット（１ｂ）の
中を流れ、スロット部及びエンドリング部に高速で充填
され、急速冷却された後、固定金型（９）と中閏金型（
ｌＯ）との間で金型を間き、押出棒（５）によりスロッ
ト導体とエンドリングが形成された回転子鉄心（１）を
押し出す。

第１３図（ａ），（ｂ）はこのようにして得られた従米
のかご型回転子を示すもので、（ａ）は断面図、（ｂ）
は側面図であり、（Ｉｄ）はエンドリング、（１ｅ）は
スロフト導体、（６ａ）は収縮巣（ヒケ巣）である。ダ
イカスト法では、溶融した導体材料（６）を高速で充填
するので、空気やガスを巻込むとともに、凝固が完了す
るまで高圧力を維持しておらず、スロット導体（ｌｅ）
エンドリング（ｌｄ）に収縮巣（ヒケ果）（６ａ）が生
じ、密度の低下につながっていた。例えば、純アルミニ
ウムの密度は２．７３／　ｃｍ３であるが、この従来例
の回転子導体のアルミニウム密度はせいぜい２．６３／
　ｃ＋ｅ３前後と低かった。この密度低下が回転子に誘
起された二次電流の導通を妨げ、ひいては回転トルクを
低下させていた。従って、現状では密度低下（収縮巣に
よる導通低下）を考慮して、回転子導体の材料特性を十
二分に発揮させる設計がなされていない．そこで、所望
のモータ特性を得るために、回転子の厚さを増したり、
一次側の固定子の巻線を太くする等の手段が取られてい
る。そのため、モータ自身が大きくなり、小型軽量化の
ための支障となるばかりでなく、余分な材料が必要でコ
ストアップにつながっていた。

さらに、スロット導体（１ｅ）内に生じた巣により回転
子の強度低下が生じ、高速回転時の断線及び破壊につな
がる危険性があった。

上記のような問題点を解決するため、最近ではスロット
及びエンドリングが形成される空閏（以下エンドリング
部と記す）内に、溶融した導体材料、例えば溶融アルミ
ニウムを遅い流動速度で充填させ、上記溶融アルミニウ
ムを４００ｋｇ／　ｃｍ２以上の高圧下で凝固させる溶
湯鍛造法（加圧凝固鋳造法）が導入されている。

第１４図は例えば特開昭６２−　１２３５７号公報に示
された従来のかご型回転子の鋳込装置を示す断面図で、
図中（５）は押出棒、（ｌ４）はノックアウトポンチで
、押出棒（５）を連動して上昇させる。（１５）はポン
チ、（１６）はプレス等の移動テーブル、（１７）は支
柱、（１１）は上型で、支柱（１７）により移動テーブ
ル（１６）と連結されている．（９）は下型で、ｆ８融
アルミニウム（６〉を収容する湯溜り（９ａ）が設けら
れ、押出棒（５）を備えている。上型（１１）と下型（
９）で回転子鉄心（１）を嵌合挿入できるキャビティ（
９ｃ）とキャビティ（９ｃ）へｆ８融アルミニウム（６
）を導入するゲ一｝　（９ｂ）が構成されている。（２
０）はプレスのボルスタ、．（２１）はノックアウト用
下板で、ノックアウトポンチ（ｌ４）にネジ止めされて
いる．　　（４１）はキャビティ（９ｃ）ｆ：端にゲー
ト（９ｂ）と対向位置に設けられたガス排出口である．
なお、第１５［１は第１４図におけるポンチ（１５）が
下降し、下型（９）の濶溜り（９ａ）に押し込まれた充
填、加圧状態を示す拡大断面図である． まず、円周方向に均等に設けた多数のスロット（１ｂ）
及び回転軸挿入部（ＩＣ）を打抜いた円形の薄鉄板（ｌ
ａ）をスロット（ｌｂ）が積層方向に貫通するように多
数積み重ねて回転子鉄心とする。次いで、上型（１１）
及び下型（９）を約２５０℃に予熱しておき、下型（９
）のキャビテイ（９Ｃ）内に上記多数個のスロ・ン｝　
（ｌｂ）を有するかご形回転子鉄心をそのスロット（ｌ
ｂ）が重力方向となるように嵌合挿入し、移動テーブル
（ｌ６）を下降し、支柱（ｌ７）により連結した上型（
ｌ１）を下型ク９）に加圧して型締めを行う．その後、
上型（ｌ１）の注入口（ｌｌａ）より溶融アルミニウム
（６）を下型（９）の湯溜り（９ａ）にその液面がゲー
ト（９ｂ）以下であるように注入し、速やかに上ボンチ
（１５）を下降させ、湯溜り（９ａ）に溜フた溶融アル
ミニウム（６）を押出し、キャビテイ（９Ｃ）内の回転
子鉄心（１）のスロット（ｌｂ）とエンドリング部に遅
い流動速度で溶融アルミニウム（６）を流し込む。溶融
アルミニウム（６）の流動速度は、上ポンチ（ｌ５）の
スピードを制御しながら行う。溶融アルミニウム（６）
はゲート（９ａ）近傍のスロットから順に上方へ満たさ
れ、ゲート（９ａ）近傍の上端エンドリング部からガス
徘出口（４ｌ）に到達する。溶融アルミニウム（６）充
填後、溶融又は半溶融状態で約４００ｋｇ／ｃｌＩ２以
上の高圧力を加えて凝固させる。上型（１１）と下型（
９）を開き、押出棒（５）により回転子導体が形成され
た回転子鉄心を押出す。

第１６図（ａ），（ｂ）は溶濁鍛造で得られたかご形回
転子の例を示すもので、（ａ）は断面図、（ｂ）は側面
図である。このように溶濶鍛造法では溶融アルミニウム
を低速で充填するため、空気やガスの巻込みが少なく、
さらに凝固完了まで高圧力を維持するので、収縮巣が生
ずることなく高密度の電気導体を得ることができる． 第１７図は溶濶鍛造で得られたアルミニウム密度が２．
６７３／　ｃｍ３のかご形回転子のトルク特性及び効率
を、２．５７３／　Ｃｍ３のダイカスト品と対比して示
す特性図であう。縦軸はトルク（ｋｇ・Ｃ■）及び効率
（ｚ）をそれぞれ表わし、横軸は回転数（ｒｐ■）を表
わしており、（イ）は溶湯鍛造品のトルク特性曲線、（
ロ）はダイカスト品のトルク特性曲線、（ハ）は溶湯鍛
遣品の効率特性曲線、（二）はダイカスト品の効率特性
曲線である．図から明らかなように、溶湯鍛遣によるア
ルミニウムが高密度のものの方がモータのトルク特性も
効率も向上している。

このように、溶湯鍛造によればモータ特性をダイカスト
法に比べ向上させることができ、そのため、回転子導体
の材料特性を十二分に発揮させる回転子の限界設計がな
され、モータの小型軽量化、省資材あるいはコストダウ
ンが可能となる．しかしながら、上記溶濶鍛造法による
場合でも、例えばエンドリングの断面積に比べ個々のス
ロットの断面積が比較的小さい場合には、溶融アルミニ
ウムが下端のエンドリング部からスロット、さらに上端
のエンドリング部へと充填ざれ、凝固する過程において
、上端のエンドリング部よりスロット部が先に凝固する
．その際、加圧力も下端のエンドリング部からスロット
、上端のエンドリング部の順に伝えられるが、スロット
が先に凝固すれば、その圧力は上端のエンドリング部に
は伝わらない。そのため上端のエンドリングには凝固が
完了するまで高圧力をかけることができず、収縮巣が発
生する． ［発明が解決しようとする課題］ 以上のように、従来のダイカスト法では、かご形回転子
の回転子導体全体に収縮巣が発生する．また溶濁鍛造法
では、溶融導体材料の凝固にばらつきが生じ、例えば上
端のエンドリング部よりスロット部が先に凝固する場合
には上端のエンドリングに収縮巣が発生する．そのため
電気導通の低下をきたして、モータのトルク、効率に悪
影響を及ぼすという問題点があった。

本発明は上記のような問題点を解消するためになされた
もので、スロット導体及びエンドリングを形成する溶融
導体材料全体に、凝固が完了するまで高圧力を加えられ
、収縮巣のない健全な回転子導体が得られるかご形回転
子の製造方法を提供することを目的とし、結果としてモ
ータの効率及びトルク特性が向上し、モータの小型軽量
化が図れるかご形回転子を得ようとするものである．［
課題を解決するための手段］ 本発明のかご形回転子の製造方法は、回転子鉄心に溶融
した導体材料を加圧充填して凝固させ、スロット導体と
、これに接続され上記回転子鉄心両端面に配設されるエ
ンドリングを形成する際に、上記回転子鉄心を金型内で
軸方向に移動可能にすると共に、上記溶融導体材料を加
圧充填して、充填した上記溶融導体材料が凝固するに従
って発生する上記回転子鉄心の両端間の差圧で上記回転
子鉄心が軸方向に移動するようにしたものである．また
、回転子鉄心を溶融導体材料加圧充填時にその流動抵抗
により軸方向に移動しないように保持している． また、充填した溶融導体材料が凝固する時に生しる体積
収縮量により回転子鉄心の移動量を規定し、上記溶融導
体材料を上記収縮量余分に加圧充填している。

さらに、回転子鉄心をこれを保持する軸と共に移動可能
に保持している。

そして、前記の如くかご型回転子を製造する際に、弾性
体を有し、エンドリング部を加圧する加圧機構を設け、
溶融導体材料を加圧充填し、充填される溶融導体材料が
伝える圧力により加圧機構が蓄勢変形し、充填された溶
融導体材料が凝固するに従って上記加圧機構の復元力に
より上記エンドリング部を加圧するようにしたものであ
る。

［作用］ 本発明においては、回転子鉄心を移動可能にしており、
例えはスロット導体部分が先に凝固することにより発生
する回転子鉄心の両端間の差圧により回転子鉄心を軸方
向に移動させ、回転子鉄心を介して圧力低下をきたすお
それのある他方のエンドリングをも加圧できるので、卯
ち両方のエンドリングに加圧でき、収縮巣の発生を防止
できる．また、回転子鉄心を溶融導体材料加圧充填時に
その流動抵抗により軸方向に移動しないように保持して
いるので、他方のエンドリング形成空閘を狭くすること
なく溶融導体材料を所定量充填できる。

さらに、充填した溶融導体材料が凝固する時に生じる体
積収縮量により回転子鉄心の移動量を規定し、上記溶融
導体材料を加圧充填しているので、他方のエンドリング
を十分加圧できる。

そして、弾性体を有し、エンドリング部を加圧する加圧
機構を設け、溶融導体材料を加圧充填し、充填される溶
融導体材料が伝える圧力により加圧機構が蓄勢変形し、
充填された溶融導体材料が凝固するに従って上記加圧機
構の復元力により上記エンドリング部を加圧するように
したので、他に加圧源を用いることなく、加圧充填する
際の加圧力を利用して、上記エンドリング部の圧力を維
持でき収縮巣の発生を防止できる。

［実施例］ 以下、本発明を図について説明する。第１図は本発明の
実施例ｌに係わるかご形回転子の製造装置を示す断Ｗｉ
構成図である。図において、（ｌ１）は上型、（ｌｌｂ
）はこの上型（１１）の下端に設けられ、上形（１１）
と中閏型（ｌＯ）とで形成される上エンドリング部、こ
の中閏型（１０）は溶融導体材料（６）の流路を形成し
、また加熱した回転子鉄心（１）の保温壁の役目を果た
す。さらに中間型（ＩＯ）には下エンドリング部（１０
ｂ）と、下型（９）に設けられた湯溜まり（９ａ）に収
容ざれた溶融導体材料（６）を導入するためのゲー｝　
（１０ａ）が設けられている。（４１）は丘エンドリン
グ形成部（ｌｌｂ）から型外に通じ、キャビティ内の空
気やガスを徘出するためのガス排出口である。（２）は
回転子鉄心（１）を保持する仮軸であり、回転子鉄心（
１）の軸穴とのはめ合いによる摩擦により溶融導体材料
（６）が充填完了するまでの閉回転子鉄心（１）を金型
内の所定の位置に保持する機能を有している．この仮軸
（２）はナット（３）により上型（１１）に取り付けら
れ固定されている。

また、仮軸（２）下端部は下エンドリング部（１０ｂ）
の内周壁を形成している．　　（８ａ）は上部加圧ブラ
ンジャであり、上型（１ｌ）、仮軸（２）、ナット（３
）、回転子鉄心（１）及び中間型（１０）からなる上部
可動側金型（７０）を吊り下げており、この上下動によ
り下型への挿入及び加圧を行う．　　　（８ｂ）は下部
加圧ブランジャであり通常は図のように湯溜まり（９ａ
）の底面の一部を形成しており、溶融導体材料の加圧お
よび製品の押し出しを行う。矢印は溶融導体材料（６）
の流れを表わす なお、回転子鉄心（１）上端と上型（ｌ１）下端との閏
には、回転子鉄心（１）が軸方向上方に移動して（浮上
して）上エンドリングを加圧するための加圧代（Ｌ）分
隙間を設けている。加圧代（Ｌ）は上エンドリング部（
ｌｌｂ）に充填ざれた溶融導体材料（６）が凝固（液相
から固相に相変態）するときの体積収縮量を予め算出す
ることにより、その長さを決定する。

まず、仮軸（２）に回転子鉄心（１）をはめ込み、さら
に仮軸（２）を上型（ｌ１）の穴に挿入し、ナット（３
）により上型（１１）に固定する．ざらに回転子鉄心郎
分を中問型（１０）に嵌合挿入し、以上組み合わせた金
型全体を上部可動側金型（７０）として、上部加圧ブラ
ンジャ（８ａ）に固定する。次いで余熱した下型（９）
の濶溜まり（９ａ）に溶融したアルミニウム等の導体材
料（６）を所定量注いだ後上部加圧ブランジャ（８ａ）
を降下させ余熱した上部可動側金型（７０）を′ａ溜ま
り（９ａ）に挿入、加圧する．この過程で溶融導体材Ｎ
（６）がゲー｝（１０ａ）、下エンドリング部（１０ｂ
）、スロット（ｌｂ）を経て上エンドリング部（ｌｌｂ
）に到達する。この際、＋１１融導体材料（６）の流速
は過度にガスや空気を巻き込むことのないよう、比較的
低速（レイノルズ数が２万以下）にするのがよい。

予め型内やスロット内にあったガスや空気は大部分がガ
ス導出口（４■）で簿出され、溶融導体材料（６）がこ
のガス排出口（４ｌ）に達すると、この部分の導体材料
（６）は急速に冷却されて凝固する。

この時点より、加圧ブランジャ（８ａ）による加圧力が
急速に立ち上がり、湯溜まり（９ａ）、ゲート（１０ａ
）を介して製品に４００ｋｇ／ｃ＋ｗ２以上の高圧力が
加えられる。この際、スロット（ｌｂ）内の充填ざれた
溶融導体材料（６）が凝固することにより発生する回転
子鉄心（１）両端間の差圧を受けて、即ち回転子鉄心（
１）の下端面が圧力を受けて、回転子鉄心（１）が軸方
向上方へ移動（浮上）し、・上エンドリングを同様に４
００ｋｇ／ｃ＋＋１２以上の高圧力で加圧する．例えば
、断面積が０．　１６ｃｍ＋２のスロッ｝　（ｌｂ）２
６個を有する直径４３閤、長さ５５ｔ＋ａの回転子鉄心
（１）に溶融アルミニウム（６）を鋳込んで、２６個の
スロット導体と、断面積が６．０ｃ＋＋＋２で，高さが
２ｈｍのエンドリングを形成する場合には、予め上部可
動側金型（７０）を４００℃、下型（９）を２５０℃に
加熱しておき、濶溜り（９ａ）に溶融導体材料（６）と
して７６０℃に加熱した溶融アルミニウムを注ぎ、加圧
ブランジャ（８ａ）を６ｓｅａ＋／ｓｅｃの速度で下降
させ上部可動例金型（７０）を湯溜まり（９ａ）に挿入
し、５００ｋｇ／　ｃｍ２の圧力をかけて凝固させた。

溶融アルミニウムの充填速度はレイノルズ数１万舅下で
ある。なお、加圧代（Ｌ）は計算上は２ｍｍであるが、
余裕をみて５ａｍに設定した。

第１４図からわかるように、一般にスロット（ｌｂ）の
断面積はエンドリング（ｌｄ）の断面積に比べて小さく
、しかもエンドリング（ｌｄ）はその名のごとくリング
状につながっている．従ってスロット（ｌｂ）とエンド
リング（１ｄ）の寸法のバランスによっては、エンドリ
ング（１ｄ）が凝固するよりはるかに速くスロツ｝　（
ｌｂ）内の導体材料（６）が凝固してしまう．このよう
な場合には加圧プランジャ（８ａ）により加えられる圧
力は上エンドリング部（ｌｌｂ）に達せず、従って上エ
ンドリング部（Ｉｌｂ）内の溶融導体材料（６）は常圧
または不十分な加圧力の下で凝固し、上エンドリング部
（ｌｌｂ）の断面のほぼ中央に収縮果（６ａ）が生じる
ことになる。

ところが、この実施例ではこのような事態を避けるため
に上型（１ｌ）下端と回転子鉄心（１）上端の間に加圧
代（Ｌ）を設け、回転子鉄心（【）が軸方向仮軸（２）
に沿って上方へ移動できるように構成している，然して
、スロット（１ｈ）内に充填された溶融導体材料（６）
が凝固し、上エンドリング（ｌｌｂ）内の溶融導体材料
（６）が溶融または半溶融状態で取り残されても、スロ
ット（１ｂ）内の充填された溶融導体材料（６）が凝固
することにより発生する回転子鉄心（１）両端間の差圧
を受けて、卯ち回転子鉄心ク１）の下端面が溶融導体材
料（６）の圧力を受けて軸方向上方へ移動（浮上）し、
上エンドリングを押圧する．従って、継続して回転子鉄
心（１）を介して上エンドリング部（ｌｌｂ）に加圧力
を伝達、維持することが可能となる．即ち回転子鉄心（
１）が中閏型（１０）をシリンダーとするピストンとし
て作用し、上エンドリング部（ｌｌｂ）の圧力を維持し
、溶融導体材料（６）を高圧下で凝固させて、収縮巣の
発生を防ぐ． なお、この実施例においては、仮軸（２）とのはめあい
による摩擦により、溶融導体材料（６）充填時には回転
子鉄心（１）は溶融導体材料（６）の流動抵抗により軸
方向に移動（浮上）しないように保持しており、溶融導
体材料（６）の充填後は立ち上がる圧力（即ち回転子鉄
心（１）両端間の差圧）により回転子鉄心（１）が軸方
向に移動（浮上）できるように保持しているが、同様の
機能を有する保持方法であれば別の方法でもよい。

第２図は回転子鉄心保持方法の他の実施態様を示す要部
断面構成図で、仮軸（２）及び中間型（ｌＯ）に係止部
、この場合は小突起（５４ａ）（５４ｂ）を設け、これ
により回転子鉄心（１）を係正し、溶融導体材料（６）
充填中の浮上を防止している。然して、充填後立ち上が
る圧力（差圧）により浮上する回転子鉄心（１）により
小突起（５４ａ）（５４ｂ）は塑性変形して拘束を解除
する．この小突起（５４ａ）（５４ｂ）は例えば回転子
鉄心（１）を仮軸（２）にはめた後はかねでたたく、あ
るいはスポット溶接等で簡単に形成でき、はめあいによ
る摩擦を利用する上記実施例より簡便である。

また、第３図は回転子鉄心保持方法のさらに他の実施態
様を示す要部断面構成図で、仮軸（２）及び中閏型（ｌ
Ｏ）に係と部、この場合は仮軸（２）及び中閏型（ＩＯ
）に凹部を設け、この凹部に配設した小球（５５ａ）（
５５ｂ）により保持するようにしたもので、第２図に示
す実施態様と同様の効果を奏す。この場合回転子鉄心（
１）の浮上により小球（５５ａ）（５５ｂ）は弾性変形
し、拘束を解除する． なおく　係上部は仮軸（２）及び中間型（ＩＯ）のどち
らか一方に形成ざれていればよい。

第４図は本発明の実施例２に係わるかご形回転子の製造
装置を示す断面構成図である．図において、（５０）は
回転子鉄心（１）上端と上型（ｌ１）下端との間に装入
され、加圧代（Ｌ）の長さを決め、溶融導体材料（６）
がスロット内を上昇しエンドリング部に充填されるまで
回転子鉄心（１）を所定の位置に留めておくための金属
製スペーサである．スベーサ（５０）は溶融導体材料（
６）と同じ材質もしくは電気的特性に優れた金属材料で
作られており、溶融導体材Ｎ（６）の高温、高圧により
凝固完了後は充填された導体材料（６）と一体化してエ
ンドリングを形成する機能を兼ね備えている．この場合
は溶融導体材料（６）と同じアルミニウムのリングであ
る． まず、仮軸（２）に回・転子鉄心（１）をはめ込みざら
にスペーサ（５０）を仮軸にはめ込んだ後、それを上型
（１ｌ）にナット（３）により固定する．さらにその回
転子鉄心部分を中閏型（ｌＯ）に嵌合挿入し、上部可動
側金型（７０）として、上部加圧ブランジャ（８ａ）に
固定する．次いで下型（９）の濶溜まり（９ａ）に溶融
導体材料である溶融アルミニウム（６）を所定量注いだ
あと上部加圧ブランジャ（８＆）を降下させ上部可動側
金型（７０）を濶溜まり（９ａ）に挿入、加圧する．こ
の過程で実施例ｌで述べたプロセスと同じプロセスによ
り、製品に４００ｋｇ／Ｃｍ２以・上の高圧力が加えら
れる． 一般には上記実施例において述べたように、上エンドリ
ング部Ｇｌｌｂ）の断面のほぼ中央に収縮巣が生じるこ
とになる． ところが、この実施例２においても、スロット（ｌｂ）
の溶融導体材料（６）が凝固し、上エンドリング部（ｌ
ｌｂ）内の溶融導体材料（６）が？ＪＷ！または半溶融
状態で取り残されても、スロッ｝　（ｌｂ）内の溶融導
体材料（６）が凝固することにより上記実施例において
述べた原理によって、回転子鉄心（１）を介して上エン
ドリング部（ｌｌｂ）に加圧力を伝達、維持することが
可能となる．即ち　溶融導体材料（６）が充填されるま
でスベーサ（５０）により固定されていた回転子鉄心（
１）が、溶融導体材料（６）充填直後に立ち上がる高圧
と高温によりスベーサ（５０）が溶解及び変形するため
軸方向に移動（浮上）し、中閏型（１０）をシリンダー
とするピストンとして作用し、上エンドリング部の圧力
を維持し、溶融導体材Ｎ（６）を高圧下で凝固させるこ
とができる．従って収縮巣の発生を防止できる． さらに、スベーサ（５０）を用いることにより、加圧代
（Ｌ）、回転子鉄心（１）移動量を簡単に規定でき、回
転子鉄心（１）の位置決め、保持が楽に行える。

また、特にこの実施例のように導体材料（６）と同じ材
質のもので作られたスベーサを使用した場合、出来上が
ったエンドリングを、導体材料（６）が木来有する材料
強度および電気的特性を損なわないものに仕上げること
ができる。然してリング状のスベーサの方が不均一部分
がなくなりよりよ第５図は本発明の実施例３に係わるか
ご形回転子の製造装置を示す断面構成図である。この実
施例においては仮軸（２）も軸方向に移動できるように
構成している。（Ｌ）は回転子鉄心（１）上端と上型（
１１）下端との閏に設けられた、回転子鉄心（１）が軸
方向上方に移動して（浮上して）上エンドリングを加圧
するための加圧代で、（Ｌ′）は仮軸（２）上端と上型
（ｌ１）天井との閏に、仮軸（２）が移動可能なように
設けられた隙間である。なお、Ｌ≧Ｃなる長さの条件を
満たさなくてはいけない。但しＣは導体材料が凝固する
ときに生じろ収縮に伴う回転子鉄心の軸方向移ｖｉ量（
浮上ｍ＞である。他の実施例についても同様で、この条
件を満たさなければ十分に加圧できない。

まず、仮軸（２）に回転子鉄心（１）をはめ込み、ざら
にＩＩＮ　Ｓｍ　（２）を上型（１ｌ）の穴に挿入し、
ナット（３）により上型（ｌ１）に取り付ける。この時
ナット（３）を回転することにより、隙間（Ｌ″）の長
さを調節する。さらに回転子鉄心部分を中閏型（【０）
に嵌合，挿入し、以上組み合わせた金型全体を上部可動
側金！（７０）として、上部加圧ブランジャ（８ａ）に
固定する。なお、回転子鉄心（１）は例えば仮軸（２）
とのはめ合いによるＪｌ擦により溶融導体材料（６）充
填完了するまで金型内の所定の位置に保持されている。

次いで下型（９）の溶融導体材料（６）が注がれた濶溜
まり（９ａ）に上部加圧ブランジャ（８ａ）を降下させ
上部可動側金型（７０）を濶溜まり（９ａ）に挿入、加
圧する。この過程で実施例ｌで述べたプロセスと同じプ
ロセスにより、製品に４００ｋｇ／ｃｍ２以上の高圧力
が加えられる。

この実施例３ては　上型（」ｌ）下端と回転子鉄心（１
）上端の閏に加圧代（Ｌ）を、また仮軸（２）上端と上
型（１ｌ）天井との間に隙閏（Ｌ′）を設けて、回転子
鉄心（１）と仮軸（２）が軸方向上方へ移動できるよう
に構成している。然して、スロット（ｌｂ）の溶融導体
材料（６）が凝固し、上エンドリング部（ｌｌｂ）内の
溶融導体材Ｎ（６）が溶融または半溶融状態で取り残さ
れても、スロッ｝　（ｔｂ）内の溶融導体材料（６）が
凝固することにより実施例ｌにおいて述べた原理によっ
て、回転子鉄心（１）を介して上エンドリング部（ｌｌ
ｂ）に加圧力を伝達、維持することが可能となる。従っ
て収縮巣の発生を防止できる。

この実施例３の場合、回転子鉄心（１）の保持状態によ
って　ＬやＬ′の設定量が変わってくる。

例えば回転子鉄心（１）が仮軸（２）に固定されている
場合、Ｌ’＞Ｌ＞Ｃ　　なる関係を満たさなければなら
ない。

また、回転子鉄心（１）が仮軸（２）に固定されておら
ず相対変位ができる場合、２Ｌ′＝Ｌ＝Ｃ　　と設定す
ることにより上下対称の回転子を成形することができる
。一般には　２　Ｌ　’＝　Ｌ≧Ｃ　なる条件を満たせ
ばよい。

第６図は本発明の実施例４に係わるかご形回転子の製造
装置を示す断面構成図である。図において（２ａ）は仮
軸カバーで、例えば仮軸（２）と螺合することにより回
転子鉄心（１）を仮軸（２）に固定するとともに上エン
ドリング（ｌｌｂ）の内周壁を形成する。仮軸（２）上
端と上型〈１１）天井との閏には隙間が設けてあり、仮
軸（２）が軸方向上方へ移動できるようになっており、
回転子鉄心（１）は仮軸（２）と仮軸カバー（２ａ）に
よって一体化され浮動中子を形成する．　　（５２）は
弾性体、この場合はスプリングで、溶融導体材料（６）
がスロット内を上昇し上エンドリング部（ｌｌｂ）に充
填されるまで浮動中子を所定の位置に留めておくための
ものであり、溶融導体材料（６）が充填された後は充填
後に立ち上がる高圧力（即ち回転子鉄心（１）両端間の
差圧）により弾性変形収縮し、浮動中子が軸方向上方へ
移動（浮上）するのを妨げない。このスプリング（５２
）は製品形状にほとんど影響の無い部分に設けてあり、
上型（１１）の中に組み込まれている。なお、スプリン
グ（５２）をスペーサに置き換えてもよく、スベーサが
塑性変形することにより同様の機能を果たす。

まず、仮軸（２）に回転子鉄心（１）をはめ込み、さら
に仮軸力バー（２ａ）で回転子鉄心（１）を固定し、浮
動中子を構成する。スプリング（５２）をはめ込んだ後
、中閘型（ｌＯ）に浮動中子を嵌合挿入し、それを上型
（ｌ！）に固定し、それらを１部可動側金型として、上
部加圧ブランジャ（８ａ）に固定する。次いで下型（９
）の湯溜まり（９ａ）に溶融したアルミニウム等の溶融
導体材料（６）を所定量注いだ後、上部加圧ブランジャ
（８ａ）を降下させ、上部可動側金型を濶溜まり（９ａ
）に挿入、加圧する。この過程で実施例ｌで述べたプロ
セスと同じプロセスによって製品に４００ｋｇ／ｃ＠２
以上の高圧力が加えられる。

この実施例４においては、仮軸（２）上端と上型（１１
）天井との問に隙閏を設けて、回転子鉄心（１）、仮軸
（２）及び仮軸カバー（２ａ）を一体化して浮動中子を
形成し、これが一体となって軸方向上方へ移動できるよ
うに構成している．然して、スロット（ｌｂ）の溶融導
体材料（６）が凝固し、上エンドリング部（Ｉｌｂ）内
の溶融導体材料（６）が溶融または半溶融状態で取り残
されても、スロット（ｌｂ）内の溶融導体材料（６）が
凝固することにより実施例ｌにおいて述べた原理によっ
て、回転子鉄心（１）を介して上エンドリング部（ｌｌ
ｂ）に加圧力を伝達、維持することが可能となる。即ち
溶融導体材料（６）が充填されるまでスプリング（５２
）により固定されていた浮動中子が、溶融導体材料（６
）の充填直後に立ち上がる高圧によるスプリング（５２
）の縮退により上方に移動し、その結果として回転子鉄
心（・１）が中間型（ｌＯ）をシリンダーとするピスト
ンとして作用し、上エンドリング部の圧力を維持し、溶
融導体材料（６）を高圧下で凝固させて、収縮巣の発生
を防ぐことができる． また、この実施例４では仮軸カバー（２ａ）で上エンド
リング部（ｌｌｂ）内周壁を形成しており、上型（ｌ１
）下端面が平板となるので上型（ｉｔ）の製造が容易に
なる． 第７図は本発明の実施例５に係わるかご形回転子の製造
装置を示す断面構成図である。図において（５３）は仮
軸（２）に載せられた重りであり、回転子鉄心（１）、
仮軸（２ル　仮軸カバー（２ａ）によって構成される浮
動中子を、溶融導体材料（６）が充填される時の流動抵
抗により動かないように、所定の位置に押さえている．
なお、重り（５３）は溶融導体材料（６）が充填完了後
立ち上がる圧力により浮動中子が浮上できる程度の重さ
でなければならない。

まず、仮軸（２）に回転子鉄心（１）をはめ込み、さら
に仮軸力バー（２ａ）で回転子鉄心（１）を固定し、浮
動中子を構成する．次に、中間型（ｌＯ）に浮動中子を
嵌合挿入し、さらにそれを上型（１ｌ）に固定する。こ
のとき上型（１１）内に設けられた空閏に、重り＜５３
）を入れ、仮軸（２）の上に載せて、その重みにより溶
融導体材料（６）充填時に浮動中子が上方へ移動しない
ように押さえる。以上を上部可動側金型として、王部加
圧ブランジャ（８ａ）に固定する。

次いで下型（９）の濶溜まり（９ａ）に溶融したアルミ
ニウム等の溶融導体材料（６）を所定量注いだ後上部加
圧ブランジャ（８ａ）を降下させ上部可Ｄ側金型を湯溜
まり（９ａ）に挿入、加圧する。この過程で実施例１で
述べたプロセスと同じプロセスにより、加圧ブランジャ
（８ａ）による加圧力が急速に立ち上がり、製品に４０
０ｋｇ／ｃｍ２以上の高圧力が加えられる。

この実施例５においても、実施例４と同様の動作、原理
により、上エンドリング部（ｌｌｂ）に加圧力を伝達、
維持することが可能となる。その結果一上エンドリング
部の圧力を維持し、溶融導体材料（６）を高圧下で凝固
させて、収縮巣の発生を防ぐことができ、実施例４と同
様の効果を奏する。

以上、本発明による実施例を数例示したが、いずれの方
法も１部加圧ブランジャ（８ａ）により加圧する場合で
あった。しかしながら、上部加圧ブランジャ（８ａ）に
より上部可ａｍ金型が下型（９）に嵌合挿入された後、
下部加圧ブランジャ（８ｂ）で溶融導体材料（６）を金
型内へ充填、加圧してもよい。

続いて、本発明の実施例６に係わるかご形回転子の製造
装置を第８因の断面構成図で説明する．これは例えば大
型の回転子鉄心（自重の大きいもの）に適したものであ
る．図において　上型（１ｌ）はエンドリング部の端面
を形成し、（ｌｌｂ）はこの上型（Ｉ１）の下端に設け
られた上エンドリング部、（４１）は上エンドリング部
（ｌｌｂ＞から型外に通じ、キャビティ内の空気やガス
を排出するためのガス排出口である．（８）は加圧ブラ
ンジャで、溶融導体材料（６）を金型内へ充填し加圧す
る．また、溶融導体材料（６）の凝固完了後、製品を押
し出す機能も有する。（１０）は中閏型で、溶融導体材
料（６）の流路を形成し、また加熱した回転子鉄心（１
）の保温壁の役目を果たす。この中間型（１０）には下
エンドリング部（１０ｂ）と下型（９）に設けられた湯
溜まり（９ａ）に収容された溶融導体材料（６）を導入
するためのゲート（ｌｏａ）が設けられている。（２）
は回転子鉄心（１）を保持する仮軸である。ナット（３
）は仮軸（２）、仮軸力バー（２ａ）、回転子鉄心（１
）を固定し、一体化して浮動中子を構成している．仮軸
カバー（２ａ）は上エンドリング部（１ｌｂ）の内周壁
を形成している。

まず、仮軸（２）に回転子鉄心（１）をはめ込み、さら
に仮軸カバー（２ａ）をはめ込みナット（３）で回転子
鉄心（１）を固定し、浮動中子を構成する．次に中間型
（ＩＯ）に浮動中子を嵌合挿入し、上型（ｌ１）をかぶ
せて上部金型とする。次いで下型（９〉の湯；雪まり（
９ａ）に　溶融したアルミニウム等の導体材料（６）を
所定量注いだ後上部金型を下型（９）に固定し、加圧ブ
ランジャ（８）を上昇させ上部金型に溶融導体材料（６
）を充填し、加圧する。この過程で実施例ｌで述べたプ
ロセスと同じプロセスによって製品に４００Ｊ／ｃｓ＋
２以上の高圧力が加えられる。

この実施例５の場合、溶融導体材料（６）が充填ざれる
ときの流動抵抗による浮動中子の軸方向の移動（上昇）
は浮動中子自身の重量によっておさえられている． この実施例６においても、上記実施例と同様、スロッ｝
　（ｌｂ）の溶融導体材料（６）が凝固し、上部エンド
リング（ｔｌｂ）内の溶融導体材料（６）が溶融または
半溶融状態で取り残されても、スロット（ｌｂ）内の溶
敢導体材料（６）が凝固することにより回転子鉄心（１
）を介して上エンドリング部（Ｉｌｂ）に加圧力を伝達
、維持することが可能となる．ｗち溶融導体材料（６）
が充填完了されるまで浮動中子自身の重量により固定さ
れていた浮動中子が、溶融導体材料（６）の充填直後に
立ち上がる高圧（回転子鉄心（１）両端間の差圧）によ
り軸方向上方に移動（浮上）し、その結果として回転子
鉄心（１〉が中閏型（１０）をシリンダーとするピスト
ンとして作用し、上エンドリング部の圧力を維持し、溶
融導体材料（６）を高圧下で凝固させて、収縮巣の発生
を防ぐことができる。また、金型構造が簡略化でき第９
図は本発明の実施例７に係わるかご形回転子の製造装置
を示す断面構成図であり、第８図に示した金型に対して
、溶融導体材料を閏接的に充填、加圧する方法の一例、
多数個取りの閏接押し込み例を示す。図において（８）
は加圧ブランジャで、これにより　湯溜り（９λ）の溶
融導体材料（６）を加圧する。加圧された溶融導体材料
（６）は１道（９Ｃ）を通りゲート（１０ａ）を経て下
エンドリング部（ＩＯｂ）、スロット（１ｂ）、上エン
ドリング部（ｌｌｂ）に充填ざれる。この時、溶融導体
材料（６）の流動抵抗により回転子鉄心（１）を押し上
げようとする力が働くが、回転子鉄心（１）自身の重量
により所定の位置を維持する。もしも、溶融導体材料（
６）の流動抵抗により回転子鉄心（１）が浮き上がるよ
うな場合、第９ｒＩ！Ｊに示すように重り（５３）を浮
動中子に付加すればよい．　　（８ｃ）はポンチであり
、ゲート（　１０ａ）の切断、製品のノックアウトを行
う。

この実施例７の場合も第８因の直接押し込みの場合と同
様の動作、原理により上エンドリング部（ｌｌｂ）の圧
力を維持し、溶融導体材料（Ｇ）を高圧下で凝固させて
、収縮巣の発生を防ぐことができる．なお、溶融導体材
料（６）が金型内に充填された後、凝固が完了するまで
に濶道（９Ｃ）において溶融導体材料（６）が凝固して
しまう場合には、金型内に充填された溶融導体材料（６
）に加圧力が伝達されなくなる．このような場合には、
ポンチ（８ｃ）を上昇させることにより製品を加圧する
とよい．また、金型の部分は第８図に示すものに限るも
のではなく、上記実施例のどの方式の金型を使用しても
よい． 第ｌＯ図は本発明の実施例８に係わるかご形回転子の製
造装置を示す断面構成図で、図において（２ａ）は仮軸
カバーで、回転子鉄心（１）を仮軸（２）に固定し上エ
ンドリング部（ｌｌｂ）の内周壁を形成する．回転子鉄
心（１）は仮軸（２）と上記仮輔カバー（２ａ）によっ
て一体化し中子を形成する．この実施例８の場合、中子
は金型内で固定されており、動くことはない。（８０）
はエンドリング部を加圧する加圧機構で、この場合上エ
ンドリング部（ｌｌｂ）の端面を形成するエンドリング
部押さえ板（６ｏ）とエンドリングＩ！［’さえ板（６
ｏ）を保持する弾性体のスプリング（５２）で構成され
ている．まず、仮軸（２）に回転子鉄心（１）をはめ込
み、さらに仮軸カバー（２ａ）で回転子鉄心（１）を固
定し、中子を形成する．次に、中閏型（１０）に中子を
嵌合挿入し、さらにそれを上型（Ｉ１）に固定し、それ
らを上ｇ町！＆側金型として、−ｈ部加圧ブランジャ（
８ａ）に固定する．次いで下型（９）の１溜まり（９ａ
）に溶融したアルミニウム等の導体材料（６）を所定量
注いだ後上部加圧ブランジャ（８ａ）を降下させ上部可
動側金型を濶溜まり（９ａ）に挿入、加圧する．この過
程で実施例ｌで述べたプロセスと同じプロセスにより、
加圧ブランジャ（８ａ）による加圧力が急速に立ち上が
る．その加圧力によりスプリング（５２）が圧縮されエ
ンドリング部押さえ板（６ｏ）が上方に押し上げられる
．そして　加圧力とスプリング（５２）の復元力が釣り
合った時点でエンドリング部押さえ板（６０）が停止し
、湯溜まり（９ａ）、ゲート（ｌｏａ）を介して製品に
４００ｋｇ／ｃｍ２以上の高圧カが加えられる． 一般には最初の実施例において述べたように、上エンド
リング部（ｌｌｂ）の断面のほぼ中央に収縮巣が生じる
ことになる． ところが、この実施例８ではエンドリング加圧機構（８
０）を設けており、スロット（１ｂ）の溶融導体材料（
６）が凝固し、上エンドリング部（ｌｌｂ）内の溶融導
体材料（６）が溶融または半溶験状態で取り残されても
、溶融導体材料（６）が充填された時点で蓄勢変形した
スプリング（６０）の復元力により上エンドリング部（
ｌｌｂ）に圧力を加えることができる．その結果、上エ
ンドリング部（ｌｌｂ）の圧力を維持でき、溶融導体材
料（６）を高圧丁で凝固させて、収縮栗の発生を防止で
きる． この加圧ＩＩ構（８０）は金型へ溶融導体材料（６）を
加圧充填する際の加圧力を利用しており、他に加圧源を
用いることなく、ｗ単な構成で、エンドリング部の圧力
を維持できるという効果がある。

なお、加圧機構の構成はこれに限るものではなく、また
エンドリング部ｍ面を押圧するようにしても、下エンド
リング部に設けてもよい。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、回転子鉄心に溶融した
導体材料を加圧充填して凝固させ、スロット導体と、こ
れに接続され上記回転子鉄心両端面に配設されるエンド
リングを形成するかご形回転子の製造方法において、上
記回転子鉄心を金型内で軸方向に移動可能にすると共に
、上記溶融導体材料を加圧充填して、充填した上記溶融
導体材，科が凝固するに従って発生する上記回転子鉄心
の両端問の差圧で上記回転子鉄心が軸方向に移動するよ
うにしたので、回転子鉄心を介して圧力低下をきたすお
それのある他方のエンドリングをも加圧できるので、即
ち両方のエンドリングに加圧でき、収縮巣の発生を防止
し健全な回転子導体が得られ、回転子導体が強固となり
遠心力などによる破損が防止できるとともに、電気抵抗
が減少し、モータの効率及びトルク特性が向上し、モー
タの小型軽量化が図れるかご形回転子が得られる効果が
ある。

また、回転子鉄心を溶融導体材料加圧充填時にその流動
抵抗により軸方向に移動しないように保持しているので
、他方のエンドリング形成空閏を狭くすることなく溶融
導体材料を所定量充填できる。

さらに、充填した溶融導体材料が凝固する時に生じる体
積収縮量により回転子鉄心の移動量を規定し、上記溶融
導体材料を上記収縮量余分に加圧充填しているので、他
方のエンドリングを十分加圧できる． そして、前記の如くかご型回転子を製造する際に、弾性
体を有し、エンドリング部を加圧する加圧機構を設け、
溶融導体材料を加圧充填し、充填ざれる溶融導体材料が
伝える圧力により加圧機構が蓄勢変形し、充填された溶
融導体材料が凝固するに従って上記加圧機構の復元力に
より１記工冫ドリング部を加圧するようにしたので、他
に加圧源を用いることなく、加圧充填する際の加圧力を
利用して、上記エンドリング部の圧力を維持でき収縮巣
の発生を防止できる．

【図面の簡単な説明】

第ｌ図は本発明の実施例ｌに係わるかご形回転子の製造
装置を示す断面構成図、第２図は実施例１に係わる回転
子鉄心保持方法の他の実施態様を示す要部断面構成図、
第３図は同さらに他の実施態様を示す要部断面構成図、
第４〜１０図はそれぞれ本発明の実施例２〜８に係わる
かご形回転子の製造装置を示す断面構成図、第１１図（
ａ），（ｂ）は一般的な回転子鉄心を示し、（ａ）は一
部切り欠いて断面を表わす正面図、（ｂ）は側面図、第
１２図は従来のかご形回転子の鋳込装置を示す断面図、
ｗ．１３図（ａ），（ｂ）は従来のかご型回転子を示し
、（ａ）は断面図、（ｂ）は側面図、第１４図は従来の
溶湯鍛造法によるかご型回転子の鋳込装置を示す断面図
、第１５図は第１４図の部分拡大断面図、第１６図（ａ
），（ｂ）は溶濶鍛造法で得られたかご形回転子を示し
、（ａ）は断面図、（ｂ）は側面図、第１７図は溶湯鍛
造法によるかご形回転子のトルク特性及び効率をダイカ
スト品と対比して示す特性図である． 図において、（１）は回転子鉄心、（１ｂ）はスロツト
、（１ｄ）はエンドリング、（ｌｅ）はスロット導体、
（２）は仮軸、（２ａ）は仮軸カバー　（６）は溶融導
体材料、（８冫は加圧ブランジャ、（８ａ）は上部加圧
ブランジャ、（８ｂ）は下部加圧ブランジャ、（９）は
下型、（９ａ）は湯溜り、（１０）は中間型、（ｔａｂ
）は下エンドリング部、（１１）は上型、（ｌｌｂ）は
上エンドリング部、（Ｌ）は加圧代、（５０）は金属製
スペーサ、（Ｌ′）は坂軸（２）と上型（１ｌ〉との隙
閏、（５２）は弾性体でアルスブｌ／　ング、（５３）
ハｊｌり、（５４ａＸ５４ｂ）は係止部である小突起、
（５５ａＸ５５ｂ）は係止部を構成する小球、（８０）
は加圧４１１構で、弾性体であるスプリング（５２）と
エンドリング部押え板（６ｏ）で構成されている。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す． 第１図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転子鉄心に溶融した導体材料を加圧充填して凝
   固させ、スロット導体と、これに接続され上記回転子鉄
   心両端面に配設されるエンドリングを形成するかご形回
   転子の製造方法において、上記回転子鉄心を金型内で軸
   方向に移動可能にすると共に、上記溶融導体材料を加圧
   充填して、充填した上記溶融導体材料が凝固するに従っ
   て発生する上記回転子鉄心の両端間の差圧で上記回転子
   鉄心が軸方向に移動するようにしたことを特徴とするか
   ご形回転子の製造方法。
2. （２）回転子鉄心は溶融導体材料加圧充填時にその流動
   抵抗により軸方向に移動しないように保持されているこ
   とを特徴とする請求項１記載のかご形回転子の製造方法
   。
3. （３）充填した溶融導体材料が凝固する時に生じる体積
   収縮量により回転子鉄心の移動量を規定し、上記溶融導
   体材料を加圧充填していることを特徴とする請求項１記
   載のかご形回転子の製造方法。
4. （４）回転子鉄心はこれを保持する軸と共に移動可能に
   保持されていることを特徴とする請求項１記載のかご形
   回転子の製造方法。
5. （５）回転子鉄心に溶融した導体材料を加圧充填して凝
   固させ、スロット導体と、これに接続され上記回転子鉄
   心両端面に配設されるエンドリングを形成するかご形回
   転子の製造方法において、弾性体を有し、エンドリング
   部を加圧する加圧機構を設け、上記溶融導体材料を加圧
   充填し、充填される上記溶融導体材料が伝える圧力によ
   り加圧機構が蓄勢変形し、充填された溶融導体材料が凝
   固するに従って上記加圧機構の復元力により上記エンド
   リング部を加圧するようにしたことを特徴とするかご形
   回転子の製造方法。