JPH02299446A - 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］ この発明はかご形回転子の製造方法に間し、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
成する方法に関するものである。

［従来の技術］ 第２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ワ）　（ｌｂ）と回
転軸挿入部（Ｉｃ）を有している。

第３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、（１４）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）は型締力を作用させるプレス等の加圧機構の移
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、溶融アルミニウム（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）へ溶
融アルミニウム（６）を導入するゲート（９ｂ）が構成
されている。（２０）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（１４）に
ネジ止めされている。（４１）はキャビティ（９Ｃ）上
端にゲー）　（９ｂ）と対向位置に設けられたガス排出
口である。

なお、第４図は第３図におけるポンチ（１５）が下降し
、下型（９）の湯溜り（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）をスロワ）（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
）のキャビティ（９ｃ）内に上記多数個のスロワ）　（
ｌｂ）を有するかご形回転子鉄心をそのスロット（１ｂ
）が重力方向となるように嵌合挿入し、移動テーブル（
１６）を下降し、支柱（ＩＩ）により連結した上型（Ｉ
Ｉ）を下型（９）に加圧して型締めを行う、その後、上
型（１１）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、速やかに上ポンチ（
１５）を下降させ、湯溜り（９ａ）に溜った溶融アルミ
ニウム（６）を押出し、キャビティ（９Ｃ）内の回転子
鉄心（１）のスロワ）　（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（１５）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）　（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
ス排出口（４１）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ＰＪ４００ｋｇ／Ｃｆｆ
１２以上の高圧力を加えて凝固させる。上型（１１）と
下型（９）を間き、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５図（ａ）（ｂ）は溶湯鍛造で得られたかご形回転子
の例を示すもので、（ａ）は断Ｗｉ図、（ｂ）は側Ｗｉ
図である。この図に示すように溶湯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一維持するので、
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６図は溶湯鍛造で得られたアルミニウム密度が２．６
７ｇ／ｃｍ３のかご形回転子のトルク特性及び効率を、
２．５７ｇ／　ｃｍ３のダイカスト品と対比して示す特
性図である。縦軸はトルク（ｋｇ−ｃ＋ｎ）及び効率（
χ）をそれぞれ表わし、横軸は回転数（ｒｐｉ＋）を表
わしており、（イ）は溶湯鍛造品のトルク特性曲線、（
１１）はダイカスト品のトルク特性曲線、（ハ）は溶湯
鍛造品の効率特性曲線、（ニ）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、溶湯鍛造による
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、上記溶湯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
へと充填され、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、収縮巣が発生するに至る。

［発明が解決しようとする課題］ 以上のように、従来の溶湯鍛造法では、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し、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。

この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］ この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ものにおいて、上記両エンドリン
グ部と連通し、充填された溶融導体材料がスロットより
後から凝固するバイパス湯道を設け、一方のエンドリン
グからの加圧力を上記バイパス湯道に充填された溶融導
体材料を介して他方のエンドリングに伝えるようにした
ものである。

［作用］ この発明におけるバイパス湯道は、例えば断熱あるいは
加熱され、スロット中の溶融導体材料が凝固した後も凝
固しないので、一方のエンドリングからの加圧力を他方
のエンドリングに伝達する作用を有し、収縮巣の発生を
防止する。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例に、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、図において、（１【）は
上型、（ｌｌｂ）は上型（１１）の下端に設けられた他
方のエンドリングが形成される上エンドリング部、（４
１）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。　　（１６）はプレスの移動テーブルで、上型（
１１）を固定するとともに、上型（１１）を介して回転
子鉄心（１）及び中間型（ｉｏ）を下型（９）に締め付
ける。中間型（１０）には一方のエンドリングが形成さ
れる下エンドリング部（１０ｂ）と、下型（９）に設け
られた湯溜り部（９ａ）に収容された溶融導体材料（６
）を導入するための充填口であるゲー）　（１０ａ）が
設けられている。（３）は仮軸（２）の先端に付けるナ
ツトで、回転子鉄心（１）を締め付けるとともに、上エ
ンドリング部（ｌｌｂ）の内壁を形成する役割も果たし
ている。（５１）は下エンドリング部（１０ｂ）と上エ
ンドリング部（ｌｌｂ）を連通するためのバイパス管で
、その周囲には加熱用ヒータ（５２）が巻かれ、またそ
の周囲は断熱材（５３）で覆われている。（５４）は中
間型（ｌＯ）に設けられたバイパス管（５１）と下エン
ドリング部（１０ｂ）とを連通する下部連結部、（５５
）は上型（ｌりに設けられたバイパス管（５１）と上エ
ンドリング部Ｃ１１ｂ）とを連通ずる上部連結部で、凝
固した導体材料が取り出しやすいようにテーパ状になっ
ている。バイパス湯道はバイパス管（５１）と上、下部
両連結部（５５Ｘ５４）で構成される。

下型（９）の湯溜り部（９ａ）にｉ１１融アルミニウム
などの導体材料（６）を所定量注いでおく、その後全体
の装置を第１図のように設置した後、加圧プランジャ（
８）を上昇させると導体材料（６）がゲート（１０ａ）
、下エンドリング部（１０ｂ）、スロット（１ｂ）を経
て上エンドリング部（ｌｌｂ）に到達する。同時に、導
体材料（６）の一部は、下部連結部（５４）からバイパ
ス管（５Ｉ）を通り、上部連結部（５５）より上エンド
リング部（ｆｌｂ）へ流入する。この時、バイパス管（
５夏）を取り巻くヒータ（５２）は通電され、バイパス
管（５１）は加熱され高温に保たれるので、バイパス管
（５１）中の導体材料（６）はすぐに凝固せず、全体の
最後に凝固するようになっている。溶融導体材料（６）
がガス排出口（４１）に達すると、ガス排出口（４１）
中の溶融導体材料（６）は急速に冷却されて凝固し、こ
の時点より、加圧プランジャ（８）による加圧力が急速
に立上がり、湯溜り部（９ａ）、ゲート（１０ａ）、バ
イパス管（５１）を介して、製品内部の導体材料（６）
全体に高圧力が加えられる。

一般に上エンドリング部（Ｉｌｂ）の導体材料（６）が
凝固するよりはるかに速くスロット（ｌｂ）の導体材料
（６）が凝固するが、この場合においては、加圧プラン
ジャ（８）からの圧力はバイパス管（５１）を通して上
エンドリング部（ｌｌｂ）へ伝えられ、上エンドリング
部（ｌｌｂ）の導体材料（６）が常圧下の半溶融状態で
取り残されることがなく、収縮巣の発生が防止される。

なお、上記実施例では、バイパス管（５１）に加熱用ヒ
ータ（５２）を巻回した場合について示したが、一般に
バイパス管（５■）の熱容量は、回転子スａツ）　（ｌ
ｂ）周囲の鉄心よりもはるかに小さく、バイパス管（５
１）中の導体材料（６）はスロワ）　（ｌｂ）中の導体
材料に比べてはるかに凝固しにくく、また、上エンドリ
ング部（ｌｌｂ）の導体材料よりも凝固しにくい。この
場合はヒータ（５２）を用いなくとも良いことは勿論で
ある。

また、下部連結部（５４）を中間型（１０）に設け、直
接下エンドリング部（１０ｂ）に連通ずるよう配設した
場合を示したが、下型（９）の湯溜り部（９ａ）あるい
はゲー）　（１０ａ）に配設し、上、下部エンドリング
部（１１ｂ）（ＬＯｂ）ｍを連通させるようにしてもよ
いことは勿論である。

また、バイパス管（５１）の位置はどこでもよく、例え
ば仮軸（２）中に設けてもよい。この場合装置が小型に
なるという効果がある。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、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
リングを形成する方法において、上記両エンドリング部
と連通し、充填された溶融導体材料がスロットより後か
ら凝固するバイパス湯道を設け、一方のエンドリングか
らの加圧力を上記バイパス湯道に充填された溶融導体材
料を介して他方のエンドリングに伝えるようにしたので
、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。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例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（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３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３図
は第４図の部分拡大断面図、第６図（ａＸｂ）は溶湯鍛
造法で得られたかご形回転子を示し、（ａ）断面図、（
ｂ）側面図、第６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、（ｌｂ）はスロット
、（ｌｄ）はエンドリング、（ｌｅ）はスロット導体、
（６）は溶融導体材料、（８）は加圧プランジャ、（１
０ｂ）は下エンドリング部、（ｌｌｂ）は上エンドリン
グ耶、（５１）はバイパス管、（５２）はヒータ、（５
３）は断熱材、（５４）は下部連結部、（５５）は上部
連結部である。バイパス湯道はバイパス管（５１）、上
、下部連結部（５５）（５４）で構成される。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 円形状鋼板を積層して形成され、積層方向に貫通するス
   ロットを有する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、上記両エンドリング
   部と連通し、充填された溶融導体材料がスロットより後
   から凝固するバイパス湯道を設け、一方のエンドリング
   からの加圧力を上記バイパス湯道に充填された溶融導体
   材料を介して他方のエンドリングに伝えるようにしたこ
   とを特徴とするかご形回転子の製造方法。