JPH0785644B2 - かご形回転子の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ケイ素鋼板などの電磁材料の板を軸方向に積
み重ねた成層鉄心の半径方向の中間部から外周に至る間
に、軸方向に平行に延在するスロット内に、アルミニウ
ムなどの導電性金属の溶湯を注入して凝固させローター
バーとエンドリングを一体に成形する形式のかご形回転
子であって、成層鉄心の積み重ね方向の中間部に通風孔
と接続する通風ダクトを有するかご形回転子の製造方法
に関する。

より具体的には、アルミニウムなどの導電製金属の溶湯
を注入して、前記のローターバーとエンドリングを成形
するに際し、スペーサーを兼ねた型部材としてダクトピ
ースを使用する形式のかご形回転子において、アルミニ
ウムなどの溶湯がダクトピース内で凝固する際に、凝固
の遅い部分に熱収縮によって発生する「ひけ」と呼ばれ
る部分が発生するのを防止するか、あるいは、支障がな
い程度に低減するための製造方法に関する。

［従来の技術］ 第５図〜第６図に示すように、成層鉄心１の軸方向に平
行に延在するスロット16内に、アルミニウムなどの溶湯
を注入して、ローターバー12とエンドリング13を鋳造に
より一体に成型する形式のかご形回転子には、その中心
部を回転軸が挿入されるシャフト孔２が貫通し、シャフ
ト孔２の外周には複数個の通風孔３がシャフト孔２に平
行に同心に配置されている。

また、第７図と第８図に示すように、成層鉄心１の積層
方向での複数の位置には、前記の通風孔３と連通し、更
に半径方向に前記のシャフト孔２からローターバー12の
内周に通ずる複数の通風ダクト４を放射状に設けなけれ
ばならないので、第３図に示すように、成層鉄心１に明
けられたスロット16の輪郭とほぼ同じ形状の空隙を画制
するように、鋼板などの金属板を曲げて成形した異形リ
ング状のダクトピース15を多数準備し、スロット16の外
周に溶接などで固着する。

第７図と第８図において、符号18は冷却フィン、19はバ
ランスウェイト座であるが本発明には直接の関係はな
い。

通風ダクト４の軸方向の配置位置に応じ、成層鉄心１を
複数の群（第５図では通風ダクト４の配置位置が２個所
で成層鉄心１は３群）に区分し、各群の境界となる部分
の、スロット16に対応する位置にダクトピース15を配置
し、隣接する成層鉄心１同士の間に介在させて、このダ
クトピース15をスペーサーとするとともに、アルミニウ
ムなどの溶湯を注入するための鋳型の役目を兼ねさせて
いる。

このようにして、中間にダクトピース15をスペーサーと
して介在させた成層鉄心１の複数の群を、第１図と第５
図に示すように、鉄心積み重ね治具７によって一体に固
定し、その上下に、第５図に示すように、それぞれ、上
金型８と下金型９を配置し、通常は全体を回転させなが
ら上金型８に設けた湯口11からアルミニウムなどの溶湯
を注入し遠心鋳造によって前記のローターバー12とエン
ドリング13を鋳込み成形する。

この鋳込み成型に際し、容積の大きい成層鉄心１や上、
下金型８、９などと接触しているアルミニウムの溶湯の
部分は早く凝固するが、ダクトピース15に接する部分
は、上、下金型８、９は勿論のこと成層鉄心１とも接触
しないので、他の部分に比較して凝固が遅れ、その部分
が凝固する時には他の部分は既に凝固してしまって溶湯
は存在しないので、通風ダクト４となる部分の内側が凝
固する際には体積が収縮し、いわゆる「ひけ」により第
６図に示す空洞部17を生ずる。

通風ダクトに近い部分のこの空洞17により、ローターバ
ー12のこの部分の電流密度が大になり発熱による温度上
昇、電動機の発生トルクの低下などの問題が生ずる。

この問題を解決するため、本願の出願人は、ローターバ
ー12の通風ダクト４に接する部分を鋳込み成形する型部
材の、また型部材としてダクトピース15を使用する場合
にはそのキャビティの断面積を、鋳込まれるローターバ
ー12の凝固収縮分に相当するだけ成層鉄心１のスロット
の断面積よりも大にしてこの問題の解決を計り先行発明
として特許出願（特願昭63−118893号）した。

［発明が解決しようとする課題］ この先行発明は、それ相当の効果を達成できるが、型や
ダクトピースのキャビティの断面積を、鋳込まれるロー
ターバー12の凝固収縮分に相当するだけ、成層鉄心１の
スロットの断面積よりも大にして、凝固収縮と相殺する
という、いわば間接的な手段であり、またキャビティの
断面積が大きすぎれば通風ダクトの部分のローターバー
12が大きくなりすぎるので、ローターバーや通風ダクト
の寸法その他の各種の変動条件に応じ、計算や実験によ
り断面積の大きさを設定するという煩雑さを伴った。

このため，凝固収縮に起因する空洞の発生を、より直接
的な方法で、しかも簡易に防止できる方法が要望されて
いた。

［課題解決の手段］ 本発明では、ローターバー12の部分の通風ダクトが設け
られる部分の、凝固収縮による空洞の発生を防止する手
段として、 １）通風ダクトを設けるために分割されて配置されてい
る複数の成層鉄心１のグループの、境界部の表面近くで
外気に接している型や、ダクトピースの外周面を、圧縮
空気、N₂ガス、ヘリウム（He）ガスなどにより積極的に
冷却して、通風ダクトに接触するローターバー12の部分
の溶湯の凝固を促進させる。

２）円周方向に所定の間隔を保って隣接する型やダクト
ピース相互の中間に、それぞれの側壁と外壁の外周に密
着し、さらに半径方向外方に突出する冷却フィンを有し
て、比熱が鉄心材料とほぼ同等の材料で作られ、いわゆ
る冷し金に相当する冷却用詰め物を挿入して、型または
ダクトピース内にアルミニウムの溶湯を注入し、ロータ
ーバー12とエンドピース13とを一体に鋳造し、鋳造完了
後は冷却用詰め物を抜き出す、 ３）冷却用詰め物を使用し、更に前記１）の冷却ガスに
よる冷却方法を併用して、前記の詰め物の冷却フィンと
外側の部分を強制冷却する、 以上の３つの手段により課題を解決した。

［作用］ 冷却ガス吹き付けにより、型またはダクトピースの冷却
を促進できるのは確実であり、また冷却用詰め物は、型
またはダクトピースの側壁と外壁の外周に密着して接触
面積が大きいため、熱伝導による冷却効果は大きく、ま
た半径方向に突出する冷却フィンにより冷却作用は一層
良好となる。

また冷却用詰め物と冷却ガスによる強制冷却を併用すれ
ば冷却作用は確実である。

［実施例］ 実施例１ 前記の第５図に示すような構造の鋳造金型装置10の周囲
に、複数個の冷却ガス吹付け装置20を設けた本発明によ
るかご形回転子の製造方法を第１図に示す。

繁雑を避けるため吹付け装置は１個を示し、第２図は第
１図のII−II矢視平面図である。

吹付け装置20は、鋳造金型装置10の中心軸線であるＸ−
Ｘにほぼ平行に立てられたスタンド21に滑動可能にホル
ダ22が止めねじなどで取り付けられ、このホルダ22に
は、ほぼ水平にノズル23が保持されて、ノズル先端から
の冷却ガスが、水平面内で斜め方向にダクトピース６に
吹き付けるようにホルダ22の高さを調節するようになっ
ている。

ノズル23には、図示されない加圧冷却ガス源からホース
24により冷却ガスが送られる。

湯口11（第５図参照）からアルミニュームの溶湯を流入
すると同時に、冷却ガスをノズル23から吹き付けダクト
ピース６を冷却する。

この場合冷却ガスは空気、N₂ガス、又はHe（ヘリウム）
ガス等の不活性ガスを使用する。

鋳造金型装置が回転する場合は、冷却ガス吹付けスタン
ドは１個又は複数個である、鋳造金型装置が固定式の場
合は、冷却ガスが周方向になるべく均等に吹き付けられ
るように、円周方向に等分して４〜10個所程度配置す
る。

実施例２ 実施例１の場合に比較して、冷却効果がさらに向上する
ように、隣接するダクトピース15相互間に、鋳物用鋳型
に設ける冷し金に似た冷却用詰め物25を挿入して鋳造を
行なう例を第４図（Ａ）と（Ｂ）を参照して説明する。

詰物25は鉄心１と同程度の比熱を有する材料で作られ、
断面がほぼ十字形の厚板状で、厚みは積層される鉄心１
の間に形成される通風ダクトピース15の軸方向厚さと同
じである。

この十字形の詰め物は、ダクトピース15の側壁に接し
て、鉄心１の半径方向に長く延びる脚部27と、それに連
続して半径方向外方にのびる長い冷却フィン26と、ダク
トピース15の外壁に沿って円周方向に延びる横腕部分28
とから成りこの横腕部分28の挿入部側はダクトピース15
の円周方向外周に接し、冷却フィン側は鉄心１の外周よ
りやや外側に突出しており横腕部分28の両端部は、それ
ぞれ、隣接する詰物の横腕部分の端部に接している。第
４図（Ａ）と（Ｂ）にも示されているように、隣接する
ダクトピース15の対向する側壁によって画制される空隙
は、冷却用詰め物を挿入し鋳造後には取り出すのが容易
なように適当な勾配とする。第１図に示すように鉄心１
とダクトピース15とを積み重ねた後に、このような形状
の詰物25を第４図（Ａ）と（Ｂ）に示すように、並置さ
れたダクトピース15の中間に挿入した後、鉄心１のスロ
ット16内とそれに連通したダクトピース15のキャビティ
ー内に、アルミ溶湯を注湯してローターバー12とエンド
リング13を一体に鋳造成形し、鋳造完了後には詰物25を
取外す。

詰物25のフィン26は冷却効果を向上させる役目と挿入及
び取外しの掴みの役目とを兼ねる。

実施例３ 実施例２の冷却用詰め物25を使用するだけでも空洞の発
生を殆ど阻止できるが、さらに実施例１の場合と同様に
して、冷却ガス吹付け装置20によって、冷却しながら鋳
造を行うことにより空洞の発生を完全に阻止することが
できる。

〔発明の効果〕

本発明は、冷却ガスを鋳造金型装置の外周よりダクトピ
ースに吹き付けることにより、または、冷却効果を上げ
るためダクトピース相互間に詰物を密接させ、さらにま
た、詰物の冷却フィンに冷却ガスを吹き付けることによ
り、ロータバーの通風ダクト部を冷却して他の部分に比
較して冷却が遅れないようにし、従って鋳物の熱収縮に
よる、いわゆる「ひけ」を生ぜず、他の部分と同一断面
積を有するローターバーが得られ、ローターバーの全長
にわたって電気的に等価にして、電動機の特性のばらつ
き、或は低下が生じないようにできるので、カゴ形誘導
電動機の回転子の品質向上とコスト低減に貢献出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるかご形回転子の製造方法を示す外
観正面図、第２図は第１図のII−II矢視平面図、第３図
は第２図のIIIの部分の拡大図、第４図（Ａ）は本発明
による冷却用詰物をダクトピース間に挿入した状況を示
す部分側断面図、第４図（Ｂ）は第４図（Ａ）の部分拡
大斜視図、第５図は従来技術による鋳込み後の鉄心製造
用ダイカスト鋳造型の側断面図、第６図は第５図のVI−
VI横断面拡大図で、第７図はかご形回転子の側断面図
で、第８図はかご形回転子の正面図である。 符号の説明 １……成層鉄心、３……通風孔、４……通風ダクト、８
……上金型、９……下金型、10……鋳造金型装置、12…
…ローターバー、13……エンドリング、15……ダクトピ
ース、16……スロット、17……空洞部、20……冷却ガス
吹付け装置、21……スタンド、22……ホルダー、23……
ノズル、24……ホース、25……詰物、26……冷却フィ
ン、27……挿入部。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ケイ素鋼板などの電磁材料の板を軸方向に
   積み重ねた成層鉄心の、半径方向の中間部から外周に至
   る間に軸方向に平行に延在するスロット内にアルミニウ
   ムなどの導電性金属の溶湯を注入して凝固させ、ロータ
   ーバーとエンドリングを一体に成形するかご形回転子で
   あって、成層鉄心の積み重ね方向の中間部に通風孔と、
   それに接続する複数の通風ダクトとを有するかご形回転
   子の製造方法において、 前記のローターバーとエンドリングを成形するために型
   部材としてダクトピースを使用し、そのキャビティー内
   に前記溶湯を注入して凝固させるに際し、鋳造可能状態
   に準備された鋳造枠の外周面近くで外気に接触している
   前記ダクトピースの外周に圧縮空気、N₂ガス、ヘリウム
   ガスなどの冷却用ガスを噴射し、前記ダクトピースのキ
   ャビティ内の溶湯の凝固を促進し、凝固収縮によりロー
   ターバーの前記ダクトピースの内側に接した部分に凝固
   収縮による空洞の発生を防止するかご形回転子の製造方
   法。
2. 【請求項２】請求項１に記載の方法において、前記の冷
   却用ガスが鋳造枠の外周に配置された冷却スタンドに装
   着されたノズルから噴射されるようにされているかご形
   回転子の製造方法。
3. 【請求項３】請求項２に記載の方法において、前記鋳造
   枠が回転される遠心鋳造枠であり、前記冷却スタンドが
   鋳造枠の外周の１〜４個所に配置されているかご形回転
   子の製造方法。
4. 【請求項４】請求項２に記載の方法において、前記鋳造
   枠が固定鋳造枠であり、前記冷却スタンドが鋳造枠の外
   周の４〜10個所に配置されているかご形回転子の製造方
   法。
5. 【請求項５】請求項１に記載の方法において、前記複数
   の通風ダクトのそれぞれに対応するダクトピースの隣接
   して対向する側壁によって画制される空隙内に熱伝導性
   で、比熱が成層鉄心とほぼ同じ材料で作られた冷却用の
   詰め物を挿入して、ダクトピースのキャビティー内に注
   入された前記溶湯の凝固を促進させ、鋳造完了後には前
   記冷却用の詰め物をダクトピースのキャビティーから取
   出すことを特徴とするかご形回転子の製造方法。
6. 【請求項６】請求項５に記載の方法において、前記の詰
   め物の各々が、回転子の半径方向内方に延在してダクト
   ピースの側壁に密着する脚部と、その延長としての頭部
   として半径方向外方に外部まで突出する冷却フィン部
   と、これにほぼ直交して前記ダクトピースの外壁に密着
   する横腕部とから成る十字架に似た形状を有し、前記の
   冷却フィン部が、前記冷却用の詰め物を、ダクトピース
   のキャビティー内に挿入しあるいはキャビティーから取
   出す場合の掴み部として利用されることを特徴とするか
   ご形回転子の製造方法。
7. 【請求項７】請求項５または６に記載の方法において、
   前記ダクトピースの隣接して対向する側壁によって画制
   される空隙が、前記冷却用の詰め物を挿入しあるいは取
   り出すのに容易な勾配を成していることを特徴とするか
   ご形回転子の製造方法。
8. 【請求項８】請求項５から７までのいずれかに記載の方
   法において、冷却用の詰め物を挿入して、ダクトピース
   のキャビティー内に注入された前記溶湯の凝固を促進さ
   せるとともに、前記ダクトピースの外周に冷却ガスを吹
   き付けることを特徴とするかご形回転子の製造方法。