JPS58212353A

JPS58212353A - かご形回転子の製造方法

Info

Publication number: JPS58212353A
Application number: JP9271782A
Authority: JP
Inventors: Sotoshiro Tetori; 手取　外志朗
Original assignee: Toshiba Corp; Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1982-05-31
Filing date: 1982-05-31
Publication date: 1983-12-10

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】〔発明の技術分野〕本発明は誘導電動機等で使用されるかご形回転子の製造
方法に係り、特に導体とエンドリングを一体鋳造するか
ご形回転子の製造方法に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

誘導電動機の回転子としては、第１図に例示するように
、回転軸１の周囲に積層鉄心２を設け、これらの積層鉄
心に透設された導体挿入孔内に夫々導体８を挿入し、こ
れらの導体の両端をエンドリング４．６で短絡した構造
のかご形回転子が多用されている。

この工うなかご形回転子の製造においては導体とエンド
リングの成形、組立に際し、次のよう表置法が採用され
ている。

（１）　　導体とエンドリングを別々に成形した後、各
導体を鉄心の導体挿入孔に挿入し、各導体の両端をエン
ドリングに溶接する方法。

（２）上記（１）の方法において、導体をエンドリング
に注入した溶融金属に７よって鋳包む方法。

（８）　　導体とエンドリングを一体鋳造する方法。

上記各方法のうち、（１）は導体の挿入や溶接および仕
上の工程が必要であり、星竺性が低下するという不都合
がある。（２）の方法でも導体の挿入工程が必要なため
、生産性の点で問題があり、また鋳包み境界面の密着性
に問題が残る。

（８）の方法には上述の如き不都合はないが、その反面
、鋳造された導体部に割れが発生しやすく、回転子の特
性や品質の安定性に悪影響を及はすという欠点がある。

特に、最近では高導電率を有する銅を鋳造材料として使
用する要請が高まってきているが、銅は各徨導電材料の
中でも鋳造割れが生じやすいため、これを一体鋳造法に
使用することは困難であった。

〔発明の目的〕

本発明は従来方法における上述の如き欠点や不都合を回
避し、銅のように鋳造割れの生じやすい導電材料を用い
ても割れの発生を防止し得る、一体鋳造法によるかご形
回転子の製造方法を提供することを目的とするものであ
る。

〔発明の概要〕

金属材料は、一般的性質４として、冷却時に収縮する。

この収縮が何等かの原因によって妨げられると応力が発
生し、応力の大きさがその金属の有する強度を超えると
金属破断が発生する。一体鋳造形のかご形回転子におい
て、導体に割れが生ずるのは、鋳造された導体が冷却時
に収縮しようとしても、導体の両端に一体鋳造されたエ
ンドリングが積層鉄心により移動を阻止され、導体の収
縮が妨げられるからである。

従って、導体の冷却時において、回転子軸方向の収ａｔ
拘束のない状態にすることができれば、導体割れは防止
され、高品位のかご形回転子を得ることができる。

本発明のかご形回転子の製造方法は、かかる知見に基い
てなされたもので、導体鋳込み用のスロットと回転子軸
挿入用のスロットｔ−設けた積層鉄心を固定型と可動型
の間にセットし、これらの鋳型内に設けたエンドリング
鋳造用の一対のキャビティおよび前記導体鋳込み用のス
ロット内に溶融した導電材料を充填した後、前記可動型
に加わる荷重を制御することによって、前記積層鉄心の
長さが前記スロット内に鋳込まれた導体の冷却時の収縮
量に応じて短縮するよう前記可動型を移動させることを
特徴とするものである。

〔発明の実施例〕

以下、第２図ないし第６図を参照して本発明の実施例と
その作用効果を説明する。

第２図は本発明の方法に用いられる鋳型を例示するもの
で、下型６には下側エンドリング鋳造用のキャビティ７
が設けられ、また中心には鉄心積層用油Ａ８が挿着され
る。

この治具８には所要枚数の積層鋼板９が嵌挿される。こ
れらの鋼板９はそれらの周囲近傍の同一円周上に導体本
数と同数のスロツ）　１０　ａが引抜きによって設けら
れており、隣接する鋼板２の各スロットが同一軸線上に
位置するようにして積層される。

上型（可動型）１１ハ中心に鉄心積層用治具８用の挿入
孔１２が設けられ、また、その外周下面には上側エンド
リング鋳造用のキャビティ１３が設けられている。この
キャビティ１３の側面には溶湯注入口１４が開口してお
り、また、キャビティ７の側面には溶湯注入完了検知用
の熱センサ−１５が接触している。

上型１１の周縁部近傍の下端と下型６の間には、積層鋼
板９を上型１１によって抑圧できるよう上型作動空間１
６が形成されている。１７Ｆｉ上型の移動を検出する位
置センサーを示す。

次に、鋳造材料として銅を用い、厚さ０．５ｍの鋼板１
９６枚を使用して鉄心長９８ｍのかご形回転子を製造す
る場合を例にとって説明する。

鋼板９は第８図に示すＬうに、周辺部近傍に導体鋳込み
用のスロッ）１０ａを、中心部に回転子軸挿入用のスロ
ツ）　１０　ｂを打抜き加工された後、積層されるが、
各スロットの周縁部には打抜き加工時にかえりが発生す
るため、積層された鋼板の軸方向長さは１０２〜１０８
隨となる。

従って、目標の鉄心長を得るにＦｉ、４〜５ｍの短縮を
必要とする。第４図は上述の積層鋼板に軸方向荷重を加
えた場合の短縮量を実測した結果を示すもので、目標の
短縮量を得るには約１５　ｔｏｎの荷１・・害重を加えれは工いことが分る。

また、第６図は溶融鋼を注型して導体を鋳造する場合、
導体を拘束しない状態で凝固、冷却させる際における線
収縮量と注入後経過時間の関係を実測した結果を示すも
ので、溶融状ｇ　（１ｘ５ｏｔ：）の銅導体は８００Ｃ
１で冷却される間に１．５１１１１の線収縮を示す。

これらの実験結果を参照すれば、鋳型内に溶融鋼を注入
した後、上述の鉄心の短縮が可能な荷重をかけながら、
第５図の短縮量と時間の関係に基いて上型を下方に移動
させれば、導体を拘束の危い状態で収縮させることがで
きる。

そこで、本発明においては、１０２〜１０８ｍに積層さ
れた１９６枚の鋼板９ｔ−鉄心積層用治具８を用いて下
型６内にセットした後、上型１１に約５０ｔｏｎの荷重
を作用させ、鉄心長を、目標寸法に導体の線収縮量を加
えた寸法である９Ｌ５　ｖａｎまで短縮させる。この場
合、上型作動空間の長さは１．５＋０１となる。なお、
上型１１の移動量、従って鉄心長の検出は位置センサー
１７に一部て行なわれる。

次に、溶湯注入口１４を通して溶融鋼を上型のキャビデ
ィ１３内に供給する。このキャピテイ１３内に供給され
た溶融鋼の一部は湯道を兼ねるスロット１０ａｔ−通っ
て下型６のキャビティ７およびスロット１０ａ内に充填
される。

溶融鋼がキャビティ７．１３とスロット１０ａ内に充填
されると、熱センサ−１５Ｌり出力信号が選出され、後
述する位置制御装置に１って上型の下降量を制御しつつ
、冷却を行なう。上型と下型の間に設けた上型作動空間
１６は上述のように導体の線収縮量に相当する１、５ｍ
に設定されているので、銅の温度が８００Ｃまで冷却さ
れた時点で、上型１１の下端は下型６に接触し、下降が
止まる。

このようにして鋳造が完了したら上型１１ヲ上昇させて
鋳造物を取出し、鉄心積層用治具８を引抜いて、替りに
回転軸を挿入固定すれば、積層鋼板のスロット内の銅導
体とその両端を短絡する二ンドリンクが一体鋳造された
かご形回転子が得られる。

第６図は上記した上型１１の位置を制御する位置制御装
［１−例示するもので、鋳型内に溶湯が充填されたこと
を検出する熱センサ−１５の出力はマイコン１８にイン
プットされる。このマイコンは第６図の短縮量と時間の
関係を記憶しており、熱センサ−１５からの信号を受け
ると、上記記憶値に応じた位置制御電圧Ｖｍを出力する
。この電圧Ｖｍｌｉｍｌ上ンサー１７からのフィードバ
ック電圧Ｖｆと共に減算器１９に導かれ、両電圧の偏差
を誤差電圧Ｖｅとして出力する。誤差電圧’Ｖｅはサー
ボ増巾器２０に導かれてサーボ弁操作電流１ｕに変換さ
れた後、サーボ弁２１にインプットされる。サーボ弁２
１は入力電流に応じて、油圧源（図示せず）から油圧シ
リンダー２２に供給される油箪Ｑｖｔ制御する。この油
圧シリンダー２２の作動にエリ、上型１１は下降するが
、この上型の位置は位置センサー１７からフィードバッ
ク電圧Ｖｆとして減算器１９に入力されるので、上型１
１はマイコン１８から時間経過に応じて出力される制御
電圧Ｖｍに工９、第５図の関係を保ちながら下降するこ
とになる。

上述の如く、本発明においては、鋳造時の鉄心長を導体
の冷却時の収縮賃に応じて短縮する工うにしたので、導
体は非拘束状態で収縮することができ、冷却時の応力は
著しく低減する。

従って、導体とエンドリングを、鋼のように鋳造割れの
生じやすい金属材料を用いて一体鋳造する場合でも、割
れの発生を防止することができる。

ちなみに、割れ発生数は５サンプル平均で回転子１台当
り、従来法では２８．２個発生したが、本発明ではこれ
が皆無となることが実験により確認されてｂる。

なお、以上の説明では鋳型の上型を可動型とし、下型を
固定型とした例につき述べたが、これらは逆にしてもよ
く、また溶湯注入口の設置位置も図示の例に限定されな
い。

〔発明の効果〕

本発明によれば、導体とエンドリングを一体鋳造するこ
とにより生産性を向上させることができる上、鋳造割れ
の発生を防止できるので品質性能の安定したかご形回転
子を得ることができる。また、高導電性を有しなから−
Ｕ＋発生が著しいため一体鋳造法に適用できなかった銅
材料を用いて導体とエンドリングを一体鋳造できるので
、性能のよい高導電率のかご形回転子を容易に製造する
ことが可能となり、その実用的効果は顕著である。

【図面の簡単な説明】第１図はかご形回転子の構成例を示す縦断面図、第２図
は本発明の方法で使用する鋳型の一例を示す縦断面図、
第８図は回転子鉄心の積層状態を示す縦断面図、第４図
は積層鉄心に加える荷重と短縮量の関係全例示するグラ
フ、第６図は鋳造後の導体の冷却時間と線収縮量の関係
を例示するグラフ、第６図は本発明において使用される
位置制御装置の実施例を示すブロック図である。ｌ・・・回転軸、２・・・積層鉄心、８・・・導体、４
．６・・・エンドリング、６・・・下型、７１．１３・
・・キャビティ、８・・・鉄心積層用治具、９・・・積
層鋼板、１０ａ、　１０ｂ・・・スロツ）、１１・・・
上型、１２・・・挿入孔、１４・・・溶湯注入口、１５
・・・熱センサ−，１６・・・上型（可動型）作動空間
、１７・・・位置検出用卆ンサー。鴨出組人代理人　　猪　股　　　清躬１目８２繍第３凹１０ａ　　　　　ｌｏｂ第４図１０　　　　　　　　　　　２０萄ψ　（ｔｏｎ）

Claims

【特許請求の範囲】１、導体鋳込み用のスロットと回転子軸挿入用のスロツ
）？設けた積層鉄心を固定型と可動型の間にセットし、
これらの型内に設けたエンドリング鋳造用の一対のヤヤ
ビテイおよび前記導体鋳込み用のスロット内に溶融した
導電材料を充填した後、前記可動型に加わる荷重を制御
することに１って前記積層鉄心の長さが前記スロット内
に鋳込まれた導体の冷却時の収縮量に応じて短縮する１
う前記可動型を移動させることを特徴とするかご形回転
子の製造方法。２、固定型と可動型の間に形成される可動型作動空間の
長さが導体の冷却時の収縮量と等しくなるよう前記可動
型を移動させて積層鉄心をある程度収縮させた後、溶融
導電材料を注型することを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の製造方法。８、導体の短縮量と冷却時間の関係をマイコンに記憶さ
せ、その出力と可動型の位置を検出する位置センサーの
出力との偏差を誤差信号としてサーボ弁を制御し、可動
型に加わる荷重を制御する油圧シリンダーの給油量ｔＷ
４節することを特徴とする特許請求の範囲第１項または
第２項に記載の方法。４、溶融金属材料の鋳型内への注型完了を熱センサ−Ｉ
Ｃよって検出し、その出力をマイコンにインプットする
ことｔ−特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第８項
のいずれか一項に記載の方法。