JPS61144234A - キヤストロ−タの製造方法 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、精密鋳造、特に既成形部材と組合せて鋳型中
に置き鋳造後に既成形部材を一体に組込んだ鋳物に適当
な空所を形成する精密ｖＩ造、に適した水溶性ないしは
水崩壊性中子を用いる誘導電動機用通風ダクト付きキャ
スト０−夕の製造方法に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

一般に、誘導電動機用キャストロータは、第５図の断面
図に示寸ように、ロータシャフト６の外周に、導体孔を
有する円板状の鉄心板４が通風間隙（ダクトスペース）
１１を介して積層されてなる鉄心積層ブロック５が固着
形成されており、積層ブロック５の導体孔には軸方向に
貫通する導体１２が充填され、ざらに、積層ブロック５
の上下端には各導体１２を電気的に接続する短絡環１９
心が設けられている。また、必要に応じて、短絡環１つ
には冷却羽根１８が設けられている。冷却用の通風は、
図中の矢印の様にロータシャフト６の側部から流入し各
通風間隙１１を通って流出する。第６図は別の態様に係
るキャストロータの例であり、この例の場合は、鉄心板
４に通風用の流通孔４ａが形成されており、冷却用空気
は図中の矢印の様に流通する。

通常、複雑な形状の鋳物に適当な空間部を形成するため
には中子を用いた一体鋳造成形が好ましい場合が多い。

その一つの典型例として、本発明者らは、既に水溶性中
子を用いる誘導雷ｆｉｌ１機用の通風ダクト付きキャス
トロータの製造方法を提案している（特開昭５５−７０
４４３号公報）。

すなわち、珪素鋼板等の鉄心板を積層して締付けた後、
鉄心板の打抜き穴によって形成されたスロット（導体孔
）内にアルミニウムなどの導体金属の溶湯を注入して導
体を成形するとともに、短絡環および冷却羽根をも一体
成形してかご形層導電動機用回転子（キャストロータ）
を製造する方法は広く知られている。鋳造には一般にダ
イキャスト法や低圧鋳造法が用いられる。このキャス１
−ロータのうち、大容但の誘導雷＠機用にＬＬ、上述し
たように、電動機運転時のロータの冷却効率を大ぎくす
るため、それぞれ複数枚積層した鉄心板のブロックとブ
ロックとの間に導体のみが接続され鉄心板の存在しない
空間部を設けて通風ダクトとしているものく通風ダクト
付きキャストロータ）がある。

この通風ダクトの成形法としては、従来、導体金属の溶
湯を鋳込んでから通風間隙用の穴をドリルなどにより穿
孔する方法、ロータのスロット（導体孔゛）形状に成形
した薄鋼板をスロット数だけ鉄心スロット部に溶接して
通風間隙を設けてから導体金属を鋳造する方法、低融点
金属を用い通風ダクトの幅で且つ鉄心板のスロットと同
様のスロットを有するダクトスペーサを予め形成し、鉄
心ブロック間に積層し導体金属を鋳込んだ後にロータを
低融点金属の融点まで加熱して溶融し、必要に応じてロ
ータを回転させつつ溶融した低融点金属を除去する方法
などがある。しかし、これらの方法は、いずれら多くの
工数を要するのみならず、ドリルにて穿孔する方法にお
いては、穿孔する際にロータバー（導体）を損傷する危
険があり、溶接を用いる方法では鋳造時に薄鋼板の間隙
から導体金属の溶湯が吹き出し通風間隙を詰まらせる欠
点がある。また低融点９金属で形成したダクトスペーサ
は導体金属を鋳込む際、導体金属中に解は込んだり、ま
た除去時の加熱のための高温作業となり作業環境が恩く
なる。ま１＝除去の効率化のためにロータを回転さぜる
際も、導体の変形を防ぐためには回転速度は低速となら
ざるを得す、スペーサの除去に長時間を要する。

上述したように、通風ダクトの形成のために低融点金属
形成体の代りに水溶性中子をスペーサとして用いれば、
上述した従来の通風ダクト形成に伴なう主要な欠点は殆
んど除かれる。すなわら、このような水溶性中子を用い
れば、導体金属を鋳込んだ後に、鋳造体に水を作用させ
て中子を溶解ないしは崩壊除去うろことが可能になり、
作業環境の悪化を伴わずに容易に通風ダク１−が形成さ
れる。

しかしながら、このような水溶性中子を使用する通風ダ
クト付キ１１ストロータの製造法にもいくつかの問題点
がある。それは、主として、従来の水溶性中子材料が、
上述したようなキャストロータ用精密鋳造に用いるため
に要求される適ｆ１を満していないことによる。一般に
水溶性中子あるいはその材料に要求される特性としては
以下のようなものがある。イ）適当な造型性を有するこ
と、口）鋳型強度が優れること。特に上記した通風ダク
ト付キャストロータの製造のように、既成形部材（鉄心
板）と組合上て使用するためには、組合せ体の一体性を
向上するための締め付ｔノが行われるために、それに耐
える抗圧力が必要である。また、鋳型強度は、低圧鋳造
法、ダイカスト法等の加圧鋳造法における溶湯圧力に耐
えるためにも必要である。ハ）速やかに崩壊可能である
こと。

二）過剰な吸湿性を有さず、少くとも通常の乾燥器内で
保存可能であること。ホ）適当な寸法精度を有すること
。へ）平滑な鋳肌を与えること。

従来、水溶性中子材料として提案されるものは多いが、
上記の要求特性を必ずしも満足するものではない。たと
えば、生母の炭酸バリウムを加えた炭酸ナトリウムの溶
融成形体（特公昭５０−１５２１１号公報）などをはじ
めとする水溶性塩の溶融成形体は、強度、鋳肌等は優れ
るものの、熱膨張係数が一般に大で、寸法精度が劣るこ
と、崩壊除去に時間がかかること、多くの溶融塩を使用
するため製造コストが高くなること、などの欠点がある
。また、アルミナ・サンドと水溶性炭酸塩（炭酸ナトリ
ウム又は炭酸カリウム）との混練成形体（特公昭５０−
２８０５７号）は崩壊性、造型性等は良好であるが、鋳
型強度が低いため重力鋳造法はともかく、溶融金属の圧
力のかかる低圧鋳造法ならびにより高い圧力のかかるダ
イカスト法には使用不可能である。また、上述した鉄心
板等とともに締め付ける際の圧力にも耐え得ない。

〔発明の目的〕

本発明は、上述した水溶性中子に要求される品持性を満
す新規な材料からなる水溶性中子を用いる通風ダクト付
きキャストロータの製造方法を提供することを目的とづ
る。

（発明の概要） 本発明者らの研究によれば、鋳物砂の粘結剤として炭酸
カリウムを単用する場合には、限られた強度（低圧力）
の中子が得られるに過ぎないが、これに炭酸バリウムお
よびケイ酸アルカリから選ばれた第２粘結剤を併用する
ことにより飛躍的に改善された強度を有し且つ崩壊性そ
の他の品持性にも優れた水溶性中子が得られ、さらにこ
の中子を用いることにより容易かつ経済的に通風ダクト
付キャストロータが製造できることを見出した。

ずなわら、本発明のキャストロータの製造方法は、ロー
タシャフトの外周にシャフト孔および導体孔を有する鉄
心板が通風ダクト用間隙を介して積層形成されてなる誘
導電動機用キャストロータを製造するに際し、砂骨材と
、炭酸カリウムから　　　　　１なる第１粘結剤と炭酸
バリウムおよびケイ酸ナトリウムから選ばれた少くとも
一の第２粘結剤との混合物によってシャフト孔および導
体孔を有する通風ダクトの形状に成形した円盤状水溶性
中子を、シャツ］・孔および導体孔を設けた円筒状積層
鉄心の間に各々のシャフト孔および導体孔の位置が一致
するように挟持して締付け、得られた積層体を鋳型中に
載置して導電性金属を注渇し、積層体に該金属からなる
導体および短絡環を一体に形成し、しかるのち鋳型より
取り出した鋳造体を水で処理して中子を溶篇除去するこ
とにより鉄心に通風ダクトを形成することを特徴とする
ものである。

〔発明の実施例〕 以下、本発明を実施例を示す図面を参照しつつ更に詳細
に説明する。以下の記載において、「部」および「％」
は特に断わらない限り重聞基準とする。

本発明で用いる水溶性中子は、−例として、斜視図を第
１図に示すＪ：つなキャストロータの通風ダクト形成用
中子として具体化される。この中子１は、導体孔（スロ
ット）２および内孔（シャフト孔）３を有し、ロータの
通風ダクトの幅と同じ厚さに形成した円盤状である。

この中子は、前述したように鋳物砂と、炭酸カリウム（
第１粘結剤）と炭酸バリウムおよび／ケイ酸ナトリウム
（第２粘結剤）の混合物からなり、これら原料を適岳の
水とともに混練後、所定の形状を有するたとえば木型あ
るいは発泡プラスチック型等からなる型中に装入しつき
固めて造型し、乾燥することにより得られる。

砂骨材としては、アルミナサンド、ジルコンサンド、ケ
イ砂など通常、鋳物砂用の砂骨材として用いられるもの
が用いられる。なかでも、特に強度の大なる用途にはア
ルミナサンドが好ましく、ひけ巣の発生を嫌う用途には
ジルコンサンドの方が好ましい。一般にジルコンサンド
１０〜５０％を配合したアルミナサンドを用いる場合に
最も望ましい結果が得られる。鋳物砂の平均粒度は、３
５〜１５０メツシュ程度が好ましい。

炭酸カリウムは、砂骨材１００部に対して１０〜５０部
の範囲で使用することが好ましい。炭酸カリウムが１０
部未満では、中子の強度が不足し、５０部を超えても却
って強度が低下し、経済的にも不利である。特に好まし
くは１０〜３０部の範囲が用いられる。

炭酸バリウムおよびケイ酸アルカリから選ばれる第２粘
結剤は、炭酸カリウムとの組合せにより飛躍的に強度の
改善された中子を与えるものであり、砂骨材１００部に
対して炭酸バリウムは１〜３０部、特に１〜１５部、ケ
イ酸アルカリ、好ましくはケイ酸ナトリウム、は１〜１
５部、特に１〜６部の範囲が好ましく用いられる。いず
れも１部未満では添加効果が乏しく、過剰に加えると中
子成形用組成物の流動性が過剰となり、造型が困難とな
り、更にはケイ酸アルカリの添加量が増加するに従い鋳
造後の崩壊性も悪くなる。

炭酸バリウムの添加量を増加して抗圧力を高くすること
は造型に要するコストが上昇し好ましくない。

これら、炭酸バリウムとケイ酸アルカリは併用すること
もでき、併用の場合もそれぞれ上記通範囲で使用可能で
ある。併用すれば、一層強度の改善された中子が得られ
る。

水は、上記原料成分中の水溶性成分を溶解し、成形用組
成物全体に成形に適した稠度を与えるために用いるもの
であり、一般には組成物をスラリーというよりは湿った
砂状にする量、たとえば、砂骨材１００部に対して５〜
２０部（ケイ酸アルカリは水ガラス状態において保存さ
れているので、この中に含有されている水分ωも含む）
の量が用いられる。造型後に乾燥を行ない鋳型抗圧力を
増加されることを考慮すると造型に支障のない限り少な
い方が適切である。

上記原料成分から中子を形成するためのより好ましい態
様を説明すれば、まず、可溶性の炭酸カリウム（ケイ酸
アルカリを用いる場合はこれとケイ酸アルカリ）を所定
量の好ましくは沸騰水に近い温度に加熱した水に溶解し
、別途１００〜１５０℃程度に予熱した砂骨材（炭酸バ
リウムを使用する場合には、これと炭酸バリウムの混合
物）に上記溶液を加えて混練する。溶液と砂骨材の混線
は、冷却しないうちに行う方が得られる中子の成形強度
が優れる。次いで、混練物を所定の型に投入し、つき固
めして造型後、８０〜１１０℃で２〜５時間乾燥し、後
型して中子を得る。成型した中子を保存するためには、
吸湿による強度低下を防止するために、乾燥器あるいは
非透湿性の袋にシリカゲル等の乾燥剤とともに保存する
のがよい。

上述のようにして得られた中子１を用いて行うキャスト
ロータの製造法について第２図〜第４図により説明する
。まず、所定の外径・内径でさらにスロットを打抜いて
得た珪素鋼板等からなる円板状の鉄心板４を多数枚数用
意しておく。

次に、鉄心板４の内径と同じ外径を有する棒状の治具６
をガイドとしてその外側に鉄心板４をスロットの位置合
せをしながら積層する。

所定枚数積層した後、その上に予め準備した一枚の中子
１を導体孔（スロワ１−）２が鉄心板４のスロットと連
通ずるように位置合せして載置する。

さらに、この上に鉄心板４の積層と中子１の載置作業を
繰り返して、所定枚数（図示例は５枚）の中子を挟持し
、所定の積厚に形成した鉄心ブロック５を得る。

次に、この鉄心ブロック５をプレス等の押圧機により充
分圧縮して締め付け、固定治具６ａによりしっかりと固
定する。

次に、この鉄心ブロック５を第２図に示したように通常
の金型７の中に装着して、ダイキャストあるいは低圧鋳
造法によりアルミニウムなどの導体金属の溶湯を注湯し
て、導体孔２、金型７内の冷却羽根成形空間８および短
絡成形空間９内へ充填する。

金型７から取出した状態の鋳造成形体を第３図に示す。

この成形体には、導体１２、冷却羽根１８および短絡環
１９が形成されているが、未だ中子１が介在している。

したがって、この成形体を水あるいは温水中へ浸漬する
があるいは、その中子１部分に水をかけてやれば中子１
中の水溶性粘結剤の溶解とともに中子１が崩壊して除去
され第３図のｒＶ−ｒＶ線の方向から見た部分側面図で
ある第４図に示すように、通風間隙（ダクト）１１の形
成されたキャストロータが得られる。中子１の水による
崩壊は、鋳造成形体が冷却してからでも容易に行うこと
ができるが、熱いうちに行えば、中子の除去後、残熱に
よりキャストロータの乾燥も容易に行える。

〔発明の効果〕　　） 上述したように、本発明によれば、造型性、強度および
崩壊性等の要求特性に優れ、特に既成形部量との組合せ
により鋳型を形成するに適した水溶性中子を用いること
により容易かつ経済的な通風ダクト付キャストロータの
製造方法が提供される。

以下、本発明で用いる水溶性中子の特性評価例を示す。

倒 下表１に示す組成（表中の数字は「重量部」を意味する
）の各原料から中子特性評価試験片（径５０姻×高さ５
０ａａ＊の円筒状）を作製した。すなわら、試料は、所
定量の沸謄水に炭酸カリウム（およびケイ酸ナトリウム
）を溶解した溶液を、予め約１５０℃に予熱した砂骨材
（および炭酸バリウムとの粉体混合物）に加え３分間ａ
練し、熱いうちに試験片製造用の円筒に装入し、３回゛
つき固め、脱型後、９５℃で３時間乾燥し、デシケータ
−中で放冷して試験片を得た。砂骨材としては、アルミ
ナサンド（ＪＩＳＳ号）、ジルコンサンド（ＪＩＳ６号
）、ケイ砂（ＪＩＳ５号）を用いた。

抗圧強度は、上記試験片をアムスラー型試験機により４
　Ｋ’ｊ　／　ａｉ　／砂の圧縮速度で高さ方向に圧縮
し、破壊荷重を断面積で除して得た値である。

造型性は中子箱の中へ混練した砂を搗き固めたときにお
ける成形性で評価し、スラリー状になり搗き固めできな
いものや逆に乾燥した状態に近く搗き固めたとき成形さ
れにくいものは造型性が悪いと評価し、つき固め時よく
しまって成形されるものは造型性が良い。

また崩壊性は、造型した中子を用いて溶融金属を注湯し
た後、中子材料へ水をかけるなど水によ　　　　　する
処理をすることにより造型された砂が結合力を失ない個
々の粉体となり粉体としての流動性を有し崩れる程度を
いう。

測定結果をまとめて表１に示す。

表１を見ると、粘結剤として、炭酸カリウムに加えて、
炭酸バリウムとケイ酸ナトリウムの少くとも一方を加え
ることにより、抗圧力が飛躍的に上昇すること、ならび
に適切な組成比を選べば、抗圧力、造型性、崩壊性を兼
ね備え、加圧鋳造も可能な中子が得られることが理解で
きよう。ちなみに、重力鋳造法でも１０ＫＩ／ｃｉ以上
の抗圧力を有することが望ましく、低圧鋳造法では２０
Ｋｙ／ｄ以上、ダイカスト法では１００Ｋｇ／ｃｉ以上
の抗圧力が必要とされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の水溶性中子の一例としての通風ダクト
スペーサの斜視図、第２図はダクトスペーサを鉄心板の
間に積層し積層体を金型内に置いた状態の断面図、第３
図は鋳造成形体（スペーサを保持する状態でのキレスト
ロータ）の断面図、第４図は製品キャストロータの部分
右側側面図、第５図および第６図は誘導電動機用キャス
トロータの一般的構成を示す断面図である。 １・・・中子、２・・・導体孔、３・・・シャフト孔、
４・・・鉄心板、５・・・積層ブロック、６・・−冶具
、７・・・金型、８・・・冷却羽根成形空間、９・・・
短絡環成形空間、１１・・・通風ダクト、１２・・・導
体、１８・・・冷却羽根、１９・・・短絡環。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 第２図 第５図　　　第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ロータシャフトの外周に、シャフト孔および導体孔を有
   する鉄心板が通風ダクト用間隙を介して積層形成されて
   なる誘導電動機用キャストロータを製造するに際し、砂
   骨材と、炭酸カリウムからなる第１粘結剤と、炭酸バリ
   ウムおよびケイ酸ナトリウムから選ばれた少くとも一の
   第２粘結剤との混合物によってシャフト孔および導体孔
   を有する通風ダクトの形状に成形した円盤状水溶性中子
   を、シャフト孔および導体孔を設けた円筒状積層鉄心の
   間に各々のシャフト孔および導体孔の位置が一致するよ
   うに挟持して締付け、得られた積層体を鋳型中に載置し
   て導電性金属を注湯し、積層体に該金属からなる導体お
   よび短絡環を一体に形成し、しかるのち鋳型より取り出
   した鋳造体を水で処理して中子を溶解除去することによ
   り鉄心に通風ダクトを形成することを特徴とする、キャ
   ストロータの製造方法。