JPS6212357A

JPS6212357A - かご形回転子

Info

Publication number: JPS6212357A
Application number: JP60147982A
Authority: JP
Inventors: Akio Yoshida; 章男吉田; Kenji Kawaguchi; 川口　憲治; Enkichi Ooura; 大浦　円吉; Takashi Okada; 岡田　任史; Shuichi Otaka; 秀一尾高
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1985-07-05
Filing date: 1985-07-05
Publication date: 1987-01-21

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に関し、特忙回転子導体を形成
するアルミニウムに関するものである。

〔従来の技術〕

第６図（ａ）、　（１））は一般的な鋳込み前のかご形
回転子を示すもので、（ａ）は一部切欠いて断面を表わ
す正面図、（ｂ）は伸面図であり２図中（１）は積層し
た回転子鉄心、　　（１ａ）はスロツｈ、　　（１ｂ）
は回転軸挿入部、　　（１０）は円形状鋼板である。従
来、この回転子はヌロツｈ　（１ａ）　、　　回転軸挿
入部（１ｂ）を打抜いた円形状鋼板（１Ｃ）を必要枚数
積層し、アルミニウムダイカストにより回転子導体を形
成した後１回転軸を挿入して製造される。　。

第７図は従来のかご形回転子の鋳込装置を示す断面図で
１図中（２）は仮芯金、（３）はカラー、（４）はナツ
トで９回転子鉄心（１）は仮芯金（２）及びカラー（３
）を介してナツト（４）で締付けられ一体化されている
。

（５１は成形後製品を取り出すための押出棒、（６）は
回転子導体片金属材料のアルミニウム、（７Ｉは溶融ア
ルミニウム（６）を注入するスリーブ、（８１は鋳込み
圧力を加えるプ丹ンジャー、（９）は固定金型、ａｌは
中間金型、αＤは移動金型である。

従来のかご形回転子のダイカスト法は、仮芯金（２）、
カラー（３）及びナツト（４１で一体化した回転子鉄心
＋１１を、中間金型ａＱの円筒状の空孔に挿入し、中間
合型＋１１及び移動金型（Ｉｌｌ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
れた溶融アルミニウム（６）がプランジャー（８）によ
ってプランジャー（８）速度的１ｍ／ｓｅａで加圧され
１回転子鉄心（１）のスロット（１ａ）の中を１．５＠
／ｓｅａ　　以上の流動速度で流れスロット部及びエン
ドリング部に１秒以内に高圧高速で充填され、急速冷却
された後、固定金型（９）と中間金型α１との間で金型
を開き、押出棒（５）によプ回転子鉄心＋１１を押出す
。

第８図（ａ）、　（１））はこのようにして得られた従
来のかご形回転子を示すもので、（ａ）は断面図、（ｂ
）は側面図であり、　　（１ｄ）はエンドリング、　　
（６ａ）は巣である。また第９図はその回転子導体（ア
ルミニウム）の金属組織を表わす顕微鏡写真である。第
８図（ａ）及び第９図かられかるように、ダイカスト後
の回転子のスロット及びエンドリングの回転子導体内部
に収縮巣（ヒフ巣）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２．７ｆ／ｃｍ　
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２．５７ｆ／ｃ＊　　であった。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、安全係数を設
けた回転子設計がなされており１回転子導体の材料特性
をフル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１回転子の厚さを増したり、
−次１１１１の固定子の巻線を太くする等の手段が取ら
れており、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。更に、スロット内部に
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。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のように従来のかご形回転子ではスロット及びエン
ドリングの回転子導体内部に収縮巣を生じ、密度の低下
につながって高密度のものが得られず回転トルクを上昇
させる障害となって回転子導体の材料特性をフルに発揮
させる回転子の限界設計がなされず小型軽量化の支障と
なるとともに。

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る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表され
たもので１回転子導体（アルミニウム）を収縮巣を少な
くして嵩密度に形成することによｈモータの小型軽量化
が図れ、トルク特性及び信頼性の向上したかご形回転子
を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明のかご形回転子は円形状鋼板を積層し６て形成
された回転子鉄心と、上記回転子鉄心を積層方向に貫通
するスロットと、上記回転子の両端面上に形成され上記
スロット釦接続されたエンドリングとを備えたかご形回
転子において、上記スロット及びエンドリングは溶融ア
ルミニウムを１５ｍ／ｓｅｃ以下の流動速度で充填させ
、上記アルミニラムラ４００Ｋｆ／ｃＷＬ２以上の高圧
下で凝固させることにより、アルミニウム密度が２．６
４〜２．７０ｔ／ｃｍ　に形成したものである。

〔作用〕

この発明におりでは１回転子導体を形成するアルミニウ
ムの密度が２．６４〜２．７０ｆ／ｃｍ３と従来より高
密度である。即ち充填率が高く、巣の発生が殆ど無いと
いえ、トルク特性を向上でき、ひｂてはモータの効率も
向上できる。なお、高密度の回転子導体は溶融アルミニ
ウムを１．５　ｍ　／　ｓθＣ以下の流動速度でスロッ
ト内及びエンドリングの形成京れる空間内に充填して、
　　４　Ｇｏ　ｋ’ｈ／ｌｘ２以上の高圧力を刀ａえて
凝固させて得られる。

〔発明の実施例〕

第４図はこの発明にかかわるかご形回転子の鋳込装置の
一実施例を示す断面図で１図においてα場は押出棒、ａ
４はノックアウトポンチで、押出棒を連動して上昇させ
る。α９はポンチ、ａｅＦｉ型締力を作用させるプレス
等の加圧機構のボルスタ、αηは支柱、ａｇは上型で、
支柱αηによシボルスタα０と連結されている。α１は
下型で、溶融アルミニウム（６）を収容する湯溜り（１
９ａ）尤ｉｌけられ、押出棒ａ３を備えている。上型０
勝と下型−で回転子鉄心（１１を嵌合挿入できるキャビ
ティ（１９Ｃ１とキャビティ（１９０）へ溶融アルミニ
ウムを導入するゲート（１９ｂ）が構成されている。（
１）はボルスタのテーブル、Ｑυはノックアウト甲下板
で、ノックアウトポンチａ４）Ｋネジ止めされて−る。

（４１１はキャピテイ上端忙ゲート（１９ｂ）と対向位
置に設けられたガス排出口である。

なお、第５図は第４図におけるポンチ（１９が下降し。

下型−の湯溜す（１９ａ）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、約Ｑ、５ｎ＋の板厚の円周方向に均等に設けた多
数個のスロツ）　（１ａ）及び回転軸挿入部（１Ｃ）を
打ち抜いた円形の薄鉄板（１Ｃ）をスロットが積層方向
に貫通するように鶴士枚積み重ねて鉄心とする。次いで
、上型αａ及び下型−を約２５０℃に予熱しておき、下
型α９のキャピテイ（１９ｃ）内に上記多数個のスロッ
トを有するかご形回転子鉄心（１１をそのスロットが重
力方向となる↓うに嵌合挿入し。

ボルスタａＳを下降し、支柱により連結した上型（Ｉａ
を下型に加圧して型締めを行なう。その後、上型αａの
注入口（１８ａ）より溶融アルミニウム（６）を下型ａ
９の湯溜１ｌｌｌ（１９ａ）にその液面がグー）　（１
９１＋）以下であるＸうに注入し、速やかに上ポンチａ
りを下降し、湯溜り（１９ａ、１に溜った溶融アルミニ
ウム（６１を押し出し、キャビティ（１９Ｃ）内の回転
子鉄心（１１のスロット（１ａ）とエンドリング部に１
．５　ｍ／　ｓｅｃ以下の遅い流動速度で流［込む。溶
融アルミニウムの流動速度は、上ポンチｔｉＳのスピー
ドを制御しながら（例えば６０〜８０ｍ／５ｅｃ）行な
う。なお。

グー）（１９１））も幅の広い断面積の太きＡものが良
い。溶融アルミニウム（６）はゲート（１９ｂ）近傍の
スロットから順に上方へ満たされ、ゲート近傍の上端エ
ンドリング部から最後にガス排出口（４Ｄに到達する。

溶融アルミニウム充填後、溶融または半溶融状態で約４
ｏｏＫｆ／α２の高圧力を加えて凝固させる。上型α槌
と下型ａｔＪを開き、押出棒ａ３により回転子鉄心を押
出す。

第１図（ａ）、　（１））はこのようにして得られたこ
の発明の一実施例のかご形回転子を示すもので、（ａ）
は断面図、（ｂ）はり面図である。また、第２図はこの
かご形回転子の回転子導体を形成するアルミニウムの金
属組織を表わす顕微鏡写真である。この写真かられかる
ように殆ど巣の発生が見られない。

このアルミニウムの密度は２．６７で従来のものより高
密度である。

第３図はこの発明の一実施例のアルミニウム密度が２．
６１のかご形回転子のトルク特性及び効率を２．５１の
従来品と対比して示す特性図である。

縦軸はトルク（Ｋｙ・α）及び効率φ）をそれぞれ表わ
し、横軸は回転数（ｒｐｍ）を表わしており、０）はこ
の発明の一実施例によるトルク特性曲線、←）は従来品
のトルク特性曲線、（ハ）はこの発明品の効率特性曲線
、に）は従来品の効率特性曲線である。

図から明らかなように、この発明の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。効率で最大１５％アップが達成された。

この実施例では１回転子導体の収縮巣をなくして高密度
化を図ることにより、第３図に示すようにモータ特性を
従来法に比べ向上させることができたＯそのため９回転子導体の材料特性をフルに発揮させる回
転子の限界設計がなされ、モータの小形軽量化に寄与し
高付加価値化が可能となるばかりでなく、省資材にも寄
与しコストダウンも可能である。

更に収縮巣による回転子の強度低下がなく、高速回転時
の断線および破壊の危険性を心配する必要がない。

なお、このようにアルミニウムが高密度に製造できるの
は、溶融アルミニウムをその流動速度が１．５ｍ／８ｅ
ａ以下と遅くして、スロット及びエンドリングを構成す
る空間に注入充填しているため。

溶融アルミニウムの流れが乱層とならず層流となり空気
（ガス）を巻き込み封じ込めることが少なく、充填後高
圧力を加えて凝固させるため、巣の発生を防止し密に充
填できるためである。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば１円形状鋼板を積層し
て形成された回転子鉄心と上記回転子鉄心を積層方向忙
貫通するスロットと上記回転子の両端面上に形成され、
上記スロットに接続されたエンドリングとを備えたかご
形回転子におりて。

上記スロット及びエンドリングの形成空間にハ溶融アル
ミニウムを１．５ｍ／ｓｅａ以下の流動速度で充填ζせ
、上記アルミニウムを高圧下で凝固京せて、アルミニウ
ム密度が２．６４〜２．７０　ｆ／♂に形成することに
より、巣が殆ど無く、モータの小型軽量化が図れ、トル
ク特性２品質及び信頼性の向上した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のかご形回転子を示すもの
で、（ａ）は断面図、（ｂ）は細面図、第２図はこの発
明の一実施例のかご形回転子のトルク特性及び効率を従
来品と対比して示す特性図、第４図及び第５図はこの発
明に係わる回転子導体の鋳込装置を示す断面図、第６図
は一般的な鋳込前のかご形回転子を示すもので、（ａ）
は一部切欠き断面を表わす正面図、（ｂ）は９１１面図
、第１図は従来の鋳込装置を示す断面図、第８図は従来
のかご形回転子である。Ｑｌ　０．回転子鉄心、　　（１ａ）・・、スロット、
　　（１ｔ））・・・回転軸挿入部ｅ　　（ＩＣ）・１
１円形状鋼板、　　（ｊｄ）・・、スロット、（Ｇ）・
・・アルミニウム。なお０図中、同一符号は同−又は相当部谷を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

円形状鋼板を積層して形成された回転子鉄心と、上記回
転子鉄心を積層方向に貫通するスロットと、上記回転子
の両端面上に形成され上記スロットに接続されたエンド
リングとを備えたかご形回転子において、上記スロット
及びエンドリングは溶融アルミニウムを１．５ｍ／ｓｅ
ｃ以下の流動速度で充填させ、上記アルミニウムを４０
０Ｋｇ／ｃｍ＾２以上の高圧下で凝固させることにより
形成し、アルミニウム密度が２．６４〜２．７０ｇ／ｃ
ｍ＾３としたかご形回転子。