JPS6240039A - かご形回転子の鋳込装置 - 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〕 この発明は誘導電動機等に使用されるかご形回転子の鋳
込装置に関するものである。

〔従来の校術〕

第６図（ａ）？　（１））は一般的な鋳込み前のかご形
回転子鉄心を示すもので、（ａ）は一部切欠いて表わす
正面図、（２）は側面面であ９２図中（１）は円形鋼板
全積層した回転子鉄心１　　（１ａ）　　は積層方向に
貫通するスロット、（１ｂ）は回転軸挿入部である。従
来。

この回転子はスロット（１ａ）　　、回転軸挿入部（１
ｂ）を打抜いた鉄板を必要枚数積層し２例えばアルミニ
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
２図中（２）は仮芯金、（３）はカラー、（４）はナツ
トで回転子鉄心ｆｉｌ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
。（５）は成形後製品を取り出すための押出棒、（６）
はアルミニウム、銅等の電気導体用金属材料、（７）は
溶融した金属材料（６１を注入するスリーブ、（８）は
鋳込み圧力を加えるプランジャー、（９）は固定金型、
　ＱＱ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による鋳込装置は仮芯
金（２）、カラー（３）及びナツト（４）で一体化した
回転子鉄心ｆｉｌを中間金型Ｈの円筒状のキャビティに
挿入し、中間金型αＱ及び移動金型συを固定金型（９
）に加圧して型締め金行う。しかる後スリーブ（７）に
注入された溶融金属材料この場合はアルミニウム（６）
を矢印に示すようにプランジャー（８）によってプラン
ジャー（８）速度約１　ｍ　／ｓｅ（：で加圧し２回転
子鉄心（］）のスロット（１ａ）の中を１．５　ｍ　／
　ｓｅ＋以上の速度で流し、スロット（１ａ）及びエン
ドリングを１秒以内に高圧高速で充填し、急速冷却した
後固定金型（９）と中間金型ＯＩとの間で金型を開き、
押出棒（５）により回転子鉄心（りを押出す。

第８図（ａ）、　（ｂ）はこのようにして得られたかご
形回転子を示すもので、（ａ）は断面図、（ｂ）は側面
図であり＋　　（，５ａ）　　は巣である。また第９図
はその回転子導体の金属組紙を表わす顕微鏡写真である
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）　（１ａ）　　及びエンドリングの回転子導体内部
に収縮巣（ヒケ巣）　（６ａ）　　が生じ、密度の低下
及び充填率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２．７ｇ／ｉであるが２回転子導体のアル
ミニウム密度は２．５７＆／ｆｆｌ程度であった。

この密度及び充填率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、現状では収縮巣（６ａ）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２回転
子導体の材料特性をフルに発揮させる限界がなされてい
ない。そこで所望のモータ特性を得るために２回転子の
厚さを増したシ、−次側の固定子の巻線を太くする等の
手段が取られておシ、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シでなく余分な材
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（１ａ）内部に生じた巣（６ａ）Ｋ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。

また、従来のダイカストによる鋳込装置では電気導体用
溶融金属材料のスロット内の流れは高速の乱流であυ、
巣の主要因となる空気の巻き込みを生じる他、その圧力
により回転子の積層鉄心の積層間にさし込み、更に回転
子鉄心と金型の回転子外周面と対向する部分との間の若
干の隙間に流れ込み９回転子の外周面に電気導体用金属
材料が付着してしまい、ダイカスト後２回転子鉄心の外
周面を切削しなければならなかった。また切削すると、
その切削パリによυ切削前と同様鉄心間が短絡されて渦
電流が流れトルク特性が著しく低下する恐れがあ９２表
面熱処理及びエツチング処理等の後処理を必要としてい
た。

そこで、上記問題点を解決する方法として特開昭５８−
２２２７６３号公報に提案された。積層した回転子鉄心
の両外周端面を鋳込型で拘束型締めし、第１０図の鉄心
端部断面図に示すように、軸方向にｌだけ変形し密着さ
せ電気導体用材料のさし込みを防ぐ方法がある。図中の
二点鎖線は型締め前の回転子端部を表わす。ところが、
この方法では第１１図（ａ）にも示されているように回
転子鉄心（１）を変形し、特に回転軸挿入部に変形が生
じ。

仮芯金（２）の引抜き時及び回転軸挿入時に軸の引つか
かシが生じ２回転軸の挿入作業の効率を妨げるばかりで
なく鉄心端部がまくれ変形する危険性があった。

そのため特開昭５８−８６８４８号公報のように回転軸
挿入部の変形を考慮した第１１図（１））、　（Ｃ）の
積層鉄心の断面図に示すような逃げ構造をもつ形状とし
、更に仮芯金を挿入し拘束型締め時の回転子鉄心の変形
を抑える方法が通常とられ℃いるが９回転子鉄心の両端
の所定形状に沿って、内径が若干具なる積層鉄心を所定
数積み重ねる必要があシ、そのための打抜き用金型及び
積み重ね装置が必要である。

〔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の鋳込装置では成形さ
れた回転子導体内部処収縮巣を生じ、密度及び充填率の
低下につながって回転トルクを低下させる結果となシ回
転子導体の材料特性全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２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。

また、電気導体用金属材料が回転子の積層鉄心間にさし
込んだり、さらに回転子の外周面に付着してしまい、ダ
イカスト後切削する必要があったが、切削後も前と同様
鉄心間が短絡され、渦電流が流れトルク特性が低下する
恐れがあり、後処理が必要であった。なお前に短絡防止
、トルク特性向上のために提案されている方法では多大
の設備及び労力・時間を必要とするなどの問題点かあつ
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、収縮巣をなくシア電気導体用金属材料の鉄心
間への差し込み、及び回転子外周への付着を防止して、
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
した回転子を作業性良く成形した回転子の押出しも容易
に製造できるかご形回転子の鋳込装置を提供しようとす
るものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明によるかご形回転子の鋳込装置は上型と下型間
に配置した回転子鉄心のスロット及びエンドリンクに電
気導体を鋳込むかご形回転子の鋳込装置において、溶融
した電気導体の金属材料を保持する下型の湯溜シ部、こ
の湯溜シ部の周囲で湯溜９面より上方に配置した回転子
鉄心を挿入する複数のキャビティ、このキャビティと上
記湯溜り部とを連通し、溶融金属材料を上記スロット及
びエンドリングに充填するとき、その充填速度が７、５
　ｍ　／　ｓｅｃ以下になるように構成されたゲート。

キャビティの上方でゲートの対面側に設けたガス抜き口
、及びキャビティに圧力をかける加圧手段を備え、ゲー
ト、キャビティ、及びガス抜き口を上型と下型とで構成
し、上型とキャビティとの接触面積が下型とキャビティ
との接触面積より小さく構成し、鋳込後止型を取除いた
時に成形したかご形回転子と回転子鉄心を押し出す押出
手段を備えたものである。

〔作用〕

この発明においては、電気導体用溶融金属材料をキャビ
ティ注入口より、対向位置に設けたガス排出口に向かっ
て一方向で、流入速度１．５　ｍ　／ｓｅｃ以下で充填
することにより、溶融金属材料の流れは層流となシ、空
気の巻き込みを少なくするので、。

また充填後硫融金属材料が凝固するまで加圧手段により
高圧力を加えるので、巣の発生全防止できる。さらに溶
融金属材料を徐々に一方向に充填しているので、鉄心量
空隙及び回転子外周への溶融金属材料の差し込みが従来
装置に比して浅く、すぐ冷却されて凝縮しクサビ状にな
る。この初期の冷却凝固した金属材料がクサビとして働
き、溶融金属材料充填後、高圧力下における冷却凝固時
忙溶融金属材料の鉄心間及び回転時外周へのより以上の
差し込みを阻害する。

また、上下型をゲート、キャビティ、及びガス抜き口で
割型構造にし、キャビティにおける上型との接触面積が
下型との接触面積より小さく構成しているため、成形後
上型を取り除いて、キャビティの底部に設けた押出手段
妬よってかご形回転子を容易に押出すことができる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例によるかご形回転子の鋳込
装置を示す縦断面図である。図において１１２は回転子
鉄心（１）をその回転軸挿入部の１Ｊ、ｊ力方向になる
ように挿入するキャビティ、α３け上型、！４は型締力
を作用させる２例えばプレスなどの加圧機構の加圧上板
、（１９は上型ａ（と加圧上板（１４′ｆ！：連結する
支柱、　＋１６１は上ｍ（Ｉｓに設けられ、キャビティ
ａｚ内の回転子鉄心（１）を加圧する押え棒で、上型α
３に設けられた雌ネジに螺合する雄ネジを備えている。

αηは下型で、溶融金属材料を保持する湯溜シ部（１７
ａ）が設けられ、キャビティα２は湯溜シ部（１７ａ）
の周囲で、湯溜り面より上方に２例えば放射状に投数側
配置されている。Ｕはゲートで、キャビティ０と湯溜シ
部（１７ａ）とを連結し、この断面積は溶融金属材料が
キャビティｔｔｚ内に挿入された回転子鉄心（１）のス
ロット（１ａ）　　に充填される時の充填速度が１．５
　ｍ　／ｓｅｃ以下になるように構成されている。（ｌ
りはキャビティ化の上方でゲートの対面側に設げられた
ガス抜き口、（イ）は押出手段である押出棒で９例工ば
ノックアウトポンチ（２Ｄにネジ止めされたノックアウ
ト用下板（２）によ勺ノックアウトポンチむＤと連動し
て上昇する。（至）は金属材料をキャビティに充填する
だめの上ポンチである。第２図は、第１図のｎ−ｉ、１
で分解して下型α７１を上から見た正面図であシ、第３
図は上型αＪを下から見た正面図である。上型（１３１
と下型αηによって、ゲート員、キャビティＣ１３，及
びガス抜き口員は割型構造に構成され、キャビディｕ２
を構成する上型の回転子鉄心（１）との接触面状は、下
型のその面積より小さく構成している。

次に動作について説明する。上記のかご形回転子の鋳込
装置において、上、下型０り、αηを約２５０℃に予輩
し、キャビティ０２に回転子鉄心（りを、スロツ）　（
ｊａ）　　が重力方向になるように挿入する。

この後、加圧上板（＋４を下降し、支柱ｕＳによ）連結
した上型０３を下型αηに加圧して型締めを行なう。

更に押え棒αｅを回転させて下降し２回転子鉄心ｆｌ）
の上端を所定圧で押える。この後、上型α渇の注入口よ
υアルミニウムなどの溶融金属材料（６）を湯溜シ部（
１７ａ）に注入し、速やかに上ポンチ（２３ヲ下降する
。この上ポンチ（至）によυ下型σηの湯溜シ部（１７
ａ）の溶融金属材料（６）は排除され、ゲートａｓ′ｆ
Ｉ：通ってキャビティ（＋２内の回転子鉄心（１）のス
ロット（１ａ）及びエンドリングに充填される。

この時の充填速度は１．５　ｍ　／ｓｅｃ以下の遅い速
度であシ、ゲート０＆近傍から下端エンドリンクを充填
し、ゲート（至）近傍のスロット内をゆつくυと上昇し
、ゲートα梯近傍の上端エンドリングを充填し。

ガス抜き口θ９に最後に到達する。この時のキャビティ
α２近傍の拡大断面図を第４図に示す。この後金属材料
（６１が溶融又は半溶融状態で、約５ｏｏｋ＃７ｄｌ程
度の高圧力を付加しながら冷却し、凝固させる。凝固後
、上型αｊを取り除き、押出棒■で成形された回転子を
下から押し出す。

この発明においては、スロツ）　（１ａ）　　内に充填
される金属材料（６）は層流となシワガスを封じ込める
ことが少なく、かつ、金属材料（６）を溶融又は半溶融
状態で高圧力を付加しながら凝固させるため巣が少なく
、高密度な回転子を成形することができる。さらに初期
の充填により、ゲートα♂面、エンドリング形成面、及
びスロッ）　（１ａ）　壁面に接する溶融金属材料（６
）は冷却され、凝固収縮してエアーギャップを形成し、
運動エネルギーを持つ溶融金属材料＋６１と上・下型（
１３，＋１７１及び回転子鉄心＋１１との熱伝導が悪く
なるため、溶融金属材料（６）が凝固せず２回転子鉄心
（１１のスロッ）　（１ａ）及びエンドリンク全体に充
填されるまで溶融状態を容易に保りことができる。この
装置によって得られた回転子の金属組織の顕微鏡写真を
第５図に示す。

第９図に示す従来装置によるものに比べて、収縮巣が少
な（なる。

このため収縮巣による回転子の強度低下がなく。

高速回転時の断線及び破壊の危険性も低下できる。

さらに、初期の充填において、スロット壁面近傍でエア
ーギャップが形成される時、鉄心間の空隙にも若干の溶
融金属材料が流れ込むが、充填時には圧力を作用させて
いないため、空隙の深くまで流れ込まず、すぐに冷却さ
れてくさび状に凝固する。このくさび状に凝固した金属
材料が、溶融金属材料充填後、高圧力を加える時にくさ
びとして働き、溶融金属材料の鉄心間への侵入を阻害す
る。

このため、従来装置で成形したよ５に、特別な回転子鉄
心形状とする必要がなく、更に回転子鉄心を変形させる
ほどの高い圧力で型締めする必要もな（２回転子鉄心間
から外周面に金属材料が付着せずに成形でき、成形後２
回転子外周面の切削などの工程が不要となシ、工数低減
とトルク特性の向上を図ることができる。また、上型α
３と下型ｔｌでとの割型構造のため、成形後容易に回転
子を取υ出すことができる。

また、上記実施例では、溶融金属材料の充填を上ポンチ
器によって行なっているが、下から圧力を加えるように
構成しても同様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、上型と下型間に配置１
−た回転子鉄心のスロット及びエンドリングに電気導体
を鋳込むかご形回転子の鋳込装置において、溶融した電
気導体の金属材料を保持する下型の湯溜シ部、との湯溜
シ部の周囲で、湯溜υ面より上方に配置した回転子鉄心
全挿入する複数のキャビティ、このキャビティと湯溜り
部とを連通し、溶融金属材料をスロット及びエンドリン
グに充填するとき、その充填速度が１．５　ｍ　／ｓｅ
ｃ以下になるように構成されたゲート、キャビティの上
方でゲートの対面側に設けたガス抜き口、及びキャビテ
ィに圧力をかける加圧手段を備え、ゲート。

キャビティ、及びガス抜き口を上型と下型とで構成し、
上型とキャビティとの接触面積カー下型とキャビティと
の接触面積より小さく構成し、鋳込後。

上型を取除いた時に成形したかご形回転子と回転子鉄心
を押し出す押出手段を備えることにより。

収縮巣をなくシア電気導体用金属材料の鉄心間への差し
込み、及び回転子外周への付着を防止した回転子を作業
性良くかつ成形した回転子の押出しも容易に製造できる
かご形回転子の鋳込装置を提供できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるかご形回転子の鋳込
装置を示す縦断面図、第２図は第１図の１−１線で分離
した時の下型を上から見た正面図。 第３図は同様に上型を下から見た正面図、第４図はこの
発明の一実施例を示す一部拡大断面図、第５図はこの発
明の一実施例による鋳込装置によって製造したかご形回
転子の金属組織を示す顕微鏡回 写ｅ第６図（ＰＬ）は一般的な鋳込み前のかご形回転子
鉄心を一部切欠いて示す正面図、第６図（１））はその
側面図、第７図は従来のかご形回転子の鋳込装置の縦断
面図、第８図（ａＬ　（ｂ）はそれぞれ従来装置による
鋳込み後のかご形回転子を示す断面図、倒置による型締
め後の回転子鉄心と金型を示す一部拡大断面図、第１１
図（−）は従来装置において型締め時の回転子鉄心の変
形を示す一部拡大断面図。 第１１図（１）Ｌ　（Ｃ）はそれぞれ従来装置による型
締め時の回転子鉄心の変形に対する改良した回転子鉄心
を示す一部拡大断面図である。 （１）は回転子鉄心、　　（１ａ）　はスロット、α２
はキャビティ、　ｔｌ３は上型、αＧは加圧手段、＋ｌ
ηは下型。 （１７ａ）は湯溜シ部、α秒はゲー）、（１９はガス抜
き口。 翰は押出手段。 なお２図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）上型と下型間に配置した回転子鉄心のスロット及
   びエンドリングに電気導体を鋳込むかご形回転子の鋳込
   装置において、溶融した電気導体の金属材料を保持する
   下型の湯溜り部、この湯溜り部の周囲で、湯溜り面より
   上方に配置した上記回転子鉄心を挿入する複数のキャビ
   ティ、このキャビティと上記湯溜り部とを連通し、上記
   溶融金属材料を上記スロット及びエンドリングに充填す
   るとき、その充填速度が１．５ｍ／ｓｅｃ以下になるよ
   うに構成されたゲート、上記キャビティの上方で上記ゲ
   ートの対面側に設けたガス抜き口、及び上記キャビティ
   に圧力をかける加圧手段を備え、上記ゲート、キャビテ
   ィ、及びガス抜き口を上型と下型とで構成し、上記上型
   と上記キャビティとの接触面積が上記下型と上記キャビ
   ティとの接触面積より小さく構成し、鋳込後、上記上型
   を取除いた時に成形したかご形回転子と上記回転子鉄心
   を押し出す押出手段を備えたかご形回転子の鋳込装置。
2. （２）押出手段は、キャビティの底部に設けられ、鋳込
   動作時にはかご形回転子のエンドリングを形成し、鋳込
   後、上型を取り除いた時に成形したかご形回転子と上記
   回転子鉄心を押し出す押出棒である特許請求の範囲第１
   項記載のかご形回転子の鋳込装置。