JPS6240040A - かご形回転子の製造装置 - 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〕 この発明は銹導電動機等に使用されるかご形回転子の製
造方法、特に回転子導体の形成方法に関するものである
。

〔従来の技術〕

第５図（ａ）、　（ｂ）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、（ｂ）は側面図であ夛２図中、（１）は円形鋼板
（１Ｃ）を積層した回転子鉄心ｊ　　（１！Ｌ）　　は
積層方向に貫通するスロツ）、　　（ｔｂ）は回転軸挿
入部である。従来、この回転子はスロツ）（１ａ）、回
転軸挿入部（１ｂ）を打抜いた鉄板を必要枚数積層し。

例えばアルミニウムダイカストによシ回転子導体を形成
した後２回転軸を挿入して製造される。

第６図は、従来のかご形回転子の鋳込型を示す断面図で
２図中（２）は仮芯金、（３）はカラー、（４）はナツ
トで回転子鉄心（１１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）は成形後製品を取シ出すための押出棒、（６ｊ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（６）を注入するスリーブ、（８ｊは鋳
込み圧力を加えるプランジャー、（９）は固定金型、α
Ｃは中間金型、αυ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（４）で一体化した回転子鉄心
（１１金中間金型ｕ１の円筒状のキャビティに挿入し。

中間金型ｃ１１及び移動金型συ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
れた溶融金属材料この場合はアルミニウム（６１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　／ｓｅｃで加圧し２回転子鉄心（
１）のスロツ）　（１ａ）　　の中を１．５　ｍ　／　
ｓｅｃ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０Ｑとの間で金型を開き、押出棒（５）によシ回転子
鉄心（１）全押出す。

第７図（−）、　（１））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、　　（６１Ｌ）　　は巣である。また第８
図はその回転子導体の金属組織を表わす顕微鏡写真であ
る。第７図（ａ）及び第８図かられかるように、ダイカ
スト後の回転子のスロツ）　（Ｉａ）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２．７１１７ｃｎｌであ
るが２回転子導体のアルミニウム密度は２．５γｊ９／
ｃｄ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
お硯２２回転子導の材料特性金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
犬きくなシ、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、スロツ）　（１ａ）　　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。

また、従来のダイカスト法では電気導体用溶融金属材料
（６１のスロツ）　（１ａ）　　内の流れは高速の乱流
であり、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Ｔ１＋の積層鉄心の積層間にさ
し込み、更に回転子鉄心（１）と金型σ１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２回転
子の外周面に電気導体用金属材料（６）が付着してしま
い、ダイカスト後２回転子鉄心（１）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
によシ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り２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　　号公報に提案されている。

この方法では、積層した回転子鉄心（１１０両外周端面
を鋳込型で拘束型締めし、第９図の鉄心端部断面図に示
すように、軸方向にｌたけ変形し密着させ回転子電気導
体用金属材料（６）のさし込みを防ぐ。

図中の二点＠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１０図（１ｋ）にも一部拡大
して示されているように回転子鉄心（１）が変形し。

特に回転軸挿入部（１ｂ）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っかかりが生じ２
回転軸の挿入作業の効率を妨げるばかシでなく鉄心端部
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（１ｂ）の変形を考慮した第１０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ａｚを挿入し拘束型締め時の回転子鉄
心（１）の変形を抑える方法が通常とられているが９回
転子鉄心の両端の所定形状に沿って内径が若干異なる積
層鉄心を所定数積み重ねる必要があり、そのための打抜
き用金型及び積み重ね装置が必要であった。

さらに上記のような方法では大型モータ用のかご形回転
子を製造するＫは、プランジャー（８）に大きな加圧力
を必要としていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のように従来のダイカスト法では回転子導体内部に
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９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
込んだシ、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
恐れがあシ、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・時間を必要であった。さらに、大型モ
ータ用のかご形回転子を製造するＫは、溶融金属材料を
充男する時、大きな加圧力が必要であシ。

製造装置も大きくなるなどの問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、収縮巣をなり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簡便に製造し、さらに大型モー
タ用かご形回転子の製造装置も比較的小型にできるかご
形回転子の製造方法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〕

この発明のかご形回転子の製造方法は２円形鋼板を積層
し、その積層方向にスロットを有する回転子鉄心をその
回転軸が重力方向になるよ５に上型の凸部に固定し、上
記凸部に嵌合する下型の凹部に溶融金属材料を注入し、
・溶融金属材料がスロットを１．５　ｍ　／　ｓｅｃ以
下で流動するように上型を下型に嵌合しエンドリングお
よびスロットを構成する空間内に溶融金属材料を充填し
、この充填した溶融金属材料に高圧力を付加しながら冷
却し、凝固させるようにしたものである。

〔作用〕

この発明においては、電気導体用溶融金属材料を回転子
鉄心の下部から上部に向かって一方向でスロット内の流
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り。

空気の巻き込みを少な（するので、また充填後溶融金属
材料が凝固するまで高圧力を加えるので。

巣の発生を防止できる。さらに溶融金属材料を圧力を加
えず、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
が従来法に比して浅く、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
時に溶融金属材料の鉄心間及び回転時外周へのよシ以上
の差し込みを阻害する。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例のかご形回転子の製造方法
に係わるかご形回転子の鋳込装置である。７図において
、α２は型締力全作用させるプレス等の加圧機構のボル
スタで、仮芯金（２）、カラー（３）、及びナツト（４
）で凸部を有する上型α国が構成されている。■はテー
ブル（Ｉｓ上に固定された下型で、凹部を有する。鰻は
ノックアウトポンチ、０ηは断熱板である。（２ａ）は
仮芯金（２）の下部に設げられたゲートで、下型Ｉの凹
部に注入された溶融金属材料をスロットに導くゲートで
ある。

第２図はこの発明によシ得られたかご形回転子を示す構
成図で、（１）は回転子鉄心ｔ　　（１’）　　はスロ
ット、　　（ｔｂ）　　は回転子挿入部ｔ　　（１Ｃ）
　　は円形鋼板。

（１ｄ、）　　はエンドリングである。

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α１．（１４１を約２５０℃に
予熱し、上型ａ３の凸部に回転子鉄心（１）を、スロツ
）　（１ａ）が重力方向になるように固定する。

次に溶融した電気導体用金属材料（６）２例えばアルミ
ニウムを下型Ｉの凹部に注入し、速やかに上型ＯＪを下
降させて下型α滲と嵌合させる。この時上型α３に回転
子鉄心（１）が固定されているので、下型（１４）の凹
部に注入された溶融金属材料（６）はゲー）　（２ａ）
を通って回転子鉄心（１１のスロツ）　（Ｉａ）及びエ
ンドリング（１ｄ）に充填されるが、この充填速度は１
、５　ｍ　／　ｓｅｃ以下となるように、上型（Ｉ３の
下降速度やゲー）　（２ａ）　　口径が構成されている
。

回転子鉄心（１）のスロツ）　（１ａ）及びエンドリン
グ（１ｄ）に溶融金属材料（６）を充填した後、金属材
料（６）が溶融又は半溶融状態で、約５ｏｏｂ／ｉ程度
の高圧力を付加しながら冷却し、凝固させる。

この後、ノックアウトポンチ＋ｌｅ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、溶融金属材料（６１は、ゲー）　
（２ａ）　　近傍から下端のエンドリング（１ｄ）を充
填し、ゲート（２ａ）近傍のスロツ）　（Ｉａ）　　を
ゆっくり上昇し、上端のエンドリング（１ｄ）　　’ｅ
充填する。

とのよ５に溶融金属材料（６）はゆっくりと充填される
ため、その流れは層流となυ、ガスを封じ込めることが
少なく、かつ、充填した金属材料（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
なく高密度なかご形回転子を形成することができる。さ
らに初期の充填によシ上、下型のゲート（２ａ）　面、
エンドリング（１ｄ）形成面、及び回転子鉄心のスロッ
ト（Ｉａ）　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（６）と上、下型（１３１，（
１４１及び回転子鉄心（１）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（１）の
スロツ）　（１ａ）　　及びエンドリング（１ｄ）全体
に充填されるまで溶融状態を容易に保つことができる。

この方法によって得られた回転子の金属組織を表わす顕
微鏡写真を第３図に示す。第８図に示す従来法に比べて
、第３図のように、収縮巣が少なくなる。このため２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、モータなどの小形軽量化に寄与し、高付加
価値化が可能となシ、また省資材化及びコストダウンも
可能となる。さらに、収縮巣による回転子の強度低下が
な（、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９円形鋼板（１Ｃ）間の空隙
にも若干の溶融金属材料（６）が流れ込むが、充填時に
は圧力を作用させてないため。

空隙の深くまで流れ込まずにすぐ冷却されて（さび状に
凝固する。この（さび状の凝固した金属材料が、溶融金
属材料（６）充填後、高圧力を加える時にくさび状して
働き、溶融金属材料（６）の円形鋼板（１Ｃ）間への侵
入を防止する。このため、従来法におけるように、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
拘束型締めする必要もなく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り、工数低減とトルク特性
の向上を図ることができる。また、大型モータに対して
小さい加圧力で製造が可能である。

第４図はこの発明の他の実施例に係わるかご形回転子の
鋳込装置を示すもので、α檜は外周拘束リング、θ９は
補助リング、（２１は補助リング（１１の外周の数個所
と大気とを連通ずるガス抜き口である。

補助リング１２１と外周拘束リング（１樽はカラー（３
）に固定されて、上型ａＪと下型Ｉを嵌合した時２回転
子鉄心（１）と下型Ｉに接し９回転子鉄心［１１の外周
面及びエンドリングの形状を決定するものである。上型
０りをこのように構成すれば、上記効果に加えてエンド
リングの形状を任意に変えることもできる。

〔発明の効果〕

以上のよ５′に、この発明によれば２円形鋼板を積層し
、その積層方向にスロットを有する回転子子鉄心をその
回転軸が重力方向になるように上型の凸部に固定し、上
記凸部に嵌合する下型の凹部に溶融金属材料を注入し、
上記溶融金属材料が上記スロットをＬ　５　ｍ　／　ｓ
ｅｃ以下で流動するように上記上型と下型を嵌合して上
記スロットに上記溶融金属材料を充填し、この充填した
溶融金属材料に高圧力を付加しながら冷却し、凝固させ
ることによシ、収縮巣をなりシ、電気導体用金属材料の
円形鏝板間のの差し込み、及び回転子外周への付着を防
止しく、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作業性良く簡便に製造し
、さらに大型モータ用かご形回転子の製造装置も比較的
小型にできるかご形回転子の製造方法を提供できる効果
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製
造方法に係る鋳込装置を示す断面図、第２図（ａ）は上
記一実施例によシ製造されるかご形回転子の断面図、第
２図（ｂ）は第２図（ａ）の側面図、第３図はこの発明
の一実施例による製造方法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図 写ｉ第４図はこの発明の他の実施例に係る鋳込装置を示
す断面図、第５図（ａ）は一般的な鋳込み前のかご形回
転子鉄心を一部切欠い℃示す正面図。 第５図（ｂ）はその側面図、第６図は従来のかご形回転
子の製造方法に係る鋳込装置を示す断面図、第７図（ａ
）、　（ｂ）はそれぞれ従来法による鋳込み後のかご形
回転子を示す断面図、側面図、第８図は従来法によるか
ご形回転子の金属組織を示す顕微鏡４回 ｉτ第Ｓ図は従来法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１０図（ａ）は従来法による
型締め時の回転子鉄心の変形を示す一部拡大断面図、第
１０図（ｂ）、　（ｅ）はそれぞれ従来法による型締め
時の回転子鉄心の変形建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、ｔ
ｌ：ｌは上型。 ■は下型。 なお２図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 円形鋼板を積層し、その積層方向にスロットを有する回
   転子鉄心をその回転軸が重力方向になるように上型の凸
   部に固定し、上記凸部に嵌合する下型の凹部に溶融金属
   材料を注入し、上記溶融金属材料が上記スロットを１．
   ５ｍ／ｓｅｃ以下で流動するように上記上型を下型に嵌
   合して上記スロットに上記溶融金属材料を充填し、この
   充填した溶融金属材料に高圧力を付加しながら冷却し、
   凝固させるかご形回転子の製造方法。