JPH0817557B2 - かご形回転子の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はかご形回転子の製造方法に関し、特に回転子
鉄心に溶融した導体材料を加圧充填して回転子導体を形
成する方法に関するものである。

［従来の技術］ 第11図（ａ），（ｂ）は一般的な鋳込み前のかご形回
転子、即ち回転子鉄心を示すもので、（ａ）は一部切り
欠いて断面を表わす正面図、（ｂ）は側面図である。図
中（１）は回転子鉄心で、円形状鋼板（1a）を積層して
形成され、積層方向に貫通するスロット（1b）と回転軸
挿入部（1c）を有している。従来、このかご形回転子
は、スロット（1b）と回転軸挿入部（1c）とを打ち抜い
た円形状鋼板（1a）を必要枚数積層した回転子鉄心を形
成し、次にアルミニウムダイカストにより回転子導体
（スロット導体及びエンドリングで構成される）を形成
した後、回転軸を挿入して製造される。

第12図は例えば特公昭56-47555号公報に示された従来
のかご形回転子の鋳込装置を示す断面図である。図中
（２）は仮軸、（３）はカラー、（４）はナットで回転
子鉄心（１）は仮軸（２）及びカラー（３）を介してナ
ット（４）で締め付けられて一体化されている。（５）
は成形後製品を取り出すための押出棒、（６）は溶融し
たアルミニウムなどの導体材料、（７）は溶融した導体
材料（６）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、（９）は固定金型、（10）は中間金
型、（11）は移動金型である。矢印は溶融導体材料
（６）の流れを表わす。

従来のかご形回転子のダイカスト法は、仮軸（２）、
カラー（３）及びナット（４）で一体化した回転子鉄心
（１）を、中間金型（10）の円筒状の空孔に挿入し、中
間金型（10）及び移動金型（11）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
された溶融導体材料（６）がプランジャ（８）によって
加圧され、回転子鉄心（１）のスロット（1b）の中を流
れ、スロット部及びエンドリング部に高速で充填され、
急速冷却された後、固定金型（９）と中間金型（10）と
の間で金型を開き、押出棒（５）によりスロット導体と
エンドリングが形成された回転子鉄心（１）を押し出
す。

第13図（ａ），（ｂ）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、（1e）はスロ
ット導体、（6a）は収縮巣（ヒケ巣）である。ダイカス
ト法では、溶融した導体材料（６）を高速で充填するの
で、空気やガスを巻込むとともに、凝固が完了するまで
高圧力を維持しておらず、スロット導体（1e）、エンド
リング（1d）に収縮巣（ヒケ巣）（6a）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
2.7g/cm³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2.6g/cm³前後と低かった。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）を考慮して、回転子導
体の材料特性を十二分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、回転子の
厚さを増したり、一次側の固定子の巻線を太くする等の
手段が取られている。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。さら
に、スロット導体（1e）内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。

上記のような問題点を解決するため、最近ではスロッ
ト及びエンドリングが形成される空間（以下エンドリン
グ部と記す）内に、溶融した導体材料、例えば溶融アル
ミニウムを遅い流動速度で充填させ、上記溶融アルミニ
ウムを400kg/cm²以上の高圧下で凝固させる溶湯鍛造法
（加圧凝固鋳造法）が導入されている。

第14図は例えば特開昭62-12357号公報に示された従来
のかご形回転子の鋳込装置を示す断面図で、図中（５）
は押出棒、（14）はノックアウトポンチで、押出棒
（５）を連動して上昇させる。（15）はポンチ、（16）
はプレス等の移動テーブル、（17）は支柱、（11）は上
型で、支柱（17）により移動テーブル（16）と連結され
ている。（９）は下型で、溶融アルミニウム（６）を収
容する湯溜り（9a）が設けられ、押出棒（５）を備えて
いる。上型（11）と下型（９）で、回転子鉄心（１）を
嵌合挿入できるキャビティ（9c）とキャビティ（9c）へ
溶融アルミニウム（６）を導入するゲート（9b）とが構
成されている。（20）はプレスのボルスタ、（21）はノ
ックアウト用下板で、ノックアウトポンチ（14）にネジ
止めされている。（41）はキャビティ（9c）上端にゲー
ト（9b）と対向位置に設けられたガス排出口である。な
お、第15図は第14図におけるポンチ（15）が下降し、下
型（９）の湯溜り（9a）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、円周方向に均等に設けた多数のスロット（1b）
及び回転軸挿入部（1c）を打抜いた円形の薄鉄板（1a）
をスロット（1b）が積層方向に貫通するように多数積み
重ねて回転子鉄心とする。次いで、上型（11）及び下型
（９）を約250℃に予熱しておき、下型（９）のキャビ
ティ（9c）内に上記多数個のスロット（1b）を有するか
ご形回転子鉄心をそのスロット（1b）が重力方向となる
ように嵌合挿入し、移動テーブル（16）を下降し、支柱
（17）により連結した上型（11）を下型（９）に加圧し
て型締めを行う。その後、上型（11）の注入口（11a）
より溶融アルミニウム（６）を下型（９）の湯溜り（9
a）にその液面がゲート（9b）以下であるように注入
し、速やかに上ポンチ（15）を下降させ、湯溜り（9a）
に溜った溶融アルミニウム（６）を押出し、キャビティ
（9c）内の回転子鉄心（１）のスロット（1b）とエンド
リング部に遅い流動速度で溶融アルミニウム（６）を流
し込む。溶融アルミニウム（６）の流動速度は、上ポン
チ（15）のスピードを制御しながら行う。溶融アルミニ
ウム（６）はゲート（9b）近傍のスロットから順に上方
へ満たされ、ゲート（9b）近傍の上端エンドリング部か
らガス排出口（41）に到達する。溶融アルミニウム
（６）充填後、溶融または半溶融状態で約400kg/cm²以
下の高圧力を加えて凝固させる。上型（11）と下型
（９）を開き、押出棒（５）により回転子導体が形成さ
れた回転子鉄心を押出す。

第16図（ａ），（ｂ）は溶湯鍛造で得られたかご形回
転子の例を示すもので、（ａ）は断面図、（ｂ）は側面
図である。このように溶湯鍛造法では溶融アルミニウム
を低速で充填するため、空気やガスの巻込みが少なく、
さらに凝固完了まで高圧力を維持するので、収縮巣が生
ずることなく高密度の電気導体を得ることができる。

第17図は溶湯鍛造で得られたアルミニウム密度が2.67
g/cm³のかご形回転子のトルク特性及び効率を、2.57g/c
m³のダイカスト品と対比して示す特性図である。縦軸は
トルク（kg・cm）及び効率（％）をそれぞれ表わし、横
軸は回転数（rpm）を表わしており、（イ）は溶湯鍛造
品のトルク特性曲線、（ロ）はダイカスト品のトルク特
性曲線、（ハ）は溶湯鍛造品の効率特性曲線、（ニ）は
ダイカスト品の効率特性曲線である。図から明らかなよ
うに、溶湯鍛造による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。

このように、溶湯鍛造によればモータ特性をダイカス
ト法に比べ向上させることができ、そのため、回転子導
体の材料特性を十二分に発揮させる回転子の限界設計が
なされ、モータの小型軽量化、省資材あるいはコストダ
ウンが可能となる。

しかしながら、上記溶湯鍛造法による場合でも、例え
ばエンドリングの断面積に比べ個々のスロットの断面積
が比較的小さい場合には、溶融アルミニウムが下端のエ
ンドリング部からスロット、さらに上端のエンドリング
部へと充填され、凝固する過程において、上端のエンド
リング部よりスロット部が先に凝固する。その際、加圧
力も下端のエンドリング部からスロット、上端のエンド
リング部の順に伝えられるが、スロットが先に凝固すれ
ば、その圧力は上端のエンドリング部には伝わらない。
そのため上端のエンドリングには凝固が完了するまで高
圧力をかけることができず、収縮巣が発生する。

［発明が解決しようとする課題］ 以上のように、従来のダイカスト法では、かご形回転
子の回転子導体全体に収縮巣が発生する。また溶湯鍛造
法では、溶融導体材料の凝固にばらつきが生じ、例えば
上端のエンドリング部よりスロット部が先に凝固する場
合には上端のエンドリングに収縮巣が発生する。そのた
め電気導通の低下をきたして、モータのトルク、効率に
悪影響を及ぼすという問題点があった。

本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、スロット導体及びエンドリングを形成する溶
融導体材料全体に、凝固が完了するまで高圧力を加えら
れ、収縮巣のない健全な回転子導体が得られるかご形回
転子の製造方法を提供することを目的とし、結果として
モータの効率及びトルク特性が向上し、モータの小型軽
量化が図れるかご形回転子を得ようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明のかご形回転子の製造方法は、回転子鉄心に溶
融した導体材料を加圧充填して凝固させ、スロット導体
と、これに接続され上記回転子鉄心両端面に配設される
エンドリングを形成する際に、上記回転子鉄心を金型内
で軸方向に移動可能にすると共に、上記溶融導体材料を
加圧充填して、充填した上記溶融導体材料が凝固するに
従って発生する上記回転子鉄心の両端面の差圧で上記回
転子鉄心が軸方向に移動するようにしたものである。

また、回転子鉄心を溶融導体材料加圧充填時にその流
動抵抗により軸方向に移動しないように保持している。

また、充填した溶融導体材料が凝固する時に生じる体
積収縮量により回転子鉄心の移動量を規定し、上記溶融
導体材料を上記収縮量余分に加圧充填している。

さらに、回転子鉄心をこれを保持する軸と共に移動可
能に保持している。

そして、前記の如くかご形回転子を製造する際に、弾
性体を有し、エンドリング部を加圧する加圧機構を設
け、溶融導体材料を加圧充填し、充填される溶融導体材
料が伝える圧力により加圧機構が蓄勢変形し、充填され
た溶融導体材料が凝固するに従って上記加圧機構の復元
力により上記エンドリング部を加圧するようにしたもの
である。

［作用］ 本発明においては、回転子鉄心を移動可能にしてお
り、例えばスロット導体部分が先に凝固することにより
発生する回転子鉄心の両端間の差圧により回転子鉄心を
軸方向に移動させ、回転子鉄心を介して圧力低下をきた
すおそれのある他方のエンドリングをも加圧できるの
で、即ち両方のエンドリングに加圧でき、収縮巣の発生
を防止できる。

また、回転子鉄心を溶融導体材料加圧充填時にその流
動抵抗により軸方向に移動しないように保持しているの
で、他方のエンドリング形成空間を狭くすることなく溶
融導体材料を所定量充填できる。

さらに、充填した溶融導体材料が凝固する時に生じる
体積収縮量により回転子鉄心の移動量を規定し、上記溶
融導体材料を加圧充填しているので、他方のエンドリン
グを十分加圧できる。

そして、弾性体を有し、エンドリング部を加圧する加
圧機構を設け、溶融導体材料を加圧充填し、充填される
溶融導体材料が伝える圧力により加圧機構が蓄勢変形
し、充填された溶融導体材料が凝固するに従って上記加
圧機構の復元力により上記エンドリング部を加圧するよ
うにしたので、他に加圧源を用いることなく、加圧充填
する際の加圧力を利用して、上記エンドリング部の圧力
を維持でき収縮巣の発生を防止できる。

［実施例］ 以下、本発明を図について説明する。第１図は本発明
の実施例１に係わるかご形回転子の製造装置を示す断面
構成図である。図において、（11）は上型、（11b）は
この上型（11）の下端に設けられ、上型（11）と中間型
（10）とで形成されるエンドリング部、この中間部（1
0）は溶融導体材料（６）の流路を形成し、また加熱し
た回転子鉄心（１）の保温壁の役目を果たす。さらに、
中間型（10）には下エンドリング部（10b）と、下型
（９）に設けられた湯溜まり（9a）に収容された溶融導
体材料（６）を導入するためのゲート（10a）が設けら
れている。（41）は上エンドリング形成部（11b）から
型外に通じ、キャビティ内の空気やガスを排出するため
のガス排出口である。（２）は回転子鉄心（１）を保持
する仮軸であり、回転子鉄心（１）の軸穴とのはめ合い
による摩擦により溶融導体材料（６）が充填完了するま
での間回転子鉄心（１）を金型内の所定の位置に保持す
る機能を有している。この仮軸（２）はナット（３）に
より上型（11）に取り付けられ固定されている。また、
仮軸（２）下端部は下エンドリング部（10b）の内周壁
に形成している。（8a）は上部加圧プランジャであり、
上型（11）、仮軸（２）、ナット（３）、回転子鉄心
（１）及び中間型（10）からなる上部可動側金型（70）
を吊り下げており、この上下動により下型への挿入及び
加圧を行う。（8b）は下部加圧プランジャであり通常は
図のように湯溜まり（9a）の底面の一部を形成してお
り、溶融導体材料の加圧および製品の押し出しを行う。
矢印は溶融導体材料（６）の流れを表わす。

なお、回転子鉄心（１）上端と上型（11）下端との間
には、回転子鉄心（１）が軸方向上方に移動して（浮上
して）上エンドリングを加圧するための加圧代（Ｌ）分
隙間を設けている。加圧代（Ｌ）は上エンドリング部
（11b）に充填された溶融導体材料（６）が凝固（液相
から固相に相変態）するときの体積収縮量を予め算出す
ることにより、その長さを決定する。

まず、仮軸（２）に回転子鉄心（１）をはめ込み、さ
らに仮軸（２）を上型（11）の穴に挿入し、ナット
（３）により上型（11）に固定する。さらに回転子鉄心
部分を中間型（10）に嵌合挿入し、以上組み合わせた金
型全体を上部可動側金型（70）として、上部加圧プラン
ジャ（8a）に固定する。次いで余熱した下型（９）の湯
溜まり（9a）に溶融したアルミニウム等の導体材料
（６）を所定量注いだ後上部加圧プランジャ（8a）を降
下させ余熱した上部可動側金型（70）を湯溜まり（9a）
に挿入、加圧する。

この過程で溶融導体材料（６）がゲート（10a）、下
エンドリング部（10b）、スロット（1b）を経て上エン
ドリング部（11b）に到達する。この際、溶融導体材料
（６）の流速は過度にガスや空気を巻き込むことのない
よう、比較的低速（レイノルズ数が２万以上）にするの
がよい。

予め型内やスロット内にあったガスや空気は大部分が
ガス排出口（41）で排出され、溶融導体材料（６）がこ
のガス排出口（41）に達すると、この部分の導体材料
（６）は急速に冷却されて凝固する。

この時点より、加圧プランジャ（8a）による加圧力が
急速に立ち上がり、湯溜まり（9a）、ゲート（10a）を
介して製品に400kg/cm²以上の高圧力が加えられる。こ
の際、スロット（1b）内の充填された溶融導体材料
（６）が凝固することにより発生する回転子鉄心（１）
両端間の差圧を受けて、即ち回転子鉄心（１）の下端面
が圧力を受けて、回転子鉄心（１）が軸方向上方へ移動
（浮上）し、上エンドリングを同様に400kg/cm²以上の
高圧力で加圧する。

例えば、断面積が0.16cm²のスロット（1b）26個を有
する直径43mm、長さ55mmの回転子鉄心（１）に溶融アル
ミニウム（６）を鋳込んで、26個のスロット導体と、断
面積が6.0cm²で，高さが20mmのエンドリングを形成する
場合には、予め上部可動側金型（70）を400℃、下型
（９）を250℃に加熱しておき、湯溜り（9a）に溶融導
体材料（６）として760℃に加熱した溶融アルミニウム
を注ぎ、加圧プランジャ（8a）を6mm/secの速度で下降
させ上部可動側金型（70）を湯溜まり（9a）に挿入し、
500kg/cm²の圧力をかけて凝固させた。溶融アルミニウ
ムの充填速度はレイノズル数１万以下である。なお、加
圧代（Ｌ）は計算上は2mmであるが、余裕をみて5mmに設
定した。

第14図からわかるように、一般にスロット（1b）の断
面積はエンドリング（1d）の断面積に比べて小さく、し
かもエンドリング（1d）はその名のごとくリング状につ
ながっている。従ってスロット（1b）とエンドリング
（1d）の寸法のバランスによっては、エンドリング（1
d）が凝固するよりはるかに速くスロット（1b）内の導
体材料（６）が凝固してしまう。

このような場合には加圧プランジャ（8a）により加え
られる圧力は上エンドリング部（11b）に達せず、従っ
て上エンドリング部（11b）内の溶融導体材料（６）は
常圧または不十分な加圧力の下で凝固し、上エンドリン
グ部（11b）の断面のほぼ中央に収縮巣（6a）が生じる
ことになる。

ところが、この実施例ではこのような事態を避けるた
めに上型（11）下端と回転子鉄心（１）上端の間に加圧
代（Ｌ）を設け、回転子鉄心（１）が軸方向仮軸（２）
に沿って上方へ移動できるように構成している。然し
て、スロット（1b）内に充填された溶融導体材料（６）
を凝固し、上エンドリング（11b）内の溶融導体材料
（６）が溶融または半溶融状態で取り残されても、スロ
ット（1b）内の充填された溶融導体材料（６）が凝固す
ることにより発生する回転子鉄心（１）両端間の差圧を
受けて、即ち回転子鉄心（１）の下端面が溶融導体材料
（６）の圧力を受けて軸方向上方へ移動（浮上）し、上
エンドリングを押圧する。従って、継続して回転子鉄心
（１）を介して上エンドリング部（11b）に加圧力を伝
達し、維持することが可能となる。即ち回転子鉄心
（１）が中間型（10）をシリンダーとするピストンとし
て作用し、上エンドリング部（11b）の圧力を維持し、
溶融導体材料（６）を高圧下で凝固させて、収縮巣の発
生を防ぐ。

なお、この実施例においては、仮軸（２）とのはめあ
いによる摩擦により、溶融導体材料（６）充填時には回
転子鉄心（１）は溶融導体材料（６）の流動抵抗により
軸方向に移動（浮上）しないように保持しており、溶融
導体材料（６）の充填後は立ち上がる圧力（即ち回転子
鉄心（１）両端間の差圧）により回転子鉄心（１）が軸
方向に移動（浮上）できるように保持しているが、同様
の機能を有する保持方法であれば別の方法でもよい。

第２図は回転子鉄心保持方法の他の実施態様を示す要
部断面構成図で、仮軸（２）及び中間型（10）に係止
部、この場合は小突起（54a），（54b）を設け、これに
より回転子鉄心（１）を係止し、溶融導体材料（６）充
填中の浮上を防止している。然して、充填後立ち上がる
圧力（差圧）により浮上する回転子鉄心（１）により小
突起（54a），（54b）は塑性変形して拘束を解除する。
この小突起（54a），（54b）は例えば回転子鉄心（１）
を仮軸（２）にはめた後はがねでたたく、あるいはスポ
ット溶接等で簡単に形成でき、はめあいによる摩擦を利
用する上記実施例より簡便である。

また、第３図は回転子鉄心保持方法のさらに他の実施
態様を示す要部断面構成図で、仮軸（２）及び中間型
（10）に係止部、この場合は仮軸（２）及び中間型（1
0）に凹部を設け、この凹部に配設した小球（55a）（55
b）により保持するようにしたもので、第２図に示す実
施態様と同様の効果を奏す。この場合回転子鉄心（１）
の浮上により小球（55a）（55b）は弾性変形し、拘束を
解除する。

なお、係止部は仮軸（２）及び中間型（10）のどちら
か一方に形成されていればよい。

第４図は本発明の実施例２に係わるかご形回転子の製
造装置を示す断面構成図である。図において、（50）は
回転子鉄心（１）上端と上型（11）下端との間に装入さ
れ、加圧代（Ｌ）の長さを決め、溶融導体材料（６）が
スロット内を上昇しエンドリング部に充填されるまで回
転子鉄心（１）を所定の位置に留めておくための金属製
スペーサである。スペーサ（50）は溶融導体材料（６）
と同じ材質もしくは電気的特性に優れた金属材料で作ら
れており、溶融導体材料（６）の高温、高圧により凝固
完了後は充填された導体材料（６）と一体化してエンド
リングを形成する機能を兼ね備えている。この場合は溶
融導体材料（６）と同じアルミニウムのリングである。

まず、仮軸（２）に回転子鉄心（１）をはめ込みさら
にスペーサ（50）を仮軸にはめ込んだ後、それを上型
（11）にナット（３）により固定する。さらにその回転
子鉄心部分を中間型（10）に嵌合挿入し、上部可動側金
型（70）として、上部加圧プランジャ（8a）に固定す
る。次いで下型（９）の湯溜まり（9a）に溶融導体材料
である溶融アルミニウム（６）を所定量注いだあと上部
加圧プランジャ（8a）を降下させ上部可動側金型（70）
を湯溜まり（9a）に挿入、加圧する。この過程で実施例
１で述べたプロセスと同じプロセスにより、製品に400k
g/cm²以上の高圧力が加えられる。

一般には上記実施例において述べたように、上エンド
リング部（11b）の断面のほぼ中央に収縮巣が生じるこ
とになる。

ところが、この実施例２においても、スロット（1b）
の溶融導体材料（６）が凝固し、上エンドリング部（11
b）内の溶融導体材料（６）が溶融または半溶融状態で
取り残されても、スロット（1b）内の溶融導体材料
（６）が凝固することにより、上記実施例において述べ
た原理によって、回転子鉄心（１）を介して上エンドリ
ング部（11b）に加圧力を伝達、維持することが可能と
なる。即ち、溶融導体材料（６）が充填されるまでスペ
ーサ（50）により固定されていた回転子鉄心（１）が、
溶融導体材料（６）充填直後に立ち上がる高圧と高温に
よりスペーサ（50）が溶解及び変形するため軸方向に移
動（浮上）し、中間型（10）をシリンダーとするピスト
ンとして作用し、上エンドリング部の圧力を維持し、溶
融導体材料（６）を高圧下で凝固させることができる。
従って収縮巣の発生を防止できる。

さらに、スペーサ（50）を用いることにより、加圧代
（Ｌ）、回転子鉄心（１）移動量を簡単に規定でき、回
転子鉄心（１）の位置決め、保持が楽に行える。

また、特にこの実施例のような導体材料（６）と同じ
材質のもので作られたスペーサを使用した場合、出来上
がったエンドリングを、導体材料（６）が本来有する材
料強度および電気的特性を損なわないものに仕上げるこ
とができる。然してリング状のスペーサの方が不均一部
分がなくなり、よりよい。

第５図は本発明の実施例３に係わるかご形回転子の製
造装置を示す断面構成図である。この実施例においては
仮軸（２）も軸方向に移動できるように構成している。
（Ｌ）は回転子鉄心（１）上端と上型（11）下端との間
に設けられた、回転子鉄心（１）が軸方向上方に移動し
て（浮上して）上エンドリングを加圧するための加圧代
で、（Ｌ′）は仮軸（２）上端と上型（11）天井との間
に、仮軸（２）が移動可能なように設けられた隙間であ
る。なお、Ｌ≧Ｃなる長さの条件を満たさなくてはいけ
ない。但しＣは導体材料が凝固するときに生じる収縮に
伴う回転子鉄心の軸方向移動量（浮上量）である。他の
実施例についても同様で、この条件を満たさなければ十
分に加圧できない。

まず、仮軸（２）に回転子鉄心（１）をはめ込み、さ
らに仮軸（２）を上型（11）の穴に挿入し、ナット
（３）により上型（11）に取り付ける。この時ナット
（３）を回転することにより、隙間（Ｌ′）の長さを調
節する。さらに回転子鉄心部分を中間型（10）に嵌合挿
入し、以上組み合わせた金型全体を上部可動側金型（7
0）として、上部加圧プランジャ（8a）に固定する。な
お、回転子鉄心（１）は例えば仮軸（２）とのはめ合い
による摩擦により溶融導体材料（６）が充填完了するま
で金型内の所定の位置に保持されている。

次いで、下型（９）の溶融導体材料（６）が注がれた
湯溜まり（9a）に上部加圧プランジャ（8a）を降下させ
た上部可動側金型（70）を湯溜まり（9a）に挿入、加圧
する。この過程で実施例１で述べたプロセスと同じプロ
セスにより、製品に400kg/cm²以上の高圧力が加えられ
る。

この実施例３では、上型（11）下端と回転子鉄心
（１）上端の間に加圧代（Ｌ）を、また仮軸（２）上端
と上型（11）天井との間に隙間（Ｌ′）を設けて、回転
子鉄心（１）と仮軸（２）が軸方向上方へ移動できるよ
うに構成している。然して、スロット（1b）の溶融導体
材料（６）が凝固し、上エンドリング部（11b）内の溶
融導体材料（６）が溶融または半溶融状態で取り残され
ても、スロット（1b）内の溶融導体材料（６）が凝固す
ることにより実施例１において述べた原理によって、回
転子鉄心（１）を介して上エンドリング部（11b）に加
圧力を伝達、維持することが可能となる。従って収縮巣
の発生を防止できる。

この実施例３の場合、回転子鉄心（１）の保持状態に
よってＬやＬ′の設定量が変わってくる。

例えば回転子鉄心（１）が仮軸（２）に固定されてい
る場合、Ｌ′＞Ｌ＞Ｃなる関係を満たさなければならな
い。

また、回転子鉄心（１）が仮軸（２）に固定されてお
らず相対変位ができる場合、2L′＝Ｌ＝Ｃと設定するこ
とにより上下対称の回転子を成形することができる。一
般には、2L′＝Ｌ≧Ｃなる条件を満たせばよい。

第６図は本発明の実施例４に係わるかご形回転子の製
造装置を示す断面構成図である。図において（2a）は仮
軸カバーで、例えば仮軸（２）と螺合することにより回
転子鉄心（１）を仮軸（２）に固定するとともに上エン
ドリング（11b）の内周壁を形成する。仮軸（２）上端
と上型（11）天井との間には隙間が設けてあり、仮軸
（２）が軸方向上方へ移動できるようになっており、回
転子鉄心（１）は仮軸（２）と仮軸カバー（2a）によっ
て一体化され浮動中子を形成する。（52）は弾性体、こ
の場合はスプリングで、溶融導体材料（６）がスロット
内を上昇し上エンドリング部（11b）に充填されるまで
浮動中子を所定の位置に留めておくためのものであり、
溶融導体材料（６）が充填された後は充填後に立ち上が
る高圧力（即ち回転子鉄心（１）両端間の差圧）により
弾性変形収縮し、浮動中子が軸方向上方へ移動（浮上）
するのを妨げない。このスプリング（52）は製品形状に
ほとんど影響の無い部分に設けてあり、上型（11）の中
に組み込まれている。なお、スプリング（52）をスペー
サに置き換えてもよく、スペーサが塑性変形することに
より同様の機能を果たす。

まず、仮軸（２）に回転子鉄心（１）をはめ込み、さ
らに仮軸カバー（2a）で回転子鉄心（１）を固定し、浮
動中子を構成する。スプリング（52）をはめ込んだ後、
中間型（10）に浮動中子を嵌合挿入し、それを上型（1
1）に固定し、それらを上部可動側金型として、上部加
圧プランジャ（8a）に固定する。次いで上型（９）の湯
溜まり（9a）に溶融したアルミニウム等の溶融導体材料
（６）を所定量注いだ後、上部加圧プランジャ（8a）を
降下させ、上部可動側金型を湯溜まり（9a）に挿入、加
圧する。この過程で実施例１で述べたプロセスと同じプ
ロセスによって製品に400kg/cm²以上の高圧力を加えら
れる。

この実施例４においては、仮軸（２）上端と上型（1
1）天井との間に隙間を設けて、回転子鉄心（１）、仮
軸（２）及び仮軸カバー（2a）を一体化して浮動中子を
形成し、これが一体となって軸方向上方へ移動できるよ
うに構成している。然して、スロット（1b）の溶融導体
材料（６）が凝固し、上エンドリング部（11b）内の溶
融導体材料（６）が溶融または半溶融状態で取り残され
ても、スロット（1b）内の溶融導体材料（６）が凝固す
ることにより実施例１において述べた原理によって、回
転子鉄心（１）を介して上エンドリング部（11b）に加
圧力を伝達、維持することが可能となる。即ち、溶融導
体材料（６）が充填されるまでスプリング（52）により
固定されていた浮動中子が、溶融導体材料（６）の充填
直後に立ち上がる高圧によるスプリング（52）の縮退に
より上方に移動し、その結果として回転子鉄心（１）が
中間型（10）をシリンダーとするピストンとして作用
し、上エンドリング部の圧力を維持し、溶融導体材料
（６）を高圧下で凝固させて、収縮巣の発生を防ぐこと
ができる。

また、この実施例４では仮軸カバー（2a）で上エンド
リング部（11b）内周壁を形成しており、上型（11）下
端面が平板となるので上型（11）の製造が容易になる。

第７図は本発明の実施例５に係わるかご形回転子の製
造装置を示す断面構成図である。図において（53）は仮
軸（２）に載せられた重りであり、回転子鉄心（１）、
仮軸（２）、仮軸カバー（2a）によって構成される浮動
中子を、溶融導体材料（６）が充填される時の流動抵抗
により動かないように、所定の位置に押さえている。な
お、重り（53）は溶融導体材料（６）が充填完了後立ち
上がる圧力により浮動中子が浮上できる程度の重さでな
ければならない。

まず、仮軸（２）に回転子鉄心（１）をはめ込み、さ
らに仮軸カバー（2a）で回転子鉄心（１）を固定し、浮
動中子を構成する。次に、中間型（10）に浮動中子を嵌
合挿入し、さらにそれを上型（11）に固定する。このと
き上型（11）内に設けられた空間に、重り（53）を入
れ、仮軸（２）の上に載せて、その重みにより溶融導体
材料（６）充填時に浮動中子が上方へ移動しないように
押さえる。以上を上部可動側金型として、上部加圧プラ
ンジャ（8a）に固定する。次いで下型（９）の湯溜まり
（9a）に溶融したアルミニウム等の溶融導体材料（６）
を所定量注いだ後上部加圧プランジャ（8a）を降下させ
上部可動側金型を湯溜まり（9a）に挿入、加圧する。こ
の過程で実施例１で述べたプロセスと同じプロセスによ
り、加圧プランジャ（8a）による加圧力が急速に立ち上
がり、製品に400kg/cm²以上の高圧力が加えられる。

この実施例５においても、実施例４と同様の動作、原
理により、上エンドリング部（11b）に加圧力を伝達、
維持することが可能となる。その結果、上エンドリング
部の圧力を維持し、溶融導体材料（６）を高圧下で凝固
させて、収縮巣の発生を防ぐことができ、実施例４と同
様の効果を奏する。

以上、本発明による実施例を数例示したが、いずれの
方法も上部加圧プランジャ（8a）により加圧する場合で
あった。しかしながら、上部加圧プランジャ（8a）によ
り上部可動側金型が下型（９）に嵌合挿入された後、下
部加圧プランジャ（8b）で溶融導体材料（６）を金型内
へ充填、加圧するようにしてもよい。

続いて、本発明の実施例６に係わるかご形回転子の製
造装置を第８図の断面構成図で説明する。これは例えば
大型の回転子鉄心（自重の大きいもの）に適したもので
ある。図において、上型（11）はエンドリング部の端面
を形成し、（11b）はこの上型（11）の下端に設けられ
た上エンドリング部、（41）は上エンドリング部（11
b）から型外に通じ、キャビティ内の空気やガスを排出
するためのガス排出口である。（８）は加圧プランジャ
で、溶融導体材料（６）を金型内へ充填し加圧する。ま
た、溶融導体材料（６）の凝固完了後、製品を押し出す
機能も有する。（10）は中間型で、溶融導体材料（６）
の流路を形成し、また加熱した回転子鉄心（１）の保温
壁の役目を果たす。この中間型（10）には下エンドリン
グ部（10b）と下型（９）に設けられた湯溜まり（9a）
に収容された溶融導体材料（６）を導入するためのゲー
ト（10a）が設けられている。（２）は回転子鉄心
（１）を保持する仮軸である。ナット（３）は仮軸
（２）、仮軸カバー（2a）、回転子鉄心（１）を固定
し、一体化して浮動中子を構成している。仮軸カバー
（2a）は上エンドリング部（11b）の内周壁を形成して
いる。

まず、仮軸（２）に回転子鉄心（１）をはめ込み、さ
らに仮軸カバー（2a）をはめ込みナット（３）で回転子
鉄心（１）を固定し、浮動中子を構成する。次に中間型
（10）に浮動中子を嵌合挿入し、上型（11）をかぶせて
上部金型とする。次いで下型（９）の湯溜まり（9a）に
溶融したアルミニウム等の導体材料（６）を所定量注い
だ後上部金型を下型（９）に固定し、加圧プランジャ
（８）を上昇させ上部金型に溶融導体材料（６）を充填
し、加圧する。この過程で実施例１で述べたプロセスと
同じプロセスによって製品に400kg/cm²以上の高圧力が
加えられる。

この実施例６の場合、溶融導体材料（６）が充填され
るときの流動抵抗による浮動中子の軸方向の移動（上
昇）は浮動中子自身の重量によっておさえられている。

この実施例６においても上記実施例と同様、スロット
（1b）の溶融導体材料（６）が凝固し、上部エンドリン
グ（11b）内の溶融導体材料（６）が溶融または半溶融
状態で取り残されても、スロット（1b）内の溶融導体材
料（６）が凝固することにより回転子鉄心（１）を介し
て上エンドリング部（11b）に加圧力を伝達、維持する
ことが可能となる。即ち、溶融導体材料（６）が充填完
了されるまで浮動中子自身の重量により固定されていた
浮動中子が、溶融導体材料（６）の充填直後に立ち上が
る高圧（回転子鉄心（１）両端間の差圧）により軸方向
上方に移動（浮上）し、その結果として回転子鉄心
（１）が中間型（10）をシリンダーとするピストンとし
て作用し、上エンドリング部の圧力を維持し、溶融導体
材料（６）を高圧下で凝固させて、収縮巣の発生を防ぐ
ことができる。また、金型構造が簡略化できる。

第９図は本発明の実施例７に係わるかご形回転子の製
造装置を示す断面構成図であり、第８図に示した金型に
対して、溶融導体材料を間接的に充填、加圧する方法の
一例、多数個取りの間接押し込み例を示す。図において
（８）は加圧プランジャで、これにより湯溜り（9a）の
溶融導体材料（６）を加圧する。加圧された溶融導体材
料（６）は湯道（9c）を通りゲート（10a）を経て下エ
ンドリング部（10b）、スロット（1b）、上エンドリン
グ部（11b）に充填される。この時、溶融導体材料
（６）の流動抵抗により回転子鉄心（１）を押し上げよ
うとする力が働くが、回転子鉄心（１）自身の重量によ
り所定の位置を維持する。もしも、溶融導体材料（６）
の流動抵抗により回転子鉄心（１）が浮き上がるような
場合、第９図に示すような重り（53）を浮動中子に付加
すればよい。（8c）はポンチであり、ゲート（10a）の
切断、製品のノックアウトを行う。

この実施例７の場合も第８図に示す実施例６の直接押
し込みの場合と同様の動作、原理により上エンドリング
部（11b）の圧力を維持し、溶融導体材料を高圧下で凝
固させて、収縮巣の発生を防ぐことができる。

なお、溶融導体材料（６）を金型内に充填された後、
凝固が完了するまでに湯道（9c）において溶融導体材料
（６）が凝固してしまう場合には、金型内に充填された
溶融導体材料（６）に加圧力が伝達されなくなる。この
ような場合にはポンチ（8c）を上昇させることにより製
品を加圧するとよい。

また、金型の部分は第８図に示すものに限るものでは
なく、上記実施例のどの方式の金型を使用してもよい。

第10図は本発明の実施例８に係わるかご形回転子の製
造装置を示す断面構成図で、図において、（2a）は仮軸
カバーで、回転子鉄心（１）を仮軸（２）に固定し上エ
ンドリング部（11b）の内周壁を形成する。回転子鉄心
（１）は仮軸（２）と上記仮軸カバー（2a）によって一
体化し中子を形成する。この実施例８の場合、中子は金
型内で固定されており、動くことはない。（80）はエン
ドリング部を加圧する加圧機構で、この場合上エンドリ
ング部（11b）の端面を形成するエンドリング部押さえ
板（60）とエンドリング部押さえ板（60）を保持する弾
性体のスプリング（52）で構成されている。

まず、仮軸（２）に回転子鉄心（１）をはめ込み、さ
らに仮軸カバー（2a）で回転子鉄心（１）を固定し、中
子を形成する。次に、中間型（10）に中子を嵌合挿入
し、さらにそれを上型（11）に固定し、それらを上部可
動側金型として、上部加圧プランジャ（8a）に固定す
る。次いで下型（９）の湯溜まり（9a）に溶融したアル
ミニウム等の導体材料（６）を所定量注いだ後上部加圧
プランジャ（8a）を降下させ上部可動側金型を湯溜まり
（9a）に挿入、加圧する。この過程で実施例１で述べた
プロセスと同じプロセスにより、加圧プランジャ（8a）
による加圧力が急速に立ち上がる。その加圧力によりス
プリング（52）が圧縮されエンドリング部押さえ板（6
0）が上方に押し上げられる。そして、加圧力とスプリ
ング（52）の復元力が釣り合った時点でエンドリング部
押さえ板（60）が停止し、湯溜まり（9a）、ゲート（10
a）を介して製品に400kg/cm²以上の高圧力が加えられ
る。

一般には最初の実施例において述べたように、上エン
ドリング部（11b）の断面のほぼ中央に収縮巣が生じる
ことになる。

ところが、この実施例８ではエンドリング加圧機構
（80）を設けており、スロット（1b）の溶融導体材料
（６）が凝固し、上エンドリング部（11b）内の溶融導
体材料（６）が溶融または半溶融状態で取り残されて
も、溶融導体材料（６）が充填された時点で蓄勢変形し
たスプリング（60）の復元力により上エンドリング部
（11b）に圧力を加えることができる。その結果、上エ
ンドリング部（11b）の圧力を維持でき、溶融導体材料
（６）を高圧下で凝固させて、収縮巣の発生を防止でき
る。

この加圧機構（80）は金型へ溶融導体材料（６）を加
圧充填する際の加圧力を利用しており、他に加圧源を用
いることなく、簡単な構成で、エンドリング部の圧力を
維持できるという効果がある。

なお、加圧機構の構成はこれに限るものではなく、ま
たエンドリング部側面を押圧するようにしても、下エン
ドリング部を設けてもよい。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、回転子鉄心に溶融し
た導体材料を加圧充填して凝固させ、スロット導体と、
これに接続され上記回転子鉄心両端面に配設されるエン
ドリングを形成するかご形回転子の製造方法において、
上記回転子鉄心を金型内で軸方向に移動可能にすると共
に、上記溶融導体材料を加圧充填して、充填した上記溶
融導体材料が凝固するに従って発生する上記回転子鉄心
の両端間の差圧で上記回転子鉄心が軸方向に移動するよ
うにしたので、回転子鉄心を介して圧力低下をきたすお
それのない他方のエンドリングをも加圧できるので、即
ち両方のエンドリングに加圧でき、収縮巣の発生を防止
し健全な回転子導体が得られ、回転子導体が強固となり
遠心力などによる破損が防止できるとともに、電気抵抗
が減少し、モータの効率及びトルク特性が向上し、モー
タの小型軽量化が図れるかご形回転子が得られる効果が
ある。

また、回転子鉄心を溶融導体材料加圧充填時にその流
動抵抗により軸方向に移動しないように保持しているの
で、他方のエンドリング形成空間を狭くすることなく溶
融導体材料を所定量充填できる。

さらに、充填した溶融導体材料が凝固する時に生じる
体積収縮量により回転子鉄心の移動量を規定し、上記溶
融導体材料を上記収縮量余分に加圧充填しているので、
他方のエンドリングを十分加圧できる。

そして、前記の如くかご形回転子を製造する際に、弾
性体を有し、エンドリング部を加圧する加圧機構を設
け、溶融導体材料を加圧充填し、充填される溶融導体材
料が伝える圧力により加圧機構が蓄勢変形し、充填され
た溶融導体材料が凝固するに従って上記加圧機構の復元
力により上記エンドリング部を加えるようにしたので、
他に加圧源を用いることなく、加圧充填する際の加圧力
を利用して、上記エンドリング部の圧力を維持でき収縮
巣の発生を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１に係わるかご形回転子の製造
装置を示す断面構成図、第２図は実施例１に係わる回転
子鉄心保持方法の実施態様を示す要部断面構成図、第３
図は同さらに他の実施態様を示す要部断面構成図、第４
〜10図はそれぞれ本発明の実施例２〜８に係わるかご形
回転子の製造装置を示す断面構成図、第11図（ａ），
（ｂ）は一般的な回転子鉄心を示し、（ａ）は一部切り
欠いて断面を表わす正面図、（ｂ）は側面図、第12図は
従来のかご形回転子の鋳込装置を示す断面図、第13図
（ａ），（ｂ）は従来のかご形回転子を示し、（ａ）は
断面図、（ｂ）は側面図、第14図は従来の溶湯鍛造法に
よるかご形回転子の鋳込装置を示す断面図、第15図は第
14図の部分拡大断面図、第16図（ａ），（ｂ）は溶湯鍛
造法で得られたかご形回転子を示し、（ａ）は断面図、
（ｂ）は側面図、第17図は溶湯鍛造法によるかご形回転
子のトルク特性及び効率をダイカスト品と対比して示す
特性図である。 図において、（１）は回転子鉄心、（1b）はスロット、
（1d）はエンドリング、（1e）はスロット導体、（２）
は仮軸、（2a）は仮軸カバー、（６）は溶融導体材料、
（８）は加圧プランジャ、（8a）は上部加圧プランジ
ャ、（8b）は下部加圧プランジャ、（９）は下型、（9
a）は湯溜り、（10）は中間型、（10b）は下エンドリン
グ部、（11）は上型、（11b）は上エンドリング部、
（Ｌ）は加圧代、（50）は金属製スペーサ、（Ｌ′）は
仮軸（２）と上型（11）との隙間、（52）は弾性体であ
るスプリング、（53）は重り、（54a），（54b）は係止
部である小突起、（55a），（55b）は係止部を構成する
小球、（80）は加圧機構で、弾性体であるスプリング
（52）とエンドリング部押え板（60）で構成されてい
る。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転子鉄心に溶融した導体材料を加圧充填
   して凝固させ、スロット導体と、これに接続され上記回
   転子鉄心両端面に配設されるエンドリングを形成するか
   ご形回転子の製造方法において、上記回転子鉄心を金型
   内で軸方向に移動可能にすると共に、上記溶融導体材料
   を加圧充填して、充填した上記溶融導体材料が凝固する
   に従って発生する上記回転子鉄心の両端面の差圧で上記
   回転子鉄心が軸方向に移動するようにしたことを特徴と
   するかご形回転子の製造方法。
2. 【請求項２】回転子鉄心は溶融導体材料加圧充填時にそ
   の流動抵抗により軸方向に移動しないように保持されて
   いることを特徴とする請求項１記載のかご形回転子の製
   造方法。
3. 【請求項３】充填した溶融導体材料が凝固する時に生じ
   る体積収縮量により回転子鉄心の移動量を規定し、上記
   溶融導体材料を加圧充填していることを特徴とする請求
   項１または２記載のかご形回転子の製造方法。
4. 【請求項４】回転子鉄心はこれを保持する軸と共に移動
   可能に保持されていることを特徴とする請求項１ないし
   ３のいずれかに記載のかご形回転子の製造方法。
5. 【請求項５】回転子鉄心に溶融した導体材料を加圧充填
   して凝固させ、スロット導体と、これに接続され上記回
   転子鉄心両端面に配設されるエンドリングを形成するか
   ご形回転子の製造方法において、弾性体を有し、エンド
   リング部を加圧する加圧機構を設け、上記溶融導体材料
   を加圧充填し、充填される上記溶融導体材料が伝える圧
   力により上記加圧機構が蓄勢変形し、充填された溶融導
   体材料が凝固するに従って上記加圧機構の復元力により
   上記エンドリング部を加圧するようにしたことを特徴と
   するかご形回転子の製造方法。