JPS6248241A - かご形回転子 - 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〕 この発明はモータなどの回転電機のかご形回転子、特に
プレス装置内で回転子鉄心片の切曲部を他方の回転子鉄
心片の切曲部切抜穴に押込んで組合せて多数の回転子鉄
心片を固着積層した回転子鉄心に、アルミニウムにより
回転子導体とエンドリングを形成したかご形回転子に関
するものでちる。

〔従来の技術〕

第５図乃至第７図はプレス装置内にて組合せ、積層する
一般的な鋳込前のかご形回転子を示す。

第５図は一部を切欠いた正面図、第６図は側面図、第７
図は固着部の拡大断面図であり、図において。

（１）は積層した回転子鉄心、　　（ｔａ）ｉｆニスロ
ット、（１ｂ）は回転軸挿入部、（ＩＣ）は回転子鉄心
片、（１ｄ）は円周上に設けだ切曲部、（ｌｅ）は切曲
部切抜穴である。

この回転子鉄心（１）は、帯状の電気鋼板から打抜き形
成され同時にスロット（１ａ）、回転軸挿入部（ｔｂ）
を打抜いた回転子鉄心片（ｌｃ）の多数を、円周上に設
けた切曲部（１ｄ）を他方の回転子鉄心片の切曲部切抜
穴（１ｅ）に押込んで組合せ積層固着したものである。

第８図は従来のかご彩画転子の鋳込装置を示す断面図で
あＩｌｌ、（２）　　は固定金型で、回転子鉄心（１）
を位置決めする押え棒（２ａ）を有する。

（３）は中間金型、（４）は移−金型、（５）は成形後
製品を取り出すための押出棒、（６）は回転子導体用金
属材料である溶融アルミニウム、（７）は浴融アルミニ
ウム（６）を注入するスリーブ、（８）は鋳込み圧力を
加えるプランジャーである。

以下、従来のかご彩画転子のダイカスト法を説明する。

まず、前述のプレス内で組合せ、積層さｆＬだ回転子鉄
心（１）を、中間金型（３）の円筒状の空孔（３ａ）に
挿入し該中間金型および移動金型（４）を、締付は手段
（図示せず）で固定金型（２）に加圧して型締めする。

次いで、スリーブ（７）に注入された溶融アルミニウム
（６）をプランジャ速度約１　ｙｚ　／　ｓｅｃのプラ
ンジャー（８）によって加圧すると、溶融アルミニウム
（６）は回転子鉄心（１）のスロット（１ａ）の中を１
．５　ｍ　／εｅｃ以上の流動速度で流れ、スロット部
およびエンドリング部に１秒以内に高圧高速で充填され
る。そして、急速冷却された後、固定金型（２）と中間
金型（３）との間で金型な開き、押出棒（５）により回
転子鉄心（Ｌ）を中間金型（３）から押出す。

第９図、第１０図は上記のようにして得られた従来のか
ご彩画転子（９）を示すもので、第９図は断面図、第１
０図は側面図でらる。１図中（９ａ）はエンドリングで
ある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のかご彩画転子（９）は以上のように構成されてい
るので、溶融アルミニウム（６）が回転子鉄心片間に入
りやすく、従って、所定の性能を得ることが困難であっ
た。

すなわち、回転子鉄心片（１ｃ）はプレス内で所定数積
層されるが、通常、使用される厚さ０．５ｍの電気鋼板
の厚さのバラツキは±１０％（すなわち０．０５ｍ）ま
で許容されており、たとえば、５０枚積層した場合には
、確率的に推定すると２５士０、７　ｍｗ程度のバラツ
キを考慮する必要がある。

そこで、ダイカストの中間金型（３）における鉄心部寸
法は型締めを確実にするため、この上限値２５．７ｍｓ
よりわずかに小さな値（実際には型および鉄心の温度上
昇が考慮される）に設定されるが、積層鉄心寸法が下限
値の場合上記寸法の中間。

金型（３）で型締めしても積層鉄心は十分に押えられな
い。このため、積層鉄心はカエリ等の影響もあって回転
子鉄心片間に平均０．０３ｍ１＋程度の空隙（ｌｆ）（
第７図）が生じる。

この状態において、溶融アルミニウム（６）を前述の１
．５　ｍ　／　８８０以上の高い流動速度で充填すると
、上記空隙（１ｆ）に溶融アルミニウム（６）の差込み
（６ａ）が生じ、径方向においては外周部への流出、周
方向においてはスロット間の短絡が生じる。

特に、スロット間が短絡した場合、寄生高調波非同期ト
ルク（特にスロット高調渡分）が増大し、第１１図に点
線で示すように、トルク（Ｔｏｒｑｕｅ　）−回転数（
Ｓｐｃうｅｄ　）特性上の又□１１．ブ大なる所でなめ
らかなトルクの落込み現象が現われ、この結果、負荷変
動あるいは電圧変動時に低速のまま加速不能といった、
いわゆる、クローリング状態となり、制御不能現象を引
きおこす恐れがあった。

従って、この対策として、 （１）回転子鉄心（１）を積層高さのバラツキにより層
別しく通常３種類程度）、それぞれに合せた金型を使い
分けてダイカストする。

（２）回転子鉄心（１）の積層高さを常時監視してフィ
ードバックし、積層枚数を変えて高さを調節する。

（３）モータの！特性に余裕をもたせる。

等の手段が用いられているが、製造コストのアンプある
いはモータの大型化等の問題点があった。

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、溶融アルミニウムの鉄心量空隙への差込みを
少なくして、モータのトルク特性の信頼性を向上すると
ともに、製造コストの低減とモータ小型化を図ることの
できるかご彩画転子を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するだめの手段〕

この発明に係るかご彩画転子は、溶融アルミニウムを１
．５　ｇｇ−／　Ｓｅｃ以下の低い流動速度で充填させ
、上記アルミニウムを４００に９／ｃｒｒＬ以上の高圧
下で凝固させて、回転子導体およびエンドリングを上記
回転子鉄心に形成したものである。

〔作用〕

この発明における回転子導体およびエンドリングは、溶
融アルミニウムを１．５　ｍ　／　ｓｅｃ以下の低い流
動速度で空間内に充填し、４００ｋｇ／ｃｒｒＬ以上の
高圧力を加えて凝固させるので、この１．５ｍ／ｓｅｃ
以下の低い流動速度では充填時に高圧力がかからず、回
転子鉄心片間の空隙への溶融アルミニウムの差込みが少
なく、すぐ冷却されて凝縮する。

そして、この初期の冷却凝固したアルミニウムがクサビ
として働き、溶融アルミニウム充填後高圧力下における
冷却凝固時に、溶融アルミニウムの回転子鉄心片間の空
隙へのより以上の差込みを防止する。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の実施例を図について説明する。

第１図はこの発明のかご彩画転子の縦断面図、第２図は
その側面図である。このかご彩画転子の構成部品である
回転子鉄心（１）は、回転子鉄心片（ＩＣ）をその円周
上の切曲部を他の回転子鉄心片（１ｃ）の切曲部切抜穴
（１ｅ）に押込んで所定数積層組合せた後、全体をプレ
ス内で固着して作るもので、この点は前記従来と同様で
ある。

第３図はこの発明に係るかご彩画転子の鋳込装置を示す
断面図で、図において、（１２）は回転子鉄心（１）を
位置決めする押え棒、（ｔａ）は押出棒％’（１４）は
ノックアウトポンチで押出棒を連動して上昇させる。（
１５）はポンチ、（ｔ６）は型締力を作用させるプレス
等の加圧機構のボルスタ、（１７）は支柱、（１８）は
上型で、支柱（１７）によりボルスタ（１６）と連結さ
れ、押え棒（１２）を保持している。（１９）は下型で
溶融アルミニウム（６）を収容する湯溜り（１９ａ）が
設けられ、前記押出棒（１３）を備えている。

そして、上記上型（１８）と下型（１９）で回転子鉄心
（１）を嵌合挿入できるキャビティ（１９ｃ）と該キャ
ビティ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。

（２０）はボルスタのテーブル、（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。（２２）はキャビティ上端にゲ。

−ト（ｔ９ｂ）と対向位置に設けられたガス排出口でお
る。

なお、第４図は第３図におけるポンチ（１５）が下降し
、下型（１９）の湯溜り（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。

上記の鋳込み装置において、上型（１８）および下型（
１９）を約２５０℃に予熱しておき、下型（１９）のキ
ャビティ（１９ｃ）内に上記多数個のスロットを有する
回転子鉄心（１）を、そのスロットが重力方向となるよ
うに嵌合挿入し、ボルスタ（１６）を下降し、支柱（１
７）により連結した上型（１８）を下型に加圧して型締
めを行う。

その後、上型（１８）の注入口（１８ａ）より溶融アル
ミニウム（６）を下型（１９）の湯溜り（１９ａ）にそ
の液面がゲー）　（ＩＦｂ）以下でらるように注入し、
速やかに上ポンチ（１５）を下降し、湯溜り（１９ａ）
に溜った溶融アルミニウム（６）を押し出し、キャビテ
ィ（１９ｃ）内の回転子鉄心（１）のスロット（１ａ）
とエンドリング部に１　、５７Ｆ１　／　ｓｅａ以下の
遅い流動速度で流し込む。

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（例えば６０〜８０　ｍｔｘ
／　ｓｅｃ　）行う。なお、ゲート（１９ｂ）も幅の広
い断面積の大きいものが良い。

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（２２）に到達する。

この溶融アルミニウム（６）は、充填後、溶融または半
溶融状態で約４００ゆ／α　の高圧力を加えて凝固させ
る。その後、上型（１８）と下型（１９）を開き、押出
棒（１３）により回転子鉄心（１）を押出す。

上述のように、溶融アルミニウム（６）をキャビティ（
Ｌ９ｃ）内に徐々に注入しているので、それに伴ないス
ロット（キャビティ）内では、溶融アルミニウム（６）
の液面も徐々に上昇する。そして、スロット等壁面近傍
では冷却され、凝固収縮してエアーギャップを形成し、
溶融アルミニウム（６）と金型および回転子鉄心との熱
伝導が悪くなる。このため、溶融アルミニウムが凝固し
な、いで充填できるとともに、回転子鉄心片間の空隙に
も若干の溶融アルミニウムが流れ込むが、この状態では
圧力が作用していない。

この結果、ダイカスト法に比べ深くまで流れ込むことな
く、すぐ冷却されて凝固し、これがその後の高圧付加時
には、クサビとして溶融アルミニウム（６）の侵入を阻
止するのど、回転子鉄心片間の空隙への溶融アルミニウ
ム（６）の差込みが防止される。

なお、この場合（条件によっても異なるが）０．０４ｍ
ｘ程度までの空隙に対しては差込みは発生しないので、
前述のごとく５０枚積層した場合、バラツキに対し数個
の金型な使い分けるなどの特別な処置なしに作業を行っ
ても、差込みによるスロット間短絡は発生しない。

従って、スロット高調渡分によるトルクの落ち込み現象
もないので、モータ特性の信頼性を向上するとともに限
界設計がなされ、モータの小型が可能となるばかりでな
く、作業も簡略化されて製造コストの低減が可能となる
ものである。

また、溶融アルミニウムをその流動速度が１，５ｍ／ｓ
ｅｃ以下と遅くしてスロットおよびエンドリングを構成
する空間に注入充填しているので、溶融アルミニウムの
流れが底流とならず層流となり、空気（ガス）を巻込み
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、従来例で見られた巣（６ｂ）の発生を防止し
て密に充填できる効果もある。すなわち、従来例（ダイ
カスト法）においては２．５７程度であったものが、こ
の発明によれば、２．６７と高密度となり、従って、導
体の比抵抗が下ってモータの一トルク特性が向上し効率
が約１５チ改善される。

〔発明の効果〕

以上のよ５に、この発明によれば、回転子鉄心片の円周
上に切曲部を設け、それを他の回転子鉄心片の切曲部切
抜穴に押込んで所定数の回転子鉄心片を積層した後、全
体を固着して組立てた回転子鉄心を積層方向に貫通する
回転子導体と、上記回転子の両端面上に形成され上記回
転子導体に接続されたエンドリングとの形成空間に溶融
アルミ・ニウムを１．５　ｍ　／　５ＥＩＣ以下の流動
速度で充填させ、この後、上記アルミニウムを高圧下で
凝固させて該アルミニウム密度を２．６４〜２．７０９
／　ｃｍ３に形成することにより、アルミニウムの回転
子鉄心片間の空隙への差込みを防止する。この結果、回
転子導体間の短絡を防いでスロット高調渡分によるトル
クの落ち込み現象をなくシ、モータ特性の信頼性を向上
させてモータの小型化が図れるとともに、巣の発生も殆
ど無く、トルク特性の向上したかご彩画転子が得られる
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彩画転子を示す断面
図、第２図はその側面図、第３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４図はその要部の
拡大図、第５図は鋳込前の回転子鉄心を示す一部切欠き
正面図、第６図はその側面図、第７図は固着部の拡大断
面図、第８図は従来の鋳込装置を示すｌｒ′ｒ面図、第
９図は従来のかご彩画転子の縦断面図、第１０図はその
側面図、第１１図は従来のかご彩画転子の回転数対トル
クの関係を示す特性図である５、 図において、（１）は回転子鉄心、（Ｌｃ）　　は回転
子鉄心片、（Ｌｄ）は切曲部、（１ｅ）は切曲部切抜穴
　（５）　Ｑま溶融アルミニウム、（９）はかご彩画転
子、（９ａ）はエンドリングである。 なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人、弁理士　大　岩　増　雄 （ほか２名） ♀　１　因 第　２　図 ｅ １　回ｑ五＋を大曳 ＩＣ口転斗Ｉ諌＋（Ｑ Ｉｄ　：　ｃｎ曲−１秒 １Ｂ’、ｔｎ市訃ｔη扶穴 ６　；Ｓ糸上フルミ一つム ９　カ・二　刊ち０転子 ９０工／トリ／り 第３図 １Ｃ ↓ 第　７　■ ・３８　し１ ９つ 第１１図 回転５（ 手続補正書（自弁）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回転子鉄心片の円周上に設けた複数の切曲部を他方の回
   転子鉄心片の切曲部切抜穴に押込んで組合せて多数の回
   転子鉄心片を固着積層した回転子鉄心と、上記回転子鉄
   心を積層方向に貫通する回転子導体と、上記回転子鉄心
   の両綻面に形成され上記回転子導体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、上記回転子導
   体およびエンドリングは溶融アルミニウムを１．５ｍ／
   ｓｅｃ以下の流動速度で充填させた後この溶融アルミニ
   ウムを４００ｋｇ／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／ｃｍ＾３としたことを特徴とするかご形回転子
   。