JP6087366B2 - 遠心鋳造装置および遠心鋳造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電動モータ、特に冷蔵庫などの密閉圧縮機用の回転電動モータにおけるロータの短絡ケージの遠心鋳造による製造物に関する。ここで、遠心鋳造は、回転鋳造としても知られている。

周知のように、このタイプのケージは、電導性材料、特にアルミニウムでできていて、上側の環状部と下側の環状部とによって形成されている。これら上側の環状部と下側の環状部とは、周方向に間隔をおいて配置された複数のバーによって、結合されている。一般的に、このタイプのケージは、回転モールド内で溶融アルミニウムを鋳造することによって製造され、この回転モールド内に、磁気積層のパックが予め配置されている。アルミニウムは、モールドの壁と積層のパックとの間の隙間を充填し、さらに上記パック内に形成されている通路を充填する。それによって、上記上側の環状部と下側の環状部、および上記複数のバーを形成する。したがって、上記複数のバーは、上記パック内に埋められたままで、その後、上記パックにロータシャフトが固定される。

より詳しくは、本発明は、後述する請求項１の前文に記載されている特徴を有する装置に関する。

この種の装置について公知の装置が、国際公開公報ＷＯ２００３／０９７２７４（特許文献１）に記載されている。

この装置で生産されたケージは、形状において不均一性および不規則性を有しているかもしれず、起動トルクにおける好ましくない振動、より低調なパフォーマンス、および動作中の振動の増加の原因となる。

上記不均一性は、ガスによるものである。ガスは、鋳造中に混入し、外部に放出できず、したがって、鋳物内に混入したままである。

ＷＯ２００３／０９７２７４

そこで、本発明の課題は、現在使用されている方法の欠点を克服し、通常の形状の均一な鋳物を得ることができるようになることである。

本発明によれば、この課題は、特許請求の範囲の請求項１に示される特徴を有する装置によって達成される。本発明に係る装置のより好適な特徴は、特許請求の範囲の請求項２から６までの従属項に示される。特に、２つのハーフモールドは、或る形と傾斜を有するチャネルを備えるので、モールドが回転されるときに、ガスは、鋳物溶解物から取り出されて、放出される。

本発明に係る上記装置によって生産されたピース、特に、短絡ケージは、ブローホールが実質的になく、したがって、実質的に一定の寸法および重量と同様に、非常に優れた充填度および簡潔さを有している。一方で、ケージ間の変化は、実質的にわずかである。

したがって、本発明のさらなる課題は、短絡ケージを生産する方法であり、上記ケージは、特許請求の範囲の請求項７に記載されているような方法で生産される。

上記ケージの寸法パラメータが変わらないことは、ロータとステータとの間のより標準的な隙間の形状をもたらし、したがって、関係する電動モータの起動パフォーマンスを改善する。さらに、上記隙間のサイズが正確にチェックされうる短絡リングのプロフィールによって、ステータ巻線から突き出るワイヤの端がチェック動作中に絡み付くのを防止すると共に、ロータと接触して接地するのを防止する。

本発明の他の利点および特徴点は、後述する詳細な説明から明らかになるだろう。この詳細な説明は、添付の図面を参照して、非限定的な実施例によってなされる。
図１は本発明に係る装置の立面および横断面を示す概略図である。 図２は図１の装置の下側のハーフモールド成型部品を上方から見た斜視図である。 図３は図２の下側のハーフモールド成型部品を下方から見た斜視図である。 図４は図２および図３の下側のハーフモールド成型部品の分解斜視図である。 図５は図１の装置の上側のハーフモールド成型部品を上方から見た斜視図である。 図６は図５の上側のハーフモールド成型部品の分解斜視図である。 図７は積層のパックの周りにモールドされ、上記装置を使用する電動モータのロータの短絡ケージの斜視図である。

図１に示すように、遠心鋳造手段を実行するための装置は、略鉛直な軸１４の周りを回転するための駆動部が設けられているサポート１２に取り付けられた下側のハーフモールド１０と、この下側のハーフモールド１０に対向する上側のハーフモールド１６と、オープンモールド構成とクローズドモールド構成との間で上記ハーフモールド１０，１６の軸方向の動きを生じさせるための手段とを備えている。

上記装置の上述した一般構造は、国際公開公報ＷＯ２００３／０９７２７４に記載された装置に対応する。この国際公開公報は、この文書に詳細が記載されていない特定の要素の情報について参考にされてもよい。なぜならば、このような情報は、本発明の目的とは関係がないからである。

原則として、上記下側のハーフモールド１０のサポート１２は、固定されたフレーム２０にベアリング１８によって回動可能に取り付けられている。回転駆動部は、サポート１２の下端と一体のプーリー２２を含んでいる。また、サポート１２は、下側のハーフモールド１０の軸方向の動きのためのガイドとして動作する周方向に等間隔に配置されたカラム２４を有している。周方向に等間隔に配置されたロッド２６は、サポート１２から突出し、カラム２４と交互になっている。コイルスプリング２８は、これらのロッドの周りに取り付けられると共に、上記サポートから離れるように上記下側のハーフモールド１０を付勢するようになっている。

さらに、上記装置は、中心軸１４に沿って配置されると共に、サポート１２およびハーフモールド１０，１６の中心の空洞を貫通している中心バー３０を備えている。このバー３０には、フランジ３２が設けられ、電動モータのロータ積層のパック３４を支持すると共に、駆動部（図示しない）が設けられ、バー３０は、軸１４に沿って移動する。

また、カラム２４の上端は、上側のハーフモールド１６を締結するための締結部と結合している。したがって、上側のハーフモールド１６は、上記装置の残りの部品と結合しうる。

下側のハーフモールド１０（図２−４）は、ハーフモールド１０の全高さを越えて中心軸１４に沿って延在する第１の中心空洞３６を有する回転体である。下側のハーフモールド１０は、軸１４を通る平面において、略四辺形状の断面を有している。下側のハーフモールド１０は、下側のハーフモールド１０の上面３８上に、周方向溝４０と、この周方向溝４０の半径方向外側に位置する第１の周方向突出部４２とを有している。下側のハーフモールド１０は、下側のハーフモールド１０の下面の半径方向外端に、第２の周方向突出部４４を有している。

下側のハーフモールド１０は、周方向に互いに離れて配置された複数の通路４６を有している。通路４６によって、第１の中心空洞３６は、中心軸１４が通らない出口開口４８を通って外部と連通する。各通路４６は、溝４０の底から延在している略鉛直な第１のブランチ５０と、上面３８上の第１の突出部４２の半径方向外側に開口している傾斜した第２のブランチ５２とによって形成されている。第１および第２のブランチ５０，５２は、チャンバー５４を介して互いに連通している。チャンバー５４は、ハーフモールド１０の下側の面上であって、第２の周方向突出部４４の半径方向内側に延在している。

第１のブランチ５０は、直径が、０．５ｍｍ〜２ｍｍの範囲内である一定の横断面を有している。

上側のハーフモールド１６（図５−６）は、ハーフモールド１６の全高さを越えて中心軸１４に沿って延在する第２の中心空洞５６を有する回転体である。上側のハーフモールド１６は、上側管状部５８と、下側部６０とを有している。この下側部６０は、上記中心軸を通る平面において、略水平部６２と半径方向外側に位置する略鉛直部６４とによって形成された断面逆Ｌ字形状を有している。

上側のハーフモールド１６は、周方向に互いに離れて配置された複数の通路６６を有している。通路６６によって、第２の中心空洞５６は、中心軸１４が通らない出口開口を通って外部と連通する。各通路６６は、第２の中心空洞５６から延在している略鉛直な第１のブランチ６８と、半径方向の第２のブランチ７０と、鉛直に対して傾くと共に、下側のハーフモールド６０の下部の下面に到達している第３のブランチ７２とが連通して形成されている。第１および第２のブランチ６８，７０は、略水平部６２内に形成されている。一方、第３のブランチ７２は、略鉛直部６４の外側の側面上に溝の形で形成されると共に、鉛直に対して２５°から５０°の範囲の傾斜角を有している。

上記装置は、遠心鋳造によって、電動モータのロータのための短絡ケージを生産するために使用されうる。

遠心鋳造プロセスは、準備のステップを含んでいる。図１に示すように、準備のステップでは、上側のハーフモールド１６は、上記装置から取り外され、積層のパック３４は、バー３０の上端の周りに配置され、この上端から半径方向に突出するフランジ３２に支えられる。周知の方法では、周方向に配置された溝（図示しない）は、パック３４に形成されており、これらの溝は、パックの上面と下面とを接続し、鉛直に対して通常は傾いている。

国際公開公報ＷＯ２００３／０９７２７４(動作の一般的な説明のために参照される)に記載されると共に図示されているものと同じ方法で、バー３０は、フランジ３２が下側のハーフモールド１０を圧迫して、下側のハーフモールド１０を下方に押すように下げられ、これにより、バネ２８を圧縮する。したがって、上側のハーフモールド１６は、積層のパック３４の上方に配置されうると共に、ガイドカラム２４に固定されうる（これが開放モールド形態である）。その後、バー３０は、２つのハーフモールド１０，１６を１つにするために持ち上げられ、２つのハーフモールド１０，１６の壁とパック３４との間に隙間を残す（これが閉鎖モールド形態である）。

その後、実際の鋳造ステップが実行される。このステップでは、溶融金属、特にアルミニウムが、上方から第２の空洞５６内へ流し込まれる。この第２の空洞５６から、パック３４を通るように形成された溝と、パック３４とハーフモールド１０，１６の壁との間の隙間に沿って、溶融金属が流れ、その後、装置の回転により固められる。回転中に、溶融金属中に存在していたガスは、２つのハーフモールド１０，１６にそれぞれ形成された通路４６，６６を通って、外部に排出される。通路４６，６６は、鋳造ケージは、ガスの混入による欠陥がなく、略一定であると共に所望の基準に合致する重量および寸法を有するように、排出口として作用する。一方、溶融金属は、排出通路４６，６６の寸法および位置のために、排出通路４６，６６に入ることができない。

積層のパック３４（図７参照）に対して固定されていた、鋳造されたアルミニウムケージ７４は、上述した動作と反対の動作を逆の順番で実行することによって上記装置から取り外すことができる。特に、ケージ７４は、上側の環状部品７６と下側の環状部品７８とによって形成されている。これら上側の環状部品７６と下側の環状部品７８とは、周方向に間隔をおいて配置された複数のバー（図７に図示しない）によって結合されている。ハーフモールド１０，１６の形状のために、上側の環状部品７６および下側の環状部品７８は、傾いた外表面を有する略円錐台形状を有している。

本発明の本質が保たれるならば、構造の詳細および実施形態は、本発明の範囲から逸脱することなく、明らかに、例示として純粋に記載されたものから広く変形されうる。特に、本発明に係る装置は、短絡ケージ以外の鋳造部品を生産するのに用いられうる。

Claims (7)

1. 略鉛直の中心軸（１４）の周りを回転するための駆動部が設けられているサポート（１２）に取り付けられ、第１の中心空洞（３６）を有する回転体である下側のハーフモールド（１０）と、
   上記下側のハーフモールド（１０）に対向し、第２の中心空洞（５６）を有する回転体である上側のハーフモールド（１６）と、
   上記ハーフモールド（１０，１６）がお互いに近づく、および／または、お互いに離れる軸方向の動きを引き起こすための手段と
   を備え、
   上記下側のハーフモールド（１０）は、少なくとも１つの通路（４６）を有し、上記通路（４６）によって、上記第１の中心空洞（３６）は、上記中心軸（１４）が通らない出口開口を通って外部と連通し、
   上記下側のハーフモールド（１０）は、上記中心軸（１４）を通る或る面において、略四辺形形状の横断面であり、この下側のハーフモールド（１０）の上面（３８）上に、周方向溝（４０）と、この周方向溝（４０）の半径方向外側に位置する第１の周方向突出部（４２）とを有し、この下側のハーフモールド（１０）の下面の半径方向外端に、第２の周方向突出部（４４）を有し、
   上記下側のハーフモールド（１０）の上記少なくとも１つの通路（４６）は、上記溝（４０）の底から延在している略鉛直な第１のブランチ（５０）と、上記第１の突出部（４２）の半径方向外側で開口している傾斜した第２のブランチ（５２）とによって形成され、これら第１および第２のブランチ（５０，５２）は、上記第２の周方向突出部（４４）の半径方向内側で、上記下側のハーフモールド（１０）の下面上で延在しているチャンバー（５４）を通って互いに連通し、
   上記上側のハーフモールド（１６）は、少なくとも１つの通路（６６）を有し、上記通路（６６）によって、上記第２の中心空洞（５６）は、上記中心軸（１４）が通らない出口開口を通って外部と連通し、
   上記上側のハーフモールド（１６）は、上側管状部（５８）と、下側部（６０）とを有し、上記下側部（６０）は、上記中心軸（１４）を通る或る面において、略水平部（６２）と半径方向外側に位置する略鉛直部（６４）とによって形成された逆Ｌ字形状の横断面を有し、
   上記上側のハーフモールド（１６）の上記少なくとも１つの通路（６６）は、上記第２の空洞（５６）から延在している略鉛直な第１のブランチ（６８）と、半径方向の第２のブランチ（７０）と、鉛直に対して傾いている第３のブランチ（７２）とによって、これらが連通していることを特徴とする遠心鋳造装置。
2. 請求項１に記載の遠心鋳造装置であって、
   上記下側のハーフモールド（１０）および／または上記上側のハーフモールド（１６）は、周方向に互いに離れて配置された複数の上記通路（４６，６６）を有する遠心鋳造装置。
3. 請求項１または２に記載の遠心鋳造装置であって、
   上記通路（４６，６６）は、半径方向に延在する少なくとも１つの部分を有する遠心鋳造装置。
4. 請求項１に記載の遠心鋳造装置であって、
   上記第１のブランチ（５０）は、直径が、０．５ｍｍ〜２ｍｍの範囲内である横断面を有している遠心鋳造装置。
5. 請求項１に記載の遠心鋳造装置であって、
   上記第３のブランチ（７２）は、鉛直に対して２５°から５０°の範囲の角度で傾いている、および／または、上記略鉛直部（６４）の外側の側面上に溝の形で形成されている遠心鋳造装置。
6. 請求項１に記載の遠心鋳造装置であって、
   上記第１および第２のブランチ（６８，７０）は、上記略水平部（６２）に形成されている遠心鋳造装置。
7. 請求項１から６のいずれか１つに記載の遠心鋳造装置を用いて、周方向に間隔をおいて配置された複数のバーによって結合されている上側の環状部品（７６）と下側の環状部品（７８）とから形成されている短絡ケージ（７４）を遠心鋳造する方法であって、
   積み重ねられた磁気積層のパック（３４）は、上記上側と下側のハーフモールド（１６，１０）の間に配置され、
   溶融金属は、上記上側と下側のハーフモールド（１６，１０）の壁と上記パック（３４）との間の隙間および上記パック（３４）を通るチャネルに流し込まれ、上記ケージ（７４）の上記環状部品（７６，７８）と上記バーとをそれぞれ形成し、
   鋳造中に混入したガスは、上記ハーフモールド（１６，１０）に形成されている排出通路（６６，４６）を通って外部に排出されることを特徴とする遠心鋳造方法。

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