(57)【要約】  アルミニウムを回転子上に鋳造する方法であって、保熱炉および保熱炉の横に配置された電磁ポンプを備える鋳造装置を、鋳造作業台上に設置し、十分な溶融アルミニウムを鋳造装置内に貯留することと、複数の回転子鉄心を複数の金型それぞれと組み立て、鋳造作業台の外部で予熱することと、複数の予熱された金型を、電磁ポンプの上端にある複数の液体出口ゲート上に設置することであって、各液体出口ゲートが型の液体入口ゲートと合わされる、設置することと、設置された金型を多段加熱モードで加熱し保持することと、電磁ポンプが鋳造に使用される期間中、電磁ポンプの加圧圧力を制御することと、鋳造が完了した後、冷却のために複数の金型を前記鋳造作業台から出すことと、を含む、方法。回転子を通してアルミニウムを鋳造する方法によれば、加熱時間およびワンタイムマルチ鋳造モードを合理的に割り振ることによって、鋳造効率が改善され、トップダウンの温度勾配が正確な圧力制御と合わされることによって、補償容量が改善される。
2021530361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウムを回転子上に鋳造する方法であって、保熱炉および前記保熱炉の横に配置された電磁ポンプを備える鋳造装置を、鋳造作業台上に設置し、十分な溶融アルミニウムを前記鋳造装置内に貯留することを含む方法において、
複数の回転子鉄心を複数の金型それぞれと組み立て、前記鋳造作業台の外部で予熱することと、
前記複数の予熱された金型を、前記電磁ポンプの上端にある複数の液体出口ゲート上に設置し、各液体出口ゲートを前記金型の液体入口ゲートと合わせることと、
前記設置された金型を多段加熱モードで加熱し保持することと、
前記電磁ポンプが鋳造に使用される期間中、前記電磁ポンプの加圧圧力を制御することと、
鋳造が完了した後、冷却のために前記複数の金型を前記鋳造作業台から出すことと、を更に含むことを特徴とするアルミニウムを回転子上に鋳造する方法。
【請求項２】
前記電磁ポンプの液体出口が、前記電磁ポンプ内に給送されるアルミニウム液を貯留し保温する液体容器を備え、
前記液体容器が、下端に前記電磁ポンプの前記液体出口と合わされた液体入口を備え、上端に前記複数の液体出口ゲートを備えることを特徴とする請求項１に記載のアルミニウムを回転子上に鋳造する方法。
【請求項３】
前記設置された金型を多段加熱モードで加熱し保持することが、
４区画加熱コイルにより前記金型の外側を覆い、上から下へ配置された前記４区画加熱コイルの加熱温度を４００℃、４５０℃、５００℃、および５５０℃に設定することを含み、
隣接する区画の前記加熱コイルが密接して配置され、前記金型の高さが前記４区画加熱コイルの高さと合わされることを特徴とする請求項２に記載のアルミニウムを回転子上に鋳造する方法。
【請求項４】
複数の前記４区画加熱コイルがリフト機構によって支持フレーム上に設置され、前記支持フレームが前記電磁ポンプの周りに設置され、
前記設置された金型が加熱され保持される前に、前記リフト機構が、前記４区画加熱コイルを駆動して下方に動かして、前記４区画加熱コイルにより前記金型の外側を覆うことができるように制御されることを特徴とする請求項３に記載のアルミニウムを回転子上に鋳造する方法。
【請求項５】
前記設置された金型が加熱され保持される前に、前記回転子鉄心が加圧デバイスによって加圧されることを特徴とする請求項４に記載のアルミニウムを回転子上に鋳造する方法。
【請求項６】
前記加圧デバイスが、前記支持フレーム上に設置され、前記４区画加熱コイルの上方に配置され、前記加圧デバイスが前記回転子鉄心を加圧するエジェクタピンを有することを特徴とする請求項５に記載のアルミニウムを回転子上に鋳造する方法。
【請求項７】
期間中、前記電磁ポンプの加圧圧力を制御することが、前記電磁ポンプの合計鋳造時間を複数の期間に均等に分割することと、加圧圧力を設定し、各期間中の前記圧力を維持することと、を含み、
最初の期間の前記加圧圧力が最小であり、最後の期間の前記加圧圧力が最大であり、２つの中間期間ごとに１サイクルの加圧が実施されることを特徴とする請求項６に記載のアルミニウムを回転子上に鋳造する方法。
【請求項８】
前記最初の期間の前記加圧圧力が０．１Ｐａであり、前記最後の期間の前記加圧圧力が０．２５Ｐａであり、前記２つの中間期間の前記加圧圧力がそれぞれ０．２Ｐａおよび０．１５Ｐａである請求項７に記載のアルミニウムを回転子上に鋳造する方法。
【請求項９】
前記予熱温度が３００から６００℃である請求項３に記載のアルミニウムを回転子上に鋳造することを特徴とする方法。
【請求項１０】
電気加熱デバイスが前記液体容器内に設置されることを特徴とする請求項２に記載のアルミニウムを回転子上に鋳造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ回転子上におけるアルミニウム鋳造の技術分野に関し、特に、アルミニウムを回転子上に鋳造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転子は、上側短絡環と、下側短絡環と、上側短絡環と下側短絡環との間に接続されたガイドバーと、回転子鉄心とから成り、上側短絡環、下側短絡環、およびガイドバーは集合的にリスかごと呼ばれ、リスかごは、アルミニウムを回転子上に鋳造する方法を用いることによって鋳造される。
【０００３】
現在、市場で一般に使用されている、アルミニウムを回転子上に鋳造する方法は圧力鋳造であり、これは本質的に、高圧力下で高速で金型キャビティに液状または半液状金属を充填し、圧力下で成形し凝固させて鋳造物を得る方法である。圧力鋳造は、高速充填および高効率という特性を有するが、それによって作成される回転子アルミニウム鋳造物は、リスかごの抵抗性を増加させ、モータの効率を減少させる、ポアおよびシュリンクホールなどの多くの欠陥を有することが良く知られている。
【０００４】
低圧鋳造は、圧力鋳造よりも低い圧力を使用し、したがってそのように名付けられている。低圧鋳造の製品品質は、圧力鋳造と比較して明らかに改善されているが、鋳造充填にガス圧モードが用いられるという事実により、鋳造物は依然として、凝固プロセスにおける空気孔、シュリンクホール、および湯境などの欠陥を有する。
【０００５】
ＣＮ１１２２０６５Ａは、リスかご型回転子の低圧鋳造方法であって、供給のために有益であって鋳造アルミニウム回転子の品質を有効に改善する、金型を３回に分けて加熱し組み立ててアルミニウムの方向性凝固を実現する方法を開示している。しかしながら、３回に分けて行われる加熱および分解によって、生産効率は影響を受ける。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＣＮ１１２２０６５Ａ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、従来技術における上述の課題を克服し、回転子鋳造アルミニウムのための方法であって、加熱時間およびワンタイムマルチ注湯（one-time multiple pouring）を合理的に割り振ることによって、鋳造効率を改善し、上から下への温度勾配および正確な圧力制御によって、協働して供給容量を改善する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の上述の目的を達成するために、以下の技術的解決策が提供される。
【０００９】
アルミニウムを回転子上に鋳造する方法であって、保熱炉および保熱炉の横に配置された電磁ポンプを備える鋳造装置を、鋳造作業台上に設置し、十分な溶融アルミニウムを鋳造装置内に貯留することと、複数の回転子鉄心を複数の金型それぞれと組み立て、鋳造作業台の外部で予熱することと、複数の予熱された金型を、電磁ポンプの上端にある複数の液体出口ゲート上に設置して、各液体出口ゲートを金型の液体入口ゲートと合わせることと、設置された金型を多段加熱モードで加熱し保持することと、電磁ポンプが鋳造に使用される期間中、電磁ポンプの加圧圧力を制御することと、鋳造が完了した後、冷却のために複数の金型を鋳造作業台から出すことと、を含む方法。
【００１０】
好ましくは、電磁ポンプの液体出口は、電磁ポンプ内に給送されるアルミニウム液を貯留し保温するのに使用される液体容器を備え、液体容器は、下端に電磁ポンプの液体出口と合わされた液体入口を備え、上端に複数の液体出口ゲートを備える。
【００１１】
好ましくは、設置された金型を多段加熱モードで加熱し保持することは、４区画（four-section）加熱コイルを金型の外側に覆い、上から下へ配置された４区画加熱コイルの加熱温度を４００℃、４５０℃、５００℃、および５５０℃に設定することを含み、隣接する区画の加熱コイルは密接して配置され、金型の高さは４区画加熱コイルの高さと合わされる。
【００１２】
好ましくは、複数の４区画加熱コイルはリフト機構によって支持フレーム上に設置され、支持フレームは電磁ポンプの周りに設置され、設置された金型が加熱され保持される前に、リフト機構が、４区画加熱コイルを駆動して下方に動かして、４区画加熱コイルが金型の外側を覆うように制御される。
【００１３】
好ましくは、設置された金型が加熱され保持される前に、回転子鉄心は加圧デバイスによって加圧される。
【００１４】
好ましくは、加圧デバイスは、支持フレーム上に設置され、４区画加熱コイルの上方に配置され、加圧デバイスは回転子鉄心を加圧するエジェクタピンを有する。好ましくは、期間中の電磁ポンプの加圧圧力を制御することは、電磁ポンプの合計鋳造時間を複数の期間に均等に分割することと、加圧圧力を設定し、各期間中の圧力を維持することと、を含み、最初の期間の加圧圧力が最小であり、最後の期間の加圧圧力が最大であり、２つの中間期間ごとに１サイクルの加圧が実施される。
【００１５】
好ましくは、最初の期間の加圧圧力は０．１Ｐａ、最後の期間の加圧圧力は０．２５Ｐａ、２つの中間期間の加圧圧力はそれぞれ０．２Ｐａおよび０．１５Ｐａである。
【００１６】
好ましくは、予熱温度は３００〜６００℃である。
【００１７】
好ましくは、電気加熱デバイスが液体容器内に設置される。
【００１８】
本発明の有益な効果は以下の態様において具体化される。
１）本発明によれば、金型は、鋳造作業台の外部で組み立てられ予熱され、ならびに冷却され分解され、金型は、鋳造作業台上で加熱され保持されて、組立ておよび予熱ならびに冷却および分解によって占められる時間を大幅に低減するとともに、鋳造物生産効率を改善する。
２）複数の液体出口ゲートを備えた液体容器は、電磁ポンプの液体出口に配置され、それによって複数の金型を同時に鋳造することができ、ワンタイムマルチ鋳造を実現し、生産効率を大幅に改善する。
３）本発明によれば、金型に対する上から下への加熱温度勾配を設定し、下部温度を上部温度よりも高くすることによって、金型キャビティに底部から頂部へと入ってくる溶融アルミニウムをキャビティ全体に充填し、上から下への連続凝固を達成することが有益であり、連続凝固は、アルミニウムの純度を純化しながら連続供給するのに有益である。
４）本発明によれば、直流電磁ポンプの圧力が正確に制御可能であるという特性を利用することによって、アルミニウム液が連続的に凝固されるとき、期間中の圧力が正確に制御されて、供給および排出の目的を達成し、鋳造アルミニウムの品質を改善する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のアルミニウムを回転子上に鋳造する方法を実現するデバイスの構造を示す概略図である。
【図２】本発明による回転子鉄心および金型の組立てを示す概略図である。
【図３】本発明の一実施形態における液体容器と金型との組立てを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明は、鋳造アルミニウム回転子モータの全ての製品に適しており、特に細長い回転子の鋳造に適している、アルミニウムを回転子上に鋳造する方法を提供する。
【００２１】
本発明は、回転子を通してアルミニウムを鋳造する方法、およびその方法を実現する装置を提供する。図１に示されるように、方法を実現する装置は、鋳造作業台上に配置された保熱炉１および保熱炉１の横に配置された電磁ポンプ２を含む鋳造装置と、電磁ポンプ２の周りに設置された支持フレーム３と、鋳造に用いられる複数の金型５にそれぞれ対応すべく支持フレーム３上に設置された複数の加圧デバイス４および複数の４区画加熱コイル６とを含む。４区画加熱コイル６は、リフト機構を通して支持フレーム３上に設置され、加圧デバイス４は４区画加熱コイル６の上方に設置される。
【００２２】
本発明によって提供されるアルミニウムを回転子上に鋳造する方法は、十分な溶融アルミニウムを保熱炉１および電磁ポンプ２内に貯留するステップと、複数の回転子鉄心を複数の金型５それぞれと組み立て、鋳造作業台の外部で予熱することと、複数の予熱された金型５を電磁ポンプ２の上端に設置するステップと、設置された金型５を多段加熱モードで加熱し保温するステップと、電磁ポンプを鋳造のために制御し、圧力を連続的に調節するステップと、冷却し分解するために、複数の金型５を鋳造作業台から出すステップと、を含む。
【００２３】
ここで、回転子鉄心および金型５の組立ておよび予熱、ならびに金型の冷却および分解は、鋳造作業台の外で実施され、金型５の加熱および保温は鋳造作業台上で実施されて、組立ておよび予熱ならびに冷却および分解によって占められる時間が大幅に低減され、鋳造物生産効率が改善される。
【００２４】
以下、本発明について、添付図面および実施例を参照して詳細に記載する。
【００２５】
図２に示されるように、金型５は、回転子鉄心５０４の下端に設置するための、液体入口ゲート５ａを有する下側金型５０１と、回転子鉄心５０４の上端に設置するための上側金型５０３と、回転子鉄心５０４の中央に設置されるダミーシャフト５０２とを含む。
【００２６】
下側金型５０１、上側金型５０３、およびダミーシャフト５０２が回転子鉄心５０４と組み立てられた後、金型５は、２０分超にわたって３００〜６００℃の予熱温度で予熱される。予熱は、誘導加熱、抵抗加熱、直接接触直流抵抗加熱、およびガス加熱によって実施されてもよい。予熱時間が比較的長いという事実により、金型は、鋳造作業台の外で予め組み立てられ予熱され、それによって鋳造作業台上での加熱時間が大幅に短縮され、鋳造物生産効率が改善される。
【００２７】
適切な温度まで加熱されると、金型５は電磁ポンプ２の上に設置される。図３に示されるように、電磁ポンプ２の液体出口（図示なし）は液体容器２０を備える。液体容器２０は、下端に電磁ポンプ２の液体出口と合わされた液体入口２０ａを備え、上端に同じ高さで複数の液体出口ゲート２０ｂとを備える。各液体出口ゲート２０ｂは金型の液体入口ゲート５ａと合わされる。この実施形態は２つの液体出口ゲート２０ｂを示しており、２つの金型で同時に鋳造することができる。液体出口ゲート２０ｂの数は鋳造に用いる金型にしたがって設定することができ、それによってワンタイムマルチ鋳造が実現され、生産効率が大幅に改善される。
【００２８】
液体容器２０は、電磁ポンプ２によって給送されたアルミニウム液を貯留し加熱するための電気加熱デバイスを内部に備え、アルミニウム液の温度は７００〜７２０℃である。電気加熱デバイスは抵抗加熱デバイスであってもよい。
【００２９】
金型５が電磁ポンプ２の上に設置された後、リフト機構が、４区画加熱コイル６を駆動して下方に動かすように制御されて、４区画加熱コイル６が金型５の外側を覆い、加圧デバイス４が回転子鉄心を圧縮するように制御される。具体的には、４区画加熱コイル６の隣接する区画の加熱コイル６が、互いに隣り合って配置され、リフト機構によって下方に同時に動くように駆動される。好ましくは、金型の上から下へ並ぶ異なる区画の加熱および保温を達成するために、金型５の高さは、その外側に覆われた４区画加熱コイル６の高さと合わされる。
【００３０】
好ましくは、この実施形態の加圧デバイス４は支持フレーム３の上に設置され、加圧デバイス４は空気圧シリンダまたは油圧シリンダであることができる。空気圧シリンダまたは油圧シリンダのエジェクタピンは、回転子鉄心の積層体を加圧するのに使用され、それによって回転子鉄心の積層体のコンパクト性を保証し、アルミニウム鋳造プロセスにおける緩みおよびアルミニウム漏れを回避する。
【００３１】
回転子鉄心の積層体がコンパクト化された後、４区画加熱コイル６を使用することによって金型が加熱され保温される。予熱後の金型を鋳造作業台に移送する間の温度損失があるため、この例は、金型を鋳造前に５秒間加熱して鋳造温度要件を満たす。実際上、加熱コイル６は中間周波数誘導加熱コイルであり、上から下へ配置された４区画加熱コイル６の加熱温度はそれぞれ、４００℃、４５０℃、５００℃、および５５０℃に設定される。ここで、加熱コイル６は、回転子高さにしたがって設定することができるいくつかの区画に分割される。金型が鋳造作業台の外で予め予熱されるという事実により、鋳造作業台上での加熱時間が大幅に短縮され、鋳造物生産効率が改善される。鋳造前の特定の加熱時間は回転子のサイズおよび形状に応じて変化し、加熱温度が要件を満たしているか否かは、温度センサなどの温度モニタリングデバイスによって得られることが注目されるべきである。
【００３２】
また、金型が設定温度に達すると、電磁ポンプが制御されて鋳造が開始される。鋳造プロセス中、金型の上から下へ並ぶ各区画の加熱温度、つまり４００℃、４５０℃、５００℃、および５５０℃は、温度のリアルタイム制御によって常に一定に保たれる。一定した温度制御により、鋳造プロセスにおける回転子の熱消散によって起こる湯境を回避することができる。それに加えて、本発明によれば、金型に対する上から下への加熱温度勾配を設定し、下部温度を上部温度よりも高くすることによって、金型キャビティに底部から頂部へと入ってくる溶融アルミニウムをキャビティ全体に充填し、上から下への連続凝固を達成することが有益であり、連続凝固は、アルミニウムの純度を純化しながら連続供給するのに有益である。
【００３３】
本発明の電磁ポンプは、好ましくはＤＣ電磁ポンプである。ＤＣ電磁ポンプは、電磁力をアルミニウム液の輸送圧力として使用する。磁気誘導強度が決定される条件下で、電磁力および電極電流は厳密な線形関係を有するので、電流を変更することによって圧力を正確に制御することができる。
【００３４】
この実施形態では、溶融アルミニウムが連続して凝固されるとき、圧力を精密に制御することによって供給が実現される。
【００３５】
具体的には、鋳造中、合計鋳造時間は複数の期間に分割され、電磁ポンプの加圧および圧力維持は各期間において正確に制御され、それによって供給が実現される。最初の期間の加圧圧力が最小であり、最後の期間の加圧圧力が最大であり、２つの中間期間ごとに１サイクルの加圧が実施されるので、溶融アルミニウムでキャビティ全体を充填し、排出および供給の目的を達成することができる。
【００３６】
この実施形態では、回転子高さは４００であり、合計鋳造時間１２秒は６つの期間に分割され、各２秒が１つの期間である。具体的には、この実施形態によれば、期間ごとの電磁ポンプの加圧および圧力維持は、０．１Ｐａ−２秒、０．２Ｐａ−２秒、０．１５Ｐａ−２秒、０．２Ｐａ−２秒、０．１５Ｐａ−２秒、および０．２５Ｐａ−２秒に設定される。溶融アルミニウムの連続凝固中、この実施形態は、電磁ポンプの加圧および圧力維持を精密に制御して、供給能力を向上するとともに、連続供給の目的を達成する。
【００３７】
鋳造が完了した後、加圧デバイス４および４区画加熱コイル６は上方に動くように制御され、次に金型が鋳造作業台から出されて、次の回の鋳造が継続される。鋳造作業台から出された金型は、冷却され分解される。冷却を加速するために、ダミーシャフトを迅速に取り出すことができるように、水冷モードをダミーシャフトに用いることができる。
【００３８】
アルミニウム液と接触している部品（下側金型５０１、上側金型５０３、ダミーシャフト５０２、および液体容器２０）の寿命を延ばし、アルミニウムによる腐食および摩耗を回避するため、部品は、耐高温鋼を用い、表面コーティングで処理される。耐高温鋼は、耐熱鋼および鋳鉄などの金属材料であることができ、コーティングは、金属化合物ＳｉＣ、ＳｉＮ、ＷＣ、ＡｌＮ、ＣｒＮ、および三元もしくは四元化合物など、アルミニウムで湿潤されず、耐腐食性で高硬度である材料で作られる。コーティング方法は、ＰＶＤ、イオン噴霧、および他の技術であることができる。
【００３９】
本発明の方法を実現するための装置は、圧力および温度、ならびに加圧デバイス４および加熱コイル６の上下移動、加熱コイル６の始動と停止、電磁ポンプの始動と停止などを制御する制御システムを更に備える。
【００４０】
本発明について詳細に上記に記載してきたが、本発明はこれに限定されない。当業者であれば、本発明の原理に基づいて修正を行うことができる。したがって、本発明の原理にしたがって成される全ての修正は、本発明の範囲内にあるものと理解されるべきである。
【符号の説明】
【００４１】
１  保熱炉
２  電磁ポンプ
２０  液体容器
２０ａ  液体入口
２０ｂ  液体出口ゲート
３  支持フレーム
４  加圧デバイス
５  金型
５ａ  液体入口ゲート
５０１  下側金型
５０２  ダミーシャフト
５０３  上側金型
５０４  回転子鉄心
６  加熱コイル
【図１】
2021530361.tif 000003
【図２】
2021530361.tif 000004
【図３】
2021530361.tif 000005
【国際調査報告】
2021530361.tif 000006
2021530361.tif 000007
2021530361.tif 000008
2021530361.tif 000009
2021530361.tif 000010
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