(57)【要約】  本発明は、重量％で以下の組成を有する銅合金に関する：Ａｇ、Ｎｉ、Ｚｎ、ＳｎおよびＡｌからなる群から少なくとも３つの元素それぞれ０．０５から０．５％、残部Ｃｕならびに不可避的不純物、任意に、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂからなる群から１つ以上の元素０．０１から０．２％。本発明はさらに、銅合金からなる導電構造部材、ならびに銅合金から一体的に鋳造された複数の導体バーおよび２つの短絡環を有するかご形回転子に関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
［重量％で］以下の組成を有する銅合金：
Ａｇ、Ｎｉ、Ｚｎ、ＳｎおよびＡｌからなる群から少なくとも３つの元素それぞれ０．０５から０．５％、
残部Ｃｕならびに不可避的不純物、
任意に、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂからなる群から１つ以上の元素０．０１から０．２％。
【請求項２】
［重量％で］以下の組成を有する、請求項１に記載の銅合金：
Ａｇ、Ｎｉ、Ｚｎ、ＳｎおよびＡｌからなる群から３つの元素それぞれ０．０５から０．５％、
残部Ｃｕならびに不可避的不純物、
任意に、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂからなる群から１つ以上の元素０．０１から０．２％。
【請求項３】
［重量％で］以下の組成を有する、請求項２に記載の銅合金：
Ａｇ、Ｎｉ、Ｚｎ、ＳｎおよびＡｌからなる群から３つの元素それぞれ０．０６から０．３％、
残部Ｃｕならびに不可避的不純物、
任意に、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂからなる群から１つ以上の元素０．０１から０．２％。
【請求項４】
［重量％で］以下の組成を有する、請求項３に記載の銅合金：
Ａｇ、Ｎｉ、Ｚｎ、ＳｎおよびＡｌからなる群から３つの元素それぞれ０．０６から０．１５％、
残部Ｃｕならびに不可避的不純物、
任意に、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂからなる群から１つ以上の元素０．０１から０．２％。
【請求項５】
Ａｇ、Ｎｉ、Ｚｎ、ＳｎおよびＡｌからなる群からのそれぞれ２つの合金元素の重量割合の比が最大１．５であることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項に記載の銅合金。
【請求項６】
［重量％で］以下の組成を有する、請求項２または５のいずれか１項に記載の銅合金：
Ａｇ：０．０６から０．５％
Ｎｉ：０．０６から０．５％
Ｚｎ：０．０６から０．５％
残部Ｃｕならびに不可避的不純物、
任意に、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂからなる群から１つ以上の元素０．０１から０．２％。
【請求項７】
［重量％で］以下の組成を有する、請求項６に記載の銅合金：
Ａｇ：０．０６から０．１５％
Ｎｉ：０．０６から０．１５％
Ｚｎ：０．０６から０．１５％
残部Ｃｕならびに不可避的不純物、
任意に、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂからなる群から１つ以上の元素０．０１から０．２％。
【請求項８】
［重量％で］以下の組成を有する、請求項４または５のいずれか１項に記載の銅合金：
Ａｇ：０．０６から０．１５％
Ｓｎ：０．０６から０．１５％
Ｎｉ：０．０６から０．１５％
残部Ｃｕならびに不可避的不純物、
任意に、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂからなる群から１つ以上の元素０．０１から０．２％。
【請求項９】
［重量％で］以下の組成を有する、請求項４または５のいずれか１項に記載の銅合金：
Ａｇ：０．０６から０．１５％
Ｚｎ：０．０６から０．１５％
Ａｌ：０．０６から０．１５％
残部Ｃｕならびに不可避的不純物、
任意に、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂからなる群から１つ以上の元素０．０１から０．２％。
【請求項１０】
［重量％で］以下の組成を有する、請求項４または５のいずれか１項に記載の銅合金：
Ｓｎ：０．０６から０．１５％
Ｚｎ：０．０６から０．１５％
Ａｌ：０．０６から０．１５％
残部Ｃｕならびに不可避的不純物、
任意に、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂからなる群から１つ以上の元素０．０１から０．２％。
【請求項１１】
前記請求項のいずれか１項に記載の銅合金からなる導電構造部材であって、該構造部材は成形加工方法を使って製造されたことを特徴とする、導電構造部材。
【請求項１２】
請求項１から１０までのいずれか１項に記載の銅合金からなる、複数の導体バーおよび２つの短絡環を有するかご形回転子であって、前記導体バーおよび短絡環は一体的に鋳造されたことを特徴とする、かご形回転子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銅鋳造合金ならびにそれから成形加工方法を使って製造された導電構造部材に関する。特に、本発明は、鋳造された非同期機用かご形回転子に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転子バーと短絡環を同時に鋳造することにより非同期機用かご形回転子を製造することは、すでに特許文献１から公知である。回転子バーおよび短絡環は、したがって一体的な部材として作製されており、その材料は鋳放し状態にある。可能な鋳造方法としては、例えば特許文献２にはダイカスト法、特許文献３にはフルモールド鋳造法、および特許文献４には遠心鋳造法が挙げられている。銅および銅合金は、その高い電気伝導率により、鋳造かご形回転子製造用の重要な材料である。この材料は、鋳放し状態にあるので容易に変形可能である。したがって、合金元素による銅材料の強度向上には大きな意義がある。一方、電気伝導率は合金元素により少ししか減少しないことが望まれている。さらに、材料は良好な可鋳性を有していなくてはならない。合金成分としては、しばしばジルコンおよび／またはクロムが使用される。特許文献５には、ダイカスト法のために、亜鉛、クロム、ジルコンおよびチタンを含む銅合金が提案されている。
【０００３】
かご形回転子用の他の銅合金が、かご形回転子を一体的に鋳造せずに個別の部品から組み立てるという製造方法との関連で公知である。ここでは、導体バーおよび／または短絡環は成形加工方法を使って製造される。例えば特許文献６には、導電部材のために、冷間加工と熱処理を施した、ジルコン０．１％から０．２５％を含む銅合金が提案されている。特許文献７には、鉄、亜鉛および任意にスズとリンを含む銅合金が提案されている。この合金から製造されるかご形回転子は、熱間圧延帯から作られる。特許文献８には、短絡環のために、合金ＣｕＣｒＺｒおよびＣｕＮｉが提案されており、後者には、析出硬化による強度向上を達成するために、例えば珪素のような他の元素を追加してもよい。特許文献９には、短絡環が銅−銀−合金からなるかご形回転子が提案されている。特許文献１０からは、銅−銀−合金から導体バーを作るという提案が読み取れる。同文献には、その代わりとして銅−亜鉛−合金も提案されている。特許文献１１には、複数の部分からなる導体バーの構造が記載されている。その半径方向外側のくさび状部分のために、伝導率が少なくとも２０％ＩＡＣＳであることが特徴の様々な銅合金が提案されている。当業者は、同文献からこの合金の可鋳性についての示唆を読み取ることはできない。
【０００４】
成形加工方法により加工された銅材料は、鋳放し状態の銅材料よりも強度が高いことで優れている。したがって当業者は、上述の従来技術から、どの銅合金が鋳放し状態であっても電気伝導率と強度に関して有利な特性の組み合わせを有するかについての示唆を読み取ることはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】独国特許第５０３１８７号明細書
【特許文献２】独国特許第４３２９６７９号明細書
【特許文献３】米国特許第７３３７５２６号明細書
【特許文献４】米国特許第２３０４０６７号明細書
【特許文献５】特開昭５６−１００５９号公報
【特許文献６】英国特許第９４９５７０号明細書
【特許文献７】特開昭５８−６９５０号公報
【特許文献８】独国特許第１００１４６４３号明細書
【特許文献９】独国特許出願公開第１０２００９０１８９５１号明細書
【特許文献１０】西独国特許出願公開第３３２４６８７号明細書
【特許文献１１】欧州特許出願公開第６５２６２４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって本発明の課題は、強度、伝導率および可鋳性に関して改良された銅合金ならびに強度および伝導率に関して改良された導電構造部材を示すことである。特に、本発明は、一体的に鋳造された非同期機用改良かご形回転子を示す。このとき、合金元素の選択は、健康および環境に対する影響をも考慮した上で行われるべきである。特に、鉛とカドミウムは避けるべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、銅合金に関しては請求項１の特徴により、構造部材に関しては請求項１１の特徴により、かつかご形回転子に関しては請求項１２の特徴により表現されている。その他の引用形式の請求項は、本発明の有利な形態および別の形態に関する。
【０００８】
本発明は、重量％で以下の組成を有する銅合金を含む：
Ａｇ、Ｎｉ、Ｚｎ、ＳｎおよびＡｌからなる群から少なくとも３つの元素それぞれ０．０５から０．５％、
残部Ｃｕならびに不可避的不純物、
任意に、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂからなる群から１つ以上の元素０．０１から０．２％。
【０００９】
本発明はこのとき、金属強度は不純物原子の挿入により向上するという考えから始まっている。このようにして他の成形加工工程なしにすでに高い強度値を得ることができるので、特に鋳造合金にとってこの効果は興味深いものである。銅における固溶強化に対し特に大きな効果を有するのは元素Ａｌ、Ｓｎ、ＮｉおよびＺｎである。純銅の強度を固溶強化で向上させようとする場合は、ＡｌおよびＳｎの添加が特に注目に値する。さらに、合金元素の添加が原則的に純銅の電気伝導率および熱伝導率を悪化させることは公知である。固溶体形成の分野では、しかし、銅の伝導率は元素Ｚｎ、Ａｇ、Ｎｉ、ＳｎおよびＡｌにより比較的少ししか影響を受けない。銅の電気伝導率が可能な限り少ししか損なわれないようにするには、ＺｎとＡｇの添加が特に注目に値する。元素Ａｇ、Ｎｉ、Ｚｎ、ＳｎおよびＡｌからなる群から少なくとも３つの元素を適切に選択することにより、特に有利な強度と伝導率との組み合わせを持つ鋳造材料を見出すことができる。それぞれの元素の含有量は、このとき、少なくとも０．０５重量％かつ多くても０．５重量％でなくてはならない。元素含有量が０．０５重量％より小さい場合、合金元素の効果は小さすぎる。好適には、合金元素が５つより少ない場合でも、元素含有量の合計は少なくとも０．２５重量％であってよい。元素含有量が０．５重量％より大きい場合、望ましくない合金分解もしくは偏析が起こるかもしれない。このような作用を回避するために、それぞれの元素の含有量は、好適には多くても０．３重量％であってよい。３つ以上の元素から合金を作ることにより、それより少ない元素を有する合金の融解範囲より大きな融解範囲を有する合金が生じる。これは、材料の可鋳性に良い影響をもたらす。好適には、銅合金は元素ＡｇまたはＳｎのうちの少なくとも１つを含む。これにより、特に有利な特性が生じる。特に好適には、銅合金は元素Ａｇを含む。これにより、電気伝導率に関して特に有利な特性が生じる。この合金に、任意に、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂからなる群から１つ以上の元素を０．０１から０．２重量％添加してもよい。これらの元素は、鋳造組織の細粒化をもたらし、したがって鋳造材料の強度を向上させる。これらは、溶融物の脱酸素により、さらに気体吸収を減少させることができる。望ましくない元素間相互作用を回避するために、元素Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂの含有量の合計は最大０．５重量％に制限されていてもよい。その代わりに、それぞれの元素の含有量は最大０．０７重量％に制限されていてもよい。
【００１０】
好適には、銅合金は重量％で以下の組成を有していてもよい：
Ａｇ、Ｎｉ、Ｚｎ、ＳｎおよびＡｌからなる群から３つの元素それぞれ０．０５から０．５％、
残部Ｃｕならびに不可避的不純物、
任意に、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂからなる群から１つ以上の元素０．０１から０．２％。
特に有利な強度と伝導率との組み合わせを持つ鋳造材料を見出すため、元素Ａｇ、Ｎｉ、Ｚｎ、ＳｎおよびＡｌからなる群から正確に３つの合金元素を添加することによりパラメータを十分変化させることが可能となる。正確に３つの合金元素の場合、合金を簡単に制御しながら製造することができる。好適には、銅合金は元素Ａｇを含む。これにより、電気伝導率に関して特に有利な特性が生じる。その他の２つの合金元素は、その場合、元素Ｎｉ、Ｚｎ、ＳｎおよびＡｌからなる群から選ばれる。以下の合金元素の組み合わせが特に興味を引くものであると判明した：
ａ）Ａｇ、Ｎｉ、Ｚｎをそれぞれ０．０５〜０．５重量％有する銅合金
ｂ）Ａｇ、Ｓｎ、Ｎｉをそれぞれ０．０５〜０．５重量％有する銅合金
ｃ）Ａｇ、Ｚｎ、Ａｌをそれぞれ０．０５〜０．５重量％有する銅合金
好適には、Ａｇ含有量はこのとき最大０．１５重量％である。
驚くべきことに、以下の元素の組み合わせも、有利な特性を有する合金を生じる：
ｄ）Ｓｎ、Ｚｎ、Ａｌをそれぞれ０．０５〜０．５重量％有する銅合金。
前述のａ）、ｂ）、ｃ）およびｄ）で記載された合金に、任意に、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂからなる群から１つ以上の元素を０．０１から０．２重量％添加してもよい。
【００１１】
好適には、銅合金は重量％で以下の組成を有していてもよい：
Ａｇ、Ｎｉ、Ｚｎ、ＳｎおよびＡｌからなる群から３つの元素それぞれ０．０６から０．３％、
残部Ｃｕならびに不可避的不純物、
任意に、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂからなる群から１つ以上の元素０．０１から０．２重量％。
Ａｇ、Ｎｉ、Ｚｎ、ＳｎおよびＡｌからなる群からの元素に関して、０．０６重量％より小さい含有量では強度の上昇は必ずしも十分ではない。０．３重量％より大きい元素含有量では、電気伝導率が激減しすぎて、例えば７０％ＩＡＣＳより小さいかもしれない。好適には、Ａｇ、Ｎｉ、Ｚｎ、ＳｎおよびＡｌからなる群からの元素の量の合計は、少なくとも０．２０重量％かつ最大０．７５重量％である。これにより、鋳放し状態の強度と電気伝導率に関して特に有利な特性の組み合わせを有する合金が生じる。特に好適には、Ａｇ含有量は、費用の理由から最大０．１５重量％である。
【００１２】
特に好適には、銅合金は重量％で以下の組成を有していてもよい：
Ａｇ、Ｎｉ、Ｚｎ、ＳｎおよびＡｌからなる群から３つの元素それぞれ０．０６から０．１５％、
残部Ｃｕならびに不可避的不純物、
任意に、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂからなる群から１つ以上の元素０．０１から０．２％。
Ａｇ、Ｎｉ、Ｚｎ、ＳｎおよびＡｌからなる群からの元素に関して、０．０６重量％より小さい含有量では強度の上昇は必ずしも十分ではない。０．１５重量％より大きい元素含有量では、電気伝導率が激減しすぎて、例えば７５％ＩＡＣＳより小さいかもしれない。好適には、Ａｇ、Ｎｉ、Ｚｎ、ＳｎおよびＡｌからなる群からの元素の量の合計は、少なくとも０．２０重量％かつ最大０．３５重量％である。
【００１３】
好適には、本発明による銅合金では、Ａｇ、Ｎｉ、Ｚｎ、ＳｎおよびＡｌからなる群からの任意の２つの合金元素の重量割合の比が最大１．５であるように、合金元素の量が選択されていてもよい。ここでは、その２つの合金元素のうちの多い方が、計算すべき商の分子となる。特に好適には、この重量比は最大１．３である。Ａｇ、Ｎｉ、Ｚｎ、ＳｎおよびＡｌからなる群からその都度の合金のために選択された元素がほぼ同じ重量割合で添加されて合金になっていれば、鋳放し状態での強度と伝導率に関して有利であると判明した。
【００１４】
本発明の好適な形態では、銅合金は重量％で以下の組成を有していてもよい：
Ａｇ：０．０６から０．５％
Ｎｉ：０．０６から０．５％
Ｚｎ：０．０６から０．５％
残部Ｃｕならびに不可避的不純物、
任意に、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂからなる群から１つ以上の元素０．０１から０．２％。このような合金は少なくとも６８％ＩＡＣＳの電気伝導率を有し、純銅の強度を３５％まで上回ることができる。
【００１５】
本発明の特に好適な形態では、銅合金は重量％で以下の組成を有していてもよい：
Ａｇ：０．０６から０．１５％
Ｎｉ：０．０６から０．１５％
Ｚｎ：０．０６から０．１５％
残部Ｃｕならびに不可避的不純物、
任意に、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂからなる群から１つ以上の元素０．０１から０．２％。このような合金はおよそ９０％ＩＡＣＳの電気伝導率を有し、これはＡｇ１重量％を含む銅合金（ＣｕＡｇ１）とほぼ同じである。純銅に対する強度の上昇は、鋳放し状態でおよそ２０％である。これにより、このような合金は非常に有利な特性の組み合わせを有する。相対的な強度の上昇は、相対的な伝導率の減少より大きい。合金割合が小さいので、この合金は市販の銅合金の費用水準にある。
【００１６】
本発明の他の好適な形態では、銅合金は重量％で以下の組成を有していてもよい：
Ａｇ：０．０６から０．１５％
Ｓｎ：０．０６から０．１５％
Ｎｉ：０．０６から０．１５％
残部Ｃｕならびに不可避的不純物、
任意に、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂからなる群から１つ以上の元素０．０１から０．２％。このような合金はおよそ８５％ＩＡＣＳの電気伝導率を有している。純銅に対する強度の上昇は、鋳放し状態でおよそ２０％である。これにより、このような合金は非常に有利な特性の組み合わせを有する。相対的な強度の上昇は、相対的な伝導率の減少より大きい。合金割合が少ないので、この合金は市販の銅合金の費用水準にある。
【００１７】
本発明の他の好適な形態では、銅合金は重量％で以下の組成を有していてもよい：
Ａｇ：０．０６から０．１５％
Ｚｎ：０．０６から０．１５％
Ａｌ：０．０６から０．１５％
残部Ｃｕならびに不可避的不純物、
任意に、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂからなる群から１つ以上の元素０．０１から０．２％。このような合金はおよそ８５％ＩＡＣＳの電気伝導率を有している。純銅に対する強度の上昇は、鋳放し状態でおよそ１０％である。元素ＺｎおよびＡｌにより、この合金は安価な選択肢の１つである。
【００１８】
本発明の他の好適な形態では、銅合金は重量％で以下の組成を有していてもよい：
Ｓｎ：０．０６から０．１５％
Ｚｎ：０．０６から０．１５％
Ａｌ：０．０６から０．１５％
残部Ｃｕならびに不可避的不純物、
任意に、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂからなる群から１つ以上の元素０．０１から０．２％。このような合金はおよそ８０％ＩＡＣＳの電気伝導率を有している。純銅に対する強度の上昇は、鋳放し状態でおよそ１０％である。この合金は銀を含んでいないので、特に安価な選択肢の１つである。
【００１９】
本発明のさらに別の一面は、銅合金からなる導電構造部材に関し、この構造部材は成形加工方法を使用して製造されており、前記銅合金は重量％で以下の組成を有する：Ａｇ、Ｎｉ、Ｚｎ、ＳｎおよびＡｌからなる群から少なくとも３つの元素それぞれ０．０５から０．５％、残部Ｃｕならびに不可避的不純物、任意に、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂからなる群から１つ以上の元素０．０１から０．２％。このような構造部材は、例えば、スイッチ、整流子、ループ本体、バスバー、接触子、ブラシ、ブリッジ、開閉装置用部品、かご形回転子の導体バーまたは短絡環あるいは他の部材であってよい。成形加工方法として、例えばダイカスト、精密鋳造、フルモールド鋳造あるいは他の方法のような鋳造法が理解される。主に半製品製造用の原料を鋳造する金型鋳造とは対照的に、前記の鋳造方法の場合、鋳造体は基本的にすでに所望の構造部材の形状を持っている。分離方法を使って、その構造部材の形状をほんの少しだけ変化させる別の加工工程を１つ以上実施してもよい。その例としては、湯口の除去あるいは構造部材表面の後処理がある。しかし、構造部材の材料を他の状態にする成形加工処理工程は入っていない。したがって、完成した構造部材は鋳放し状態にある。本発明による銅合金は、鋳放し状態での固溶強化により、純銅よりも高い強度を有する。電気伝導率は、純銅に対して比較的少ししか減少していない。本発明による合金は、さらに、良好な可鋳性を示す：これらはわずかな気体吸収傾向を示すだけであり、良好な金型充填性能を特徴とする。合金元素および合金組成を適切に選択することにより、その都度の使用に適合した合金を見出すことができる。特に、Ａｇの含有量を０．１５重量％に制限してもよい。本発明による合金の金属費用は、純銅に対して最大１５％高くなっている。成形加工方法で製造された構造部材は、半製品から作製された構造部材よりも製造費用が少ない。したがって、本発明による構造部材の総費用は、他の構造部材の総費用より安い。本発明による合金は、任意に、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂからなる群から１つ以上の元素０．０１から０．２重量％を含んでいてもよい。これらの元素は、鋳造組織の細粒化をもたらし、したがって鋳造材料の強度を向上させる。これらは、溶融物の脱酸素により、さらに気体吸収を減少させることができる。
【００２０】
本発明のさらに別の一面は、複数の導体バーおよび２つの短絡環を有するかご形回転子に関し、前記導体バーおよび短絡環は銅合金から一体的に鋳造されたものである。本発明によれば、銅合金は重量％で以下の組成を有する：Ａｇ、Ｎｉ、Ｚｎ、ＳｎおよびＡｌからなる群から少なくとも３つの元素それぞれ０．０５から０．５％、残部Ｃｕならびに不可避的不純物、任意に、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂからなる群から１つ以上の元素０．０１から０．２％。
【００２１】
本発明はこのとき、かご形回転子の導体バーおよび短絡環を一体的に鋳造するという考えから始まっている。そのための適切な鋳造法は、ダイカスト、精密鋳造、フルモールド鋳造あるいは他の方法であってよい。銅合金は、その高い電気伝導率により、かご形回転子の製造によく適している。非同期機の高い回転数により特にかご形回転子の導体バーには大きな力が作用するので、使用する銅合金はすでに鋳放し状態で高い強度を有していなくてはならない。特に適しているのは、したがって、重量％で以下の組成を有する銅合金である：Ａｇ、Ｎｉ、Ｚｎ、ＳｎおよびＡｌからなる群から少なくとも３つの元素それぞれ０．０５から０．５％、残部Ｃｕならびに不可避的不純物。本発明による銅合金は、鋳放し状態での固溶強化により、純銅よりも高い強度を有する。電気伝導率は、純銅に対して比較的少ししか減少していない。本発明による合金は、さらに、良好な可鋳性を示す：これらは、わずかな気体吸収傾向を示すだけであり、良好な金型充填性能を特徴とする。本発明による合金は、任意に、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂからなる群から１つ以上の元素０．０１から０．２重量％を含んでもよい。これらの元素は、鋳造組織の細粒化をもたらし、したがって鋳造材料の強度を向上させる。合金元素および合金組成を適切に選択することにより、その都度の使用に適合した合金を見出すことができる。特に、以下の合金が好適であると判明している：
【００２２】
重量％で以下の組成を有する銅合金：
Ａｇ：０．０６から０．１５％
Ｎｉ：０．０６から０．１５％
Ｚｎ：０．０６から０．１５％
残部Ｃｕならびに不可避的不純物；
【００２３】
代替的に：重量％で以下の組成を有する銅合金：
Ａｇ：０．０６から０．１５％
Ｓｎ：０．０６から０．１５％
Ｎｉ：０．０６から０．１５％
残部Ｃｕならびに不可避的不純物；
【００２４】
代替的に：重量％で以下の組成を有する銅合金：
Ａｇ：０．０６から０．１５％
Ｚｎ：０．０６から０．１５％
Ａｌ：０．０６から０．１５％
残部Ｃｕならびに不可避的不純物；
【００２５】
代替的に：重量％で以下の組成を有する銅合金：
Ｓｎ：０．０６から０．１５％
Ｚｎ：０．０６から０．１５％
Ａｌ：０．０６から０．１５％
残部Ｃｕならびに不可避的不純物。
【００２６】
上述の合金それぞれに対し、任意に、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂからなる群から１つ以上の元素０．０１から０．２重量％を添加してもよい。本発明による合金の金属費用は、純銅に対して最大１５％高くなっている。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明を以下の実施例に基づいて詳細に説明する。
【００２８】
表１は、調査した合金の一覧表を示す。それぞれの合金に対して、試料の組成、鋳放し状態で算出した引張強さＲｍ、およびＩＡＣＳ値で表した相対的な電気伝導率が記載されている。合金組成から計算して生じる金属費用は、純銅（試料Ｎｏ．１）の金属費用を標準にして定めたものである。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
試料Ｎｏ．２は、銅９９％および銀１％を有する基準合金である。この合金は、強度および伝導率に関して優れた特性を持つが、しかし、高い金属費用により、かなり特殊な用途の場合にのみ効率的に使用可能である。
【００３１】
試料Ｎｏ．３は、だいたい銀０．５％、ニッケル０．５％かつ亜鉛０．５％を有する銅合金である。この合金により、純銅の強度を約３５％上回る強度が得られる。電気伝導率は６８％ＩＡＣＳである。
【００３２】
試料Ｎｏ．４は、だいたい銀０．１％、ニッケル０．１％かつ亜鉛０．１％を有する銅合金である。この合金により、純銅の強度を約２０％上回る強度が得られる。電気伝導率は９１％ＩＡＣＳである。したがって、相対的な強度の上昇は、相対的な電気伝導率の減少よりも明らかに大きい。この驚くべき合金の特性の組み合わせを、それぞれの合金元素の個別の役割から予想することはできない。相対的な金属費用の上昇は、相対的な強度の上昇よりも小さく、したがって例えば導体バーの断面を減少させることにより補償することができる。したがって、この合金は、鋳造された非同期機のかご形回転子で使用するための非常に優れた特性の組み合わせを提供する。
【００３３】
試料Ｎｏ．５は、だいたい銀０．１％、スズ０．１３％かつニッケル０．１％を有する銅合金である。この合金により、純銅の強度を約２０％上回る強度が得られる。電気伝導率は８４％ＩＡＣＳである。したがって、相対的な強度の上昇は、相対的な電気伝導率の減少よりも大きい。この驚くべき合金の特性の組み合わせを、それぞれの合金元素の個別の役割から予想することはできない。相対的な金属費用の上昇は、相対的な強度の上昇よりも小さい。
【００３４】
試料Ｎｏ．６は、だいたい銀０．１％、亜鉛０．１％かつアルミニウム０．１％を有する銅合金である。この合金により、純銅の強度を約６％上回る強度が得られる。電気伝導率は８４％ＩＡＣＳである。元素ＺｎおよびＡｌにより、この合金は安価な選択肢の１つである。
【００３５】
試料Ｎｏ．７は、だいたいスズ０．１％、亜鉛０．１％かつアルミニウム０．１％を有する銅合金である。この合金により、純銅の強度を約８％上回る強度が得られる。電気伝導率は７８％ＩＡＣＳである。この合金は銀を含んでいないので、特に安価な選択肢の１つである。
【国際調査報告】
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