(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板を重ねて形成した回転子コアを受け入れてその回転子コアの半径方向の動きを固定する凹部を形成した鋳型と、
駆動手段により該鋳型の凹部に収納された回転子コアの一端面に向けて移動し、その一端面に作用してその回転子コアの軸心方向の動きを固定するための保持部とを含み、
上記凹部及び上記保持部で固定された回転子コアに形成された複数のスロットに溶湯を供給することにより、複数の導体棒とこれら導体棒の端部間を連結する１対の端絡環とを成形する、誘導電動機のカゴ形回転子の導体鋳造装置において、
上記保持部の移動量は、回転子コアの軸方向長さに対応して調節可能である、
上記の導体鋳造装置。
【請求項２】
鋼板を重ねて形成した回転子コアを受け入れてその回転子コアの半径方向の動きを固定する凹部を形成した鋳型と、
駆動手段により該鋳型の凹部に収納された回転子コアの一端面に向けて移動し、その一端面に作用してその回転子コアの軸心方向の動きを固定するための保持部とを含み、
上記凹部及び上記保持部で固定された回転子コアに形成された複数のスロットに溶湯を供給することにより、複数の導体棒とこれら導体棒の端部間を連結する１対の端絡環とを成形する、誘導電動機のカゴ形回転子の導体鋳造装置において、
上記保持部のみ交換して、鋳型を共通にした
上記の導体鋳造装置。
【請求項３】
鋼板を重ねて形成した回転子コアを受け入れてその回転子コアの半径方向の動きを固定する凹部を形成した鋳型と、
駆動手段により該鋳型の凹部に収納された回転子コアの一端面に向けて移動し、その一端面に作用してその回転子コアの軸心方向の動きを固定するための保持部とを含み、
上記凹部及び上記保持部で固定された回転子コアに形成された複数のスロットに溶湯を供給することにより、複数の導体棒とこれら導体棒の端部間を連結する１対の端絡環とを成形する、誘導電動機のカゴ形回転子の導体鋳造装置において、
上記保持部は、上記駆動手段により回転子コアの上記一端面に向けて移動するシリンダと、このシリンダに連結されこのシリンダの移動によって回転子コアの上記一端面に作用する押圧部材とからなり、その押圧部材は、回転子コアの軸方向長さに対応した軸方向寸法のものが選択されて上記シリンダに装着される、
上記の装置。
【請求項４】
上記押圧部材はカップ状の部材からなり、そのカップ状部材の一端面は回転子コアの一端面に直接作用する、請求の範囲第３項記載の誘導電動機のカゴ形回転子の導体鋳造装置。
【請求項５】
上記押圧部材はカップ状の部材と、そのカップ状部材の一端面と回転子コアの一端面との間に挿入されるスペーサとからなり、そのスペーサは回転子コアの軸方向長さに対応した軸方向寸法のものが選択される、請求の範囲第３項記載の誘導電動機のカゴ形回転子の導体鋳型装置。
【請求項６】
上記保持部は、第１のシリンダー、第１のシリンダーに連結された第１のカップ、第１のシリンダーとは独立に動作する第２のシリンダー、第２シリンダーに連結された第２のカップとからなり、この第１のカップは鋳型の凹部に収納された回転子コアの一端面に作用し、また、第２のカップは反湯口側に形成される端絡環キャビティに充填された溶湯を付加的に加圧する、請求の範囲第１、２、３、４、５項のいずれか１項記載の誘導電動機のカゴ形回転子の導体鋳造装置。
【請求項７】
上記導体鋳造装置は、熱膨張率が上記回転子コアを構成する鋼板のそれよりも大きく、軸方向寸法が回転子コアのそれよりも短くはなく、かつ内部には加熱手段を備えたスリーブ部を有する第１のマンドレルを付属装置として備え、
上記第１のマンドレルは、上記鋳型の凹部に受け入れられる前の回転子コアの中央開口に挿入されてから上記加熱手段により加熱されることにより、上記スリーブの熱膨張によって回転子コアの上記中央開口の内周に凹凸が形成されないようにした、請求の範囲第１項、２項または３項のいずれか１項に記載の誘導電動機のカゴ形回転子の導体鋳造装置。
【請求項８】
上記導体鋳造装置は、回転子コアの中央開口に挿入され得る外径をもつ軸部と、その軸部の一端には支持具を、他端には該軸部の外径より大径の肩部を備えた端部とを備えた第２のマンドレルを付属装置として備え、
鋳型の凹部に受け入れられた回転子コアの中央開口に挿入されて、鋳造が終わったときは、この第２のマンドレルの支持部具を掴むことによって回転子コアを第２のマンドレルとともに鋳型の凹部の外に搬出する、請求の範囲第１項、２項または３項のいずれか１項に記載の誘導電動機のカゴ形回転子の導体鋳造装置。
【請求項９】
上記鋳型は、回転子コアを収納する凹部の内面に、軸方向に複数個のエアベントを備えたことを特徴とする請求の範囲第１項、２項または３項のいずれか１項に記載の誘導電動機のカゴ形回転子の導体鋳造装置。
【請求項１０】
以下の諸ステップからなる誘導電動機のカゴ形回転子の導体鋳造方法。
（ａ）マンドレルのスリーブ部に鋼板の中央開口を通して、鋼板を所定の厚さに積層し、
（ｂ）上記スリーブを加熱して熱膨張させることによって、積層されたときに生じた積層鋼板の中央開口の内周の凹凸を無くし、
（ｃ）上記積層された鋼板を軸方向に加圧し、外周を仮固定して、回転子コアを構成し、
（ｄ）上記回転子コアを導体鋳造装置に形成された鋳型の凹部に収納し、
（ｅ）上記回転子コアの軸方向寸法に合わせて、上記回転子コアの軸方向一端に作用する保持部の軸方向寸法または保持部のストロークを調整し、
（ｆ）上記保持部で保持された回転子コアの形成された複数のスロットに湯を供給することにより、複数の導体棒とこれら導体棒の端部間を連結する１対の端絡環とを成形する。
【請求項１１】
上記ステップ（ｃ）と（ｄ）との間に、回転子コアの中央開口に挿入され得る外径をもつ軸部と、その軸部の一端には支持具を、他端には該軸部の外径より大径の肩部を備えた端部とを備えたマンドレルを挿入するステップが加わり、
さらに、上記ステップ（ｆ）の後に、上記マンドレルを利用して、回転子コアに複数の導体棒と一対の端絡環とが成形されてなる回転子を鋳型から搬出するステップが加わる、
請求の範囲第１０項記載の誘導電動機のカゴ形回転子の導体鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、誘導電動機のカゴ型回転子の導体鋳造方法および鋳造装置に関する。
背景技術
誘導電動機に使用されるカゴ形回転子を製造する際に、回転子鉄心の複数個のスロットに配置される導体棒と回転子鉄心の軸方向の両端で各導体棒を連結する端絡環とを、ダイカスト等の鋳造によって一体成形する方法が知られている。このような導体成形方法は、生産性に優れるとともに所望形状の導体を容易に成形することができるので電動機の特性向上を図ることができるという利点を有している。そのため、従来より特に小型誘導電動機において広く採用されている。従来の誘導電動機のカゴ形回転子の製造方法を図１４のフローチャートと図１５（ａ）、図１５（ｂ）、１５（ｃ）及び図１５（ｄ）の概略図を用いて説明する。
カゴ形回転子１２は、円周方向複数のスロット４４を形成した積層鋼板１１（図１５（ａ））を複数枚重ね合わせたものと、その重ね合わされた積層鋼板１１のスロット４４を貫通する導体棒４６（図１５（ｄ））とを備える。
そこで、このカゴ形回転子１２の製造方法を図１４のフローチャートによって以下に説明する。
まず、固定されたマンドレル９０（図１５（ｂ））に積層鋼板１１の中央に形成された穴を通すことによって、積層鋼板１１を複数枚重ね合わせてスタックして回転子コア１２とする（ステップＳ１１）。次に、このスタックした回転子コア１２の積厚を測定して積厚を調整（ステップＳ１２）する。それから、図１５（ｂ）に示すように、回転子コア１２の上端及び下端をバランスリング９２で挟んで、締結部９４，９６でもって固定する（ステップＳ１３，図１５（ｂ））。
それから、回転子コア１２を予熱した後（ステップＳ１４）、回転子コア１２を金型に挿入してアルミニウム等の溶湯を高速高圧で充填する。すなわち、ダイキャストを行う（ステップＳ１５）。回転子コア１２のスロット４４内で溶湯が凝固した後、回転子コア１２からマンドレル９０を抜き取る（ステップＳ１６）。
図１５（ｄ）は回転子コア１２からマンドレル９０を抜き取った状態を示してい
一般には、マンドレル９０の直径は、図１５（ｃ）に示されるように、積層鋼板１１の中央に形成された穴の直径よりｄ（ガタ分）だけ小さく選定されるため、図１５（ｂ）、図１５（ｄ）に示されるように、スタックされた複数枚の積層鋼板１１の中央穴は揃わず、内側面に凹凸ができてしまう。この凹凸は、後加工を行うことによって削り取られ、回転軸の挿入を容易にしている。また、同時に回転子コア１２の外側面の加工を行ってその凹凸を削り取ることもある。
しかしながら、このような回転子コアの導体鋳造方法では、金型やマンドレル等の鋳造のための治具の必要種類数や必要個数の点や治具の性能の点で問題があり、回転子コアの成形効率や品質に影響するという問題がある。
つまり、多種類の出力仕様の誘導電動機を製造する場合、多くの種類の金型を必要とするという問題がある。通常、誘導電動機はカゴ形回転子の径を同径としたままで、軸方向の長さを異ならせることによって出力を異ならせている。そのため、多種類の出力仕様に対して同径で軸方向の長さが異なる回転子コアを必要とする。ところが、回転子コアの軸方向の長さが異なるごとに（径は同じでも）別個の金型を必要とする。そのため。異なる出力仕様の誘導電動機に対してそれぞれ金型が必要となり、多くの種類の金型を必要とすることになる。
また、マンドレルについても、長さの異なる回転子コアに対して別個のマンドレルを必要とするという問題がある。一般に、回転子コアの鋳造時において、積み重ねた積層鋼板を固定する手段としてマンドレル方式が知られている。このマンドレル方式では、積層鋼板を軸方向の上下を締結具で挟み、圧力を印加して固定を行う治具として固定用のマンドレルを用いており、軸方向の長さが異なる各種類の回転子コアに対してそれぞれ固定用のマンドレルを必要としている。また、この固定マンドレルは取り外しに時間がかかるため、回転子コアを量産する場合に固定マンドレルをローテーションさせて使用することが難しく、そのため、固定マンドレルを回転子コアの鋳造本数分だけ必要とし、多数の固定マンドレルを用意する必要があるという問題もある。
さらに、鋳造した回転子コアを誘導電動機の出力軸に固定するために、回転子コアの内径加工を必要とするという問題がある。積層鋼板をマンドレルにスタックして回転子コアを構成する場合、一般にスタックの作業性からマンドレルのスリーブ径と積層鋼板の内径との間の隙間によってガタ分（図１５（ｃ）のｄ）が有るため、回転子コアの内径の揃いが悪くなる。この回転子コアを誘導電動機の出力軸に取り付ける場合、通常焼き填めによって固定しているため、回転子コアの内径を内径加工によって揃えないまま取付けを行うと、出力軸が湾曲したり回転子の初期バランスが悪化することになる。
発明の開示
本発明は、金型やマンドレル等の鋳造のための治具の必要種類数や必要個数を減少させ、治具の性能を改善して、回転子コアの成形効率や品質を向上させることを目的とする。
さらに、詳細には、誘導電動機のカゴ型回転子の導体鋳造方法および鋳造装置において、多種類の出力仕様に対応したカゴ形回転子の鋳造を行う場合に、必要とする金型を少種類とすることを目的とし、必要とするマンドレルを少種類とすることを他の目的とし、マンドレルの取扱時間を短絡し、必要とするマンドレルの個数を少数とすることを他の目的とする。また、誘導電動機のカゴ型回転子の導体鋳造方法および鋳造装置において、回転子コアの内径加工を必要としないことを別の目的とする。
上記目的を達成するため、本発明による誘導電動機のカゴ形回転子の導体鋳造装置は、鋼板を重ねて形成した回転子コアを受け入れてその回転子コアの半径方向の動きを固定する凹部を形成した鋳型と、駆動手段により該鋳型の凹部に収納された回転子コアの一端面に向けて移動し、その一端面に作用してその回転子コアの軸心方向の動きを固定するための保持部とを含み、上記凹部及び上記保持部で固定された回転子コアに形成された複数のスロットに溶湯を供給することにより、複数の導体棒とこれら導体棒の端部間を連結する１対の端絡環とを成形するものであって、上記保持部の移動量は、回転子コアの軸方向長さに対応して調節可能となっている。
または上記保持部を、上記駆動手段により回転子コアの上記一端面に向けて移動するシリンダと、このシリンダに連結されこのシリンダの移動によって回転子コアの上記一端面に作用する押圧部材とから構成して、その押圧部材は、回転子コアの軸方向長さに対応した軸方向寸法のものが選択されて上記シリンダに装着されるようにしている。または、鋳型は共通にして、シリンダと押圧部材ごとコアの軸方向長さに対応したものに交換するようにしてもよい。
好ましくは、上記押圧部材は、回転子コアの軸方向長さに対応した軸方向寸法のもカップ状の部材からなるか、または、一定の軸方向寸法のカップ状の部材に回転子コアの軸方向長さに対応した軸方向寸法のスペーサが組合わさったものからなる。また、より高い鋳造品質が要求されるロータについては、二重シリンダを使用し、局部加圧を行うことができる。二重シリンダを使用しても、上記単一シリンダの機能はすべて実現できる。
好ましくは、導体鋳造装置は、熱膨張率が上記回転子コアを構成する鋼板のそれよりも大きく、軸方向寸法が回転子コアのそれよりも短くはなく、かつ内部には加熱手段を備えたスリーブ部有する第１のマンドレルを付属装置として備えており、上記第１のマンドレルは、上記鋳型の凹部に受け入れられる前の回転子コアの中央開口に挿入されてから上記加熱手段により加熱されることにより、上記スリーブの熱膨張によって回転子コアの上記中央開口の内周に凹凸が形成されないようにしている。
好ましくは、導体鋳造装置は、回転子コアの中央開口に挿入され得る外径をもつ軸部と、その軸部の一端には支持具を、他端には該軸部の外径より大径の肩部を備えた端部とを備えた第２のマンドレルを付属装置として備えており、鋳型の凹部に受け入れらた回転子コアの中央開口に挿入されて、鋳造が終わったときは、この第２のマンドレルの支持部具を掴むことによって回転子コアを第２のマンドレルとともに鋳型の凹部の外に搬出する。
好ましくは、鋳型は、回転子コアを収納する凹部の内面に、軸方向に複数個のエアベントを備えている。
また、本発明による誘導電動機のカゴ形回転子の導体鋳造方法は、（ａ）マンドレルのスリーブ部に鋼板の中央開口を通して、鋼板を所定の厚さに積層し、（ｂ）上記スリーブを加熱して熱膨張させることによって、積層されたときに生じた積層鋼板の中央開口の内周の凹凸を無くし、（ｃ）上記積層された鋼板を軸方向に加圧し、外周を仮固定して、回転子コアを構成し、（ｄ）上記回転子コアを導体鋳造装置に形成された鋳型の凹部に収納し、（ｅ）上記回転コアの軸方向寸法に合わせて、上記回転子コアの軸方向一端に作用する保持部の軸方向寸法または保持部のストロークを調整し、（ｆ）上記保持部で保持された回転子コアの形成された複数のスロットに湯を供給することにより、複数の導体棒とこれら導体棒の端部間を連結する１対の端絡環とを成形する。
好ましくは、上記ステップ（ｃ）と（ｄ）との間に、回転子コアの中央開口に挿入され得る外径をもつ軸部と、その軸部の一端には支持具を、他端には該軸部の外径より大径の肩部を備えた端部とを備えたマンドレルを挿入するステップが加わり、さらに、上記ステップ（ｆ）の後に、上記マンドレルを利用して、回転子コアに複数の導体棒と一対の端絡環とが成形されてなる回転子を鋳型から搬出するステップが加わる。
本発明によれば、誘導電動機のカゴ型回転子の導体鋳造方法および鋳造装置において、金型やマンドレル等の鋳造のための治具の必要種類数や必要個数を減少させ、治具の性能を改善して、回転子コアの成形効率や品質を向上させることができる。
さらに、多種類の出力仕様に対応したカゴ形回転子の鋳造を行う場合に、必要とする金型およびマンドレルを少種類とすることができ、また、マンドレルの取扱時間を短縮し、必要とするマンドレルの個数を減少させることができる。また、回転子コアの内径加工を行うことなく誘導電動機のカゴ型回転子の導体鋳造を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明による誘導電動機のカゴ形回転子の導体鋳造装置の一例を説明するための図である。
図２（ａ）は、本発明によるカゴ形回転子の導体鋳造装置の鋳型の凹部に回転子コアが収納され保持部で固定されている状態を示す図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の導体鋳造装置の鋳型の凹部に軸方向寸法の短い回転子コアが収納されたため、保持部のピストンの移動ストロークを大きくしたことを説明するための図である。
図３（ａ）は、図２（ａ）の導体鋳造装置で成形された導体棒と外導体棒の端部を連結する端絡環とを回転子コアが備えたものを軸に焼き填めすることによって固定してカゴ形回転子を形成したことを示す図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のｂ−ｂ断面からみた断面図であり、図３（ａ）は図３（ｂ）のａ−ａ断面からみた一部断面図である。
図４は、鋼板を積層して回転子コアを形成し、導体鋳造装置でその回転子コアに導体部分（導体棒及び端絡環）を成形し、回転子コアに導体部分が成形されたものを導体鋳造装置から搬出するまでの一連の処理を説明するためのフローチャートである。
図５（ａ）は、鋼板を積層した状態を示し、図５（ｂ）は積層鋼板の中央開口にマンドレルを差し込んだ状態を示し、図５（ｃ）は図５（ｂ）の状態の上面図であり、図５（ｄ）は図５（ｂ）のマンドレルに熱膨張を与えた状態を示し、図５（ｅ）は図５（ｄ）の状態の上面図である。
図６（ａ）は、図５（ｄ）のマンドレルを冷却した状態を示し、図６（ｂ）は図６（ａ）の状態の上面図であり、図６（ｃ）は図６（ａ）の状態からマンドレルを引き抜いた状態を示し、図６（ｄ）はそのマンドレルの斜視図である。
図７は、回転子コアを導体鋳造装置に搬送するために、また、回転子コアに導体棒及び端絡環が成形されたものを導体鋳造装置から搬出するために使用される、回転子コアに挿入されるマンドレルの一形態を示す図である。
図８（ａ）及び図８（ｂ）は、導体鋳造装置の鋳造凹部に収納される回転子コアの軸方向寸法の長短によって、回転子コアの端部に作用して回転子コアを保持する保持部のカップ部の軸方向寸法を変えることを説明するための図である。
図９（ａ）及び図９（ｂ）は、導体鋳造装置の鋳造凹部に収納される回転子コアの軸方向寸法の長短によって、カップ部と回転子コアの端部との間に介在するスペーサの軸方向寸法を変えることを説明するための図である。
図１０は、導体鋳造装置でもってバランスリングを備えた回転子の導体を成形することを説明するための図である。
図１１は、鋳造凹部に収納される回転子コアの端面に作用し回転子コアを保持するカップの他に、反湯口側の端絡環形成部に局部加圧をするカップを備え、それぞれのカップを各シリンダで独立に駆動するようにした導体鋳造装置を示し、その導体鋳造装置における回転子コアには図２（ａ）に示される形態のマンドレルが用いられていることを示している。
図１２は、図１１に示される形態のマンドレルに代えて、回転子コアの軸方向長さと同じ長のスリーブを有するマンドレルが用いられていることを示す図である。
図１３（ａ）および図１３（ｂ）は、図２（ａ）および図２（ｂ）に示されたマンドレルを図１２に示すマンドレルに代えたときの状態を示す図である。
図１４は、鋼板を積層して回転子コアを形成し、導体鋳造装置でその回転子コアに導体部分（導体棒及び端絡環）を成形し、回転子コアに導体部分が成形されたものを導体鋳造装置から搬出するまでの一連の処理の従来例を説明するためのフローチャートである。
図１５（ａ）は鋼板を積層した状態を示し、図１５（ｂ）は積層鋼板の中央開口にマンドレルを差し込んで導体を成形する状態を示し、そのときの回転子コアの中央開口には凹凸が生じていることを模式的に示し、図１５（ｃ）はマンドレルと回転子コアとの間には隙間が生じることを示し、図１５（ｄ）は導体が成形された後の、マンドレルを抜き去ったあとの回転子にはその中央開口には凹凸が解消されずに残っていることを模式的に示す図である。
発明を実施するための最良の形態
本発明による誘導電動機のカゴ形回転子の導体鋳造装置の１実施例を図１，図２（ａ）、図２（ｂ）を用いて説明する。
導体鋳造装置１０は、カゴ形回転子の回転子コア１２を収容する凹部１４と、凹部１４に連通する湯口１６とを有する鋳型１８を備えている。凹部１４と湯口１６は、二方向にほぼ対称に分岐した湯道２０によって連結される。鋳造１８は、鉛直方向（図１の縦方向）に延びる見切り面２２によって固定型２４と可動型２６とに分割される。可動型２６は固定型２４に対して水平方向（図中の矢印Ａで示される横方向の）に往復可動可能である。これによって、鋳型１８は回転子コア１２に対して半径方向に開閉する構造となる。
金型は固定型２４および可動型２６からなる。さらに、固定型２４および可動型２６は、主型２４ａ，２６ａと、該主型２４ａ，２６ａに入れ子となっている副型２４ｂ，２６ｂとからそれぞれ構成される。凹部１４，湯口１６および湯道２０は、見切り面２２から固定型２４および可動型２６にほぼ同一形状で凹設され、両型２４，２６を組み合わせると１つの鋳型キャビティおよび湯口系列を構成する。なお、副型２４ｂ，２６ｂには凹部１４，湯口１６および湯道２０が形成される。
湯口１６は凹部１４の直下に配設され、湯道２０は凹部１４の下端周壁で開口している。湯口１６の下方位置の固定型２４および可動型２６の各主型２４ａ，２６ａには受容部２８が形成され、該受容部２８にはダイカストマシン等の鋳造機械の射出先端（図示せず）が装着される。また、固定型２４および可動型２６には、鋳造時にキャビィティ内からガスを排出するための複数のエアベント（第１エアベント１５，第２エアベント１７）が、見切り面２２に沿って形成される。エアベントは、主型２４ａ，２６ａおよび副型２４ｂ，２６ｂを貫通し、一端は凹部１４の上端周壁ないし内周壁に開口し、他端は主型２４ａ，２６ａに形成されたチルベント（第１チルベント３０，第２チルベント３１）を介して外気側に開口する。
可動型２６は、主型２６ａの見切り面２２から突出する複数の案内ピン３２と、副型２６ｂの見切り面２２から突出するコア支持レール３４とを備える。また、固定型２４は、案内ピン３２およびコア支持レール３４に対応する位置に、それぞれ見切り面２２から凹設される案内溝３６およびレール受容溝３８を備える。さらに可動型２６には、導体が精製された回転子コア１２を凹部１４から押し出すための押出板４０および複数の押出ピン４２が設置される。
次にカゴ形回転子の回転子コア１２を図３（ａ）及び図３（ｂ）を参照して説明する。
回転子コア１２は、珪素鋼板１１等の磁性薄板の積層体からなり、ほぼ円筒状の外周縁に沿って軸方向に貫通形成された複数の各スロット４４内に成形される導体棒４６と、回転子コア１２の軸方向の両端に形成され、複数の導体棒４６を相互に連結する一対の端絡環４８とを備える。複数の導体棒４６および一対の端絡環４８は、導体鋳造装置１０によって、アルミニウムダイスト等の鋳造によって一体成形される。導体部分が一体成形された回転子コア１２は、中央の円筒状開口５０において軸５２に焼き填め等によって固定されて周知のカゴ形回転子が形成される。
回転子コア１２は、図２（ａ）に示すマンドレル５４（以下、このマンドレルを簡易マンドレルという）によって支持された状態で鋳型１８の凹部１４に配置される。簡易マンドレル５４は、軸部と該軸部の下端のベースに軸部の外径より大径に設けられた肩部とを備え、軸部を回転子コア１２の軸心部の開口孔内に挿入し、肩部によって回転子コア１２の下端部を支持することによって、回転子コア１２の搬送を行う治具である。この簡易マンドレル５４は、少なくとも回転子コア１２の搬送機能を備えていれば充分であり、簡易マンドレル５４の軸部の外径は、挿入時に回転子コア１２との間に隙間が生じる程度の小径に形成する。また、簡易マンドレル５４は下方に突出した下端部を有し、可動型２６のコア支持レール３４の案内用の一対の突条６２内にはめ込まれることによって、簡易マンドレル５４および回転子コア１２をコア支持レール３４上に摺動可能に係合して支持される。また、簡易マンドレル５４の上端には、簡易マンドレル５４自体あるいは回転子コア１２を支持した簡易マンドレル５４を移動するためのリング状の支持具が設けられている。
簡易マンドレル５４に支持された回転子コア１２は、図１及び図２（ａ）に示すように軸線を鉛直に向けた状態で、可動型２６のコア支持レール３４に載置される。
簡易マンドレル５４で支持した回転子コア１２を可動型２６の凹部１４に挿入し、可動型２６を移動して固定型２４に組み付けると、回転子コア１２はその外周面を凹部１４の周壁にほぼ一様に密接させた状態で凹部１４内の所定位置に収容される。このとき、凹部１４の下端領域には、回転子コア１２の軸方向端面および簡易マンドレル５４のベースの肩部の外周面と、凹部１４の壁面との間に、端絡環４８を成形するための環状の第１端絡環キャビィティ６４が画成される。同様に、凹部１４の上端には、回転子コア１２の軸方向端面およびカップ７２（後述）の外周面と、凹部１４の壁面との間に、端絡環４８を成形するための環状の第２端絡環キャビィティ６６が画成される。第１端絡環キャビィティ６４および第２端絡環キャビィティ６６は、回転子コア１２の複数のスロット４４と連通している。
導体鋳造装置１０は、さらに、端部を回転子コア１２の上端部と当接させて回転子コア１２を凹部１４内で固定保持を行う保持部７０を備える。該保持部７０は回転子コア１２の端部に向かう方向に移動調節可能な構成となっている。図２（ａ）に示す保持部７０は、回転子コア１２の上端と当接して回転子コア１２を保持固定し押圧するカップ７２と、該カップ７２を駆動するためのシリンダー７３とからなる。保持部７０の回転子コア１２の端部に向かう方向の移動調節をシリンダー７３のストローク長の調整によって行なわれる。図２（ａ）は回転子コア１２の軸方向寸法が長いためシリンダのストローク長は短く、また。図２（ｂ）は回転子コア１２の軸方向寸法が短いためシリンダのストローク長は長く、調整されることを示す。
シリンダー７３が回転子コア１２側に作動すると、カップ７２は凹部１４内の回転子コア１２の上端と当接して回転子コア１２を押圧する。これによって、回転子コア１２はカップ７２とコア支持レール３４との間で凹部１４内の所定位置に保持される。
また、カップ７２の軸方向端面は第２端絡環キャビティ６６を画成しており、第２端絡環キャビティ６６に充填された溶湯を加圧する。
次に、導体鋳造装置１０による鋳造処理の前段階において行われる、積層鋼板１１積み重ねて回転子コア１２を構成するための手順を図５（ａ）−図５（ｅ）、図６（ａ）−図６（ｄ）を参照して説明する。
積層鋼板１１をスタックするには、図６（ｄ）に示すようなマンドレル８０（以下、このマンドレルに開きマンドレルという）を用いる。この開きマンドレル８０はスリーブ部８０ａとスタックした積層鋼板１１を支持するための肩部８０ｂとを備えている。スリーブ部８０ａの熱膨張率は積層鋼板１１より大きく、積み重ねて形成する回転子コア１２の軸方向長さより長い軸長とし、軸内に加熱ヒータ８２等の加熱手段と冷却管路８４等の冷却手段を備えている。加熱ヒータ８２によって加熱すると、スリーブ部８０ａは半径方向に膨張し、各積層鋼板１１の内径を内側から押圧して、回転子コア１２の内周面において内径位置を揃える。また、冷却管路８４によって冷却を行うと、スリーブ部８０ａの径は半径方向に収縮してスリーブ部８０ａの外周面と回転子コア１２の内周面との間に隙間を形成する。これによって、回転子コア１２を開きマンドレル８０から抜き取ることができる。
次に、上記構成の導体鋳造１０によって、回転子コア１２に導体部分を一体成形する手順について、図４のフローチャートを用いて説明する。この手順は、導体鋳造は積層鋼板によって回転子コア１２を構成する工程（工程Ａ）と、回転子コア１２を予熱する工程（工程Ｂ）と、導体鋳造装置１０において回転子コア１２にダイキャストを行う工程（工程Ｃ）とに大別される。
工程Ａでは、はじめに図５（ｂ）に示すように、積層鋼板１１（図５（ａ））の中央開口内を開きマンドレル８０のスリーブ部８０ａに通して積み重ねることにより（ステップＳ１）回転子コア１２を形成し、さらにその積厚を調整する（ステップＳ２）。この積厚の調整は、自動積厚調整装置により行うことができる。このスタックされたときの積層鋼板１１は、図５（ｂ）に模式的に示されるように、内側面は凹凸ができて不揃いな状態となっている。積層鋼板１１とマンドレル８０のスリーブ部８０ａとの隙間は、例えば５０μｍ程度である。。
積層鋼板１１のスタックにより回転子コア１２を形成した後、開きマンドレル８０の加熱ヒータ８２を作動させて開きマンドレル８０を加熱する（ステップＳ３）。この加熱によって開きマンドレル８０および回転子コア１２は膨張する。開きマンドレル８０の熱膨張率を積層鋼板１１の熱膨張率よりも大きくしておくと、開きマンドレル８０のスリーブ部８０ａの半径方向の膨張によって、スリーブ部８０ａの外周面は積層鋼板１１の中央孔の内周面と当接し、さらに積層鋼板１１の中央孔の内周面を半径方向外側に押圧する。例えば、開きマンドレル８０のスリーブ部８０ａにステンレスを使用した場合には、ステンレスの線膨張率は１６．４×１０-6であり、一方、積層鋼板１１を構成する材料の線膨張率は１１．７×１０-6であり、中央孔の内径Φ６０の積層鋼板１１で、スタック時のスリーブ部８０ａとの隙間を５０μｍとすると、２００℃程度に加熱された場合には、開きマンドレル８０ａの直径は積層鋼板１１の内径の拡大を差し引いても５７μｍ拡大するので、加熱前の５０μｍの隙間は埋まって、この差の分だけ積層鋼板１１の内周面を半径方向外側に押圧する。これによって、７μｍの絞め代で回転子コア１２の内径が揃えられる。
図５（ｄ），及び図５（ｅ）は、開きマンドレル８０のスリーブ部８０ａの膨張によって、回転子コア１２の内側面の凹凸が解消された状態を示している。なお、開きマンドレル８０はこの熱膨張を利用した構成の他に油圧式や機械式の構成とすることもできるが、熱膨張を利用した構成は部分的な膨張のバラツキが小さいため内径の揃い精度が良好であり、また、簡易な構造とすることができるため保守や耐久性の面でも優れている。
回転子コア１２の内周面の内径位置を揃えた後、回転子コア１２を軸方向に油圧等で加圧して、各積層鋼板１１間の隙間をなくし（ステップＳ４）、さらに回転子コア１２の外周面を仮溶接して（ステップＳ５）、スタックした回転子コア１２の擦れを防止する。回転子コア１２の外周面を仮溶接は、例えばＹＡＧレーザ等により回転子コア１２の外径を軸方向に数カ所（３〜４箇所）溶接することによって行うことができる（図６（ｃ）の溶接部８６参照）。この仮溶接は、加工ロボットに加工ノズルを持たせ、５００ワット程度の容量のレーザを３分程度照射することにより行うことができる。なお、積層鋼板の固定をかしめによって行うこともできる。
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、開きマンドレル８０を冷却して、スリーブ部８０ａの外周面と回転子コア１２の内周面との間に隙間を形成した状態を示している。これによって、スタックした回転子コア１２を開きマンドレル８０から取り出すことができる。加熱した開きマンドレル８０の冷却は冷却管路８４に冷却液（油冷，水冷）等を通すことによって行うことができる。また、冷却管路８４の他の冷却手段を用いることもあるいは冷却手段を用いることなく自然冷却を用いることもできる。
なお、図６（ｃ）は、図６（ａ）の回転子コア１２から開きマンドレル８０を取り外した状態を示し、図６（ｄ）はその取り外された開きマンドレル８０を示す。なお、図６（ｃ）の回転子コア１２の外周面にはレーザ等による仮溶接が施されて溶接部８６が形成されている。
工程Ａを終了してから、工程Ｂにおいて、鋳造を行うための回転子コア１２の予熱を行う（ステップＳ６）。この予熱は例えば高周波誘導加熱手段によって行うことができる。
工程Ｂで回転子コア１２を予熱した後、工程Ｃで導体鋳造装置１０において回転子コア１２にダイキャストを行う。以下、工程Ｃを図７を用いて説明する。
まず、工程Ｂで加熱した回転子コア１２を導体鋳造装置１０に搬送するために、回転子コア１２に図７に示す形態の簡易マンドレル５４を取り付ける。簡易マンドレル５４は、回転子コア１２の中央の開口５０内に挿入し得る外径をもったスリーブ部５４ａと、回転子コア１２の下端部と当接して回転子コア１２の保持を行う肩部を備えたベース５８と、簡易マンドレル５４のみあるいは回転子コア１２を取り付けた状態の簡易マンドレル５４の搬送に使用することができる支持具５６とを備えている。回転子コア１２の簡易マンドレル５４への取り付けは、支持具５６等を利用して、回転子コア１２の中央開口５０内にマンドレルのスリーブ部５４ａを挿入することによって行うことができる。さらに、支持具５６等を利用して回転子コア１２を簡易マンドレル５４と共に搬送することができる。
導体鋳造装置１０では、鋳型１８を開き、保持部７０のシリンダー７３を後退させて、カップ７２を後退位置に配置する。次いで、簡易マンドレル５４で保持した回転子コア１２を鋳型１８に搬送し、軸線を鉛直に向けた状態で可動型２６のコア支持レール３４の先端部分に載置する。この状態で可動型２６を移動して固定型２４に組み付け、回転子コア１２を凹部１４内に収納する。なお、このとき、可動型２６の移動に従って、回転子コア１２を固定型２４の凹部１４に挿入する。それから回転子コア１２を固定型２４の凹部１４の壁で押してコア支持レール３４上に案内する。そして、可動型２６が固定型２４に完全に組み込まれたときに、回転子コア１２は可動型２６の凹部１４へ挿入されるようにする（ステップＳ７；図７（ｃ））。
可動型２６が固定型２４に組み付けられ、回転子コア１２が凹部１４に収容された後、シリンダー７３を前進（降下）させてカップ７２とコア支持レール３４との間に回転子コア１２を固定する。ここで、シリンダー７３のストローク長を回転子コア１２の内で最も軸長の短いものに合わせることによって、種々の軸長の回転子コア１２に対して金型やマンドレルを１種類とすることができる。図２（ａ）は回転子コア１２の軸長が長い場合を示し、図２（ｂ）は回転子コア１２の軸長が短い場合を示している。シリンダー７３のストローク長を、図２（ｂ）は回転子コア１２の軸長が短い場合にも対応できるよう設定することによって、回転子コア１２の軸長にかかわらず同様の構成で鋳造を行うことが可能となる。
この状態で、ダイカストマシン等の鋳造機械の射出先端を受容部２８（図１）に装着し、溶湯を湯口１６に注入する。所定圧力下で注入された溶湯は、湯道２０を通って第１端絡環キャビティ６４に流入し、それから、回転子コア１２の複数のスロット４４内の導体成形キャビティを充填する。このとき、導体成形キャビティ内のガスはエアベントおよびチルベントを介して鋳型１８外に放出される。なお、回転子コア１２の軸長に合わせて軸方向に複数個設けたエアベントおよびチルベント（第１エアベント１５，第２エアベント１７，第１チルベント３０，第２チルベント３１）によって、異なる軸長の回転子コア１２の鋳造においても良好なガス放出を行うことができる。また、チルベントに真空ポンプを接続して金型内のガスを吸収すると、より巣の少ない鋳造が可能となる。溶湯は複数のスロット４４内の導体成形キャビティを充填した後、第２端絡環キャビティ６６に流入する（ステップＳ８；図７の（ｃ））。
回転子コア１２の複数の導体棒４６および一対の端絡環４８が成形された後、シリンダー７３を後退（上昇）させてカップ７２を回転子コア１２から離す。さらに、可動型２６を移動して鋳型１８を開き、押出板４０を作動させて押出ピン４２によって回転子コア１２をコア支持レール３４の先端部分に押し出す（図７の（ｄ））。
その後、一方の端絡環４８と湯道２０内で凝固した溶湯とが接続したゲート部６０を切断し（図７の（ｅ））、簡易マンドレル５４を回転子コア１２から抜き取る（ステップＳ９，図７の（ｆ））。これによって、回転子の導体成形が終了する。抜き取られた簡易マンドレル５４は、次の回転子コア１２への導体成形に再使用される。
この簡易マンドレル５４は、回転子コア１２の軸長にかかわらず、ローテーションして再使用することができるため、回転子コア１２の軸長に応じて多種類を用意する必要がなく、また、必要個数も鋳造の処理サイクルに応じた必要な最小個数とすることができる。
以上のように、導体鋳造装置１０が備える保持部７０は、回転子コア１２の軸心方向寸法の違いに対応するために、シリンダー７３のストローク長を調整した。次にこの回転子コア１２の軸方向寸法の違いに対応するための別の手段を図８（ａ）、図８（ｂ）、図９（ａ）及び図９（ｂ）を参照して説明する。なお、ここでは、前記の実施例で説明した構成と異なる部分のみを説明し、共通する部分の説明は省略する。
図８（ａ）及び図８（ｂ）に示す例は、軸方向の長さが異なるカップ７２を用い、回転子コア１２の軸長に応じて交換することによって回転子コア１２の端部方向への調節を可能としている。回転子コア１２の軸方向寸法が長い場合は、図８（ａ）に示すように、カップ７２は軸方向寸法が短いものが用いられる。反対に、回転子コア１２の軸方向寸法が短い場合は、図８（ｂ）に示すように、カップ７４は軸方向寸法が長いものが用いられる。こうして、回転子コア１２の軸長に対応した軸方向寸法のカップ７２、７４を保持板７０に用いることによって、回転子コア１２の軸長が変わっても同じ装置で鋳造を行うことができる。
図９（ａ）及び図９（ｂ）に示す例は、軸方向寸法が異なるスペーサ７１、７５を複数用意しておいて、その中から回転子コア１２の軸方向寸法に応じた長さのスペーサ選択する。回転子コア１２の軸方向寸法が長い場合は、図９（ａ）に示すように、軸方向寸法の短いスペーサ７１が用いられる。反対に、回転子コア１２の軸方向寸法が短い場合は、図９（ｂ）に示すように、軸方向寸法の長いスペーサ７５が用いられる。こうして、回転子コア１２の軸方向寸法に対応した軸方向寸法のスペーサ７１、７５を用いることによって、回転子コア１２の軸方向寸法が変わっても、同じ導体鋳造装置で鋳造を行うことができる。
図９（ａ）及び図９（ｂ）に例におけるスペーサ７１，７５は、回転子コア１２，１３と面する側において一部が突起して、突起部および肩部を形成している。該突起部は回転子コア１２，１３の内径とほぼ同等の径を有しており、突起部を回転子コア１２，１３の内径部分に挿入し、肩部を回転子コア１２，１３の端部面に当接することによって、スペーサ７１，７５と回転子コア１２，１３との位置決めを行うことができる。また、コア支持レール上に配置した回転子コア１２，１３にスペーサ７１，７５を載せた後、回転子コア１２，１３とスペーサ７１，７５とを一体にしてコア支持レール上を滑らせることによって、回転子コアとスペーサとを鋳型内へ同時に装填することができる。また、カップ７２，７４あるいはスペーサ７１，７５のみの交換だけでなく、カップとスペーサの両者の組み合わせの変更することによっても同様に行うことができる。
また、導体鋳造装置１０は、バランスリングを備えた回転子の鋳造を行うこともできる。バランスリングを備えた回転子の鋳造について図１０を参照して説明する。
この回転子の鋳造には図９（ａ）の場合と同様にスペーサ７１を用いる。ただし、ここで用いるスペーサ７１は、図９（ａ）で示したスペーサに比べ、突出部の軸方向長さを長くして、スペーサ７１の肩部と回転子コア１２との上端面との間にバランスリング９２を挟めるようにしている。図１０において、スペーサ７１はその突出部の延長部分において、回転子コア１２との間でバランスリング９２を挟むことによって、バランスリング９２を回転子コア１２に仮固定する。また、下側のバランスリング９２′は簡易マンドレル５４のスリーブ部５４ａに差し込み、ベース５８にて受けて固定する。バランスリング９２を回転子コア１２に仮固定した状態で溶湯を充填すると、バランスリング９２は導体鋳造とともに回転子コア１２に固定される。
前記した保持部７０は、単一のシリンダー７３を用いているが、局部加圧を可能とするもう一つのシリンダを加えて二重シリンダーとすることもできる。図１１は二重シリンダーを用いた保持部７０を説明するための図である。なお、ここでは、前記の実施例で説明した構成と異なる部分のみを説明し、共通する部分の説明は省略する。
図１１に示す保持部７０は、溶湯の充填圧力に抗して回転子コア１２を凹部１４内の所定位置に保持する保持手段と、導体成形キャビティ（回転子コア１２における複数のスロット４４）に充填された溶湯を充填圧力とは別の局部的に加圧する局部加圧手段とを、併せ持っている。
保持部７０は、可動型２６の上端（反湯口側）に支持され、第１シリンダー７７、第１シリンダー７７に連結された固定カップ７６、第２シリンダー７９、第２シリンダー７９に連結された局部加圧カップ７８からなる。この固定カップ７６は回転子コア１２を凹部１４内に固定し、またこの局部加圧カップ７８は第２端絡環キャビティ６６に充填された溶湯を付加的に加圧する。
第１シリンダー７７を駆動してワーク固定カップ７６を前進（降下）させると、その軸方向端面は凹部１４内の回転子コア１２の軸方向端面と当接する。これによって、回転子コア１２はワーク固定カップ７６とコア支持レール３４との間で凹部１４内の所定位置に保持される。また、第２シリンダー７９を適当なタイミングで駆動して局部加圧カップ７８を前進（降下）させると、局部加圧カップ７８の軸方向端面は第２端絡環キャビティ６６に充填された溶湯を加圧する。そのため、成形された反湯口側の端絡環である第２端絡環に巣が発生することが防止される。
本発明の実施の形態によれば、スタックした積層鋼板の両端を締結部で固定する必要がないため、締結部の構成部材や処理工程を省くことができる。
図１１に示す誘導電動機のカゴ型回転子の導体鋳造装置では、マンドレルに図７に示す形態のマンドレル（簡易マンドレル５４）を用いた。しかし、この簡易マンドレルに代えて、図１２に示すように、回転子コア１２の軸方向長さと同じ長さで回転子コアの内径とほぼ同径のスリーブ５３と該スリーブ５３の上端および下端に取り付けられる上ぶた５１と下ぶた５５とから成るマンドレル５７（以下、これを従来のマンドレルという）を用いてもよい。
この、従来のマンドレル５７を用いた、誘導電動機のカゴ型回転子の導体鋳造装置を図１２に示す。この導体鋳造装置は、図１１の導体鋳造装置と同様に二重シリンダー（第１シリンダ７７及び第２シリンダ７９）を用いた保持部７０を備えており、特に高速回転用ロータの鋳造に適している。この従来のマンドレル５７を導体鋳造装置による鋳造に使用した場合の動作は、前記図１１の場合と同様であるため、説明は省略する。
図１２は二重シリンダーを備えた保持部７０を有するカゴ型回転子の導体鋳造装置に従来のマンドレル５４を用いる例であったが、単一のシリンダ７３を備えた保持部７０を有するカゴ型回転子の導体鋳造装置に上記従来のマンドレル５７を用いる例を図１３（ａ）、図１３（ｂ）に示す。
図１３（ａ）は回転子コア１２の軸方向長さが長いため、軸方向寸法の短いカップ７２が用いられ、また、図１３（ｂ）は回転子コア１２の軸方向長さが短いため、軸方向寸法の長いカップ７２が用いられることを説明している。この従来のマンドレル５７を使用する場合には、マンドレルのスリーブ５３の材質をステンレス等を使用して形成することによって、前記した開きマンドレル８０と同様の効果（コアの内径をそろえる）が有り、軸方向の長さが異なる回転子コア１２を用いる場合には、図２（ａ），図８（ａ）に示した例と同様に、シリンダーのストロークやカップの軸方向寸法を変更することにより対応することができる。なお、この場合の動作は、図１１を参照して説明した導体鋳造装置の動作と同様であるため、説明は省略する。
【図１】
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【図２（ａ）】
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【図２（ｂ）】
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【図３（ａ）】
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【図３（ｂ）】
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【図４】
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【図５（ａ）】
0003767908.tif 000008
【図５（ｂ）】
0003767908.tif 000009
【図５（ｃ）】
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【図５（ｄ）】
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【図５（ｅ）】
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【図６（ａ）】
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【図６（ｂ）】
0003767908.tif 000014
【図６（ｃ）】
0003767908.tif 000015
【図６（ｄ）】
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【図７】
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【図８（ａ）】
0003767908.tif 000018
【図８（ｂ）】
0003767908.tif 000019
【図９（ａ）】
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【図９（ｂ）】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３（ａ）】
0003767908.tif 000025
【図１３（ｂ）】
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【図１４】
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【図１５（ａ）】
0003767908.tif 000028
【図１５（ｂ）】
0003767908.tif 000029
【図１５（ｃ）】
0003767908.tif 000030
【図１５（ｄ）】
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