[发明专利]笼形转子的低压铸造用铝合金

说明书

本发明是关于适用于旋转电机的笼形转子的低压铸造的、导电率较好的导体用铝合金的成分。

笼形转子的导体形成法，从小的转子外径尺寸来看，大致区分为压铸法、低压铸造法(低压金属模铸造法)及将分流环钎焊在铜或者铜合金的沟槽导体棒上的钎焊方法。压铸法使用导电率较好的纯铝(约99.7％)，适用于小型的笼形转子，电性能、电大小和机械强度是充裕的，因为是大量生产所以设备投资容易。压铸法大体上限制转子的外径范围是φ200～300。转子外径是φ300～500范围的旋转电机较多是多种少量生产，导体使用纯铝，低压铸造法是可以适用的，在相同尺寸的转子中，比使用压铸法没有材料缺陷，因此质量是良好的。

图6是一般的低压铸造装置的纵断面图。在图中，在具有储备空气口2a和盖2b的能够补充地保持金属熔液1的炉2中，引铸管3浸没至底部附近。在引铸管3的上端部，具有上浇口4a、能够上下分离的浇口杯部4液封接合。下模5具有能够与上浇口4a连通的铸模浇口5b和用于下分流环的型腔5a。中间模6是在轴心插入轴6a，在周围具有为导体用槽的型腔7a，中间模包围层叠铁心7的外周围。上模8具有用于上分流环的型腔8a和用于叶片的型腔8b。浇口杯部4、下模5、中间模6和上模8在相互的接合面是能够分离的。

将在轴心插入轴6a的层叠铁心7装入下模5、中间模6和上模8中，将整个金属模适当预热，在浇口杯部4液封之后，使空气等的气压(0.05～0.1气压程度)从空气口2a加压，于是金属熔液1在引铸管3上升，经过浇口杯部4、上浇口4a、铸模浇口5b，顺序地上升到下分流环的型腔5a、槽的型腔7a、上分流环的型腔8a和叶的型腔8b，充满所有的型腔。在型腔内的金属熔液凝固后，将上浇口4a和铸模浇口5b之间的导体金属割断，这样从浇口杯部4分离开下模5。然后分离下模5、中间模6和上模8，从中取出具有槽导体、分流环和叶的笼形转子。在具有充分容积的浇口杯部4中的金属熔液没有凝固之时，分离下模5。

使用纯铝的低压铸造的笼形转子的导体，尤其是在分流环中，发现如下的缺陷：

(1)在上分流环中产生循环缺陷。

(2)上分流环的表面产生裂纹(发裂)。

图3是表示由纯铝形成的上分流环的金属组织的照片。根据该图3，结晶是相当粗大化的。而且，上述缺陷(1)、(2)，在笼形转子越大型、分流环的截面积(容积)越大、层叠铁心的长槽导体越细时，越容易产生，疲劳强度也下降。像这样种类的笼形转子，在将分流环钎焊到铜或者铜合金的槽导体棒上的方法中，不得不变更设计，因此价格高。

分析上进缺陷，(1)是细槽介于中间，在形成上下具有壁厚部(分流环)形状的同时，纯铝的固相线温度与液相线温度的差约3℃，是小的，因为金属模内的导体不能从上方向下方顺序凝固地充分定向结晶，几乎没有帽口效果引起。(2)是认为由铸造时的内应力造成的铝晶界的应力裂纹而引起的。

本发明的目的在于提供导电率不太降低的、防止分流环的缩孔和应力裂纹、并且疲劳强度高的笼形转子的低压铸造用铝合金。

本发明1的笼形转子的低压铸造用铝合金是将轴插入轴心，在周围用金属模包围具有导体用的槽的层叠铁心的外周围，从该金属模的下部浇口的下方以低气压注入金属熔液，形成槽导体和上下分流环的铝合金，其组成是硅2～4％(重量)、其余为铝。此外，本发明2是添加了钛0.01～0.2％(重量)、硼0.001～0.01％(重量)。

根据本发明1，在最容易产生缺陷的上方的分流环中，(a)导电率的降低，纯铝是60 IACS％，硅4％(重量)是46 IACS％，作为笼形转子的合金，硅是2～4％(重量)范围是完全实用的。(b)固相液线温度与液相线温度的温度差从3℃扩大到63℃，在金属模内得到完全的定向结晶，帽口效果大，因而防止缩孔缺陷。(c)得到完全定向结晶，而且结果致密，晶界被强化，因此防止应力裂纹，提高了疲劳强度。(d)固相线温度仅80℃，是低的，金属模预热温度也低，金属模变形小，减少金属熔液从模的分开面漏出，减少层叠铁心的绝缘层的劣化，金属熔液的温度低就减少由氧化而引起的缺陷。(e)金属熔液的流动性提高，减少由此而引起的缺陷。

根据本发明2，添加微量的钛和硼，因此不影响导电率降低，结晶更致密，疲劳强度提高。

附图的简单说明

图1是表示由实施例1的合金形成的上分流环的金属组织的照片。

图2是表示由实施例2的合金形成的上分流环的金属组织的照片。

图3是表示由纯铝形成的上分流环的金属组织的照片。