笼形转子的低压铸造用铝合金制造技术

用金属模包围层叠铁心，从该金属模下部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，其成分是硅３％（重量）、其余为铝，进而添加钛０. ０１％（重量），及硼０. ００１％（重量）。导电率降低较少，由于定向结晶，则口效果大，防止缩孔缺陷。致密的晶界被强化，防止应力裂纹，提高疲劳强度。固相线温度低，金属模的预热温度也低，金属模的变形就小，减少了从模分开面漏出金属熔液，层叠铁心的绝缘层的劣化，并减少由氧化而引起的缺陷。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术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。分析上述缺陷，(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。本专利技术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。本专利技术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，本专利技术2是添加了钛0.01～0.2%(重量)、硼0.001～0.01%(重量)。根据本专利技术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。根据本专利技术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。附图的简单说明附图说明图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。图4是导电率与实施例2所含的硅的重量%关系的曲线图。图5是实施例2和纯铝相比较而形成的疲劳曲线图。图6是一般的低压铸造装置的纵断面图。符号的说明1金属熔液2保持炉3引铸管4浇口杯部5下模5a型腔6中间模6a轴7层叠铁心7a型腔8上模8a型腔实施例图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4是导电率(IACS%)与实施例2所含硅的重量%的关系曲线图，图5是实施例2和纯铝相比较的疲劳曲线图。实施例1是使用在图6中说明的低压铸造装置，将轴插入轴心中，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，从该金属模的下部的浇口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，Si3%(重量)、其余为A1，再添加Ti0.01%(重量)和B0.001%(重量)的合金。由实施例1的合金形成的上分流环的金属组织的照片如图1所示，与前面的图3所示的由纯铝形成的上分流的金属组织的照片相比，可以清楚地看出，结晶是极其致密的。实施例2的合金是不添加钛和硼，是硅3%(重量)、其余为A1的合金。与图3所示的由纯铝形成的上分流环的金属组织照片相比，可以清楚地看出，没有像实施例1那样结晶是极其致密的。实施例1和实施例2的不同是由于添加钛和硼而影响的。从图4的导电率(IACS%)可看到，纯铝是60 IACS%，硅4%(重量)是46 IACS%，作为笼形转子的合金，硅在2～4%(重量)的范围是完全实用的。由图5中表明，疲劳强度直至N＝106时，硅3%(重量)、其余为铝的合金的强度远比纯铝高。疲劳强度成为问题，不仅是在通常的定速度的径向离心力时，而且是在此时由起动而引起的圆周方向的分力作为矢量参入时，通常使用的旋转电机的起动频率远远低于N＝106，所以以硅3%(重量)、其余为铝的合金，应该说在实用上具备足够高的疲劳强度。实施例2的硅3%(重量)、其余为铝的合金防止上分流环的缩孔缺陷和应力裂纹的理由说明如下(1)纯铝的固相线温度和液相线温度及其差是657℃、660℃和3℃，相反，实施例2的硅3%(重量)、其余为铝的合金的上述温度分别是577℃、640℃和63℃。相对于纯铝，实施例2的固相线温度与液相线温度的温度差约60℃，是大的，金属模内的导体得到从上方向下方顺序凝固的完全定向结晶，帽口效果大。因此，防止缩孔缺陷。(2)得到完全定向结晶，由于结晶是致密的，晶界被强化，所以防止应力裂纹，提高了疲劳强度。(3)因为80℃的固相线温度是低的，所以金属模的预热温度也只是这样低，金属模变形小，减少从金属模的分开面漏出金属熔液，减少层叠铁心的绝缘层的劣化，金属熔液的温度低，这就减少由氧化造成的缺陷。(4)金属熔液的流动性提高，这就减少由此而引起的缺陷。实施例1的进一步添加钛本文档来自技高网...

【技术保护点】
笼形转子的低压铸造用铝合金，其特征在于，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，从该金属模下部的浇口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，其组成为硅２～４％（重量）、其余为铝。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：仓增幸雄，松村庆一，南部勤，冲阳一，间中功一，
申请(专利权)人：富士电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]