鼠笼式转子的低压铸造方法 本发明涉及一种使用含有纯铝或硅等的铝合金来铸造鼠笼式转子的低压铸造方法。
图3是一般的鼠笼式转子的扇形纵断面图。带有轴孔76的层叠铁芯7外周边上的多个槽形导体77由上、下短路环78、75形成短路，上短路环78上形成有翼79，下短路环75的下端部形成有直浇口74。
由于转子外径尺寸小，因此，这种鼠笼式转子导体的形成方法各不相同，一般有压铸法、低压铸造法(低压金属模铸造法)以及在铜或铜合金导体棒上钎焊短路的钎焊方法。对于小型鼠笼式转子来说，使用纯铝(约占99.7％)比较合适，因为其导电率较好，利用这种方法生产的转子电特性、电流大小及机械强度都很充裕，能大量生产，因此，设备投资容易。采用压铸法时，转子的外径值以大约φ200～300为限。对于转子外径为φ300～500范围的回转电机来说，采用多品种少量生产，导体使用纯铝的用低压铸造法较合适，这与对于同样大小转子采用压铸法相比较，材料无缺陷，性能良好。
图2是现有技术采用低压铸造方法的纵断面图。图中，带有空气口2a及盖2b的保护炉2中可以蓄有补充的金属溶液，料管3的底端部浸在其中。料管3的上端以上、下可分离的方式与带有上直浇口4a地浇口杯4液密地接合在一起。在下模5上备有上直浇口4a，可连通的模浇口5b及下短路环用的模穴5a。在中间模6中，为了在插入的中心轴6a的外部形成导体用的槽，围绕层叠铁芯7的外周设有该槽用的模穴7a。在上模8中，备有为上短路环而设置的模穴8a及为翼而设置的模穴8b。浇口杯部4、下模5、中间模6及上模8的接合面处是可分离的。
插入层叠铁芯7的中心轴6a装在下模5、中间模6及上模8中，整个金属模用适当的方法预热，使其与浇口杯4液密地接合后，从空气口2a对气体压力为0.05～0.1大气压的空气等气体加压，使金属溶液1从料管3上升，再经过浇口杯部4、上浇口4a、模浇口5b依次上升到下短路环的模穴5a、槽的模穴7a、上短路环的模穴8a及翼的模穴8b，这样充满了全部的模穴。模穴内的金属溶液凝固后，为了要将上直浇口4a及模浇口5b间的导体金属分离，需要将下模5与浇口杯部4分离。然后，将下模5、中间模6及上模8分开，从中取出带有槽形导体、短路环及翼的鼠笼式转子。具有足够容积的浇口杯部4中的金属溶液还未凝固时，下模5便与之分离。
利用前述低压铸造方法所形成的鼠笼式转子的短路环78、75及槽形导体77往往存在下述缺点：(1)上短路环78上有缩孔疵点产生。(2)上短路环78的表面会发生断裂(微细裂纹等)。(3)槽形导体77上的缩孔疵点有时会发生槽形导体的破裂现象。而且，上述缺陷(1)、(2)、(3)，若鼠笼式转子形体越大、短路环78、75的断面积(体积)越大、层叠铁芯7、长导体槽77越细时越容易发生，疲劳强度也会降低。对这种类型的鼠笼式转子、铜和铜合金的槽形导体棒采用短路环钎焊方法时，必须得变更设计，从而使价格变得昂贵。
通过对上述缺点的分析，由于利用低压铸造方法时金属溶液充填在下方，金属模内的导体从上方到下方依次凝固，所以需要充分的定向凝固。对整个金属模来说，很明显，由于细槽形导体介于中间，其上、下壁厚部分(短路环部分)有一定形状，同时，层叠铁芯保持在中间模，需要的热容量大，因此就不能达到充分的预热温度。如果得不到这种定向凝固，就基本上达不到铸件昌口的效果，这样就会发生上述的缺陷。
本发明的目的是消除前述导体铸件的缺陷，而提供一种能使上下具有一定壁厚和形状的短路环而其中间置有细槽形导体的导体从上到下凝固时，实现定向凝固的鼠笼式转子的低压铸造方法。
根据本发明，它提供了一种鼠笼式转子的低压铸造方法，该方法所使用的低压铸造装置包括：浸入储有金属溶液并可以加压的保持炉底端部的料管，料管的上端与带有上直浇口的浇口杯部相连接，下模备有为上直浇口和可以连通的模浇口及下短路环而设置的模穴，中间模备有为所插入的中心轴外周导体用的槽而设置的模穴，该模穴围绕着层叠铁芯的外周而布置，上模备有为上短路环而设置的模穴，浇口杯部、下模、中间模及上模的相互的接合面处是可分离的，用第一预热装置预热上模，同时将轴和层叠铁芯组装在中间模和下模中，并用第二预热装置预热，使其温度高于上模的温度，此后，将从各预热装置取出的上模、中间模及下模组装在一起，进行低压铸造。
这时，将从各预热装置取出的上模、中间模及下模组装在一起，此后或在此之前，在下模下面再次加热，或者在用第二预热装置对中间模和下模就要预热完之前，在第二预热装置之内再次在下模下面加热。
根据本发明，由于中间模及下模的预热温度高于上模的预热温度，因此，金属溶液充满全部的腔穴之后再凝固，即使对于细槽形导体介于其中间、上下具有一定形状和壁厚的短路环的导体来说，也可实现从上方到下方的定向凝固，从而消除了导体铸造所存在的缺陷，并且，利用对下模下面再次加热的方法，这样更准确地实现了定向凝固，特别是，由于金属模内的最终凝固部分(液相和固相的边界部分)留在浇口杯部的上直浇口及下模的模浇口之间的附近，因此，下模可以很容易与浇口杯分离。
图1是本发明实施例的低压铸造方法的工序示意图。
图2是现有技术低压铸造方法的纵断面图。
图3是一般鼠笼式转子扇形状的纵断面图。
图中：
1金属溶液 2保护炉
3料管 4浇口杯
5下模 5a模穴
6中间模 6a轴
7层叠铁板 7a模穴
8上模 8a模穴
11第一预热装置 12第二预热装置
13第三预热装置
图1示出了低压铸造方法一个实施例的工序，图中除预热装置之外，与图2相同的元件用同一序号表示。浇口杯4、料管3及保护炉2等与图2相同，下文参照图2再对其结构要点加以说明。带有空气口2a及盖2b的保护炉2蓄有可以补充的金属溶液1，料管3的底端部浸在金属溶液1中。料管3的上端以上、下可分离的方式与带有上直浇口4a的浇口杯4液密地接合在一起。在下模5上备有为上直浇口4a、可连通的模浇口5b及下短路环而设置的模穴5a。在中间模6中，备有为所插入的中心轴6a外部导体用的槽而设置的模穴7a，该模穴7a围绕层叠铁芯7而设置。上模8上备有为上短路环而设置的模穴8a及为翼所设置的模穴8b。浇口杯4、下模5、中间模6及上模8，在相互接合面处可以分离。
现对实施例的低压铸造方法进行叙述。用第一预热装置11对上模8进行预热，同时将轴6a及层叠铁芯7组装在中间模6及下模5中，并用第二预热装置12预热，使其温度高于上模8的预热温度。此后，从各预热装置11、12中取出上模8、中间模6及下模5组装在一起，再利用图2所示的方式进行低压铸造。在从各预热装置11、12中取出的上模8、中间模6及下模5组装之后或者在此之前，最好用第三预热装置13在下模5的下面再次加热，或者最好在中间模6及下模5用第二预热装置12预热完了之前，在第二预热装置12之内，在下模5的下面再次加热。第一预热装置11及第二预热装置12可以采用燃气炉或电炉，第三预热装置13可以采用感应加热炉，或者第一预热装置11及第二预热装置12使用感应加热装置，而第三预热装置13使用燃气燃烧器。
对于这种方法，由于中间模6及下模5的预热温度高于上模8的预热温度，所以金属溶液全部充满模穴之后再凝固，即使对于这样的导体，其上具有位于中间的细槽形导体77，上、下具有一定形状和壁厚的短路环78、75也可以实现从上方到下方的定向凝固，消除了导体铸造所存在的缺陷。并且，利用对下模5下面再次加热的方法，这样，更准确地实现了定向凝固，特别是，由于金属模内的最终凝固部分(液相和固相的边界部分)留在浇口杯部4的上直浇口4a及下模5的模浇口5b之间处附近，因此，下模5可以很容易与浇口杯部4分离。
本发明所提供的鼠笼式转子的低压铸造方法，由于中间模及下模的预热温度高于上模的预热温度，因此，金属溶液充满所有的模穴之后才凝固，即使对于这样的导体，细槽形导体介于其中间的话，具有一定形状和壁厚的短路环设在其上、下，也能实现从上方到下方进行凝固的定向凝固，从而消除导体铸造的缺陷，达到期望的效果。而且，利用对下模下面再次加热的方法，可以更准确地实现定向凝固，特别是，由于金属模内的最后凝固部分(液相和固相的边界部分)留在浇口杯部的上直浇口和下模的模浇口之间处附近，因此，下模很容易与浇口杯部分离，达到所期望的效果。