DE69623230T2 - Vorrichtung zum giessen des rotorleiters eines induktionsmotor - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Leitergieß- Vorrichtung zum Gießen eines Leiters eines Kurzschlussläufers eines Induktionsmotors, welcher Leiter eine Einheit mit einem Rotorkern bilden soll, insbesondere auf eine Leitergieß-Vorrichtung, die mit einem Mittel zum zusätzlichen Unterdrucksetzen eines geschmolzenen Metalls versehen ist, das einen Endverbinderring-Hohlraum zwischen einer Gießform und einem Rotorkern auf der Seite füllt, die entfernter von der Eingussmündung der Gießform ist, um Gaseinschlüsse zu beseitigen, die in einem gegossenen Leiter gebildet werden.
• Wie in Fig. 3A u. Fig. 3B gezeigt ist ein Rotorkern 12 eines Kurzschlussläufers, der in einem Induktionsmotor benutzt wird, aus einer Schichtung magnetischer Bleche, beispielsweise Siliziumstahl-Bleche, gebildet und umfasst eine Vielzahl von Leiter-Stäben 46, die einzeln in einer Vielzahl von Schlitzen 44 angeordnet sind, die in der axialen Richtung längs des im wesentlichen zylindrischen Außenumfangsrands ausgebildet sind, und ein Paar von Endverbinderringen 48, die einzeln an den axial entgegengesetzte Enden des Rotorkerns 12 angeordnet sind, um die Leiter-Stäbe 46 miteinander kurzzuschließen.
• Diese Leiter-Stäbe 46 und das Paar von Endverbinderringen 48 sind eine Einheit bildend durch einen Gussvorgang, wie Aluminium-Druckguss, gegossen. Ein zylindrisches axiales Loch 50 in dem Zentrum des Rotorkerns 12, das integral mit dem gegossenen Leiterteil ausgebildet ist, ist durch Schrumpfung oder dgl. fest mit einer Welle 52 verbunden, womit der wohlbekannte Kurzschlussläufer gebildet ist.
• Dieses Leiter-Gießverfahren ist hinsichtlich seiner Leistungsfähigkeit ausgezeichnet und erleichtert das Gießen eines Leiters in eine derartige gewünschte Form, dass sich die Möglichkeit des Vorteils ergibt, die Kennwerte des Motors zu verbessern. Bisher ist es weitverbreitet insbesondere für Induktionsmotoren kleiner Abmessungen benutzt worden.
• Die Leiterformgebung durch Gießen kann jedoch ein Problem dahingehend mit sich bringen, dass in einem gegossenen Leiter ein Schrumpfungshohlraum oder Gashohlraum verursacht wird. Gemäß dem Druckgussverfahren, bei dem ein geschmolzenes Metall, wie Aluminium, bei hoher Geschwindigkeit und unter hohem Druck eingeleitet wird, wird das geschmolzene Metall insbesondere Wirkungen ausgesetzt, die Turbulenzströmungen bilden und Gase einschließen, wenn es eingeleitet wird, so dass die Entwicklung von Gaseinschlüssen unvermeidlich ist. In dem Kurzschlussläufer ist überdies die radiale Querschnittsfläche jedes Leiter-Stabs viel kleiner als die radiale Querschnittsfläche jedes Endverbinderrings. Während des Gießvorgangs erstarrt daher das geschmolzene Metall zuerst in den Schlitzen (in denen die Leiter-Stäbe angeordnet werden, um den Kurzschlussläufer zu bilden), welche die Schichtung magnetischer Bleche, wie Siliziumstahl-Bleche, durchdringen, so dass kein ausreichender Druck auf die Endverbinderringteile, die nach einer Verzögerung erstarren (besonders die Endverbinderringteile, die die sich auf der Seite befinden, die entfernter von der Eingussmündung ist) übertragen werden kann und leicht Gaseinschlüsse gebildet werden können. Da ein Leiter, der Gaseinschlüsse aufweist, eine niedrige mechanische Festigkeit hat, ist es schwierig, einen Kurzschlussläufer, der einen solchen Leiter enthält, in einem Hochdrehmoment-Induktionsmotor oder einem Hochgeschwindigkeits-Induktionsmotor mit einer Geschwindigkeit von Zehntausenden U/min einzusetzen.
• Es ist bereits ein Gießverfahren vorgeschlagen worden, bei dem ein geschmolzenes Metall, das einen Endverbinderring- Hohlraum zwischen einer Gießform und einem Rotorkern füllt, unabhängig von dem Fülldruck lokal unter Druck gesetzt wird, um die Bildung von Gaseinschlüssen in dem Leiter (insbesondere in dem Endverbinderring) zu verhindern. Gemäß diesem Verfahren wird das geschmolzene Metall aus einem Endverbinderring-Hohlraum, der mit einer Eingussmündung kommuniziert, in den anderen Endverbinderring-Hohlraum auf der Seite, die entfernter von der Eingussmündung ist, durch eine Vielzahl von Schlitzen eingeleitet und erstarrt zuerst in den Schlitzen mit einer kleinen Querschnittsfläche, um dadurch den ausgeübten Druck von dem Endverbinderring-Hohlraum auf der Seite, die entfernter von der Eingussmündung ist, aufzuheben. Wenn dies erfolgt ist, wird zusätzlich Druck auf das geschmolzene Metall in dem Endverbinderring- Hohlraum auf der Seite ausgeübt, die entfernter von der Eingussmündung ist, bevor dieses geschmolzene Metall erstarrt. Demzufolge kann der Endverbinderring auf der Seite, die entfernter von der Eingussmündung ist, unter einem gewünschten Druck gegossen werden, so dass die Bildung von Gaseinschlüssen verhindert werden kann. Ein solcher Prozess ist in der Druckschrift US-A-1,555,285 offenbart.
• Dieses Gießverfahren mit lokaler Druckausübung erfordert die Benutzung von Mitteln zur lokalen Druckausübung, die einen gleichförmigen Druck auf den ganzen Endverbinderring auf der Seite ausüben, die entfernter von von der Eingussmündung ist. Zur Erleichtrung der Fertigung sind jedoch viele Gussformen für Kurzschlussläufer im allgemeinen derart konstruiert, dass sie in der Lage sind, sich in der selben Richtung wie der axialen Richtung des Rotorkerns zu öffnen und zu schließen. Für das Installieren der Mittel zur lokalen Druckausübung auf der Seite, die entfernter von der Eingussmündung einer solche Gießform ist, muss der Installationsraum für die Mittel zur lokalen Druckausübung so in der Gießform vorgesehen sein, dass keine externen Konstruktionen, wie eine Gießform-Tragkonstruktion, beeinflusst werden. Demzufolge steigen die Dicke und die äußeren Abmessungen der Gießform an, so dass deren Herstellung schwierig ist und die Durchführbarkeit derselben zunichte gemacht wird.
• Ferner müssen die Gießformen für Kurzschlussläufer mit einer Rückhaltekonstruktion zum Gießen des Rotorkerns in einer festen vorbestimmten Position in der Gießform unter Widerstehen des Fülldrucks des geschmolzenen Metalls auf der Seite, die entfernter von der Eingussmündung ist, versehen sein. Wie diese Rückhaltekonstruktion zusammen mit den zuvor genannten Mitteln zur lokalen Druckausübung in ordentlicher Weise auf der Seite, die entfernter von der Eingussmündung der Gießform anzuordnen ist, anzuordnen ist, stellt ebenfalls ein zu lösendes Problem dar.
• Es ist außerdem ein Verfahren zur lokalen Druckausübung vorgeschlagen worden, bei dem der eingussmündungsseitige Teil der Gießform derart konstruiert ist, dass er in der axialen Richtung bewegbar ist und der bewegbare eingussmündungsseitige Teil der Gießform zusammen mit dem Rotorkern durch den Fülldruck, nachdem das geschmolzene Metall von dem eingussmündungsseitigen Endverbinderring-Hohlraum in den Endverbinderring-Hohlraum auf der Seite, die entfernter von der Eingussmündung ist, durch die Schlitze eingeleitet ist, axial bewegt wird, wodurch zusätzlich Druck auf den Endverbinderring auf der Seite, die entfernter von der Eingussmündung ist, ausgübt wird. Obwohl sich die Mittel zur lokalen Druckausübung gemäß diesem Verfahren nicht auf der Seite befinden müssen, die entfernter von der Eingussmündung ist, ist die Konstruktion der Gießform kompliziert, und überdies wird eine spezielle Gießvorrichtung (Einspritzgießmaschine) mit einem sehr hohen Druck benötigt, um ein bewegbares Teil der Gießform zusammen mit dem Rotorkern zu bewegen, so dass die Installationskosten sehr hoch sind.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Leitergieß-Vorrichtung zu schaffen, die mit Mitteln zur lokalen Druckausübung versehen ist, die in der Lage sind, durch Benutzung einer Gießvorrichtung, die einen gewöhnlichen Einspritzdruck einsetzt, ohne Vergrößerung der äußeren Abmessungen einer Gießform oder Komplizierung der Konstruktion zu verhindern, dass ein Leiter, besonders ein Endverbinderring auf der Seite, die entfernter von der Eingussmündung ist, Gaseinschlüsse erfährt, wodurch ein hochfester, hochleistungsfähiger Kurzschlussläufer hergestellt werden kann, der in einem Hochdrehmoment- oder Hochgeschwindigkeits-Induktionsmotor einsetzbar ist.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Leitergießen für einen Kurzschlussläufer eines Induktionsmotors vorgessehen, die zum Formgießen eines Leiters, der eine Vielzahl von sich axial erstreckenden Leiter-Stäben und ein Paar von Endverbinderringen zum Kurzschließen der jeweiligen axial entgegengesetzten Enden der Stäbe umfasst, derart, dass er durch Gießen eine Einheit mit einem Rotorkern bildet, benutzt werden kann, welche Vorrichtung umfasst: eine Form, die eine Ausnehmung zur Aufnahme eines solchen Rotorkerns hat, und eine Eingussmündung, die sich in einen ersten Endverbinderring-Hohlraum öffnet, der zwischen einer Wandung der Ausnehmung und einer axialen Endfläche des Rotorkerns zu definieren ist, und einen Kolben zum Druckausüben auf geschmolzenes Metall, das einen zweiten Endverbinderring-Hohlraum füllt, der zwischen einer anderen Wandung der Ausnehmung und der anderen von der Eingussmündung entfernten axialen Endfläche des Rotorkerns zu definieren ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine zusammengesetzte Zylindereinrichtung enthält, die den Kolben und einen weiteren Kolben, der sich in Nachbarschaft zu dem zweiten Endverbinderring-Hohlraum befindet, zum festen Halten eines Rotorkerns in der Ausnehmung umfasst, wobei diese zwei Kolben konzentrisch zur unabhängigen Betätigung angeordnet sind und die Form dazu bestimmt ist, sich in radialer Richtung in bezug auf den Rotorkern zu öffnen und zu schließen.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung, die in dieser Weise ausgebildet ist, hält ein Kolben der zusammengesetzten Zylindereinrichtung den Rotorkern in der Ausnehmung der Gießform gegen den Fülldruck des geschmolzenen Metalls während des Gießvorgangs in einer festen Position. Das geschmolzene Metall, das dem ersten Endverbinderring- Hohlraum durch die Eingussmündung zugeführt wird, durchströmt den Rotorkern und erreicht den zweiten Endverbinderring-Hohlraum. Bevor es in dem zweiten Endverbinderring-Hohlraum erstarrt, erstarrt das geschmolzene Metall in dem Rotorkern, um dadurch vorab die Leiter-Stäbe zu bilden und den ausgeübten Druck von dem zweiten Endverbinderring-Hohlraum aufzuheben. Dann wird der andere Kolben der zusammengesetzten Zylindereinrichtung betätigt, um das geschmolzene Metall in dem zweiten Endverbinderring-Hohlraum zusätzlich unter Druck zu setzen. Daraufhin erstarrt das geschmolzene Metall unter einem gewünschten Druck, so dass Endverbinderringe gebildet werden, die frei von Gaseinschlüssen sind.
• Da sich die Gießform in der radialen Richtung in bezug auf den Rotorkern öffnet und schließt, kann ein Installationsraum für die zusammengesetzte Zylindereinrichtung leicht auf derjenigen Seite der Gießform angeordnet sein, die entfernter von der Eingussmündung ist. Da die zwei Kolben zur unabhängigen Betätigung konzentrisch angeordnet sind, besteht überdies keine Notwendigkeit zur Vergrößerung der Dicke und der äußeren Abmessungen der Gießform oder zur Komplizierung der Konstruktion. Da der Fülldruck des geschmolzenen Metalls nicht benutzt wird, um die Gießform oder den Rotorkern zu bewegen, kann überdies eine Gießvorrichtung mit einem gewöhnlichen Einspritzdruck eingesetzt werden.
• Es sei angemerkt, dass die konzentrisch angeordneten unabhängig betätigten Kolben zur Benutzung in einer Leitergieß-Vorrichtung bereits früher in der Druckschrift FR-A- 2264614, jedoch für gänzlich von den Funktionen der Kolben gemäß der vorliegenden Erfindung unterschiedliche Funktionen vorgeschlagen worden sind.
• Fig. 1 zeigt eine Vorderschnittansicht, die eine Leitergieß-Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt, wobei deren Gießform offen ist.
• Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, längs einer Linie II-II, welche die Leitergieß- Vorrichtung darstellt, wobei sich ein Rotorkern in einer Ausnehmung befindet.
• Fig. 3A zeigt eine Vorderansicht eines Kurzschlussläufers, der unter Benutzung der Leitergieß-Vorrichtung gemäß Fig. 1 hergestellt ist.
• Fig. 3B zeigt eine Seitenschnittansicht des Kurzschlussläufers längs einer Linie b-b in Fig. 3A.
• Fig. 4 zeigt eine Vorderschnittansicht, die den Rotorkern des Kurzschlussläufers gemäß Fig. 3A u. Fig. 3B darstellt, der gegen einen Anschlag sitzt.
• Fig. 5 zeigt eine vergrößerte Teilseitenschnittansicht, die eine zusammengesetzten Zylindereinrichtung der Leitergieß-Vorrichtung gemäß Fig. 1 darstellt.
• Fig. 6 zeigt eine Seitenschnittansicht einer Modifizierung der zusammengesetzten Zylindereinrichtung gemäß Fig. 5.
• In Fig. 1 u. Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer Leitergieß-Vorrichtung zur Herstellung eines Kurzschlussläufers eines Induktionsmotors gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt.
• Die Leitergieß-Vorrichtung 10 umfasst eine Gießform 18, die mit einer Ausnehmung 14 versehen ist, die einen Rotorkern 12 des Kurzschlussläufers in sich aufnimmt, und eine Eingussmündung 16, die mit der Ausnehmung 14 kommuniziert. Die Ausnehmung 14 und die Eingussmündung 16 sind mittels eines Eingusskanals 20 verbunden, der sich im wesentlichen symmetrisch in zwei Richtungen verzweigt. Die Gießform 18 ist in zwei Teile, d. h. ein stationäres Teil 24 und ein bewegbares Teil 26, durch Teilungsflächen 22 unterteilt, die sich in Vertikal- (Längs-)Richtung erstrecken. Das bewegbare Teil 26 kann sich in Horizontal- (Quer-)Richtung (Pfeil A) in bezug auf das stationäre Teil 24 hin- und herbewegen. Demzufolge ist die Gießform 18 derart konstruiert, dass sie sich in radialer Richtung in bezug auf den Rotorkern 12 öffnen und schließen kann.
• Die Ausnehmung 14, die Eingussmündung 16 und der Eingusskanal 20 sind in das stationäre Teil 24 und das bewegbare Teil 26 derart in die Teilungsflächen 22 eingearbeitet, dass sie im wesentlichen die gleiche Form haben und einen Gießform-Hohlraum und ein Eingusskanalsystem bilden, wenn die zwei Teile 24 u. 26 zusammengeschlossen werden. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind das stationäre Teil 24 und das bewegbare Teil 26 aus außenseitigen Haupt-Gießformen 24a u. 26a und innenseitigen Unter-Gießformen (Druckkammern) 24b bzw. 26b gebildet, und die Ausnehmung 14, die Eingussmündung 16 und der Eingusskanal 20 sind in den Unter-Gießformen 24b u. 26b gebildet.
• Die Eingussmündung 16 befindet sich gerade unterhalb der Ausnehmung 14, und der Eingusskanal 20 öffnet sich in der Umfangswandung des unteren Endes der Ausnehmung 14. Unter der Eingussmündung 16 liegend ist ein Aufnahmeabschnitt 28, der mit der Einspritzspitze einer Gießvorrichtung, wie einer Druck-Gießvorrichtung, zu verbinden ist, in den jeweiligen Haupt-Gießformen 24a u. 26a des stationären Teils 24 und des bewegbaren Teils 26 ausgebildet. Ferner sind eine Vielzahl von Gasableitöffnungen 30 zum Ableiten von Gas aus dem Hohlraum während des Gießvorgangs derart in dem stationären Teil 24 und dem bewegbaren Teil 26 gebildet, dass sie sich längs der Teilungsflächen 22 erstrecken. Die Gasableitöffnungen 30 durchdringen die Haupt-Gießformen 24a u. 26a und die Unter-Gießformen 24b u. 26b und öffnen sich in der Umfangswandung des oberen Endes der Ausnehmung 14 und den jeweiligen Außenoberflächen der Haupt-Gießformen 24a u. 26a.
• Das bewegbare Teil 26 ist mit einer Vielzahl von Führungsstiften 32, die von der Teilungsfläche 22 der Haupt-Gießform 26a vorstehen, und einer Kerntragschiene 34 versehen, die von der Teilungsfläche 22 der Unter-Gießform 26b vorsteht. Das stationäre Teil 24 ist mit Führungsnuten 36 und einer Schienenaufnahmenut 38 versehen, die durch Ausnehmungen aus der Teilungsfläche 22 in Positionen ausgebildet sind, die den Führungsstiften 32 bzw. der Kerntragschiene 34 entsprechen. Ferner ist das bewegbare Teil 26 mit einer Ausstoßplatte 40 und einer Vielzahl von Ausstoßstiften 42 zum Ausstoßen des Rotorkerns mit einem gegossenen Leiterteil aus der Ausnehmung 14 ausgestattet.
• Der Rotorkern 12 (s. Fig. 3A u. Fig. 3B) des Kurzschlussläufers, der aus einer Schichtung magnetischer Bleche gebildet ist, wird derart in die Ausnehmung 14 der Gießform 18 verbracht, dass er ortsfest durch einen Anschlag 54 getragen wird, der in Fig. 4. gezeigt ist. Der Anschlag 54 ist mit einem Dornabschnitt 56, der in ein axiales Loch 50 des Rotorkerns 12 eingeführt wird, und einem Paar von Befestigungsabschnitten 58 u. 60 versehen, die durch Befestigungsmittel, wie Schrauben (nicht gezeigt), einzeln mit den axial entgegengesetzten Enden des Dornabschnitts 56 verbunden werden und den Rotorkern 12 festhalten. Diese Befestigungsabschnitte 58 und 60 enthalten im wesentlichen zylindrische Teile 58a u. 60a kleinen Durchmessers, die in das axiale Loch 50 eingeführt werden und in Berührung mit dem. Dornabschnitt 56 gebracht werden, und im wesentlichen zylindrische Teile 58b u. 60b großen Durchmessers, die sich von den Teilen 58a u. 60a kleinen Durchmessers aus erstrecken und jeweils in Eingriff mit den axial entgegengesetzten Endflächen des Rotorkerns 12 treten. Der Außendurchmeser der Teile 58b u. 60b großen Durchmessers ist kleiner als der Durchmesser eines Kreises, der die jeweiligen radial am weitesten außenliegenden Ränder der Schlitze 44 des Rotorkerns 12 verbindet, und größer als der Durchmesser des axialen Lochs 50.
• Der Rotorkern 12, der durch den Anschlag 54 festgehalten ist, wird in einer Weise auf der Kerntragschiene 34 des bewegbaren Teils 26 plaziert, dass seine Achse vertikal ausgerichtet ist, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Die Kerntragschiene 34 ist mit einem Paar von Wülsten 62 (Fig. 2) zum Führen des Rotorkerns 12 in die Ausnehmung 14, ausgebildet, und der untere Befestigungsabschnitt 58 tritt verschiebbar in Eingriff mit den Wülsten 62. In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 ist der Befestigungsabschnitt 58 mit einem zweiten Teil 58c kleinen Durchmessers versehen, der sich weiter von dem Teil 58b großen Durchmessers aus erstreckt, und dieser Teil 58c kleinen Durchmessers greift in das Paar von Wülsten 62 der Kerntragschiene 34 ein. Die axiale Endfläche des Teils 58c kleinen Durchmessers des Befestigungsabschnitts 58 und die axiale Endfläche des Teils 60b großen Durchmessers des oberen Befestigungsabschnitts 60 sind im wesentlichen flache Oberflächen, so dass der Rotorkern 12 festsitzend in der Gießform 18 befestigt werden kann.
• Der Rotorkern 12, der durch den Anschlag 54 festgehalten ist, wird in die Ausnehmung 14 des bewegbaren Teils 26 eingeführt, und das bewegbare Teil 26 wird bewegt und mit dem stationären Teil 24 verbunden. Daraufhin befindet sich der Rotorkern 12 in Position, wobei sich seine Außenumfangsoberfläche in im wesentlichen gleichförmiger enger Berührung mit der Umfangswandung der Ausnehmung 14 befindet. In diesem Zustand ist ein erster ringförmiger Endverbinderring-Hohlraum 64 (Fig. 2) zum Gießen eines Endverbinderrings 48 in dem unteren Endbereich der Ausnehmung 14 zwischen der Wandungsoberfläche der Ausnehmung 14 und der axialen Endfläche des Rotorkerns 12 und der Außenumfangsoberfläche des Teils 58b großen Durchmesserss des Befestigungsabschnitts 58 gebildet. Ebenso ist ein zweiter ringförmiger Endverbinderring-Hohlraum 66 (Fig. 2) zum Gießen des anderen Endverbinderrings 48 in dem oberen Endbereich der Ausnehmung 14 zwischen der Wandungsoberfläche der Ausnehmung 14 und der axialen Endfläche des Rotorkerns 12 und der Außenumfangsoberfläche des Teils 60b großen Durchmessers des Befestigungsabschnitts 60 gebildet. Die ersten und zweiten Endverbinderring-Hohlräume 64 u. 66 stehen mit den Schlitzen 44 des Rotorkerns 12 in Verbindung.
• Die Leitergieß-Vorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine zusammengesetzte Zylindervorrichtung 68, die sowohl als Rückhaltemittel zum Festhalten des Rotorkerns 12 in einer vorbestimmten Position in der Ausnehmung 14 gegen den Fülldruck des geschmolzenen Metalls als auch als Lokaldruckausübungsmittel zum unabhängig von dem Fülldruck lokalen Unterdrucksetzen geschmolzenen Metalls fungiert, das den Leitergieß-Hohlraum füllt. Wie in Fig. 1 u. Fig. 2 gezeigt ist die zusammengesetzte Zylindervorrichtung 68 an dem oberen Ende des bewegbaren Teils 26 auf der Seite, die entfernter von der Eingussmündung ist, festgehalten und mit einem ersten Kolben 70 zum Festhalten des Rotorkerns 12 in der Ausnehmung 14 und einem zweiten Kolben 72 zum zusätzlichen Unterdrucksetzen des geschmolzenen Metalls versehen, das den zweiten Endverbinderring-Hohlraum 66 füllt.
• Wie in Fig. 5 zum Verständnis gezeigt sind in der zusammengesetzten Zylindervorrichtung 68 der erste und der zweite Kolben 70 u. 72 im wesentlichen konzentrisch zur unabhängigen Betätigung angeordnet. Die zusammengesetzte Zylindervorrichtung 68 ist mit einer ersten Kammer 74, die den ersten Kolben 70 enthält, und einer zweiten Kammer 76 versehen, die den zweiten Kolben 72 enthält, welche Kammern voneinander isoliert sind, damit nicht irgendeine Zirkulation einer Flüssigkeit zwischen ihnen verursacht wird. Eine Kolbenstange 78 des ersten Kolbens 70 durchdringt eine Kolbenstange 80 des zweiten Kolbens 72 im wesentlichen konzentrisch wie bei einem Teleskop. Die ersten und zweiten Kammern 74 u. 76 haben Öffnungen 82 u. 84 bzw. 86 u. 88 außerhalb der jeweiligen Hubwege der ersten und zweiten Kolben 70 u. 72 und machen einzeln unabhängige doppeltwirkende Zylinder aus. Eine Antriebsquelle für die zusammengesetzte Zylindervorrichtung 68 kann hydraulisch oder pneumatisch sein.
• An dem körperfernen Ende der Kolbenstange 78 des ersten Kolbens 70 ist ein Schubflansch 90 angebracht, der eine im wesentlichen flache axiale Endfläche hat. Wenn sich der erste Kolben 70 vorbewegt, stößt die axiale Endfläche des Schubflansches 90 gegen die axiale Endfläche des Teils 60b großen Durchmessers des Befestigungsabschnitts 60 des Anschlags 54, der den Rotorkern 12 in der Ausnehmung 14 hält (s. Fig. 5). Demzufolge wird der Rotorkern 12 in der vorbestimmten Position in der Ausnehmung 14 festgehalten. Ein Druck, der dann der ersten Kammer 74 durch die Öffnung 82 zugeführt wird, ist hoch genug, um den Rotorkern 12, der dem Fülldruck des geschmolzenen Metalls widersteht, zurückzuhalten.
• An dem körperfernen Ende der Kolbenstange 80 des zweiten Kolbens 72 ist ein hohler zylindrischer Schubring 92 angebracht, der eine im wesentlichen flache ringförmige axiale Endfläche hat. Der Schubring 92 nimmt den Schubflansch 90 des ersten Kolbens 70 im wesentlichen konzentrisch in sich auf. Die axiale Endfläche des Schubrings 92 befindet sich gegenüber dem zweiten Endverbinderring-Hohlraum 66. Wenn sich der zweite Kolben 72 zurückzieht, befindet sich die axiale Endfläche des Schubrings 92 in einem axialen Abstand, der um ein bisschen größer als die axiale Abmessung des vollständigen Endverbinderrings 48 ist, von der axialen Endfläche des Rotorkerns 12 (s. Fig. 5). Wenn sich der zweite Kolben 72 vorbewegt, übt die axial Endfläche des Schubrings 92 zusätzlich und im großen und ganzen gleichförmig einen Druck auf das geschmolzene Metall in dem zweiten Endverbinderring-Hohlraum 66 aus. Ein Druck, der dann der zweiten Kammer 76 durch die Öffnung 86 zugeführt wird, ist hoch genug, um zu verhindern, dass das geschmolzene Metall Gaseinschlüsse erfährt, wenn es in dem zweiten Endverbinderring-Hohlraum 66 erstarrt.
• Das Folgende ist eine Beschreibung einer Prozedur zum Gießen des mit dem Rotorkern 12 eine Einheit bildenden Leiterteils unter Benutzung der Leitergieß-Vorrichtung 10, welche die zuvor erwähnte Konstruktion hat.
• Zuerst wird die Gießform 18 geöffnet, und die ersten und zweiten Kolben 70 u. 72 der zusammengesetzten Zylindervorrichtung 68 werden in deren jeweiligen zurcükgezogenen Positionen angeordnet. Dann wird der Rotorkern 12, der durch den Anschlag 54 festgehalten wird, auf dem körperfernen Endteil der Kerntragschiene 34 des bewegbaren Teils 28 in einer Weise plaziert, dass seine Achse vertikal mit dem Befestigungsabschnitt 58 abwärts gerichtet ist. In diesem Zustand wird das bewegbare Teil 26 bewegt und mit dem stationären Teil 24 verbunden, und der Rotorkern 12 wird in die Ausnehmung 14 verbracht. Um die Prozedur in diesem Fall zu vereinfachen, ist es ratsam, den Rotorkern 12 zuerst in die Ausnehmung 14 des stationären Teils 24 einzuführen, wenn sich das bewegbare Teil 26 bewegt, und zu veranlassen, dass er gegen die Wandung der Ausnehmung 14 des stationären Teils 24 gedrückt wird, um auf der Kenrntragschiene 34 geführt zu werden, so dass die Einführung des bewegbaren Teils 26 in die Ausnehmung 14 vervollständigt ist, wenn das bewegbare Teil 26 gänzlich mit dem stationären Teil 24 verbunden ist.
• Nachdem das bewegbare Teil 26 mit dem stationären Teil 24 verbunden ist und sich dann der Rotorkern 12 gänzlich in der Ausnehmung 14 befindet, wird der ersten Kammer 74 der zusammengesetzten Zylindervorrichtung 68 durch die Öffnung 82 ein gegebener Druck zugeführt, und der erste Kolben 70 bewegt sich vor, so dass der Rotorkern 12 fest zwischen dem Schubflansch 90 und der Kerntragschiene 34 gehalten wird. In diesem Zustand wird die Einspritzspitze einer Gießvorrichtung, wie einer Druckgießvorrichtung, an den Aufnahmeabschnitt 28 geführt, und das geschmolzene Metall wird in die Eingussmündung 16 gespritzt. Das geschmolzene Metall, das unter einem gegebenen Druck eingespritzt wird, strömt durch die Eingussmündung 16 in den ersten Endverbinderring- Hohlraum 64, verläuft gegen die Schwerkraft in den Schlitzen 44 des Rotorkerns 12 und strömt weiter in den zweiten Endverbinderring-Hohlraum 66, um dadurch den Leitergieß- Hohlraum in der Ausnehmung 14 gänzlich zu füllen. Wenn dies erfolgt ist, wird das Gas in dem Leitergieß-Hohlraum durch die Gasableitöffnungen 30 aus der Gießform abgeführt.
• Bevor der Druck vollständig auf das geschmolzene Metall übertragen ist, das in den zweiten Endverbinderring-Hohlraum 66 eingeführt wurde, beginnt das geschmolzene Metall, das die Schlitze 44 des Rotorkerns 12 füllt, zuerst zu erstarren, um dadurch die Druckausübung auf den zweiten Endverbinderring-Hohlraum 66 aufzuheben. Nachdem der zweite Endverbinderring-Hohlraum 66 gänzlich mit the geschmolzenen Metall gefüllt ist, wird daher der zweiten Kammer 76 der zusammengesetzten Zylindervorrichtung 68 ein gegebener Druck durch die Öffnung 86 zugeführt, und der zweite Kolben 72 wird vorbewegt, so dass das geschmolzene Metall in dem zweiten Endverbinderring-Hohlraum 66 durch den Schubring 92 unter Druck gesetzt wird. Demzufolge wird der Endverbinderring 48 auf der Seite, die entfernter von der Eingussmündung ist, ebenfalls unter einem ausreichenden Druck gebildet, so dass ein hochfester Leiterteil, der von Mängeln durch Gaseinschlüsse, wie Einsenkungen, Poren usw., frei ist, hergestellt werden kann. Der Zeitpunkt, zu dem der zweite Kolben 72 zu betätigen ist, um das geschmolzene Metall in dem zweiten Endverbinderring-Hohlraum 66 unter Druck zu setzen, kann experimentell auf der Grundlage der Füllgeschwindigkeit des geschmolzenen Metalls, den jeweiligen Aufnahmefähigkeiten der Schlitze und der Endverbinderring-Hohlräume 64 u. 66, der Geschwindigkeit des zweiten Kolbens 72 usw. gewonnen werden.
• Nachdem das Gießen einer Vielzahl von Leiter-Stäben 46 und des Paares von Endverbinderringen 48 für den Rotorkern 12 auf diese Weise vervollständigt ist, wird den ersten und zweiten Kammern 74 u. 76 der zusammengesetzten Zylindervorrichtung 68 durch die Öffnungen 84 bzw. 88 Druck zugeführt zugeführt, woraufhin die ersten und zweiten Kolben 70 u. 72 zurückgezogen werden. Ferner wird das bewegbare Teil 26 bewegt, um die Gießform 18 zu öffnen, und die Ausstoßplatte 40 wird betätigt, so dass der Rotorkern 12 in Richtung auf den körperfernen Endteil der Kerntragschiene 34 durch die Ausstoßstifte 42 ausgestoßen wird. Dann tritt der Anschlag 54 außer Eingriff mit dem Rotorkern 12, und es werden an dem Rotorkern 12 Fertigstellungsarbeiten, wie das Entfernen von Gießflecken von dem Leiterteil, ausgeführt. Danach wird der Rotorkern 12 auf einer Welle 52 befestigt, woraufhin der in Fig. 3 gezeigte Kurzschlussläufer gebildet ist.
• In der Leitergieß-Vorrichtung 10 gemäß diesem Ausführungsbeispiel, wie es zuvor beschrieben wurde, befindet sich die zusammengesetzte Zylindervorrichtung 68, die eine Rotorkern-Rückhaltefunktion und eine Lokal-Druckausübungsfunktion für das geschmolzene Metall hat, auf der Seite, die entfernter von der Eingussmündung der Gießform 18 ist, die sich in der radialen Richtung in bezug auf den Rotorkern 12 öffnet und schließt, so dass verhindert werden kann, dass die Leiter, besonders der Endverbinderring auf der Seite, die entfernter von der Eingussmündung ist, Gaseinschlüsse erfährt, und es kann ein hochleistungsfähiger Kurzschlussläufer ohne Vergrößerung der Dicke und der äußeren Abmessungen der Gießform 18 oder Komplizierung der Konstruktion hergestellt werden. Überdies ist der notwendige Fülldruck des geschmolzenen Metalls zum Gießen so hoch wie der Druck für ein herkömmliches Gießen, das keine lokale Druckausübung einschließt, und die benutzte Gießvorrichtung kann einen gewöhnlichen Einspritzdruck einsetzen, so dass verhindert werden kann, dass die Installationskosten ansteigen.
• Bei einem Gießform-Aufbau, bei dem geschmolzenes Metall in Richtung gegen die Schwerkraft von unterhalb des Hohlraums in den Hohlraum strömt, wie dies in der Gießform 18 der Leitergieß-Vorrichtung 10 der Fall ist, können eine Vielzahl von unabhängigen Hohlräumen (z. B. Schlitze 44) mit dem geschmolzenen Metall unter einem gleichförmigen Einfluss der Schwerkraft gefüllt werden, so dass verhindert werden kann, dass das geschmolzene Metall unausgeglichen strömt und Luft einfängt. Demzufolge ist dieser Aufbau optimal für das Gießen von Leitern eines Kurzschlussläufers. Überdies ist ein Gießform-Aufbau, in dem der Rotorkern 12 mit seiner Achse vertikal ausgerichtet untergebracht ist und das stationäre Teil und das bewegbare Teil bei deren vertikalen Teilungsflächen in der horizontalen Richtung getrennt sind, dahingehend vorteilhaft, dass der Installationsraum für die zusammengesetzte Zylindervorrichtung gemäß der vorliegende Erfindung mit Leichtigkeit befestigt werden kann und dass sich die Gasableitöffnungen in optimalen Positionen befinden können, wie dies im Falle des zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiels gegeben ist.
• In der zusammengesetzten Zylindervorrichtung 68 gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der dem zweiten Kolben 72 für die lokale Druckausübung auf das geschmolzene Metall zuzuführende Druck ungefähr fünf- bis zehnmal so hoch wie der Druck, der dem ersten Kolben 70 für die Zurückhaltung des Rotorkerns zuzuführen ist. Abhängig von dem Durchmesser des zu gießenden Rotors ist daher der zweite Kolben 72 viel größer als der eine veranschaulichte und ist manchmal für den praktischen Gebrauch nicht günstig. In einem solchen Fall ist es ratsam, eine zusammengesetzte Zylindervorrichtung 94 zu benutzen, die einen zweiten Kolben eines Tandem-Aufbaus hat, wie er in Fig. 6 gezeigt ist.
• Die zusammengesetzte Zylindervorrichtung 94 wird wie die zusammengesetzte Zylindervorrichtung 68 fest an dem oberen Ende einer Gießform auf der Seite gehalten, die entfernter von der Eingussmündung ist, und ist mit einem ersten Kolben 96 zum Halten eines Rotorkerns und einem zweiten Kolben 98 zum lokalen Unterdrucksetzen eines geschmolzenen Metalls versehen. Die ersten und zweiten Kolben 96 u. 98 sind im wesentlichen konzentrisch für eine unabhängige Betätigung angeordnet. Eine erste Kammer 100, die den ersten Kolben 96 aufnimmt, eine zweite Kammer 104, die ein erstes Kolbenelement 102 des zweiten Kolbens 98 aufnimmt, und eine dritte Kammer 108, die ein zweites Kolbenelement 106 des zweiten Kolbens 98 aufnimmt, sind voneinander isoliert, damit nicht irgendeine Zirkulation einer Flüssigkeit zwischen ihnen verursacht wird. Eine Kolbenstange 110 des ersten Kolbens 96 durchdringt eine Kolbenstange 112 des zweiten Kolbens 98 im wesentlichen konzentrisch wie bei einem Teleskop. Die ersten, zweiten und dritten Kammern 100, 104 u. 108 haben ihre jeweiligen Öffnungen 114 außerhalb der jeweiligen Hubwege des ersten Kolbens 96 und der ersten und zweiten Kolbenelemente 102 u. 106 des zweiten Kolbens 98.
• Da die zusammengesetzte Zylindervorrichtung 94, die mit dem zweiten Kolben 98 nach Art eines Tandemaufbaus versehen ist, eine Rotorkern-Rückhaltefunktion und außerdem eine Lokal-Druckausübungs-Vorrichtung für das geschmolzene Metall hat, können Mängel durch Gaseinschlüsse eines Leiterteils ohne Vergrößerung der äußeren Abmessungen der Gießform oder Komplizierung der Konstruktion verhindert werden. Da die radiale Abmessung des zweiten Kolbens kleiner als diejenige des zweiten Kolbens 72 gemäß Fig. 5 gemacht werden kann, ist diese Anordnung überdies vorteilhaft, insbesondere in dem Fall, in dem die Leitergieß-Vorrichtung Beschränkungen hinsichtlich der Abmessungen unterworfen ist.
• Gemäß der vorliegende Erfindung, wie sie zuvor beschrieben wurde, ist die zusammengesetzte Zylindervorrichtung, die eine Rotorkern-Rückhaltefunktion und außerdem eine Lokal- Druckausübungsfunktion für das geschmolzene Metall hat, in die Gießform eingebaut, die sich in der radialen Richtung in bezug auf den Rotorkern öffnet und schließt. Demgemäß kann ohne Vergrößerung der Dicke und der äußeren Abmessungen der Gießform oder Komplizierung der Konstruktion verhindert werden, dass die Leiter, besonders der Endverbinderring auf der Seite, die entfernter von der Eingussmündung ist, Gaseinschlüsse erfährt, wenn sie eine Einheit mit dem Rotorkern bildend unter Benutzung der Gießvorrichtung mit dem gewöhnlichen Einspritzdruck gegossen werden. Demzufolge kann ein hochfester, hochleistungsfähiger Kurzschlussläufer, der in einem Hochdrehmoment- oder Hochgeschwindigkeits-Induktionsmotor einsetzbar ist, bei niedrigen Kosten hergestellt werden.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Leitergießen für einen Kurzschlussläufer eines Induktionsmotors, die zum Formgießen eines Leiters, der eine Vielzahl von sich axial erstreckenden Leiter-Stäben (46) und ein Paar von Endverbinderringen (48) zum Kurzschließen der jeweiligen axial entgegengesetzten Enden der Stäbe (46) umfasst, derart, dass er durch Gießen eine Einheit mit einem Rotorkern (12) bildet, benutzt werden kann, welche Vorrichtung umfasst:

eine Form (18), die eine Ausnehmung (14) zur Aufnahme eines solchen Rotorkerns (12) hat, und eine Eingussmündung (16), die sich in einen ersten Endverbinderring-Hohlraum (64) öffnet, der zwischen einer Wandung der Ausnehmung (14) und einer axialen Endfläche des Rotorkerns (12) zu definieren ist, und

einen Kolben (72) zum Druckausüben auf geschmolzenes Metall, das einen zweiten Endverbinderring-Hohlraum (66) füllt, der zwischen einer anderen Wandung der Ausnehmung und der anderen von der Eingussmündung (16) entfernten axialen Endfläche des Rotorkerns (12) zu definieren ist,

dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine zusammengesetzte Zylindereinrichtung enthält, die den Kolben (72) und einen weiteren Kolben (70), der sich in Nachbarschaft zu dem zweiten Endverbinderring-Hohlraum (66) befindet, zum festen Halten eines Rotorkerns (12) in der Ausnehmung (14) umfasst, wobei diese zwei Kolben (70, 72) konzentrisch zur unabhängigen Betätigung angeordnet sind und die Form (18) dazu bestimmt ist, sich in radialer Richtung in bezug auf den Rotorkern (12) zu öffnen und zu schließen.

2. Vorrichtung zum Leitergießen nach Anspruch 1, wobei der Kolben (72) zum Druckausüben auf geschmolzenes Metall einen Reihenaufbau hat, der aus einem ersten Kolbenelement (102) und einem zweiten Kolbenelement (106), das mit dem ersten Kolbenelement (102) verbunden ist, zusammengesetzt ist, wobei die ersten und zweiten Kolbenelemente (102, 106) jeweils in ersten und zweiten Kammern (104, 108) untergebracht sind, die gegeneinander abgeschlossen sind, damit keinerlei Zirkulation einer Flüssigkeit zwischen den beiden verursacht wird.

3. Vorrichtung zum Leitergießen nach Anspruch 1 oder 2, die ferner einen Anschlag (54) zum Einsetzen in ein axiales Loch eines Rotorkerns (12) umfasst, der in der Ausnehmung (14) der Form (18) unterzubringen ist, wobei der kernhaltende Kolben (72) dazu bestimmt ist, einen Rotorkern (12) in der Ausnehmung (14) durch Ineingriffbringen mit einer Endfläche des Anschlags (54) fest zu halten.

4. Vorrichtung zum Leitergießen nach Anspruch 3, wobei der Anschlag (54) einen Dornabschnitt (56) zur Einführung in das axiale Loch eines Rotorkerns (12) und Befestigungsabschnitte (58, 60) enthält, die einzeln mit den entgegengesetzten Enden des Dornabschnitts (56) verbunden sind und jeweils einen Teil mit großem Durchmesser (58b, 60b) zum Ineingriffbringen mit einer axialen Endfläche eines Rotorkerns (12) haben, der diesem entspricht.

5. Vorrichtung zum Leitergießen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Gasableitöffnungen (30) in Trennflächen der Form (18) gebildet sind, die dazu bestimmt sind, sich in radialer Richtung in bezug auf einen Rotorkern (12) zu öffnen und zu schließen.

6. Vorrichtung zum Leitergießen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Hälfte (26) der Form (18), die dazu bestimmt ist, sich in radialer Richtung zu öffnen und zu schließen, auf der Eingussmündungsseite derselben mit einer Kerntragschiene (34) zum Tragen eines Rotorkerns (12) auf sich versehen ist und die andere Hälfte (24) der Form mit einer Schienenaufnahmenut (38) zum Aufnehmen der Kerntragschiene (34) versehen ist.

7. Vorrichtung zum Leitergießen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wenn ein Kurzschlussläuferkern (12) in der Form-Ausnehmung (14) untergebracht ist.