专利名称：鼠笼式感应电动机的转子及其制造方法
技术领域：
本发明涉及鼠笼式感应电动机，特别是涉及转子导体使用导电率高的铜粉末来提高电动机特性的鼠笼式感应电动机的转子及其制造方法。
背景技术：
一般情况下，所谓电动机是把电能变换为机械能来得到旋转动力的机械，大致分为交流电动机和直流电动机，其中感应电动机是交流电动机的一种。
感应电动机是用接有交流电源的1次绕组感应2次绕组产生电流，由2次绕组产生的电流和旋转磁场相互作用获得旋转力矩的一种典型交流电动机。
这样的感应电动机由定子和转子构成，由定子线圈的交流电产生的旋转磁场使转子产生转矩并旋转。上述的感应电动机根据转子的绕组形态分为由铝环棒形成转子导体的鼠笼式感应电动机(squirrel cage induction motor)和转子与定子一样绕着线圈的绕线式感应电动机(wound-rotor induction motor)。参照附图大致说明一下鼠笼式感应电动机的转子结构。
图1a和图1b分别图示一般鼠笼式感应电动机转子结构的横剖面图和纵剖面图。上述鼠笼式感应电动机的转子由被定子线圈(图略)产生的电流和磁场的相互作用下产生转矩的转子导体31和形成磁路的磁性体的转子铁心10构成。这里，转子铁心10由层叠多个圆形的硅钢板10a组成，硅钢板10a外周沿侧有多个相距一定间隔以放射状形成的转子槽13。转子槽13开在沿着轴向连续层叠硅钢板形成的转子铁心10上，在转子槽13中插入导电性高的铝金属形成转子导体31。另外，转子导体31的两端各自具有相互连接转子导体构成回路的端环(end-ring)33。转子导体31和端环33一般多采用铝压模铸件来构成。
上述结构的鼠笼式电动机，转子上产生的电流和磁场的相互作用根据弗莱明的左手定则产生旋转力矩。
对于上述的鼠笼式感应电动机，要提高电动机的性能，转子导体31的阻抗应该小。但是，上述转子导体31适用的铝的导电率有限，所以，上述转子导体对提高感应电动机性能最终成为限制。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的是提供组合使用铝和比铝导电率高的金属来作为转子导体以提高电动机性能的鼠笼式感应电动机的转子及其制造方法。
本发明提供的鼠笼式感应电动机的转子包括具有以一定间隔放射状形成多个槽并沿着轴向对准槽连续层叠的钢板来构成的转子铁心，设置在上述转子槽上并在压铸(die casting)的铝中混合铜粉末的转子导体，在转子铁心的两端部相互连接转子导体来构成一个回路并用与转子导体同样成分制作的端环。
另外，本发明的一种制造鼠笼式感应电动机的转子的方法包括利用冲压模具在薄钢板的所定位置上形成槽的冲压阶段；沿着轴向对准槽和连续排列冲压钢板的制造转子铁心的叠层阶段；把转子铁心放在模具里并把一定比率混合铝粉末和铜粉末的导体粉末注入到槽和转子铁心的两端之后，以铝熔点和铜熔点之间的温度加热来形成共存有铜粉末的转子导体和端环的压铸(die casting)阶段。
本发明的另一种制造鼠笼式感应电动机的转子的方法包括利用冲压模具在薄钢板的所定位置上形成槽的冲压阶段；沿着轴向对准槽和连续排列冲压钢板的制造转子铁心的叠层阶段；把转子铁心放在模具里并把一定比率混合有铜粉末的铝熔液注入到槽和转子铁心的两端之后，加压来形成共存有铜粉末的转子导体和端环的压铸(die casting)阶段。
发明的效果本发明所涉及的鼠笼式感应电动机的转子及其制造方法，其转子导体由铝和比铝导电率高的铜粉末混合铸成，所以能明显降低导体阻抗，由此提高电动机的性能。
图1a显示一般鼠笼式感应电动机转子结构的横剖面图。
图1b显示一般鼠笼式感应电动机转子结构的纵剖面图。
图2显示本发明的鼠笼式感应电动机转子结构的纵剖面图。
图3显示本发明的鼠笼式感应电动机转子制造过程的流程图。
附图主要部分的符号说明10转子铁心、10a钢板、13转子槽、 20旋转轴、31转子导体、33端环、40铜粉末、 50镀层。
具体实施例方式
以下参照附图详细地说明本发明的鼠笼式感应电动机的转子及其制造方法的可行实施例。
图2是图示根据本发明的鼠笼式感应电动机转子结构的纵剖面图。
根据本发明的鼠笼式感应电动机由定子(图略)、与定子构成同心圆并与定子的内周面保持一定空隙的转子和压入转子的中心部并把转子的旋转力传递到从动轴的旋转轴构成。
如图2所示，转子构成包括具有以一定间隔放射状形成多个槽13并沿着轴向对准槽连续层叠的钢板10a来构成的转子铁心10，分别设置在槽上并受定子绕组电流磁场作用产生转矩的转子导体31，和设置在转子铁心的两端部并相互连接转子导体构成一个回路的端环33。
未详细图示的构成转子铁心的钢板10a是环型的硅钢板，其中心部形成有设置旋转轴20的压入口，并以压入口为中心向外周沿侧放射状地形成有多个槽13。这里，在上述槽中设置的转子导体31有压铸(die casting)的铝中混合大量的铜粉末40构成。转子导体31中含有混合铜粉末40，因为铜的导电率比铝的导电率高，能显著地降低导体阻抗，所以在转子导体中产生的电流与磁场一起能产生更大的转矩。
这里，铜粉末40的量越多对提高电动机的性能越有利。
端环33最好由与转子导体31同样的材质组成。虽然端环33可以用以前的铝材构成，但是也最好与转子导体31一样混合大量的铜粉末40，以减少阻抗对电动机特性更有利。
另外，转子导体31中混合铜粉末的时候，有减少导体阻抗提高性能的优点，但是又有使铝和铜粉末40之间形成高阻抗的反应层的缺点。这样的反应层影响着2次电流的路径，最终引起与端环结合性好的任一侧集中2次电流的现象，有可能降低电动机的性能。为了解决上述问题，本发明在铜粉末40和铝之间的界面上形成另外的镀层50。上述镀层50是镀在铜粉末40的外表面的镀镍层，起到除去铜和铝之间的反应层的作用。
上述结构的鼠笼式感应电动机的转子通过下述的过程制造如图3所示，首先进行利用冲压模具在薄硅钢板10a上中心部形成压入旋转轴(shaft)20的压入口和外周沿侧放射状形成多个转子槽13的冲压阶段S10。
这时，上述冲压阶段使钢板10a上不仅还残存着扭曲等机械应力，而且还破坏钢板所具有的电气特性。为解决这些问题，进行对冲压的钢板热处理来解除机械应力同时恢复电气特性的热处理阶段S20。
然后，热处理完的钢板沿着轴向对准转子槽13连续排列之后用焊接固定或者铆接或夹具固定来进行制造转子铁心10的叠层阶段S30。这时，叠层阶段比热处理阶段提前进行也可以。
通过上述的过程制作完转子铁心10之后通过转子槽13设置转子导体31和端环33的压铸阶段S50用下面的两种方法来完成首先根据本发明的一实施例，压铸阶段S50是把转子铁心10放在模具里再把一定比率混合的铝粉末和铜粉末40的导体粉末注入到槽13和转子铁心的两端之后以适当温度加热的阶段构成，来形成混合铜粉末的转子导体和端环。这时，加在转子铁心10上的温度是铝熔点和铜熔点之间的温度。这时，铝的熔点比铜的熔点低，所以铝以液体状态随着模具的形状形成转子导体31和端环33，铜维持其粉末状态。上述铝熔液凝固时，形成转子导体和端环的部分各自形成以铝为主成分混合铜粉末的转子导体和端环。
根据本发明的另一实施例，压铸(die casting)阶段S50是把转子铁心10放在模具里并把一定比率混合有铜粉末40的铝熔液注入到槽31和转子铁心10的两端后加压的阶段来构成，并形成混合有铜粉末的转子导体31和端环(end-ring)33。这个时候铝熔液的温度应该比铜的熔点低。
另外，为了有效地去除上述铜粉末40和铝之间的反应层在前述的压铸(die casting)阶段S50之前先进行形成镀镍层的镀层阶段S40。即上述镀层阶段S40中把压铸(die casting)之前的铜粉末浸在镍镀剂上等方法在铜粉末的外表面形成以镍为主成分的镀层。
至此对本发明以其可行的实施例为中心进行了说明，在本发明所属的技术领域内具有一般知识的技术人员可在本发明的基本技术范围内作出变更形态的实施例。这里，本发明的基本技术范围体现在权利要求中，其同等范围内变形的形态应属于其权利要求范围内。
权利要求
1.一种鼠笼式感应电动机的转子，其特征在于，包括具有以一定间隔放射状形成多个槽并沿着轴向对准槽连续层叠的钢板来构成的转子铁心，设置在槽上并在压铸的铝中混合铜粉末的转子导体，在转子铁心的两端部相互连接转子导体来构成一个回路并用与转子导体同样的成分制作的端环。
2.根据权利要求1所述的鼠笼式感应电动机的转子，其特征在于转子导体中铜粉末上形成有除去铝和铜之间反应层的镀层。
3.根据权利要求2所述的鼠笼式感应电动机的转子，其特征在于铜粉末上形成镀层是镀镍层。
4.一种制造根据权利要求1所述的鼠笼式感应电动机的转子的方法，其特征在于，包括利用冲压模具在薄钢板的所定位置上形成槽的冲压阶段；沿着轴向对准槽以连续排列冲压钢板的制造转子铁心的叠层阶段；把转子铁心放在模具里并把按一定比率混合铝粉末和铜粉末的导体粉末注入到槽和转子铁心的两端之后，以铝熔点和铜熔点之间的温度加热来形成共存有铜粉末的转子导体和端环的压铸阶段。
5.根据权利要求4所述的制造鼠笼式感应电动机的转子的方法，其特征在于，在进行压铸阶段之前又进行铜粉末上形成镀层的镀层阶段。
6.一种制造根据权利要求1所述的鼠笼式感应电动机的转子的方法，其特征在于，包括利用冲压模具在薄钢板的所定位置上形成槽的冲压阶段；沿着轴向对准槽和连续排列冲压钢板的制造转子铁心的叠层阶段；把转子铁心放在模具里并把一定比率混合有铜粉末的铝熔液注入到槽和转子铁心的两端之后，加压来形成共存有铜粉末的转子导体和端环的压铸阶段。
7.根据权利要求6所述的制造鼠笼式感应电动机的转子的方法，其特征在于，在进行压铸阶段之前又进行铜粉末上形成镀层的镀层阶段。
全文摘要
本发明涉及使用铝和比铝导电率高的金属混合制作转子导体的鼠笼式感应电动机的转子及其制造方法，以提高电动机的性能。本发明提供的鼠笼式感应电动机的转子包括由具有以一定间隔放射状形成多个槽并沿着轴向对准槽连续层叠的钢板构成的转子铁心，设置在转子槽上并在压铸的铝中混合铜粉末的转子导体，在转子铁心的两端部相互连接转子导体来构成一个回路并用与转子导体同样成分制作的端环。
文档编号H02K15/02GK1756049SQ20041007220
公开日2006年4月5日 申请日期2004年9月27日 优先权日2004年9月27日
发明者朴斗真 申请人:乐金电子(天津)电器有限公司