专利名称：免加减重平衡转子及生产方法
技术领域：
本发明厲于电机领域，特别涉及一种免加减重平衡转子及生产方法。 背*技术众所周知，旋转件的动静平衡矢系到设备寿命、振动、零部件磨损、 无用功功耗等问题。电机领域，转子的动静平衡直接影响到轴承寿命、发 热量、能耗转换率等指标，目前解决转子的平衡均采用增减重的办法，其 只能达到非工作状态静动态的相对平衡，在转子温度升高后又会被打破， 难以做到工作吋，同一旋转件动态平衡。离心力的经典公式厶F离-AF 向-AmV2大/厶i^厶mAr4jr/T2，可以得知离心力F离，只与m、 r有关。只 要满足其在任意Ar圆周对称位置上Am的一致性，E厶F离趋于零。现有 电机可分为电动机和发电机两类，但均包括有转子轴和堆叠固定在其上的 叠片，叠片边缘冲剪有齿槽，以放置线缆或者浇铸鼠笼。 一般叠片选用矽 钢片或者硅钢片等导磁材料，由薄板材冷冲剪而成。生产叠片工艺是在同一模具、同一冲床上，按叠片原料板材纵向逐片 冲剪，其冲剪成形的转子片每片的厚度、椭圆度，毛刺的误差.在其空间 位置上或者在三维位置上具有高度的一致性。叠片转子轴孔边缘还留有工 艺孔，该工艺孔在重叠成转子吋，起到对齐作用，也即只需对齐工艺孔， 其叠片边缘的齿槽自然对齐。叠片的平衡关系到转子的平衡，从现有转子 的生产工艺可见，其本身存在不平衡因素，其一，叠片板材理论上的是均 匀的，但实际轧制拉伸吋，均会存在左右厚度不一致的微小误差，由于叠 片是按一固定方向冲剪成，故所有叠片均存在一致性的左右误差；其二， 冲床模具罔样存在误差，叠片同样会存在一致性椭圆度的毛刺。若將这些 高度一致性误差的叠片，按工艺孔一致重叠在一起吋.若微小的误差即被 放大了，此吋采用増减配重的办法，可以调整至相对动静态平衡.但当电 机工作后，由于线耗等做功，使转子温升加剧，温升导致体积和半径变化，改变了原有的动静态平衡。转子的成型是叠片堆叠在转轴或假轴后在其上浇铸熔融金厲构成鼠 笼，鼠笼两端具有端环和风扇叶片和配重平衡钉，端环抵靠在叠片的两端 上。由于风扇叶片的存在，其均匀度难以铸造的一致和平衡，以及叠片齿 槽冲剪的统一误差，导致鼠笼分布的不平衡.故现有转子加工过程需在端 环上浇铸有配重钉，待调节转子成品平衡吋，在端环上逬行增减配重以达 到静态的平衡。传统生产工艺中一般只能调整到相对动、静态平衡，而当 电机工作后，由于涡流作用.使叠片内部发热.发热的不均匀性导致动静 态不平衡。如何在生产过程解决电机转子的动静平衡即成本发明硏究的对 象。
发明内容
本发明的目的是发明一种免加减重平衡转子及生产方法，转子叠片釆 用错位堆叠和幵具通风孔槽的办法，来克服叠片本身误差导致的不平衡以 及改善叠片内部的散热。本发明技术方案是这样实现的 一种免加减重平衡转子，包括冲剪成 型具有一中心轴孔和边缘齿槽的疊片、叠片堆叠在转轴上并浇铸有鼠笼或绕组，其特征是转子中的每一件叠片，依顺序从转子轴一端至另一轴端逐 片错位一角度堆叠在一起，该角度为360"除以齿槽数的约数。保证堆叠后 所有叠片的齿槽均对齐，而错位堆叠使每一叠片的误差相互抵消。所述的每一件叠片至少包含一片叠片，这样在不影响动静平衡的前提 下，可提高堆叠的效率。叠片上开设有齿槽约数个槽孔，槽孔成等分结构分布在同一圆周上。 由于叠片按约数的等分360°的角度堆叠，在既满足齿槽对齐的同吋，其上 的槽孔也能对齐，提供转子内部通风散热之需。所述的免加减重平衡转子的生产方法是1) 叠片原料板材冲剪成型，板材按一个方向冲剪成型具有一中心轴孔、 边缘齿槽的叠片以及等分分布在圆周上的槽孔；2) 在转轴上依次错位堆叠叠片，按叠片齿数约数等分360"的角度依次逐件错位堆放叠片；3) 浇铸鼠笼，將堆叠好叠片连同转轴一同放入模具中，向模具浇铸熔 融金厲，冷却固化；4) 加工，浇铸好鼠笼的转子去除鼠笼部分的车除浇铸不对称余量即成 成品。所述的加工是依照转轴旋转基准对鼠笼圆周及两端环逬行车削、磨削 精加工，形成平衡的端环。由于错位堆叠消除了叠片误差的放大，在保证 鼠笼无气泡浇铸后，只需將鼠笼外围端环车圆加工即可，使其动静平衡值 趋于零。而绕组式转子的生产方法即是1) 叠片原料板材冲剪成型，板材按一个方向冲剪成型具有一中心轴孔、边 缘齿槽的叠片以及等分分布在圆周上的槽孔；2) 在转轴上依次错位堆叠叠片，按叠片齿数约数等分360°的角度依次逐件 错位堆放叠片；3) 嵌入绕组，在堆叠好叠片的齿槽中嵌入绕组，以转轴为基准在对称齿槽 中，嵌入线径、长度、质霾一致的绕组，并保持其位置一致和所使用的 定位签质量一致；4) 整理绕组线头即成成品。本发明具有结构设计合理，错位叠片方法科学，既满足叠片内部通风 散热，又可消除叠片加工中形成的误差，省略鼠笼浇铸形成的配重及风扇 叶片，抵消平衡误差，配以鼠笼端环的精加工，确保其具有极好的平衡度。通过本方法加工的转子具有极好的动静平衡度。
下面结合具体图例对本发明做进一步说明图1叠片结构立体2叠片错位堆叠矢系立体3转子结构示意4冲剪叠片示意图6其中l一叠片 2—轴孔 3 —齿槽4一槽孔 5 —工艺槽 6 —转轴7 —鼠笼 8 —端环 9一板材
具体实施例方式参照图1、转子叠片1由原料板材按一个方向逐片冲剪而成，其冲剪 成形的转子叠片每片的厚度、椭圆度，以及毛刺的误差，在其空间位置， 或者三维位置上是一致的，叠片1中心位冲剪有轴孔2、边缘冲剪有齿槽3 和个数为齿槽约数的槽孔4, 一般以三至八个为佳，槽孔4等分结构分布于 同一圆周上。本图以三个圆形槽孔4为例，为了辨认叠片1的方向性可保 留有工艺槽5。该工艺槽5可与槽孔4-同构成等分分布在同一圆周上的槽 孔，或者直接在冲剪通风槽4吋，直接冲剪出一个非圆形通风槽，也即工 艺槽可与某一槽孔重叠，形成一与其它槽孔不同的可辨认的槽孔。上述的槽孔4可以如图的孔状，也可以是槽状，可根据具体电机设计指标而定，满足通风散热之需。除了上述将槽孔4分布在同一圆周上，也 可等分分布在两个圆周或三个圆周上，而错位叠片以一个圆周上的槽孔4 为等分角即可。图中为18个齿槽之叠片1实例，其约数为1、 2、 3、 6、 9、 18， 一般 取3、 6为佳，叠片可错位120"或60°逬行堆叠，也可在1209等分角或者60° 等分角的同一圆周上开设槽孔4，而后利用槽孔4作为错位角度的基准，进 行堆叠。在大部分长吋间工作的电机转子，开设槽孔4对转子内部散热和 动态平衡均具有良好的效果，且可省略转子两端的风扇；而针对特种电机， 如起动电机等，可省略槽孔4，此吋制作叠片l吋，可考虑冲剪工艺孔，作 为错位堆叠吋的基准。参照图1和图2,槽孔4的个数为转子叠片1齿槽数的约数，保证槽 孔4错位堆叠吋，槽孔4也能一致。转子中的每一件叠片1，依顺序从转子 轴一端至另一轴端逐片错位一角度堆叠在一起，该角度为360"除以槽孔数。如图2，槽孔4数量为三个，依次每片叠片错位120°,而且转子堆叠叠片1 的数量是槽孔4数量的整数倍，如图2,槽孔4数量为三个，即需三片叠片 1或者三片的整数倍叠片重叠后才能达到静态的平衡。错位堆疊可消除因叠 片原料板材及冲剪误差，哪怕工艺孔5的存在， 一样可达到平衡配置。图2 为一小组的平衡示例，其整数倍堆叠并固定在转子轴或者假轴上，浇铸熔 融金属鼠笼或者嵌入线缆绕组即成如图3所示的完整转子结构。所述的一件叠片至少包含一片叠片。为了简化生产工艺，可将若干叠 片同向堆叠为一件，作为最小叠片单元.而后各叠片单元再按等角度错位 堆叠，同样可达到抵消误差的目的。每一件叠片可以是一片叠片，也可以 是两片、三片等等，每件叠片数量以20片之内为佳。如图2,三片叠片可 以理解为三件叠片。若一个转子的总叠片数为240片，每件叠片为20片， 即三件叠片为一平衡组，即只需错位12次即可组合成平衡的转子堆叠。参照图3，由于叠片1上开设有槽孔4,使叠片内部通风性能大大加强， 温升均匀，无需在浇铸鼠笼吋设在两端的风扇叶片，且采用错位堆叠叠片， 消除了叠片误差造成的平衡问题.可省略鼠笼两端的增减重配置，浇铸好 鼠笼的转子，两端逬行必要的精加工即可达到静态平衡的转子；而由于叠 片内部槽孔的设计，使温升均匀，只要达到静态平衡后，其动态平衡也得 以保证。转子结构可分为鼠笼式和绕组式，其鼠笼式转子免加减重平衡的生产 方法是1) 叠片原料板材冲剪成型，如图4所示，在同一副冲剪模具上，板材 9按一个方向逬料，冲剪成型具有一中心轴孔2、边缘齿槽3的叠片1以及 等分分布在圆周上的槽孔4,其中还可冲剪有工艺槽5或者一可辨认的槽孔 402) 在转轴上依次错位堆叠叠片，将加工好的转轴固定在工装上，按叠 片槽孔数的等分角，如120°角，依次逐片错位堆放叠片，使每一叠片1与 相邻叠片错位120°叠置，保证槽孔4和齿槽3对齐。在上述错位堆叠在一 起的叠片基础上，再依顺序从转子轴一端至另一轴端逐片错位一小于5度的角度，堆叠后叠片齿槽成螺旋状，其浇铸鼠笼或嵌入线缆后即成图3的 结构，这样一个定子齿槽可对应三至五个转子齿槽，可提高电机的效率。3) 浇铸鼠笼，将堆叠好叠片连同转轴一同放入模具中，向模具浇铸熔 融金属，冷却固化；4) 加工，浇铸好鼠笼的转子车削鼠笼部分的浇铸余量毛刺即成成品。 如图3,依照转轴6旋转基准对鼠笼7两端环8进行精加工，形成平衡的端 环8。由于釆用通风槽孔4的设计，使叠片内部温升均匀，无需转子两端的 风扇，使端环8能够得以精加工，获得极好的平衡度。依本方法生产的转 子具有极好的动静平衡度，免除增减重的办法调节平衡。绕组式转子免加减重平衡的生产方法的叠片方法与上例同，只是嵌入 绕组要求不同，其步骤是1) 叠片原料板材冲剪成型，板材按一个方向冲剪成型具有一中心轴孔、边 缘齿槽的叠片以及等分分布在圆周上的槽孔；2) 在转轴上依次错位堆叠叠片，按叠片齿数约数等分360°的角度依次逐件 错位堆放叠片；3) 嵌入绕组，在堆叠好叠片的齿槽中嵌入绕组，以转轴为基准在对称齿槽 中，嵌入线径、长度、质量一致的绕组，并保持其位置一致和所使用的 定位签质量一致；4) 整理绕组线头即成成品。依照上述两种方法要求.也可制造出混合式结构的转子。
权利要求
1、 一种免加减重平衡转子，包括冲剪成型具有一中心轴孔和边缘齿槽的叠 片、叠片堆叠在转轴上并浇铸有鼠笼或者绕组，其特征是转子中的每一 件叠片，依顺序从转子轴一端至另一轴端逐片错位一角度堆叠在一起，该角度为360°除以齿槽数的约数。
2、 根据权利要求1所述的免加减重平衡转子，其特征是每一件叠片至少包白一片叠片o
3、 根据权利要求l或2所述的免加减重平衡转子，其特征是叠片上开设有 齿槽约数个槽孔.槽孔成等分结构分布在同一圆周上。
4、 根据权利要求3所述的免加减重平衡转子，其特征是叠片上冲剪有一个工艺槽，工艺槽可与某一槽孔重叠，形成一与其它槽孔不同的可辨认的槽孔o
5、 根据权利要求1所述的免加减重平衡转子.其特征是错位堆叠在一起的 叠片，再依顺序从转子轴一端至另一轴端逐片错位一小于5度的角度， 堆叠后叠片齿槽成螺旋状。
6、 根据权利要求1所述的免加减重平衡转子的生产方法，其特征是1) 叠片原料板材冲剪成型.板材按一个方向冲剪成型具有一中心轴孔、边 缘齿槽的叠片以及等分分布在圆周上的槽孔；2) 在转轴上依次错位堆叠叠片，按叠片齿数约数等分360°的角度依次逐件 错位堆放叠片；并将堆疊整齐的叠片再依顺序从转子轴一端至另一轴端 逐片错位一小于5度的角度，堆叠后叠片齿槽成螺旋状；3) 浇铸鼠笼.將堆叠好叠片连同转轴一同放入模具中，向模具浇铸熔融金 属，冷却固化；4) 加工，浇铸好鼠笼的转子去除鼠笼部分的浇铸毛刺即成成品。
7、 根据权利要求6所述的免加减重平衡转子的生产方法，其特征是加工依 照转轴旋转基准对鼠笼两端环逬行精加工，形成平衡的端环。
8、 根据权利要求l所述的免加减重平衡转子的生产方法.其特征是，板材按一个方向冲剪成型具有一中心轴孔、边缘齿槽的叠片以及等分分布在圆周上的槽孔；2) 在转轴上依次错位堆叠叠片，按叠片齿数约数等分360"的角度依次逐件 错位堆放叠片；3) 嵌入绕组，在堆叠好叠片的齿槽中嵌入绕组，以转轴为基准在对称齿槽中，嵌入线径、长度、质量一致的绕组，并保持其位置一致和所使用的定位签质量一致；4) 整理绕组线头即成成品。
全文摘要
本发明涉及一种免加减重平衡转子，包括冲剪成型具有一中心轴孔和边缘齿槽的叠片、叠片堆叠在转轴上并浇铸有鼠笼或者绕组，其转子中的每一件叠片，依顺序从转子轴一端至另一轴端逐片错位一角度堆叠在一起，该角度为360°除以齿槽数的约数。生产方法为1)冲剪叠片；2)在转轴上错位堆叠叠片；3)浇铸鼠笼或嵌入绕组；4)车削压铸余量即得转子成品。堆叠后所有叠片的齿槽均对应，而错位堆叠使每一叠片的误差相互抵消，具有良好的平衡度，免除增减重调节平衡，带来动态不平衡的隐患。
文档编号H02K15/16GK101312306SQ20071000899
公开日2008年11月26日 申请日期2007年5月23日 优先权日2007年5月23日
发明者建 许 申请人:建 许