专利名称：感应马达的转子的制作方法
技术领域：
本发明涉及感应马达，且更具体地涉及感应马达的转子。
背景技术：
通常，感应马达包括多个设计规格，这些设计规格受操作环境影响。这种设计规格的一个示例是从停止启动感应马达的旋转所需的启动电流。取决于感应马达的操作环境的相对温度，从停止启动该马达所需的启动电流可能增加到高于可行电流量(例如，从诸如电池的电源可用的电流量)。在极低温范围下(例如，相对低的平均值温度范围，例如低于-150°C、_238 °F或者123K)，启动电流可能甚至进一步受影响，由此负面影响在具有可用电流限制的极低温环境下使用常规转子设计的可能性。
发明内容
根据本发明的示例性实施方式，用于感应马达的转子包括:转子本体，所述转子本体限定构造成接收马达轴的中心腔并且具有从其穿过地形成的多个径向槽，所述多个径向槽中的每个径向槽从所述中心腔径向向外延伸到所述转子本体的外表面；多个导电杆，这些导电杆被设置在所述转子本体的所述多个径向槽内，其中，所述多个导电杆中的每个导电杆在每个径向槽内从所述中心腔径向向外延伸到所述转子本体的所述外表面；设置在所述转子本体上的第一端环，所述第一端环与所述多个导电杆中的每个导电杆电连通；以及设置在所述转子本体上的第二端环，所述第二端环与所述多个导电杆中的每个导电杆电连通。
被认作本发明的主题在说明书的结尾处的权利要求中被具体地指出并且明确地要求保护。本发明的前述以及其他特征和优势从下述详细说明结合附图将显而易见，在附图中:
图1是根据本发明示例性实施方式的感应马达的转子的立体 图2是图1的转子的转子叠层的立体 图3是图1的转子的转子叠层和端环的立体 图4是图1的转子的转子叠层的弧形节段的放大截面图；以及 图5是根据本发明的示例性实施方式的感应马达的截面图。
具体实施方式
如上所述,感应马达包括可能受操作环境影响的多种设计规格,包括目标启动电流。具体地，在极低温范围内，启动马达所需的启动电流可能超过规格，且因此在极低温环境中排除常规转子设计。然而，本发明的实施方式提供这样的感应马达的转子，该转子响应于极低温范围内的操作而克服常规转子设计的缺陷。本发明的一个或多个实施方式的技术效果和益处包括具有相对稳定的启动电流的转子，该转子利用深杆以及表面流场效应的益处以在极低温范围内实现低的启动电流。转到图1，示出了感应马达100的转子的立体图。如所示的，转子100包括转子本体101。转子本体101可以包括多个转子叠层。例如，转子本体101可以由硅钢叠层(例如，M19规格硅钢)或其他合适叠层形成，或者可以由烧结铁磁粉末形成。转子100可以包括形成穿过该转子本体101的中心腔106，使得马达轴可以设置在该中心腔中。例如，中心腔106可以是构造成接合柱形马达轴的大致柱形腔。转子本体101可以包括从其穿过地形成的多个径向槽107。径向槽107可以形成在中心腔106附近并且从该中心腔径向向外延伸。在一个实施方式中，所述多个径向槽107中的每个径向槽是敞开槽，而不是半封闭槽，被形成通过转子本体101的外柱形表面。此外，所述多个径向槽107中的每个径向槽可以构造成接收并支承导电深杆102。每个深杆102可以由导电材料形成，该导电材料构造成在室温下具有相对高的电阻率，所述电阻率响应于温度降低而以稳定速率减少。因此，当温度降低至极低温水平时，深杆102的电阻率应当在常规导体处于室温下的典型范围内。以这种方式，转子100在极低温下的操作特征可以与常规转子在室温下的操作特征相似。用于深杆102的合适材料可以包括铝铜合金。根据至少一个示例性实施方式，铝铜复合物可以包括大约81%的Cu、4.0%的Fe、4.5%的Ni(或Co)、9至9.5%的Al以及1.0%的Mn。具有一定类似电阻率特征的其他合金也是适用的。因此，此处描述的具体合金复合物本质上仅是说明性的，以有助于理解在极低温下这种材料的导电效应。例如，根据一个示例性实施方式，铝铜合金包括超过5%的铝以及至少80%的铜。此外，铝铜合金可以包括至少百分之八十一(81%)的铜以及百分之九(9%)的铝。此外，铝铜合金还可以包括至少百分之四(4%)的镍或钴。甚至进一步，铝铜合金还可以包括至少百分之四(4%)的铁。因此，数种不同复合物可以等同地适用于任何期望实施方式。回到图1，转子100还包括设置在转子本体101上的端环104。每个端环104可以包括从其穿过地形成的多个径向槽105，这些径向槽每个都与转子本体101的相关径向槽107互补。因此，深杆102的一些或全部可以突出到每个端环104的相关径向槽105中。端环104可以由导电材料形成，所述导电材料在室温下具有相对低的电阻率。例如，合适导电材料可以包括铜或铝。根据本发明的至少一个示例性实施方式，每个端环104由元素铜形成。此外，根据本发明的至少一个示例性实施方式，每个端环104通过多个导电构型103被电连接到全部深杆102。导电构型103可以是构造成促进每个端环104之间通过深杆102的导电性的焊点或其他合适构型。如果导电构型103是焊点，那么可以使用合适焊接技术，该焊接技术采用深杆102和端环104的材料属性。例如，可以使用惰性气体焊接技术，其包括钨极惰性气体(TIG)焊接。因此，可以降低氧化并且实现良好的导电性。此外，每个径向槽105的截面面积可以基于期望焊接技术被选择，以促进通过焊接池的构型的合适聚结，从而填充每个径向槽105。根据本发明的至少一个例性实施方式,每个径向槽105具有三角形截面，从而相对于焊接池接触每个深杆102而言促进焊接池中的构型最大地接触来自端环104的材料。现转到图2，提供了图1的转子的转子叠层的立体图。如所示的，每个深杆102可以从转子本体101突出，以促进与如图1所示的端环104的接合。此外，凹口或键槽201可以沿腔106形成，以促进将马达轴紧固到该腔上。现转到图3，提供了图1的转子的转子叠层和端环的立体图。如所示的，每个深杆102从转子本体101突出，以促进与端环104的接合。如进一步所示的，多个槽105的三角形截面促进形成焊接池，以用于将每个端环104结合到每个深杆102。现转到图4，提供了图1的转子的转子叠层的弧形节段的放大截面图。如所示的，转子本体101的每个径向槽107径向向外延伸。此外，每个径向槽107具有设置成支承相关深杆102的矩形截面。此外，虽然每个深杆102轴向突出到端环104中，但是实质上不存在径向突出。因此，在转子100的旋转期间(如图5所示)保持转子100和定子之间的相对稳定和最小的气隙。为了清楚起见，径向槽107A和107B均被示出为在其中未设置有深杆。图5是根据本发明的示例性实施方式的包括图1的转子100的感应马达500的截面图。应当注意的是，为了清楚地目的，端环104和深杆102被从图中省略。转子100的中心腔106的中心轴线与定子501的中心轴线共线。由于径向槽在转子本体101内的特殊布置以及由于相关深杆的相对高的电阻率，因此当转子100的旋转频率与定子501的旋转频率相似时(例如，马达失速或马达停止时)，电流和磁通量集中在转子100和定子501之间的气隙502附近(例如，表面效应)。当转子100的旋转频率相对于定子501增加时(例如，增加旋转速度)，那么深杆效应形成通过导电深杆102进入到每个径向槽107中的驱动电流。由于受每个导电深杆102的材料和端环104 二者的促进的表面效应和深杆效应，甚至在极低温下，转子100也允许相对低的启动电流以及稳定的稳态操作电流。由此，转子100可以相对稳定的并且适合用于极低温环境以及空间或宇航环境中，所述极低温环境例如在液态氢罐(例如，用于极低温再循环/热调节应用)内。虽然仅结合有限数量的实施方式详细地描述了本发明，但是应当容易理解的是，本发明不限于这种所公开的实施方式。而是，本发明能够被修改以结合在此未描述的任何数量的变形、修改、替代或等同布置，但这些变形、修改、替代或等同布置是与本发明的精神和范围相匹配的。此外，虽然已经描述了本发明的各种实施方式，但是要理解的是，本发明的多个方面可以仅包括所述实施方式的一些。因此，本发明应被视为不受前述说明限制，而仅由所附权利要求书的范围限制。
权利要求
1.一种用于感应马达的转子，所述转子包括: 转子本体，所述转子本体限定构造成接收马达轴的中心腔并且具有从其穿过地形成的多个径向槽，其中，所述多个径向槽中的每个径向槽从所述中心腔径向向外延伸到所述转子本体的外表面； 多个导电杆，这些导电杆被设置在所述转子本体的所述多个径向槽内，其中，所述多个导电杆中的每个导电杆在每个径向槽内从所述中心腔径向向外延伸到所述转子本体的所述外表面； 设置在所述转子本体上的第一端环，所述第一端环与所述多个导电杆中的每个导电杆电连通；以及 设置在所述转子本体上的第二端环，所述第二端环与所述多个导电杆中的每个导电杆电连通。
2.根据权利要求1所述的转子，其中，所述转子本体是叠层转子本体，所述叠层转子本体由多个叠层形成或者由烧结铁磁粉末形成。
3.根据权利要求2所述的转子，其中，所述叠层转子本体由多个硅钢叠层形成。
4.根据权利要求1所述的转子，其中，所述多个导电杆中的每个导电杆由其电阻率比元素铜高的材料形成。
5.根据权利要求1所述的转子，其中，所述多个导电杆中的每个导电杆由铜合金形成。
6.根据权利要求5所述的转子，其中，所述多个导电杆中的每个导电杆由铝铜合金形成。`
7.根据权利要求6所述的转子，其中，所述铝铜合金包括超过5%的铝。
8.根据权利要求6所述的转子，其中，所述铝铜合金包括至少百分之八十一(81%)的铜以及百分之九(9%)的铝。
9.根据权利要求7所述的转子，其中，所述铝铜合金还包括至少百分之四(4%)的镍或钴。
10.根据权利要求9所述的转子，其中，所述铝铜合金还包括至少百分之四(4%)的铁。
11.根据权利要求1所述的转子，其中，所述第一端环包括: 中心孔，所述中心孔与所述转子本体的所述中心腔互补；以及 第二多个径向槽，所述第二多个径向槽从所述第一端环穿过地形成并且设置成与所述转子本体的所述多个径向槽中的每个径向槽互补。
12.根据权利要求11所述的转子，其中，所述多个导电杆中的每个导电杆突出到所述第一端环的所述第二多个径向槽中的相关径向槽中。
13.根据权利要求12所述的转子，还包括导电构型，所述导电构型形成在所述第一端环的所述第二多个径向槽中的每个径向槽中，所述导电构型构造成促进每个导电杆与所述第一端环之间的导电性。
14.根据权利要求13所述的转子，其中，所述导电构型是焊点。
15.根据权利要求14所述的转子，其中，每个焊点是钨极惰性气体(TIG)形成的焊点。
16.根据权利要求13所述的转子，其中，所述第二多个径向槽中的每个径向槽具有三角形截面，所述三角形截面构造成支承每个导电构型。
17.根据权利要求11所述的转子，其中，所述第二端环包括:中心孔，所述中心孔与所述转子本体的所述中心腔互补；以及第三多个径向槽，所述第三多个径向槽从所述第二端环穿过地形成并且设置成与所述转子本体的所述多个径向槽中的每个径向槽互补。
18.根据权利要求17所述的转子，其中，所述多个导电杆中的每个导电杆突出到所述第二端环的所述第三多个径向槽中的相关径向槽中。
19.根据权利要求18所述的转子，还包括导电构型，所述导电构型形成在所述第二端环的所述第三多个径向槽中的每个径向槽中，所述导电构型构造成促进每个导电杆与所述第二端环之间的导电性。
20.根据权利要求19所述的转子，其中，所述第三多个径向槽中的每个径向槽具有三角形截面，所述三角形截面构造成支承每个导电构型。
全文摘要
本发明涉及感应马达的转子。用于感应马达的转子包括转子本体，所述转子本体限定构造成接收马达轴的中心腔并且具有从其穿过地形成的多个径向槽，所述多个径向槽中的每个径向槽从所述中心腔径向向外延伸到所述转子本体的外表面；多个导电杆，这些导电杆被设置在所述转子本体的所述多个径向槽内，其中，所述多个导电杆中的每个导电杆在每个径向槽内从所述中心腔径向向外延伸到所述转子本体的所述外表面；设置在所述转子本体上的第一端环，所述第一端环与所述多个导电杆中的每个导电杆电连通；以及设置在所述转子本体上的第二端环，所述第二端环与所述多个导电杆中的每个导电杆电连通。
文档编号H02K17/16GK103138515SQ20121035414
公开日2013年6月5日 申请日期2012年9月21日 优先权日2011年11月23日
发明者J.F.吉拉斯, C.C.马丁 申请人:哈米尔顿森德斯特兰德空间系统国际有限公司