斜槽式籠型轉(zhuǎn)子的制造方法和斜槽式籠型轉(zhuǎn)子技術

本發(fā)明專利技術涉及一種制造一用于一異步電機(2)的斜槽式籠型轉(zhuǎn)子(1)的方法和一種可以用該方法制成的籠型轉(zhuǎn)子(1)。為了改善所述異步電機(2)的效率，所述籠型轉(zhuǎn)子(1)包括一帶槽(4)疊片式轉(zhuǎn)子鐵心(5)、由一第一材料構成的澆鑄在所述疊片式轉(zhuǎn)子鐵心(5)端面的短路環(huán)(6)以及布置在所述槽(4)中的由一第二材料構成的短路導條(3；11；12)，所述第二材料的電導率高于所述第一材料的電導率，其中，所述疊片式轉(zhuǎn)子鐵心(5)和所述短路導條(3；11；12)經(jīng)扭轉(zhuǎn)處理，并且將一從所述疊片式轉(zhuǎn)子鐵心(5)的徑向看位于內(nèi)側(cè)的槽區(qū)(7)幾乎完全填滿。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種制造一用于一異步電機的斜槽(傾斜)式籠型轉(zhuǎn)子的方法和一種用此方法制成的籠型轉(zhuǎn)子。
技術介紹
有關標準異步電機效率的新標準如IE1、IE2及IE3等要求提高材料用量，因為，這類電機只有不斷加大結構長度才能符合這些標準的要求。目前傳統(tǒng)的鋁壓鑄法未來將越來越難以滿足電機效率方面越來越高的要求。然而，銅質(zhì)籠型轉(zhuǎn)子可以滿足這樣的效率要求。銅的電導率比鋁高，因而就算結構長度比鋁質(zhì)籠型轉(zhuǎn)子短，銅質(zhì)籠型轉(zhuǎn)子也能實現(xiàn)更高的效率。現(xiàn)有技術用銅壓鑄法制造銅質(zhì)籠型轉(zhuǎn)子。但銅壓鑄法比較復雜，特別是當軸高較大時，在工藝上就不再具有可實施性。如果使用溫度超過1100°c的液態(tài)銅，就很難滿足壓鑄工具方面的要求，也很難控制過程參數(shù)。DE 43 08 683A1揭示一種制造籠型轉(zhuǎn)子的方法，這種方法先將由銅構成的短路導條插入疊片式轉(zhuǎn)子鐵心的槽內(nèi)。這些銅導條的端面通過短路環(huán)彼此相連。用鋁壓鑄法制造這些短路環(huán)。澆鑄短路環(huán)的同時，用鋁澆灌槽內(nèi)插入銅導條后留下的剩余截面，使得短路環(huán)也與剩余截面中所形成的壓鑄導條件連接。該公開案還提出，在這樣一個疊片式轉(zhuǎn)子鐵心中插入短路導條后，按需要將其傾斜一定角度以達到改善電機運行性能的目的。用這種方法制成的異步電機的優(yōu)點是，插在槽內(nèi)的銅導條使電機效率達到了具有壓鑄銅轉(zhuǎn)子的異步電機的效率水平，其制造成本卻比后者低得多。其原因在于用鋁實施壓鑄過程，而鋁的熔化溫度遠低于銅。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術的目的是改善這種異步電機的效率。本專利技術用以達成上述目的的解決方案為一種具有權利要求1所述特征的異步電機用籠型轉(zhuǎn)子的制造方法。這種方法包括下列處理步驟-對一帶槽的疊片式轉(zhuǎn)子鐵心進行傾斜(成斜角/面)處理，-將由一第二材料構成的短路導條插入所述傾斜(斜槽式)疊片式轉(zhuǎn)子鐵心的槽內(nèi)，-將由一第一材料構成的短路環(huán)澆鑄在所述疊片式轉(zhuǎn)子鐵心的端面，所述第一材料的電導率低于所述第二材料的電導率，其中，在將所述短路導條插入所述槽之前對其進行傾斜處理，使得所述短路導條在施加所述澆鑄第一材料之前可以基本無變形地插入所述傾斜(斜槽式)疊片式轉(zhuǎn)子鐵心，從而將一徑向內(nèi)側(cè)槽區(qū)幾乎完全填滿，使得所述第一材料在所述澆鑄過程中無法進入所述內(nèi)側(cè)槽區(qū)。本專利技術用以達成上述目的的另一解決方案為一種具有權利要求7所述特征的用于一異步電機的籠型轉(zhuǎn)子。這種籠型轉(zhuǎn)子包括-一帶槽的疊片式轉(zhuǎn)子鐵心，-由一第一材料構成的澆鑄在所述疊片式轉(zhuǎn)子鐵心端面的短路環(huán)，以及-布置在所述槽中的由一第二材料構成的短路導條，所述第二材料的電導率高于所述第一材料的電導率，其中，-所述疊片式轉(zhuǎn)子鐵心和所述短路導條經(jīng)傾斜處理，-將一從所述疊片式轉(zhuǎn)子鐵心的徑向看位于內(nèi)側(cè)的槽區(qū)幾乎完全填滿。從屬權利要求涉及的是本專利技術的有利實施方式。本專利技術提供了以低成本制造高效鼠籠式轉(zhuǎn)子、從而實現(xiàn)運行性能優(yōu)良的異步電機的可能性。本專利技術的籠型轉(zhuǎn)子采用混合設計，不但能滿足前述IE1、IE2、IE3等效率標準的要求，其結構也比壓鑄銅轉(zhuǎn)子簡單得多。該籠型轉(zhuǎn)子的短路導條由一種電導率高于短路環(huán)材料的材料構成。根據(jù)本專利技術的有利設計方案，例如可將鋁作為構成所述短路環(huán)的第一材料，將銅作為構成所述短路導條的第二材料。鋁質(zhì)短路環(huán)用溫度約為600°C的熔液就能澆制，整個過程極易控制。短路導條的極佳導電能力使得籠型轉(zhuǎn)子效率很高。與例如純銅轉(zhuǎn)子相比，將鋁用作第一材料還能有利地大幅減小籠型轉(zhuǎn)子的慣性矩，這能改善電機的動力特性，進一步提高效率，特別是高動力應用時的效率。本專利技術基于這樣的認識如果疊片式轉(zhuǎn)子鐵心采用斜槽(傾斜)設計，就能進一步改善這種混合式籠型轉(zhuǎn)子的運行性能。這種斜槽(傾斜)設計能避免旋轉(zhuǎn)磁場中產(chǎn)生諧波，降低噪聲，大幅減小轉(zhuǎn)矩波動。通過先為疊片式轉(zhuǎn)子鐵心配置短路導條再對其進行傾斜處理，可以實現(xiàn)這種斜槽設計。但如果使用直導條，就會降低槽滿率。因為只有在插入短路導條后槽內(nèi)還留有一定自由空間的情況下，才有可能對已配置了短路導條的疊片式轉(zhuǎn)子鐵心進行傾斜(斜槽)處理。因此，本專利技術通過下述方案來提高導電能力更好的第二材料所構成的短路導條的填槽度在將短路導條插入疊片式轉(zhuǎn)子鐵心之前就對其進行傾斜處理，使得短路導條在施加澆鑄第一材料之前可以基本無變形地插入斜槽式疊片式轉(zhuǎn)子鐵心，從而將徑向內(nèi)側(cè)槽區(qū)幾乎完全填滿，使得第一材料在澆鑄過程中無法進入該內(nèi)側(cè)槽區(qū)。這樣可以使得疊片式轉(zhuǎn)子鐵心的徑向內(nèi)側(cè)區(qū)域中幾乎只有由導電能力相對更好的第二材料所構成的短路導條，槽內(nèi)所留下的剩余截面則可以充填第一材料。第一材料的導電能力不如第二材料，因此，通過這種方式可以很容易地為異步電機形成起動導條。這些起動導條的作用是在異步電機起動過程中增大電阻。由于起動過程中的集膚效應會使得籠型轉(zhuǎn)子內(nèi)發(fā)生從內(nèi)側(cè)區(qū)域向外側(cè)區(qū)域的電流位移現(xiàn)象，因而電流在此刻主要在第一材料所在的徑向外側(cè)槽區(qū)流動。如果不需要形成起動導條，則最好選擇一種能讓傾斜(扭轉(zhuǎn))導條完全填滿槽的短路導條截面。通過這種方式能達到最大的銅填充因子。根據(jù)本專利技術的一種特別有利的設計方案，對槽內(nèi)插入短路導條后留下的剩余截面進行充填的具體方法是通過一壓鑄處理用所述第一材料充填已配置了所述短路導條的槽，并借助所述壓鑄處理制成所述短路環(huán)。為了實現(xiàn)上述起動導條，將所述短路導條插入所述槽，并且通過所述壓鑄處理用所述第一材料充填一從所述籠型轉(zhuǎn)子的徑向看位于外側(cè)的槽區(qū)。如此一來，用銅制成的短路導條將位于內(nèi)側(cè)槽區(qū)，從而構成異步電機的操作導條，壓鑄鋁起動導條則位于外側(cè)槽區(qū)。所述短路環(huán)也可以用鋁制成，其優(yōu)點是可以減輕鼠籠式轉(zhuǎn)子的重量，減小其慣性。根據(jù)本專利技術的有利設計方案，所述傾斜(扭轉(zhuǎn))處理的傾斜(扭轉(zhuǎn))程度為一個槽距，這樣能大幅降低旋轉(zhuǎn)場中的諧波含量，減小轉(zhuǎn)矩波動和電機噪聲。根據(jù)本專利技術的有利實施方式，所述方法還包括通過沿軸向堆疊電工鋼片來制造所述疊片式轉(zhuǎn)子鐵心這一步驟，其中，所述電工鋼片以能夠?qū)崿F(xiàn)上述斜槽設計的方式相對扭轉(zhuǎn)布置，通過這種方式可以避免籠型轉(zhuǎn)子內(nèi)產(chǎn)生渦流損耗和磁滯損耗。一種異步電機，具有一包含一定子繞組的定子和一采用上述任一種實施方式的籠子轉(zhuǎn)子，這種異步電機的制造成本遠低于壓鑄銅轉(zhuǎn)子，但能達到制造方式較為簡單的壓鑄鋁轉(zhuǎn)子所不能達到的效率標準，而且還因為采用了本專利技術的斜槽設計而具有優(yōu)良的運行性能。該電機的效率非常高，因為預扭轉(zhuǎn)短路導條能夠?qū)⒄麄€內(nèi)側(cè)槽區(qū)填滿。附圖說明下文將借助附圖所示的實施例對本專利技術進行詳細說明，其中圖1為本專利技術實施方式中適于插入疊片式轉(zhuǎn)子鐵心的槽內(nèi)的扭轉(zhuǎn)短路導條的正視圖；圖2為圖1所示短路導條的三維視圖；圖3為采用本專利技術設計方案的疊片式轉(zhuǎn)子鐵心的側(cè)視圖；圖4為圖3所示疊片式轉(zhuǎn)子鐵心的端視圖；圖5為圖4所示的疊片式轉(zhuǎn)子鐵心配置直短路導條后的剖面圖；圖6為圖4所示的疊片式轉(zhuǎn)子鐵心配置預扭轉(zhuǎn)短路導條后的剖面圖；圖7為直短路導條的三維視圖；圖8為預扭轉(zhuǎn)短路導條的三維視圖；圖9為包含多個軸向堆疊電工鋼片的斜槽式疊片式轉(zhuǎn)子鐵心的剖面圖；以及圖10為具有本專利技術實施方式所提供的籠型轉(zhuǎn)子的異步電機。具體實施例方式圖1和圖2為本專利技術實施方式中適于插入疊片式轉(zhuǎn)子鐵心的槽內(nèi)的扭轉(zhuǎn)短路導條 3。短路導條3的扭轉(zhuǎn)的特征在于扭轉(zhuǎn)角13，而該扭轉(zhuǎn)角的特征則在于兩個短路導條末端因短路導條扭轉(zhuǎn)而沿電機的周向偏移分布。這種短路導條3例如實施為銅導條，可以幾本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：克勞斯·比特納，克勞斯·基希納，米夏埃爾·米勒，
申請(專利權)人：西門子公司，
類型：發(fā)明
國別省市：