CN101312306A - 免加减重平衡转子及生产方法 - Google Patents

Abstract

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。

Description

免加减重平衡转子及生产方法

技术领域：

本发明属于电机领域，特别涉及一种免加减重平衡转子及生产方法。

背景技术：

众所周知，旋转件的动静平衡关系到设备寿命、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，难以做到工作时，同一旋转件动态平衡。离心力的经典公式：ΔF离＝ΔF向＝ΔmV² _大/Δr＝ΔmΔr4π/T²，可以得知离心力F离，只与m、r有关。只要满足其在任意Δr圆周对称位置上Δm的一致性，∑ΔF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时，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，但实际轧制拉伸时，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，冲床模具同样存在误差，叠片同样会存在一致性椭圆度的毛刺。若将这些高度一致性误差的叠片，按工艺孔一致重叠在一起时，若微小的误差即被放大了，此时采用增减配重的办法，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属构成鼠笼，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时，在端环上进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研究的对象。

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，转子叠片采用错位堆叠和开具通风孔槽的办法，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叠片、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时，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，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进行车削、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，只需将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。

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。

附图说明：

下面结合具体图例对本发明做进一步说明：

图1叠片结构立体图

图2叠片错位堆叠关系立体图

图3转子结构示意图

图4冲剪叠片示意图

其中

1-叠片   2-轴孔    3-齿槽

4-槽孔   5-工艺槽  6-转轴

7-鼠笼   8-端环    9-板材

具体实施方式：

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4一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时，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°进行堆叠，也可在120°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。在大部分长时间工作的电机转子，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，此时制作叠片1时，可考虑冲剪工艺孔，作为错位堆叠时的基准。

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错位堆叠时，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。错位堆叠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，无需在浇铸鼠笼时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，两端进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按一个方向进料，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4。

2)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。由于采用通风槽孔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。

Claims (8)

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含一片叠片。

3、根据权利要求1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。

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；并将堆叠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，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进行精加工，形成平衡的端环。

8、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；

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。

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