CN101814813A - 铜转子 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用来制造用于异步电动机(2)的笼形转子(1)的方法。此外本发明还涉及一种金属壳(6)，其在这种方法中得到应用，并且还涉及一种利用根据本发明的方法制造的笼形转子。为了降低制造笼形转子的费用，用于形成短路杆(13)的转子组合叠片(3)的槽(14)借助于浇铸方法浇铸，并且短路环(4)借助于浇铸方法在端侧浇铸在转子组合叠片(3)上，其中，在浇铸过程之前，在设计用于浇铸短路环(4)的铸模和转子组合叠片(3)之间在转子组合叠片(3)的两个端面(5)上分别布置有形成短路环(4)的轮廓的金属壳(6)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用来制造用于异步电动机的笼形转子的方法。此外本发明还涉及一种金属壳，其在上述方法中得到应用，并且还涉及一种利用根据本发明的方法制造的笼形转子。
背景技术
用于异步电动机的笼形转子经常借助于压铸方法来制造。在这样的方法中，设计具有槽的转子组合叠片在压力下变成熔化液，该熔化液充满转子组合叠片的槽，以致于在熔化液凝固后在槽中形成笼形转子的短路杆。通过应用相应的压铸模，在转子组合叠片的两个端面上浇铸短路环，其在端侧分别与上述短路杆相互电连接。
对于熔化液材料通常使用铝，这是因为其具有相对低的熔化温度并因此可相对容易地通过压铸过程来处理。此外，由铝制造的笼形转子具有相对低的重量，从而使得其具有相对小的惯性。
为了提高具有压铸笼形转子的异步电动机的效率，使用铜代替铝作为熔融物。因为铜与铝相比具有高得多的特定导电率，因此利用铜压铸转子比利用铝压铸转子能够达到更高的效率等级。然而在此，制造过程是有问题的，这是因为铜具有约1083℃的熔化温度。通常在该方法中熔化温度约在1300℃。因此在铜压铸过程中产生所使用工具的非常强烈的热应力。压铸模的熔化温度离铜的熔化温度不远，也就是说约在1500℃。
由DE 197 46 195 A1已知了一种借助于铜压铸过程用来制造用于异步电动机的笼形转子的方法。
发明内容
本发明的目的是，提供一种价廉的方法来制造浇铸的铜转子。
该目的通过一种用来制造用于异步电动机的笼形转子的方法来实现，用于形成短路杆的转子组合叠片的槽借助于浇铸方法浇铸，并且短路环借助于浇铸方法在端侧浇铸在转子组合叠片上，其中，在浇铸过程之前，在设计用于浇铸短路环的铸模和转子组合叠片之间在转子组合叠片的两个端面上分别布置有形成短路环的轮廓的金属壳。
此外，该目的借助于一种金属壳来实现，该金属壳具有用来制造异步电动机的笼形转子的短路环的铸模的轮廓，其中，金属壳这样地设计，即在浇铸过程之前，金属壳可以被置入到铸模中或被扣合到异步电动机的转子组合叠片上。
本发明的有利的实施方式由从属权利要求得出。
本发明基于这样的认识，即在铜浇铸过程中使用的工具的使用寿命可以以非常简单和有效的方式这样被延长，即在浇铸过程期间应用的热的熔化液通过金属壳被与铸模表面隔离开。所以避免了由于热的熔化液而造成的铸模表面上的损坏和开裂。这样的方法与不断去寻找用于应用于工具的材料的经过改进的合金相比明显更有效和同时也费用更低廉。温度更稳定的合金经常只是轻微地延长工具的使用寿命，然而大多导致了明显更高的材料费用和制造费用。用于在根据本发明的方法中应用的金属壳的制造费用相比较而言然而是少的。通过镀膜的方法来给所使用的工具镀膜也不能实现使用寿命的延长，而寿命的延长却可以通过根据本发明的借助于金属壳将铸模与熔化液隔离开来实现。
在不使用金属壳时，在少量的浇铸过程之后，必须又重新焊接并处理工具，从而延长其使用寿命。这种成本过高的过程仅仅可以执行少量的几次，直到工具最终不能再使用，而通过金属壳舍弃了这种过程。通过金属壳避免了工具的损坏。短路环的表面明显比在使用不再是完全新的铸模的情况下更光滑并具有更少的裂纹。因此，通过使用金属壳舍弃了通过磨光或刷净的方法对短路环实施的后续处理。
在根据本发明的有利的设计方案中，应用压铸方法作为浇铸方法。因此，熔化液被施加压力，从而使转子组合叠片的槽非常快地完全由压铸材料填充。
根据本发明的方法，在一种实施方式中特别有利的是，在该实施方式中使用铜作为铸造材料。因为特别是铜具有约1300℃的熔化温度并因此所应用的工具的热负载特别高。
对于该方法所应用的金属壳是费用极低的并且取代昂贵的铸模可直接承受熔化液的高温。视所应用的金属壳的材料而定，这些金属壳在浇铸过程期间熔化并且在熔化液凝固时与熔化液构成牢固的连接。因此，本发明的另一个有利的设计方案的特征在于，金属壳在铸造过程之后保留在笼形转子的短路环上并与笼形转子一起被插入到异步电动机的定子中。
此外，金属壳的使用能够实现制造用于短路环的复杂的轮廓。因此，在本发明的有利的设计方案中，用于吸收平衡重的平衡凸轮可以被浇铸在短路环上，或在另外的有利的设计方案中，用于对在异步电动机中的空气进行冷却和分配的侧翼被浇铸在短路环上。假设没有金属壳，这尤其在铜压铸转子中是不可能的，这是因为这样的短路环通常不再能由压铸模无损毁地隔离开。
短路环的轮廓越复杂，在浇铸过程中并且特别是在压铸过程中不使用金属壳时，工具粘贴在熔化液上的危险就越大。金属壳就使得分离剂的使用变得多余，如在现有的技术中所使用的分离剂，并且分离剂的缺点是经常导致形成缩孔。
一种根据本发明的方法的实施方式的特征在于，在浇铸过程之前将金属壳置入到铸模中。
相反，本发明的一种可替换的设计方案的特征在于，在浇铸过程之前，金属壳被固定在转子组合叠片上的转子组合叠片的两个端面上。
为了实现在金属壳与转子组合叠片之间的良好的紧密性，本发明的一种有利的实施方式在于，其中金属壳具有在转子组合叠片的端面上突出的、且贴靠于转子组合叠片的外周表面的凸缘，该凸缘被用来相对于转子组合叠片密封熔化液。
一种类似的密封在短路环的径向向内指向的区域中这样实现，即在另外的有利的设计方案中，金属壳具有贴靠于转子组合叠片的端面的成角部，该成角部被用来相对于转子组合叠片密封熔化液。
在本发明的另外的有利的设计方案中，金属壳相对于铸模设计具有过盈，其中在短路环内，通过两个铸模向着彼此运动来将压力施加到金属壳上，通过该压力，金属壳的弹性轮廓在短路环内产生径向向内弯曲的结构。金属壳的宽度和规定的工具壳罩之间的差别通过过盈来补偿，这是因为该差别能由弹性结构来接收。在工具半部的向着彼此运动的情况下，该过盈通过弹性结构在金属壳的外环上得到平衡。金属壳在浇铸过程期间还在压应力下轴向可靠地贴靠于工具轮廓。
因此，弹性轮廓或向内弯曲的结构(其由弹性轮廓的压应力产生)此外还具有在金属壳与浇铸的短路环之间形成形状配合的连接的功能。该形状配合的连接防止了在浇铸过程进行之后在脱模时金属壳的脱离。金属壳在该过程之后在置入异步电动机时也还保留在短路环上，因此使得在工作时通过形状配合的连接也防止了金属壳的脱离。
根据已述的方法制造的笼形转子的良好的磁特性在另外的有利的设计方案中这样来实现，即应用了由铜或非磁性不锈钢制成的金属壳。
附图说明
下面借助于在附图中所示的实施例进一步描述和说明本发明。图中示出：
图1是利用压铸方法制造的笼形转子组件的三维视图，该笼形转子组件具有位于其短路环上的金属壳，
图2是源自图1的笼形转子组件的截面图，
图3是根据图1的笼形转子组件的分解图，
图4是在压铸过程之前，装配有金属壳的、源自图1的笼形转子组件的转子组合叠片的截面图，
图5是源自图4的、装配有金属壳的转子组合叠片的三维视图，以及
图6是源自图1的、具有带有笼形转子组件的笼形转子的异步电动机。
具体实施方式
图1示出了利用压铸方法制造的笼形转子组件1的三维视图，该笼形转子组件具有位于其短路环4上的金属壳6。这里和下面将笼形转子组件1理解为没有轴的笼形转子。为了制造最终的笼形转子，那么所示的笼形转子组件1仅还必须安装到、特别是热压套装到轴上。
在制造笼形转子组件1时，首先，具有轴向指向的槽的转子组合叠片3在两个端面上装配上金属壳6。金属壳6已经被扣合到转子组合叠片3的端面上。随后，具有金属壳6的转子组合叠片3被置入压铸模中，在压铸模之内，该压铸模用铜的熔化液来浇铸。在这里，槽用铜熔化液来填充并且在金属壳6之内形成短路环4。在这个过程期间，铜熔化液通过金属壳6与压铸模隔离开。以这样的形式和方式，压铸模的表面不负载过热的铜熔化液。
在压铸过程期间，金属壳6同笼形转子组件1的短路环4形成固定连接。该固定连接通过形状配合的连接来加强，该形状配合的连接在短路环4的区域中通过金属壳6的径向向内指向的结构10产生。该向内弯曲的结构10在工具向着彼此运动的情况下由金属壳6的弹性结构产生。首先，金属壳6相对于工具或压铸模设计具有轻微的过盈。在工具半部相向着彼此运动的情况下，弹性结构向内弯曲并在此生成所示的结构10。
此外，短路环4设计具有用于主动地平衡笼形转子的平衡凸轮11以及设计具有用于冷却异步电动机中的空气的侧翼12，笼形转子随后应被装入该异步电动机中。在采用传统的铜压铸过程时是非常难以实现这种结构的，这是因为在所应用的工具中通常要避免出现这种结构，为的是限制工具的热负载。这在压铸方法中以经济的形式和方式仅通过使用金属壳6成为可能。
为了相对于熔化液密封转子组合叠片3，金属壳6包括在转子组合叠片3的端面上突出的、且贴靠于转子组合叠片3的外周表面7的凸缘8。基于同样的原因，如图所示地在金属壳6中设计有贴靠于该端面的成角部9。
图2示出了源自图1的笼形转子组件1的截面图。用于密封所需的、且贴靠于外周表面7的凸缘8和同样为此设计的、贴靠于端面5的成角部9是非常容易识别出的。此外，可见到浇铸开口15，铜熔化液通过该开口填充到装置中。
图3示出了根据图1的笼形转子组件1的分解图。可以看到短路环4具有金属壳6的内侧的反印痕。此外，穿过截面可以看到浇铸到槽中的短路杆13。
图4示出了源自图1的、装配有金属壳6的笼形转子组件1的转子组合叠片3在压铸过程之前的截面图。在所示装置被插入到压铸工具之前，该笼形转子组件1已经装配有金属壳6。
可替换的也是可考虑的并且由本发明所涵盖的，在转子组合叠片3在金属壳中定位之前，金属壳6首先被置入压铸模中。通过凸缘8和成角部9，金属壳6与转子组合叠片3相对于熔化液被密封。
图5示出了源自图4的、装配有金属壳6的转子组合叠片3的三维视图。在这里最后也可识别出转子组合叠片3的槽14，其由熔化液浇铸，为的是产生异步电动机的短路杆。
图6示出了源自图1的、具有笼形转子组件1的异步电动机2。这样的异步电动机2相比较而言制造费用是低廉的，并且相对于传统的具有铝压铸转子的异步电动机具有明显改善的电效率。
Claims (21)
1.一种用来制造用于异步电动机(2)的笼形转子的方法，在所述转子中，用于形成短路杆(13)的转子组合叠片(3)的槽(14)借助于浇铸方法浇铸，并且短路环(4)借助于浇铸方法在端侧浇铸在所述转子组合叠片(3)上，其特征在于，在浇铸过程之前，在设计用于浇铸所述短路环(4)的铸模和所述转子组合叠片(3)之间在所述转子组合叠片(3)的两个端面(5)上分别布置有形成所述短路环(4)的轮廓的金属壳(6)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，应用压铸方法作为浇铸方法。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，应用铜作为铸造材料。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述浇铸过程之后，所述金属壳(6)保留在所述笼形转子的所述短路环(4)上并与所述笼形转子(1)一起被插入到所述异步电动机(2)的定子中。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述浇铸过程之前，所述金属壳(6)被置入到所述铸模中。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，在所述浇铸过程之前，所述金属壳(6)被固定在所述转子组合叠片(3)上的所述转子组合叠片(3)的两个所述端面(5)上。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述金属壳(6)具有在所述转子组合叠片(3)的所述端面(5)上突出的、且贴靠于所述转子组合叠片(3)的外周表面(7)的凸缘(8)，所述凸缘被用来相对于所述转子组合叠片(3)密封熔化液。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述金属壳(6)具有贴靠于所述转子组合叠片(3)的所述端面(5)的成角部(9)，所述成角部被用来相对于所述转子组合叠片(3)密封熔化液。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述金属壳(6)相对于所述铸模设计具有过盈，并且其中在所述短路环(4)内，通过两个所述铸模向着彼此运动来将压力施加到所述金属壳(6)上，通过所述压力，所述金属壳的弹性轮廓在所述短路环内产生径向向内弯曲的结构(10)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，应用了由铜或非磁性不锈钢制成的金属壳(6)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，用于吸收平衡重的平衡凸轮(11)被浇铸在所述短路环(4)上。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，用于对在所述异步电动机(2)中的空气进行冷却和分配的侧翼(12)被浇铸在所述短路环(4)上。
13.一种金属壳(6)，所述金属壳具有用于制造异步电动机(2)的笼形转子的短路环(4)的铸模的轮廓，其中，所述金属壳(6)这样来设计，即所述金属壳在浇铸过程之前被置入到所述铸模中或被扣合到所述异步电动机(2)的转子组合叠片上。
14.根据权利要求13所述的金属壳，其中，所述金属壳(6)由铜或非磁性不锈钢制成。
15.根据权利要求13或14所述的金属壳，其中，所述金属壳(6)形成了用于吸收平衡重的平衡凸轮(11)的轮廓。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的金属壳，其中，所述金属壳(6)形成了用于对在所述异步电动机中的空气进行冷却和分配的侧翼的轮廓。
17.一种具有端侧的短路环(4)的笼形转子，在所述短路环上分别布置有根据权利要求12至15中任一项所述的金属壳(6)。
18.根据权利要求17所述的笼形转子，其中，所述金属壳(6)具有在所述转子组合叠片的端面(5)上突出的、且贴靠于所述转子组合叠片(3)的外周表面(7)的凸缘(8)。
19.根据权利要求17或18所述的笼形转子，其中，所述金属壳(6)具有贴靠于所述转子组合叠片(3)的所述端面(5)的成角部(9)。
20.根据权利要求17至19中任一项所述的笼形转子，其中，所述金属壳(6)具有径向向内弯曲的结构(10)。
21.一种具有根据权利要求17至20中任一项所述的笼形转子的异步电动机。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20100825 |