CN103084557B - 鼠笼式转子离心浇铸排气方法及实现该方法的离心浇铸模 - Google Patents

Abstract

本发明涉及鼠笼式转子。一种鼠笼式转子离心浇铸模，包括上模和下模，所述上模设有转子上端环型腔，所述下模设有转子下端环型腔，转子下端环型腔的底壁上设置有若干开口面积为3平方毫米以下的下排气孔，铸造过程中通过下排气孔进行排气。本发明提供了一种能高效方便全面地排出气体的鼠笼式转子离心浇铸排气方法及鼠笼式转子离心浇铸模，解决了现有的排气方法和离心浇铸模浇铸鼠笼式转子时存在生产效率低下、设备结构复杂的问题或存在铝笼致密性差、断筋和夹带气泡而导致电机的能量转换效率下降的问题。

Description

鼠笼式转子离心浇铸排气方法及实现该方法的离心浇铸模

技术领域

    本发明涉及鼠笼式转子，尤其涉及一种鼠笼式转子离心浇铸排气方法及实现该方法的离心浇铸模。

背景技术

转子是电动机的转动部分，由转子铁芯、转子绕组和转轴等部件组成，其作用是在旋转磁场作用下获得转动力矩。转子按其结构的不同分为鼠笼式转子和绕线式转子。鼠笼式转子由转子鼠笼和转子铁芯构成。转子鼠笼主要有两种构成形成，一种为用铜条安装在转子铁芯槽孔内，两端用转子端环焊接而形成形状像鼠笼的转子鼠笼，另一种为采用铸铝方式形成转子鼠笼（铝笼主要用于中小型转子）。

铝笼是通过离心浇铸的方法而形成并固定在转子铁心上的。在中国专利申请号为20111040041952、公开日为2012年5月2日、名称为“一种电机笼型转子离心铸铝方法”的专利文献中公开了鼠笼式转子的铝笼的铸造方法及对应的离心浇铸模具。在离心浇铸时对形成转子鼠笼的型腔的排气方法有两种方式：一种设置抽真空机构对型腔进行抽真空，型腔内的真空度达到设定要求后再将液态金属浇铸到型腔内并通过离心作用形成铸件。在中国专利号为2010105412813、公开日为2011年1月26日、名称为“真空离心铸造方法及装置”的专利文献中即公开了通过抽真空方式对型腔进行排气的方法和装置。通过抽真空的方式进行排气有着排气效果好、铸件内不会产生气泡、铸件表面平整度好而无需处理余料等优点，但存在以下不足：设备结构复杂，每浇铸一个产品需要进行一次抽真空作业，导致生产效率低下。为了克服通过抽真空的方式排气所存在的上述不足，通过控制浇铸时的进液速度，在液体金属填充到型腔内时将型腔内的空气从浇铸孔中排出。该排气方法较之抽真空方式而言虽然效率有所提高，也具有铸件表面平整度好而无需处理余料的优点。但是存在以下不足：由于液流和气流是逆向流动的，气体的排出会影响液流的流入、导致铸件的致密性差；在型腔宽度狭窄的部位（对应于铸件厚度较薄的部位）容易产生哽咽现象而导致产生大的气泡和断层现象，尤其是制作小型鼠笼式转子的鼠笼时，由于铸件中连接转子端环的筋是通过铝液浇铸在转子铁芯中的扁长的槽孔中而形式的，通过浇铸孔排气时会产生大量断筋夹气泡的产品，而铝笼致密性差、断筋和夹带气泡时会导致电机的能量转换效率下降。

发明内容

本发明提供了一种能高效方便全面地排出气体的鼠笼式转子离心浇铸排气方法及实现该方法的鼠笼式转子离心浇铸模，解决了现有的排气方法和离心浇铸模浇铸鼠笼式转子时存在生产效率低下、设备结构复杂的问题或存在铝笼致密性差、断筋和夹带气泡而导致电机的能量转换效率下降的问题。

以上技术问题是通过下列技术方案解决的：一种鼠笼式转子离心浇铸排气方法，其特征在于，在下模的转子下端环型腔的底壁上设置若干开口面积为3平方毫米以下的下排气孔进行排气。浇铸过程中铝液从位于上模上的浇注孔浇入，依次流经上模上的转子上端环型腔和转子铁芯槽孔而到达下模上的转子下端环型腔内，从而依次填充满转子下端环型腔、转子铁芯槽孔和转子上端环型腔，铝液在上述部位固化后形成固定在转子铁芯上的转子鼠笼从而制得鼠笼式转子。铝液流经铁芯转子槽孔时，由于铁芯转子槽孔处较窄会在该处产生瓶颈效应，此时由于下排气孔的设置，转子下端环型腔内的空气会从下排气孔中排出，从而不会产生气流排不出去而导致铝笼内有气泡和产生筋上断层现象。由于转子上端环型腔较为宽敞，气流能够从浇铸孔中流出。在离心浇注电机转子的技术人员中一直有一个思想误区，认为在转子下端面型腔中开孔，铝液会从孔中流出而导致下料量不便控制和在孔处形成凸头，凸头的形成需要进行切除处理，会导致生成工艺增多，但是本申请的发明人经过无数次的实验发现，由于模具外部散热快且离热的铝液较远，外部温度会明显低于内部温度，在孔的开口面积为3平方毫米以下时，铝液进入孔的深度不超过0.1毫米即会产生固化而停止流动，此时流入孔的铝液的量不会影响下料量的控制，下料仍旧按照现有方式进行即可，且该长度的凸起能够满足铝笼表面平整度的要求，无需增加去除凸头工序。

作为优选，还在上模的转子上端环型腔的顶壁上设置若干开口面积为3平方毫米以下的上排气孔进行排气。在浇铸孔开口面积较小且铝液以填充满浇铸孔的方式进行浇铸和转子上端环型腔快填充满时，位于转子上端环型腔内的空气能够经上排气孔及时排出。确保高速浇铸时不会在转子鼠笼内产生气泡和在上端环上端产生气泡，使得高速浇铸能够实现和提高了转子鼠笼的品质。

一种鼠笼式转子离心浇铸模，包括上模和下模，所述上模设有转子上端环型腔，所述下模设有转子下端环型腔，转子下端环型腔的底壁上设置有若干开口面积为3平方毫米以下的下排气孔。

作为优选，所述转子下端环型腔的底壁上设有若干下安装通孔，下安装通孔的上端安装有下排气网片，所述下排气网片上的网孔构成所述下排气孔。能够提高加工下排气孔时的方便性。如果直接在下模上开设出下排气孔，则加工时会十分费时费力。而通过在下模上开设下安装通孔（开设大孔时容易实现而开设小而深的孔则会十分困难），而在下安装通孔内安装下排气网片而形成下排气孔，则加工时的方便性会明显提高。

作为优选，所述下安装通孔为上端开孔面积小下端开孔面积大的台阶孔，所述下排气网片的下端设有下排气网片外翻边，所述下安装通孔的下端内可拆卸连接有下排气网片按压杆，所述下排气网片外翻边通过所述下排气网片按压杆压持在所述下安装通孔的台阶上。安装拆卸下排气网片时方便。便于在下排气网片产生堵塞时取出进行清理或更换，提高了维护时的方便性。

作为优选，所述下排气网片的上端面同转子下端环型腔的底面平齐。制作出的转子下端环的端面的平整性好。

作为优选，所述下模还设有若干下抽气通道，所述下排气孔的出口端同所述下抽气通道的进口端对接在一起，所述下抽气通道的出口端朝远离转向下端环型腔轴线的方向延伸。在使用过程中，借助模具转动时的离心作用，下排气通道内的空气能够迅速地排出，能提高转子下端环型腔内的空气排出效果。

作为优选，所述下排气孔的进气端设有下排气孔固化段，所述下排气孔固化段为柱形或下段开口面积小上端开口面积大的锥形，所述下排气孔固化段的中心线同转子下端环型腔轴线平行。该设计方式，使得在下排气孔内形成的小突起同模具的轴线平行，将铸造好的转子从模具里取出时只需要克服小突起同下排气孔之间的附着力，小凸起不会钩接在下排气孔内，使得取下转子时省力。

作为优选，转子上端环型腔的顶壁上设置有若干开口面积为3平方毫米以下的上排气孔。

作为优选，所述转子上端环型腔的顶壁上设有若干上安装通孔，上安装通孔的下端安装有上排气网片，所述上排气网片上的网孔构成所述上排气孔。能够提高加工上排气孔时的方便性。如果直接在上模上开设出上排气孔，则加工时会十分费时费力。而通过在上模上开始上安装通孔（开设大孔时容易实现而开设小而深的孔则会十分困难），而在上安装通孔内安装上排气网片而形成上排气孔，则加工时的方便性会明显提高。

作为优选，所述下安装通孔为上端开孔面积小下端开孔面积大的台阶孔，所述下排气网片的下端设有下排气网片外翻边，所述下安装通孔的下端内可拆卸连接有下排气网片按压杆，所述下排气网片外翻边通过所述下排气网片按压杆压持在所述下安装通孔的台阶上。安装拆卸下排气网片时方便，便于在上排气网片产生堵塞时而取出进行清理或更换，提高了维护时的方便性。

作为优选，所述上排气网片的下端面同转子上端环型腔的顶面平齐。制作出的转子上端环的端面的平整性好。

作为优选，所述上模还设有若干上抽气通道，所述上排气孔的出口端同所述上抽气通道的进口端对接在一起，所述上抽气通道的出口端朝远离转子上端环型腔轴线的方向延伸。在使用过程中，借助模具转动时的离心作用，上排气通道内的空气能够迅速地排出，能提高转子上端环型腔内的空气排出效果。

作为优选，所述上排气孔的进气端设有上排气孔固化段，所述上排气孔固化段为柱形或下段开口面积大上端开口面积小的锥形，所述上排气孔固化段的中心线同转子上端环型腔轴线平行。该设计方式，使得在上排气通孔内形成的小突起同模具的轴线平行，将铸造好的转子从模具里取出时只需要克服小凸起同上排气孔之间的附着力，小凸起不会钩接在上排气孔内，使得取下转子时省力。

本发明具有下述优点，通过在转子下端环型腔壁上设置开口面积为3平方毫米以下的下排气孔进行排气，使得浇铸过程中不会在转子铁心槽孔内因产生瓶颈效应而导致转子鼠笼的筋（筋是指转子鼠笼位于转子铁心槽孔内的部分）产生断层开裂现象及在转子下端环内产生气泡现象；下排气孔的设置使得气流同液流的逆流作用小，浇铸出的转子鼠笼的致密性好，通过该方法制作的转子应用于电机时，能提高电机的效率；通过该方法进行排气，能兼顾高效方便全面性，不会导致转子加工工序的增加，不会象现有的排气方法一样顾此失彼；下排气孔设置在转子下端环的底壁上，排气彻底，取出浇铸好的转子时方便省力，不会产生损坏端环表面的现象和产生固化在下排气孔内的凸起断裂在下排气孔内而产生下排气孔堵塞的现象。

附图说明

图1为本发明实施例一的鼠笼式转子离心浇铸模的结构示意图。

图2为图1的A处放大示意图。

图3为下排气网片的放大后的立体结构示意图。

图4为图1的B处的放大示意图。

图5为浇铸过程中刚将转子铁芯固定到鼠笼式转子离心浇铸模上时的示意图。

图6为完成了浇铸时的示意图。

图7为本发明实施例二的鼠笼式转子离心浇铸模的下模的结构示意图。

图8为本发明实施例二的鼠笼式转子离心浇铸模的上模的结构示意图。

图中：下模1，转子下端环型腔11，下安装通孔12，定位芯轴13，下抽气通道14，下抽气通道的出口端141，下抽气通道的进口端142，上模2，上端环型腔21，浇铸孔22，上安装通孔23，上抽气通道24，上抽气通道的出口端241，上抽气通道的进口端242，型芯3，下排气网片4，下排气网片外翻边41，下排气孔42，下排气孔固化段421，下气腔43，下气腔出气口431，下排气网片按压杆5，上排气网片6，上排气网片外翻边61，上排气孔62，上排气孔固化段621，上气腔63，上气腔出气口631，上排气网片按压杆7，转子铁芯8，转子铁芯轴孔81，转子铁心槽孔82，转子鼠笼9，转子鼠笼型腔91。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

实施例一，参见图1，一种鼠笼式转子离心浇铸模，包括下模1、上模2和型芯3。

下模1设有转子下端环型腔11。转子下端环型腔11的底壁上设置有7个下安装通孔12。下安装通孔12沿转子下端环型腔11的周向均匀分布。下安装通孔12内设有下排气网片4和下排气网片按压杆5。下排气网片按压杆5为管状结构。下模1设有定位芯轴13。

上模2设有转子上端环型腔21和浇铸孔22。转子上端环型腔21的底壁上设置有7个上安装通孔23。上安装通孔23沿转子上端环型腔21的周向均匀分布。上安装通孔23内设有上排气网片6和上排气网片按压杆7。上排气网片按压杆7为管状结构。

参见图2，下安装通孔12为上端开孔面积小下端开孔面积大的台阶孔。下排气网片4的下端设有下排气网片外翻边41。下排气网片外翻边41通过下排气网片按压杆5压持在下安装通孔12的台阶上。下排气网片按压杆5通过嵌设的方式固定在下安装通孔12内。下排气网片4上的网孔构成下排气孔42。下排气孔42为开口面积为0.035平方毫米的柱形孔。下排气孔42的中心线同转子下端环型腔11轴线平行。下排气孔42的进气端即上端形成柱形的下排气孔固化段421。下排气网片4的上端面同转子下端环型腔11的底面平齐。

参见图3，下排气网片4为圆柱形。下排气孔42为圆柱孔。

参见图4，上安装通孔23为下端开孔面积小上端开孔面积大的台阶孔。上排气网片6的上端设有上排气网片外翻边61。上排气网片外翻边61通过上排气网片按压杆7压持在上安装通孔23的台阶上。上排气网片按压杆7通过嵌设的方式固定在上安装通孔23内。上排气网片6上的网孔构成上排气孔62。上排气孔62的开口面积为0.035平方毫米柱形孔。上排气孔62的中心线同转子上端环型腔21轴线平行。上排气孔62的进气端即下端形成柱形的上排气孔固化段621。上排气网片6的下端面同转子上端环型腔21的顶面平齐。

使用时，参见图5，将转子铁芯8搁置在下模1上且定位芯柱13插在转子铁芯轴孔81的下端内，将型芯3装在转子铁芯轴孔81的上端内，通过离心机驱动下模1上升，上模2配合下模1夹持住转子铁芯8，使得转子上端环型腔21、转子铁芯槽孔82（该孔为沿转子铁芯周向宽度极窄的孔）和转子下端环型腔11构成转子鼠笼型腔91。

将铝液经浇铸孔22浇入到转子鼠笼型腔91内，铝液依次流经转子上端环型腔21和转子铁芯槽孔82而到达转子下端环型腔11内，从而依次填充满转子下端环型腔11、转子铁芯槽孔82和转子上端环型腔21，铝液在转子鼠笼型腔91内固化而形成固定在转子铁芯8上的转子鼠笼9（参见图6）。

参见图5并结合图2和图4，铝液流经转子铁芯槽孔82时，由于该处较窄会产生瓶颈效应，位于转子下端环型腔11内的空气难以从转子铁芯槽孔82内上流，下端环型腔11内的空气压力有上升趋势，上升的结果使得转子下端环型腔11内的空气从下排气孔42内排出，同样转子上端环型腔21内的气体一部分从浇铸孔22内排出、另一部分从上排气孔62内排出，而铝液进入上排气孔固化段621的深度和进入下排气孔固化段421内的深度在不到0.03毫米时即固化。从而不会产生气流排不出去而导致转子鼠笼9内有气泡和转子鼠笼9位于转子铁芯槽孔82内的部分即筋处产生断层现象，且取下转子时方便。

实施例二，同实施例一的不同之处为：参见图7，下模1设有7个下抽气通道14。每一个下抽气通道的进口端142分别同一个下安装通孔12连通。下抽气通道的出口端141位于下模1的径向侧面上。下排气孔固化段421为下段开口面积小上端开口面积大的锥形。下排气孔固化段421的上端口的开口面积为0.3平方毫米。下排气网片4设有下气腔43。位于同一个下排气网片上的所有的下排气孔42的出气端同下气腔43连通。下气腔43设有下气腔出气口431。下气腔出气口431同下抽气通道的进口端142对接在一起。下排气网片按压杆5为外螺纹管（螺纹在图中没有画出）。下安装通孔12内设有内螺纹（螺纹在图中没有画出）。下排气网片按压杆5螺纹连接在下安装通孔12内。

使用时进入下排气孔42的空气经下抽气通道14排出。

参见图8，上模2设有7个上抽气通道24。每一个上抽气通道的进口端242分别同一个上安装通孔23连通。上抽气通道的出口端241位于上模2的径向侧面上。上排气孔固化段621为下段开口面积大上端开口面积小的锥形。上排气孔固化段621的下端口的开口面积为0.3平方毫米。上排气网片6设有上气腔63。位于同一个上排气网片上的所有的上排气孔62的出气端同上气腔63连通。上气腔63设有上气腔出气口631。上气腔出气口631同上抽气通道的进口端242对接在一起。上排气网片按压杆7为外螺纹管（螺纹在图中没有画出）。上安装通孔23内设有内螺纹（螺纹在图中没有画出）。上排气网片按压杆7螺纹连接在上安装通孔23内。

使用时进入上排气孔62的空气经上抽气通道24排出。

本实施例中采用多个排气孔共用一个抽气通道是为了提高制作时的方便性，显然一个排气孔对应一个排气通道是能实现同样的发明目的的。

Claims (4)

1.一种鼠笼式转子离心浇铸模，包括上模和下模，所述上模设有转子上端环型腔，所述下模设有转子下端环型腔，其特征在于，包括用于封闭转子铁芯朝向上模一端的转子铁芯轴孔的型芯，转子下端环型腔的底壁上设置有若干开口面积为3平方毫米以下的下排气孔；所述上模设有浇铸孔，所述浇铸孔的下端部低于转子上端环型腔的顶面，所述转子下端环型腔的底壁上设有若干下安装通孔，下安装通孔的上端安装有下排气网片，所述下排气网片上的网孔构成所述下排气孔，所述下安装通孔为上端开孔面积小下端开孔面积大的台阶孔，所述下排气网片的下端设有下排气网片外翻边，所述下安装通孔的下端内可拆卸连接有下排气网片按压杆，所述下排气网片外翻边通过所述下排气网片按压杆压持在所述下安装通孔的台阶上所述下模还设有若干下抽气通道，所述下排气孔的出口端同所述下抽气通道的进口端对接在一起，所述下抽气通道的出口端朝远离转子下端环型腔轴线的方向延伸，所述下排气孔的进气端设有下排气孔固化段，所述下排气孔固化段为柱形或下段开口面积小上端开口面积大的锥形，所述下排气孔固化段的中心线同转子下端环型腔的轴线平行。

2.根据权利要求1所述的鼠笼式转子离心浇铸模，其特征在于，所述下排气网片的上端面同转子下端环型腔的底面平齐。

3.根据权利要求1或2所述的鼠笼式转子离心浇铸模，其特征在于，转子上端环型腔的顶壁上设置有若干开口面积为3平方毫米以下的上排气孔。

4.根据权利要求3所述的鼠笼式转子离心浇铸模，其特征在于，所述转子上端环型腔的顶壁上设有若干上安装通孔，上安装通孔的下端安装有上排气网片，所述上排气网片上的网孔构成所述上排气孔。