CN103117630A - 一种电机转子铁芯的加热方法及加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机转子铁芯的加热方法及加热装置，加热装置包括加热台，所述的加热台上设有若干铁芯定位装置以及和铁芯定位装置相对应的感应加热装置，所述的铁芯定位装置包括设在加热台上的定位座以及位于定位座顶部、用于定位铁芯的定位销，所述的感应加热装置包括感应线圈以及用于固定感应线圈的固定板，所述感应线圈的中心线和定位销中心线重合。本发明采用多级加热工位通过感应线圈对铁芯进行加热，使铁芯各个区域温度均衡、升温较快、能量利用率也较高。

Description

一种电机转子铁芯的加热方法及加热装置

技术领域

本发明属于电机转子制造领域，尤其是涉及一种电机转子铁芯的加热方法及加热装置。 

背景技术

目前，电动机转子铁芯通常是采用硅钢板冲制、叠压而成。对于鼠笼式电机的转子来说，铁芯侧壁上设置导条，导条两端分别有一个短接环导条连接起来形成一个鼠笼形状。导条通常采用铜或铝制成，采用焊接或者铸造方法制成绕组。采用铸造方法浇铸之前，需要将铁芯进行加热，从而在浇铸时，避免铸件表面出现缺陷，从而保证绕组能取得较好的质量。

现有的技术中，对铁芯进行加热通常利用加热元件等常规手段进行加热，如中国专利授权公告号：CN 201672794U，授权公告日2010年12月12日，公开了一种隧道炉。构成该隧道炉的主要结构分为进料段、加热段和出料段的筒型炉体,在炉体中,加热段设置有加热元件以及由设置于加热段两端部的辊轮、传动轮和传送带构成的物料传送机构,进料口和出料口设置于筒型炉体的两端,筒型炉体中部设置有排气孔,在上述筒型炉体结构中进料段、加热段和出料段形成加热段高于进料段和出料段的拱形结构,并且使进料口和出料口的上沿低于加热段中炉体内壁的高度。用该隧道炉进行加热时，待加热物体直接面对加热元件的区域，特别是下端由于更靠近加热单元的区域温度上升最快，而中间部位温度上升较慢，物体上中下受热不均，不同区域温度相差较大；在加热过程中，由于是热量是从表面逐渐传递到物体内部，物体内部的升温较为缓慢。因此需要提高加热单元的数量，加长隧道的长度，使物体的各个区域温度均衡，但由于加热元件产生的热量大部分都是散失掉的，只有小部分热量被物体吸收，能量的利用率较低，提高加热单元的数量、加长隧道的长度更是大大增加了能量的损失。

 

发明内容

本发明是为了克服现有技术加热时铁芯上中下部受热不均、温度上升缓慢、加热装置能量利用率不高的不足，提供了一种可以使铁芯各个区域温度均衡、升温较快、能量利用率也较高的加热方法及加热装置。 

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一种电机转子铁芯的加热方法，适用于在铁芯浇注铝笼之前对铁芯进行预加热，包括下列步骤：

a. 将待加热的铁芯放置到加热装置上定位；

b. 在感应线圈通以中频电流，铁芯在感应线圈内进行感应加热，加热装置上设有至少两级加热工位，铁芯在各级加热工位逐级加热，铁芯的温度逐级升高最终达到420至450度；

c. 加热完毕后将铁芯从加热装置上取下。

现有技术中，是采用热辐射方式将加热元件产生的热量传递给铁芯，热量在辐射过程中有较大损失，而且大部分并未传递在铁芯上，造成了很大的浪费。传递到铁芯的热能通过物体内部的传导，使得内部的温度也随着逐渐提高，因此铁芯内部温度升高较为缓慢，而且很难保证铁芯内外温度一致。

而在本发明中，是通过在感应线圈中通以中频交变电流的方式，使得感应线圈内产生交变磁场，铁芯的磁通量不断发生变化，铁芯内部产生的感应电流沿着圆周方向形成涡流。由于铁芯本身具有一定的电阻，因此会不断产生热量，对自身进行加热。这样铁芯整个都在交变磁场的作用下，上中下部同时进行加热，减小了铁芯的温度差，而且温度升高较为迅速，有利于提高生产效率。同时由于避免通过热辐射传递热量，可以将大部分的电能转化为铁芯内部的热能，因此大大节约了能量消耗。同时，设置多级加热工位，铁芯在各级加热工位上进行加热，各级加热工位分别对应一个加热温度，加热到该级加热工位的加热温度后，将铁芯转移到下一个加热工位上进行加热，加热温度逐级提高，这样各级加热工位都可以对铁芯温度进行控制，铁芯的温度控制起来较为精确，而且通过多级加热之后铁芯受热也更为均匀。

作为优选，在步骤b中，利用多个磁轭与铁芯共同形成一个闭合磁路对铁芯进行感应加热。这样可以提高磁感应强度，降低漏磁，从而提高加热效率并节省能量消耗。同时磁轭和铁芯共同形成的闭合磁路可以使通过铁芯上中下部的磁感应强度更为均匀，大大降低了铁芯在加热时上中下部的温度差。

作为优选，在步骤b中，各级加热工位对应的感应线圈电流的频率逐级提高。当感应线圈电流的频率的提高，铁芯内部涡流也随之变大，铁芯在初始加热工位所要达到的温度相对后一阶段要低，因此采用相对较低的频率可以使铁芯受热更为均匀，而后面的加热工位所要达到的温度较高，采用较高频率的电流可以升高加热功率，减少加热时间，提高加热效率。最终加热工位感应线圈中的电流频率相对最高，铁芯内涡流有一定的趋肤效应，将铁芯靠近表面处的温度相对提高一些，用以抵消在加热完毕后输送去浇铸铝笼绕组过程中铁芯表面散发的热量，这样在进行浇铸之前铁芯外表面温度不会下降过多，浇铸出来的铝笼表面质量较好，同时铁芯外表面热量在输送过程散失之后，铁芯内外温度相差较小，铝笼在冷却时，整体收缩变形较为均匀，不易出现气泡、裂纹等缺陷，提高了铸造质量。

一种电机转子铁芯的加热装置，包括加热台，所述的加热台上设有若干铁芯定位装置以及和铁芯定位装置相对应的感应加热装置，所述的铁芯定位装置包括设在加热台上的定位座以及位于定位座顶部、用于定位铁芯的定位销，所述的感应加热装置包括感应线圈以及用于固定感应线圈的固定板，所述感应线圈的中心线和定位销中心线重合。本发明的加热装置，通过定位销将铁芯进行定位，在感应线圈通以中频电流，感应线圈形成交变磁场，位于感应线圈中心的铁芯由于磁通不断变化产生涡流，对自身进行加热。由于铁芯各个部位都能同时进行加热，铁芯的温度升高较快，铁芯受热也较为均匀，能量转化利用率高。

作为优选，所述的定位座下端设有贯通加热台的导向套，所述的导向套内设有可相对导向套上下滑动的顶杆，所述顶杆的顶部与定位座的底部固定，所述顶杆的底部设有可推动顶杆上下运动的推板。推板可以推动顶杆，将定位座向上推出，使得铁芯完全进入到感应线圈内部。感应线圈内部的磁场分布较为均匀，通电过程中，铁芯横截面上的磁通也同时发生变化，因此对于铁芯的加热也较为均匀。

作为优选，所述的感应线圈外设有上磁轭，所述的定位座上设有与上磁轭相配合的下磁轭。上磁轭、下磁轭由硅钢片竖直方向排列叠压而成，用于加强磁感应强度。同时，上磁轭和下磁轭罩在铁芯外部，将铁芯和外部空气隔绝，减少热量向外散发，起到一定的保温作用。另外感应线圈在上磁轭的内部，上磁轭可以对感应线圈起到保护作用。

作为优选，所述的上磁轭中心设有一个可相对固定板滑动的可动磁轭，所述的可动磁轭顶部设有弹簧，所述的弹簧另一端连接有一个可容纳可动磁轭的弹簧套，所述的弹簧套与固定板固定连接。在进行加热之前，铁芯进入到感应线圈中，铁芯上端与可动磁轭底部接触，将可动磁轭向上推动，弹簧压缩，将可动磁轭压紧铁芯，将铁芯定位稳定。磁感线可以沿着可动磁轭、上磁轭、下磁轭和铁芯形成闭合的磁路，可以尽量避免漏磁，从而使大部分磁感线通过铁芯，从而进一步提高电能的利用率。而在加热时，铁芯上端与可动磁轭接触，下端有下磁轭，使铁芯位于感应线圈内部的中间位置，磁感强度较为均匀，有利于减小铁芯上中下部的温度差。

作为优选，所述的感应线圈采用空心铜管制成。这样可以在空心铜管内通冷却水对整个感应线圈进行冷却，降低感应线圈的温度。

作为优选，还包括与铁芯定位装置相对应的夹持装置，所述的夹持装置包括通过气缸驱动的夹爪。夹爪可以将铁芯运送到各级加热工位上，使得铁芯能够逐级进行加热。

因此，本发明具有如下有益效果：（1）铁芯上中下部加热较为均匀，温度升高迅速，提高了生产效率；（2）提高了能量利用率，节约了能量消耗；（3）铁芯内外温度差较小，保证了铝笼的铸造质量；（4）通过逐级加热，铁芯的温度的控制较为精确。 

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图；

图2 是本发明的俯视图。

图中，固定板1，感应线圈2，铁芯3，定位销4，下磁轭5，下安装板6，加热台7，定位座8，顶杆9，推板10，导向套11，夹爪12，上磁轭13，可动磁轭14，弹簧15，弹簧套16。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1所示的实施例中，一种电机转子铁芯的加热装置，包括一个加热台7，加热台上设有定位座8，定位座顶部固定有一个定位销4，定位销和定位座构成了铁芯定位装置，通过定位销和铁芯3的中心孔相配合，对铁芯进行定位。定位销上方设有感应线圈2，感应线圈采用空心铜管制成，在通电加热时可以在感应线圈内通冷却水对其进行冷却。感应线圈中心线和定位销中心线重合，感应线圈安装在固定板1上，构成了感应加热装置，固定板采用环氧板制成，制造较为方便。定位座下方设有一个导向套11，导向套贯通加热台，导向套内设有顶杆9，顶杆可在导向套内上下滑动，顶杆的顶部与定位座的底部固定，顶杆的底部和推板10固定，因此定位座可以上下运动，当定位座向上运动时，铁芯即可进入到感应线圈内，感应线圈内的磁场分布较为均匀，对铁芯各个区域的加热也较为均衡。感应线圈外设有上磁轭13，上磁轭和固定板相固定。定位座上设有可与上磁轭向匹配的下磁轭5，下磁轭通过下安装板6与定位座固定。上磁轭中心设有一个可动磁轭14，可相对固定板滑动，可动磁轭顶部设有弹簧15，弹簧的另一端连接有一个弹簧套16，弹簧套固定在固定板上，并且弹簧套内可容纳可动磁轭。上磁轭、下磁轭都是采用硅钢片在竖直方向排列叠压而成，可以增强线圈的磁场，避免漏磁，同时在加热时可以将铁芯包覆在内，与外界隔绝，提供一定的保温能力。另外，还有夹持装置，包括夹爪12，夹爪通过气缸进行驱动，用于夹取铁芯，将铁芯进行定位和移动。夹爪内侧可以设置隔热层，从而减少夹取铁芯时散失的热量。

如图2所示，该加热装置可以将两组铁芯同时进行加热，而每组分别设有四级加热工位，在图中从下到上依次为第一级加热工位、第二级加热工位、第三级加热工位和第四级加热工位。每个铁芯都经过这四个加热工位，铁芯的温度也逐级提高。另外，每级加热工位所对应的电流频率也逐级提高，以方便对铁芯的温度进行控制。第四级加热工位上对应感应线圈的电流频率相对最高，使铁芯内涡流趋肤效应较为明显，这样铁芯内靠近表面处的温度也相对较高，可以用来抵消加热完毕后输送去浇铸铝笼绕组过程中铁芯表面会散发掉的热量，浇铸之前铁芯外表面温度不会下降过多。铁芯外表面热量在输送过程散失之后，铁芯内外温度相差较小，这样可以减少浇铸时出现缺陷的可能，提高铝笼的良品率和铸造质量。

在进行加热之前，夹爪先夹取铁芯送至第一级加热工位的定位座，铁芯的中心孔对准定位销并放入，然后气缸推动推板，通过顶杆将定位座顶起，这样铁芯进入到上方的感应线圈中心位置，感应线圈接通中频电流，铁芯内磁通不断变化，内部产生涡流将铁芯自身进行加热。在第一级加热工位将铁芯加热到100度，温度达到后，将定位座降下，并通过夹爪将铁芯运送到第二级加热工位的定位座上，用同样方法将铁芯加热至200度，经过第三级加热工位将铁芯的温度升至300度，最后通过第四级加热工位，铁芯的温度到达420至450度。在加热过程，可以对感应线圈内通冷却水，来降低感应线圈的温度，防止线圈过热，同时降低感应线圈的阻值，减少线圈对于电能的损耗。 

Claims (9)

1. 一种电机转子铁芯的加热方法，适用于在铁芯浇注铝笼之前对铁芯进行预加热，其特征是，包括下列步骤：

a. 将待加热的铁芯放置到加热装置上定位；

b. 在感应线圈通以中频电流，铁芯在感应线圈内进行感应加热，加热装置上设有至少两级加热工位，铁芯在各级加热工位逐级加热，铁芯的温度逐级升高最终达到420至450度；

c. 加热完毕后将铁芯从加热装置上取下。

2.根据权利要求1所述的一种电机转子铁芯的加热方法，其特征是，在步骤b中，利用多个磁轭与铁芯共同形成一个闭合磁路对铁芯进行感应加热。

3.根据权利要求1所述的一种电机转子铁芯的加热方法，其特征是，在步骤b中，各级加热工位对应的感应线圈电流的频率逐级提高。

4. 一种电机转子铁芯的加热装置，其特征是，包括加热台（7），所述的加热台（7）上设有若干铁芯定位装置以及和铁芯定位装置相对应的感应加热装置，所述的铁芯定位装置包括设在加热台（7）上的定位座（8）以及位于定位座（8）顶部、用于定位铁芯（3）的定位销（4），所述的感应加热装置包括感应线圈（2）以及用于固定感应线圈（2）的固定板（1），所述感应线圈（2）的中心线和定位销（4）中心线重合。

5. 根据权利要求4所述的一种电机转子铁芯的加热装置，其特征是，所述的定位座（8）下端设有贯通加热台（7）的导向套（11），所述的导向套（11）内设有可相对导向套（11）上下滑动的顶杆（9），所述顶杆（9）的顶部与定位座（8）的底部固定，所述顶杆（9）的底部设有可推动顶杆（9）上下运动的推板（10）。

6.根据权利要求4所述的一种电机转子铁芯的加热装置，其特征是，所述的感应线圈（2）外设有上磁轭（13），所述的定位座（8）上设有与上磁轭（13）相配合的下磁轭。

7. 根据权利要求6所述的一种电机转子铁芯的加热装置，其特征是，所述的上磁轭中心设有一个可相对固定板（1）滑动的可动磁轭（14），所述的可动磁轭（14）顶部设有弹簧（15），所述的弹簧（15）的顶另一端连接有一个可容纳可动磁轭（14）的弹簧套（16），所述的弹簧套（16）与固定板（1）固定连接。

8. 根据权利要求4或5或6或7所述的一种电机转子铁芯的加热装置，其特征是，所述的感应线圈（2）采用空心铜管制成。

9. 根据权利要求4或5或6或7所述的一种电机转子铁芯的加热装置，其特征是，还包括与铁芯定位装置相对应的夹持装置，所述的夹持装置包括通过气缸驱动的夹爪（12）。

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