CN103779997B

CN103779997B - 电动机转子笼条及电动机转子

Info

Publication number: CN103779997B
Application number: CN201310752939.9A
Authority: CN
Inventors: 卢明辉; 马义健; 黎爱军
Original assignee: Pangang Group Engineering Technology Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Engineering Technology Co Ltd
Priority date: 2013-12-31
Filing date: 2013-12-31
Publication date: 2016-04-13
Anticipated expiration: 2033-12-31
Also published as: CN103779997A

Abstract

本发明提供一种电动机转子笼条及包括该电动机转子笼条的电动机转子，所述电动机转子笼条由QSn7-0.2锡磷青铜制成。本发明还提供了一种电动机转子，所述电动机转子包括所述的电动机转子笼条。根据本发明，可以有效防止电动机在使用过程中发生笼条断裂故障，电动机转子可运行5-10年，笼条不发生断裂故障。

Description

电动机转子笼条及电动机转子

技术领域

本发明涉及一种电动机转子笼条及包括该电动机转子笼条的电动机转子，更具体地说，本发明涉及一种由锡磷青铜制成的电动机转子笼条及包括该电动机转子笼条的电动机转子。

背景技术

在实际生产中，电动机经常发生转子笼条断裂故障，造成设备停机、停产，严重影响正常生产。发生转子笼条断裂故障的电动机包括广泛应用于工矿企业的双鼠笼电动机、应用于电厂的交流感应电动机以及其它安装有笼条的电动机。

电动机转子笼条的开焊和断裂主要发生在电动机启动过程中，笼条所受的应力超过了笼条的机械强度。笼条的断裂应力主要包括热应力、焊接残余应力和交变应力。热应力是由于电动机在启动过程中，笼条和短路环流过较高的启动电流而导致笼条和短路环产生200～300℃的温度，从而使短路环产生相当大的热变形。短路环的热变形将使笼条受到一个弯曲应力。据计算，此弯曲应力比笼条所受的离心应力高约6倍。焊接残余应力是由于短路环在焊接中局部受热而产生热变形，焊好后因冷却收缩而造成笼条受到弯曲应力。由于每根笼条在焊接温度上的差异，此应力的分布极不均匀，可能造成很高的局部高应力。笼条所受的交变应力有两种，一种是启动过程中的电磁力，这是笼条中的启动电流与转子磁场的作用力。另一种交变应力是电动机启动过程中的低频循环应力。此循环应力的幅值即为笼条的全部机械应力，这种应力交变幅值很大，是笼条断裂的主要作用力之一。

现有技术中，电动机的转子笼条采用黄铜或紫铜制成。紫铜的电阻率（20℃）为0.018Ω·mm²/m（即，0.018μΩ·m），黄铜的电阻率（20℃）为0.071Ω·mm²/m（即，0.071μΩ·m）。虽然紫铜、黄铜都具有良好的导电能力，但紫铜的机械强度较低，黄铜的机械强度较紫铜高，但当黄铜的焊接温度达到200～600℃时，会严重降低黄铜的机械强度。此外，紫铜和黄铜都不能承受大的拉力，在使用过程中容易发生疲劳断裂。

因此，如何保证笼条在具有良好导电性能的前提下，提高转子笼条的机械性能，以有效防止电动机转子笼条在使用过程中发生断裂故障，是电动机生产中亟待解决的问题之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电动机转子笼条及包括该电动机转子笼条的电动机转子，其可以有效防止电动机在使用过程中发生笼条断裂故障。

根据本发明的一种电动机转子笼条由QSn7-0.2锡磷青铜制成。

根据本发明的一方面，所述QSn7-0.2锡磷青铜按重量百分比包括92.5～93.5wt%的Cu、6.25～7.25wt%的Sn、0.15～0.25wt%的P、0.008～0.01wt%的Pb、0.005～0.008wt%的Fe、0.002～0.004wt%的Ni、0.06～0.09wt%的Zn、0.001～0.002wt%的Bi、少于0.001wt%的Si、少于0.0002wt%的Mg、少于0.0004wt%的As、少于0.0015wt%的Sb、少于0.0002wt%的Al、少于0.0002wt%的S，以及不可避免的杂质。

根据本发明的一方面，所述QSn7-0.2锡磷青铜在20℃时的电阻率为0.12～0.16μΩ·m。

根据本发明的一方面，所述QSn7-0.2锡磷青铜的室温力学性能为：抗拉强度≥440MPa，延伸率为15～25%，冲击韧性≥70J/cm²，屈服强度为250～300MPa，布氏硬度为120～150HB。

根据本发明的一方面，所述电动机转子笼条具有圆柱形状。

根据本发明的一方面，所述电动机转子笼条的长径比是20～100。

根据本发明的一方面，所述电动机转子笼条的长度是500～2000mm。

根据本发明的一方面，所述电动机转子笼条的两个端部均具有倒角。

根据本发明的电动机转子包括以上所述的电动机转子笼条。

根据本发明的电动机转子包括上述电动机转子笼条以及与所述电动机转子笼条的第一端部结合的第一短路环和与所述电动机转子笼条的第二端部结合的第二短路环，第一短路环包括其中设置有第一端部的第一沉孔，第二短路环包括其中设置有第二端部的第二沉孔。

根据本发明，可以有效防止电动机在使用过程中发生笼条断裂故障，电动机转子运行5-10年，笼条不发生断裂故障。

附图说明

通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其它目的、特点和优点将会变得更加清楚，其中：

图1示出了根据本发明的电动机转子笼条的透视图；

图2示出了根据本发明的示例性实施例的沿着图1中A-A线截取的转子笼条的剖视图；

图3示出了在根据本发明的示例性实施例的电动机转子中，图1中示出的转子笼条与短路环结合的示意图。

主要附图标记的说明：

10.转子笼条，11.转子笼条端部的倒角，20.短路环，21.沉孔。

具体实施方式

在下文中，将参照附图更充分地描述本发明的示例性实施例。然而，它们可以以不同的形式实施，而不应解释为局限于这里阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底的和完整的，并将把示例实施例的范围充分地传达给本领域技术人员。

在下文中，将描述根据本发明的示例性实施例的电动机转子笼条及包括该电动机转子笼条的电动机转子。

图1是根据本发明示例性实施例的电动机转子笼条10的透视图。参照图1，电动机转子笼条10整体上具有圆柱形状。电动机转子笼条10由QSn7-0.2锡磷青铜制成。在一个实施例中，采用挤压工艺由QSn7-0.2锡磷青铜制造电动机转子笼条10。通过挤压工艺生产的电动机转子笼条10的表面光滑，无擦痕、积瘤等缺陷。虽然图1中示出了电动机转子笼条10具有圆柱形状，但电动机转子笼条还可以为本领域技术人员所知的其它形状。

用于制造电动机转子笼条10的QSn7-0.2锡磷青铜按重量百分比可包括92.5～93.5wt%的Cu、6.25～7.25wt%的Sn、0.15～0.25wt%的P、0.008～0.01wt%的Pb、0.005～0.008wt%的Fe、0.002～0.004wt%的Ni、0.06～0.09wt%的Zn、0.001～0.002wt%的Bi、少于0.001wt%的Si、少于0.0002wt%的Mg、少于0.0004wt%的As、少于0.0015wt%的Sb、少于0.0002wt%的Al、少于0.0002wt%的S，以及不可避免的杂质。

根据本发明的示例性实施例，电动机转子笼条10的长径比可以是例如20～100，电动机转子笼条10的长度可以是例如500～2000mm。然而，本发明不限于此，电动机转子笼条10可以具有本领域技术人员所知的其它任意合适的长径比和其它任意合适的长度。

图2示出了根据本发明的示例性实施例的沿着图1中A-A线截取的转子笼条10的剖视图。参照图2，电动机转子笼条10具有在左端部和右端部的倒角11，以便于将转子笼条10焊接在短路环上（如后文所述）。倒角可为25°～30°，但本发明不限于此，倒角的度数可以是便于将转子笼条10焊接在短路环上而采用的任何合适的角度。当采用容易流失焊料的焊接方法，例如气焊时，在笼条10的端部开倒角，并在与笼条10对接的短路环上铣沉孔，并将笼条10的端部和短路环的沉孔进行对接，这种对接方法可形成人工熔池，避免焊料的流失，保证接头的焊接质量。然而，本发明不限于此，当采用其它不容易流失焊料的焊接方法，例如高频快速焊接时，则可以不在笼条的端部开倒角。

优选地，用于制造电动机转子笼条10的QSn7-0.2锡磷青铜按重量百分比可包括93.1wt%的Cu、6.61wt%的Sn、0.18wt%的P、0.008～0.01wt%的Pb、0.005～0.008wt%的Fe、0.002～0.004wt%的Ni、0.06～0.09wt%的Zn、0.0017wt%的Bi、少于0.001wt%的Si、少于0.0002wt%的Mg、少于0.0004wt%的As、少于0.0015wt%的Sb、少于0.0002wt%的Al、少于0.0002wt%的S，以及不可避免的杂质。

根据本发明的一个实施例，QSn7-0.2锡磷青铜在20℃时的电阻率为0.12～0.16μΩ·m。虽然QSn7-0.2锡磷青铜的电阻率较黄铜和紫铜的电阻率高，但QSn7-0.2锡磷青铜的导电性完全可满足对笼条导电性的要求。

根据本发明的一个实施例，QSn7-0.2锡磷青铜的室温力学性能为：抗拉强度≥440MPa，延伸率为15～25%，冲击韧性≥70J/cm²，屈服强度为250～300MPa，布氏硬度为120～150HB。

根据本发明的电动机转子笼条10由QSn7-0.2锡磷青铜制成。QSn7-0.2锡磷青铜具有较高的抗拉强度、延伸率、冲击韧性、屈服强度以及布氏硬度，且QSn7-0.2锡磷青铜易于焊接，可减小焊接过程中的残余应力。因此，由QSn7-0.2锡磷青铜制成的电动机转子笼条10可经受电动机在启动过程以及焊接过程中产生的热应力、焊接残余应力和交变应力，有效防止电动机在使用过程中发生笼条断裂故障，例如可使电动机转子正常运行5-10年。

本发明的一个实施例还提供了一种包括根据本发明示例性实施例的电动机转子笼条10的电动机转子。根据本发明实施例的电动机转子可为鼠笼式，但本发明不限于此，还可为本领域技术人员所知的其它含有电动机转子笼条的电动机转子。

图3示出的是在根据本发明的示例性实施例的电动机转子中，图1中示出的转子笼条10与短路环20结合的示意图。如图3所示，电动机转子包括端部开有倒角11的电动机转子笼条10以及与电动机转子笼条10的下端部结合的短路环20。短路环20包括从其表面凹入的沉孔21，转子笼条10的下端部设置在沉孔21中。转子笼条10的下端部通过焊接连接到短路环20。在焊接过程中，焊料（或者转子笼条10的下端部的一部分和焊料）熔化而被保持在沉孔21中，即，形成了人工熔池，从而防止了焊料的流失，保证了焊接质量。

虽然图3中未示出，但是转子笼条10的上端部可以与另一短路环按照转子笼条10的下端部与短路环20的连接方式相同的连接方式连接。

根据本发明的电动机转子包括彼此焊接的由QSn7-0.2锡磷青铜制成的笼条和紫铜材质的短路环，该电动机转子可正常运行5～10年，笼条与短路环相接处不发生开焊、断裂故障。

虽然已描述了本发明的一些实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改。

Claims

1.一种电动机转子笼条，其特征在于，所述电动机转子笼条由QSn7-0.2锡磷青铜制成，所述QSn7-0.2锡磷青铜按重量百分比包括92.5～93.5wt％的Cu、6.25～7.25wt％的Sn、0.15～0.25wt％的P、0.008～0.01wt％的Pb、0.005～0.008wt％的Fe、0.002～0.004wt％的Ni、0.06～0.09wt％的Zn、0.001～0.002wt％的Bi、少于0.001wt％的Si、少于0.0002wt％的Mg、少于0.0004wt％的As、少于0.0015wt％的Sb、少于0.0002wt％的Al、少于0.0002wt％的S，以及不可避免的杂质，所述QSn7-0.2锡磷青铜在20℃时的电阻率为0.12～0.16μΩ·m，所述QSn7-0.2锡磷青铜的室温力学性能为：抗拉强度≥440MPa，延伸率为15～25％，冲击韧性≥70J/cm²，屈服强度为250～300MPa，布氏硬度为120～150HB。

2.根据权利要求1所述的电动机转子笼条，其特征在于，所述电动机转子笼条具有圆柱形状。

3.根据权利要求2所述的电动机转子笼条，其特征在于，所述电动机转子笼条的长径比是20～100。

4.根据权利要求2所述的电动机转子笼条，其特征在于，所述电动机转子笼条的长度是500～2000mm。

5.根据权利要求2所述的电动机转子笼条，其特征在于，所述电动机转子笼条的两个端部均具有倒角。

6.一种电动机转子，其特征在于，所述电动机转子包括根据权利要求1至4中的任一项所述的电动机转子笼条。

7.一种电动机转子，其特征在于，所述电动机转子包括根据权利要求5所述的电动机转子笼条以及与所述电动机转子笼条的第一端部结合的第一短路环和与所述电动机转子笼条的第二端部结合的第二短路环，第一短路环包括其中设置有第一端部的第一沉孔，第二短路环包括其中设置有第二端部的第二沉孔。