CN104871411B

CN104871411B - 笼型转子的制造方法、感应电动机的制造方法和笼型转子

Info

Publication number: CN104871411B
Application number: CN201280077981.9A
Authority: CN
Inventors: 大石晋也; 冈田顺二; 坪内刚史; 川崎启宇
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-12-26
Filing date: 2012-12-26
Publication date: 2018-06-01
Anticipated expiration: 2032-12-26
Also published as: HK1209912A1; CN104871411A; WO2014102942A1; JPWO2014102942A1; JP5843980B2; MY185560A

Abstract

本发明得到一种不易产生质量方面的问题、用更简单的装置、顺序就能够实现次级导体和转子铁芯(1)之间的绝缘并实现电动机的效率的提高的笼型转子(30)的制造方法。笼型转子(30)的制造方法是以旋转轴(C)为中心旋转的笼型转子(30)的制造方法，具备：通过铝材压铸工序将铝填充在形成于转子铁芯(1)的槽孔中来形成铝条的步骤；以及，在形成铝条后以旋转轴(C)为中心扭转转子铁芯(1)的步骤。

Description

笼型转子的制造方法、感应电动机的制造方法和笼型转子

技术领域

本发明涉及笼型转子的制造方法、感应电动机的制造方法和笼型转子。

背景技术

感应电动机的笼型转子具备转子铁芯和次级导体。在转子铁芯中，沿周向排列地形成有多个贯通孔(槽孔)。次级导体包含铝条而构成，该铝条是利用铝材压铸在槽孔中填充铝而形成的。

由于对感应电动机的资源节约化、高效率化的要求的提高，减少损失成为了课题。在感应电动机的损失中，有铁损、一次铜损、二次铜损、机械损失等，人们通过使用高性能的材料或进行铁芯形状、线圈的最佳化设计来努力减少损失。在这些损失以外，还存在对于转子来说不需要的电流进行流动的横流损失。

横流损失是指，当在笼型转子的次级导体上施加扭斜的情况下，在次级导体和转子铁芯之间产生电位差，由此，本来不应该在次级导体和转子铁芯之间流动的电流进行流动，从而产生的损失。

作为减少横流损失的方法，有如下方法：如专利文献1公开的那样，在转子铁芯形成绝缘被膜来实现与铝的绝缘的方法；如专利文献2公开的那样，利用金属的线膨张率的不同，在铝材压铸后进行加热、冷却，从而在转子铁芯和铝之间形成空隙来使其绝缘的方法；以及，如专利文献3公开的那样，将铝材压铸后的转子浸泡在碱性溶液中，使铝腐蚀来使其绝缘的方法等。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2003－180056号公报

专利文献2:日本特开昭56－83250号公报

专利文献3:日本专利第2881328号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，存在如下问题：从制造方面来讲，这些方法分别需要形成被膜的工序、加热和冷却的工序、或是浸泡在碱性溶液中的工序，这些工序都花费时间和成本。

本发明是鉴于上述问题而做出的，目的在于得到一种笼型转子的制造方法，该笼型转子的制造方法不易产生质量方面的问题，并且能够用更加简单的装置、顺序来实现次级导体和转子铁芯之间的绝缘，能够实现电动机的效率的提高。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，达成目的，本发明是以旋转轴为中心旋转的笼型转子的制造方法，其特征在于，具有如下步骤：利用铝材压铸工序将铝填充在形成于转子铁芯的槽孔中来形成铝条的步骤；以及，在形成铝条后以旋转轴为中心扭转转子铁芯的步骤。

发明的效果

根据本发明，转子铁芯和次级导体之间的绝缘电阻增大，抑制电流从次级导体向转子铁芯流动，能够提高电动机的效率。

附图说明

图1是沿旋转轴观察感应电动机的笼型转子和定子的剖视图，该该感应电动机具备用本发明的实施方式1的制造方法制造的笼型转子。

图2是表示笼型转子所具备的转子铁芯的概略结构的立体图。

图3是笼型转子的立体图。

图4是笼型转子的立体图，是用于说明扭转工序的图。

图5是笼型转子的立体图，是用于说明扭回工序的图。

图6是用于说明扭转笼型转子的工序的图。

图7是沿旋转轴观察笼型转子的图。

图8是笼型转子的侧视图，是表示进行扭转工序前的状态的图。

图9是笼型转子的侧视图，是表示扭转工序中的状态的图。

图10是斜槽部分的局部放大图，是表示进行扭转工序前的状态的图。

图11是斜槽部分的局部放大图，是表示扭转工序中的状态的图。

图12是将轴连结了的笼型转子的侧视图。

图13是表示使用笼型转子的电动机的转速与扭矩特性的关系的图。

图14是表示使用笼型转子的电动机的转速与效率特性的关系的图。

具体实施方式

以下，根据附图详细地说明本发明的实施方式的笼型转子的制造方法、感应电动机的制造方法和笼型转子。此外，本发明不被该实施方式所限定。

实施方式1.

图1是沿旋转轴观察感应电动机的笼型转子和定子的剖视图，该该感应电动机具备用本发明的实施方式1的制造方法制造的笼型转子。图1所示的感应电动机50具备笼型转子30、定子40、以及轴11。笼型转子30能够以与轴11重合的旋转轴C为中心旋转。

图2是表示笼型转子30所具备的转子铁芯1的概略结构的立体图。在转子铁芯1中，作为沿旋转轴C延伸的贯通孔，形成有多个槽孔6。槽孔6沿周向排列地形成。

转子铁芯1由被冲压成相同形状的多个电磁钢板2层叠而构成。在电磁钢板2上，形成有将轴11插入的孔、和成为槽孔6的孔。另外，在电磁钢板2上，从成为槽孔6的孔开始遍及至电磁钢板2的外周地形成有槽。通过将电磁钢板2在周向上错开地层叠，从而在转子铁芯1上形成斜槽5，该斜槽5以上述槽相对于旋转轴C倾斜地延伸的方式连接。此外，电磁钢板2彼此通过铆接连结。另外，在以下的说明中，将转子铁芯1中的夹在槽孔6之间的部分称为齿3。

图3是笼型转子30的立体图。笼型转子30具备图2所示的转子铁芯1和压铸部17。压铸部17是通过对转子铁芯1进行铝材压铸而形成的，具备铝条7和端环部16，所述铝条7由填充在槽孔6和斜槽5中的铝构成，所述端环部16设置在转子铁芯1的沿着旋转轴C的两侧。

在此，由于转子铁芯1的冲压截面没有经过绝缘处理，因此在槽孔6的内侧，转子铁芯1和铝条7处于导通状态。因此，流过作为次级导体的铝条7的电流的一部分经由转子铁芯1进行不需要的流动。因此，在本实施方式中，在铝材压铸后铝条7成为固体的状态下，扭转笼型转子30，使铝条7从转子铁芯1剥离。

图4是笼型转子30的立体图，是用于说明扭转工序的图。图5是笼型转子30的立体图，是用于说明扭回工序的图。图6是用于说明扭转笼型转子30的工序的图。

如图4所示，将笼型转子30的两端以旋转轴C为中心向相反方向旋转，来进行笼型转子30的扭转工序。另外，如图5所示，将笼型转子30的两端沿与扭转工序相反的方向旋转，来进行扭回工序。在该扭转工序和扭回工序中，只要例如如图6所示地用夹头8保持笼型转子30的两端付近并使其旋转即可。

图7是沿旋转轴C观察笼型转子30的图。图8是笼型转子30的侧视图，是表示进行扭转工序前的状态的图。图9是笼型转子30的侧视图，是表示扭转工序中的状态的图。

在图7中，示出了扭转工序中的扭转角10。在图8、图9中，将与旋转轴C垂直的面和斜槽5所成的角度表示为扭斜角9a、9b。在针对笼型转子30的扭转工序中，扭转工序中的扭斜角9b比扭转工序前的扭斜角9a大。

图10是斜槽5部分的局部放大图，是表示进行扭转工序前的状态的图。图11是斜槽5部分的局部放大图，是表示扭转工序中的状态的图。如图10和图11所示，扭转工序中的扭斜角9b比扭转工序前的扭斜角9a大，由此，铝条7沿旋转方向弯曲，在铝条7和电磁钢板2之间产生向周向侧的空隙。另外，在电磁钢板2和铝条7之间发生剪切，铝条7从电磁钢板2向轴向侧被剥离。通过这样的铝条7和电磁钢板2之间的空隙和剥离的产生，接触电阻增大，能够抑制从铝条7向转子铁芯1流动的不需要的电流。该产生了空隙和剥离的状态能够换种说法称为斜槽5的台阶和铝条7的台阶不一致的状态。

在笼型转子30的扭转工序中，扭斜角变大，由此，笼型转子30进行沿旋转轴C方向延伸的动作。因此，在电磁钢板2上也沿相互分离的方向施加力。因此，为了不在转子铁芯1的齿3和铝条7上施加过度的力而损坏，与笼型转子30的扭转相配合地，将转子铁芯1沿旋转轴C方向拉拽。

另外，在笼型转子30的扭回工序中，与扭转工序相反地进行笼型转子30沿旋转轴C方向收缩的动作，因此，通过将转子铁芯1沿旋转轴C方向压缩，能够实现恢复为与扭转工序前相同的扭斜角9a。

在此，图7所示的扭转角10依赖于转子铁芯1的沿旋转轴C的长度，优选地，转子铁芯1越长，使扭转角10越大。例如，当转子铁芯1的长度是15～25mm的情况下，扭转角10是15°～25°左右即可。当扭转角10过大时，存在铝条7或齿3损坏的情况，因此需要注意。

此外，在想要省略将扭转复原的工序的情况下，也能够预先使扭斜角9a比所希望的角度小，在扭转了的状态下使扭斜角9b成为所希望的角度。但是，在该情况下，在电磁钢板2彼此间产生间隙，因此，存在当在笼型转子30上施加压缩负荷时发生变形的危险，因此需要注意。

另外，也能够将并非完全不扭回、而是扭回至中途的位置作为所希望的扭斜角。

图12是将轴11连结了的笼型转子30的侧视图。轴11与笼型转子30的连结既可以在扭转工序前，也可以在扭转工序后。此外，当在将轴11连结后进行扭转工序的情况下，需要注意轴11与笼型转子30的连结强度的下降。

通过进行将这样制造的笼型转子30配置在定子40的内侧并收容在未图示的框体的内部等其它工序，来制造感应电动机50。

图13是表示使用笼型转子的电动机的转速与扭矩特性的关系的图。与未施加扭转的笼型转子的扭矩曲线12相比，施加了扭转的笼型转子的扭矩曲线13能够确认到更大幅度的扭矩上升。

图14是表示使用笼型转子的电动机的转速与效率特性的关系的图。与未施加扭转的笼型转子的效率曲线14相比，施加了扭转的笼型转子的效率曲线15能够确认到效率的提高。按照这样，从图13、14还能够确认到：通过对笼型转子施加扭转，能够抑制感应电动机的涡流损耗和杂散负载损耗，能够实现电动机的特性提高。

如以上说明的那样，通过对笼型转子30施加扭转，能够抑制感应电动机的涡流损耗和杂散负载损耗，实现特性改善。因此，与进行加热、冷却的设备相比，用简单的设备即可，因此能够实现生产线的内联化和小型化。另外，通过施加冲击这种简单的工序就能够在转子铁芯1和铝条7之间实施绝缘处理。另外，能够不耗费库存增加或工序天数地进行生产，也能够解决由氧化或高温所造成的热变形等质量方面的课题。

工业实用性

如上所述，本发明的笼型转子对于通过铝材压铸工序形成铝条的笼型转子的制造方法是有用的。

附图标记的说明

1转子铁芯；2电磁钢板；3齿；5斜槽；6槽孔；7铝条；8夹头；9a、9b扭斜角；10扭转角；11轴；12、13扭矩曲线；14、15效率曲线；16端环部；17压铸部；30笼型转子；40定子；50感应电动机；C旋转轴。

Claims

1.一种笼型转子的制造方法，所述笼型转子具有转子铁芯，并以旋转轴为中心旋转，在所述转子铁芯上，相对于与所述旋转轴垂直的面倾斜地形成有斜槽，所述笼型转子的制造方法的特征在于，具有如下步骤：

利用铝材压铸工序将铝填充在形成于转子铁芯的槽孔中来形成铝条的步骤；以及

在形成所述铝条后以所述旋转轴为中心扭转所述转子铁芯的步骤，

在扭转所述转子铁芯的步骤中，为了成为斜槽的台阶和铝条的台阶不一致的状态，向扭斜角变大的方向扭转所述转子铁芯，所述扭斜角是所述垂直的面与所述斜槽所成的角度。

2.根据权利要求1所述的笼型转子的制造方法，其特征在于，

在扭转所述转子铁芯的步骤中，进行沿所述旋转轴方向拉拽的动作。

3.根据权利要求1或2所述的笼型转子的制造方法，其特征在于，

在扭转所述转子铁芯的步骤之后，还具有将扭转复原的步骤。

4.根据权利要求3所述的笼型转子的制造方法，其特征在于，

在将所述转子铁芯的扭转复原的步骤中，进行沿所述旋转轴方向压缩的动作。

5.根据权利要求1或2所述的笼型转子的制造方法，其特征在于，

还具有在所述铝材压铸后进行外径精加工切削的步骤。

6.根据权利要求1或2所述的笼型转子的制造方法，其特征在于，

还具有将沿着所述旋转轴延伸的轴与所述转子铁芯连结的步骤。

7.根据权利要求1或2所述的笼型转子的制造方法，其特征在于，

还具有层叠多个电磁钢板并且利用铆接使彼此连结来形成所述转子铁芯的步骤。

8.一种感应电动机的制造方法，其特征在于，

具有以包围笼型转子的周围的方式设置定子的步骤，所述笼型转子是用权利要求1或2所述的制造方法制造的笼型转子。

9.一种笼型转子，其特征在于，具有：

转子铁芯，所述转子铁芯层叠有电磁钢板并形成有斜槽；以及

次级导体，所述次级导体通过压铸工序由填充在所述斜槽中的导体形成，

在所述压铸工序后，将所述转子铁芯沿旋转方向扭转，由此，所述斜槽的台阶与所述次级导体的台阶不一致。