CN106319300A

CN106319300A - 一种高启动转矩三相异步电机转子材料

Info

Publication number: CN106319300A
Application number: CN201610795811.4A
Authority: CN
Inventors: 顾振宇
Original assignee: WUXI TIANBAO MOTOR CO Ltd
Current assignee: WUXI TIANBAO MOTOR CO Ltd
Priority date: 2016-08-31
Filing date: 2016-08-31
Publication date: 2017-01-11
Anticipated expiration: 2036-08-31
Also published as: CN106319300B

Abstract

本发明公开了一种高启动转矩三相异步电机转子材料，所述材料以AlSi合金为主体，经P、RE、Cu和Na变质得到。本发明通过对高启动转矩三相异步电机转子材料组分进行优化，其能够提供较高的电阻率和较好的力学性能，其初晶硅粒度D降低到12μm以下，电阻率ρ_20℃能够达到AlSi合金原本的8.2μΩ·cm，抗拉强度σ_b提高到200MPa以上，伸长率δ能够达到5.8％以上。

Description

一种高启动转矩三相异步电机转子材料

技术领域

本发明涉及电机材料领域，尤其涉及一种高启动转矩三相异步电机转子材料。

背景技术

高启动转矩三相异步电动机具有起动转矩高，起动电流小，起动迅速的特点，在各行业具有广泛的应用。其工作原理如下：

当向三相定子绕组中通过入对称的三相交流电时，就产生了一个以同步转速n1沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转的旋转磁场。由于旋转磁场以n1转速旋转，转子导体开始时是静止的，故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电动势(感应电动势的方向用右手定则判定)。由于导子导体两端被短路环短接，在感应电动势的作用下，转子导体中将产生与感应电动势方向基本一致的感生电流。转子的载流导体在定子磁场中受到电磁力的作用(力的方向用左手定则判定)。电磁力对转子轴产生电磁转矩，驱动转子沿着旋转磁场方向旋转。

当电动机的三相定子绕组(各相差120度电角度)，通入三相对称交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流(转子绕组是闭合通路)，载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。

高启动转矩三相异步电机具有定子和转子。所述定子具有定子铁心和定子绕组，定子铁心的作用是作为电机磁路的一部分，并在其上放置定子绕组；定子绕组的是电动机的电路部分，通入三相交流电，产生旋转磁场。转子是电动机的旋转部分，包括转子铁心、转子绕组和转轴等部件，转子铁心是电机磁路的一部分，并放置转子绕组。一般用0.5毫米厚的硅钢片冲制、叠压而成，硅钢片外圆冲有均匀分布的孔，用来安置转子绕组；转子绕组的作用是切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流，并形成电磁转矩而使电动机旋转。根据构造的不同分为鼠笼式转子和绕线式转子；转轴用以传递转矩及支撑转子的重量，一般由中碳钢或合金钢制成。

高启动转矩三相异步电机，主要要求电机转子用电工材料必须具有较高的电阻率和较好的力学性能。因此此类电机转子所用的铝合金材料，成本往往较高，其合金配比和研制技术也各异，并且其含有的贵金属和其他微量元素成分难以控制，又造成性能不稳定。而过共晶Al-Si合金成本低廉、线膨胀系数小、耐磨性和铸造性能好，具有一定的高温抗拉强度和伸长率。但Al-Si合金材料本身既脆又硬，力学性能稽查，必须经过变质处理即对铝合金中出晶硅和共晶硅进行细化，力学性能才能得以改善。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高启动转矩三相异步电机转子材料，其能够提供较高的电阻率和较好的力学性能。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种高启动转矩三相异步电机转子材料，所述材料以AlSi合金为主体，经P、RE、Cu和Na变质得到。

本发明所述的AlSi合金，是指含Si 22％-28％的AlSi合金。所述Si含量以AlSi合金为100％计，可以在22％-28％范围内任意变化，优选的，所述Si含量优选为25％-26％。所述含量可以为22.5％、23％、23.5％、24％、24.5％、25.5％、26.5％、27％、27.5％。

所述转子材料的变质可以按照本领域已知的方法进行，该变质方法属于本领域的现有技术，本领域技术人员可以根据具体要求和条件任意选择。本发明典型但非限制性的实例如下：

将纯铝熔化至700-720℃出炉扒渣，加入结晶硅，升温至高于液相线100-150℃出炉，得到AlSi合金；加入C₂Cl₆精炼，扒渣后按先后顺序分别加入P、RE、Cu和Na变质；再加入C₂Cl₆二次精炼，扒渣后浇入预热至250-350℃的金属型中。

优选的，本发明的转子材料含有0.1-0.8％的P，进一步优选0.3-0.5％。例如0.15％、0.2％、0.25％、0.3％、0.35％、0.4％、0.45％、0.5％、0.55％、0.6％、0.65％、0.7％、0.75％、0.8％等。

优选的，本发明的转子材料含有0.5-2％的RE，进一步优选0.8-1.5％。例如0.55％、0.6％、0.65％、0.7％、0.75％、0.8％、0.85％、0.9％、0.95％、1.0％、1.05％、1.1％、1.15％、1.2％、1.25％、1.3％、1.35％、1.4％、1.45％、1.5％、1.55％、1.6％、1.65％、1.7、1.75％、1.8％、1.85％、1.9等。

所述RE为稀土，其优选铈Ce和钇Y。所述稀土可以为镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)。

优选的，本发明的转子材料含有0.1-0.8％的Cu，进一步优选0.3-0.5％。例如0.15％、0.2％、0.25％、0.3％、0.35％、0.4％、0.45％、0.5％、0.55％、0.6％、0.65％、0.7％、0.75％、0.8％等。

优选的，本发明的转子材料含有0.1-0.8％的Na，进一步优选0.3-0.5％。例如0.15％、0.2％、0.25％、0.3％、0.35％、0.4％、0.45％、0.5％、0.55％、0.6％、0.65％、0.7％、0.75％、0.8％等。

优选的，杂质含量低于1％，进一步优选低于0.5％。

本发明的上述百分含量均是质量/重量百分含量。

本发明通过对高启动转矩三相异步电机转子材料组分进行优化，其能够提供较高的电阻率和较好的力学性能，其初晶硅粒度D降低到12μm以下，电阻率ρ_20℃能够达到AlSi合金原本的8.2μΩ·cm，抗拉强度σ_b提高到200MPa以上，伸长率δ能够达到5.8％以上。

具体实施方式

本发明通过下述实施例对本发明进行说明。下述实施例仅仅是本发明的可实施方式中的一种，本发明并不依赖于下述实施例才能实施。

实施例1

一种高启动转矩三相异步电机转子材料，所述材料以含Si 25％的AlSi合金为主体，经P、RE、Cu和Na变质得到，所述P含量为0.3％，RE选择Ce，含量为0.5％，Cu含量为0.1％，Na含量为0.4％。

将纯铝熔化至720℃出炉扒渣，加入结晶硅，升温至高于液相线100℃出炉，得到AlSi合金；加入C₂Cl₆精炼，扒渣后按先后顺序分别加入P、RE、Cu和Na变质；再加入C₂Cl₆二次精炼，扒渣后浇入预热至300℃的金属型中，得到本发明的高启动转矩三相异步电机转子材料。

经测试，其初晶硅粒度D降为12μm，电阻率ρ_20℃达到8.2μΩ·cm，抗拉强度σ_b提高到210MPa，伸长率δ能够达到5.9％。

实施例2

一种高启动转矩三相异步电机转子材料，相较于实施例1，其变质剂为P含量为0.1％，RE选择Ce，含量为1.0％，Cu含量为0.5％，Na含量为0.4％，其余与实施例1相同。

经测试，其初晶硅粒度D降为11μm，电阻率ρ_20℃达到8.15μΩ·cm，抗拉强度σ_b提高到220MPa，伸长率δ能够达到5.9％。

实施例3

一种高启动转矩三相异步电机转子材料，相较于实施例1，其AlSi合金Si含量为22％，其余与实施例1相同。

经测试，其初晶硅粒度D降为12μm，电阻率ρ_20℃达到8.2μΩ·cm，抗拉强度σ_b提高到220MPa，伸长率δ能够达到6.0％。

实施例4

一种高启动转矩三相异步电机转子材料，相较于实施例1，其变质剂为P含量为0.8％，RE选择Ce，含量为1.5％，Cu含量为0.5％，Na含量为0.8％，其余与实施例1相同。

经测试，其初晶硅粒度D降为11μm，电阻率ρ_20℃达到8.2μΩ·cm，抗拉强度σ_b提高到215MPa，伸长率δ能够达到6.1％。

对比例1

相较于实施例1，其变质剂不含有稀土RE，其余相同。

经测试，其初晶硅粒度D降为40μm，电阻率ρ_20℃达到6.7μΩ·cm，抗拉强度σ_b提高到129MPa，伸长率δ能够达到4.0％。

对比例2

相较于实施例1，其变质剂不含有Na，其余相同。

经测试，其初晶硅粒度D降为23μm，电阻率ρ_20℃达到6.7μΩ·cm，抗拉强度σ_b提高到163MPa，伸长率δ能够达到3.6％。

对比例3

相较于实施例1，其变质剂不含有Cu，其余相同。

经测试，其初晶硅粒度D降为63μm，电阻率ρ_20℃达到7.9μΩ·cm，抗拉强度σ_b提高到103MPa，伸长率δ能够达到2.8％。

上述实施例与对比例说明，本发明的高启动转矩三相异步电机转子材料中，必须采用本发明的特定组成，才能实现本发明的技术效果：初晶硅粒度D降低到12μm以下，电阻率ρ_20℃能够达到AlSi合金原本的8.2μΩ·cm，抗拉强度σ_b提高到200MPa以上，伸长率δ能够达到5.8％以上。对其组分进行替换或者改变配比，都不能达到本发明的技术效果。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的高启动转矩三相异步电机转子材料，但本发明并不局限于上述高启动转矩三相异步电机转子材料组成，即不意味着本发明必须依赖上述实施例详细高启动转矩三相异步电机转子材料才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims

1.一种高启动转矩三相异步电机转子材料，所述材料以AlSi合金为主体，经P、RE、Cu和Na变质得到。

2.如权利要求1所述的高启动转矩三相异步电机转子材料，其特征在于，所述AlSi合金中Si含量为22％-28％，优选为25％-26％。

3.如权利要求1或2所述的高启动转矩三相异步电机转子材料，其特征在于，所述P含量为0.1-0.8％，优选0.3-0.5％。

4.如权利要求1-3之一所述的高启动转矩三相异步电机转子材料，其特征在于，所述RE含量为0.5-2％，优选0.8-1.5％。

5.如权利要求1-4之一所述的高启动转矩三相异步电机转子材料，其特征在于，所述Cu含量为0.1-0.8％，优选0.3-0.5％。

6.如权利要求1-5之一所述的高启动转矩三相异步电机转子材料，其特征在于，所述Na含量为0.1-0.8％，优选0.3-0.5％。

7.如权利要求1-6之一所述的高启动转矩三相异步电机转子材料的制备方法，其特征在于，将纯铝熔化至700-720℃出炉扒渣，加入结晶硅，升温至高于液相线100-150℃出炉，得到AlSi合金；加入C₂Cl₆精炼，扒渣后按先后顺序分别加入P、RE、Cu和Na变质；再加入C₂Cl₆二次精炼，扒渣后浇入预热至250-350℃的金属型中，得到所述的高启动转矩三相异步电机转子材料。