CN106341006A - 电机转子及电子转子的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电机转子及其制造方法，将多个铜条穿过铁芯，且两个端环分别置于铜条两端；电机转子夹持到转动夹具上，使铜条的端面与端环的底面抵接形成焊接面；对转动夹具及定子铁芯、铜条所在的空间进行抽真空处理；启动电子束装置并将电子束沿电机转子的径向对准于焊接面；启动转动夹具使电机转子沿其中心轴线转动，直至端环的底面与铜条的端面之间焊接完成。电子束焊无需焊料，防止出现焊焦现象且电机转子的焊接质量提高。

Description

电机转子及电子转子的制造方法

技术领域

本发明涉及电机领域，尤其是涉及一种电机铜转子以及该种电机转子的制造方法。

背景技术

电机广泛地应用在工业生产以及生活的各种电器设备中，现有的电机具有壳体以及位于壳体两端的端盖，壳体以及端盖围成一个腔体，腔体内安装有定子以及转子，定子具有定子铁芯以及嵌入到在定子铁芯上的线圈。转子安装在定子内，并可相对于定子旋转。转子轴安装在转子内，且与转子过盈配合，转子轴在转子的带动下旋转，从而向外输出动力。

现有的电机转子主要包括由多片形状相同的转子冲片叠压而成的铁芯以及穿过铁芯上的通槽的多根铜条，铜条的两端外伸于铁芯的端面以外，铜条的两端分别连接一个端环上。

现有技术中，铜条与端环的连接方法一般采用焊接或直接铸成一体。铸造成型由于成品率低， 质量较差等原因，使用不如焊接广。而焊接过程多采用感应加热钎焊或气体火焰钎焊。上述两种常用的焊接方法由于存在焊接温度高、变形大、焊接质量不高且不稳定等问题，转子往往是以笼条断裂、烧熔或开焊等方式损坏。另外上述两种焊接方法在 焊接过程中界面必须进行复杂的表面处理，克服界面氧化层和缺陷的影响。虽然国 外拥有先进设备的国家已实现感应钎焊自动化，并可获得光洁而牢固的焊接接头， 但由于自动化专用设备造价昂贵，尚不能被国内企业接受。

发明内容

本发明的第一发明目的在于提供一种具有良好焊接质量的电机转子。

本发明的第二发明目的在于提供一种高效高质量的电机转子制造方法。

本发明第一发明目的提供的电机转子包括转子冲片、铜条和端环；

转子冲片设置有沿周向分布的多个转子槽；多个转子冲片叠压成铁芯；铜条穿过转子槽且铜条的两端分别安装到一个端环上，端环设置有沿周向分布的多个焊接槽，铜条的端面与焊接槽的底面之间通过电子束焊接。

由上述方案可见，铜质端环的底面与铜条的端面之间抵接后，采用真空电子束对端环与铜条之间接触的焊接面进行轰击，铜条的端面与端环的底面之间形成焊接面，在真空电子束的与铜质本身的强度条件情况下，铜条和端环均快速热熔，其后冷凝接合，使用真空电子束焊接端盖以及铜条可有效提高加工效率，保护电机的焊接精度以及避免出现焊焦变黑等情况。

进一步的方案是，铜条的端面整体与焊接槽的底面完全焊接。

由上可见，铜条与端环之间的导电性能与连接稳定性均得以保证。

进一步的方案是，转子冲片包括圆环状的轭部以及自轭部沿转子冲片的径向向圆周方向延伸的多个齿，相邻的齿之间形成转子槽，两个齿的顶部相连以对转子槽封闭。

本发明第二发明目的提供的电机转子的制造方法，其中电机转子包括转子冲片、铜条和端环，焊接制造方法包括将多个转子冲片叠压成铁芯，将多个铜条穿过铁芯，且两个端环分别置于铜条两端；电机转子夹持到转动夹具上，使铜条的端面与端环的底面抵接形成焊接面；对转动夹具及定子铁芯、铜条所在的空间进行抽真空处理；启动电子束装置并将电子束沿电机转子的径向对准于焊接面；启动转动夹具使电机转子沿其中心轴线转动，直至端环的底面与铜条的端面之间焊接完成。

由上述方案可见，真空电子束对铜条端面与端环底面之间形成的焊接面进行轰击，由于在夹具的夹持下铜条与端环之间紧密抵接，当电子束轰击焊接面时铜条和端环迅速热熔，冷凝后紧密连接；真空电子束对铜质金属的焊接效率高，焊接处不产生焊焦，且焊接质量好。

进一步的方案是，端环的底面与铜条的端面之间的焊接步骤后还包括对焊接面所在的周向位置进行表面光洁处理。

由上可见，焊接完的转子周面存在表面不平的情况，进行表面磨平处理有效提高表面精度。

进一步的方案是，端环的底面与铜条的端面之间的焊接步骤中包括将铜条的端面整体与端环的底面之间进行完全焊接。

由上可见，铜条与端环之间的导电性能与连接稳定性均得以保证。进一步的方案是，将铜条的端面整体与端环的底面进行完全焊接的步骤包括调整电子束装置的设置参数或夹具的转动参数。

由上可见，焊接过程中可以根据铜条端面与端环底面形成的熔池深度、铜条和端环的材质以及转子的直径等调节电子束的电流、加速电压以及夹具的旋转速度等，以保证铜条端面整体焊接于端环底面上。

进一步的方案是，端环设置有沿周向分布的多个焊接槽，铜条的两端均位于一个焊接槽内，焊接槽的槽底为端环的底面。

进一步的方案是，转子冲片设置有沿周向分布的多个封闭的转子槽。

由上可见，密封的转子槽可防止铜条从高速转动中的电机转子中脱离而出。

附图说明

图1为本发明转子冲片实施例的结构图。

图2为图1中A处的放大图。

图3为本发明电机转子实施例中端环的结构图。

图4为本图3 B-B向的剖视图。

图5为本发明电机转子实施例中铜条的结构图。

图6为本发明电机转子实施例中铜条另一视角的结构图。

图7为本发明电机转子实施例的结构示意图。

图8为本发明电机转子的制造方法中电机转子的焊接加工示意图。

图9为本发明电机转子的制造方法的流程图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

本实施例的电机具有壳体以及位于壳体两侧的端盖，壳体与端盖围成一个腔体，腔体内安装有电机定子以及电机转子，电机定子具有定子铁芯以及嵌入到在定子铁芯上的线圈，电机转子安装在电机定子内，并可相对于定子旋转。转子轴安装在转子内，且与转子过盈配合，转子轴在转子的带动下旋转，并向外输出动力。电机转子由转子冲片叠压而成的铁芯、穿插于铁芯之中的铜条以及连接于铜条和铁芯两端的两个端环组成。

参见图1和图2，图1为转子冲片1的结构图，图2为图1中A处的放大图。转子冲片1整体呈圆环状，转子冲片的直径D为134.5毫米至135.5之间，转子冲片1的中部为轴孔14，轴孔14用于安装转轴；轴孔14外为一个圆环状的轭部13，轭部13沿转子冲片1的径向向圆周方向延伸出七十个齿11，相邻的两个齿11之间形成一个槽12，相邻的两个齿11顶部沿周向伸出并相互连接，实现对槽12的顶部开口的封闭；七十个齿11在转子冲片1上总共形成七十个槽12，槽12用于供铜条穿过；优选的是，转子冲片的直径为135.1毫米。

槽12呈长梯形，槽12的底部121为圆弧部，底部121的半径为0.5毫米至0.65毫米之间；优选的是，底部121半径设置为0.57毫米，圆弧的底部121便于铜条的穿插安装。槽12在转子冲片1径向上的高度G为22.1毫米至22.4毫米之间，优选值为22.26毫米。槽12顶部122宽度E为2.9毫米至3.2毫米之间，优选的是，顶部122宽度为3.04毫米。

相邻的槽12的顶部122之间的距离为H，相邻的槽12的底部121之间的距离也为H，且槽12的侧边缘为直线，因此，相邻的两个槽12之间形成了呈长方形轮廓的齿11，增强了齿11的力学性能。其中齿11的宽度为槽12的顶部宽度的0.9至1倍之间，优选的是，间距H，即齿的宽度为2.89毫米；进一步，槽12顶部122的两个顶角设置倒圆角，圆角I半径为0.3毫米。

除了以上说明的转子冲片1上各尺寸的固定值外，转子冲片1也可以设置为以上尺寸N倍的整体等比例缩放，N为正数，转子冲片1的各尺寸比例关系如下：

槽沿转子冲片径向的高度为转子冲片直径的0.16至0.17倍之间，槽的顶部宽度为槽的高度的0.13倍至0.14倍之间，槽的底部半径为高度的0.03至0.04倍之间，齿11的宽度为槽12的顶部宽度的0.9至1倍之间，轭部的直径为转子冲片直径的0.65至0.68倍之间。

参见图3和图4，图3为端环2的结构图，图4为图3中端环2的B-B向剖视图。结合图1，端环2为导电金属制成，优选地，端环2由铜制成；端环2用与连接于铜条的两端以形成电路回路，端环2安装面一侧上设置有与槽12数量相同的焊接槽21，即总共七十个焊接槽21。焊接槽21的内轮廓、槽12的内轮廓均与铜条的外轮廓设置为间隙配合关系，便于安装且三者之间定位准确。焊接槽21设置于端环2上接近周面处，焊接槽21的槽底为底面201，底面201为端环2与铜条之间焊接的主要工作面；端环2的周面上设置有槽口211，槽口211的设置能实现安装后的铜条在周面上有外露部分。

焊接槽21的底面201以及底面201以下的一定厚度区域为第一熔池部212，当端环2被电子束击中后，第一熔池部212与铜条3的第二熔池部共同形成了环状的熔池，熔池的深度方向为熔池指向电机转子轴心的径向方向，熔池具有较深的深度，可使端环2的底面201与铜条3端面33之间焊接面积增大，提高焊接强度。

参见图5和图6，图5和图6为铜条3不同视角的结构图。结合图1和图3，铜条3为长条铜片，铜条3的截面呈长梯形，与槽12以及焊接槽21的轮廓保持一致。优选的是，铜条3外侧两边设置倒圆角34，倒圆角34的半径为0.4毫米。

结合图4，在电机转子完成安装后，铜条3的端面33与焊接槽21的槽底底面201抵接，铜条3的端面33以及端面33以下的一定厚度区域为第二熔池部35，当铜条3被电子束击中后，第二熔池部35则转换为热熔态，随之冷却与端环2融合。

结合图7，图7为电机转子的结构示意图。转子冲片1叠压而成铁芯，所有转子冲片1的槽12均形成一个贯通孔，贯通空供铜条3穿过；铜条3穿过贯通孔后。两个端环3分别安装在铁芯两端，铜条3的两端分别安装到两端端环3的一个焊接槽21内，铜条的端面33和端环2焊接槽21的底面201抵接。

进行端环2和铜条3之间的焊接工作时，焊接槽21与铜条3均直接得到高温，热熔后冷凝而相互融合，铜条3的端面与焊接槽21的槽底抵接而形成焊接面5。电子束装置轰击焊接面5使处于相互抵压状态的铜条3和端环2紧密焊合。

而此焊接面5对应轴向位置的周面在冷凝后一般会出现表面不平等现象，因此需增加表面光洁处理工作，可有效提高电机转子的表面质量。

参见图8，图8为电机转子的制造流程图。结合图1、图3和图7，电机转子的制造方法如下：首先执行步骤S1，对多个转子冲片1进行叠压工作，形成铁芯。其后进行步骤S2，将多个铜条3穿过铁芯上由转子冲片1上多个槽12形成的贯通孔，且铜条3两端位于铁芯的端面以外。然后进行步骤S3，将两个端环2分别安置到铁芯的两端。

步骤S1至步骤S3完成了电机转子的组合步骤，接下来进行电机转子的焊接步骤。

结合图9，图9为电机转子的焊接加工示意图，转动夹具4包括心轴41、位于心轴41两端的锁紧螺母以及支撑架。在执行步骤S3后，首先执行步骤S4，将电机转子夹持到转动夹具上，即，首先使用心轴41穿过电机转子的轴孔14，在心轴41两端位于转子外侧处设置有外螺纹，通过锁紧螺母与心轴41进行螺纹配合，使锁紧螺母抵接到转子铁芯的两侧端面上，以实现对电机转子的夹持固定，随后将夹持有电机转子的心轴41卡紧在支撑架两侧的卡爪上；此时铜条3的端面与焊接槽21的槽底紧密抵接而形成焊接面5，且电子束装置6位于电机转子的正上方。

其后执行步骤S5，将转动夹具所在的空间进行密闭并抽真空处理，其后进行步骤S6，可编程序控制器或其他控制系统发送控制信号至电子束装置6，使电子束装置6移动并对准于焊接面5处；随后进行步骤S7，控制系统启动电子束装置6并发送控制信号至转动夹具并启动转动夹具4，卡爪由电机驱动转动。转动夹具转动超过一圈后，铜条3的端面33和端环2的底面201抵接而成的焊接区5以及焊接区5一定延伸范围受到电子束轰击而形成环状的熔池，熔池内处于液态的金属将冷凝，同时可对电子束装置6的设置参数或是转动夹具4的转动参数进行调整，如电子束的电流和加速电压、转动夹具4的转动速度以及转动圈数等，根据电机转子的铜条3以及端环2的实际情况调整参数，以保证铜条3的端面整体地焊接于端环2的底面201上。

当电子束装置6完成焊接工作后，最后执行步骤S8，将电机转子从卡爪以及心轴41上取下，并将电机中心轴安装至电子转子的轴孔上，再将电机转子安装至机床中，对焊接面5的所在位置进行表面磨平处理。

本发明电机转子的安装方法中，焊接工作采用电子束装置6对焊接面5进行轰击，电子束装置6的基本原理为电子云的集聚以及释放。当给予电子一定的能量时，他们能脱离轨道跃迁出来。通过电子管等发热元件对阴极进行加热，使得其释放并形成自由电子云，当施加一定的加速电压时，电子将被加速，并向阳极运动。当电子向阳极运动后，通过电磁聚焦装置，形成定向电子束。电子束焊在真空状态下进行可保证电子书的轰击速度以及轰击准确度，同时减少氧化渣的产生。

电子束具有无需焊料，高压加热速度极快等特点，故焊接槽21处设置槽口211使端环2和铜条3均能直接接受电子束的轰击，提高焊接效率；而完成焊接的焊接面5对应的周面上一般会形成凹凸不平状，需要进行表面磨平加工，且焊接凸起32一侧设置的缺口31能避免表面磨平后毛刺的产生，减少一道去毛刺工序，且电机转子的焊接质量以及表面精度提高。

利用真空电子束对电机转子的铜质端环的底面与铜条的端面之间进行焊接，铜质快速进入热熔状态因此防止出现焊焦，焊接效率高且焊接质量相对提高。

本发明提供的电机包括电机定子以及上述电机转子，在电机转子中，由于转子冲片1上的槽12由齿11相连而密封，铁芯周面上无开口，可防止铜条从高速转动中的电机转子中甩出脱离，提高电机的安全性。

最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，如转子冲片1上各尺寸数值仅为本实施例说明更直观而使用，转子冲片上各尺寸还可根据各尺寸之间的倍数关系而具有多种尺寸组合；又或是转动夹具对电机转子的夹持固定还可采用两侧夹具盘夹持等，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.电机转子，包括：

转子冲片、铜条和端环；

所述转子冲片设置有沿周向分布的多个转子槽；多个所述转子冲片叠压成铁芯；

所述铜条穿过所述转子槽且所述铜条的两端分别安装到一个所述端环上；

其特征在于：

所述端环设置有沿周向分布的多个焊接槽，所述铜条的端面与所述焊接槽的底面之间通过真空电子束焊接。

2.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于：

所述铜条的端面整体与所述焊接槽的底面完全焊接。

3.根据权利要求1或2所述的电机转子，其特征在于：

所述转子冲片包括圆环状的轭部以及自所述轭部沿所述转子冲片的径向向圆周方向延伸的多个齿，相邻的所述齿之间形成所述转子槽，两个所述齿的顶部相连以对所述转子槽封闭。

4.电机转子的制造方法，其特征在于：

电机转子包括转子冲片、铜条和端环；

所述焊接制造方法包括：

将多个所述转子冲片叠压成铁芯；

将多个所述铜条穿过所述铁芯，且所述两个所述端环分别置于所述铜条两端；

所述电机转子夹持到转动夹具上，使所述铜条的端面与所述端环的底面抵接形成焊接面；

对所述转动夹具及所述定子铁芯、所述铜条所在的空间进行抽真空处理；

启动所述电子束装置，并将电子束沿所述电机转子的径向对准于所述焊接面；

启动所述转动夹具使所述电机转子沿其中心轴线转动，直至所述端环的底面与所述铜条的端面之间焊接完成。

5.根据权利要求4所述的电机转子的制造方法，其特征在于：

所述端环的底面与所述铜条的端面之间的焊接步骤后还包括：

对所述焊接面所在的周向位置进行表面光洁处理。

6.根据权利要求4所述的电机转子的制造方法，其特征在于：

所述端环的底面与所述铜条的端面之间的焊接步骤中包括：

将所述铜条的端面整体与所述端环的底面之间进行完全焊接。

7.根据权利要求6所述的电机转子的制造方法，其特征在于：

将所述铜条的端面整体与所述端环的底面进行完全焊接的步骤包括：

调整所述电子束装置的设置参数或所述夹具的转动参数。

8.根据权利要求4所述的电机转子的制造方法，其特征在于：

所述端环设置有沿周向分布的多个焊接槽，所述铜条的两端均位于一个所述焊接槽内，所述焊接槽的槽底为所述端环的底面。

9.根据权利要求4至8任一项所述的制造方法，其特征在于：

所述转子冲片设置有沿周向分布的多个封闭的转子槽。