CN107819366A - 感应电动机的转子及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种感应电动机的转子及其制造方法，属于电动机技术领域。其中，所述转子包括多个芯盘，且每一芯盘上形成有多个槽孔；多个导电条穿过这些槽孔，每一所述导电条具有一第一端以及一第二端分别伸出于该转子芯组件的一第一端面以及一第二端面；一第一端环组件包含多个第一导电环相互堆叠且被所述多个导电条的第一端穿过；一第二端环组件包含多个第二导电环相互堆叠且被所述多个导电条的第二端穿过；其中，所述多个第一导电环以及所述多个第二导电环是以电子束焊接或镭射焊接方式分别焊接于该导电条的第一端以及第二端。本发明能够改善端环组件与导电条之间的导电性和连接强度。

Description

感应电动机的转子及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种感应电动机的转子，尤其涉及一种具有由电子束焊接或激光焊接方式形成的端环组件的感应电动机的转子。
背景技术
感应电动机的转子一般包含一转轴以及一叠层磁芯安装于该转轴。叠层磁芯上形成有多个槽孔用于让多个导电条插入。导电条是伸出于叠层磁芯的两端，而位于叠层磁芯两端的端环或端盖是用于电性以及机械性地连接至导电条。
在一熟知的转子制造方法中，导电条与端环是以铸造方式一体成形。然而，导电条可能会在成形之后收缩，以致于导电条在槽孔内松动。另外，在铸造过程中导电条与端环的结构内可能会形成气泡，且叠层磁芯表面的绝缘层也有可能会受到损坏，这些均为铸造方式之缺点。现有技术提供多种方式，例如通过分开制造导电条和端环(或端盖)以解决上述问题。举例来说，美国专利申请号US2014/0339950揭露一种利用电子束焊接端盖于导电条的转子组件。然而，上述端盖是以锻造方式形成，因此需要较复杂的制造程序。此外，每一导电条与端盖仅于单一位置进行焊接，造成连接可靠度不足，在长期操作使用下导电条与端盖之间需要更强的连接可靠度。
发明内容
本发明提供一种感应电动机的转子，包含一转子芯组件其包含多个芯盘相互堆叠，每一芯盘具有多个槽孔；多个导电条穿过所述多个芯盘的槽孔，每一所述导电条具有一第一端伸出于所述转子芯组件的第一端面，以及一第二端伸出于所述转子芯组件的第二端面；一第一端环组件相邻于所述转子芯组件的第一端面，所述第一端环组件包含多个第一导电环相互堆叠且被所述多个导电条的第一端穿过；以及一第二端环组件，相邻于所述转子芯组件的第二端面，所述第二端环组件包含多个第二导电环相互堆叠且被所述多个导电条的第二端穿过；其中，所述多个第一导电环是以电子束焊接或激光焊接方式焊接于所述多个导电条的第一端，所述多个第二导电环是以电子束焊接或激光焊接方式焊接于所述多个导电条的第二端；并且其中所述多个第一导电环的数量是大于或等于2，所述多个第二导电环的数量是大于或等于2。
本发明还提供一种感应电动机的转子的制造方法，包括：提供一转子芯组件，其包含多个芯盘相互堆叠，其中，所述芯盘具有多个槽孔；将多个导电条插入所述多个槽孔，其中，每一所述导电条具有一第一端伸出于所述转子芯组件的第一端面，以及一第二端伸出于所述转子芯组件的第二端面；分别将一第一端环组件以及一第二端环组件安装于所述多个导电条的第一端以及第二端，其中，所述第一端环组件包含多个第一导电环相互堆叠且被所述多个导电条的第一端穿过，所述第二端环组件包含多个第二导电环相互堆叠且被所述多个导电条的第二端穿过；将所述多个第一导电环以电子束焊接或激光焊接方式焊接于所述多个导电条的第一端；以及将所述多个第二导电环以电子束焊接或激光焊接方式焊接于所述多个导电条的第二端。
附图说明
图1是本发明感应电动机的转子的示意图；
图2是本发明转子芯组件的芯盘的示意图；
图3是本发明端环组件的导电环的示意图；
图4是图1转子的局部分解示意图；
图5是本发明芯盘的槽孔的细部示意图；
图6是本发明导电环的封闭式槽孔的细部示意图；
图7是本发明导电条的剖面图；
图8是本发明端环组件的焊接工艺的示意图；
图9是焊接工艺中焊接区域的示意图；
图10是完成焊接工艺后的转子的示意图。
附图说明：
100-转子，110-转子芯组件，112-芯盘，114-连接贴，116-第一端面，118-第二端面，120-第一端环组件，130-第二端环组件，140-导电环，150-导电条，160-焊接区域，200-夹具，300-焊接装置，n1至n8-凹槽，S1-槽孔，S2-封闭式槽孔，X-方向。
具体实施方式
请参见图1至图3。图1是本发明感应电动机的转子的示意图，图2是本发明转子芯组件的芯盘的示意图，图3是本发明端环组件的导电环的示意图。本发明感应电动机的转子包含一转子芯组件110、一第一端环组件120和一第二端环组件130。转子芯组件110包含多个芯盘112相互堆叠，多个芯盘112可以经由多个连接贴114相互连接。举例来说，多个芯盘112可在连接贴114上以铆接方式相互连接。每一个芯盘112上可形成有多个槽孔S1。转子芯组件110的芯盘112可以是由冲压方式形成。较佳地，芯盘112是由钢制作。
第一端环组件120相邻于转子芯组件110的一第一端面116，第二端环组件130是相邻于转子芯组件110的一第二端面118。第一端环组件120及第二端环组件130均包含多个导电环140相互堆叠。具体而言，第一端环组件120的导电环140的数量大于或等于2，第二端环组件130的导电环140的数量也大于或等于2。每一导电环140上形成有多个封闭式槽孔S2。第一端环组件120与第二端环组件130的导电环140可以是由冲压方式形成，较佳地，导电环140是用铜制作。
另外，如图1所示，第一端环组件120中两相邻的导电环140外缘的接合处上形成有凹槽n2、n3和n4，且第二端环组件130中两相邻的导电环140外缘的接合处上形成有凹槽n6、n7和n8。此外，转子芯组件110与第一端环组件120的外缘的接合处上形成有一凹槽n1，且转子芯组件110与第二端环组件130的外缘的接合处上形成有一凹槽n5。
再者，一绝缘层可设置于转子芯组件110的第一端面116上用于防止第一端环组件120与转子芯组件110之间的导通。相似地，另一绝缘层可设置于转子芯组件110的第二端面118上用于防止第二端环组件130与转子芯组件110之间的导通。
请参考图4，并一起参考图1至图3。图4是图1转子的局部分解示意图。本发明转子100可另包含多个导电条150。导电条150可以是由押出成形方式所形成。较佳地，导电条150可以是用铜制作。多个导电条150穿过多个芯盘112上的槽孔S1，每一导电条150具有一第一端伸出于转子芯组件110的第一端面116。第一端环组件120的导电环140上形成有被导电条150的第一端穿过的多个封闭式槽孔S2。第一端环组件120的导电环140的封闭式槽孔S2用以完全围绕相对应导电条150的第一端外缘，以改善第一端环组件120与导电条150之间的导电性与结构强度。另外，由于转子100为对称配置，导电条150的第二端(图4未示出)也是伸出于转子芯组件110的第二端面118。相似地，第二端环组件130的导电环140上也形成有多个被导电条150的第二端穿过的封闭式槽孔S2。第二端环组件130的导电环140的封闭式槽孔S2用以完全围绕相对应导电条150的第二端外缘，以改善第二端环组件130与导电条150之间的导电性与结构强度。
请参考图5至图7。图5是本发明芯盘的槽孔的细部示意图，图6是本发明导电环的封闭式槽孔的细部示意图，图7是本发明导电条的剖面图。导电条150的形状与芯盘的槽孔S1以及导电环的封闭式槽孔S2的形状大致相同。但导电条150的尺寸稍微小于芯盘的槽孔S1以及导电环的封闭式槽孔S2的尺寸，如此导电条150可以穿过芯盘的槽孔S1以及导电环的封闭式槽孔S2。由于芯盘112与导电环140是由冲压方式形成，导电条150可以精密地装配于芯盘的槽孔S1以及导电环的封闭式槽孔S2内。
请参考图8。图8是本发明端环组件的焊接工艺的示意图。当第一端环组件120以及第二端环组件130分别安装于导电条的第一端以及第二端环后，转子100的两端可以被一夹具200所固定。本发明可以进一步使用焊接装置300将第一端环组件120的导电环140焊接至导电条150的第一端，以及将第二端环组件130的导电环140焊接至导电条150的第二端。举例来说，焊接装置300可以将电子束或激光束射向第一端环组件120的两相邻导电环140外缘的接合处上的凹槽n2，以将相邻于凹槽n2的两导电环140焊接于其中一个导电条150的第一端。之后夹具200转动转子100以使电子束或激光束射向凹槽n2上的其他位置，以依序将相邻于凹槽n2的两导电环140焊接至其余导电条150的第一端。同时，相邻于凹槽n2的两导电环140也会被焊接在一起。之后，焊接装置300(及/或转子100)可以沿着平行于转子100的旋转轴的方向X移动，且焊接装置300可以将电子束或激光束射向第一端环组件120的两相邻导电环140外缘的接合处上的凹槽n3，以将相邻于凹槽n3的两导电环140焊接于其中一个导电条150的第一端。之后夹具200转动转子100以使电子束或激光束射向凹槽n3上的其他位置，以依序将相邻于凹槽n3的两导电环140焊接至其余导电条150的第一端。同时，相邻于凹槽n3的两导电环140也会被焊接在一起。相似地，焊接装置300可以进一步将电子束或激光束射向凹槽n4用以将相邻于凹槽n4的两导电环140焊接于导电条150的第一端，以及将相邻于凹槽n4的两导电环140焊接在一起。如此，将第一端环组件120的导电环140焊接在一起的焊接工艺以及将第一端环组件120的导电环140焊接于导电条150的第一端的焊接工艺可以同时完成。此外，相邻于转子芯组件110的第一端面116的导电环140并未焊接于转子芯组件110的第一端面116。
在将第一端环组件120的所有导电环140焊接至导电条150的第一端后，焊接装置300可以依序将电子束或激光束射向凹槽n6至n8，以将第二端环组件130的导电环140焊接至导电条150的第二端，以及将第二端环组件130的多个导电环140焊接在一起。将第二端环组件130的导电环140焊接至导电条150的第二端的工艺是相似于将第一端环组件120的导电环140焊接至导电条150的第一端的工艺，因此不再多做说明。相似地，将第二端环组件130的导电环140焊接在一起的焊接工艺以及将第二端环组件130的导电环140焊接于导电条150的第二端的焊接工艺可以同时完成。此外，相邻于转子芯组件110的第二端面118的导电环140并未焊接于转子芯组件110的第二端面118。
依照上述焊接工艺，每一导电条150均分别和第一端环组件120以及第二端环组件130于多个位置进行焊接，以增加导电条150与第一及第二端环组件120、130之间的连接可靠度。此外，第一及第二端环组件120、130的相邻导电环140之间的焊接以及导电环140与导电条150之间的焊接可以同时完成，因此转子100的工艺可以进一步简化。
在本发明中，电子束焊接或激光焊接的功率范围在4kw到20kw之间。另外，本发明也可以同时使用两个焊接装置分别将第一及第二端环组件120、130的导电环140焊接至导电条150的第一端以及第二端，以提高焊接效率。
请参考图9。图9是焊接工艺中焊接区域的示意图。电子束或激光束的能量会导引至焊接区域160，焊接区域160的范围是从导电环140的外缘表面延伸至导电条150的外缘。焊接区域160的深度较佳是介于4mm至6mm之间。由于电子束或激光束是射向凹槽n2-n4以及n6-n8，电子束或激光束的能量可以很容易地经由凹槽n2-n4以及-n6-n8传递至导电条150的外缘而没有太大的能量损耗，如此可以进一步增加导电条150与第一及第二端环组件120、130之间的连接可靠度。
请参考图10。图10是完成焊接工艺后的转子的示意图。在完成焊接工艺后，转子100的表面可以进一步被研磨以移除焊接位置上不均匀的边缘。另一方面，转子100的转子芯组件可以在焊接工艺后进一步被安装于一转轴(图中未显示)上。
相较于现有技术，本发明转子的端环组件是由多个冲压形成的导电环所构成，且导电环的封闭式槽孔可以和导电条精密地配合，以改善端环组件与导电条之间的导电性以及连接强度。再者，每一导电条是以电子束焊接或激光焊接方式和端环组件于多个位置进行焊接，因此导电条与端环组件之间的连接强度可以进一步增加。另外，端环组件的相邻导电环之间的焊接以及导电条和端环组件的导电环之间的焊接可以同时完成，因此本发明转子的工艺可以被简化。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属于本发明的涵盖范围。

Claims (17)

1.一种感应电动机的转子，包括：
一转子芯组件，包含多个芯盘相互堆叠，每一芯盘具有多个槽孔；
多个导电条，穿过所述多个芯盘的槽孔，每一所述导电条具有一第一端伸出于所述转子芯组件的一第一端面，以及一第二端伸出于所述转子芯组件的一第二端面；
一第一端环组件，相邻于所述转子芯组件的第一端面，所述第一端环组件包含多个第一导电环相互堆叠且被所述多个导电条的第一端穿过；以及
一第二端环组件，相邻于所述转子芯组件的第二端面，所述第二端环组件包含多个第二导电环相互堆叠且被所述多个导电条的第二端穿过；
其中，所述多个第一导电环是以电子束焊接或激光焊接方式焊接于所述多个导电条的第一端，所述多个第二导电环是以电子束焊接或激光焊接方式焊接于所述多个导电条的第二端；
其中，所述多个第一导电环的数量是大于或等于2，所述多个第二导电环的数量是大于或等于2。
2.如权利要求1所述的转子，其中，当所述多个第一导电环被以电子束焊接或激光焊接方式焊接于所述多个导电条的第一端时，两相邻的所述第一导电环也被焊接在一起，以及当所述多个第二导电环被以电子束焊接或激光焊接方式焊接于该多个导电条的第二端时，两相邻的所述第二导电环也被焊接在一起。
3.如权利要求1所述的转子，其中，所述多个第一导电环以及所述多个第二导电环是由冲压方式所形成。
4.如权利要求1所述的转子，其中，两相邻的所述第一导电环外缘的接合处形成有一第一凹槽，且两相邻的所述第二导电环外缘的接合处形成有一第二凹槽。
5.如权利要求1所述的转子，其中，所述第一导电环上形成有多个第一封闭式槽孔围绕所述多个导电条的第一端，且所述第二导电环上形成有多个第二封闭式槽孔围绕所述多个导电条的第二端。
6.如权利要求1所述的转子，其中，相邻于所述转子芯组件第一端面的所述第一导电环并未焊接于所述转子芯组件的第一端面，且相邻于所述转子芯组件的第二端面的所述第二导电环并未焊接于所述转子芯组件的第二端面。
7.如权利要求1所述的转子，还包括：
一第一绝缘层设置于所述转子芯组件的第一端面；以及
一第二绝缘层设置于所述转子芯组件的第二端面。
8.如权利要求1所述的转子，其中，所述电子束焊接或激光焊接方式的功率范围在4kw-20kw之间。
9.一种制造感应电动机的转子的方法，包括：
提供一转子芯组件，所述转子芯组件包含多个芯盘相互堆叠，其中，所述芯盘具有多个槽孔；
将多个导电条插入所述多个槽孔，其中，每一所述导电条具有一第一端伸出于所述转子芯组件的第一端面，以及一第二端伸出于所述转子芯组件的第二端面；
分别将一第一端环组件以及一第二端环组件安装于所述多个导电条的第一端以及第二端，其中，所述第一端环组件包括多个第一导电环相互堆叠且被所述多个导电条的第一端穿过，所述第二端环组件包括多个第二导电环相互堆叠且被所述多个导电条的第二端穿过；
将所述多个第一导电环以电子束焊接或激光焊接方式焊接于所述多个导电条的第一端；以及
将所述多个第二导电环以电子束焊接或激光焊接方式焊接于所述多个导电条的第二端。
10.如权利要求9所述的方法，其中，将所述多个第一导电环以电子束焊接或激光焊接方式焊接于所述多个导电条的第一端的步骤包括：
将一第一电子束或激光束射向两相邻的所述第一导电环外缘的接合处，以将两相邻的所述第一导电环及所述多个导电条的第一端焊接在一起；以及
将所述多个第二导电环以电子束焊接或激光焊接方式焊接于所述多个导电条的第二端的步骤包括：
将一第二电子束或激光束射向两相邻的所述第二导电环外缘的接合处，以将两相邻的所述第二导电环及所述多个导电条的第二端焊接在一起。
11.如权利要求10所述的方法，还包括：进行电子束焊接或激光焊接时旋转所述转子芯组件。
12.如权利要求10所述的方法，其中，所述第一电子束或激光束是射向两相邻的所述第一导电环外缘的接合处上的一第一凹槽，所述第二电子束或激光束是射向两相邻的所述第二导电环外缘的接合处上的一第二凹槽。
13.如权利要求9所述的方法，还包括：两相邻的所述第一导电环外缘的接合处上形成一第一凹槽，以及于两相邻的所述第二导电环外缘的接合处上形成一第二凹槽。
14.如权利要求9所述的方法，还包括：以冲压方式形成所述多个第一导电环以及所述多个第二导电环。
15.如权利要求9所述的方法，还包括：
形成多个第一封闭式槽孔于每一所述第一导电环上，用以围绕所述多个导电条的第一端；以及
形成多个第二封闭式槽孔于每一所述第二导电环上，用以围绕所述多个导电条的第二端。
16.如权利要求9所述的方法，其中，相邻于所述转子芯组件的第一端面的所述第一导电环并未焊接于所述转子芯组件的第一端面，且相邻于所述转子芯组件的第二端面的所述第二导电环并未焊接于所述转子芯组件的第二端面。
17.如权利要求9所述的方法，其中，所述电子束焊接或激光焊接方式的功率范围在4kw-20kw之间。
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