CN109070202A - 新型交流电动机用铜转子压铸机及压铸工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生产广泛用于各类工业中的交流感应电机的高效铜转子的压铸工艺及压铸机。本发明体现在熔融和铸造过程中以及压铸机及其部件中。本发明的方法和机器部件通过最大铜填充量和最小气孔率提高了交流感应电机的效率和性能。本发明也降低了生产铜转子的成本、复杂性、空间和时间。还减少了原材料的浪费。本发明进一步提供了一种铸造范围宽的各种长度的铜转子的紧密有效和便捷的方法。从各方面看，本发明简化了转子铸造过程，并降低了铜转子的总成本。

Description

新型交流电动机用铜转子压铸机及压铸工艺

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年11月11日提交的申请号为201621038547的印度专利申请的优先权，其内容通过引用全部并入本文。

技术领域

本发明涉及生产交流感应电机用高效铜转子的压铸工艺(pressure die castingprocess)及其压铸机。本发明体现在熔融和铸造工艺以及压铸机(die casting machine)及其部件。本发明将改善广泛用于各行业的交流感应电机的性能。同时，本发明还将降低生产铜转子的成本、复杂性、空间和时间。因此，本发明既简化了转子铸造工艺又降低了铜转子的总体成本。

背景技术

导电性损耗

在熔融铜原料时，铜中大量获得的氧会显著地降低铜转子的导电性。铜转子导电性的缺损将影响电机的性能。这将降低电机的整体效率。

现有技术一：

在一种现有技术中，铜在感应炉中熔融，在此过程中熔炉的顶部保持敞开。铜在此熔融过程中会从大气中获得额外的氧。随后以此工艺生产的铜转子将包含与铜混合的额外的氧。铜转子中额外的氧将使电导性显著降低至一定程度。由此，交流感应电机由于转子损耗而将消耗更多的电力。

现有技术二：

在另一现有技术中，铜在炉中熔融，炉的顶部用氮气+氢气来覆盖。在该现有技术中，使用氮气+氢气作为一种气罩将熔融铜与大气隔离。这个过程起到了部分的有效性，但成本昂贵。尽管减少了额外的氧的获得，但是成品铜转子仍含有高达2000ppm甚至更高的额外的氧。额外捕捉的氧将显著地影响交流感应电机的效率。

发明内容

本发明提供的解决方案：

在本发明中，铜在感应炉中熔融，其中炉的顶部完全用粘土石墨盖盖住。其中，粘土石墨盖在熔融工艺期间将铜与大气隔离开。与第一个现有技术不同，本发明的工艺将防止铜在熔融过程期间从大气获得额外的氧气。本发明的工艺在一定程度上有效。由本发明的工艺生产出的成品铜转子将铜中的氧降低至低达300ppm额外的氧。

与现有技术相比，由本发明的工艺生产的转子包含极低的含氧率。通过控制铜的含氧率，本发明的工艺将生产高效铜转子，并降低电机中转子的损失，因而节约电力并且增大电机的总效率。

现有技术中原材料的浪费

在铸造过程期间，熔融铜通过浇口腔(gate cavity)被压射到转子叠层(stack)中。浇口腔将引导熔融铜填充到转子叠层中。浇口腔包含使熔融铜流动的通道。在铸造过程结束时，熔融铜在转子叠层以及所述的流动通道中固化。当转子从铸机中顶出时，固化的铜与转子叠层以及浇口腔内的流动通道中铜整合为一体。在浇口腔中铸造的铜被称为“余料(Runner)”，其是大量的，并且在铸造过程之后从转子上去除。

在现有技术中，熔融铜从大气中获得大量的氧，使得所述“余料”将包含过量的氧。在现有技术中，所述的“余料”不能在下一个循环中作为原料重新使用，因为在再次熔融期间会获得过量的氧。在现有技术中，如果余料被当作原料再次使用，则含氧率将增加一倍。因此，现有技术中的“余料”(由铜制成)每次都被废弃。

本发明提供的解决方案：

在本发明中，熔融铜从大气中仅获得不超过300ppm的额外的氧。“余料”中的铜仍具有很好的导电性。因此，所述的“余料”可以在下一个铜转子的熔融和铸造循环中作为原料再次使用，而不会损害成品转子的导电性。

经济有效的熔融工艺

在第二个现有技术中，炉的顶部用氮气+氢气将熔融铜与大气隔离。与第二个现有技术相比，本发明具有极高经济效益并能产生良好的结果。

浇口腔

在现有技术中的铸造过程中，熔融铜从浇口腔被压射到模具组中。熔融铜将全力且高速地直接撞击到浇口腔的内壁。在这个阶段，入射口处的高摩擦会增强高温。最终，熔融铜会熔接并粘附在腔的模具表面，这会在转子顶出时损坏转子的端环。此外，与此同时，浇口腔也将被损坏。这种损坏有时可以修复，但会大大影响模具的使用寿命。此外，现有技术的浇口腔由镍基合金制成，与本发明的浇口腔相比，其价格昂贵。

在本发明中，熔融铜将以最小的摩擦穿过浇口腔。本发明的浇口腔将引导熔融铜以全力且高速地填充到转子叠层而不会撞击到腔的内壁或外壁。由于摩擦达到最小化，熔融铜熔接到浇口腔的机会极小。这使得本发明具有铜转子无损以及浇口腔使用寿命长的特征。而且，本发明在浇口腔和铜转子的最小损伤方面具有有效的经济效益。此外，与现有技术相比，铜转子不会被卡住或者与浇口腔相熔接，所以使得最终成品，即铜转子，能够很容易地从模具中顶出。因此，与现有技术相比，本发明经济有效并且省时。此外，新型的浇口腔由中碳钢制成，与镍基合金相比，其价格便宜。

腔的其它浇口

铜转子的实心芯由电工钢层压叠层组成。钢层压叠层根据待铸造的铜转子的大小进行分组和设置。铜将被压射到所述钢层压叠层中并在此固化。铜转子是钢层压叠层和铸造在钢层压叠层中的固化铜的组合。

所述钢层压叠层具有指状狭缝(slot finger)以实现铜填充。最终，在使用具有较窄的指状狭缝的叠层时，叠层可以由于高锁定压力而失去原来的形状并弯曲成浇口腔的宽浇口。在铜压射期间，所述指状狭缝由于流动铜的高温、高速和高压而向转子端环弯曲。这将导致转子失败。为了最终防止这个问题，在所述浇口腔中进行了另一项发明。为了解决这个问题，遵从同样的无摩擦流动原理，使用具有四个浇口的腔，其中流动通道的宽度被划分成四个浇口。这防止了叠层在锁定压力期间弯曲。

气孔率

在转子铸造过程中，熔融铜从浇口腔被压射到模具中。浇口腔是铸造机的第一个组件，熔融铜从这里被引导以填充转子叠层。

在现有技术中，熔融铜流在穿过浇口腔时产生高摩擦。熔融铜流全力且高速地直接撞击到浇口腔的内壁，造成流动障碍，并且降低熔融铜流动的力。现有技术中熔融铜的驱动力和速度受到显著的影响。

随后，气孔会留在固化的铜中。铜转子中气孔率将显著降低感应电机的效率，还将增加动力消耗以及热。在高气孔率的情况下，最终成品，即铜转子，不能用于感应电机上，这将浪费用于铸造铜转子的整个工艺所消耗的能量、原材料和时间。最后，铜转子将被废弃。

本发明提供的解决方案：

本发明的浇口腔具有浇口通道更大、更宽和更深等特征，达到端环高度的90％。本发明中，浇口通道以将防止直接撞击到内壁或外壁上的方式引导熔融铜的流动。这些特征使得熔融铜成为无障碍流，力和速度仅仅会在通过浇口腔时受到影响。熔融铜以全力和全速通过，整个力、速度和压力都作用于填充过程。因此，熔融铜会全部填充到转子叠层中，使得成品即铜转子的气孔率最小。与现有技术不同的是，本发明的浇口腔将产出高效的铜转子，而能源、原材料和时间的浪费达到最小。

“芯长度段”效率与转子水平顶出

“芯长度段”是铜铸机的一部分。铜转子在此段内铸造。芯长度段会与转子叠层一直保持在一起，直到熔融铜完全压射并完全固化。一旦熔融铜被完全铸造在转子叠层中，转子将从芯长度段顶出。

在现有技术中，该芯长度段由H-13型热加工钢制成。其中，在铸造过程中，熔通过从融铜被压射到模具中的热循环产生大的热冲击。连续的热循环导致热疲劳裂纹(Thermalfatigue cracking)或“热龟裂”(heat checking)。所述热龟裂的裂纹会逐渐扩展，导致芯长度段的内表面受损。裂纹扩展到一定程度时，熔融铜会渗入到该裂纹中。因此，由于铸造的转子与芯长度段的内表粘附，所以水平顶出成为不可能。

最后，为了克服这一问题，现有技术将芯长度段等分为相同的两部分。由于芯长度段只分成两部分，因此每一部分都很重。将“芯长度段”装载到压铸机上需要大量能量、人力和时间。同理，需要很多的资源更换“芯长度段”以压铸不同尺寸的转子。现有技术中，在压铸工艺结束时，铸造的转子可从由液压缸移动的上端部分顶出。芯长度段的所述部分的形状设计是很昂贵的，因为它需要被制作成单独很长的金属段。另外，对与待铸造的不同尺寸的铜转子，都需要分开的一对芯长度段。例如，用于铸造100mm长的铜转子的芯长度段不能用于150mm长的铜转子的铸造上。将需要分开的一对更长的“芯长度段”，这就使得现有工艺非常昂贵。

本发明提供的解决方案：

在本发明中，所述“芯长度段”是由铸铁型(CI)铸造材料制成。热疲劳裂纹或“热龟裂”不影响由铸铁型铸造材料制成的本发明的芯长度段的内表面。因此，铸造的转子不与本发明的型芯长度段的内表面粘附。所以，本发明的芯长度段中，可以水平顶出铸造的转子。

本发明中的水平顶出已经使得芯长度段的多段式设计成为可能。鉴于这一特征，本发明的段可分段设计。“芯长度段”的长度可以通过添加或去除芯长度段的分段而增长或减短。本发明提供的方案使得芯长度段可调节，可用于铸造不同长度的转子。例如，对于铸造100mm长的转子的“芯长度段”来说，相同的芯长度段可以被用于简单地通过添加25mm的“芯长度段”的额外分段来铸造125mm长的转子。这一特征节约对于铸造转子尤其对连续铸造不同长度的转子需要的时间、能源和人力。因为可以用于铸造不同长度的转子，同时也节省了压铸机的总操作成本。通过实现铸造的转子易于顶出，也简化了铸造总工艺。另外，本发明的“芯长度段”被分为多段，与现有技术先比，装卸容易。

与现有技术相比，本发明的“芯长度段”还在多方面降低了压铸机的成本。首先，它由多段组成。小的分段的生产与现有技术中巨大尺寸的“半段芯长度段”相比更便宜。第二，本发明的“芯长度段”由铸铁型铸造材料制成，而现有技术中的所述芯长度段则是由比本发明的“芯长度段”的铸铁型铸造材料更为昂贵的H-13型热加工钢制成。

压铸机的锁定压力和开模行程(opening stroke)

在铸造过程中，熔融铜利用液压缸产生的高压被压射到转子叠层中。同时，压铸机模具必须用高压锁定，以使模具不会由于压射活塞的压力而被打开。

在现有技术中，压铸机是三板设计。其中锁定由夹持系统来维持。现有技术传统的夹持系统的长度受到限制。它可以用来铸造限制的长度一般不超过300mm的转子。为了铸造更长的转子，例如超过300mm，整个压铸机必须重新设计以增加夹持系统的开模行程。压铸机这种大范围的设计是困难的，技术上不可行并且非常昂贵，因为它会增加整个机器的尺寸。此外，这样的机器将需要更宽泛的操作空间。

本发明提供的解决方案

在本发明中，铸造机是四板设计。其中锁定压力由液压锁定系统施加和维持。附接在前板上的液压锁定缸在铸造过程中施加和保持锁定压力。与现有技术的夹持系统相比，本发明中四板压铸机设计非常紧凑。本发明提供了可延长开模行程的压铸机，其中通过增加主板之间的距离来延长开模行程。这一特征使得可以铸造超长转子，长度可达1000mm或更长。

液压顶出系统的可延长顶出行程

在本发明中，根据铸造和顶出延长铜转子的要求，液压顶出器具有高度可调性。能力为1000mm的液压顶出器可用于顶出5mm至1000mm的转子。为了铸造和顶出长度超过1000mm的铜转子，以前的顶出器可用延长顶出缸代替。

简单的通过增加运动主板与第二主板之间的距离，四板压铸机能够使用各种长度的液压顶出器。这个距离可根据要求通过使用延长的连接螺栓来增加。

本发明的目的

本发明的主要目的是提供一种设计紧凑的“铜转子压铸机”，该压铸机可用于铸造从5mm到1000mm或更长的各种长度的较宽范围的铜转子。

本发明的另一目的是通过减少熔融过程中过量的氧吸收来改善铜转子的导电性。

本发明的另一目的是提供一种铸造无孔铜转子和具有最大铜填充量特征的工艺。这会影响交流电机的整体效率。

本发明的另一个目的是简化从熔融铜开始直到铸铜转子顶出的铜转子铸造的整个工艺。此外降低铸造机和铸造工艺的整体成本。

本发明的另一目的是提供一种低成本的铜转子压铸工艺，其特征是原材料浪费较少。

本发明的另一目的是提供一种低成本的铜熔融工艺，其中熔融铜从环境中获得最少量的氧。

本发明的另一个目的是减少铜转子压铸过程中原材料的浪费。

本发明的另一个目的是提供一种低成本高效的压铸机的模具组(die set)。

本发明的另一个目的是增加压铸机的开模行程的长度，这可以增加压铸机铸造延长铸铜转子的能力。

本发明的另一个目的是节省更换模具的时间。与现有技术相比，可更快地更换模具。

本发明的总结

本发明证明一种具有显著低成本和较简便的铜转子压铸工艺。与现有技术相比，本发明是一种新颖的方法。

本发明提供一种熔融铜的新工艺，其中熔融铜在熔融和铸造过程中将从环境中获得最少量的氧。

本发明的结构紧凑的压铸机能够铸造各种延长长度的铜转子。本发明也体现在压铸机的各种部件中。

另外，本发明提供了一种理想的浇口腔，其特征是铸铜的铜填充量最大而气孔率最小。具有最大填充量和较小气孔率的铜转子会增加交流电机的整体性能。此外，新的浇口腔是由便宜的中碳钢制成。现有技术的浇口腔是由比中碳钢昂贵很多的镍基合金制成。

此外，本发明提供了一种长度可调节的低成本的芯长度段。与现有技术相比，可以很容易地铸造较宽范围的各种长度的铜转子。

本发明的“铜转子压铸机”结构紧密，但能够铸造较宽范围的各种长度的铜转子。本发明的“四板设计”压铸机增加了压铸机的开模行程的长度，这将增加压铸机铸造延长长度的铸铜转子的能力。

附图说明

图1是根据本发明组装的本发明的铜转子压铸机的正视图。

图2是说明组装模具组件的压铸机的局部图。

图3是说明本发明中芯长度段的组装的压铸机的另一局部图。

图4是本发明铜转子压铸机的铜压射过程的正视图。

图5是说明本发明的浇口腔、铜转子和余料的压铸机的局部图。

图6说明现有技术的芯长度段。

图7是在顶出铸铜转子期间本发明的铜转子压铸机的正视图。

图8是说明模具组组件和主板附接的压铸机的局部图。

图9是说明具有四个浇口的浇口腔的压铸机的局部图。

具体实施方式

本发明的铜转子压铸机由各种部件组成。铜转子压铸机主要由四个主板组成，即“第一主板”1、“第二主板”2、“运动主板”3、“端部主板”4。所有其它组件都与所述四个主板连接。“第一主板”1和“端部主板”4永久固定在压铸机工作台23上。然而，如果需要，所述主板最终可以移动以铸造大尺寸的超长铜转子。

将参照附图对本发明的实施例进行描述。本发明可按照以下步骤执行。

步骤一：熔融铜

铜在高频感应炉中熔融，其中炉顶部用粘土石墨盖(未示出)完全覆盖。粘土石墨盖将熔融过程中的铜与大气隔离开。与现有技术不同，本发明的熔融过程将防止铜在熔融过程中从大气中获得额外的氧。用本发明的方法生产的成品铜转子仅能获得低至300ppm的额外的氧。

步骤二：制备钢层压叠层

铜转子8的固体芯由电工钢层压的“叠层”7构成。在第二步骤中，根据待铸造的铜转子8的尺寸将钢层压叠层7分组和设定。然后将所述钢层压叠层7装入“芯长度段”9中。在进一步的步骤中，熔融铜将被压射并固化到所述钢层压叠层7中。铜转子8是铸造到钢层压叠层7中的钢层压叠层和固化铜的组合体。换句话说，所述钢层压叠层7在铸造过程结束时转化为压铸铜转子8。

所述钢层压叠层具有指状狭缝以使得铜能够填充。最终，在使用具有较窄指状狭缝的叠层时，叠层可能由于高锁定压力而失去原来的形状并向浇口腔弯曲形成宽浇口。为了解决这个最终的问题，使用如图9所示的具有四个浇口的型腔，其中“流动通道”6的宽度被分成四个浇口。这可以防止叠层在压射过程中弯曲。腔内的浇口数量可根据需要增加。

步骤三：组装芯长度段

在这个步骤中，根据待铸造的铜转子8的尺寸来设定“芯长度段”9的长度。“芯长度段”9利用模具保持螺栓13和锁定螺母14被固定在“中间模具板”11和“端部模具板”12之间。后腔15固定在“端部模具板”12之中，如图2所示。

本发明的“芯长度段”9是多段式设计，其具有芯长度可调节的特征。如图3所示，“芯长度段”9的长度可通过添加或去除芯长度段的“长度段”16而增加或减小。长度调节步骤由于本发明的模具保持螺栓13和模具锁定螺母14而变得简单。模具保持螺栓13是全螺纹型的，因此可以很容易地调节并保持芯长度段9的各种长度。

步骤四：组装模具组

在这一步骤中组装模具组。如图2所示，模具组由几个部件组成，即浇口腔5、浇口模具板10、钢层压叠层7、芯长度段9、中间模具板11、后型腔15、端部模具板12、模具保持螺栓13以及模具锁定螺母14。

如图1所示，浇口腔5、浇口模具板10与“第一主板”1附接。钢层压叠层7，“芯长度段”9、“中间模具板”11，“端部模具板”12的组合体利用模具保持螺栓13和模具锁定螺母14的四组模具与“第二主板”2附接，如图8所示。

图7所示，铜转子8被铸造在“模具组”内部。

步骤五：与主板附接

如图1所示，“芯长度段”9、“中间模具板”11、端部模具板”12的组合体利用模具保持螺栓13和模具锁定螺母14与“第二主板”2附接。

同时，“浇口腔”5和“浇口模具板”10被固定到“第一主板”1上。

步骤六：高压锁定

如图4所示，“液压锁定缸”21和“锁定缸杆”2将被启动。“液压锁定缸”21和“端部主板”4附接。此外，如图4所示，“锁定缸杆”22将“液压锁定缸”21与“运动主板”3接合。

“液压锁定缸”21将以高压推动“运动主板”3。如图4所示，“运动主板”3和“第二主板”2使用联接螺栓18组合在一起。

结果，液压将被施加在“运动主板”3和“第二主板”2的组合体上。所述组合体将向“第一主板”1移动。最后，所述液压将利用高压锁定“中间模具板”11和“浇口模具板”10，如图4所示。

步骤七：安全锁定

高压锁定后，“中间模具板”11与“第二主板”2使用“模具保持螺栓”13和模具锁定螺母14紧紧锁定在一起。它紧紧定住芯长度段以防止在铜压射过程以及转子顶出过程中开模。熔融铜利用液压压射缸25被压射到模芯中。在这一步骤中，液压可将由“芯长度段”9、“中间模具板”11和“端部模具板”12的组合体组成的模具组打开。在这一步骤中，“模具保持螺栓”13和模具锁定螺母14将保持住模具，并进一步从底部支撑模具。

步骤八：压射熔融铜

最后，熔融铜被液压压射缸25和压射活塞26利用液压压射。

如图5所示，浇口腔包括使熔融铜流动的“流动通道”6。新的“流动通道”6设计得宽而且深，使得熔融铜的流动具有最小的摩擦。因此，熔融铜将以最小的摩擦穿过浇口腔5。本发明的浇口腔5将引导熔融铜全力和全速地填充到转子8叠层中。

新的浇口腔5具有熔融铜无障碍流动的特征。因此，全部的力量和速度都用于填充过程。熔融铜将全部填充到“钢层压叠层”7中，使得成品，即铜转子8的气孔率最小。与现有技术不同，本发明的浇口腔的特征是高效的铜转子且能源、原材料和时间的浪费最小。

由于摩擦最小化，熔融铜与浇口腔5熔接的机会很小。这将具有铜转子8无损伤且浇口腔5使用寿命长的特征。接着，本发明在浇口腔5和铜转子8的最小损伤性方面经济效益好。此外，与现有技术相比，铜转子8不被浇口腔5卡住或与浇口腔5熔接，这使得最终产品，即铜转子8从模具组中的顶出变得容易，这也使本发明与现有技术相比经济适用并且节省时间。

步骤九：固化熔融铜

芯长度段9将保持“钢层压叠层7”，直到熔融铜被填充并且完全固化并转化为铜转子8。

本发明的“芯长度段9”可用来铸造多种长度的转子。例如，用来铸造100mm长的转子的“芯长度段”，该同一芯长度段可以简单地通过利用芯长度段9附接25mm的“长度段”28而用于铸造120mm的转子。这一特征尤其是铸造一系列不同长度的转子节省铸造转子所需的时间、能量和人力。因为可以用于铸造不同长度的铜转子，因此节省了压铸机的总成本。由于铸造的转子的顶出变得容易，进而简化了整个铸造过程。而且，本发明的“芯长度段9”分成多段，与现有工艺相比，可以更容易地装卸芯长度段。

如图6所示，现有技术的芯长度段被分成相等的两段。因为该芯长度段只被分成两段，因此每一段都很重。将“芯长度段”加载到压铸机上需要大量的能量、人力和时间。同理，为了铸造不同尺寸的转子将需要很多资源来更换“芯长度段”。现有技术在铸造过程结束时，铸造的转子从可被液压缸移动的芯长度段的上端顶出。另外，现有技术中，所述的芯长度段17的分段形状设计是很昂贵的，因为它需要被制作成单独的较长的金属段。另外，对所有要铸造的不同尺寸的铜转子都需要分开的一对芯长度段17。例如，用于铸造100毫米长的铜转子8的芯长度段17将不能用于铸造150毫米长的转子。将需要分开的一对更长的芯长度段17，这就使得与本发明相比，现有工艺非常昂贵。

步骤十：解锁和打开模具组

如图7所示，当熔融铜完全固化，铜转子8铸造完成，与“端部主板”4附接的“液压锁定缸”21和“锁定缸杆”22将被启动。它将拉动运动主板3和第二主板2的组合体。“端部主板”4和“运动主板”3之间的可延展空间应该大于铜转子8宽度的两倍。

在铜转子8、“芯长度段”9、“中间模具板”11和“端部模具板”12的组合体与“第二主板”2附接时，模具组将被解锁并打开。这在中间模具板11和浇口模具板10之间创造了空间。这将使液压顶出器装置19和20能够将铜转子8从模具组上推出和顶出。这一空间被定义为顶出行程空间。

为了顶出铜转子，液压锁定装置21和22推动“运动主板”3，直到顶出行程空间大于铜转子8的长度。例如，为了铸造1000mm长的铜转子，所述顶出行程空间应该大于1000mm。

如图7所示，“端部主板”4和“第一主板”1永久固定在压铸机工作台23上，但是，如果最终需要，则可以移动所述主板。为了铸造大尺寸的超长铜转子，可通过增加“端部主板”4和“第一主板”1之间的距离来进一步扩展“端部主板”4和“运动主板”3之间的可延伸空间。

步骤十一：水平顶出铸铜转子

如图7所示，“顶出活塞杆”19和“液压顶出缸”20与“第二主板”2附接。一旦熔融铜被完全浇铸并固化在钢层压叠层7中，“液压顶出缸”20和“顶出活塞杆”19将被启动，并将铸铜转子8从芯长度段9顶出。

新的“芯长度段”9由铸铁型铸造材料和2％镍制成。热疲劳裂纹或“热龟裂”不影响本发明的芯长度段9的内表面。并且，铸铁型铸造材料比钢铁柔软。此外，与传统的钢材料相比，本发明的芯长度段的形状在铸造循环中不受加热影响。因此，铸铜转子8由于铸铁型铸造材料的性质而不会粘接在本发明的芯长度段9的内表面上。因而，在本发明的芯长度段中，铸造转子可以被水平顶出而不会发生堵塞。

如图6所示，现有技术中的芯长度段17由H-13型热加工钢制成。其中，在铸造过程期间，由压射到模具中的熔融铜的热循环产生严重的热冲击。连续的热循环导致热疲劳裂纹或“热龟裂”。所述热龟裂将逐渐扩展，导致芯长度段的内表面受损。裂纹扩展到一定程度，熔融铜将渗入到所述裂纹中。因此，由于铸造转子与芯长度段的内表面粘附，铜转子不可能被水平顶出。

根据需要延长液压顶出装置19和20的顶出行程

能力为1000mm的液压顶出装置19和20可用于顶出5mm至1000mm的转子。为了铸造和顶出长度超过1000mm的铜转子，先前的顶出装置19和20可以用延长型液压顶出装置来替代。压铸机的四板设计可以简单地通过增加“运动主板”3和“第二主板”2之间的距离使用不同长度的液压顶出装置19和20。这个距离可根据需要使用延长型联接螺栓18来增大。

步骤十二：从铜转子上去除余料

在铸造过程结束时，熔融铜被固化在钢层压叠层7和“流动通道”6中，如图5所示。在转子从压铸机上顶出时，固化的铜与铜转子8以及“流动通道”6的整合。在浇口腔内铸造的铜被称为余料27，它是附带在转子上多余的铜，将从铜转子8上去除。

步骤十三：余料作为原材料再利用

本发明中的熔融铜由于如步骤一所述的熔融过程中从空气中获得不超过达300ppm的额外的氧。余料27中的铜仍具有良好的导电性。因此，余料27可以在下一个铜转子的熔融和铸造循环中再次使用为原料铜，而不影响成品转子的导电性。

现有技术中，熔融铜从空气中获得过量氧，因此余料27将含有过量氧。在现有技术中，因为在再次熔融过程将吸收太多的过量氧，所以余料27不能在下一次铸造循环中再次用作原料。在现有技术中，如果余料被再次用作铜原料，再次熔融的铜中的含氧率会增加一倍。因此，在现有技术中，每次产生的余料27被废弃。

Claims (24)

1.一种生产交流感应电机用的高效铜转子的设备，包括：

液压压射缸和压射活塞，将熔融铜压射到钢层压叠层中；

第一主板，保持浇口腔和浇口模具板；

第二主板，保持可调节芯长度段、中间模具板、后腔、端部模具板、液压顶出缸和顶出活塞杆；

运动主板，与第二主板结合；

端部主板，包含液压锁定缸和锁定缸杆，以通过推动运动主板锁定模具组。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述浇口腔由中碳钢制成。

3.根据权利要求1所述的设备，其中所述浇口腔具有使熔融铜流动的宽浇口通道，其具有铜转子无气孔并且铜转子顶出无损伤的特征。

4.根据权利要求1所述的设备，其中浇口腔的浇口通道高度为端环高度的90％。

5.根据权利要求1所述的设备，其中浇口腔具有使熔融铜流动的两个浇口。

6.根据权利要求1所述的设备，其中浇口腔具有使熔融铜流动的四个浇口。

7.根据权利要求1所述的设备，其中浇口腔具有使熔融铜流动的多于四个的浇口。

8.根据权利要求1所述的设备，其中所述芯长度段被制成多段式，其具有根据待铸造的铜转子的长度容易地调节芯长度段的长度的特征。

9.根据权利要求1所述的设备，其中所述芯长度段由防止芯长度段产生热疲劳裂纹的铸铁型铸造材料制成。

10.根据权利要求1所述的设备，其中所述芯长度段由98％的铸铁型铸造材料和2％的镍制成。

11.根据权利要求1所述的设备，其中所述模具保持螺栓和螺母保持并支撑模具组。

12.根据权利要求1所述的设备，其具有四个主板设计，其中与端部主板附接的所述液压锁定系统将对运动主板施加并保持锁定压力。

13.根据权利要求1所述的设备，其中运动主板和第二主板使用联接螺栓组合在一起。

14.根据权利要求1所述的设备，其具有四板紧凑设计，其中机器的打开行程是可延伸的，能够铸造从5mm到1000mm甚至更长的各种长度的铜转子。

15.根据权利要求1所述的装置，其具有四板紧凑设计，其中液压顶出器的顶出行程是可延伸的，能够铸造从5mm到1000mm甚至更长的各种长度的铜转子。

16.一种用于熔融铜的感应炉，其中炉的顶部用粘土石墨覆盖，其将熔融铜与大气隔离。

17.一种生产交流感应电机用的高效铜转子的方法，其包括以下步骤：

在炉中熔融铜原料；

根据待铸造的铜转子的尺寸制备钢层压叠层；

根据待铸造的铜转子的尺寸组装芯长度段；

组装模具组，其包括浇口腔、芯长度段、浇口模具板、中间模具板、端部模具板、模具保持螺栓、模具锁定螺母以及后腔；

用模具保持螺栓和模具锁定螺母将模具组与机器的第二主板附接；

将浇口腔和浇口模具板固定在机器的第一主板上；

使用液压将第二主板和第一主板高压锁定；

使用模具保持螺栓和模具锁定螺母进一步锁定所述模具组以防止铜压射过程期间模具打开；

通过新的浇口腔将熔融铜压射到模具组中，其具有铜转子的气孔率最小的特征；

将熔融铜在模具组内固化；

使用液压顶出器将所铸造的转子水平顶出；

去除铜转子上的余料。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，铜原料在用粘土石墨盖隔离的炉中熔融，以从大气中获得最小量的过量氧，不超过300ppm的额外的氧，从而增加铜转子的导电率。

19.根据权利要求17所述的方法，其中熔融铜被压射到转子叠层中，而流动中无摩擦，其具有铜转子中的气孔率最小的特征。

20.根据权利要求17所述的方法，其中芯长度段的长度可简单地通过添加或去除芯长度段中的额外的段而根据待铸造的铜转子的尺寸增大或减小。

21.根据权利要求17所述的方法，其中所述铜转子在不粘结在芯长度段的内表面的情况下铸造。

22.根据权利要求17所述的方法，其具有四个主板设计，其中锁定压力由与端部主板附接的液压锁定系统施加并维持，锁定模具组部件直至熔融铜完全固化。

23.根据权利要求17所述的方法，其中铸铜转子从模具组被水平顶出。

24.根据权利要求17所述的方法，其中所述铜余料具有不超过300ppm的额外的氧，其可在下一个铜转子铸造的循环中用作原料。