CN110932430A - 一种插铜铸铝混合结构的转子及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种插铜铸铝混合结构的转子，包括呈环柱形的铁芯，铁芯中周向设置有若干个笼条组，每个笼条组均包括一个铜条和一个侧壁与铜条的侧壁紧密接触的铸铝笼条，铜条和铸铝笼条的长度方向均与铁芯的轴向平行，若干个铜条沿同一个圆周周向分布，若干个铸铝笼条沿同一个圆周周向分布，铜条的两端均伸出铁芯；铁芯的两端分别固设有一个铸铝端环，铜条与两个铸铝端环紧密接触，铸铝笼条的两端分别与对应的铸铝端环紧密接触。一种插铜铸铝混合结构的转子的制造方法：先制做铁芯，在铁芯中插入铜条后，放入铸铝模具的型腔中注入铝液，将铸铝笼条、铸铝端环和风叶一次性铸造完成。本发明提高了启动转矩的同时保证了电机正常运行时的高效率。

Description

一种插铜铸铝混合结构的转子及其制造方法
技术领域
本发明涉及异步电机技术领域，特别是涉及一种插铜铸铝混合结构的转子及其制造方法。
背景技术
异步电机具有结构简单，制造、使用和维护方便，运行可靠以及质量较小，成本较低等优点，是国民经济各行业和人们日常生活中应用最广泛的电动机。但常规的异步电机启动电流大，启动转矩小。过大的起动电流会造成较大的线路压降，会造成电机发热严重，频繁起动会配电系统造成冲击；而启动转矩小直接影响电机的启动。
根据电机学理论知识可知增加启动时的转子电阻是一个十分有效的提高启动转矩的方法，但是转子电阻较大，会使电机正常运行时效率降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种插铜铸铝混合结构的转子及其制造方法，以解决上述现有技术存在的问题，以使得启动时转子的电阻大，而运行时转子的电阻自行变小，在提高启动转矩的同时保证电机正常运行时的高效率。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供了一种插铜铸铝混合结构的转子，包括呈环柱形的铁芯，所述铁芯中周向设置有若干个笼条组，每个所述笼条组均包括一个铜条和一个侧壁与所述铜条的侧壁紧密接触的铸铝笼条，所述铜条和所述铸铝笼条的长度方向均与所述铁芯的轴向平行，若干个所述铜条沿同一个圆周周向分布，若干个所述铸铝笼条沿同一个圆周周向分布，所述铜条的两端均伸出所述铁芯；所述铁芯的两端分别固设有一个铸铝端环，所述铜条与两个所述铸铝端环紧密接触，所述铸铝笼条的两端分别与对应的所述铸铝端环紧密接触。
优选地，若干个所述铸铝笼条与两个所述铸铝端环一体成型。
优选地，所述铸铝笼条呈圆柱形，所述铜条呈椭圆柱形。
优选地，所述铁芯对应每个所述铜条均设置有铜条放置槽，所述铁芯对应每个所述铜条均设置有铝条成形槽，所述铜条放置槽与所述铝条成形槽一一对应，且所述铝条成形槽与对应的所述铜条放置槽相通。
优选地，同一个所述笼条组中的所述铜条和所述铸铝笼条沿所述铁芯的径向分布，且所述铜条较所述铸铝笼条更加靠近所述铁芯的中心。
优选地，所述铜条的两端伸出所述铁芯的长度均为10mm～15mm。
优选地，所述铁芯由若干片转子冲片压装而成。
本发明还提供上述插铜铸铝混合结构的转子的制造方法，包括以下步骤：
(1)制备铁芯：准备若干片转子冲片，转子冲片设置有若干个铜条放置孔和若干个铝条放置孔，所述铜条放置孔与所述铝条成形孔一一对应，且所述铝条成形孔与对应的所述铜条放置孔相通，将若干片所述转子冲片套设在铸铝芯轴上，使得不同所述转子冲片中的所述铜条放置孔相对形成铜条放置槽，所述转子冲片中的所述铝条成形孔相对形成所述铝条成形槽，然后对若干片所述转子冲片进行压装形成所述铁芯；
(2)在所述铁芯的每个所述铜条放置槽中均插入一个铜条，每个所述铜条的两端均伸出所述铁芯10mm～15mm；
(3)然后将插有所述铜条的所述铁芯放入铸铝模具的型腔内，然后向密闭的所述型腔内注入铝液，将铸铝笼条、铸铝端环及风叶一次性铸造完成，所述铁芯、所述铜条、所述铸铝端环、所述铸铝笼条及所述风叶形成具有插铜铸铝混合结构的转子；
(4)从所述型腔中取出所述转子，至此完成具有插铜铸铝混合结构的转子的制造。
本发明插铜铸铝混合结构的转子及其制造方法相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明插铜铸铝混合结构的转子及其制造方法使得启动时转子的电阻大，而运行时转子的电阻自行变小，在提高了启动转矩的同时保证了电机正常运行时的高效率。本发明插铜铸铝混合结构的转子在使用过程中，当电机启动时，定转子相对频率较大，转子产生电流集肤效应(槽底处的漏抗较小，而槽口处的漏抗较大，使得槽口电流密度大，槽底电流密度小)，这时铸铝笼条与铸铝端环组成的启动笼起主要作用，启动笼电阻较大，启动时能够降低启动电流，同时提高启动转矩，电机正式运行时，铜条与铸铝端环组成的运行笼起主要作用，运行笼的主要材料为铜，具有密度小，导电性能好的特点，能够有效地降低正式运行时的损耗。本发明插铜铸铝混合结构的转子的制造方法工艺简单，生产效率高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明插铜铸铝混合结构的转子的结构示意图一；
图2为本发明插铜铸铝混合结构的转子的结构示意图二；
图3为本发明插铜铸铝混合结构的转子的径向剖面图；
图4为本发明插铜铸铝混合结构的转子的部分结构示意图一；
图5为图4的A-A截面示意图；
图6为本发明插铜铸铝混合结构的转子的部分结构示意图二；
图7为本发明插铜铸铝混合结构的转子中铁芯的结构示意图；
其中：1-铁芯，101-铜条放置槽，102-铝条成形槽，2-铜条，3-铸铝端环，4-铸铝笼条。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种插铜铸铝混合结构的转子及其制造方法，以解决现有技术存在的问题，以使得启动时转子的电阻大，而运行时转子的电阻自行变小，在提高启动转矩的同时保证电机正常运行时的高效率。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1至图7所示：本实施例插铜铸铝混合结构的转子包括呈环柱形的铁芯1，铁芯1中周向设置有14个笼条组，每个笼条组均包括一个铜条2和一个侧壁与铜条2的侧壁紧密接触的铸铝笼条4，铜条2和铸铝笼条4的长度方向均与铁芯1的轴向平行，14个铜条2沿同一个圆周周向分布，14个铸铝笼条4沿同一个圆周周向分布，铜条2的两端均伸出铁芯1；铁芯1的两端分别固设有一个铸铝端环3，铜条2与两个铸铝端环3紧密接触，铸铝笼条4的两端分别与对应的铸铝端环3紧密接触。
其中，铁芯1对应每个铜条2均设置有铜条放置槽101，铁芯1对应每个铜条2均设置有铝条成形槽102，铜条放置槽101与铝条成形槽102一一对应，且铝条成形槽102与对应的铜条放置槽101相通。铁芯1由若干片转子冲片压装而成，转子冲片设置有14个铜条放置孔和14个铝条放置孔，铜条放置孔与铝条成形孔一一对应；若干片转子冲片压装在一起后，14个铜条放置孔形成14个铜条放置槽101，14个铸铝成形孔形成14个铸铝成形槽。
在本实施例中，14个铸铝笼条4与两个铸铝端环3一体成型。铸铝笼条4呈圆柱形，铜条2呈椭圆柱形。同一个笼条组中的铜条2和铸铝笼条4沿铁芯1的径向分布，且铜条2较铸铝笼条4更加靠近铁芯1的中心。铜条2的两端伸出铁芯1的长度均为10mm～15mm，以方便铜条2的两端与铸铝端环3充分接触。
本发明插铜铸铝混合结构的转子在使用过程中，当电机启动时，定转子相对频率较大，转子产生电流集肤效应(槽底处的漏抗较小，而槽口处的漏抗较大，使得槽口电流密度大，槽底电流密度小)，这时铸铝笼条4与铸铝端环3组成的启动笼起主要作用，启动笼电阻较大，启动时能够降低启动电流，同时提高启动转矩，电机正式运行时，铜条2与铸铝端环3组成的运行笼起主要作用，运行笼的主要材料为铜，具有密度小，导电性能好的特点，能够有效地降低正式运行时的损耗。
本发明还提供上述插铜铸铝混合结构的转子的制造方法，包括以下步骤：
(1)制备铁芯1：准备若干片转子冲片，转子冲片设置有14个铜条放置孔和14个铝条放置孔，铜条放置孔与铝条成形孔一一对应，且铝条成形孔与对应的铜条放置孔相通，将若干片转子冲片套设在铸铝芯轴上，使得不同转子冲片中的铜条放置孔相对形成铜条放置槽101，转子冲片中的铝条成形孔相对形成铝条成形槽102，然后对若干片转子冲片进行压装形成铁芯1，如图7所示；
(2)在铁芯1的每个铜条放置槽101中均插入一个铜条2，每个铜条2的两端均伸出铁芯110mm～15mm，如图6所示；
(3)然后将插有铜条2的铁芯1放入铸铝模具的型腔内，然后向密闭的型腔内注入铝液，将铸铝笼条4、铸铝端环3及风叶一次性铸造完成，铁芯1、铜条2、铸铝端环3、铸铝笼条4及风叶形成具有插铜铸铝混合结构的转子，如图1至图3所示；
(4)从型腔中取出转子，至此完成具有插铜铸铝混合结构的转子的制造。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种插铜铸铝混合结构的转子，其特征在于：包括呈环柱形的铁芯，所述铁芯中周向设置有若干个笼条组，每个所述笼条组均包括一个铜条和一个侧壁与所述铜条的侧壁紧密接触的铸铝笼条，所述铜条和所述铸铝笼条的长度方向均与所述铁芯的轴向平行，若干个所述铜条沿同一个圆周周向分布，若干个所述铸铝笼条沿同一个圆周周向分布，所述铜条的两端均伸出所述铁芯；所述铁芯的两端分别固设有一个铸铝端环，所述铜条与两个所述铸铝端环紧密接触，所述铸铝笼条的两端分别与对应的所述铸铝端环紧密接触。
2.根据权利要求1所述的插铜铸铝混合结构的转子，其特征在于：若干个所述铸铝笼条与两个所述铸铝端环一体成型。
3.根据权利要求1所述的插铜铸铝混合结构的转子，其特征在于：所述铸铝笼条呈圆柱形，所述铜条呈椭圆柱形。
4.根据权利要求1所述的插铜铸铝混合结构的转子，其特征在于：所述铁芯对应每个所述铜条均设置有铜条放置槽，所述铁芯对应每个所述铜条均设置有铝条成形槽，所述铜条放置槽与所述铝条成形槽一一对应，且所述铝条成形槽与对应的所述铜条放置槽相通。
5.根据权利要求1所述的插铜铸铝混合结构的转子，其特征在于：同一个所述笼条组中的所述铜条和所述铸铝笼条沿所述铁芯的径向分布，且所述铜条较所述铸铝笼条更加靠近所述铁芯的中心。
6.根据权利要求1所述的插铜铸铝混合结构的转子，其特征在于：所述铜条的两端伸出所述铁芯的长度均为10mm～15mm。
7.根据权利要求1所述的插铜铸铝混合结构的转子，其特征在于：所述铁芯由若干片转子冲片压装而成。
8.一种权利要求1-7任意一项所述的插铜铸铝混合结构的转子的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备铁芯：准备若干片转子冲片，转子冲片设置有若干个铜条放置孔和若干个铝条放置孔，所述铜条放置孔与所述铝条成形孔一一对应，且所述铝条成形孔与对应的所述铜条放置孔相通，将若干片所述转子冲片套设在铸铝芯轴上，使得不同所述转子冲片中的所述铜条放置孔相对形成铜条放置槽，所述转子冲片中的所述铝条成形孔相对形成所述铝条成形槽，然后对若干片所述转子冲片进行压装形成所述铁芯；
(2)在所述铁芯的每个所述铜条放置槽中均插入一个铜条，每个所述铜条的两端均伸出所述铁芯10mm～15mm；
(3)然后将插有所述铜条的所述铁芯放入铸铝模具的型腔内，然后向密闭的所述型腔内注入铝液，将铸铝笼条、铸铝端环及风叶一次性铸造完成，所述铁芯、所述铜条、所述铸铝端环、所述铸铝笼条及所述风叶形成具有插铜铸铝混合结构的转子；
(4)从所述型腔中取出所述转子，至此完成具有插铜铸铝混合结构的转子的制造。
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