CN111211627A - 转子短路环组合结构及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭露一种转子短路环组合结构及其加工方法，其中转子短路环组合结构，包括一转子铁芯、两多孔环片、复数导电铜片、一线环、两真圆环、及两短路环。各多孔环片分别串接于转子铁芯两端，线环逐一串衔各导电铜片后，将各导电铜片插入转子铁芯与多孔环片，并使各导电铜片两端分别凸出于转子铁芯轴向截面外，另配合各真圆环的约束使其呈真圆排列，而各短路环则通过铸造工艺一体形成于转子铁芯及导电铜片两末端。藉由上述构件的组成，提供结合各导电铜片一体形成短路环结构，以克服习知短路环生产上的麻烦与困扰。

Description

转子短路环组合结构及其加工方法

技术领域

本发明涉及铸造工艺相关的技术领域，尤其是指一种转子短路环组合结构及其加工方法。

背景技术

马达的设计上，除了利用交流电相位的变化以产生变动的磁场外，更可以利用变动的周围磁场，以感应中间转子产生磁场，如此结构下的转子不必再缠绕线圈，也不需有碳刷等构造，大幅简化转子的构造。请参阅图11、12所示，如感应电动机(单相和三相)的鼠笼转子，在积迭硅钢片所组成的铁芯91中穿插导电铜片92(或棒)，两端利用短路环93连接变成鼠笼型，经周围变动磁场感应，产生涡流及磁力而旋转。

习知短路环93的作法和结构，是将多数个短路环铜片931套迭于铁芯91端面凸出的导电铜片92末端，通过短路环铜片931上的插孔，使各短路环铜片931能相互堆栈焊接至一定厚度。

上述短路环93制造方式有很大的缺点，因为短路环铜片931堆栈中间不一定会密实的贴合，一定会有空隙且每一片短路环铜片931贴合都要焊接一次，工序上相当缓慢，不利产业的生产制造且质量无法稳定，良率、效率都欠佳。

发明内容

有鉴于上述习知技艺的问题与缺失，本发明的主要目的，在于提供一种转子短路环组合结构及其加工方法，通过局部铸造的方法以克服上述习知技艺的缺失。

根据本发明上述目的，提出一种转子短路环组合结构及其加工方法，其中该转子短路环组合结构，包括：

一转子铁芯，由复数硅钢片迭设形成柱状轮廓体，且各硅钢片分别具有顶、底贯穿形成的一铁芯轴孔、复数铜片插孔、及复数铁芯穿孔；复数多孔环片，分别串接于转子铁芯轴向的两端，分别具有顶、底贯穿形成且同心铁芯轴孔、各铜片插孔、及各铁芯穿孔的一环片轴孔、复数环片槽孔及复数环片穿孔；

复数导电铜片，其轮廓呈一长矩形，并分别对应各环片槽孔、各铜片插孔插置，使各导电铜片的第二长边端相较于各导电铜片的第一长边邻近铁芯轴孔，且各导电铜片延伸方向的一末端具有一透孔，两末端分别具有一第一侧开槽、第二侧开槽及第三侧开槽与一熔融段；第一侧开槽，对应各导电铜片的第一长边端凹陷形成；第二侧开槽、第三侧开槽，分别对应各导电铜片的第二长边端凹陷形成；熔融段，由第一侧开槽、第二侧开槽于导电铜片延伸方向末端所共同界定；

一线环，穿伸透孔以串接各导电铜片；

复数真圆环，分别迭设于对应的各第二侧开槽，调整各导电铜片沿各真圆环外径轮廓呈真圆排列；

复数短路环，分别局部固设于各多孔环片上，并局部包覆转子铁芯、各导电铜片末端及真圆环；

各短路环包覆各导电铜片的第一侧开槽、第二侧开槽、第三侧开槽与熔融段，且局部熔融熔融段。

更进一步的，第一侧开槽为阶级槽，且第一侧开槽的第一阶级具有沿各导电铜片延伸方向的轴向开放端，以及直交各导电铜片延伸方向的径向开放端，又第一侧开槽的第二阶级仅只有直交各导电铜片延伸方向的径向开放端。

更进一步的，第一阶级高度低于各多孔环片的迭设高度，而第二阶级则高于各多孔环片。

更进一步的，真圆环具有一径向凹陷形成于真圆环内侧环壁的内环槽。

转子短路环组合结构的加工方法，包括以下步骤：

(a)制备转子铁芯；制备各真圆轮廓的硅钢片，以及于各硅钢片上成形各铁芯轴孔、各铜片插孔、及各铁芯穿孔；

(b)制备多孔环片；制备各多孔环片，以及于各多孔环片上成形环片轴孔、各环片槽孔及各环片穿孔，并配合锁固组件同心分别串接于转子铁芯的轴向两端；

(c)制备复数导电铜片；制备各导电铜片，及于各导电铜片上成形各透孔、第一侧开槽、第二侧开槽及第三侧开槽与熔融段；

(d)串接各导电铜片；将线环逐一穿伸各导电铜片的透孔，以约束各导电铜片；

(e)插置各导电铜片；将各导电铜片相异于透孔的另一端，对应匹配的各环片槽孔与各铜片插孔由上向下轴向插置，并使线环压抵于匹配的各多孔环片上，使各导电铜片两未端凸出于转子铁芯轴向两端；

(f)加热转子铁芯以预热各导电铜片：配合一铸造模具围设转子铁芯外周侧，并通过一加热设备先对转子铁芯进行加热，使其热传导到各导电铜片及铸造模具，让其升温至预热温度；

(g)铸造出两短路环；注入一铜材铸造液至铸造模具，让铜材铸造液局部积累于各多孔环片上，并局部包覆转子铁芯、各导电铜片末端及真圆环，局部熔融熔融段；

(h)打磨修饰；将成形后的各短路环外周面进行修整，去除表面的凸出物、气泡或杂质，并修整至预设圆径。

更进一步的，步骤(g)中有关铸造方法可采离心铸造。

更进一步的，步骤(g)中有关铸造方法可采真空铸造。

更进一步的，步骤(f)中的预热温度介于摄氏400至600。

本发明的有益效果：转子短路环组合结构，包括一转子铁芯、两多孔环片、复数导电铜片、一线环、两真圆环、及两短路环。各多孔环片分别串接于转子铁芯两端，线环逐一串衔各导电铜片后，将各导电铜片插入转子铁芯与多孔环片，并使各导电铜片两端分别凸出于转子铁芯轴向截面外，另配合各真圆环的约束使其呈真圆排列，而各短路环则通过铸造工艺一体形成于转子铁芯及导电铜片两末端。藉由上述构件的组成，提供结合各导电铜片一体形成短路环结构，以克服习知短路环生产上的麻烦与困扰。

附图说明

图1是本发明转子短路环组合结构实施例示意图。

图2是图1所示实施例剖面示意图。

图3是本发明转子短路环组合结构局部构件示意图。

图4是图3所示实施例剖面示意图。

图5是图3所示实施例分解示意图。

图6是图4所示实施例局部示意图。

图7是图5所示实施例局部构件示意图。

图8是图3所示实施例另一视角示意图。

图9是图2所示实施例局部示意图。

图10是本发明转子短路环组合结构加工方法示意图。

图11是习知转子短路环结构实施例示意图。

图12是图11所示实施例局部示意图。

图1至图9中，10、转子铁芯，12、硅钢片，122、铁芯轴孔，124、铜片插孔，126、铁芯穿孔，20、多孔环片，22、环片轴孔，24、环片槽孔，26、环片穿孔，30、导电铜片，31、透孔，32、第一侧开槽，33、第二侧开槽，34、第三侧开槽，35、熔融段，40、线环，50、真圆环，52、内环槽，60、短路环；

图11至图12中，91、铁心，92、导电铜片，93、短路环，931、短路环铜片。

具体实施方式

以下请参照相关附图进一步说明本发明转子短路环组合结构及其加工方法实施例，为便于理解本发明实施方式，以下相同组件采用相同附图标记说明。

请参阅图1至2所示，本发明的转子短路环组合结构，其包括一转子铁芯10、两多孔环片20、复数导电铜片30、一线环40、两真圆环50、及两短路环60，其中：

上述转子铁芯10，请参阅图3至5所示，由复数硅钢片12迭设形成柱状轮廓体；其中，各硅钢片12具一铁芯轴孔122、复数铜片插孔124、复数铁芯穿孔126。

所述铁芯轴孔122，是顶、底贯穿硅钢片12形成。

所述各铜片插孔124，是顶、底贯穿硅钢片形成，并同心铁芯轴孔122以放射状呈环状配置。

所述各铁芯穿孔126，是顶、底贯穿硅钢片12形成，且配置于铁芯轴孔122与各铜片插孔124之间。

上述各多孔环片20，请参阅图3至5所示，匹配转子铁芯10轴向端面的轮廓，且分别串接于转子铁芯10轴向的两端，具有一环片轴孔22、复数环片槽孔24及复数环片穿孔26。

所述环片轴孔22，是同心铁芯轴孔122，顶、底贯穿多孔环片20形成。

所述各环片槽孔24，是同心各铜片插孔124，顶、底贯穿多孔环片20形成。

所述各环片穿孔26，同心各铁芯穿孔126，顶、底贯穿多孔环片20形成。实施时，环片穿孔26与铁芯穿孔126匹配提供锁固组件(螺栓、螺母)，以约束转子铁芯10及多孔环片20。

上述各导电铜片30，请参阅图3至7所示(图中所示导电铜片30局部尚未被熔融)，其轮廓呈一长矩形的片体，并分别对应各环片槽孔24(铜片插孔124)插置，使导电铜片30第二长边端相较于第一长边邻近转子铁芯10的铁芯轴孔122。且各导电铜片30延伸方向的末端具有一透孔31，更于两末端分别具有一第一侧开槽32、第二侧开槽33及第三侧开槽34与一熔融段35。

所述第一侧开槽32(请参阅图6、7所示)，是对应导电铜片30的第一长边端凹陷形成。该第一侧开槽32为阶级槽；其中，第一阶级322具有沿导电铜片30延伸方向的轴向开放端(下同)，以及直交轴向开放端方向的径向开放端(下同)，而第二阶级324仅只有径向开放端。实施时，组装后的第一侧开槽32的第一阶级322高度低于多孔环片20的高度，而第二阶级324则高于多孔环片20(请参阅图6所示)。

所述第二侧开槽33(请参阅图6、7所示)，是对应导电铜片30的第二长边端凹陷形成，具有轴向开放端，以及径向开放端。

所述第三侧开槽34(请参阅图6、7所示)，是毗邻第二侧开槽33并对应导电铜片30的第二长边端凹陷形成，具有径向开放端。

所述熔融段35(请参阅图6、7所示)，是由第一侧开槽32、第二侧开槽33于导电铜片30延伸方向末端所共同界定。

上述线环40，请参阅图4至7所示，逐一穿伸各导电铜片30的透孔31，以约束各导电铜片30，更避免导电铜片30插置于转子铁芯10的铜片插孔124及多孔环片20的环片槽孔24后，不会沿转子铁芯10轴向下方掉出。

上述真圆环50，请参阅图3至6、8所示，迭设于各导电铜片30的第二侧开槽33，藉以调整各导电铜片30沿真圆环50外径轮廓呈真圆排列(如图8所示)。且真圆环50具有一内环槽52。该内环槽52，是径向凹陷形成于真圆环50的内环壁。

上述各短路环60，请参阅图1、2、9所示，是以铸造工艺分别局部设于多孔环片20上，并局部包覆转子铁芯10末端，且包覆各导电铜片30末端(包含第一侧开槽32、第二侧开槽33及第三侧开槽34与熔融段35)及真圆环50，更局部熔融各导电铜片30的熔融段35(如图9)。

请参阅图10所示并性配合图1至9，本发明的转子短路环组合结构的加工方法，其包含以下步骤：

步骤S1:制备转子铁芯；藉由加工机(包含但不限，冲床或切割机)加工出复数真圆轮廓的硅钢片12，以及各硅钢片12上的铁芯轴孔122、复数铜片插孔124、及复数铁芯穿孔126，并通过同心迭设各硅钢片12俾以形成柱状的转子铁芯10。

步骤S2:制备多孔环片；藉由加工机(包含但不限，冲床或切割机)加工出复数真圆轮廓的多孔环片20，以及各多孔环片20上的环片轴孔22、复数环片槽孔24及复数环片穿孔26，并配合锁固组件同心分别串接于转子铁芯10的轴向两端。

步骤S3:制备复数导电铜片；藉由加工机具(包含但不限，冲床或切割机)加工出复数匹配铜片插孔124及环片槽孔24截面轮廓的导电铜片30，并在各导电铜片30上加工出透孔31、第一侧开槽32、第二侧开槽33及第三侧开槽34及界定出熔融段35。

步骤S4:串接各导电铜片；将线环40逐一穿伸各导电铜片30的透孔31，以约束各导电铜片。

步骤S5:插置各导电铜片；将各导电铜片30相异于透孔31的另一端，对应多孔环片20的环片槽孔24与铁芯10的各铜片插孔124由上向下轴向插置，并使线环40压抵于其中一多孔环片20的端面(请参阅图6所示)，约束各导电铜片30避免沿环片槽孔24(铜片插孔124)向下滑出，并使各导电铜片30两未端凸出于转子铁芯轴向10的两端。

步骤S6:加热转子铁芯以预热各导电铜片：配合铸造模具(图中未示)围设转子铁芯10外周侧，并通过一加热设备(图中未示)先对转子铁芯10进行加热，使其热传导到各导电铜片30及其铸造模具，让其升温至预热温度，避免后续步骤发生快速降温的缺失。实施时，预热温度介于摄氏400至600度的间。

步骤S7:铸造出两短路环；注入一铜材铸造液至铸造模具，让铜材铸造液局部积累于多孔环片20上，并局部包覆转子铁芯10末端、各导电铜片30末端(第一侧开槽32、第二侧开槽33及第三侧开槽34与熔融段35)及真圆环50，更局部熔融各导电铜片30的熔融段35(如图9所示)。

由于导电铜片30及铸造模具都已被预热到默认温度，可以避免铜材铸造液注入时，产生快速温降的缺失。实施时，铸造法选用离心铸造法或真空铸造，让铜材铸造液对各导电铜片30的熔融段35局部形成热熔而连接成一体，更可让优质铜材能布满导电铜片30凸出转子铁芯轴的两未端，而气泡、杂质则因离心作用而朝外径面集中。

步骤S8:打磨修饰；将成形后的短路环60外周面进行修整，去除表面的凸出物、气泡或杂质，并修整至预设圆径。

以上所述说明，仅为本发明的较佳实施方式而已，意在明确本发明的特征，并非用以限定本发明实施例的范围，本技术领域内的一般技术人员根据本发明所作的均等变化，以及本领域内技术人员熟知的改变，仍应属本发明涵盖的范围。

Claims (8)

1.转子短路环组合结构，其特征在于，包括：

一转子铁芯，由复数硅钢片迭设形成柱状轮廓体，且各硅钢片分别具有顶、底贯穿形成的一铁芯轴孔、复数铜片插孔、及复数铁芯穿孔；

复数多孔环片，分别串接于转子铁芯轴向的两端，分别具有顶、底贯穿形成且同心铁芯轴孔、各铜片插孔、及各铁芯穿孔的一环片轴孔、复数环片槽孔及复数环片穿孔；

复数导电铜片，其轮廓呈一长矩形，并分别对应各环片槽孔、各铜片插孔插置，使各导电铜片的第二长边端相较于各导电铜片的第一长边邻近铁芯轴孔，且各导电铜片延伸方向的一末端具有一透孔，两末端分别具有一第一侧开槽、第二侧开槽及第三侧开槽与一熔融段；第一侧开槽，对应各导电铜片的第一长边端凹陷形成；第二侧开槽、第三侧开槽，分别对应各导电铜片的第二长边端凹陷形成；熔融段，由第一侧开槽、第二侧开槽于导电铜片延伸方向末端所共同界定；

一线环，穿伸透孔以串接各导电铜片；

复数真圆环，分别迭设于对应的各第二侧开槽，调整各导电铜片沿各真圆环外径轮廓呈真圆排列；

复数短路环，分别局部固设于各多孔环片上，并局部包覆转子铁芯、各导电铜片末端及真圆环；

各短路环包覆各导电铜片的第一侧开槽、第二侧开槽、第三侧开槽与熔融段，且局部熔融熔融段。

2.如权利要求1所述的转子短路环组合结构，其特征在于，第一侧开槽为阶级槽，且第一侧开槽的第一阶级具有沿各导电铜片延伸方向的轴向开放端，以及直交各导电铜片延伸方向的径向开放端，又第一侧开槽的第二阶级仅只有直交各导电铜片延伸方向的径向开放端。

3.如权利要求2所述的转子短路环组合结构，其特征在于，第一阶级高度低于各多孔环片的迭设高度，而第二阶级则高于各多孔环片。

4.如权利要求1所述的转子短路环组合结构，其特征在于，真圆环具有一径向凹陷形成于真圆环内侧环壁的内环槽。

5.如权利要求1至4中任一项所述的转子短路环组合结构的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)制备转子铁芯；制备各真圆轮廓的硅钢片，以及于各硅钢片上成形各铁芯轴孔、各铜片插孔、及各铁芯穿孔；

b)制备多孔环片；制备各多孔环片，以及于各多孔环片上成形环片轴孔、各环片槽孔及各环片穿孔，并配合锁固组件同心分别串接于转子铁芯的轴向两端；

c)制备复数导电铜片；制备各导电铜片，及于各导电铜片上成形各透孔、第一侧开槽、第二侧开槽及第三侧开槽与熔融段；

d)串接各导电铜片；将线环逐一穿伸各导电铜片的透孔，以约束各导电铜片；

e)插置各导电铜片；将各导电铜片相异于透孔的另一端，对应匹配的各环片槽孔与各铜片插孔由上向下轴向插置，并使线环压抵于匹配的各多孔环片上，使各导电铜片两未端凸出于转子铁芯轴向两端；

f)加热转子铁芯以预热各导电铜片：配合一铸造模具围设转子铁芯外周侧，并通过一加热设备先对转子铁芯进行加热，使其热传导到各导电铜片及铸造模具，让其升温至预热温度；

g)铸造出两短路环；注入一铜材铸造液至铸造模具，让铜材铸造液局部积累于各多孔环片上，并局部包覆转子铁芯、各导电铜片末端及真圆环，局部熔融熔融段；

h)打磨修饰；将成形后的各短路环外周面进行修整，去除表面的凸出物、气泡或杂质，并修整至预设圆径。

6.如权利要求5所述的转子短路环组合结构的加工方法，其特征在于，步骤(g)中有关铸造方法可采离心铸造。

7.如权利要求5所述的转子短路环组合结构的加工方法，其特征在于，步骤(g)中有关铸造方法可采真空铸造。

8.如权利要求5所述的转子短路环组合结构的加工方法，其特征在于，步骤(f)中的预热温度介于摄氏400至600。

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