CN112653301B - 鼠笼电机转子制造方法及其制造用模具 - Google Patents
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Abstract
本发明鼠笼电机转子制造方法及其制造用模具，涉及鼠笼电机转子技术领域，尤其涉及以纯铝及其合金、纯铜及其合金为原材料的笼型电机转子的制造方法。本发明鼠笼电机转子制造方法，包括如下步骤：S1、矽钢散片堆叠：S2、转子条压铸：S3、转子铁芯预热：S4、端环压铸：本发明的技术方案解决了现有技术中的高压铸造还是离心铸造端环位置出现大面积气孔、缩松、夹渣；串金属条焊接端环方法会出现整机震动、结构干扰、制造成本高等问题。
Description
技术领域
本发明鼠笼电机转子制造方法及其制造用模具，涉及鼠笼电机转子技术领域，尤其涉及以纯铝及其合金、纯铜及其合金为原材料的笼型电机转子的制造方法。
背景技术
近年来，异步鼠笼电机由于其稳定、高效、性价比高等特点在电机行业中占比越来越来高，鼠笼电机被广泛应用于工业、汽车、航空航天等各大领域。鼠笼电机的性能优劣主要取决于效率、温升、噪声等指标。而电机转子作为鼠笼电机的关键性零部件，它的质量对上述指标有着巨大的影响。
现阶段鼠笼转子的制造方法中主要有整体铸造和串金属条焊接端环两种方式，两种方式在实际操作过程中都存在弊端，其中：
整体铸造弊端：
整体铸造是转子条和端环整体铸造
1、无论是高压铸造还是离心铸造，由于转子结构特点，在充型末端暨端环位置会出现大面积气孔、缩松、夹渣等铸造缺陷，严重影响了端环的质量，进而造成转子的合格品率偏低，更无法制造出对于质量要求高的高速或高效电机上使用的鼠笼转子。
2、对于基座号高于H350的转子，由于其尺寸重量限制无法有效地实现整体铸造。
串金属条焊接端环方法弊端：
1、在串金属条过程中要保证金属条可以顺利串入到转子槽内，金属条与转子槽要保证一定的尺寸公差，这样会减小金属条体积，很大程度地降低了转子条槽满率，影响了转子的质量和平衡性能，在装配到整机使用过程中，也会出现很大的震动；
2、串金属焊接端环的方法在进行串金属条过程中，只能实现直槽金属条的串槽，而带槽斜度和槽型复杂以及异型槽转子条由于结构干涉，无法实现制造过程；
3、焊接方法制造端环的过程生产效率低，而且需要在焊槽内放入银铅焊料，制造成本高。
针对上述现有技术中所存在的问题，研究设计一种新型的鼠笼电机转子制造方法及其制造用模具，从而克服现有技术中所存在的问题是十分必要的。
发明内容
根据上述现有技术提出的：高压铸造还是离心铸造端环位置出现大面积气孔、缩松、夹渣；串金属条焊接端环方法会出现整机震动、结构干扰、制造成本高等技术问题，而提供一种鼠笼电机转子制造方法及其制造用模具。本发明主要将转子的制造工艺分为两个阶段，第一个阶段是将叠好的矽钢片放入高压铸造模具，通过高压铸造转子槽型条；第二阶段将第一阶段制造完成带转子条铁芯进行转子端环压铸成型，完成整个产品的制造，从而起到解决上述问题。
本发明采用的技术手段如下：
一种鼠笼电机转子制造方法，包括如下步骤：
S1、矽钢散片堆叠：
S11、将电机转子矽钢散片堆叠，堆叠高度为产品高度的1.1-1.15倍；
S12、将堆叠好的矽钢散片放入油压机，油压机加载30T-35T压力，将堆垛矽钢散片压至产品的高度尺寸；
S13、通过轴套螺纹压紧或叠卯扣片固定，制成转子铁芯；
S2、转子条压铸：
S21、将压至S13中制成的转子铁芯放入到转子铁芯压铸模具中；
S22、将温度为T浇的金属液倒入压射室A的倒料口，其中：T浇=T熔+100℃，T熔为金属液的熔点；
S23、压机充型压力为20±2吨，利用高压机所提供的压力，通过锤头A将高温金属液快速推动到雨滴内浇道模具，经过雨滴内浇道模具结构的特殊性，高温金属液成喷射状散射到各铁芯槽，直至充满整个铁芯槽型，完成金属条充型制造，制成铜条转子；
S3、铜条转子预热：
S31、将S23中充型压制成的铜条转子进行去浇道、飞边、排气渣处理；
S32、将铜条转子放入到清洗池中，利用酸洗剂清理铸件表面氧化物；
S33、将清理后的转铜条转子放入电热炉加热，加热到T预=T熔-500℃，其中：T熔为金属液的熔点；完成预热过程；
S4、端环压铸：
S41、将S33中完成预热的铜条转子放置到中频线圈中，利用中频在15S内加热，加热温度为T热，其中T热=T熔-200℃；
S42、将加热到T热的转子铁芯放入到端环压铸模具中，设置压机充型压力为5±0.5T，利用高压机所提供的压力，通过锤头B将高温金属液快速由压射室B推动到侧浇道型芯，利用侧浇道型芯结构，使金属液充满端环，完成单侧端环的制造，制成单端环铜条转子；
S43、将完成单侧端环制造的单端环铜条转子取出，切除浇道、飞边；
S44、将完成切边处理的单单端环铜条转子放置到中频线圈中，利用中频在8S内加热，加热温度为T热，其中：T热=T熔点-200℃；将单端环转子铁芯反向放入到端环压铸模具中，重复S42压铸过程，完成另一端端环的制造，制成转子成品；
S45、将完成双侧端环制造的成品转子取出，切除浇道、飞边，完成整个成品转子的制造。
一种鼠笼电机转子制造方法用的制造模具，其特征在于，所述的鼠笼电机转子制造方法用的制造模具，包括：转子铁芯压铸模具、电热炉、中频线圈、端环压铸模具；
进一步地，转子铁芯压铸模具包括：锤头A、压射室A、雨滴内浇道模具、中套上哈弗块、中套下哈弗块和尾模A；中套上哈弗块、中套下哈弗块、雨滴内浇道模具和尾模A共同组成了铁芯槽型；压射室A的一端装于雨滴内浇道模具上，另一端装有锤头A；将转子铁芯放置于铁芯槽型内进行压铸加工；
进一步地，电热炉为加热温度，范围在300℃—1000℃，控制精度±1℃，升温效率为50℃/min，容积为30L；
进一步地，中频线圈加热温度范围在0℃—2000℃，控制精度±20℃，升温效率为200℃/min，线圈内径尺寸为300mm，高度为500mm；
进一步地，端环压铸模具是由压射室B和铁芯型腔错位装配再一起，中间通过侧浇道连通；
进一步地，压射室B是由Z字形下板的立板和底板、压射室B的环形筒壁以及锤头B组成，在Z字形下板立板与压射室B筒壁和侧浇道型芯之间留有侧浇道口；
进一步地，铁芯型腔是由Z字形下板的上板、铁芯型腔上板、侧浇道型芯和尾模B组成，在侧浇道型芯与Z字形下板立板之间留有侧浇道口。
进一步地，侧浇道型芯及尾模B的内侧加工有端环型槽。
较现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明提供的鼠笼电机转子制造方法及其制造用模具，由于转子条是高压铸造成型的，金属液体可以完全充满槽型条，提高了转子槽型条充满度和紧实度，提高了槽型条的质量；
2、本发明提供的鼠笼电机转子制造方法及其制造用模具，端环单独铸造保证了端环的质量；
3、本发明提供的鼠笼电机转子制造方法及其制造用模具，可以实现异形和复杂槽型槽型条转子的制造；
4、本发明提供的鼠笼电机转子制造方法及其制造用模具，实现了大尺寸的带有槽斜度转子的高质量制造；
5、本发明提供的鼠笼电机转子制造方法及其制造用模具，大幅度提升了转子的质量，保证了其在试用过程中的导电性和高速动平衡稳定性。
综上，应用本发明的技术方案解决了现有技术中的高压铸造还是离心铸造端环位置出现大面积气孔、缩松、夹渣；串金属条焊接端环方法会出现整机震动、结构干扰、制造成本高等问题。
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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明转子铁芯压铸模具结构示意图；
图2为本发明电热炉加热铜条转子示意图；
图3为本发明中频线圈加热铜条转子示意图；
图4为本发明端环压铸模具结构示意图；
图5为矽钢散片结构示意图；
图6为转子铁芯结构示意图；
图7为铜条转子结构示意图；
图8为单端环铜条转子示意图；
图9为成品转子示意图。
图中：
1、转子铁芯压铸模具11、锤头A12、压射室A13、雨滴内浇道模具14、中套上哈弗块15、中套下哈弗块16、尾模A；
2、电热炉；
3、中频线圈；
4、端环压铸模具41、锤头B42、压射室B43、侧浇道型芯44、铁芯型腔45、尾模B46、Z字形下板47、铁芯型腔上板；
5、矽钢散片；
6、转子铁芯。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位（旋转90度或处于其他方位），并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
如图所示，本发明提供了一种鼠笼电机转子制造方法，包括如下步骤：
S1、矽钢散片5堆叠：
S11、将电机转子矽钢散片5堆叠，堆叠高度为产品高度的1.1-1.15倍；
S12、将堆叠好的矽钢散片5放入油压机，油压机加载30T-35T压力，将堆垛矽钢散片5压至产品的高度尺寸；
S13、通过轴套螺纹压紧或叠卯扣片固定，制成转子铁芯6；
S2、转子条压铸：
S21、将压至S13中制成的转子铁芯6放入到转子铁芯压铸模具1中；
S22、将温度为T浇的金属液倒入压射室A12的倒料口，其中：T浇=T熔+100℃，T熔为金属液的熔点；
S23、压机充型压力为20±2吨，利用高压机所提供的压力，通过锤头A11将高温金属液快速推动到雨滴内浇道模具13，经过雨滴内浇道模具13结构的特殊性，高温金属液成喷射状散射到各铁芯槽，直至充满整个铁芯槽型，完成金属条充型制造，制成铜条转子7；
S3、铜条转子7预热：
S31、将S23中充型压制成的铜条转子7进行去浇道、飞边、排气渣处理；
S32、将铜条转子7放入到清洗池中，利用酸洗剂清理铸件表面氧化物；
S33、将清理后的铜条转子7放入电热炉2加热，加热到T预=T熔-500℃，其中：T熔为金属液的熔点；完成预热过程；
S4、端环压铸：
S41、将S33中完成预热的铜条转子7放置到中频线圈3中，利用中频在15S内加热，加热温度为T热，其中T热=T熔-200℃；
S42、将加热到T热的铜条转子7放入到端环压铸模具4中，设置压机充型压力为5±0.5T，利用高压机所提供的压力，通过锤头B41将高温金属液快速由压射室B42推动到侧浇道型芯43，利用侧浇道型芯43结构，使金属液充满端环，完成单侧端环的制造，制成单端环铜条转子8；
S43、将完成单侧端环制造的单端环铜条转子8取出，切除浇道、飞边；
S44、将完成切边处理的单端环铜条转子8放置到中频线圈3中，利用中频在8S内加热，加热温度为T热，其中：T热=T熔点-200℃；将单端环铜条转子8反向放入到端环压铸模具4中，重复S42压铸过程，完成另一端端环的制造，制成转子成品9；
S45、将完成双侧端环制造的转子成品96取出，切除浇道、飞边，完成整个转子成品9的制造。
鼠笼电机转子制造方法用的制造模具，包括：转子铁芯压铸模具1、电热炉2、中频线圈3、端环压铸模具4；
转子铁芯压铸模具1包括：锤头A11、压射室A12、雨滴内浇道模具13、中套上哈弗块14、中套下哈弗块15和尾模A16；中套上哈弗块14、中套下哈弗块15、雨滴内浇道模具13和尾模A16共同组成了铁芯槽型；压射室A12的一端装于雨滴内浇道模具13上，另一端装有锤头A11；将转子铁芯6放置于铁芯槽型内进行压铸加工；
电热炉2为加热温度，范围在300℃—1000℃，控制精度±1℃，升温效率为50℃/min，容积为30L；
中频线圈3加热温度，范围在0℃—2000℃，控制精度±20℃，升温效率为200℃/min，线圈内径尺寸为300mm，高度为500mm；
端环压铸模具4是由压射室B42和铁芯型腔44错位装配再一起，中间通过侧浇道连通；
压射室B42是由Z字形下板46的立板和底板、压射室B42的环形筒壁以及锤头B41组成，在Z字形下板46立板与压射室B42筒壁和侧浇道型芯43之间留有侧浇道口；
铁芯型腔44是由Z字形下板46的上板、铁芯型腔上板47、侧浇道型芯43和尾模B45组成，在侧浇道型芯43与Z字形下板46立板之间留有侧浇道口。
侧浇道型芯43及尾模B45的内侧加工有端环型槽。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (3)
1.一种鼠笼电机转子制造方法，其特征在于，所述的鼠笼电机转子制造方法，包括如下步骤：
S1、矽钢散片（5）堆叠：
S11、将电机转子矽钢散片（5）堆叠，堆叠高度为产品高度的1.1-1.15倍；
S12、将堆叠好的矽钢散片（5）放入油压机，油压机加载30T-35T压力，将堆垛矽钢散片（5）压至产品的高度尺寸；
S13、通过轴套螺纹压紧或叠卯扣片固定，制成转子铁芯（6）；
S2、转子条压铸：
S21、将压至S13中制成的转子铁芯（6）放入到转子铁芯压铸模具（1）中；
S22、将温度为T浇的金属液倒入压射室A（12）的倒料口，其中：T浇=T熔+100℃，T熔为金属液的熔点；
S23、压机充型压力为20±2吨，利用高压机所提供的压力，通过锤头A（11）将高温金属液快速推动到雨滴内浇道模具（13），经过雨滴内浇道模具（13）结构的特殊性，高温金属液成喷射状散射到各铁芯槽，直至充满整个铁芯槽型，完成金属条充型制造，制成铜条转子（7）；
S3、铜条转子（7）预热：
S31、将S23中充型压制成的铜条转子（7）进行去浇道、飞边、排气渣处理；
S32、将铜条转子（7）放入到清洗池中，利用酸洗剂清理铸件表面氧化物；
S33、将清理后的铜条转子（7）放入电热炉（2）加热，加热到T预=T熔-500℃，其中：T熔为金属液的熔点；完成预热过程；
S4、端环压铸：
S41、将S33中完成预热的铜条转子（7）放置到中频线圈（3）中，利用中频在15S内加热，加热温度为T热，其中T热=T熔-200℃；
S42、将加热到T热的铜条转子（7）放入到端环压铸模具（4）中，设置压机充型压力为5±0.5T，利用高压机所提供的压力，通过锤头B（41）将高温金属液快速由压射室B（42）推动到侧浇道型芯（43），利用侧浇道型芯（43）结构，使金属液充满端环，完成单侧端环的制造，制成单端环铜条转子（8）；
S43、将完成单侧端环制造的单端环铜条转子（8）取出，切除浇道、飞边；
S44、将完成切边处理的单端环铜条转子（8）放置到中频线圈（3）中，利用中频在8S内加热，加热温度为T热，其中：T热=T熔点-200℃；将单端环铜条转子（8）反向放入到端环压铸模具（4）中，重复S42压铸过程，完成另一端端环的制造，制成转子成品（9）；
S45、将完成双侧端环制造的转子成品（9）取出，切除浇道、飞边，完成整个转子成品（9）的制造。
2.一种如权利要求1所述的鼠笼电机转子制造方法用的制造模具，其特征在于，所述的鼠笼电机转子制造方法用的制造模具，包括：转子铁芯压铸模具（1）、电热炉（2）、中频线圈（3）、端环压铸模具（4）；
所述的转子铁芯压铸模具（1）包括：锤头A（11）、压射室A（12）、雨滴内浇道模具（13）、中套上哈弗块（14）、中套下哈弗块（15）和尾模A（16）；中套上哈弗块（14）、中套下哈弗块（15）、雨滴内浇道模具（13）和尾模A（16）共同组成了铁芯槽型；压射室A（12）的一端装于雨滴内浇道模具（13）上，另一端装有锤头A（11）；将转子铁芯（6）放置于铁芯槽型内进行压铸加工；
所述的电热炉（2）为加热温度，范围在300℃—1000℃，控制精度±1℃，升温效率为50℃/min，容积为30L；
所述的中频线圈（3）加热温度范围在0℃—2000℃，控制精度±20℃，升温效率为200℃/min，线圈内径尺寸为300mm，高度为500mm；
所述的端环压铸模具（4）是由压射室B（42）和铁芯型腔（44）错位装配再一起，中间通过侧浇道连通；
所述的压射室B（42）是由Z字形下板（46）的立板和底板、压射室B（42）的环形筒壁以及锤头B（41）组成，在Z字形下板（46）立板与压射室B（42）筒壁和侧浇道型芯（43）之间留有侧浇道口；
所述的铁芯型腔（44）是由Z字形下板（46）的上板、铁芯型腔上板（47）、侧浇道型芯（43）和尾模B（45）组成，在侧浇道型芯（43）与Z字形下板（46）立板之间留有侧浇道口。
3.根据权利要求2所述的鼠笼电机转子制造方法用的制造模具，其特征在于， 所述的侧浇道型芯（43）及尾模B（45）的内侧加工有端环型槽。
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