CN114247865A - 用于垂直地压铸用于异步电机的转子的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于垂直地压铸用于异步电机的转子(100)的装置(200)，所述装置包括：‑具有空腔(211)的压铸模(210)，所述空腔用于垂直地布置设计有通道(216)的转子叠片组(115)；‑铸造室单元(220)，所述铸造室单元布置在压铸模(210)下方并且具有带有能垂直地移动的环形压力活塞(222)的环形柱状的铸造室(221)，其中，所述铸造室(221)直接与压铸模(210)的空腔(211)连接。本发明还涉及一种用于通过使用该装置(200)垂直地压铸用于异步电机的转子(100)的方法。

Description

用于垂直地压铸用于异步电机的转子的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于垂直地压铸用于异步电机的转子的装置以及方法。
背景技术
异步电机的转子(转动部分)可以设计为所谓的鼠笼式转子或者笼式转子。在这种鼠笼式转子或者笼式转子中，转子体沿着轴向被实心的、能够良好地导电的棒穿过，所述棒在转子体的两侧借助所谓的短路环连接。转子体可以由转子叠片组(堆叠的转子片)构成，所述转子叠片组配设有通道、尤其是槽，所述通道例如由铝或者铜或者铝的合金或者铜的合金浇铸而成，其中，在浇铸时也同时将短路环共同浇铸。
专利文献DE 10 2015 212 224 A1描述了一种用于制造用于电机的转子的方法和铸模，其中，转子由金属芯、第一和第二短路环和连接各个短路环的层状的导体构成。所述方法由铸造机和铸模执行，其中，金属芯布置在铸模中并且在铸模中将金属施加在金属芯上，其中，所述金属被融化并且被置入铸模中，其中，所述金属是铜、铝、银或者这些金属其中的一种金属的合金。金属在铸模的位于第一短路环处的第一浇口处并且在铸模的位于第二短路环处的第二浇口处置入铸模中。铸模与之相应地这样设计，使得金属芯能够布置在铸模中、金属能够置入铸模中并且能够在铸模中施加在金属芯上，其中，铸模在第一短路环处具有第一浇口并且铸模在第二短路环处具有第二浇口。
发明内容
通过本发明应当提供另一种用于垂直地压铸用于异步电机的转子的装置以及方法，由此能够避免或者至少减轻由现有技术带来的至少一种缺陷、例如产生气泡和凝固孔隙。
这通过按照本发明的装置以及通过按照本发明方法实现。还由以下发明描述和附图中类似地针对这两种发明主题给出了本发明的扩展设计和设计方案。
按照本发明的用于垂直地浇铸用于异步电机的转子的装置至少包括以下部件：
-压铸模(模具单元)，所述压铸模具有用于基本上垂直地布置转子叠片组的空腔，所述转子叠片组设计具有(轴向的)通道、尤其是槽；
-铸造室单元，所述铸造室单元基本上垂直地布置或者能够布置在压铸模下方并且具有环形柱状的铸造室，所述铸造室具有(在其中导引的)能够垂直地运动的环形压力活塞，其中，铸造室直接地、即在没有铸口系统或者浇口系统(即无浇口)的情况下与压铸模的空腔连接或者能够连接，或者所述铸造室直接过渡进压铸模的空腔中，从而尤其是环形压力活塞能够(从下向上)移动或者被移动至转子叠片组。
铸造室尤其设计为所谓的冷室(Kaltkammer)。环形压力活塞可以设计为圆环活塞或者多边形环形活塞，其中，环形柱状的铸造室具有相应的圆环或多边形环几何形状。在按照本发明的装置中，尤其涉及具有垂直的布置结构的压铸机(垂直压铸机)，所述压铸机相应地设计或者配置，使得铸造室单元具有布置或者能够布置在压铸模下方的铸造室并且熔融物能够从下方浇铸到铸造室中。这也包括下述实施方式，在所述实施方式中，压铸模和铸造室单元的布置结构和/或压铸活塞的运动方向不是精确地垂直的，在此是指例如相对于垂直线的不超过10°的范围。
按照本发明的装置实现了棒的压铸并且尤其也实现了短路环的压铸(见下文)，其中，熔融物借助环形压力活塞从下方或者至少基本上从下方直接挤压通过置入空腔中的转子叠片组。没有浇口系统的升高式的铸造方式确保了均匀地层状地填充转子叠片组中的通道或者槽。由此在很大程度上防止了气泡和凝固孔隙。此外避免了由于熔体前端相遇而出现的所谓冷流位置(德语：Kaltflieβstelle)。取消浇口系统还能够缩短节拍时间、降低熔融物温度以及显着减少铸造废料，从而节省能源和材料。通过降低熔融物温度还降低了压铸模和铸造室单元的热载荷，由此延长其使用寿命。通过降低熔融物温度还降低了转子叠片组翘曲或者片材涂层被烧掉的风险。
优选规定，压铸模的空腔和铸造室单元的铸造室包括环形压力活塞彼此同心地布置或者能够彼此同心地布置，并且尤其是在构造上相互适配。空腔优选圆柱形地设计、尤其是设计为，空腔(外)直径对应于转子叠片组的外直径。尤其规定，铸造室的外直径以及在所述铸造室中导引的环形压力活塞的外直径以及空腔的空腔(外)直径基本上相同。压铸模可以具有用于(在轴孔中)固定转子叠片组的固持芯轴，这在下文仍将详细阐述。尤其规定，铸造室的内直径以及在所述铸造室中导引的环形压力活塞的内直径以及固持芯轴的直径基本上相同。
环形压力活塞优选在端侧上设计有用于(铸造地)成型下部的短路环的阴轮廓，这在下文中仍将详细阐述。
压铸模可以多件式地设计并且尤其具有下部的半模(下部的模具部件)和上部的半模(上部的模具部件)，以及在必要时还具有一个或者多个滑块。上部的半模优选设计具有用于成型上部的短路环的阴轮廓。上部的半模可以具有中心的或者居中的固持芯轴以固定转子叠片组，所述固持芯轴延伸穿过叠片组的中心孔或者轴孔。上部的半模可以设计具有排气系统和/或用于熔融物的溢流系统，其尤其是设计在用于成型上部的短路环的阴轮廓上。压铸模优选设计为真空模具，从而能够通过排气系统在空腔中产生真空。
优选设置多个活塞杆、例如三个或者四个活塞杆以操作环形压力活塞，所述活塞杆尤其是沿着周向均匀分布地布置，从而没有倾翻力矩作用在环形压力活塞上。活塞杆优选在其上部的端部上与环形压力活塞连接并且在其下部的端部上与驱动装置、例如液压驱动装置连接。
铸造室单元可以设计为能移动的。铸造室单元优选能够相对于压铸模侧向地移动，以便尤其是使得能够简单地以熔融物填充铸造室。即铸造室单元能够侧向地移动从而能够以熔融物填充铸造室并且然后能够重新移回到压铸模的下方。在此期间，同时可以将转子叠片组置入压铸模的空腔中或者布置在空腔中。
按照本发明的方法至少具有以下步骤：
-提供按照本发明的装置；
-将(未浇铸的)转子叠片组布置进装置的空腔中或者压铸模的空腔中；
-以熔融物填充铸造室，其中，所述熔融物尤其是铝熔融物或者铜熔融物；
-必要时对空腔进行抽气或者抽真空；
-向上移动环形压力活塞、尤其是移动至转子叠片组，从而向上挤压熔融物并且使所述熔融物通过转子叠片组中的通道升高并且(均匀地)填充这些通道，其中，同时能够(如下文仍将详细阐述的那样)在转子叠片组的两个端侧形成或者成型短路环。
在按照本发明地压铸用于异步电机的转子时不是压铸地产生整个转子或者转子体，而是仅压铸地产生棒和必要时的短路环，所述棒和短路环近似地构成笼架。
附图说明
以下根据附图对本发明进行示例性且非限制性的更详尽的阐述。在附图中所示和/或以下阐述的技术特征也可以相对于具体的特征组合、本发明的普遍技术特征是独立的，并且相应地改进本发明。
图1示出了用于具有垂直的定向(制造位置)的异步电机的待制造的转子；
图2示出了用于制造图1的转子的未浇铸的转叠片组的轴向的俯视图；
图3在示意性的剖视图中示出了按照本发明的装置，所述装置用于在压铸过程结束时垂直地对图1的转子压铸。
具体实施方式
图1所示的转子100具有转子体110，所述转子体由转子叠片组115构成。在转子体110的两个轴向的端部存在压铸的短路环120。用于转子轴的轴孔130延伸穿过转子100。图2示出了未浇铸的转子叠片组115，所述转子叠片组由冲裁的并且沿着轴向堆叠的转子片构成。转子叠片组115与转子片的冲裁几何形状对应地具有轴向地贯通的通道116，所述通道在压铸时被金属熔融物填充，从而(在熔融物固化之后)构成导电的棒，所述棒在其轴向端部通过短路环120连接。通道116也可以设计为转子叠片组115的外周部中的槽。
图3所示的装置200包括压铸模210，所述压铸模具有用于垂直地布置转子叠片组115的空腔211。该压铸模210包括下部的半模212和上部的半模213，其中，所述半模212、213能够沿着垂直方向V彼此分开地移动以打开压铸模210。上部的半模213具有中心的固持-或者固定芯轴215，所述固持-或者固定芯轴一方面固定转子叠片组113以及必要时使转子片对齐或者对中心，并且另一方面构成内部的空腔壁。
图3所示的装置200还包括铸造室单元220，所述铸造室单元布置在压铸模210下方并且具有环形柱状的铸造室221，所述铸造室具有布置在其中、能垂直地移动的环形压力活塞222。环形压力活塞222在内部和/或外部导引并且通过多个活塞杆223与未示出的驱动装置耦连。铸造室221在没有浇口系统或者类似结构的情况下直接与压铸模210的空腔211连接。空腔211、铸造室221和环形压力活塞222彼此同心地布置并且如上述那样尤其是在构造上相互适配。
按照本发明的装置200以特别有利的方式(如上述)实现了垂直的压铸以浇注在转子叠片组115中的通道116并且同时将短路环120铸造或者浇铸在转子叠片组115的端面上。为了成型短路环120，环形压力活塞222在端侧(即在其朝向空腔211的端面)上设计具有下部的短路环120的阴轮廓224并且上部的半模213设计具有上部的短路环120的阴轮廓214。
为了进行压铸过程，将未浇铸的转子叠片组115置入空腔211中并且将环形压力活塞222移动至下部的最终位置中，接着以熔融物(金属熔融物)填充铸造室211。环形压力活塞222的下部的最终位置优选选择为，使得(在填充度为100％时)能够恰好将用于填充通道115和用于构成两个短路环120所需的量的熔融物置入铸造室221中，尤其在考虑熔融物的量的公差的情况下。接着通过上部的半模213中的排气-和溢流系统216对封闭的压铸模210的空腔211进行抽气，其中，所述排气-和溢流系统216仅示意性地示出。
现在以恒定的速度(例如0.4m/s至0.6m/s)向上移动环形压力活塞222直至转子叠片组115(图2示出了环形压力活塞222的上部的最终位置或者上部的止点)。在此，熔融物均匀地并且层状地在转子叠片组115的通道116中升高(升高速度优选小于8m/s)，其中，避免熔融物的猛烈的加速。
一旦通道116被填充，则熔融物均匀地分布在上部的阴轮廓214中并且构成上部的短路环120。(下部的短路环120由环形压力活塞222或者其阴轮廓224构成)。可能存在的多余的熔融物能够通过通风-和溢流系统216流出。在熔融物固化之后，环形压力活塞222重新向下移动并且压铸模210打开以使转子100脱模。必要时需要少量的铸件再加工。上部的短路环120和/或尤其是下部的短路环120首先也可以铸造得更大并且在脱模之后机械地精加工成最终轮廓。
优选规定，铸造室单元220能够如图3由双箭头S所示的那样参照压铸模210沿侧向地或者水平H地移动，其中，既可以设置直线形的移动轨迹也可以设置弯曲的或者弧形的移动轨迹。由此能够侧向地移动铸造室单元220以便简单地填充铸造室221，从而使熔融物能够从上方注入。铸造室单元220接着能够重新移动回到压铸模210下方。同时、必要时在先进行脱模之后能够将未浇铸的转子叠片组115装入空腔211。备选地能够将压铸模210和铸造室单元220沿着垂直方向V彼此分开地移动，使得熔融物能够从该侧注入铸造室221中。
附图标记列表
100 (异步电机的)转子
110 转子体
115 转子叠片组
116 通道
120 短路环
130 轴孔
200 装置
210 铸模
211 空腔
212 下部的半模
213 上部的半模
214 阴轮廓
215 固持芯轴
216 通风-和/或溢流系统
220 铸造室单元
221 铸造室
222 环形压力活塞
223 活塞杆
224 阴轮廓
H 水平线
S 侧向的移动
V 垂直线

Claims (10)

1.用于垂直地压铸用于异步电机的转子(100)的装置(200)，所述装置包括：
-具有空腔(211)的压铸模(210)，所述空腔用于垂直地布置设计有通道(216)的转子叠片组(115)；
-铸造室单元(220)，所述铸造室单元布置在压铸模(210)下方并且具有环形柱状的铸造室(221)，所述铸造室具有能垂直地移动的环形压力活塞(222)，其中，所述铸造室(221)直接与压铸模(210)的空腔(211)连接。
2.根据权利要求1所述的装置(200)，
其特征在于，
所述空腔(211)和具有环形压力活塞(222)的铸造室(221)彼此同心地布置，其中，尤其规定，所述铸造室(211)的外直径以及在所述铸造室中导引的环形压力活塞(222)的外直径和空腔直径相同。
3.根据前述权利要求之一所述的装置(200)，
其特征在于，
所述环形压力活塞(222)在端侧设计具有用于成型下部的短路环(120)的阴轮廓(224)。
4.根据前述权利要求之一所述的装置(200)，
其特征在于，
所述压铸模(210)具有下部的半模(212)和上部的半模(213)，其中，所述上部的半模(213)具有用于成型上部的短路环(120)的阴轮廓(214)。
5.根据权利要求4所述的装置(200)，
其特征在于，
所述上部的半模(213)具有中心的固持芯轴(215)以用于固定转子叠片组(115)。
6.根据权利要求4或5所述的装置(200)，
其特征在于，
所述上部的半模(213)设计具有通风-和/或溢流系统(216)。
7.根据前述权利要求之一所述的装置(200)，
其特征在于，
设置有多个用于操作环形压力活塞(222)的活塞杆(223)。
8.根据前述权利要求之一所述的装置(200)，
其特征在于，
所述铸造室单元(220)能够参照压铸模(210)侧向地移动(S)。
9.用于垂直地压铸用于异步电机的转子(100)的方法，所述方法具有以下步骤：
-提供按照前述权利要求之一所述的装置(200)；
-将转子叠片组(115)布置在装置(200)的空腔(211)中；
-以熔融物填充铸造室(221)；
-向上移动环形压力活塞(222)，其中，所述熔融物通过转子叠片组(115)中的通道(116)升高并且填充所述通道。
10.根据权利要求9所述的方法，
其特征在于，
在压铸时同时也在转子叠片组(115)的两个端侧上形成短路环(120)。
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