[發明專利]鼠籠式轉子

有效

• 申請號: 201080007455.6
• 申請日: 2010-02-05
• 公開（公告）號: CN102318169A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: 克勞斯·米特內;延斯·庫爾特;米夏埃爾·米勒;諾貝特·韋納
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: H02K15/00
• 分類號: H02K15/00;H02K17/16
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 李慧

技術領域

本發明涉及一種如權利要求1前序部分所述的異步電機用鼠籠式轉子。本發明還涉及一種具有權利要求9前序部分所述特征的鼠籠式轉子制造方法。

背景技術

DE?43?08?683?A1公開過這種類型的鼠籠式轉子。該轉子包括帶槽的疊片鐵芯，先在槽內插入銅質短路條。再用短路環將這些銅條的端面連接起來。這些短路環是通過壓鑄工藝用鋁制成。鑄造短路環的時候，槽內插入銅條后產生的剩余截面被鋁填充，從而將短路環與形成在剩余截面區域內的壓鑄條件相連接。

銅的電導率遠大于鋁，因此與鼠籠式轉子完全由壓鑄鋁材制成的異步電機相比，用上述方法制成的異步電機效率可以得到極大改善。

工作過程中，異步電機和鼠籠式轉子都會經歷與電機內部電損耗相關的熱循環。這會導致轉子發生熱膨脹，而由于鋁和銅的熱膨脹系數不同，使得上述類型的鼠籠式轉子發生不均勻的熱膨脹。在此情況下，銅條有可能從短路環的壓鑄鋁材中脫落，從而削弱短路環和轉子條之間的導電性。

使用壓鑄銅轉子也能實現與上述借助鋁壓鑄工藝制成的鼠籠式轉子相似的效率。壓鑄銅轉子全部由銅制成，因而不會產生上述熱膨脹系數差異方面的問題。但是，銅壓鑄工藝十分復雜，對壓鑄模具有較高要求，因為壓鑄時需要將銅加熱至1000℃以上。而鋁壓鑄工藝所需的溫度就比這低許多。另外，全銅鼠籠式轉子相對更重，因而起動速度比DE?43?08?683?A1所揭示的具有鋁質短路環的鼠籠式轉子慢。

發明內容

本發明的目的是提高采用壓鑄工藝以兩種材料制成的鼠籠式轉子的電效率。

本發明用以達成上述目的的解決方案為一種用于一異步電機的鼠籠式轉子，所述鼠籠式轉子包括：

一包含多個槽的轉子疊片鐵芯，

多個由第一材料制成的短路環，所述短路環澆鑄在所述轉子疊片鐵芯的端面上，以及

多個布置在所述槽內且由第二材料制成的導體，所述第二材料的電導率大于所述第一材料的電導率，

其中，所述導體在其表面具有由涂層材料制成的涂層，所述涂層通過由所述第二材料和所述涂層材料制成的第一合金層與所述導體的第二材料鄰接，以及通過由所述第一材料和所述涂層材料制成的第二合金層與所述澆鑄第一材料鄰接。

本發明用以達成上述目的的另一解決方案為一種制造一用于一異步電機的鼠籠式轉子的方法，所述方法包括下列處理步驟：

將多個由一第二材料制成的導體插入一轉子疊片鐵芯的多個槽內，以及

將多個由一第一材料制成的短路環澆鑄在所述轉子疊片鐵芯的端面上，所述第一材料的電導率小于所述第二材料的電導率，

其中，在所述導體的表面涂覆一由一涂層材料制成的涂層，使得所述導體的第二材料和所述涂層之間產生一由所述第二材料和所述涂層材料制成的第一合金層，其中所述涂層材料通過以下方式構成：所述涂層和所述澆鑄第一材料之間在所述鑄造過程中產生一由所述第一材料和所述涂層材料制成的第二合金層。

本發明基于以下認識：通過使所述第一和第二材料在合適的位置上形成固溶結合(solid-solution?bond)，可以大幅改善所述導體和所述短路環之間的結合。短路條在轉子疊片鐵芯的兩端部區域內突出于轉子疊片鐵芯之外并伸入澆鑄短路環內。本發明用以提高導體末端與短路環之間的結合力的方法是對導體進行涂層處理，使得涂層與導體之間以及涂層與短路環的澆鑄第一材料之間都產生合金(即固溶結合)。

從屬權利要求為本發明的有利設計方案。

根據本發明的一種有利設計方案，通過一壓鑄方法用所述第一材料充填裝有所述導體的槽，其中，通過所述壓鑄方法制造所述短路環。借此將短路條牢固地固定在槽中。如果所述短路條布置在徑向內側的槽底，熔液在槽內硬化后就會形成起動條，這些起動條的電導率小于短路條，因而有助于改善異步電機的起動性能。

所述鼠籠式轉子在工作過程中發熱時會達到大約150℃的溫度。這會導致用所述第一材料填充的槽區域發生強烈的熱膨脹，當所述第一材料為鋁時，情形尤甚。在此情況下，導體和短路環有可能會相互分離，從而使短路環和導體之間的過渡區域內的電導率受到不良影響。實施所述壓鑄方法時，出于密封目的對轉子疊片鐵芯進行了軸向壓緊處理，而當導體和澆鑄短路環之間的連接無法施加足夠大的保持力時，轉子疊片鐵芯就有可能再度沿軸向膨脹。