[發(fā)明專(zhuān)利]用于鑄造高強(qiáng)度和高導(dǎo)電部件的鋁合金

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210569003.1
• 申請(qǐng)日: 2022-05-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115896553A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王其桂;M·P·湯普森
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 通用汽車(chē)環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): C22C21/02
• 分類(lèi)號(hào): C22C21/02;C22C21/08
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 黃琳娟

一種導(dǎo)電壓鑄鋁合金和由該壓鑄鋁合金制成的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子。鋁合金包括商業(yè)純鋁以及足夠重量百分比(wt％)的銅(Cu)、鎂(Mg)和硅(Si)，以在時(shí)效硬化之后沉淀出0.1?wt％至5.0?wt％的熱穩(wěn)定Q相沉淀物Alsubgt;w/subgt;Cusubgt;x/subgt;Mgsubgt;y/subgt;Sisubgt;z/subgt;。其中，w＝約14.3at％至約23.82?at％的Al；x＝約5.90?at％至約9.52?at％的Cu；y＝約35.30?at％至約42.85?at％的Mg；且z＝約28.57?at％至約35.30?at％的Si。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子包括壓鑄在層壓電工鋼上的鋁制鼠籠式轉(zhuǎn)子。鋁壓鑄鼠籠式轉(zhuǎn)子在時(shí)效硬化之后包括約1.0wt％的熱穩(wěn)定Alsubgt;5/subgt;Cusubgt;2/subgt;Mgsubgt;8/subgt;Sisubgt;6/subgt;。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)一般涉及鑄造鋁合金，尤其涉及用于鑄造高強(qiáng)度和高導(dǎo)電部件(諸如感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子)的鋁合金。

背景技術(shù)

感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，也稱(chēng)為異步電動(dòng)機(jī)，是常用的交流(AC)電動(dòng)機(jī)。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)主要包括定子和可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在定子內(nèi)的轉(zhuǎn)子組件。定子通常由沖壓件構(gòu)成，沖壓件被開(kāi)槽以接收繞組。當(dāng)向繞組提供三相電流時(shí)，定子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁通量，該旋轉(zhuǎn)磁通量通過(guò)互感在轉(zhuǎn)子組件中感應(yīng)出電磁通量(EMF)。轉(zhuǎn)子組件的EMF試圖與定子的EMF對(duì)準(zhǔn)，從而使轉(zhuǎn)子組件旋轉(zhuǎn)。

感應(yīng)電動(dòng)機(jī)中的大多數(shù)轉(zhuǎn)子組件包括鑄造在由一堆電工鋼盤(pán)形成的層壓芯上的鼠籠式轉(zhuǎn)子。鑄造鼠籠式轉(zhuǎn)子具有相對(duì)簡(jiǎn)單和堅(jiān)固的設(shè)計(jì)。典型的鑄造鼠籠式轉(zhuǎn)子包括兩個(gè)相對(duì)的端環(huán)和多個(gè)連接端環(huán)的導(dǎo)電棒。導(dǎo)電棒通常不平行于轉(zhuǎn)子軸的旋轉(zhuǎn)軸，而是稍微傾斜以提高電動(dòng)機(jī)性能。

通常，鼠籠式轉(zhuǎn)子組件通過(guò)高壓壓鑄來(lái)制造，以生產(chǎn)鼠籠式轉(zhuǎn)子，其中，導(dǎo)電棒形成在限定于層壓電工鋼芯中的槽中。在轉(zhuǎn)子組件的制造中，將層壓芯放置在鑄模中。鑄模連同電工鋼芯在頂部和底部限定了用于同時(shí)鑄造端環(huán)的環(huán)形空間，以及連接頂部和底部環(huán)形空間的導(dǎo)電棒空間。將熔融鋁注入到鑄模中，填充頂部環(huán)形空間、導(dǎo)電棒空間、底部環(huán)形空間，并封裝層壓電工鋼芯的一部分，從而將整個(gè)轉(zhuǎn)子組件結(jié)合在一起。

由于其所需高導(dǎo)電性能，鼠籠式轉(zhuǎn)子通常由99.7％鋁的商業(yè)純鋁鑄造而成。電導(dǎo)率越高，電動(dòng)機(jī)在正常負(fù)載下的效率就越高。商業(yè)純鋁很難鑄造，部分原因是熔融鋁在復(fù)雜形狀的模具中的流動(dòng)性，這可能會(huì)導(dǎo)致鑄造轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生孔隙，有效地限制了感應(yīng)電流流過(guò)的橫截面。

因此，雖然目前使用商業(yè)純鋁合金的鋁轉(zhuǎn)子的鑄造實(shí)現(xiàn)了它們的預(yù)期目的，但是對(duì)改進(jìn)的鑄造鋁合金仍存在持續(xù)需求，改進(jìn)的鑄造鋁合金具有比商業(yè)純鋁更優(yōu)異的鑄造性能和更高的強(qiáng)度，特別是在環(huán)境室溫和高溫下，同時(shí)保持與商業(yè)純鋁相當(dāng)?shù)乃鑼?dǎo)電性能。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)幾個(gè)方面，公開(kāi)了用于壓鑄導(dǎo)電工件的鋁合金。鋁合金包含鋁(Al)，以及足夠重量百分比(wt％)的銅(Cu)、足夠wt％的鎂(Mg)和足夠wt％的硅(Si)，以在時(shí)效硬化之后沉淀出0.1wt％至5.0wt％的至少一種熱穩(wěn)定Q相沉淀物。至少一種熱穩(wěn)定Q相沉淀物是Al_wCu_xMg_ySi_z。

在本公開(kāi)的另一個(gè)方面，w＝約14.3at％至約23.82at％的Al；x＝約5.90at％至約9.52at％的Cu；y＝約35.30at％至約42.85at％的Mg；且z＝約28.57at％至約35.30at％的Si。

在本公開(kāi)的另一個(gè)方面，w＝約23.82at％的Al；x＝約9.52at％的Cu；y＝約38.09at％的Mg；且z＝約28.57at％的Si。

在本公開(kāi)的另一個(gè)方面，鋁合金包括約0.027wt％至約1.734wt％的Si；約0.030wt％至約1.754wt％的Mg；約0.013wt％至約1.019wt％的Cu；和剩余wt％的Al。