[发明专利]鼠笼式转子

说明书

技术领域

本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的异步电机用鼠笼式转子。本发明还涉及一种具有权利要求9前序部分所述特征的鼠笼式转子制造方法。

背景技术

DE 43 08 683 A1公开过这种类型的鼠笼式转子。该转子包括带槽的叠片铁芯，先在槽内插入铜质短路条。再用短路环将这些铜条的端面连接起来。这些短路环是通过压铸工艺用铝制成。铸造短路环的时候，槽内插入铜条后产生的剩余截面被铝填充，从而将短路环与形成在剩余截面区域内的压铸条件相连接。

铜的电导率远大于铝，因此与鼠笼式转子完全由压铸铝材制成的异步电机相比，用上述方法制成的异步电机效率可以得到极大改善。

工作过程中，异步电机和鼠笼式转子都会经历与电机内部电损耗相关的热循环。这会导致转子发生热膨胀，而由于铝和铜的热膨胀系数不同，使得上述类型的鼠笼式转子发生不均匀的热膨胀。在此情况下，铜条有可能从短路环的压铸铝材中脱落，从而削弱短路环和转子条之间的导电性。

使用压铸铜转子也能实现与上述借助铝压铸工艺制成的鼠笼式转子相似的效率。压铸铜转子全部由铜制成，因而不会产生上述热膨胀系数差异方面的问题。但是，铜压铸工艺十分复杂，对压铸模具有较高要求，因为压铸时需要将铜加热至1000℃以上。而铝压铸工艺所需的温度就比这低许多。另外，全铜鼠笼式转子相对更重，因而起动速度比DE 43 08 683 A1所揭示的具有铝质短路环的鼠笼式转子慢。

发明内容

本发明的目的是提高采用压铸工艺以两种材料制成的鼠笼式转子的电效率。

本发明用以达成上述目的的解决方案为一种用于一异步电机的鼠笼式转子，所述鼠笼式转子包括：

一包含多个槽的转子叠片铁芯，

多个由第一材料制成的短路环，所述短路环浇铸在所述转子叠片铁芯的端面上，以及

多个布置在所述槽内且由第二材料制成的导体，所述第二材料的电导率大于所述第一材料的电导率，

其中，所述导体在其表面具有由涂层材料制成的涂层，所述涂层通过由所述第二材料和所述涂层材料制成的第一合金层与所述导体的第二材料邻接，以及通过由所述第一材料和所述涂层材料制成的第二合金层与所述浇铸第一材料邻接。

本发明用以达成上述目的的另一解决方案为一种制造一用于一异步电机的鼠笼式转子的方法，所述方法包括下列处理步骤：

将多个由一第二材料制成的导体插入一转子叠片铁芯的多个槽内，以及

将多个由一第一材料制成的短路环浇铸在所述转子叠片铁芯的端面上，所述第一材料的电导率小于所述第二材料的电导率，

其中，在所述导体的表面涂覆一由一涂层材料制成的涂层，使得所述导体的第二材料和所述涂层之间产生一由所述第二材料和所述涂层材料制成的第一合金层，其中所述涂层材料通过以下方式构成：所述涂层和所述浇铸第一材料之间在所述铸造过程中产生一由所述第一材料和所述涂层材料制成的第二合金层。

本发明基于以下认识：通过使所述第一和第二材料在合适的位置上形成固溶结合(solid-solution bond)，可以大幅改善所述导体和所述短路环之间的结合。短路条在转子叠片铁芯的两端部区域内突出于转子叠片铁芯之外并伸入浇铸短路环内。本发明用以提高导体末端与短路环之间的结合力的方法是对导体进行涂层处理，使得涂层与导体之间以及涂层与短路环的浇铸第一材料之间都产生合金(即固溶结合)。

从属权利要求为本发明的有利设计方案。

根据本发明的一种有利设计方案，通过一压铸方法用所述第一材料充填装有所述导体的槽，其中，通过所述压铸方法制造所述短路环。借此将短路条牢固地固定在槽中。如果所述短路条布置在径向内侧的槽底，熔液在槽内硬化后就会形成起动条，这些起动条的电导率小于短路条，因而有助于改善异步电机的起动性能。

所述鼠笼式转子在工作过程中发热时会达到大约150℃的温度。这会导致用所述第一材料填充的槽区域发生强烈的热膨胀，当所述第一材料为铝时，情形尤甚。在此情况下，导体和短路环有可能会相互分离，从而使短路环和导体之间的过渡区域内的电导率受到不良影响。实施所述压铸方法时，出于密封目的对转子叠片铁芯进行了轴向压紧处理，而当导体和浇铸短路环之间的连接无法施加足够大的保持力时，转子叠片铁芯就有可能再度沿轴向膨胀。