[发明专利]转子组件制造技术及其产生的结构

说明书

技术领域

本发明一般涉及电机组件，以及更具体地说，涉及有效的转子制造技术及其产生的转子组件。

背景技术

为了响应由不断升高的燃料价格和全球变暖的可怕后果驱动的消费者的需求，汽车工业慢慢开始接受对超低排放、高效率汽车的需求。虽然行业中的一些人正试图通过设计更有效的内燃机实现这些目标，但其他人正在将混合动力或全电气传动系统合并到他们的车辆阵容中。然而，为了满足消费者的期望，汽车工业必须不仅实现更环保的传动系统，而且必须这样做，同时保持合理水平的性能、行程(range)、可靠性和成本。

近年来，电动车辆已经证明不仅是环境友好的，而且能够满足(如果不超过)消费者对性能的需求和期望。虽然早期的电动车辆使用DC电机以便达到驱动车辆所需的可变水平的速度和转矩，但是利用直接转矩控制的现代电机控制系统的出现允许AC电机提供相同水平的性能，同时提供许多与AC电机相关的益处，包括小尺寸、低成本、高可靠性和低维护。

目前，各种技术被用于制造在AC电机中的转子组件，这些技术提供一系列性能能力。不管制造技术如何，一般来说，转子组件由组合以形成堆叠的多个叠片盘组成。堆叠内的叠片盘包括多个在圆周上间隔开的开口或槽。穿过每组开口或槽的是金属导电条，通常由铝或铜制成。开口或槽可以被对准，使得导电条平行于转子组件的轴线，或者它们可以是轻微偏斜的，使得导电条相对于转子组件的轴线倾斜。导电条可以就地铸造(cast in place)或预制并插入和通过叠片盘的堆叠。在转子组件的任一端部是通过将延伸超过堆叠的导电条的端部机电结合在一起而形成的端环。在常规的转子组件中，导电条和端环通常是铜焊或电子束焊接在一起。

在第4,064,410号美国专利中提供了常规转子组件的例子。如所公开，转子组件通过将多个弓形间隔开的导电条插入通过叠片盘的堆叠而形成。放置于堆叠的相对端部的端环被焊接至条的突出端部部分。

虽然常规的转子组件通常使用与导电条分开制造的端环，但是压铸技术可以用于在单个操作中铸造导电条和端环。例如，第2,607,969号和第2,991,518号美国专利分别公开了常规和真空助力压铸技术(vacuum-assisted die casting)，用于从各种导电金属铸造转子组件。然而，由于较高的熔融温度和较大的铜密度，这些专利中公开的技术最适用于铝铸件。第5,332,026号美国专利公开了铸造系统的改进，其设计用于弥补与压铸铜相关的一些不寻常的问题，从而允许在压铸转子中实现95％或更大的转子笼电导率。

为了减小与端环组件相关的电阻，第8,365,392号美国专利公开了一种转子组件，其中，在转子条的端部部分之间铜焊棒条(slugs)，铜焊接头接触大百分比的转子条端部部分。在每个转子条/棒条组件被加热以形成多个铜焊接头之后，对两个转子条/棒条组件中的每一个进行加工以移除周向边缘部分。然后，在至少一个实施例中，容纳环(containment ring)在每个转子条/棒条组件的加工区域上配合。

虽然存在可用于制造电动车辆电机的转子组件的各种技术，但是存在与每种方法相关的在制造复杂性和成本以及由此产生的转子的电气和机械特性之间的取舍。因此，需要一种转子制造方法，其既有成本效率并且能够产生具有优异电气特性的结构坚固的转子。本发明提供这样的制造方法。

发明内容