[发明专利]电机转子用铜锆材料及其制备方法

说明书

一种电机转子用铜锆材料及其制备方法，该材料的合金元素按质量百分含量为：Zr元素为0.05～0.2％，Cu元素最小为99.80％；该方法为：原材料分别为电解无氧铜以及铜锆40母合金，按质量百分含量计Zr元素以10％～30％的烧损率配置，其余为Cu元素配料；采用非真空中频感应炉熔炼，得到均匀合金溶液；将合金溶液精炼除气脱氧，倒入流槽，通过引流管进入结晶器，通过半连续铸造机不断冷却、结晶，下拉成型得合金铸锭；将合金铸锭锯掉冒口、车床加工成热挤压毛坯，进行热挤压，冷拉拔；对冷拔后产物进行固溶时效热处理；机械加工成转子产品。本发明的材料具有较高电导率、较好强度、塑性，用作异步电机转子导电能力强、散热好、抗应力能力提升，可改善异步电机性能。

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种交通电机转子用铜锆材料及其制备方法。

背景技术

目前，电气化铁路的高速化已经成为国家经济发展水平和铁路现代化的主要标志之一。国务院批准的《中长期铁路网规划》明确指出，到2020年，我国铁路总里程将达到100000公里，其中电气化50000公里。今后铁路主要干线大都实现电气化，电力牵引将承担铁路的主要运输任务，在中国铁路运输中处于主导地位。

随着电气化列车向高速、重载方向的发展，对动力牵引系统异步电机的性能提出了更高的要求，异步电机向大驱动、大功率发展。转子材料导条与端环在异步电机中连接形成绕组，闭合电流回路与旋转磁场相互作用，磁力矩切割绕组转动，用来实现电能与机械能和机械能与电能的转换。因此需要开发出导电性能优异、强度硬度较高的转子材料，来满足产品及市场需求。

现有轨道交通异步三相电机多为鼠笼式电机。转子材料大多使用纯铜材料，纯铜材料导电性能优异，转子导条与端环形成闭合电流回路。为提高材料强度，也有使用CuCr1材料作为电机转子，该材料抗拉强度340MPa，导电率80％IACS，硬度110HB(对照HRF为89.5)。

纯铜材料作为异步电机转子材料，其强度、硬度等还是较低，而且其在旋转的电子磁场中输出转矩较小，动力不够。而CuCr1材料作为异步电机转子材料，导电率只有纯铜的80％，相对导电率还是较低。

因此，如何设计一种强度、硬度及导电率都高的电机转子材料及其制备方法是本发明人潜心研究的课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电机转子用铜锆材料及其制备方法，该材料具有较好的强度和塑性，用作异步电机的转子产品导电能力强、散热好、抗应力能力提升，可改善异步电机性能，弥补了铜材和CuCr1材料用作异步电机转子的不足。

为了实现上述目的，本发明提供一种电机转子用铜锆材料，其中合金元素按质量百分含量为：Zr元素为0.05～0.2％，Cu元素最小值为99.80％。

一种电机转子制备方法，其包括如下步骤：

(1)配料：按质量百分含量计Zr元素以10％～30％的烧损率配置，其余为Cu元素进行配料；

(2)熔炼：采用非真空中频感应炉熔炼步骤(1)中的配料，得到均匀的合金溶液；

(3)铸造：将步骤(2)中的合金溶液精炼除气脱氧，倒入流槽，通过引流管进入结晶器，通过半连续铸造机不断冷却、结晶，下拉成型铸锭，得到合金铸锭；

(4)热挤压、冷拉拔：将步骤(3)得到的合金铸锭锯掉冒口、车床加工成热挤压毛坯，进行热挤压，冷拉拔工序；

(5)固溶时效热处理：对步骤(4)的产物进行固溶时效热处理；

(6)机械加工：依设计要求机械加工成转子产品。

本发明电机转子制备方法，其中所述步骤(1)中Zr元素以Cu-Zr40母合金的形式加入，其余Cu元素以电解铜板形式加入。