本发明涉及用于制造感应电动机的转子的方法和设备。具体地,提供了一种用于制造转子组件的方法,包括将短路端环组装到穿过钢叠片堆的导体条上。将所述钢叠片堆的端部浸入到包含熔融金属的熔池中。
1.一种用于制造感应电动机的转子组件的方法,包括:将第一短路端环和第二短路端环组装到钢叠片堆的多根导体条上,所述第一短路端环和所述第二短路端环分别包括多个沟槽,所述多个沟槽与所述导体条从所述钢叠片堆的第一端延伸的对应的第一部分对齐,并且还与所述导体条从所述钢叠片堆的第二端延伸的对应的第二部分对齐,所述组装包括将所述导体条的对应的第一部分插入到所述第一短路端环的沟槽中,将所述导体条的对应的第二部分插入到所述第二短路端环的沟槽中,以及使所述导体条的对应的第一部分和对应的第二部分分别通过所述第一短路端环和所述第二短路端环的沟槽,并且分别与所述第一短路端环和所述第二短路端环的外端齐平,其中所述第一短路端环和第二短路端环的沟槽通过滑动配合来容纳所述导体条的第一部分和第二部分;将包括了被组装的第一短路端环和第二短路端环的所述钢叠片堆的第一端和第二端浸入到包含熔融金属的熔池中。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,将包括了被组装的第一短路端环和第二短路端环的所述钢叠片堆的第一端和第二端浸入到包含熔融金属的所述熔池中包括将所述熔融金属引入到在所述第一短路端环和所述第二短路端环的沟槽与所述导体条的对应部分之间形成的空隙中。
3.根据权利要求1所述的方法,还包括:在将所述导体条的对应的第一部分插入到所述第一短路端环的多个沟槽中和将所述导体条的对应的第二部分插入到所述第二短路端环的沟槽中之前,将润湿剂施加到所述导体条的第一部分和第二部分的表面上。
4.根据权利要求1所述的方法,还包括:在将所述导体条的对应的第一部分插入到所述第一短路端环的沟槽中和将所述导体条的对应的第二部分插入到所述第二短路端环的沟槽中之前,将润湿剂施加到所述第一短路端环和所述第二短路端环的沟槽上。
5.根据权利要求1所述的方法,其中,所述导体条包括铜。
6.根据权利要求5所述的方法,其中,所述第一短路端环和所述第二短路端环包括铜。
7.根据权利要求5所述的方法,其中,所述第一短路端环和所述第二短路端环包括铝。
8.根据权利要求1所述的方法,其中,所述第一短路端环和所述第二短路端环包括铝。
9.根据权利要求1所述的方法,还包括:在将包括了被组装的第一短路端环和第二短路端环的所述钢叠片堆的第一端和第二端浸入到包含熔融金属的所述熔池中期间,向所述转子组件的第一端和第二端施加压缩加载。
10.一种用于制造感应电动机的转子的方法,包括:将多根铜导体条插入到钢叠片堆的对应的多个沟槽中,每根导体条均包括:从所述钢叠片堆的第一端延伸的第一部分、延伸通过所述钢叠片堆的对应沟槽的主要部分、和从所述钢叠片堆的第二端延伸的第二部分;将第一铝短路端环和第二铝短路端环组装到所述钢叠片堆的第一端和第二端上,所述第一铝短路端环和所述第二铝短路端环分别包括多个沟槽,所述多个沟槽与所述铜导体条从所述钢叠片堆的第一端延伸的对应的第一部分对齐,并且与所述铜导体条从所述钢叠片堆的第二端延伸的对应的第二部分对齐,所述组装包括:将所述铜导体条的对应的第一部分插入到所述第一铝短路端环的沟槽中;以及将所述铜导体条的对应的第二部分插入到所述第二铝短路端环的沟槽中;使所述铜导体条的对应的第一部分和对应的第二部分分别通过所述第一铝短路端环和所述第二铝短路端环的沟槽,并且分别与所述第一铝短路端环和所述第二铝短路端环的外端齐平,其中所述第一短路端环和第二短路端环的沟槽通过滑动配合来容纳所述导体条的第一部分和第二部分;并且将熔融焊料引入到在所述铝短路端环与所述铜导体条的所述对应的部分之间形成的空隙中。
11.根据权利要求10所述的方法,其中,将熔融焊料引入到在所述铝短路端环与所述铜导体条的所述对应部分之间形成的空隙中包括:将具有被组装的第一铝短路端环的所述钢叠片堆的第一端插入到包含熔融焊料的熔池中,以及将具有被组装的第二铝短路端环的所述钢叠片堆的第二端插入到包含熔融焊料的熔池中。
12.根据权利要求11所述的方法,还包括:在将所述铜导体条的所述对应的第一部分插入到所述第一铝短路端环的所述沟槽中和将所述铜导体条的所述对应的第二部分插入到所述第二铝短路端环的所述沟槽中之前,将润湿剂施加到所述铜导体条的所述第一部分和第二部分的表面以及所述第一铝短路端环和所述第二铝短路环的所述沟槽的表面中的至少一个表面上。
13.一种用于制造感应电动机的转子的方法,包括:在钢叠片堆的多个沟槽中形成多根铜导体条,每根铜导体条均包括:从所述钢叠片堆的第一端延伸的相应的第一部分、延伸通过所述钢叠片堆的多个沟槽中相应的一个沟槽的主要部分、和从所述钢叠片堆的第二端延伸的相应的第二部分;将第一短路端环和第二短路端环组装到所述钢叠片堆的第一端和第二端上,所述第一短路端环和所述第二短路端环分别包括多个沟槽,所述多个沟槽与所述铜导体条从所述钢叠片堆的第一端延伸的对应的第一部分对齐,并且还与所述铜导体条从所述钢叠片堆的第二端延伸的对应的第二部分对齐,所述组装包括:将所述铜导体条的所述对应的第一部分插入到所述第一短路端环的所述沟槽中,将所述铜导体条的所述对应的第二部分插入到所述第二短路端环的所述沟槽中,以及使所述铜导体条的对应的第一部分和对应的第二部分分别通过所述第一短路端环和所述第二短路端环的沟槽,并且分别与所述第一短路端环和所述第二短路端环的外端齐平,其中所述第一短路端环和第二短路端环的沟槽通过滑动配合来容纳所述导体条的第一部分和第二部分;将组装到所述钢叠片堆的第一端和第二端上的所述第一短路端环和所述第二短路端环浸入到熔融焊料的熔池中。
14.根据权利要求13所述的方法,其中,将组装到所述钢叠片堆的第一端和第二端上的所述第一短路端环和所述第二短路端环浸入到熔融焊料的熔池中包括:将熔融焊料引入到在所述沟槽与所述导体条的所述对应的第一部分和第二部分之间形成的空隙中。
15.根据权利要求13所述的方法,还包括执行浸入后机加工过程,以便去除过量的焊料。
16.根据权利要求13所述的方法,还包括执行浸入后机加工过程,以便使所述转子旋转平衡。技术领域
本发明涉及用于感应电动机的转子。
背景技术
在该部分中的声明仅提供与本发明相关的背景信息,并且可能不构成现有技术。电供能的感应电动机通过在静止元件(即,定子)与可旋转元件(即,转子)之间的感应旋转磁场来将电功率转化成机械扭矩。旋转磁场通过导体条在耦联至转子的轴上产生扭矩。已知的定子感应电流流经转子上的导体条,所述导体条优选平行于转子的旋转轴线。已知的用于感应电动机的转子包括:被组装到可旋转的轴上的钢片材堆;以及由例如铜或铝之类的导电材料制成的多根导体条。导体条优选利用短路端环在转子的两个轴向端处连接在一起。已知的转子制造方法包括:将叠片的钢堆叠件、导体条以及短路端环组装在一起,其中导体条位于转子的外周上,并且短路端环位于转子的端部上。这可以包括将叠片的钢堆叠件放置到铸模中。将熔融材料引入到在转子中形成的开放空间和在压铸模与叠片的钢堆叠件之间的开放空间中,以形成短路端环和导体条。已知的是,在熔融材料的填模和凝固期间,可能在导体条和短路端环中形成氧化夹杂物和空隙。而且,部分地由于导体条沟槽的表面区域的暴露,所以在熔融材料进入多个导体条沟槽中的紊流期间,所述熔融材料可能会冷却并部分地凝固。部分凝固的熔融材料可能妨碍熔融材料的流动,从而导致空隙、氧化夹杂物、以及导体条和短路端环中的其他不连续。来自电动感应电动机的功率密度输出与导体条的品质和单独导体条的质量体积密度相关联。已知的是,在制造期间形成在导体条和短路端环中的空隙将减小电动感应电动机的功率密度输出。由热撕裂导致的氧化夹杂物和裂缝的存在则减小了导体条和短路端环的电导率。同利用铝导体条和铝短路端环的感应电动机相比较,用于导体条和/或短路端环的铜材料的使用可提高感应电动机的功率密度和传热特性。同铝导体条相比较,已知的用于导体条和短路端环的铜材料的使用增加了制造过程时间和复杂性。已知的用于结合导体条和短路端环的制造过程包括铸造和焊接。
发明内容
一种用于制造感应电动机的转子组件的方法,包括将第一短路端环和第二短路端环组装到钢叠片堆的多根导体条上。第一短路端环和第二短路端环分别包括多个沟槽,所述多个沟槽与导体条从钢叠片堆的第一端延伸的对应的第一部分对齐,并且还与导体条从钢叠片堆的第二端延伸的对应的第二部分对齐。将导体条的对应的第一部分插入到第一短路端环的沟槽中,并且将导线条的对应的第二部分插入到第二短路端环的沟槽中。将包括被组装的第一短路端环和第二短路端环的钢叠片堆的第一端和第二端浸入到包含熔融金属的熔池中。本发明还包括以下方案:1.一种用于制造感应电动机的转子组件的方法,包括:将第一短路端环和第二短路端环组装到钢叠片堆的多根导体条上,所述第一短路端环和所述第二短路端环分别包括多个沟槽,所述多个沟槽与所述导体条从所述钢叠片堆的第一端延伸的对应的第一部分对齐,并且还与所述导体条从所述钢叠片堆的第二端延伸的对应的第二部分对齐,所述组装包括将所述导体条的对应的第一部分插入到所述第一短路端环的沟槽中,并且将所述导体条的对应的第二部分插入到所述第二短路端环的沟槽中;以及将包括了被组装的第一短路端环和第二短路端环的所述钢叠片堆的第一端和第二端浸入到包含熔融金属的熔池中。2.根据方案1所述的方法,其中,将包括了被组装的第一短路端环和第二短路端环的所述钢叠片堆的第一端和第二端浸入到包含熔融金属的所述熔池中包括将所述熔融金属引入到在所述第一短路端环和所述第二短路端环的沟槽与所述导体条的对应部分之间形成的空隙中。3.根据方案1所述的方法,还包括:在将所述导体条的对应的第一部分插入到所述第一短路端环的多个沟槽中和将所述导体条的对应的第二部分插入到所述第二短路端环的沟槽中之前,将润湿剂施加到所述导体条的第一部分和第二部分的表面上。4.根据方案1所述的方法,还包括:在将所述导体条的对应的第一部分插入到所述第一短路端环的沟槽中和将所述导体条的对应的第二部分插入到所述第二短路端环的沟槽中之前,将润湿剂施加到所述第一短路端环和所述第二短路端环的沟槽上。5.根据方案1所述的方法,还包括:在将包括了被组装的第一短路端环和第二短路端环的所述钢叠片堆的第一端和第二端浸入到包含熔融金属的所述熔池中之前,预热所述被组装的第一短路端环和第二短路端环。6.根据方案1所述的方法,其中,所述导体条包括铜。7.根据方案6所述的方法,其中,所述第一短路端环和所述第二短路端环包括铜。8.根据方案6所述的方法,其中,所述第一短路端环和所述第二短路端环包括铝。9.根据方案1所述的方法,其中,所述第一短路端环和所述第二短路端环包括铝。10.根据方案1所述的方法,还包括:在将包括了被组装的第一短路端环和第二短路端环的所述钢叠片堆的第一端和第二端浸入到包含熔融金属的所述熔池中期间,向所述转子组件的第一端和第二端施加压缩加载。11.一种用于制造感应电动机的转子的方法,包括:将多根铜导体条插入到钢叠片堆的对应的多个沟槽中,每根导体条均包括:从所述钢叠片堆的第一端延伸的第一部分、延伸通过所述钢叠片堆的对应沟槽的主要部分、和从所述钢叠片堆的第二端延伸的第二部分;将第一铝短路端环和第二铝短路端环组装到所述钢叠片堆的第一端和第二端上,所述第一铝短路端环和所述第二铝短路端环分别包括多个沟槽,所述多个沟槽与所述铜导体条从所述钢叠片堆的第一端延伸的对应的第一部分对齐,并且与所述铜导体条从所述钢叠片堆的第二端延伸的对应的第二部分对齐,所述组装包括:将所述铜导体条的对应的第一部分插入到所述第一铝短路端环的沟槽中;以及将所述铜导体条的对应的第二部分插入到所述第二铝短路端环的沟槽中;并且将熔融焊料引入到在所述铝短路端环与所述铜导体条的所述对应的部分之间形成的空隙中。12.根据方案11所述的方法,其中,将熔融焊料引入到在所述铝短路端环与所述铜导体条的所述对应部分之间形成的空隙中包括:将具有被组装的第一铝短路端环的所述钢叠片堆的第一端插入到包含熔融焊料的熔池中,以及将具有被组装的第二铝短路端环的所述钢叠片堆的第二端插入到包含熔融焊料的熔池中。13.根据方案12所述的方法,还包括:在将所述铜导体条的所述对应的第一部分插入到所述第一铝短路端环的所述沟槽中和将所述铜导体条的所述对应的第二部分插入到所述第二铝短路端环的所述沟槽中之前,将润湿剂施加到所述铜导体条的所述第一部分和第二部分的表面以及所述第一铝短路端环和所述第二铝短路环的所述沟槽的表面中的至少一个表面上。14.根据方案11所述的方法,还包括:在将熔融焊料引入到在所述铝短路端环与所述铜导体条的所述对应部分之间形成的空隙中之前,对包括所述第一铝短路端环、所述第二铝短路端环和所述钢叠片堆的组件进行预热。15.一种用于制造感应电动机的转子的方法,包括:在钢叠片堆的多个沟槽中形成多根铜导体条,每根铜导体条均包括:从所述钢叠片堆的第一端延伸的相应的第一部分、延伸通过所述钢叠片堆的多个沟槽中相应的一个沟槽的主要部分、和从所述钢叠片堆的第二端延伸的相应的第二部分;将第一短路端环和第二短路端环组装到所述钢叠片堆的第一端和第二端上,所述第一短路端环和所述第二短路端环分别包括多个沟槽,所述多个沟槽与所述铜导体条从所述钢叠片堆的第一端延伸的对应的第一部分对齐,并且还与所述铜导体条从所述钢叠片堆的第二端延伸的对应的第二部分对齐,所述组装包括:将所述铜导体条的所述对应的第一部分插入到所述第一短路端环的所述沟槽中,并且将所述铜导体条的所述对应的第二部分插入到所述第二短路端环的所述沟槽中;以及将组装到所述钢叠片堆的第一端和第二端上的所述第一短路端环和所述第二短路端环浸入到熔融焊料的熔池中。16.根据方案15所述的方法,其中,将组装到所述钢叠片堆的第一端和第二端上的所述第一短路端环和所述第二短路端环浸入到熔融焊料的熔池中包括:将熔融焊料引入到在所述沟槽与所述导体条的所述对应的第一部分和第二部分之间形成的空隙中。17.根据方案15所述的方法,还包括执行浸入后机加工过程,以便去除过量的焊料。18.根据方案15所述的方法,还包括执行浸入后机加工过程,以便使所述转子旋转平衡。
附图说明
作为示例,现在将参考附图来描述一个或多个实施例,附图中:图1是图示了根据本发明的用于感应电动机的转子组件的立体图;以及图2是示意性地图示了根据本发明的用于感应电动机的转子组件以及金属熔池的二维侧视图。
具体实施方式
现在参考附图,其中所显示的内容仅仅为了图示某些示例性实施例,而不是为了限制所述示例性实施例,图1和图2图示了用于感应电动机的转子组件10。感应电动机可以是任何感应电动机,包括用于机动车辆的动力系系统的感应电动机。转子组件10利用任何合适的装置固定地附接至旋转轴线15。应意识到的是,可在转子的组装之后将转子组件10组装到可旋转的轴元件上。转子组件10包括第一端14和第二端16。转子组件10构造成被组装到感应电动机的定子内并且在感应电动机的定子内旋转。转子组件10包括被组装的钢叠片堆20和电连接至环形短路端环30的多个径向取向的导体条40,环形短路端环30分别组装到钢叠片堆20的第一端24和第二端26中的每一端上。钢叠片堆20的第一端24对应于转子组件10的第一端14,并且钢叠片堆20的第二端26对应于转子组件10的第二端16。钢叠片堆20由多个薄的叠片片材22制成,所述薄的叠片片材22由含铁材料形成。在一个实施例中,叠片片材22为0.33mm(0.013英寸)厚。利用精密冲裁过程来冲压叠片片材22,并且叠片片材22优选电绝缘,以使涡流最小。每个叠片片材22均为扁平的环形器件,并且包括靠近叠片片材22的外周形成的多个径向取向的孔隙。当叠片片材22被组装到钢叠片堆20中时,径向取向的孔隙对齐,以形成与旋转轴线15平行并且靠近钢叠片堆20的外周25径向取向的沟槽28。沟槽28可具有任何合适的截面形状,并且在一个实施例中大致为矩形。沟槽28包括在外周25上的开口部分29。径向取向的沟槽28和相关联的开口部分29围绕外周25均等地间隔开。沟槽28容纳导体条40。叠片片材22利用任何合适的制造方法以叠片方式被组装到旋转轴线15上。导体条40优选由铜基材料制成,并且通过例如包括插入或模制之类的任何合适的工艺来形成在每个沟槽28中。替代性地,导体条40可由铝基材料制成。每根导体条40均包括第一部分42、主要部分44和第二部分46,并且每根导体条40均具有周缘45。第一部分42侧向突出到钢叠片堆20的第一端24之外。第二部分46侧向突出到钢叠片堆20的第二端26之外。主要部分44被包含在形成于钢叠片堆20中的沟槽28内。每根导体条40的周缘45沿主要部分44穿过外周25上的沟槽28的开口部分29突出,并且还沿第一和第二部分42和46突出。环形短路端环30中的每个环形短路端环均优选由铝基材料制成,并具有与叠片堆20的沟槽28对应的多个短路端环沟槽32。替代性地,短路端环30可由铜基材料制成。短路端环沟槽32设计成优选通过滑动配合来容纳导体条40的第一和第二部分42、46中的一个。每个短路端环30均通过将导体条40的第一和第二部分42、46中的一个插入到短路端环沟槽32中来组装到叠片堆20的端部上。短路端环沟槽32为便于组装而设计成具有比导体条40的第一和第二部分42、46的截面稍大的截面,因此在短路端环沟槽32与导体条40的第一和第二部分42、46之间形成空隙34。导体条40的第一和第二部分42、46为便于制造和组装还可设计成具有朝向外端的微小锥度。可向导体条40的第一和第二部分42、46中的每一个施加例如焊剂材料之类的润湿剂36。当将短路端环30组装到钢叠片堆20上时,导体条40的第一和第二部分42、46优选突出且通过短路端环沟槽32并且与短路端环30的外端齐平。优选地,润湿剂36在经历将短路端环30结合至导体条40的制造过程之前先填充了空隙34的大部分。图2示出了被取向成用于浸没在包含液态或熔融金属52的熔池50内的转子组件10。取决于所选择的用于导体条40和短路端环30的材料,熔融金属52优选为适于将铜结合至铜、将铝结合至铜、或将铝结合至铝的导电焊接材料。如所示地,转子组件10竖直取向,其中使第二端16取向成浸入到熔池50中的熔融金属52中。在将转子组件10浸入到熔池50之前,向转子组件10的第一和第二端14、16施加压缩加载,该压缩加载在转子组件10的浸入期间维持在转子组件10上。将短路端环30结合至用于转子组件10的导体条40的制造过程包括:将转子组件10的第一端14浸入到包含熔融金属52的熔池50中,随后将转子组件10的第二端16浸入到包含熔融金属52的熔池50中。将转子组件10的第一端14和第二端16浸入到熔池50内的熔融金属52中的动作使导体条40的突出并通过短路端环30的短路端环沟槽32的第一和第二部分42、46中的每一个都暴露于熔融金属52。熔融金属52的芯吸(wicking)和毛细作用取代润湿剂36并充满空隙34,以产生结构连接和电连接。除润湿剂36之外或代替润湿剂36,可以预热转子组件10,以促进润湿并减少用于浸入过程的循环时间(或周期)。可以将例如超声波振动之类的流动机理用于促进润湿并减少用于浸入过程的循环时间。该制造过程将多根导体条40与第一和第二短路端环30电气且机械地结合成单一结构。在将转子组件10的第一端14和将转子组件10的第二端16浸入熔融金属52之后,可采用浸入后机加工过程,以去除过量的熔融金属52并且使转子组件10旋转平衡。该制造过程有利于铜基材料用于转子组件10的短路端环30和导体条40中的任何一个或两者的使用。同例如铝基材料的其他材料比较起来,对于改善功率密度和传热而言,铜是所期望的。本发明已描述了某些优选的实施例以及对所述某些优选实施例的修改。本领域的技术人员在阅读和理解说明书时可想到另外的变型和变更。因此,本发明不应局限于作为用于实施本发明所设想的最佳模式而公开的特定实施例,而是本发明应包括属于所附权利要求范围内的所有实施例。