一种电机转子及其在电机中的一种制造方法技术

本发明专利技术涉及一种电机的实心转子及其在一种转子装置中的制造方法。根据本发明专利技术，一个短路环（１８）连接到转子装置（１０）的端面（１１）上，该短路环所使用的是如铜、铝、青铜、黄铜、合适的合金或导电性好的类似材料。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种根据权利要求1前序部分所述的电机的实心转子装置。本专利技术还涉及一种根据权利要求9前序部分所述的用于改进实心转子装置特性的方法。根据感应电机原理运行的电动机通常是使用所说的层迭转子的电机。这种电机在较低转速下会出现振动问题，这是由转子结构造成的，特别是由于转子弯曲刚度差，部分地由于其扭转刚度差以及其平衡的改变或偏移。在相对的低转速下会碰到所说的层迭转子的临界频率问题，这种方式太低了，特别是当转速是从正常情况下加速时。层迭转子的制造还需要若干工序以及特殊的工具和机器，因此制造起来时间长，费用昂贵。因此，已知的技术中，在高速电机中使用的实心转子是由钢制成的，例如用车床加工一块均匀的钢坯，以此来获得更为坚固的结构。实心转子能够实现良好准确的平衡，同时，在不同的转速下，也能保持转子平衡，这样就可以在转子轴承中使用滚珠轴承。然而，实心转子也导致了转子阻抗的增加和电机功率比的减小，电机功率比通常约为0.6-0.7。这种转子的效率系数很低。实心转子是从一块材料制造出来的，在大多数情况下其外圆周是光滑的，然而，这种实心转子一般用于旋转速度高于普通电动机的短路电动机中，例如其转速可达到200000 l/min。然而即使在较低的转速下，例如在所说的速度低于20000 1/min的普通转速下，也仍然存在上面提到的有效系数低和过热这样的问题。英国(GB)专利No.1427818公开了一种改进的实心转子的应用实例。其中所述的一种转子装置包括一个低碳素铁的圆柱形转轴，转轴上设有铜鼠笼用以减小转子阻抗。尽管这种方法改善了转子的硬度并且减小了阻抗，但是仍然存在效率低的问题。除了低效率外，损耗还导致使用期间的严重过热。虽然为了解决过热问题提供了多种不同的冷却系统，但是冷却系统所需要的功率降低了电网的净效率。从制造的角度来说，一个重要的问题是鼠笼的宽的半球形铜部分的连接及其在转子中的固定是很困难的，特别是在较高的转速下。另外，引用文件没有公开或建议任何在其他类型的电动机而不是在高速电动机中使用其所公开的转子装置的方式。由于上述原因，所公开的方法在电动机领域未能得到普遍应用。芬兰专利FI92114公开了一种感应电机转子，为了解决上面提到的问题，在其圆周上涂了一层导电膜。但是这种导电膜很难制造，并且其固定也是有问题的。在很多涂层方法中，转子被高温加热的事实将导致额外的不利因素，高温加热会给转子的机械性能带来了负面的影响。因此，这种方法仍然不能以令人满意且经济的方式解决实心转子机械的问题。本专利技术的目的是克服现有技术的缺点，提供一种全新的用以改善一种电机实心转子特性的方法。本专利技术的另一个目的是提供一种感应电机的改进方法，与已有的方法相比，本方法从实质上改善了电机的效率及其他特性，同时不会出现已有技术中电机的严重过热问题。本专利技术的另一个目的是提供一种低转子阻抗的转子装置。本专利技术的另一个目的是提供一种使电机可以在宽转速范围内使用的结构和方法。本专利技术的另一个目的是提供一种具有低磁场削弱点的实心转子电机结构。这使得例如在宽转速范围内以恒定功率带动电机负荷成为可能。本专利技术的另一个目的是提供一种易于制造并且因此费用低的转子装置。本专利技术的一个目的也是提供一种包括可以使用小气隙而没有任何不利影响的实心转子的电机结构，因而可提高效率系数。本专利技术的目的是提供一种大小和重量都小于已知的感应电机而功率与其相当的电机结构。本专利技术是基于以下惊人的发现通过在实心转子装置的端面上设置由导电性好的材料制成的短路环，就可以改善已知的实心转子电机的特性。更准确地说，根据本专利技术所述结构其主要特征是通过权利要求1-8中特别是权利要求1的特征部分所公开的内容来描述的。根据本专利技术所述方法其主要特征是通过权利要求9-11特别是权利要求9的特征部分所公开的内容来描述的。根据本专利技术的一个最佳实施例，所述装置包括一个坚硬，由一块板材制成的实心转子装置，其端面上适宜地设置有短路环装置，该短路环装置最好使用铜或者导电性好的类似金属材料，如铝、青铜、黄铜、银、金等材料或者已知的合金。根据一个最佳实施例，所述端面或短路环实质上是深的(高的)，通过这种方式就可以获得进一步减小转子阻抗的优点。根据另一个最佳实施例，转子装置的圆周形状是用一块合适的钢坯经车床加工而成，然后将双金属片(例如FeCu)制成的短路环最好通过电焊(EBwelding)、摩擦焊接、激光焊接或者通过钎焊固定在其上，这样相应的钢材就彼此连接在一起了。通过这种方法能够利用已知的方式简便快捷地制成一种能够承受如高转速所造成的应力的坚固结合点。一个更可取的方式是使用双金属片构成的转子导条装置。通过本专利技术可获得的巨大优点是与已有的解决方法相比，实心转子电机的转矩输出能力和效率得到了实质性的改善，而电机过热的问题被大大地减弱。与已知具有同样性能的电动机相比，本专利技术的电动机大小和重量都减小了。本专利技术所述电动机可以在一个相当宽的转速范围内提供同样的最大功率。由于具有尺寸小、重量轻、转速范围宽以及功率曲线平滑等良好特性，本专利技术的电机结构和方法可以用于不同的场合，同一台电动机也可以有几种不同的用途。本专利技术所述的转子装置虽然易于制造，但其结构仍然耐用而可靠，从所述短路环的紧固程度就可看出。下面将参考附图通过一些实施例来描述本专利技术及其其它的目的和优点，所有附图中相同的附图标记指示相同的特征。应该理解的是，以下通过实施例的方式对本专利技术所作的描述并不是要将本专利技术限制在这种连接表现的某种特定形式中，相反，正如权利要求所限定的那样，本专利技术将覆盖包括在本专利技术意图和范围内的所有修饰、类似及替换。附图说明图1是根据本专利技术所述的一种电机的实心转子装置的侧视简图。图2公开了本专利技术转子装置的一个实施例的一个剖面侧视图。图3公开了本专利技术转子装置的另一实施例的一个剖面图。图4公开了为表5所做的测试配置。图5公开了一个通过比较来显示测试结果的表。图1公开了一种实心转子装置10，根据本专利技术，该装置是由一块均匀的钢坯制成的。图1还公开了连接在转子装置10端部(即在其表面11上)的铜短路环18。铜短路环18可以通过摩擦焊接、爆炸焊接或激光焊接连接到转子10的端部11上。根据本专利技术，构建了一组试验性的转子参数，这些给出的参数仅作为可能的一些转子参数的一个范例，参数如下材料为Fe52，直径为98.5mm，长度为100mm，所使用的铜短路环的厚度为10mm。如图1所示，短路环可以实际延伸至自由端面11的整个区域，或者仅在其圆周的一小部分内。短路环18显著地减小了实心转子10的转子阻抗，这就带来了提高电机效率的有益效果。通过这种解决方法，能够缩短转子长度，提供一种比现有技术中所述电机更为紧凑的电机结构。一种优选的短路环材料是，例如铜。其他可能的材料是，如铝、青铜、黄铜、银、金以及由它们组成的各种复合材料，这些材料具有足够的特性来通过转子10的表面11提供充分的导电性从而减小所述的转子阻抗。图2公开了一种从其制造方面来说更为可取的解决方法，在该方法中端环18是由FeCu片(钢-铜片)制成的。这种双金属结构18＇、18″也可以由其它复合材料如钢-铝、钢-黄铜等提供。这种预先制造好的由不同材料如铜和钢18＇和18″构成的双金属片彼此之间可以通过轧压、爆炸焊接或者通过基于冲击波本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机的实心转子装置，其特征在于，一个短路环（１８）被连接到转子装置（１０）的端面（１１）上，所述短路环是由如铜、铝、青铜、黄铜、合适的合金或类似的导电性好的材料制成。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：朱哈皮洛伦，
申请(专利权)人：旋转技术芬兰有限公司，
类型：发明
国别省市：FI[芬兰]