專(zhuān)利名稱(chēng)：免加減重平衡轉(zhuǎn)子及生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明厲于電機(jī)領(lǐng)域，特別涉及一種免加減重平衡轉(zhuǎn)子及生產(chǎn)方法。 背*技術(shù)眾所周知，旋轉(zhuǎn)件的動(dòng)靜平衡矢系到設(shè)備壽命、振動(dòng)、零部件磨損、 無(wú)用功功耗等問(wèn)題。電機(jī)領(lǐng)域，轉(zhuǎn)子的動(dòng)靜平衡直接影響到軸承壽命、發(fā) 熱量、能耗轉(zhuǎn)換率等指標(biāo)，目前解決轉(zhuǎn)子的平衡均采用增減重的辦法，其 只能達(dá)到非工作狀態(tài)靜動(dòng)態(tài)的相對(duì)平衡，在轉(zhuǎn)子溫度升高后又會(huì)被打破， 難以做到工作吋，同一旋轉(zhuǎn)件動(dòng)態(tài)平衡。離心力的經(jīng)典公式厶F離-AF 向-AmV2大/厶i^厶mAr4jr/T2，可以得知離心力F離，只與m、 r有關(guān)。只 要滿足其在任意Ar圓周對(duì)稱(chēng)位置上Am的一致性，E厶F離趨于零?，F(xiàn)有 電機(jī)可分為電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)兩類(lèi)，但均包括有轉(zhuǎn)子軸和堆疊固定在其上的 疊片，疊片邊緣沖剪有齒槽，以放置線纜或者澆鑄鼠籠。 一般疊片選用矽 鋼片或者硅鋼片等導(dǎo)磁材料，由薄板材冷沖剪而成。生產(chǎn)疊片工藝是在同一模具、同一沖床上，按疊片原料板材縱向逐片 沖剪，其沖剪成形的轉(zhuǎn)子片每片的厚度、橢圓度，毛刺的誤差.在其空間 位置上或者在三維位置上具有高度的一致性。疊片轉(zhuǎn)子軸孔邊緣還留有工 藝孔，該工藝孔在重疊成轉(zhuǎn)子吋，起到對(duì)齊作用，也即只需對(duì)齊工藝孔， 其疊片邊緣的齒槽自然對(duì)齊。疊片的平衡關(guān)系到轉(zhuǎn)子的平衡，從現(xiàn)有轉(zhuǎn)子 的生產(chǎn)工藝可見(jiàn)，其本身存在不平衡因素，其一，疊片板材理論上的是均 勻的，但實(shí)際軋制拉伸吋，均會(huì)存在左右厚度不一致的微小誤差，由于疊 片是按一固定方向沖剪成，故所有疊片均存在一致性的左右誤差；其二， 沖床模具罔樣存在誤差，疊片同樣會(huì)存在一致性橢圓度的毛刺。若將這些 高度一致性誤差的疊片，按工藝孔一致重疊在一起吋.若微小的誤差即被 放大了，此吋采用増減配重的辦法，可以調(diào)整至相對(duì)動(dòng)靜態(tài)平衡.但當(dāng)電 機(jī)工作后，由于線耗等做功，使轉(zhuǎn)子溫升加劇，溫升導(dǎo)致體積和半徑變化，改變了原有的動(dòng)靜態(tài)平衡。轉(zhuǎn)子的成型是疊片堆疊在轉(zhuǎn)軸或假軸后在其上澆鑄熔融金厲構(gòu)成鼠 籠，鼠籠兩端具有端環(huán)和風(fēng)扇葉片和配重平衡釘，端環(huán)抵靠在疊片的兩端 上。由于風(fēng)扇葉片的存在，其均勻度難以鑄造的一致和平衡，以及疊片齒 槽沖剪的統(tǒng)一誤差，導(dǎo)致鼠籠分布的不平衡.故現(xiàn)有轉(zhuǎn)子加工過(guò)程需在端 環(huán)上澆鑄有配重釘，待調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子成品平衡吋，在端環(huán)上逬行增減配重以達(dá) 到靜態(tài)的平衡。傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝中一般只能調(diào)整到相對(duì)動(dòng)、靜態(tài)平衡，而當(dāng) 電機(jī)工作后，由于渦流作用.使疊片內(nèi)部發(fā)熱.發(fā)熱的不均勻性導(dǎo)致動(dòng)靜 態(tài)不平衡。如何在生產(chǎn)過(guò)程解決電機(jī)轉(zhuǎn)子的動(dòng)靜平衡即成本發(fā)明硏究的對(duì) 象。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是發(fā)明一種免加減重平衡轉(zhuǎn)子及生產(chǎn)方法，轉(zhuǎn)子疊片釆 用錯(cuò)位堆疊和幵具通風(fēng)孔槽的辦法，來(lái)克服疊片本身誤差導(dǎo)致的不平衡以 及改善疊片內(nèi)部的散熱。本發(fā)明技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種免加減重平衡轉(zhuǎn)子，包括沖剪成 型具有一中心軸孔和邊緣齒槽的疊片、疊片堆疊在轉(zhuǎn)軸上并澆鑄有鼠籠或繞組，其特征是轉(zhuǎn)子中的每一件疊片，依順序從轉(zhuǎn)子軸一端至另一軸端逐 片錯(cuò)位一角度堆疊在一起，該角度為360"除以齒槽數(shù)的約數(shù)。保證堆疊后 所有疊片的齒槽均對(duì)齊，而錯(cuò)位堆疊使每一疊片的誤差相互抵消。所述的每一件疊片至少包含一片疊片，這樣在不影響動(dòng)靜平衡的前提 下，可提高堆疊的效率。疊片上開(kāi)設(shè)有齒槽約數(shù)個(gè)槽孔，槽孔成等分結(jié)構(gòu)分布在同一圓周上。 由于疊片按約數(shù)的等分360°的角度堆疊，在既滿足齒槽對(duì)齊的同吋，其上 的槽孔也能對(duì)齊，提供轉(zhuǎn)子內(nèi)部通風(fēng)散熱之需。所述的免加減重平衡轉(zhuǎn)子的生產(chǎn)方法是1) 疊片原料板材沖剪成型，板材按一個(gè)方向沖剪成型具有一中心軸孔、 邊緣齒槽的疊片以及等分分布在圓周上的槽孔；2) 在轉(zhuǎn)軸上依次錯(cuò)位堆疊疊片，按疊片齒數(shù)約數(shù)等分360"的角度依次逐件錯(cuò)位堆放疊片；3) 澆鑄鼠籠，將堆疊好疊片連同轉(zhuǎn)軸一同放入模具中，向模具澆鑄熔 融金厲，冷卻固化；4) 加工，澆鑄好鼠籠的轉(zhuǎn)子去除鼠籠部分的車(chē)除澆鑄不對(duì)稱(chēng)余量即成 成品。所述的加工是依照轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)基準(zhǔn)對(duì)鼠籠圓周及兩端環(huán)逬行車(chē)削、磨削 精加工，形成平衡的端環(huán)。由于錯(cuò)位堆疊消除了疊片誤差的放大，在保證 鼠籠無(wú)氣泡澆鑄后，只需將鼠籠外圍端環(huán)車(chē)圓加工即可，使其動(dòng)靜平衡值 趨于零。而繞組式轉(zhuǎn)子的生產(chǎn)方法即是1) 疊片原料板材沖剪成型，板材按一個(gè)方向沖剪成型具有一中心軸孔、邊 緣齒槽的疊片以及等分分布在圓周上的槽孔；2) 在轉(zhuǎn)軸上依次錯(cuò)位堆疊疊片，按疊片齒數(shù)約數(shù)等分360°的角度依次逐件 錯(cuò)位堆放疊片；3) 嵌入繞組，在堆疊好疊片的齒槽中嵌入繞組，以轉(zhuǎn)軸為基準(zhǔn)在對(duì)稱(chēng)齒槽 中，嵌入線徑、長(zhǎng)度、質(zhì)霾一致的繞組，并保持其位置一致和所使用的 定位簽質(zhì)量一致；4) 整理繞組線頭即成成品。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，錯(cuò)位疊片方法科學(xué)，既滿足疊片內(nèi)部通風(fēng) 散熱，又可消除疊片加工中形成的誤差，省略鼠籠澆鑄形成的配重及風(fēng)扇 葉片，抵消平衡誤差，配以鼠籠端環(huán)的精加工，確保其具有極好的平衡度。通過(guò)本方法加工的轉(zhuǎn)子具有極好的動(dòng)靜平衡度。
下面結(jié)合具體圖例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明圖1疊片結(jié)構(gòu)立體2疊片錯(cuò)位堆疊矢系立體3轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意4沖剪疊片示意圖6其中l(wèi)一疊片 2—軸孔 3 —齒槽4一槽孔 5 —工藝槽 6 —轉(zhuǎn)軸7 —鼠籠 8 —端環(huán) 9一板材
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)D1、轉(zhuǎn)子疊片1由原料板材按一個(gè)方向逐片沖剪而成，其沖剪 成形的轉(zhuǎn)子疊片每片的厚度、橢圓度，以及毛刺的誤差，在其空間位置， 或者三維位置上是一致的，疊片1中心位沖剪有軸孔2、邊緣沖剪有齒槽3 和個(gè)數(shù)為齒槽約數(shù)的槽孔4, 一般以三至八個(gè)為佳，槽孔4等分結(jié)構(gòu)分布于 同一圓周上。本圖以三個(gè)圓形槽孔4為例，為了辨認(rèn)疊片1的方向性可保 留有工藝槽5。該工藝槽5可與槽孔4-同構(gòu)成等分分布在同一圓周上的槽 孔，或者直接在沖剪通風(fēng)槽4吋，直接沖剪出一個(gè)非圓形通風(fēng)槽，也即工 藝槽可與某一槽孔重疊，形成一與其它槽孔不同的可辨認(rèn)的槽孔。上述的槽孔4可以如圖的孔狀，也可以是槽狀，可根據(jù)具體電機(jī)設(shè)計(jì)指標(biāo)而定，滿足通風(fēng)散熱之需。除了上述將槽孔4分布在同一圓周上，也 可等分分布在兩個(gè)圓周或三個(gè)圓周上，而錯(cuò)位疊片以一個(gè)圓周上的槽孔4 為等分角即可。圖中為18個(gè)齒槽之疊片1實(shí)例，其約數(shù)為1、 2、 3、 6、 9、 18， 一般 取3、 6為佳，疊片可錯(cuò)位120"或60°逬行堆疊，也可在1209等分角或者60° 等分角的同一圓周上開(kāi)設(shè)槽孔4，而后利用槽孔4作為錯(cuò)位角度的基準(zhǔn)，進(jìn) 行堆疊。在大部分長(zhǎng)吋間工作的電機(jī)轉(zhuǎn)子，開(kāi)設(shè)槽孔4對(duì)轉(zhuǎn)子內(nèi)部散熱和 動(dòng)態(tài)平衡均具有良好的效果，且可省略轉(zhuǎn)子兩端的風(fēng)扇；而針對(duì)特種電機(jī)， 如起動(dòng)電機(jī)等，可省略槽孔4，此吋制作疊片l吋，可考慮沖剪工藝孔，作 為錯(cuò)位堆疊吋的基準(zhǔn)。參照?qǐng)D1和圖2,槽孔4的個(gè)數(shù)為轉(zhuǎn)子疊片1齒槽數(shù)的約數(shù)，保證槽 孔4錯(cuò)位堆疊吋，槽孔4也能一致。轉(zhuǎn)子中的每一件疊片1，依順序從轉(zhuǎn)子 軸一端至另一軸端逐片錯(cuò)位一角度堆疊在一起，該角度為360"除以槽孔數(shù)。如圖2，槽孔4數(shù)量為三個(gè)，依次每片疊片錯(cuò)位120°,而且轉(zhuǎn)子堆疊疊片1 的數(shù)量是槽孔4數(shù)量的整數(shù)倍，如圖2,槽孔4數(shù)量為三個(gè)，即需三片疊片 1或者三片的整數(shù)倍疊片重疊后才能達(dá)到靜態(tài)的平衡。錯(cuò)位堆疊可消除因疊 片原料板材及沖剪誤差，哪怕工藝孔5的存在， 一樣可達(dá)到平衡配置。圖2 為一小組的平衡示例，其整數(shù)倍堆疊并固定在轉(zhuǎn)子軸或者假軸上，澆鑄熔 融金屬鼠籠或者嵌入線纜繞組即成如圖3所示的完整轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。所述的一件疊片至少包含一片疊片。為了簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，可將若干疊 片同向堆疊為一件，作為最小疊片單元.而后各疊片單元再按等角度錯(cuò)位 堆疊，同樣可達(dá)到抵消誤差的目的。每一件疊片可以是一片疊片，也可以 是兩片、三片等等，每件疊片數(shù)量以20片之內(nèi)為佳。如圖2,三片疊片可 以理解為三件疊片。若一個(gè)轉(zhuǎn)子的總疊片數(shù)為240片，每件疊片為20片， 即三件疊片為一平衡組，即只需錯(cuò)位12次即可組合成平衡的轉(zhuǎn)子堆疊。參照?qǐng)D3，由于疊片1上開(kāi)設(shè)有槽孔4,使疊片內(nèi)部通風(fēng)性能大大加強(qiáng)， 溫升均勻，無(wú)需在澆鑄鼠籠吋設(shè)在兩端的風(fēng)扇葉片，且采用錯(cuò)位堆疊疊片， 消除了疊片誤差造成的平衡問(wèn)題.可省略鼠籠兩端的增減重配置，澆鑄好 鼠籠的轉(zhuǎn)子，兩端逬行必要的精加工即可達(dá)到靜態(tài)平衡的轉(zhuǎn)子；而由于疊 片內(nèi)部槽孔的設(shè)計(jì)，使溫升均勻，只要達(dá)到靜態(tài)平衡后，其動(dòng)態(tài)平衡也得 以保證。轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)可分為鼠籠式和繞組式，其鼠籠式轉(zhuǎn)子免加減重平衡的生產(chǎn) 方法是1) 疊片原料板材沖剪成型，如圖4所示，在同一副沖剪模具上，板材 9按一個(gè)方向逬料，沖剪成型具有一中心軸孔2、邊緣齒槽3的疊片1以及 等分分布在圓周上的槽孔4,其中還可沖剪有工藝槽5或者一可辨認(rèn)的槽孔 402) 在轉(zhuǎn)軸上依次錯(cuò)位堆疊疊片，將加工好的轉(zhuǎn)軸固定在工裝上，按疊 片槽孔數(shù)的等分角，如120°角，依次逐片錯(cuò)位堆放疊片，使每一疊片1與 相鄰疊片錯(cuò)位120°疊置，保證槽孔4和齒槽3對(duì)齊。在上述錯(cuò)位堆疊在一 起的疊片基礎(chǔ)上，再依順序從轉(zhuǎn)子軸一端至另一軸端逐片錯(cuò)位一小于5度的角度，堆疊后疊片齒槽成螺旋狀，其澆鑄鼠籠或嵌入線纜后即成圖3的 結(jié)構(gòu)，這樣一個(gè)定子齒槽可對(duì)應(yīng)三至五個(gè)轉(zhuǎn)子齒槽，可提高電機(jī)的效率。3) 澆鑄鼠籠，將堆疊好疊片連同轉(zhuǎn)軸一同放入模具中，向模具澆鑄熔 融金屬，冷卻固化；4) 加工，澆鑄好鼠籠的轉(zhuǎn)子車(chē)削鼠籠部分的澆鑄余量毛刺即成成品。 如圖3,依照轉(zhuǎn)軸6旋轉(zhuǎn)基準(zhǔn)對(duì)鼠籠7兩端環(huán)8進(jìn)行精加工，形成平衡的端 環(huán)8。由于釆用通風(fēng)槽孔4的設(shè)計(jì)，使疊片內(nèi)部溫升均勻，無(wú)需轉(zhuǎn)子兩端的 風(fēng)扇，使端環(huán)8能夠得以精加工，獲得極好的平衡度。依本方法生產(chǎn)的轉(zhuǎn) 子具有極好的動(dòng)靜平衡度，免除增減重的辦法調(diào)節(jié)平衡。繞組式轉(zhuǎn)子免加減重平衡的生產(chǎn)方法的疊片方法與上例同，只是嵌入 繞組要求不同，其步驟是1) 疊片原料板材沖剪成型，板材按一個(gè)方向沖剪成型具有一中心軸孔、邊 緣齒槽的疊片以及等分分布在圓周上的槽孔；2) 在轉(zhuǎn)軸上依次錯(cuò)位堆疊疊片，按疊片齒數(shù)約數(shù)等分360°的角度依次逐件 錯(cuò)位堆放疊片；3) 嵌入繞組，在堆疊好疊片的齒槽中嵌入繞組，以轉(zhuǎn)軸為基準(zhǔn)在對(duì)稱(chēng)齒槽 中，嵌入線徑、長(zhǎng)度、質(zhì)量一致的繞組，并保持其位置一致和所使用的 定位簽質(zhì)量一致；4) 整理繞組線頭即成成品。依照上述兩種方法要求.也可制造出混合式結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子。
權(quán)利要求
1、 一種免加減重平衡轉(zhuǎn)子，包括沖剪成型具有一中心軸孔和邊緣齒槽的疊 片、疊片堆疊在轉(zhuǎn)軸上并澆鑄有鼠籠或者繞組，其特征是轉(zhuǎn)子中的每一 件疊片，依順序從轉(zhuǎn)子軸一端至另一軸端逐片錯(cuò)位一角度堆疊在一起，該角度為360°除以齒槽數(shù)的約數(shù)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的免加減重平衡轉(zhuǎn)子，其特征是每一件疊片至少包白一片疊片o
3、 根據(jù)權(quán)利要求l或2所述的免加減重平衡轉(zhuǎn)子，其特征是疊片上開(kāi)設(shè)有 齒槽約數(shù)個(gè)槽孔.槽孔成等分結(jié)構(gòu)分布在同一圓周上。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的免加減重平衡轉(zhuǎn)子，其特征是疊片上沖剪有一個(gè)工藝槽，工藝槽可與某一槽孔重疊，形成一與其它槽孔不同的可辨認(rèn)的槽孔o(hù)
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的免加減重平衡轉(zhuǎn)子.其特征是錯(cuò)位堆疊在一起的 疊片，再依順序從轉(zhuǎn)子軸一端至另一軸端逐片錯(cuò)位一小于5度的角度， 堆疊后疊片齒槽成螺旋狀。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的免加減重平衡轉(zhuǎn)子的生產(chǎn)方法，其特征是1) 疊片原料板材沖剪成型.板材按一個(gè)方向沖剪成型具有一中心軸孔、邊 緣齒槽的疊片以及等分分布在圓周上的槽孔；2) 在轉(zhuǎn)軸上依次錯(cuò)位堆疊疊片，按疊片齒數(shù)約數(shù)等分360°的角度依次逐件 錯(cuò)位堆放疊片；并將堆疊整齊的疊片再依順序從轉(zhuǎn)子軸一端至另一軸端 逐片錯(cuò)位一小于5度的角度，堆疊后疊片齒槽成螺旋狀；3) 澆鑄鼠籠.將堆疊好疊片連同轉(zhuǎn)軸一同放入模具中，向模具澆鑄熔融金 屬，冷卻固化；4) 加工，澆鑄好鼠籠的轉(zhuǎn)子去除鼠籠部分的澆鑄毛刺即成成品。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的免加減重平衡轉(zhuǎn)子的生產(chǎn)方法，其特征是加工依 照轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)基準(zhǔn)對(duì)鼠籠兩端環(huán)逬行精加工，形成平衡的端環(huán)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的免加減重平衡轉(zhuǎn)子的生產(chǎn)方法.其特征是，板材按一個(gè)方向沖剪成型具有一中心軸孔、邊緣齒槽的疊片以及等分分布在圓周上的槽孔；2) 在轉(zhuǎn)軸上依次錯(cuò)位堆疊疊片，按疊片齒數(shù)約數(shù)等分360"的角度依次逐件 錯(cuò)位堆放疊片；3) 嵌入繞組，在堆疊好疊片的齒槽中嵌入繞組，以轉(zhuǎn)軸為基準(zhǔn)在對(duì)稱(chēng)齒槽中，嵌入線徑、長(zhǎng)度、質(zhì)量一致的繞組，并保持其位置一致和所使用的定位簽質(zhì)量一致；4) 整理繞組線頭即成成品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種免加減重平衡轉(zhuǎn)子，包括沖剪成型具有一中心軸孔和邊緣齒槽的疊片、疊片堆疊在轉(zhuǎn)軸上并澆鑄有鼠籠或者繞組，其轉(zhuǎn)子中的每一件疊片，依順序從轉(zhuǎn)子軸一端至另一軸端逐片錯(cuò)位一角度堆疊在一起，該角度為360°除以齒槽數(shù)的約數(shù)。生產(chǎn)方法為1)沖剪疊片；2)在轉(zhuǎn)軸上錯(cuò)位堆疊疊片；3)澆鑄鼠籠或嵌入繞組；4)車(chē)削壓鑄余量即得轉(zhuǎn)子成品。堆疊后所有疊片的齒槽均對(duì)應(yīng)，而錯(cuò)位堆疊使每一疊片的誤差相互抵消，具有良好的平衡度，免除增減重調(diào)節(jié)平衡，帶來(lái)動(dòng)態(tài)不平衡的隱患。
文檔編號(hào)H02K15/16GK101312306SQ20071000899
公開(kāi)日2008年11月26日 申請(qǐng)日期2007年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月23日
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