專利名稱：轉(zhuǎn)子組件和制造轉(zhuǎn)子組件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及用于電氣裝置的轉(zhuǎn)子組件，且涉及該轉(zhuǎn)子組件的制造方法。
背景技術(shù)：
用于電氣裝置，包括但不限于感應(yīng)電馬達(dá)，的轉(zhuǎn)子組件通常包括層疊堆的電鋼片， 其支持多個(gè)導(dǎo)體條，該導(dǎo)體條布置在由層疊堆的電鋼片限定的縱向溝槽中。導(dǎo)體條向外延伸超過層疊的電鋼片的軸向端部表面。轉(zhuǎn)子組件包括布置在層疊堆的電鋼片的相對的軸向端部表面處的第一端部環(huán)和第二端部環(huán)。第一端部環(huán)和第二端部環(huán)在層疊堆的電鋼片的相應(yīng)軸向端部表面處電連接導(dǎo)體條的端部。端部環(huán)和導(dǎo)體條可被同時(shí)鑄造就位。替換地，第一端部環(huán)和第二端部環(huán)可被由鋁鑄造就位，在位于層疊堆的縱向溝槽中的預(yù)形成導(dǎo)體條的端部上。

發(fā)明內(nèi)容
提供一種用于電氣裝置的轉(zhuǎn)子組件。該轉(zhuǎn)子組件包括多個(gè)電鋼片。該多個(gè)電鋼片的每個(gè)限定多個(gè)槽。該多個(gè)槽被關(guān)于中心軸線成角度地且等距地布置。該多個(gè)電鋼片被布置為鄰近彼此，以限定具有第一端部表面和第二端部表面的層疊堆。第二端部表面沿中心軸線被與第一端部表面間隔開。該多個(gè)槽被對齊以在層疊堆中限定多個(gè)縱向溝槽。該轉(zhuǎn)子組件還包括多個(gè)導(dǎo)體條。該多個(gè)導(dǎo)體條中的一個(gè)都被布置在該多個(gè)縱向溝槽中的一個(gè)中。 該多個(gè)導(dǎo)體條的每個(gè)都包括第一端，該第一端沿中心軸線軸向地延伸超過層疊堆的第一端部表面。第一端部環(huán)被布置在第一端部表面上且與其鄰接。第一端部環(huán)至少部分地環(huán)繞和電連接該多個(gè)導(dǎo)體條的每個(gè)的第一端部。該多個(gè)導(dǎo)體條的每個(gè)的第一端部包括帶紋理表面，該表面具有與第一端部環(huán)機(jī)械地互鎖的微尺寸表面不規(guī)則部。還提供一種用于電氣裝置的轉(zhuǎn)子組件。該轉(zhuǎn)子組件包括多個(gè)電鋼片。該多個(gè)電鋼片的每個(gè)都限定關(guān)于中心軸線成角度地且等距地布置的多個(gè)槽。該多個(gè)電鋼片被布置為鄰近彼此，以限定具有第一端部表面和第二端部表面的層疊堆。第二端部表面沿中心軸線與第一端部表面間隔開。該多個(gè)槽被對齊以在沿中心軸線延伸的層疊堆中限定多個(gè)縱向溝槽。該轉(zhuǎn)子組件還包括多個(gè)導(dǎo)體條。該多個(gè)導(dǎo)體條中的一個(gè)都被布置在該多個(gè)縱向溝槽中的一個(gè)中。該多個(gè)導(dǎo)體條的每個(gè)都包括第一端部和第二端部。該多個(gè)導(dǎo)體條的每個(gè)的第一端都沿中心軸線軸向地延伸超過層疊堆的第一端部表面。該多個(gè)導(dǎo)體條的每個(gè)的第二端都沿中心軸線軸向地延伸超過層疊堆的第二端部表面。第一端部環(huán)被布置在第一端部表面上且與其鄰接，且至少部分地環(huán)繞和電連接該多個(gè)導(dǎo)體條的每個(gè)的第一端部。第二端部環(huán)被布置在第二端部表面上且與其鄰接，且至少部分地環(huán)繞和電連接該多個(gè)導(dǎo)體條的每個(gè)的第二端部。該多個(gè)導(dǎo)體條的每個(gè)的第一端部和第二端部包括帶紋理表面，該表面具有微尺寸表面不規(guī)則部。帶紋理表面的微尺寸不規(guī)則部與分別與第一端部環(huán)和第二端部環(huán)機(jī)械地互鎖。第一端部環(huán)和第二端部環(huán)被鑄造就位，分別位于該多個(gè)導(dǎo)體條的第一端部和第二端部上，且導(dǎo)體條在鑄造第一端部環(huán)和第二端部環(huán)之前被預(yù)形成。帶紋理表面的微尺寸不規(guī)則部包括小于ι μ m的平行于導(dǎo)體條的縱向軸線測量的粗糙度，和小于50 μ m的垂直于導(dǎo)體條的縱向軸線測量的幅度。還提供一種用于電氣裝置的轉(zhuǎn)子組件的制造方法。該方法包括形成多個(gè)導(dǎo)體條以在該多個(gè)導(dǎo)體條的每個(gè)的第一端部中限定帶紋理表面，該表面具有微尺寸表面不規(guī)則部。 該方法還包括層疊多個(gè)電鋼片以限定具有第一端部表面和沿中心軸線與該第一端部表面軸向地間隔開的第二端部表面的層疊堆，以及沿中心軸線在第一端部表面和第二端部表面之間延伸的多個(gè)溝槽。該多個(gè)溝槽被關(guān)于中心軸線成角度地且等距地間隔開。該方法還包括將多個(gè)導(dǎo)體條的每一個(gè)都定位在多個(gè)縱向溝槽中的每一個(gè)，從而該多個(gè)導(dǎo)體條的每個(gè)的第一端部向外延伸超過該層疊堆的第一端部表面。該方法還包括將第一端部環(huán)繞該多個(gè)導(dǎo)體條的每個(gè)的第一端部的帶紋理表面的微尺寸表面不規(guī)則部鑄造就位，以至少部分地環(huán)繞且電接觸該多個(gè)導(dǎo)體條的每個(gè)的第一端部。因此，該導(dǎo)體條的每個(gè)的第一端部和第二端部中的帶紋理表面的微尺寸表面不規(guī)則部分別與鑄造就位的第一端部環(huán)和鑄造就位的第二端部環(huán)機(jī)械地互鎖，以在導(dǎo)體條的每個(gè)與第一端部環(huán)和第二端部環(huán)之間提供較強(qiáng)的機(jī)械連接和改善其之間的電連接。當(dāng)結(jié)合附圖時(shí)，從下面的用于執(zhí)行如所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的一些最佳方式和其它實(shí)施例的具體描述可容易地明白本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)，以及其它特征和優(yōu)點(diǎn)。


圖1是轉(zhuǎn)子組件的示意性分解透視圖。圖2是轉(zhuǎn)子組件的電鋼片的示意性平面圖。圖3是層疊堆的電鋼片的示意性平面圖。圖4是導(dǎo)體條的端部的放大示意性透視圖。圖5是轉(zhuǎn)子組件的放大的示意性局部頂部平面視圖。
具體實(shí)施例方式參考附圖，其中在多個(gè)視圖中相同的標(biāo)號指示相同的部件，轉(zhuǎn)子組件一般以20示出。轉(zhuǎn)子組件20用于電氣裝置，包括但不限于感應(yīng)電馬達(dá)。轉(zhuǎn)子組件20可通常被稱為鼠籠型轉(zhuǎn)子組件20。該轉(zhuǎn)子組件20包括多個(gè)電鋼片22。參考圖2，電鋼片22的每個(gè)都限定多個(gè)槽M。 槽M被關(guān)于中心軸線26成角度地且等距地布置，位于電鋼片22的外周邊附近。參考圖1 和3，電鋼片22被布置為彼此相鄰且關(guān)于中心軸線沈同心以限定層疊堆觀。層疊堆觀包括第一端部表面30和第二端部表面32。第二端部表面32沿中心軸線沈與第一端部表面 30間隔開。第一端部表面30和第二端部表面32限定電鋼片22的層疊堆觀的相對的軸向端部表面。槽對被排列(？)成為在層疊堆觀中限定多個(gè)縱向溝槽34。縱向溝槽34在第一端部表面30和第二端部表面32之間延伸并將其連接。如已知的，縱向溝槽34可被沿電鋼片22的層疊堆觀的長度稍微傾斜(skewed)。電鋼片22可包括(但不限于)低碳鑄鐵和由其制造，低碳鑄鐵具有高硅含量以降低渦流損耗，且可被涂覆有絕緣化合物以降低可導(dǎo)致進(jìn)一步渦流損耗的環(huán)流。轉(zhuǎn)子組件20還包括多個(gè)導(dǎo)體條36。在多個(gè)縱向溝槽34中的每一個(gè)中布置多個(gè)導(dǎo)體條36中的一個(gè)。導(dǎo)體條36可包括和由以下材料制造(但不限于)純鋁、鍛造鋁合金、鋁復(fù)合材料、銅、銅合金、或一些其它導(dǎo)電材料。多個(gè)導(dǎo)體條36的每個(gè)都包括第一端部38和第二端部40。第一端部38沿中心軸線沈軸向地延伸超過層疊堆觀的第一端部表面30。第二端部40沿中心軸線沈軸向地延伸超過層疊堆28的第二端部表面32。因此，應(yīng)認(rèn)識到， 導(dǎo)體條36包括沿中心軸線沈的導(dǎo)體長度42，該長度大于沿中心軸線沈的電鋼片22的層疊堆28的堆疊長度44。導(dǎo)體條36的每個(gè)可包括在層疊堆28的第一端部表面30和第二端部表面32之間垂直于中心軸線26的均勻橫截面形狀。如所示，第一端部表面30和第二端部表面32之間的導(dǎo)體條36的均勻橫截面形狀包括矩形。但是，應(yīng)認(rèn)識到，均勻橫截面形狀可包括這里沒有示出或描述的一些其它形狀。參考圖4，導(dǎo)體條36的每個(gè)的第一端部38和第二端部40包括帶紋理表面46，該表面具有微尺寸表面不規(guī)則部48。這里使用的微尺寸包括在0.001和100 μ m的范圍內(nèi)的特征尺寸，且其小于能看到的的通常尺度(即僅當(dāng)放大時(shí)可見的特征)。帶紋理表面46的微尺寸表面不規(guī)則部48可包括能與鑄造就位端部環(huán)機(jī)械地互鎖的任意適當(dāng)表面不規(guī)則部和/或變形，包括但不限于溝槽34、谷底、峰頂、棱、波狀部等。帶紋理表面46的微尺寸表面不規(guī)則部48包括平行于導(dǎo)體條36的縱向軸線50測量的粗糙度。優(yōu)選地，該粗糙度小于ι μ m。更優(yōu)選地，帶紋理表面46的微尺寸表面不規(guī)則部48的粗糙度小于0. 5 μ m。附加地，帶紋理表面46的微尺寸表面不規(guī)則部48包括垂直于導(dǎo)體條36的縱向軸線50測量的幅度。優(yōu)選地，該幅度小于50 μ m。更優(yōu)選地，帶紋理表面 46的微尺寸表面不規(guī)則部48的幅度小于5 μ m。但是，應(yīng)認(rèn)識到，微尺寸表面不規(guī)則部48 的粗糙度和幅度可大于上述數(shù)值。參考圖1和5，第二端部環(huán)M被布置為抵靠并鄰接電鋼片22的層疊堆觀的第一端部表面30。第二端部環(huán)M至少部分地環(huán)繞和電連接多個(gè)導(dǎo)體條36的每個(gè)的第一端部 38。類似地，第一端部環(huán)52 (僅在圖1中示出)被布置為抵靠并鄰接電鋼片22的層疊堆觀的第二端部表面32。第一端部環(huán)52至少部分地環(huán)繞和電連接多個(gè)導(dǎo)體條36的每個(gè)的第二端部40。第一端部環(huán)52和第二端部環(huán)M每個(gè)分別被在導(dǎo)體條36的第一端部38和導(dǎo)體條 36的第二端部40上鑄造就位。優(yōu)選地，第一端部環(huán)52和第二端部環(huán)M被由純鋁或鑄鋁合金鑄造就位。但是，應(yīng)認(rèn)識到，第一端部環(huán)52和第二端部環(huán)M可被由一些其它導(dǎo)電材料鑄造就位。第一端部環(huán)52和第二端部環(huán)M可被使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任意適當(dāng)鑄造工藝鑄造，包括但不限于壓鑄工藝、高壓模鑄工藝、低壓模鑄工藝或砂型鑄造工藝。每個(gè)導(dǎo)體條36的第一端部38處的帶紋理表面46的微尺寸表面不規(guī)則部48與鑄造就位的第一端部環(huán)52機(jī)械地互鎖。類似地，每個(gè)導(dǎo)體條36的第二端部40處的帶紋理表面46的微尺寸表面不規(guī)則部48與鑄造就位的第二端部環(huán)M機(jī)械地互鎖。帶紋理表面46的微尺寸表面不規(guī)則部48是微尺寸幾何特征，其允許第一端部環(huán) 52和第二端部環(huán)M的鑄造就位材料流入帶紋理表面46的微尺寸表面不規(guī)則部48且與帶紋理表面46的微尺寸表面不規(guī)則部48機(jī)械地互鎖，由此改善導(dǎo)體條36與第一端部52或第二端部環(huán)M之間的機(jī)械或電結(jié)合。帶紋理表面46的微尺寸表面不規(guī)則部48的最小半徑可由方程1確定
R = — ( 1 )其中R是以微米測量的微尺寸表面不規(guī)則部48的最小半徑，γ是以N/m測量的用于鑄造第一端部環(huán)52和/或第二端部環(huán)M的液體材料的表面張力，且P是以大氣壓(Atm) 測量的在固化過程中施加至液體材料的壓力。微尺寸表面不規(guī)則部48的最小半徑是允許形成第一端部環(huán)52和/或第二端部環(huán)M的液體材料完全流入和填滿帶紋理表面46的微尺寸表面不規(guī)則部48的最小尺寸，由此確保帶紋理表面46的微尺寸表面不規(guī)則部48與鑄造就位的第一端部環(huán)52和/或第二端部環(huán)M之間的恰當(dāng)?shù)貦C(jī)械鎖定結(jié)合。在一個(gè)大氣壓時(shí)，例如重力澆灌砂型鑄造工藝，微尺寸表面不規(guī)則部48的最小半徑R必須大于18μπι。但是，在高壓時(shí)，例如在高壓模鑄工藝過程中得到的等于IOOOOpsi的壓力時(shí)，微尺寸表面不規(guī)則部48的最小半徑R僅必須大于0. 027 μ m。還披露了一種制造轉(zhuǎn)子組件20的方法。該方法包括層疊多個(gè)電鋼片22在一起以限定層疊堆觀。如上所述，層疊堆觀包括第一端部表面30和第二端部表面32。第二端部表面32沿中心軸線沈與第一端部表面30軸向地間隔開。電鋼片22被以一方式層疊在一起，從而每個(gè)電鋼片22中的槽M —起協(xié)作，以限定沿中心軸線沈在第一端部表面30和第二端部表面32之間延伸的縱向溝槽34，該溝槽34關(guān)于中心軸線沈成角度地且等距地間隔開。該方法還包括形成導(dǎo)體條36。導(dǎo)體條36被形成為包括大于電鋼片22的層疊堆 28的堆疊長度44的導(dǎo)體長度42，從而每個(gè)導(dǎo)體條36的第一端部38和第二端部40分別延伸超過第一端部表面30和第二端部表面32。導(dǎo)體條36還被形成為限定每個(gè)導(dǎo)體條36的第一端部38和第二端部40中的帶紋理表面46中的微尺寸表面不規(guī)則部48。帶紋理表面 48中的微尺寸表面不規(guī)則部48可被以任意適當(dāng)?shù)姆绞叫纬?，包括但不限于本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的水射流切割工藝或電/機(jī)械拋光工藝。導(dǎo)電條36，且特別是帶紋理表面46中的微尺寸表面不規(guī)則部48是在將第一端部環(huán)52和/或第二端部環(huán)M鑄造在導(dǎo)體條36的第一端部38和第二端部40上之前被預(yù)形成。該方法還包括在每一個(gè)縱向溝槽34中定位一個(gè)導(dǎo)體條36。導(dǎo)體條36被定位為使得多個(gè)導(dǎo)體條36的每個(gè)的第一端部38和第二端部40分別向外延伸超過層疊堆觀的第一端部表面30和第二端部表面32。該方法還包括將層疊堆28與定位在其中的多個(gè)導(dǎo)體條36 —起布置在模型中。該模型限定第一端部環(huán)52和/或第二端部環(huán)M。該模型可包括任意適當(dāng)?shù)男螤詈?或尺寸用于鑄造第一端部環(huán)52和/或第二端部環(huán)M，且可依賴于用于鑄造第一端部環(huán)52和/或第二端部環(huán)M的鑄造工藝。該方法包括在多個(gè)導(dǎo)體條36的每個(gè)的第一端部38的帶紋理表面46的微尺寸表面不規(guī)則部48周圍將第一端部環(huán)52鑄造就位，和在多個(gè)導(dǎo)體條36的每個(gè)的第二端部40 的帶紋理表面46的微尺寸表面不規(guī)則部48周圍將第二端部環(huán)M鑄造就位。第一端部環(huán) 52和第二端部環(huán)M被鑄造為至少部分地環(huán)繞且電連接多個(gè)導(dǎo)體條36的每個(gè)的第一端部 38與第一端部環(huán)52，以及至少部分地繞且電連接多個(gè)導(dǎo)體條36的每個(gè)的第二端部40與第二端部環(huán)M。鑄造第一端部環(huán)52和/或第二端部環(huán)M包括將熔化材料注入模型且圍繞多個(gè)導(dǎo)體條36的每個(gè)的第一端部38中的帶紋理表面46中的微尺寸表面不規(guī)則部48和/或每個(gè)導(dǎo)體條36的第二端部40中的帶紋理表面46中的微尺寸表面不規(guī)則部48。優(yōu)選地，第一端部環(huán)52和第二端部環(huán)M被由鋁或鋁合金鑄造。但是，一些其他導(dǎo)電材料可被使用。鑄造第一端部環(huán)52和/或第二端部環(huán)M還可包括將熔化材料流入且圍繞帶紋理表面46中的微尺寸表面不規(guī)則部48，以在固化時(shí)與帶紋理表面46的微尺寸表面不規(guī)則部機(jī)械地互鎖。鑄造第一端部環(huán)52和/或第二端部環(huán)M還可包括在熔化材料固化時(shí)擠壓該熔化材料。在鑄造工藝過程中在熔化材料固化時(shí)擠壓熔化材料降低了完成的鑄造就位產(chǎn)品中的氣孔率，以及改善了完成的產(chǎn)品的機(jī)械性能。該方法還包括在鑄造就位的第一端部環(huán)52和/或第二端部環(huán)M的熔化材料的固化過程中以超聲波頻率振動(dòng)每個(gè)導(dǎo)體條36 —預(yù)定時(shí)間段。優(yōu)選地，超聲波頻率是約等于或大于20KHz。導(dǎo)體條36可被振動(dòng)小于20秒的時(shí)間段，且更優(yōu)選地是等于5秒和10秒之間的時(shí)間段。在鑄造工藝過程中在熔化材料的固化過程中振動(dòng)導(dǎo)體條36可破碎沉積在導(dǎo)體條36的第一端部38和第二端部40的外表面上的任意鋁氧化物，且改善用于鑄造工藝的液體熔化材料和預(yù)形成導(dǎo)體條36之間的浸潤。雖然用于執(zhí)行本發(fā)明的最佳方式已經(jīng)被詳細(xì)描述，與本發(fā)明相關(guān)的本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識到在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)的執(zhí)行本發(fā)明的各種替換設(shè)計(jì)和實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種用于電氣裝置的轉(zhuǎn)子組件，該轉(zhuǎn)子組件包括多個(gè)電鋼片，每個(gè)電鋼片限定關(guān)于中心軸線成角度地且等距地布置的多個(gè)槽，其中該多個(gè)電鋼片被彼此相鄰布置以限定具有第一端部表面和沿中心軸線與該第一端部表面間隔開的第二端部表面的層疊堆，該多個(gè)槽被排列為在該層疊堆中限定多個(gè)縱向溝槽；多個(gè)導(dǎo)體條，在該多個(gè)縱向溝槽的每一個(gè)中布置有多個(gè)導(dǎo)體條的一個(gè)，其中該多個(gè)導(dǎo)體條的每個(gè)都包括沿中心軸線軸向地延伸超過該層疊堆的第一端部表面的第一端部；和第一端部環(huán)被布置成抵靠第一端部表面且與其鄰接，且至少部分地環(huán)繞和電連接該多個(gè)導(dǎo)體條的每個(gè)的第一端部；其中該多個(gè)導(dǎo)體條的每個(gè)的第一端部包括帶紋理表面，該帶紋理表面具有與第一端部環(huán)機(jī)械地互鎖的微尺寸表面不規(guī)則部。
2.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子組件，其中所述多個(gè)導(dǎo)體條的每個(gè)都包括沿所述中心軸線軸向地延伸超過所述層疊堆的第二端部表面的第二端部，且還包括第二端部環(huán)，該第二端部環(huán)被布置成抵靠第二端部表面且與其鄰接，且至少部分地環(huán)繞和電連接該多個(gè)導(dǎo)體條的每個(gè)的第二端部，其中該多個(gè)導(dǎo)體條的每個(gè)的第二端部包括帶紋理表面，該帶紋理表面具有與第二端部環(huán)機(jī)械地互鎖的微尺寸表面不規(guī)則部。
3.如權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)子組件，其中所述第一端部環(huán)和第二端部環(huán)分別被鑄造就位于所述多個(gè)導(dǎo)體條的每個(gè)的第一端部和第二端部上。
4.如權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)子組件，其中所述第一端部環(huán)和第二端部環(huán)包括以下之一且由其制造純鋁、導(dǎo)體級鋁鍛造合金、鑄鋁合金或其組合。
5.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子組件，其中所述帶紋理表面的微尺寸表面不規(guī)則部包括由以下方程限定的最小半徑R R = ^IP其中Y是用于鑄造所述第一端部環(huán)和/或第二端部環(huán)的液體材料的表面張力，且P是在固化過程中施加至該液體材料的壓力。
6.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子組件，其中所述帶紋理表面的微尺寸不規(guī)則部包括平行于導(dǎo)體條的縱向軸線測量的粗糙度和垂直于導(dǎo)體條的縱向軸線測量的幅度，該粗糙度小于 1 μ m,且該幅度小于50 μ m。
7.如權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)子組件，其中所述帶紋理表面的微尺寸表面不規(guī)則部的粗糙度小于0. 5μπι。
8.如權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)子組件，其中所述帶紋理表面的微尺寸表面不規(guī)則部的幅度小于5 μ m0
全文摘要
一種用于電氣裝置的轉(zhuǎn)子組件包括限定了多個(gè)縱向延伸溝槽的電鋼片的層疊堆。導(dǎo)體條被布置在該溝槽的每個(gè)中。導(dǎo)體條的每個(gè)都包括從層疊堆的軸向端部表面向外縱向地延伸的第一端部和第二端部。該導(dǎo)體條的第一端部和第二端部包括帶紋理表面，該表面具有微尺寸表面不規(guī)則部。第一端部環(huán)被鑄造就位于導(dǎo)體條的第一端部上，第二端部環(huán)被鑄造就位于導(dǎo)體條的第二端部上。導(dǎo)體條的第一端部和第二端部中的帶紋理表面分別與鑄造就位的第一端部環(huán)和第二端部環(huán)機(jī)械地互鎖。
文檔編號H02K1/22GK102480180SQ20111037746
公開日2012年5月30日 申請日期2011年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月24日
發(fā)明者D.A.格拉德, Q.王 申請人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司