用于感應轉(zhuǎn)子組件的鑄造技術的制作方法
【專利說明】用于感應轉(zhuǎn)子組件的鑄造技術
[0001]相關申請的交叉引用
本申請要求于2013年11月8日提交的61/901，539號美國臨時專利申請的權益，通過引用將其全部內(nèi)容并入本文。
技術領域
[0002]本發(fā)明的實施方案大體涉及一種電動機的制造。更特別地，但非排他地，本發(fā)明的實施方案涉及用于制造用于電動機的感應轉(zhuǎn)子組件的鑄造工藝。
【背景技術】
[0003]至少由于轉(zhuǎn)子芯(rotor core)和相關模具的形狀，用于鑄造用于電動機的感應轉(zhuǎn)子組件的常規(guī)工藝經(jīng)常會遇到一些相對顯著的挑戰(zhàn)。例如，鑄造誤差(包括與氣孔、收縮和填充相關的誤差)在感應籠(induct1n cage)的鑄造端板和鑄造導體二者中并不罕見。這樣的鑄造誤差經(jīng)常由高壓注入材料的相對復雜的流路和待鑄體積內(nèi)隨之發(fā)生的飛濺引起。此外，這樣的鑄造誤差可能有損于所得轉(zhuǎn)子組件的性能。例如，鑄造誤差可能對轉(zhuǎn)子組件的至少一部分(如果不是全部)的導電性、導熱性和/或機械強度造成不利影響。另外，鑄造誤差可能對生產(chǎn)平衡性良好的轉(zhuǎn)子組件的能力造成不利影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的一個方面是一種方法，其包括使用于感應轉(zhuǎn)子組件的感應籠的預制第一端板壓靠轉(zhuǎn)子芯的第一端。所述方法還包括使所述感應籠的預制第二端板壓靠所述轉(zhuǎn)子芯的第二端，并且經(jīng)由所述預制第一端板的至少一個或多個流通道，將液態(tài)鑄造材料注入到所述轉(zhuǎn)子芯的一個或多個芯通路中。此外，所述液態(tài)鑄造材料適合于固化為所述感應籠的一個或多個導電性導體。
[0005]本發(fā)明的另一個方面是一種方法，其包括圍繞感應籠的第一端板定位第一模具以形成第一組件部分，并且圍繞所述感應籠的第二端板定位第二模具以形成第二組件部分。此外，使所述第一組件部分和第二組件部分的至少一部分壓靠轉(zhuǎn)子芯的相對端以形成鑄造組件。液態(tài)鑄造材料被注入到所述鑄造組件中，所述液態(tài)鑄造材料的至少一部分適合于在所述轉(zhuǎn)子芯之內(nèi)固化以形成所述感應籠的多個導體。
[0006]本發(fā)明的另一個方面是一種裝置，其包括具有多個芯通路的轉(zhuǎn)子芯和感應轉(zhuǎn)子組件的感應籠。所述感應籠包括多個導體、預制第一端板和預制第二端板。所述多個導體是在所述多個芯通路之內(nèi)并且在所述預制第一端板和預制第二端板的一個或多個流通道之內(nèi)被鑄造的導電性鑄造材料。
【附圖說明】
[0007]本文中的描述參考了隨附的附圖，其中同樣的附圖標記貫穿多個視圖指代同樣的部分。
[0008]圖1闡述了利用本發(fā)明的實施方案的工藝構(gòu)建的感應轉(zhuǎn)子組件的透視圖。
[0009]圖2闡述了針對圖1中所示的感應轉(zhuǎn)子組件的示例性感應籠的透視圖。
[0010]圖3是闡述液態(tài)鑄造材料在根據(jù)所闡述的本發(fā)明的實施方案的鑄造組件中流動的示意圖。
[0011]圖4A-4C闡述了根據(jù)所闡述的本發(fā)明的實施方案的預制第一端板和預制第二端板的流通道的各種構(gòu)型。
[0012]圖5闡述了用于形成根據(jù)所闡述的本發(fā)明的實施方案的感應轉(zhuǎn)子組件的工藝的流程圖。
[0013]圖6A-6F圖解展示了用于形成根據(jù)所闡述的本發(fā)明的實施方案的感應轉(zhuǎn)子組件的工藝。
[0014]當結(jié)合所附的附圖一起閱讀時，將會更好地理解上文中的概述，以及下文中針對本發(fā)明的某些實施方案的詳細描述。出于闡述本發(fā)明的目的，附圖中展示了某些實施方案。然而，應當理解的是，本發(fā)明并不限于附圖中所展示的布置和手段。
【具體實施方式】
[0015]圖1闡述了利用本發(fā)明的實施方案的工藝構(gòu)建的示例性感應轉(zhuǎn)子組件100的透視圖。感應轉(zhuǎn)子組件100可以包括轉(zhuǎn)子芯102和感應籠104。根據(jù)某些實施方案，轉(zhuǎn)子芯102可以由導電性材料(如(例如)鋼和其它材料)的多個堆疊片(stacked sheet) 106構(gòu)建。如圖1和2所示，感應籠104可以包括第一和第二端板108a、108b和多個導體110。如下文所討論，導體110的至少一部分可以在轉(zhuǎn)子芯102內(nèi)部的芯通路之內(nèi)被鑄造，并且可以在至少相對的第一和第二端板108a、108b之間延伸。
[0016]根據(jù)所闡述的實施方案，感應籠104可以使用液態(tài)和固態(tài)材料的組合來形成。例如，根據(jù)某些實施方案，第一和第二端板108a和108b可以是預制固態(tài)部件，該預制固態(tài)部件通過液態(tài)鑄造材料的鑄造被(至少部分地)結(jié)合在一起，該液態(tài)鑄造材料(在固化時)形成多個導體110。這樣的固態(tài)和液態(tài)材料的組合在感應籠104的形成(以及感應轉(zhuǎn)子組件100的相關形成)期間的使用可以提高簡便性，其中液態(tài)鑄造材料可以流過鑄造組件，或以其他方式簡化針對液態(tài)鑄造材料的流路，從而降低沿著液態(tài)鑄造材料的流路形成或出現(xiàn)鑄造誤差的傾向。此外，第一和第二端板108a、108b的預制可以允許在導體110的鑄造之前以可控的方式制造第一和第二端板108a、108b，這避免了(或消除了)在第一和第二端板108a、108b中形成鑄造誤差。替代地，這樣的第一和第二端板108a、108b的預制可以允許第一和第二端板108a、108b由現(xiàn)有材料機械加工得到，而不是通過鑄造形成。以不涉及同時鑄造導體110的方式預制第一端板和第二端板108a、108b還可以增加針對可以用于第一和第二端板108a、108b的材料的種類的選項數(shù)目。此外，無論第一和第二端板108a、108b是否通過單獨的鑄造操作(或者經(jīng)由機械加工)被預制，第一和第二端板108a、108b都可以由多種不同的材料(如(例如)可鍛金屬或鋁、其它材料)預制。此外，根據(jù)某些實施方案，液態(tài)鑄造材料可以是液態(tài)金屬(如(例如)鋁或鋁合金、其它材料)，其至少在轉(zhuǎn)子芯102之內(nèi)將固化為導電性材料。
[0017]圖3是闡述了液態(tài)鑄造材料112在根據(jù)所闡述的本發(fā)明的實施方案的鑄造組件114中流動的示意圖。如圖所示，鑄造組件114可以包括組裝的轉(zhuǎn)子芯102、預制第一端板和預制第二端板108a、108b以及第一和第二模具116a、116b。用于形成轉(zhuǎn)子芯102的多個片106可以包括多個孔，當與轉(zhuǎn)子芯102的相鄰片106對準時，這些孔為轉(zhuǎn)子芯102提供一個或多個轉(zhuǎn)子芯通路118。轉(zhuǎn)子芯通路118適合于接收被注入鑄造組件114中的至少一部分的液態(tài)鑄造材料112。此外，隨后在每一個轉(zhuǎn)子芯通道118之內(nèi)固化的所注入的液態(tài)鑄造材料112可以提供感應籠104的導體110的至少一部分。
[0018]根據(jù)某些實施方案，第一和第二模具116a、116b可以雙雙包括凹槽120，其適合于接收相鄰的第一和第二端板108a、108b的至少一部分的插入，如圖3所示。此外，第一模具116a可以包括多個入口孔122，其適合于接收液態(tài)鑄造材料112的注入或插入。類似地，第二模具116b可以包括一個或多個出口孔124，其適合于接收至少一部分的所注入的液態(tài)鑄造材料112的流動(如果有的話)和/或從鑄造組件114中釋放來自于鑄造組件114內(nèi)部的至少一部分氣體，其可以由所注入的液態(tài)鑄造材料112替代。
[0019]第一和第二端板108a、108b可以被制造成包括一個或多個流通道126，其適合于容納至少一部分的注入的液態(tài)鑄造材料112的通過和固化。至少如圖3和4A-4C所闡述，流通道126可以具有多種不同的形狀和尺寸。選定用于流通道126的形狀和尺寸可以基于多種標準。例如，流通道126可被配置以促進液態(tài)鑄造材料112在鑄造組件114中的流動，從而至少嘗試去協(xié)助最小化(或消除)鑄造誤差的形成。另外，例如，流通道126可以被配置以增強已固化的鑄造材料112和相應的端板108a、108b之間的接觸。例如，通過適當?shù)丶訜岫税?08、108b (如(例如)經(jīng)由流通道126中接收的液態(tài)鑄造材料112的熱量)，有可能形成端板108a、108b和隨后固化的鑄造材料112之間的局部熔融或焊接連接。另外，流通道126的尺寸和/或形狀可以增大端板108a、108b與隨后固化的鑄造材料112的接觸面積的尺寸和/或增強已固化的鑄造材料112和端板108a、108b之間的機械連接。此外，流通道126可以被成形以獲得在鑄造材料112的固化和隨后的熱收縮期間的轉(zhuǎn)子芯102的有利壓縮。
[0020]例如，至少如圖4A和4B所示，根據(jù)某些實施方案，流通道126可以具有第一區(qū)域128a和不同尺寸和/或形狀的第二區(qū)域128b。更具體地，例如，在圖3A中所示的實施方案中，第一和第二區(qū)域128a、128b可以是形狀類似的，但具有不同的尺寸(如(例如)不同的直徑或?qū)挾?。在這樣的實施方案中，尺寸的差異可以允許唇部或凸脊(ledge)130的形成，其可以增加鑄造材料和相關端板108a、108b之間的接觸面積，并且這可以至少協(xié)助第一端板108a、導體110和/或第二端板108b之間的機械連接或鎖定。此外，由唇部或凸脊130提供的表面可以進一步協(xié)助提供一個表面，靠著該表面，液態(tài)鑄造材料112的固化和隨后的熱收縮可以向端板108a、108b，進而向轉(zhuǎn)子芯102施加壓縮力。類似的優(yōu)點還可以通過圖4B中所闡述的流通道126的分別為漸縮的和非漸縮的第一和第二區(qū)域128a、128b的不同形狀和尺寸而獲得。
[0021]圖4C闡述了一種針對流通道126的構(gòu)型，其中流通道126沿著與感應轉(zhuǎn)子組件100的縱向軸線134不平行的中心軸線132延伸。根據(jù)某些實施方案，感應轉(zhuǎn)子組件100的縱向軸線134可以大致平行于芯通路118和/或第一和第二端板108a、108b的類似的縱向軸線。此外，如圖4C所示的流通道126可以具有一個漸縮的或成角度的構(gòu)型，其改變了流通道126沿著每一個流通道126的長度的直徑或?qū)挾取＿@樣的構(gòu)型可以至少增大已固化的鑄造材料和鑄造材料之間的接觸面積，以及提供一種取向，其促進了在鑄造材料112的固化和隨后的熱收縮期間端板108a、108b和/或轉(zhuǎn)子芯102之間的壓縮力的施加。另外，如圖4C所示的實施方案中的流通道126的形狀和取向還可以至少協(xié)助提供一種第一端板108a、導體110和/或第二端板108b之間的相對安全的機械連接或鎖定。
[0022]圖5闡述了用于根據(jù)所闡述的本發(fā)明的實施方案的感應轉(zhuǎn)子組件100的一步法鑄造的工藝200的流程圖。此處所闡述的步驟應當被理解為僅僅是示例性的，并且所述步驟可以被組合或分割，以及添加或刪除，也可以被全部地或部分地重新排序。
[0023]在