專利名稱：轉(zhuǎn)子組件和制造轉(zhuǎn)子組件的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明通常涉及一種用于電力裝置的轉(zhuǎn)子組件，及一種制造轉(zhuǎn)子組件的方法。
背景技術(shù)：
用于電力裝置的轉(zhuǎn)子組件，包括但不限于感應電機，典型地包括許多層壓電鋼片， 所述層壓電鋼片支撐多個導體條，所述導體條被布置在由電鋼片的層疊部限定的縱向溝道內(nèi)。導體條向外延伸、超過電鋼片的層疊部的軸向端面。轉(zhuǎn)子組件包括第一端環(huán)和第二端環(huán)，其被布置在電鋼片的層疊部的相對的軸向端面處。第一端環(huán)和第二端環(huán)在電鋼片的層疊部的各自的軸向端面處電連接導體條的端部。端環(huán)和導體條可以被同時就地鑄造?？商鎿Q地，第一端環(huán)和第二端環(huán)可以在預模制導體條的端部上、由鋁就地鑄造，所述導體條被定位在層疊部的縱向溝道中。

發(fā)明內(nèi)容
提供了一種用于電力裝置的轉(zhuǎn)子組件。轉(zhuǎn)子組件包括多個層壓電鋼片。多個電鋼片的每一個限定出多個槽。多個槽被布置為圍繞中央軸線成角度且與中央軸線距離相等。 多個層壓電鋼片被布置彼此相鄰，以限定出層疊部，該層疊部具有第一端面和第二端面。第二端面與第一端面沿中央軸線間隔開。多個槽被對齊，以限定出在層疊部中多個縱向溝道。 轉(zhuǎn)子組件還包括多個導體條。多個導體條中的一個被布置在多個縱向溝道的每一個內(nèi)。多個導體條的每一個包括第一端部。該第一端部沿中央軸線軸向延伸超過層疊部的第一端面。第一端環(huán)被布置為靠著且鄰接第一端面。第一端環(huán)至少部分包圍和電連接多個導體條的每一個的第一端部。多個導體條的每一個的第一端部包括與第一端環(huán)機械地互鎖的宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)。提供了一種用于電力裝置的轉(zhuǎn)子組件。轉(zhuǎn)子組件包括多個層壓電鋼片。多個電鋼片的每一個限定出多個槽。多個槽被布置為圍繞中央軸線成角度且與中央軸線距離相等。 多個層壓電鋼片被布置彼此相鄰，以限定出層疊部。層疊部包括第一端面和第二端面。第二端面沿中央軸線與第一端面間隔開。多個槽被對其，以限定出在層疊部中的沿中央軸線延伸的多個縱向溝道。轉(zhuǎn)子組件還包括多個導體條。在多個縱向溝道的每一個內(nèi)設置多個導體條中的一個。多個導體條的每一個包括第一端部和第二端部。該第一端部沿中央軸線軸向延伸超過層疊部的第一端面。第二端部沿中央軸線軸向延伸超過層疊部的第二端面。 第一端環(huán)被布置為靠著且鄰接第一端面。第一端環(huán)至少部分包圍和電連接多個導體條的每一個的第一端部。第二端環(huán)被布置為靠著且鄰接第二端面。第二端環(huán)至少部分包圍和電連接多個導體條的每一個的第二端部。多個導體條的每一個的第一端部和第二端部包括宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)，所述鎖定特征結(jié)構(gòu)分別與第一端環(huán)和第二端環(huán)機械地互鎖。第一端環(huán)和第二端環(huán)由鋁、在多個導體條的第一端部和第二端部上分別就地鑄造。宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)包括凹口，其向內(nèi)延伸到多個導體條的每一個中。提供了一種制造用于電力裝置的轉(zhuǎn)子組件的方法。該方法包括鑄造多個導體條，以限定出在多個導體條的每一個的第一端部和第二端部中的宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)。方法還包括層壓多個電鋼片，以限定出層疊部。層疊部包括第一端面和與第一端面沿中央軸線軸向間隔開的第二端面，和多個縱向溝道，所述多個縱向溝道沿中央軸線在第一端面和第二端面之間延伸。所述多個溝槽圍繞中央軸成角度地間隔開且與中央軸線距離相等。方法還包括將多個導體條中的一個定位在多個縱向溝道的每一個中，從而多個導體條的每一個的第一端部和第二端部分別向外延伸超過層疊部的第一端面和第二端面。該方法還包括在多個導體條的每一個的第一端部的宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)周圍就地鑄造第一端環(huán)，以至少部分包圍和電連接多個導體條的每一個的第一端部。相應地，在每一個導體條的第一端部和第二端部中的宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)分別與就地鑄造的第一端環(huán)和就地鑄造的第二端環(huán)機械地互鎖，以提供在它們之間的更強的機械連接和改進在每一個導體條與第一端環(huán)和第二端環(huán)之間的電連接。本發(fā)明的上述特征和優(yōu)勢及其他特征和優(yōu)勢將從用于實施本發(fā)明的最佳模式的以下詳細描述連同附圖時顯而易見。


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端示俯視圖。圖3是電鋼片的層疊部的示意性側(cè)視圖。圖4是轉(zhuǎn)子組件的放大的示意性不完全俯視圖。圖5是導體條的端部的示意性橫截面圖，其示出宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)的第一可替換實施例。圖6是導體條的端部的示意性橫截面圖，其示出宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)的第二可替換實施例。圖7是導體條的端部的示意性橫截面圖，其示出宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)的第三可替換實施例。圖8是導體條的端部的示意性橫截面圖，其示出宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)的第四可替換實施例。圖9是導體條的端部的示意性橫截面圖，其示出宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)的第五可替換實施例。圖10是導體條的端部的示意性橫截面圖，其示出宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)的第六可替換實施例。
具體實施例方式參考附圖，其中，相同的附圖標記在若干幅視圖中表示相同的部件，轉(zhuǎn)子組件通常在20處示出。轉(zhuǎn)子組件20用于電力裝置，包括但不限于感應電電動機。轉(zhuǎn)子組件20可以通常被稱為鼠籠型轉(zhuǎn)子組件20。參考圖1到3，轉(zhuǎn)子組件20包括多個層壓電鋼片22。單個電鋼片22在圖2中示出。如在圖2中清楚示出的，每一個電鋼片22限定出多個槽M。槽對在電鋼片22的外周邊附近繞中央軸線26成角度設置且距中央軸線沈距離相等。電鋼片22被布置為彼此相鄰且關(guān)于中央軸線沈同心，以限定在圖1和3中示出的層疊部28。參考圖3，層疊部28包括第一端面30和第二端面32。第二端面32與第一端面30沿中央軸線沈間隔開。第一端面30和第二端面32限定出電鋼片22的層疊部觀的相反軸向端面。槽M被對齊以限定出在層疊部28中的多個縱向溝道34?？v向溝道34在第一端面30和第二端面32之間延伸且連接第一端面30和第二端面32。如已知的，縱向溝道34可以沿電鋼片22的層疊部28 的長度被扭曲。電鋼片22可以包括低碳鑄鐵和由(但不限于)低碳鑄鐵制造，所述低碳鑄鐵具有高硅含量以減少渦流損耗，電鋼片可以涂有絕緣復合物以減少同樣可以導致渦流損耗的環(huán)流。參考圖1和3，轉(zhuǎn)子組件20還包括多個導體條36。導體條36中的一個被布置在多個縱向溝道34的每一個內(nèi)。導體條36可以包括以下材料和由(但不限于)以下材料制造純鋁、鍛造鋁合金、鋁復合材料、銅、銅合金、或某些其它導電材料。多個導體條36的每一個包括第一端部38和第二端部40。第一端部38沿中央軸線沈軸向延伸超過層疊部28 的第一端面30。第二端部40沿中央軸線沈軸向延伸超過層疊部觀的第二端面32。相應地，如在圖3中所示，應該理解，導體條36包括沿中央軸線沈的導體長度42，高長度大于電鋼片22的層疊部觀沿中央軸線沈的層疊長度44。每一個導體條36可以包括均勻橫截面形狀，其垂直于在層疊部觀的第一端面30 和第二端面32之間的中央軸線26。如圖所示，在第一端面30和第二端面32之間的導體條36的均勻橫截面形狀包括矩形形狀。然而，應該理解，均勻橫截面形狀可以包括此處未示出或未描述的一些其它形狀。每一個導體條36的第一端部38和第二端部40包括宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)46。 如在此使用的，術(shù)語“宏觀尺寸”被限定為包括具有至少大于50 μ m的尺寸的任何特征結(jié)構(gòu)，及優(yōu)選地大于100 μ m，且其用裸眼可視。宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)46可以包括能夠與就地鑄造(cast in place)的端環(huán)機械地互鎖的、任何合適的表面不規(guī)則性和/或變形。例如，宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)46可以包括但不限于凹口 48，其向內(nèi)延伸到多個導體條36的每一個中。凹口 48可以包括單個凹口 48，或可以可替換地包括沿中央軸線沈彼此軸向間隔開的多個凹口 48。此外，凹口 48可以周向地在每一個導體條36的外周邊周圍延伸，或可以可替換地僅繞每一個導體條36的外周邊的一部分延伸。例如，如果每一個導體條36的均勻橫截面形狀包括示出的矩形形狀，那么凹口 48可以被布置在矩形橫截面形狀的相反的側(cè)面上。凹口 48可以包括但不限于以下中之一垂直于中央軸線沈的三角形橫截面形狀、 垂直于中央軸線26的橢圓形橫截面形狀、垂直于中央軸線沈的梯形橫截面形狀，垂直于中央軸線沈的矩形橫截面形狀或垂直于中央軸線沈的半球形橫截面形狀。宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)46的幾個不同實施例在圖5-10中示出。參考圖5，宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)的第一可替換實施例通常在導體條36的第一端部38處以146示出。宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu) 146包括多個凹口 148，其被布置在導體條36的相對側(cè)上。多個凹口 148的每一個限定出進入到導體條36的大致三角形的凹槽。參考圖6，宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)的第二可替換實施例通常在導體條36的第一端部38處以246示出。宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)246包括被布置在導體條36的每一個相對側(cè)上的單個凹口 M8。每一個凹口 248限定出進入到導體條36中的大致細長的梯形凹槽。參考圖7，宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)的第三可替換實施例通常在導體條36的第一端部38處以346示出。宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)346包括被布置在導體條36的每一個相對側(cè)上的單個凹口 348。每一個凹口 348限定出進入到導體條36 的大致細長的橢圓形凹槽。參考圖8，宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)的第四可替換實施例通常在導體條36的第一端部38處以446示出。宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)446包括被布置在導體條36的相對側(cè)上的多個凹口 448。多個凹口 448的每一個限定出進入到導體條36的大致橢圓形凹槽。參考圖9，宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)的第五可替換實施例通常在導體條36的第一端部38處以546示出。宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)546包括被布置在導體條36的每一個相對側(cè)上的單個凹口討8。每一個凹口 548限定出進入到導體條36的大致細長的楔形凹槽。參考圖10，宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)的第六可替換實施例通常在導體條36的第一端部38處以646示出。宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)646a包括被布置在導體條36的相對側(cè)上的多個凹口 648。多個凹口 648的每一個限定出進入到導體條36的楔形凹槽。應該意識到，宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)46可以包括與圖中示出的那些不同的一些其它幾何形狀，且要求保護的范圍不應限于此處所示的宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)46的具體形狀。參考圖1和4，第一端環(huán)50被布置為靠著且鄰接電鋼片22的層疊部觀的第一端面30。第一端環(huán)50至少部分包圍和電連接每一個導體條36的第一端部38。第二端環(huán)52 被布置為靠著且鄰接電鋼片22的層疊部觀的第二端面32。第二端環(huán)52至少部分包圍和電連接每一個導體條36的第二端部40。第一端環(huán)50和第二端環(huán)52每一個分別在導體條36的第一端部38和導體條36 的第二端部40就地鑄造。優(yōu)選地，第一端環(huán)50和第二端環(huán)52由鋁或鋁合金就地鑄造。然而，應該理解，第一端環(huán)50和第二端環(huán)52可以由一些其它導電材料就地鑄造。第一端環(huán)50 和第二端環(huán)52可以使用任何合適的鑄造工藝鑄造，包括但不限于模壓鑄造工藝、高壓模鑄造工藝、低壓模鑄造工藝或沙模鑄造工藝。如在圖4中所示，在每一個導體條36的第一端部38處的宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)46與第一端環(huán)50機械地互鎖。類似地，在每一個導體條36的第二端部40處的宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)46與第二端環(huán)52機械地互鎖。宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)46是宏觀尺寸的幾何特征結(jié)構(gòu)，其允許第一端環(huán)50和
第二端環(huán)52的就地鑄造的材料流到宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)46中且與宏觀尺寸的鎖定特
征結(jié)構(gòu)46機械地互鎖，由此改善在導體條36和第一端環(huán)50或第二端環(huán)52之間的機械結(jié)
合和電結(jié)合。在宏觀尺度的下宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)46的最小半徑可以由公式1確定 2γR = y⑴其中，R是以微米衡量的宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)46的最小半徑，Y是以N/m衡量的、用于鑄造第一端環(huán)50和/或第二端環(huán)52的液體材料的表面張力，且P是以Atm衡量的在固化期間施加到液體材料的壓力。宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)46的最小半徑是允許鑄造第一端環(huán)50和/或第二端環(huán)52的液體材料完全流到宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)46中且將其填滿的最小尺寸，由此確保在宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)46和就地鑄造的第一端環(huán)50 和/或第二端環(huán)52之間的正確機械鎖閉結(jié)合。在一個大氣壓力時，諸如用重力灌澆沙模鑄造工藝，宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)46的最小半徑R必須大于18 μ m。然而，在更高的壓力下，諸如在高壓模鑄造過程中壓力等于 IOOOOpsi時，宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)46的最小半徑R必須僅大于0. 027 μ m。還披露了一種制造轉(zhuǎn)子組件20的方法。該方法包括將多個電鋼片22層壓在一起， 以限定層疊部觀。如上所述，層疊部觀包括第一端面30和第二端面32。第二端面32沿中央軸線沈與第一端面30軸向間隔開。電鋼片22被如此層壓在一起使得在每一個電鋼片22中的槽M —起協(xié)作，以限定沿中央軸線26、在第一端面30和第二端面32之間延伸的縱向溝道34，凹槽34繞中央軸線沈按角度間隔開且與中央軸線沈距離相等。該方法還包括模制導體條36。導體條36被模制為包括大于電鋼片22的層疊部觀的層疊長度44的導體長度42，從而每一個導體條36的第一端部38和第二端部40分別向外延伸超過第一端面30和第二端面32。導體條36還被模制為限定出在每一個導體條36 的第一端部38和第二端部40中的宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)46。導體條36可以以任何合適的方式模制，包括但不限于使用常規(guī)金屬加工技術(shù)來鑄造導體條36或成形和切割導體條36。該方法還包括將導體條36中的一個定位在每一個縱向溝道34中。導體條36被定位為使得多個導體條36每一個的第一端部38和第二端部40分別向外延伸超過層疊部 28的第一端面30和第二端面32。該方法還包括將層疊部觀(在其中定位有多個導體條36)放置在模具中。該模具限定出空腔，所述空腔限定出第一端環(huán)50和/或第二端環(huán)52的形狀。模具可以包括用于鑄造第一端環(huán)50和/或第二端環(huán)52的任何合適形狀和/或尺寸，且可以取決于用于鑄造第一端環(huán)50和/或第二端環(huán)52的鑄造工藝。方法還包括在多個導體條36每一個的第一端部38的宏觀尺寸鎖定特征結(jié)構(gòu)46 周圍就地鑄造第一端環(huán)50，和在多個導體條36每一個的第二端部40的宏觀尺寸鎖定特征結(jié)構(gòu)46周圍就地鑄造第二端環(huán)52。第一端環(huán)50和第二端環(huán)52被鑄造為至少部分包圍多個導體條36每一個的第一端部38且將該第一端部與第一端環(huán)50電連接，和至少部分包圍多個導體條36每一個的第二端部40且將該第二端部與第二端環(huán)52電連接。鑄造第一端環(huán)50和/或第二端環(huán)52包括將熔融材料注入到模具中，且包圍在多個導體條36每一個的第一端部38中的宏觀尺寸鎖定特征結(jié)構(gòu)46和/或每一個導體條36 的第二端部40中的宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)46。優(yōu)選地，第一端環(huán)50和第二端環(huán)52由鋁或鋁合金鑄造。然而，可用利用一些其它導電材料。鑄造第一端環(huán)50和/或第二端環(huán)52 還可以包括使熔融材料流入并包圍宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)46，以在固化時與宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)46機械地互鎖。鑄造第一端環(huán)50和/或第二端環(huán)52還可以包括當熔融材料固化時將熔融材料壓縮。在鑄造過程期間當熔融材料固化時將熔融材料壓縮能減少在完成的就地鑄造的產(chǎn)品中的孔隙率，提高在導體條的宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)和固化的端環(huán)之間的互鎖強度，以及改進成品的機械性能。盡管已經(jīng)對執(zhí)行本發(fā)明的較佳模式進行了詳盡的描述，但是本領域技術(shù)人員可得知在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)的用來實施本發(fā)明的許多替換設計和實施例。
權(quán)利要求
1.一種用于電力裝置的轉(zhuǎn)子組件，所述轉(zhuǎn)子組件包括多個電鋼片，每一個限定出多個槽，所述槽在中央軸線周圍按角度布置且與該中央軸線距離相等，其中，所述多個電鋼片被布置為彼此相鄰以限定出層疊部，該層疊部具有第一端面和與第一端面沿中央軸線間隔開的第二端面，所述多個槽被對齊以限定出在層疊部中的多個縱向溝道；多個導體條，所述多個導體條中的一個被布置在所述多個縱向溝道的每一個中，其中， 所述多個導體條的每一個包括第一端部，該第一端部沿中央軸線軸向延伸超過層疊部的第一端面；和第一端環(huán)，被布置為靠著和鄰接第一端面且至少部分包圍和電連接所述多個導體條的每一個的第一端部；其中，所述多個導體條的每一個的第一端部包括與第一端環(huán)機械地互鎖的宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子組件，其中，所述多個導體條的每一個包括第二端部，所述第二端部沿中央軸線軸向延伸超過層疊部的第二端面，及還包括第二端環(huán)，該第二端環(huán)被布置為靠著和鄰接第二端面且至少部分包圍和電連接所述多個導體條的每一個的第二端部，其中，所述多個導體條的每一個的第二端部包括與第二端環(huán)機械地互鎖的宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)子組件，其中，第一端環(huán)和第二端環(huán)的每一個在所述多個導體條的每一個的第一端部和第二端部上方就地鑄造。
4.如權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)子組件，其中，第一端環(huán)和第二端環(huán)包括鋁。
5.如權(quán)利要求4所述的轉(zhuǎn)子組件，其中，宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)包括由以下公式限定的最小半徑R R = ^IP其中，Y是用于鑄造第一端環(huán)和/或第二端環(huán)的液體材料的表面張力，及P是在固化期間施加到液體材料的壓力。
6.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子組件，其中，所述多個導體條的每一個包括在層疊部的第一端面和第二端面之間的均勻橫截面形狀。
7.如權(quán)利要求5所述的轉(zhuǎn)子組件，其中，宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)包括凹口，所述凹口向內(nèi)延伸到所述多個導體條的每一個中。
8.如權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)子組件，其中，凹口包括以下中的一種垂直于中央軸線的三角形橫截面形狀，垂直于中央軸線的橢圓形橫截面形狀，垂直于中央軸線的梯形橫截面形狀，垂直于中央軸線的矩形橫截面形狀或垂直于中央軸線的半球形橫截面形狀。
9.如權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)子組件，其中，凹口包括沿中央軸線彼此軸向間隔開的多個凹口。
10.如權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)子組件，其中，凹口周向地圍繞所述多個導體條的每一個的外周邊延伸。
全文摘要
一種用于電力裝置的轉(zhuǎn)子組件，包括許多層壓電鋼片，其限定出多個縱向延伸的溝槽。導體條被布置在每一個溝槽內(nèi)。每一個導體條包括第一端部和第二端部，它們層疊部的相對的軸向端面向外縱向延伸。導體條的第一端部和第二端部包括宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)。第一端環(huán)在第一導體條的端部的上方就地鑄造，第二端環(huán)在第二導體條的端部的上方就地鑄造。在導體條的第一端部和第二端部中的宏觀尺寸的鎖定特征結(jié)構(gòu)分別與就地鑄造的第一端環(huán)和第二端環(huán)機械地互鎖。
文檔編號H02K15/03GK102480181SQ20111037748
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)球科技運作有限責任公司