TWI649941B - 轉子機構及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明涉及一種轉子機構，包含一轉子芯部以及複數個轉子導條。轉子芯部具有複數個裝設槽沿著該轉子芯部周緣排列。每一該轉子導條具有一穿設段與二彎折段，該些穿設段分別位於該些裝設槽中，於每一該轉子導條中，該二彎折段分別連接於該穿設段相對兩端並分別突出於該轉子芯部的相對兩側，且該二彎折段的延伸方向分別與該穿設段的延伸方向夾一角度以共同夾持、固定該轉子芯部。此外，本發明還涉及一種轉子機構的製造方法。
Description
本發明係關於一種轉子機構及其製造方法，特別是一種包含具有彎折段的轉子導條的轉子機構，及其製造方法。
所謂電機，是用於實現將機械能和電能相互轉換的一種電磁做動方式，為工業發展必備的基礎設備之一，其中用電使用量占總電耗能極高的比例，與經濟發展息息相關，已是各行業和人們日常生活中應用最廣泛的產品，例如工具機、水泵、輕工機械，風力發電和水力發電等。
感應馬達，即為電機中最被廣泛使用的種類之一，在傳統的構造上，當定子在通入電流後，會在氣隙產生同步旋轉的磁動勢而產生旋轉的作用，而轉子芯部上分佈有導條，在面對旋轉磁動勢時會產生感應電壓，且轉子芯部兩側設置有短路環，導條會在轉子芯部上產生短路而讓轉子芯部產生感應電流，進而讓轉子芯部上產生磁場而造成轉子芯部的轉動。
其中，傳統上有幾種設置短路環的方式，其一是在導條穿設於轉子芯部後，在轉子芯部兩端分別罩覆二可鑄料形成端環的模具，該二模具分別抵壓導條的相對兩端，以在鑄鋁到模具內時避免導條因鑄鋁的高溫高壓而被推擠出轉子芯部，但這樣的做法需要額外去偵測模具是否確實抵壓導條，有實行上的困難；另一種做法則是在導條穿設於轉子芯部後直接將端環焊接於導條的相對兩端，但焊接程序常常會有斷線等非預期的情況產生。更有業者為了同時兼顧效率與製造性，還提出了銅鋁轉子的設計，但銅鋁轉子通常銅條導體有固定上的問題。
有鑑於此，本發明提供一種轉子機構及其製造方法，可藉以解決傳統上鑄鋁時所產生的問題。
根據本發明所揭露的一種轉子機構，包含一轉子芯部以及複數個轉子導條。轉子芯部具有複數個裝設槽沿著該轉子芯部周緣排列。每一該轉子導條具有一穿設段與二彎折段，該些穿設段分別位於該些裝設槽中，於每一該轉子導條中，該二彎折段分別連接於該穿設段相對兩端並分別突出於該轉子芯部的相對兩側，且該二彎折段的延伸方向分別與該穿設段的延伸方向夾一角度以共同夾持、固定該轉子芯部。
根據本發明所揭露的一種轉子機構的製造方法，包含以下步驟：將複數個轉子導條分別穿設於一轉子芯部上的複數個裝設槽；以及變形該些轉子導條突出於該轉子芯部相對兩側的部分，使得每一該轉子導條相對兩側分別形成二彎折段以夾持固定該轉子芯部。
本發明所揭露的轉子機構及其製造方法，藉由轉子導條具有彎折段以夾持固定轉子芯部，因而在以鑄鋁形成端環的製程中不需要額外以其他輔助固定支撐，且也不需要以焊接的方式形成端環，可解決先前技術中形成端環時的種種問題。
以上之關於本發明揭露內容之說明及以下之實施方式之說明，係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。
以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者，瞭解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。
此外，以下將以圖式揭露本發明之實施例，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到的是，這些實務上的細節非用以限制本發明。另外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之以保持圖面整潔，於此先聲明之。
再者，除非另有定義，本文所使用的所有詞彙，包括技術和科學術語等具有其通常的意涵，其意涵能夠被熟悉此技術領域者所理解。更進一步的說，上述之詞彙的定義，在本說明書中應被解讀為與本發明相關技術領域具有一致的意涵。除非有特別明確的定義，這些詞彙將不被解釋為過於理想化的或正式的意涵。
請參照圖1，圖1係為依據本發明之一實施例的轉子機構的立體圖。本發明提出一種轉子機構1，適用於一電機，但本發明不以電機之種類為限。
以下，將針對轉子機構1進行說明。請接續參閱圖2~5，圖2係為依據本發明之一實施例的轉子機構省略端環的立體圖，圖3係為圖1之轉子機構的局部剖視圖，圖4係為圖1之轉子導條的示意圖，圖5係為圖2之轉子機構的側視圖。
轉子機構1包含一轉子芯部10、多個轉子導條20、多個啟動導條30及二端環50。
轉子芯部10例如是由多片矽鋼片堆疊而成。轉子芯部10上具有多個裝設槽111。裝設槽111貫穿轉子芯部10且沿著轉子芯部10的周緣排列。
此外，轉子芯部10還具有多個啟動槽112，分別與該些裝設槽111相連，且相較該些裝設槽111更遠離轉子芯部10之旋轉軸心C(即啟動槽112位於裝設槽111外側)，以使得轉子芯部10成為雙鼠籠式轉子(double squirrel cage rotor)。但本發明並非以裝設槽111與啟動槽112相連為限，例如於其他實施例中，裝設槽與啟動槽也可不相連通。此外，本發明也非以啟動槽112為限，例如於其他實施例中，轉子芯部也可僅具有裝設槽而讓轉子芯部成為單鼠籠式轉子(single squirrel cage rotor)或深槽鼠籠式轉子(extended bar rotor)。
於本實施例中，裝設槽111與啟動槽112之延伸方向D2與轉子芯部10之旋轉軸心C非平行。也就是說，裝設槽111與啟動槽112相對於轉子芯部10之旋轉軸心呈傾斜(如圖5)，在此情況下，啟動槽112可稱為「斜槽」，有助於增加轉子機構1的啟動特性、減少運轉時的震動與噪音。但本發明並非以此為限，例如於其他實施例中，裝設槽與啟動槽的延伸方向也可與轉子芯部之旋轉軸心保持水平。
轉子導條20分別穿設裝設槽111。進一步來看，每一轉子導條20可由一穿設段211及連接於穿設段211相對兩端的彎折段212所一體構成。穿設段211是指當轉子導條20穿設於轉子芯部10時位於的裝設槽111內的部分，而二彎折段212分別突出裝設槽111而位於轉子芯部10相對兩側，且各彎折段212的延伸方向D1與相連接的穿設段211的延伸方向D2夾一夾角θ。也就是說，彎折段212相對於穿設段211呈傾斜或彎折。藉此，彎折段212可將轉子芯部10固定甚或夾緊。但需理解的是，本發明並非以前述夾角θ之值為限，只要該夾角θ可使彎折段212達到所欲固定、夾緊轉子芯部10的程度，均屬於本發明之範疇。
二端環50與啟動導條30可經由相同的壓注工法一併成形。詳細來說，藉由對轉子芯部10鑄鋁，轉子芯部10之啟動槽112可被鋁料填滿而形成等數量的啟動導條30，而轉子芯部10相對兩端則形成覆蓋彎折段212的端環50。
以下將介紹前述轉子機構1的製造方法，以更詳細說明製造轉子機構的方法。請搭配前述圖式再參閱圖6，圖6係為依據本發明之一實施例的轉子機構的製造方法流程圖。
首先，如步驟S1，提供一轉子芯部10。詳細來說，可將一暫時性軸心(未繪示)穿過堆疊的矽鋼片的中心孔，其與矽鋼片的中心孔為緊配(約略在正負公差0.05毫米以內)，以讓這些矽鋼片堆疊壓制成前述的轉子芯部10。其中，如前所述，轉子芯部10上具有彼此相連的啟動槽112及裝設槽111，沿著轉子芯部10周緣排列。
接著，如步驟S2，將複數個轉子導條20分別穿設於轉子芯部10上的該些裝設槽111。詳細來說，轉子導條20的長度長於轉子芯部10的裝設槽111，該些轉子導條20貫穿該些裝設槽111且可自該些裝設槽111突出於轉子芯部10的相對兩側。其中，轉子導條20例如是由銅所構成，轉子導條20位於裝設槽111中的部分即前述所謂的穿設段211。另外，補充的是，採用插入銅製的轉子導條20的做法有助於降低製造成本，且有助於增加馬達啟動特性。
接著，如步驟S3，變形該些轉子導條20突出轉子芯部10相對兩側的部分，使得每一該轉子導條20相對兩側分別形成二彎折段212。詳細來說，轉子導條20的相對兩端可經由旋轉機具(未繪示)夾持、旋轉而產生扭曲、彎折而形成彎折段212。彎折段212相對於穿設段211呈傾斜或彎折，使得彎折段212可壓緊轉子芯部10的相對兩側，以將轉子芯部10夾持、固定於其之間。
其中，需補充的是，在實際結構中，轉子導條20經由旋轉機具扭曲彎折後，除了彎折段212會相對於穿設段211產生夾角之外，穿設段211也會產生輕微彎曲而與轉子芯部10的堆疊矽鋼片產生更緊密的接觸，進而有助於固定轉子導條20。
此外，需提醒的是，本發明並非以彎折、變形轉子導條20的方式為限，只要是可將轉子導條20兩端產生變形而形成彎折段212以夾持固定轉子芯部10的方式，均屬於本發明之範疇。
另外，在將轉子導條20裝設進入轉子芯部10之前，可將至少二支細直鐵棒(未繪示)插入轉子芯部10之啟動槽112中扭轉轉子芯部10，使得裝設槽111與啟動槽112呈傾斜，讓其延伸方向D2與轉子芯部10的旋轉中心線C非平行。藉此，啟動槽112形成「斜槽」，有助於加強啟動特性，且具有激磁噪音小、震動響應小和提升效率等優點，但該步驟為選用，本發明並非以此為限。
接著，如步驟S4，將導介質鍍於該些彎折段212上，其中，該導介質的熔點與氧化溫度大於鋁的熔點(約為攝氏650度)與氧化溫度(約為攝氏300度)，導介質例如為銀的金屬化合物。
接著，如步驟S5，對該轉子芯部10進行鑄鋁。詳細來說，先移除前述的暫時性軸心，接著將熔融態的鋁料施加於轉子芯部10的相對兩側，以分別在轉子芯部10的相對兩側形成覆蓋該些彎折段212的二端環50。其中，在鑄鋁的過程中，鋁料也會一併填入裝設槽111外側的啟動槽112而形成等數量的啟動導條30，將兩端的端環50相連接，並有助於提升轉子機構1的啟動特性。
由於在步驟S5前已於步驟S4時將導介質鍍於彎折段212上，使得彎折段212於步驟S5鑄鋁時受到導介質的保護而不會被鋁料熔化，以及受到彎折段212的保護而不會愈熱形成氧化層而阻隔彎折段212與鋁料之間的導電性。
另外，值得注意的是，由於轉子導條20的彎折段212可將轉子芯部10夾持固定，因此，在鑄鋁時的壓力不容易使轉子芯部10變形，而轉子導條20也不易受鑄鋁時的壓力而改變其位置。故，在形成端環50的過程中並不需要額外的輔具，且端環50也不需經過焊接程序，可直接經由對轉子芯部10兩端鑄鋁而與啟動導條30一併成形。
由本發明前述之轉子機構與其之製造方法，藉由轉子導條具有彎折段以夾持固定轉子芯部，因而在以鑄鋁形成端環的製程中不需要額外以其他輔助固定支撐，且也不需要以焊接的方式形成端環，可解決先前技術中形成端環時的種種問題。
雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。
1‧‧‧轉子機構
10‧‧‧轉子芯部
20‧‧‧轉子導條
30‧‧‧啟動導條
50‧‧‧端環
111‧‧‧裝設槽
112‧‧‧啟動槽
211‧‧‧穿設段
212‧‧‧彎折段
C‧‧‧旋轉軸心
D1‧‧‧延伸方向
D2‧‧‧延伸方向
S1~S5‧‧‧步驟
θ‧‧‧夾角
圖1係為依據本發明之一實施例的轉子機構的立體圖。 圖2係為依據本發明之一實施例的轉子機構省略端環的立體圖。 圖3係為圖1之轉子機構的局部剖視圖。 圖4係為圖1之轉子導條的示意圖。 圖5係為圖2之轉子機構的側視圖。 圖6係為依據本發明之一實施例的轉子機構的製造方法流程圖。
Claims (10)
- 一種轉子機構，包含：一轉子芯部，具有複數個裝設槽沿著該轉子芯部周緣排列；以及複數個轉子導條，每一該轉子導條具有一穿設段與二彎折段，該些穿設段分別位於該些裝設槽中，於每一該轉子導條中，該二彎折段分別連接於該穿設段相對兩端並分別突出於該轉子芯部的相對兩側，且該二彎折段的延伸方向分別與該穿設段的延伸方向夾一角度以共同夾持、固定該轉子芯部。
- 如請求項1所述之轉子機構，其中該轉子芯部還具有複數個啟動槽，分別連接於該些裝設槽且位於該些裝設槽外側。
- 如請求項1所述之轉子機構，其中每一該裝設槽之一延伸方向與該轉子芯部之一旋轉軸心非平行。
- 如請求項2所述之轉子機構，更包含二端環，分別設置於該轉子芯部的相對兩側且覆蓋該些彎折段。
- 如請求項4所述之轉子機構，更包含複數個啟動導條，分別位於該些啟動槽中，且連接於該二端環之間。
- 如請求項5所述之轉子機構，其中該些啟動導條的材質與該些端環的材質相同。
- 如請求項5所述之轉子機構，其中該些啟動導條的材質與該些轉子導條的材質不同。
- 一種轉子機構的製造方法，其包含下列步驟：將複數個轉子導條分別穿設於一轉子芯部上的複數個裝設槽；以及變形該些轉子導條突出於該轉子芯部相對兩側的部分，使得每一該轉子導條相對兩側分別形成二彎折段以夾持固定該轉子芯部。
- 如請求項8所述之製造方法，其中形成該些彎折段以夾持固定該轉子芯部的步驟之後，更包含：對該轉子芯部進行鑄鋁，以在該轉子芯部相對兩端分別形成二端環以覆蓋該些彎折段，並填滿該轉子芯部上位於該些裝設槽外側的複數個啟動槽。
- 如請求項9所述之製造方法，其中鑄鋁以形成該些端環的步驟之前，更包含：將導介質鍍於該些彎折段上，其中，該導介質的熔點與氧化溫度大於鋁的熔點與氧化溫度。
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