TWI673941B - 轉子短路環組合結構及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本發明係揭露一種轉子短路環組合結構及其加工方法，其中該轉子短路環組合結構，係包括一轉子鐵芯、兩多孔環片、複數導電銅片、一線環、兩真圓環、及兩短路環。該各多孔環片分別串接於轉子鐵芯兩端，該線環逐一串銜各導電銅片後，將各導電銅片插入轉子鐵芯與多孔環片，並使各導電銅片兩端分別凸出於轉子鐵芯軸向截面外，另配合各真圓環之約束使其呈真圓排列，而各短路環則透過鑄造工藝一體形成於轉子鐵芯及導電銅片兩末端。藉由上述構件之組成，提供結合各導電銅片一體形成短路環結構，俾以克服習知短路環生產上的麻煩與困擾。

Description

轉子短路環組合結構及其加工方法

本發明係有關於一種鑄造工藝相關之技術領域，尤其是指用以轉子短路環生產之一種轉子短路環組合結構及其加工方法。

馬達的設計上，除了利用交流電相位的變化以產生變動的磁場外，更可以利用變動的周圍磁場，以感應中間轉子產生磁場，如此結構下之轉子不必再纏繞線圈，亦不需有碳刷等構造，大幅簡化轉子之構造。請參閱第11、12圖所示，如感應電動機(單相和三相)的鼠籠轉子，在積疊矽鋼片所組成之鐵芯91中穿插導電銅片92(或棒)，兩端利用短路環93連接變成鼠籠型，經周圍變動磁場感應，產生渦流及磁力而旋轉。

習知短路環93的作法和結構，係將多數個短路環銅片931套疊於鐡芯91端面凸出之導電銅片92末端，透過短路環銅片931上之插孔，使各短路環銅片931能相互堆疊焊接至一定厚度。

上述短路環93製造方式有很大的缺點，因為短路環銅片931堆疊中間不一定會密實的貼合，一定會有空隙且每一片短路環銅片931貼合都要焊接一次，工序上相當緩慢，不利產業的生產製造且品質無法穩定，良率、效率都欠佳。

有鑑於上述習知技藝之問題與缺失，本發明之主要目的，乃在於提供一種轉子短路環組合結構及其加工方法，透過局部鑄造的方法以克服上述習知技藝之缺失。

根據本發明上述目的，提出一種轉子短路環組合結構及其加工方法，其中該轉子短路環組合結構，係包括一轉子鐵芯、兩多孔環片、複數導電銅片、一線環、兩真圓環、及兩短路環。該各多孔環片分別串接於轉子鐵芯兩端，該線環逐一串銜各導電銅片後，將各導電銅片插入轉子鐵芯與多孔環片，並使各導電銅片兩端分別凸出於轉子鐵芯軸向截面外，另配合各真圓環之約束使其呈真圓排列，而各短路環則透過鑄造工藝一體形成於轉子鐵芯及導電銅片兩末端。藉由上述構件之組成，提供結合各導電銅片一體形成短路環結構，俾以克服習知短路環生產上的麻煩與困擾。

10‧‧‧轉子鐵芯

12‧‧‧矽鋼片

122‧‧‧鐵芯軸孔

124‧‧‧銅片插孔

126‧‧‧鐵芯穿孔

20‧‧‧多孔環片

22‧‧‧環片軸孔

24‧‧‧環片槽孔

26‧‧‧環片穿孔

30‧‧‧導電銅片

31‧‧‧透孔

32‧‧‧第一側開槽

33‧‧‧第二側開槽

34‧‧‧第三側開槽

35‧‧‧熔融段

40‧‧‧線環

50‧‧‧真圓環

52‧‧‧內環槽

60‧‧‧短路環

S1~S8‧‧‧步驟

<習知>

91‧‧‧鐵心

92‧‧‧導電銅片

93‧‧‧短路環

931‧‧‧短路環銅片

第1圖 係本發明轉子短路環組合結構實施例示意圖。

第2圖 係第1圖所示實施例剖面示意圖。

第3圖 係本發明轉子短路環組合結構局部構件示意圖。

第4圖 係第3圖所示實施例剖面示意圖。

第5圖 係第3圖所示實施例分解示意圖。

第6圖 係第4圖所示實施例局部示意圖。

第7圖 係第5圖所示實施例局部構件示意圖。

第8圖 係第3圖所示實施例另一視角示意圖。

第9圖 係第2圖所示實施例局部示意圖。

第10圖 係本發明轉子短路環組合結構加工方法示意圖。

第11圖 係習知轉子短路環結構實施例示意圖。

第12圖 係第11圖所示實施例局部示意圖。

以下請參照相關圖式進一步說明本發明轉子短路環組合結構及其加工方法實施例，為便於理解本發明實施方式，以下相同元件係採相同符號標示說明。

請參閱第1至2圖所示，本發明之轉子短路環組合結構，其包括一轉子鐵芯10、兩多孔環片20、複數導電銅片30、一線環40、兩真圓環50、及兩短路環60，其中：上述轉子鐵芯10，請參閱第3至5圖所示，係由複數矽鋼片12疊設形成柱狀輪廓體；其中，各矽鋼片12具一鐵芯軸孔122、複數銅片插孔124、複數鐵芯穿孔126。

所述鐵芯軸孔122，係頂、底貫穿矽鋼片12形成。

所述各銅片插孔124，係頂、底貫穿矽鋼片形成，並同心鐵芯軸孔122以放射狀呈環狀配置。

所述各鐵芯穿孔126，係頂、底貫穿矽鋼片12形成，且配置於鐵芯軸孔122與各銅片插孔124之間。

上述各多孔環片20，請參閱第3至5圖所示，係匹配轉子鐵芯10軸向端面之輪廓，且分別串接於轉子鐵芯10軸向之兩端，具有一環片軸孔22、複數環片槽孔24及複數環片穿孔26。

所述環片軸孔22，係同心鐵芯軸孔122頂、底貫穿多孔環片20形成。

所述各環片槽孔24，係同心各銅片插孔124頂、 底貫穿多孔環片20形成。

所述各環片穿孔26，係同心各鐵芯穿孔126頂、底貫穿多孔環片20形成。實施時，環片穿孔26與鐵芯穿孔126匹配提供鎖固元件(螺栓、螺母)，以約束轉子鐵芯10及多孔環片20。

上述各導電銅片30，請參閱第3至7圖所示(圖中所示導電銅片30局部尚未被熔融)，其輪廓呈一長矩形之片體，並分別對應各環片槽孔24(銅片插孔124)插置，使導電銅片30第二長邊端相較於第一長邊鄰近轉子鐵芯10之鐵芯軸孔122。且各導電銅片30延伸方向之一末端具有一透孔31，更於兩末端分別具有一第一、二、及三側開槽32、33、34與一熔融段35。

所述第一側開槽32(請參閱第6、7圖所示)，係對應導電銅片30之第一長邊端凹陷形成。該第一側開槽32為階級槽；其中，第一階級322具有沿導電銅片30延伸方向之軸向開放端(下同)，以及直交軸向開放端方向之徑向開放端(下同)，而第二階級324僅只有徑向開放端。實施時，組裝後之第一側開槽32之第一階級322高度低於多孔環片20之高度，而第二階級324則高於多孔環片20(請參閱第6圖所示)。

所述第二側開槽33(請參閱第6、7圖所示)，係對應導電銅片30之第二長邊端凹陷形成，具有軸向開放端，以及徑向開放端。

所述第三側開槽34(請參閱第6、7圖所示)，係毗鄰第二側開槽33並對應導電銅片30之第二長邊端凹陷形成，具有徑向開放端。

所述熔融段35(請參閱第6、7圖所示)，係由第一、 二側開槽32、33於導電銅片30延伸方向末端所共同界定。

上述線環40，請參閱第4至7圖所示，係逐一穿伸各導電銅片30之透孔31，以約束各導電銅片30，更避免導電銅片30插置於轉子鐵芯10之銅片插孔124及多孔環片20之環片槽孔24後，不會沿轉子鐵芯10軸向下方掉出。

上述真圓環50，請參閱第3至6、8圖所示，係疊設於各導電銅片30之第二側開槽33，藉以調整各導電銅片30沿真圓環50外徑輪廓呈真圓排列(如第8圖所示)。且真圓環50具有一內環槽52。該內環槽52，係徑向凹陷形成於真圓環50之內環壁。

上述各短路環60，請參閱第1、2、9圖所示，係以鑄造工藝分別局部設於多孔環片20上，並局部包覆轉子鐵芯10末端，且包覆各導電銅片30末端(包含第一、二、三側開槽32、33、34與熔融段35)及真圓環50，更局部熔融各導電銅片30之熔融段35(如第9圖)。

請參閱第10圖所示並性配合第1至9圖，本發明之轉子短路環組合結構之加工方法，其包含以下步驟：

步驟S1：製備轉子鐵芯；藉由加工機(包含但不限，沖床或切割機)加工出複數真圓輪廓之矽鋼片12，以及各矽鋼片12上之鐵芯軸孔122、複數銅片插孔124、及複數鐵芯穿孔126，並透過同心疊設各矽鋼片12俾以形成柱狀之轉子鐵芯10。

步驟S2：製備多孔環片；藉由加工機(包含但不限，沖床或切割機)加工出複數真圓輪廓之多孔環片20，以及各多孔環片20上之環片軸孔22、複數環片槽孔24及複數環片穿孔26，並配合鎖固元件同心分別串接於轉子鐵芯10之軸向兩端。

步驟S3：製備複數導電銅片；藉由加工機具(包含 但不限，沖床或切割機)加工出複數匹配銅片插孔124及環片槽孔24截面輪廓之導電銅片30，並在各導電銅片30上加工出透孔31、第一、二、及三側開槽32、33、34及界定出熔融段35。

步驟S4：串接各導電銅片；將線環40逐一穿伸各導電銅片30之透孔31，以約束各導電銅片。

步驟S5：插置各導電銅片；將各導電銅片30相異於透孔31之另一端，對應多孔環片20之環片槽孔24與鐵芯10之各銅片插孔124由上向下軸向插置，並使線環40壓抵於其中一多孔環片20之端面(請參閱第6圖所示)，約束各導電銅片30避免沿環片槽孔24(銅片插孔124)向下滑出，並使各導電銅片30兩末端凸出於轉子鐵芯軸向10之兩端。

步驟S6：加熱轉子鐵芯以預熱各該導電銅片：配合鑄造模具(圖中未示)圍設轉子鐵芯10外周側，並透過一加熱設備(圖中未示)先對轉子鐵芯10進行加熱，使其熱傳導到各導電銅片30及其鑄造模具，讓其升溫至預熱溫度，避免後續步驟發生快速降溫之缺失。實施時，預熱溫度介於攝氏400至600度之間。

步驟S7：鑄造出兩短路環；注入一銅材鑄造液至鑄造模具，讓銅材鑄造液局部積累於多孔環片20上，並局部包覆轉子鐵芯10末端、各導電銅片30末端(第一、二、及三側開槽32、33、34與熔融段35)及真圓環50，更局部熔融各導電銅片30之熔融段35(如第9圖所示)。

由於導電銅片30及鑄造模具都已被預熱到預設溫度，可以避免銅材鑄造液注入時，產生快速溫降的缺失。實施時，鑄造法選用離心鑄造法或真空鑄造，讓銅材鑄造液對各導電銅片30之熔融段35局部形成熱熔而連接成一體，更可讓優 質銅材能佈滿導電銅片30凸出轉子鐵芯軸之兩末端，而氣泡、雜質則因離心作用而朝外徑面集中。

步驟S8：打磨修飾；將成形後之短路環60外周面進行修整，去除表面之凸出物、氣泡或雜質，並修整至預設圓徑。

以上所述說明，僅為本發明的較佳實施方式而已，意在明確本發明的特徵，並非用以限定本發明實施例的範圍，本技術領域內的一般技術人員根據本發明所作的均等變化，以及本領域內技術人員熟知的改變，仍應屬本發明涵蓋的範圍。

Claims (8)

1. 一種轉子短路環組合結構，其包括：一轉子鐵芯，係由複數矽鋼片疊設形成柱狀輪廓體，且各該矽鋼片分別具有頂、底貫穿形成之一鐵芯軸孔、複數銅片插孔、及複數鐵芯穿孔；複數多孔環片，分別串接於該轉子鐵芯軸向之兩端，具有分別具有頂、底貫穿形成且同心該鐵芯軸孔、各該銅片插孔、及各該鐵芯穿孔之一環片軸孔、複數環片槽孔及複數環片穿孔；複數導電銅片，其輪廓略呈一長矩形，並分別對應各該環片槽孔(各該銅片插孔)插置，使各該導電銅片之第二長邊端相較於各該導電銅片之第一長邊毗鄰近該鐵芯軸孔，且各該導電銅片延伸方向之一末端具有一透孔，更於兩末端分別具有一第一、二、及三側開槽與一熔融段；該第一側開槽，係對應各該導電銅片之第一長邊端凹陷形成；該第二、三側開槽，係分別對應各該導電銅片之第二長邊端凹陷形成；該熔融段，係由該第一、二側開槽於該導電銅片延伸方向末端所共同界定；一線環，係穿伸該透孔以串接各該導電銅片；複數真圓環，係分別疊設於對應之各該第二側開槽，調整各 該導電銅片沿各該真圓環外徑輪廓呈真圓排列；複數短路環，係分別局部固設於各該多孔環片上，並局部包覆該轉子鐵芯、各該導電銅片末端及該真圓環；其中，各該短路環更包覆各該導電銅片之該第一、二、三側開槽與該熔融段，且局部熔融該熔融段。
2. 如申請專利範圍第1項所述之轉子短路環組合結構，其中該第一側開槽為階級槽，且該第一側開槽之第一階級具有沿各該導電銅片延伸方向之軸向開放端，以及直交各該導電銅片延伸方向之徑向開放端，又該第一側開槽之第二階級僅只有直交各該導電銅片延伸方向之徑向開放端。
3. 如申請專利範圍第2項所述之轉子短路環組合結構，其中該第一階級高度低於各該多孔環片之疊設高度，而該第二階級則高於各該多孔環片。
4. 如申請專利範圍第1項所述之轉子短路環組合結構，其中該真圓環具有一徑向凹陷形成於該真圓環內側環壁之內環槽。
5. 一種製備如申請專利範圍第1至4項中任一項所述轉子短路環組合結構之加工方法，其包括：(a)製備轉子鐵芯；製備各該真圓輪廓之矽鋼片，以及於各該矽鋼片上成形各該鐵芯軸孔、各該銅片插孔、及各該鐵芯穿孔；(b)製備多孔環片；製備各該多孔環片，以及於各該多孔環片上成形該環片軸孔、各該環片槽孔及各該環片穿孔，並配合鎖固元件同心分別串接於該轉子鐵芯 之軸向兩端；(c)製備複數導電銅片；製備各該導電銅片，及於各該導電銅片上成形各該透孔、該第一、該第二、及該第三側開槽與該熔融段；(d)串接各導電銅片；將該線環逐一穿伸各導電銅片之該透孔，以約束各該導電鋼片；(e)插置各導電銅片；將各該導電銅片相異於該透孔之另一端，對應匹配之各該環片槽孔與各該銅片插孔由上向下軸向插置，並使該線環壓抵於匹配之各該多孔環片上，使各該導電銅片兩末端凸出於該轉子鐵芯軸向兩端；(f)加熱轉子鐵芯以預熱各該導電銅片：配合一鑄造模具圍設該轉子鐵芯外周側，並透過一加熱設備先對轉子鐵芯進行加熱，使其熱傳導到各該導電銅片及該鑄造模具，讓其升溫至預熱溫度；(g)鑄造出兩短路環；注入一銅材鑄造液至該鑄造模具，讓該銅材鑄造液局部積累於各該多孔環片上，並局部包覆該轉子鐵芯、各該導電銅片末端及該真圓環，更局部熔融該熔融段；(h)打磨修飾；將成形後之各該短路環外周面進行修整，去除表面之凸出物、氣泡或雜質，並修整至預設圓徑。
6. 如申請專利範圍第5項所述轉子短路環組合結構之加工方 法，其中步驟(g)中有關鑄造方法可採離心鑄造。
7. 如申請專利範圍第5項所述轉子短路環組合結構之加工方法，其中步驟(g)中有關鑄造方法可採真空鑄造。
8. 如申請專利範圍第5項所述轉子短路環組合結構之加工方法，其中步驟(f)中之預熱溫度介於攝氏400至600。