[发明专利]一种应用于开关磁阻电机的新型实心转子的制备工艺

说明书

本发明公开了一种应用于开关磁阻电机的新型实心转子的制备工艺，包括如下步骤：熔炼炉内放入6.5%的硅，1%~5%的三氧化二钴以及1%的锰，其余用铁块填充；真空电弧熔炼；之后以80℃/h冷却速度冷却到600℃以下随炉冷或空冷降至室温；取出退火高硅钢样品；采用温轧工艺轧制实心转子；退火处理。本发明制备的新型转子具有杂质较少，化学成分分布均匀，结构致密的特点，温轧工艺能够有效消除产品内应力，而退火工艺则可以消除大量气泡以及第二相夹杂物。

技术领域

本发明涉及一种新型转子在开关磁阻电机上的应用，特别是涉及采用6.5%高硅钢并通过一系列先进加工工艺的制备，应用于电机内部新型实心转子的研发的技术领域。

背景技术

开关磁阻电机具有结构简单，可靠性高，成本低易维修等优点；但是缺点也同样明显，主要表现为转矩波动大，噪声大等原因。因为其转子采用铸铁或铸钢材料,融电路和磁路为一体。在大转差率运行时,趋肤效应比较强烈,涡流及磁通集中在转子表面,转子表面损耗很大。目前使用率并不是很高。以往在电机上使用的是普通铸钢实心转子，这种转子虽然已经得到较为广泛的应用，但是其会导致电机转矩过小，功率较低，在一些大型或重型设备上的应用还存在较大局限性。

转子是限制汽轮机使用寿命的大型锻件，大型汽轮机整体转子可分为有中心孔的空心转子和无中心孔的实心转子，转子结构的差异与锻件的冶金质量密切相关。为了确保转子的安全性，转子打中心孔，去掉中心部位冶金质量差的金属，使大型的空心转子得到了广泛的应用。但空心转子的最大缺点是转子内孔表面的最大应力几乎增加了一倍，降低了转子的疲劳寿命。从转子打中心孔的原因可以推断，如果转子锻件的冶金质量好，转子中的缺陷小而少，转子的组织结构、性能均匀，转子就不必打中心孔。西欧的汽轮机制造厂家和KWU早在20世纪50年代就用优质锻件制造实心转子，有上千根的实心转子在安全运行。因此，用优质锻件制造实心转子是安全可行的。随着现代冶金技术的不断提高，优质锻件率越来越高，实心转子势必将被更多的厂家所选用。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种利用6.5%硅含量的高硅钢在一系列热处理制度下制备的实心转子，与传统铸铁或普通硅钢片制备的实心转子相比，这种新型实心转子主要有以下几个优点：（1）高温下实心转子的离心力大大降低，实心转子的离心力比空心转子约降低70%，蠕变损伤低，允许转子在更高的温度下运行。（2）实心转子的最大静态应力降低，使临界裂纹尺寸变大，延长了转子的使用寿命。（3）实心转子能经受冷态、温态和热态启动引起的热应力，可以较为快速地启动。（4）简化了转子的冷加工工序，降低了转子的制造成本。将这种新型转子应用于开关磁阻电机的做法，属于电动机研发相关技术领域。本发明能够得到组织结构均匀，性能良好的实心转子，此实心转子具有较小的中心应力，较大临界缺陷尺寸，结构简单、机械强度与平衡性优良，独特的涡流特性等优点。本发明是一种有效的提高电机工作性能的方法，适用于开关磁阻电机在更广泛的领域的应用，对高硅钢实心转子机械性能，电磁性能进行评价，适用于材料性能检测技术领域。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种应用于开关磁阻电机的新型实心转子的制备工艺，包括如下步骤：

a. 清扫炉内，放入6.5%的硅，1%~5%的三氧化二钴以及1%的锰，其余用铁块填充；其中硅，钴等以粉末的形式加入。熔炼炉密闭性检验，确保密闭性良好。抽真空，通入Ar或N₂，赶走炉内空气，然后采用电弧熔炼。压力一般<0.05MPa，在熔炼过程中采用电磁搅拌，搅拌频率为7Hz~20Hz，其中优选为12Hz~18Hz；以防止熔炼过程之中出现的成分偏析现象；