[发明专利]大型电机铸铝转子离心铸造的方法

说明书

本发明涉及一种离心铸造大型电机转子的工艺方法，属于金属铸造。

目前制造的大、中型鼠笼转子电机均采用铜排结构，由导条和端环焊接而成，因此出现导条在铁芯槽内不固定，产生振动，在电机重载荷、起动频繁时导条易过热；在运行中，导条和端环受到离心力、电磁力和热应力不均匀等多种因素，导条断裂、焊缝开焊等故障经常发生，造成停产停电，带来极大的经济损失。

本发明的目的是以离心铸造的方法提供一种大型电机铸铝转子，以解决大型电机铜排结构转子出现的导条断裂、焊缝开焊的问题。

本发明是以如下技术方案实现的：

将纯铝锭用QR270倾斜式电阻炉熔炼，熔铝液杂质含量要求为：Fe-0.36～0.45％，Si-0.12～0.15％，Fe+Si＜0.5％。浇注的铝液用无毒精炼剂进行精炼处理，保温10～20分钟后除渣烧注，熔炼温度：760～780℃，浇注温度：760℃±10℃。

铁芯预热：按重量、长度和压力三要素要求叠压合格的铁芯，装入预热炉中预热。铁芯预热时间为4～5小时，预热温度为400～500℃，预热炉为台车式火焰反射炉。

铸铝模具结构及预热：铸铝模具由上模和下模组成。浇口位置设在上模端环内侧。其截面积必须满足补缩要求。一般截面积不得小于端环内侧面积的3/4。上、下模要设置排气孔，端环截面积的高和宽的比值小于或等于1。使用前预热温度为90-110℃，喷涂ZnO、水玻璃和H₂O混合液后(ZnO：9～11％，水玻璃：3～5％，其余为水)，模具再次预热，上模为400～500℃，下模为200～250℃，预热时间2～3小时。

转子浇注过程：在作好上述准备工作之后，将预热好的铁芯、模具按要求及先后顺序装夹在自制的机械夹紧无级变速的大离心机上。离心转速根据转子外径大小和实际经验来选择。一般转子外径Φ520～650mm，转速为150～230转/分，Φ700～990mm，转速为120～150转/分。

浇注方法：铝液浇注采用降速浇注法。即起动离心机使其离心转速略低于规定转速，断电后离心机减速旋转，浇注铝液，当浇完2/3铝液时，再起动离心机达满速，连续浇完余下的铝液，再满速旋转50～70秒，待铝液全部凝固后停机拆模，必须注意在浇注过程中不得断流。

本发明制造大型铸铝转子与现有技术铜排结构的大型转子相比具有如下优点：

1、因铁芯、导条和端环铸为整体，增强大型转子刚性；

2、提高了从转子导条向铁芯的热传导能力，降低了转子温升，提高电机使用寿命；

3、可选择任意槽形，提高了启动性能；

4、在铁芯内部设计了多个通风道，使转子温度分布均匀。

实施例1：

YK3200-2/1180型电机转子，其铁芯外径尺寸560mm，内径尺寸300mm，总长度960mm，端环截面高80mm，宽90mm。先将上、下模具预热100℃，喷涂ZnO∶水玻璃∶水的混合液，其配合比例10％∶4％∶86％。然后，模具再次预热，上模温度450℃，时间3小时，下模温度200℃，时间2小时，铁芯预热温度450℃，时间4小时，铝液温度765℃。然后，将模具、铁芯按顺序、工艺要求装夹在无级变速的大离心机上，离心机转速为200转/分，断电后，离心机减速旋转，浇注铝液，当浇完2/3时，再起动离心机，连续浇完余下铝液，满速旋转60秒，待铝液全部凝固后停机拆模。铝液在浇注过程中不得断流。

实施例2：

Y800-2-10型电机转子，其铁芯外径尺寸Φ990mm，内径尺寸Φ710mm，总长度900mm，端环截面高60mm，宽60mm。模具先预热100℃，喷涂ZnO∶水玻璃∶水的混合液，其配合比例为10％∶4％∶86％。将模具再次放在预热炉里预热，上模温度450℃，时间3小时，下模温度200℃，时间2.5小时，铁芯预热温度460℃，时间5小时，铝液温度760℃。然后，将模具、铁芯按工艺顺序要求装夹在无级变速的大离心机上，离心机转速为135转/分，断电后，离心机减速旋转，浇注铝液，当浇完2/3时，再起动离心机，连续浇完余下铝液，满速旋转60秒，待铝液全部凝固后停机拆模。铝液在浇注过程中不得断流。

本发明方法生产的铸铝结构的电机YK3200-2/1180与同类型铜排结构的电机，其实验效果如下：

从上表可以看出铸铝结构电机绝大多数技术性能优于或相当于铜排结构的电机，只是在温升方面低于铜排结构。

本发明铸铝结构的电机每台成本降低1～2万元，整体性能良好，运行可靠，避免了导条断裂、开焊的弊病，转子散热性能好，简化了制造工艺、缩短生产周期等突出特点。