Ротор с короткозамкнутой обмоткой и способ ее изготовления

 

/

О П И С А Н И Е (1982153

ИЗОВРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДНЗЛЬСТВУ

Союз Советск их

Социалистические республик (61) Доволиительиое к авт. свид-ву (22) Заявлено 26,02.81 (21) 3254190/24-07 с ирисоедииеииеее заявки М

I (23) Приоритет

Опубликовано 15,12.82. Бюллетень М46 (51)М. К .

Н 02 К 15/02

111еудерстеапаб квинтет

СССР во аелеи язебретений в юткрытня (53) УДК 621, З1З, .04(088.8) Дата опубликования описания 15. 12.82

В,А,Игнатов, K,ß,Âèëüäàíîî и В.В.домбровс@ий г (72) Авторы изобретения

1 т

1 и (71) Заявитель (54) РОТОР С КОРОТКОЗДИКНУТОЙ ОБМОТКОЙ

И СПОСОБ ЕГО:ИЗГОТОВЛЕНИЯ .

Изобретение относится к конструкции ротора с короткозамкнутой обмоткой и технологии его изготовления и может .быть использовано в электро" технической промышленности.

Известен способ изготовления ротора с короткозамкнутой обмоткой, согласно которому сердечник иэготав" ливают из порошков железа прессованием, термообрабатывают в защитной среде или вакууме, после чего в пазы сердечника устанавливают обмотку, выполненную прессованием порошка . электропроводного материала 11, Однако по этой технологии полу" чают ротор с пониженным пусковым моментом из-за эффекта вытеснения тока при больших скольжениях, Известен также ротор с короткозамкнутой обмоткой, содержащий сердечник с пазами, выполненный из порошка железа, и обмотку из слоев no" рошков, нижний слой которой, расположенный на дне пазы., выполнен из

2 порошка с высокой электропроводностью, например медного порошка, а по" следующие слои - из порошков электропроводность которых уменьшается по высоте паза Г23.

Известен также способ изготовлеHas ротора декороткозамкнутой обмоткой путем прессования сердечника иэ порошка .железа, термообработки сердечника в защитной среде или вакууме, послойного прессования обмотки в пазах сердечника из порошков с различной электропроводностью и термо" обработки ротора 3 2 ), Недостатком известного технического решения является то, что после термообработки сердечника происходит изменение его размеров, поэтому перед установкой термообработанного

20 сердечника в пресс-форму для прессованитт. слоев обмотки его подвергают калибровке,. что усложняет технологию, Кроме того, при металлокерамической технологии сердечника роль

982153 изоляции мен<ду частицами выполняет керамическая фаза, я случае спекания порошков железа с малым количеством добавок — преимущественно окись железа„При спекании в защитной среде или вакууме при 1200-1300 С происходит интенсивное восстановление этого окисла, в результате чего удельное электросопротивление сердечника уменьшается до значений, !О близких к удельному сопротивлению компактного исходного материала, т,е. получается порошковый сплав, Пониженное сопротивление ограничивает глубину проникновения магнитного поля в сердечник ротора при значениях скольжения, отличных от нуля, что снижает качество сердечника, По известной технологии нельзя получить качественную обмотку из-за различия в теплофизических свойствах порошков с различной электропроводностью, например меди и алюминия, температуры плавления которых отличаются почти в два раза, в результате чего слои обмотки имеют повышенное удельное сопротивление, а сопротивление обмотки из алюминия оказывается соизмеримым с сопротивлением слоя обмотки, полученной из мед.ного порошка, „ Целью изобретения является повышение качества изготавливаемых изделий путем- выравнивания теплофизических свойств порошков обмотки и упро3$ щение технологии.

Поставленная цель достигается тем, что в роторе с короткозамкнутой обмоткой последующие за нижними слои обмотки выполнены из смеси порошка

Щ с высокой электропровод%остью, например медного, и порошка тугоплав.кого материала пониженной электропроводности, например окиси алюминия, причем содержание порошка туго45 . плавкого материала асмеси,,послойно увеличивается на 10-15l от общей массы смеси.

Поставленная цель достигается также, тем, что согласно способу изготовления ротора с::.короткозамкнутои обмоткой до термообработки сердечника проводят прессование слоев обмотки .из порошков с различной электропроводнастью, после чего проводят термообработку ротора в защитной среде или вакууме при 820-900 С.

Кроме тогс, перед прессоаанием слоев обмотки медный порошок подверф гают рекристаллизационному отжиму в защитной среде или вакууме.

На фиг, 1 изображен ротор с короткозамкнутой обмоткой; на фиг, 2 показаны зависимости логарифма константы равновесия и относительной площади фактического контакта от температуры термообработки ротора.

Ротор с короткозамкнутой обмоткой содержит сердечник 1 с пазами, выполненный из порошка железа, легированного кремнием или алюминием, смешанного с пластификатором, например стеаратом цинка, в количестве 0,51 от веса железно о порошка, и обмотку из слоев порошков, нижний слой 2 которой, расположенный на дне паза, выполнен из порошка с высокой электропроводностью, например медного, следующий слой 3 — из смеси порошка с высокой электропроводностьл, например медного и порошка тугоплавкого материала пониженной электропроводности, например окиси алюминия, содержание 10-15l от общей массы смеси, последующий слой 4 выполнен из порошка с высокой электропроводностью, например медного, и порошка тугоплаакого материала пониженной электропроводности, напри мер окиси алюминия (содержание 20303 от общей массы смеси), Изготовление ротора с короткозамкнутой обмоткой осуществляется следующим образом.

В матрицу стальной пресс-формы засЫпают порошок железа,. легированного. кремнием или алюминием, смешанный с пластификатором, например стеаратом цинка, в количестве О,Я

О от веса железного порошка. Выравнивают порошок а матрице и прессуют давлением 600-800 !!Па пуансоном, сообщая прессовке форму сердечника

1 с пазами (см. фиг. 1), Затем извлекают пуансон, засыпают медный порошок в полученные пазы сердечника до поверхности зубцовой зоны и производят прессоаание давлением

200-400 ИПа первого слоя 2 обмотки в пазах сердечника 1 тем же пуансоном, Снова извлекают пуансон„ засыпают смесь медного порошка. с окисью алюминия (содержание последней, например, 104 от общей массы смеси), выравнивают порошок да поверхности зубцоаой зоны и производят прессование тем же пуансоном и давлением очередного слоя обмотки 3, затем формула изобретения

1. Ротор с короткозаикнутой обиот" кой, содержащий сердечник с пазами, выполненный из порошка железа, и об" мотку из слоев порошков, нижний слой которой, расположенный на дне паза, выполнен из порошка с высокой элект.ропроводностью, например медного порошка, а последующие слои - из порошков, электропроводность которых уменьшается по высоте паза, о т л и. ч а ю шийся теи, что, с целью повышения качества изготавливаемых изделий путем выравнивания теплофизических свойств порошков обмотки и упрощения технологии, последующие за нижним слои обмотки выполнены из смеси порошка с высокой электропроводностью, например медного, и

5 9821 аналогичным способом получают следующий слой 4 обмотки из смеси иед" ного порошка с 20 окиси алюминия.

После заполнения пазов сердечника слоями обмотки ротор извлекают из пресс-формы, например, сообщая знаку вертикальное .перемещение в матрице от выталкивателя. Извлеченный ротор помещают в печь с защитной средой, например водородом, и про- 10 изводят нагрев ротора со скоростью

30 С/мин до 820-900 С и термообработку в течение 2-3 ч при этой температуре, После чего производят охлаждение ротора со скоростью 30 С/мин 15 в той же среде до комнатной температуры, для чего переиещают ротор в печи из зоны нагрева.

Дпя повышения проводимости обмотки медный порошок перед прессовани- 20 ем обмоток подвергают рекристаллизационному отжигу в водороде или вакууме при 400-450 > С в течение 1 ч.

Удельное сопротивление спеченного сердечника ротора в большой сте- 1$ пени зависит от направления восстановительно-окислительной реакции, происходящей при термообработке. Это направление определяется свойствами спекаемого материала, парциальным . Зв давлением газовой среды, ее составои и температурой, На фиг, 2 показаны графики зависимостей логарифиа константы равновесия (1д Кр) для окисла железа (Fe0) з> от температуры термообработки ротора в водороде 5 и в углекислои газе 6, полученные экспериментально. Ниже линии равновесия на Фиг. 2 находит— ся обгасть восстановления, вышеобласть окисления.

При температурах спекания 820900ОС окислителЬно-восстановительная реакция в обеих средах эаиедляется (1g К м О). Это обстоятельство позволяет получать термообработанный при этих температурах ротор с повышенным удельныи сопротивлением, в отличие от сердечника, спеченно" го при теипературах более высокого порядка, и с ограниченным ростом оксидной фазы, ухудшающей его прочностные и ферромагнитные свойства, В этих пределах, как.показали экс" перииенты лежит температура аналоЭ

55 гичной реакции в низком (1-.10 Па) вакууме, что объясняется содержанием в спектре остаточных газов аналогичных сред, а также остаточного

3 6 кислорода и несовершенством откачных производственных устройств.

На фиг. 2 показаны также зависимости относительного фактического контакта для обмотки, выполненной из медных порошков, прошедщих 7 и непрошедших 8 отжиг, а также обмоток, выполненных из смеси медного порошка с порошком окиси алюминия в количестве 20 (9) и 40 (10) от общей массы смеси, Из приведенных зависимостей видно, что отоженный порошок 7 позволяет получить лучшее контактирование при 900 С, а неотожженный 8-при 1000ОС. Откуда следует, что при принятой температуре термообработки ротора, 820-900 С целесообразней использовать порошок меди, прошедший отжиг. Это позволяет снизить удельное сопротивление слоя обмотки из чистого порошка, а в смеси с тугоплавким материалом — улучшить использование меди. Присутствие в слоях обмотки различного количества порошка тугоплавкого материала ограничивает возможность контактирования и определяет изменение сопротивления слоев обмотки от слоя к слою, что позволяет получить обмотку с переменным удельным сопротивлением в зависимости от высоты ее размещения в пазу.

Изобретение позволяет повысить качество изготавливаемых изделий за счет выравнивания теплоАизичес" ких свойств порошков обмотки и упрощения технологии.

7 98215 порошка тугоплавкого материала пониженной злектропроводности, например окиси алюминия,,причем содержа" ние порошка тугоплавкого материала в смеси послойно увеличивается на 5

10-153 от общей массы смеси.

2, Способ изготовления ротора с короткозамкнутой обмоткой путем прессования сердечника из порошка железа, термообработки сердечника в за- ® щитной среде или вакууме, послойного прессования обмотки в пазах сердечника из порошков.с различной электропроводностью и термообработки оотора, отличающийся тем, что, с целью повышения качества изготавливаемых изделий путем выравнивания теплофмзических свойств порошков обмотки и упрощения технологии, до термообработки сердеч- © ника проводят прессование слоев обмотки из порошков с различной элек3 8 тропроводностью, после чего проводят термообработку ротора в защитной среде или .вакууме при 820-900ОС.

3. Способ по и. 2, о т л и ч аю шийся тем, что перед прессованием слоев обмотки медный порошок подвергают рекристаллизационному отжигу в защитной среде или ваку" уме.

Источники информации, принятые во .внимание при.экспертизе

1, Альтман А,Б. и др. О применении металпокерамических магнитопроводов в устройствах переменного тока. йорошковая металлургия. - В сб. докладов ЧШ Всесоюзной конференции по прогрессивным методам производства деталей из порошков, Минск, "Высшая школа", 1966.

2. Авторское свидетельство СССР

Н 311338, кл. Н 02 К 3/08, 197ч.

982153

2,0

f,0

Составитель А,Линева

Редактор J1.8еселовская Техред С.Мигунова Корректор Г.Решетник аказ 9730 76 ираж .Подписное

8НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

l>3D35, Иосква; Ж-35, Раувская наб,, д. 4/5

Филиал П1 П " атент, r. жгород, ул, роектная,