專利名稱：感應馬達的轉子的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及感應馬達，且更具體地涉及感應馬達的轉子。
背景技術：
通常，感應馬達包括多個設計規(guī)格，這些設計規(guī)格受操作環(huán)境影響。這種設計規(guī)格的一個示例是從停止啟動感應馬達的旋轉所需的啟動電流。取決于感應馬達的操作環(huán)境的相對溫度，從停止啟動該馬達所需的啟動電流可能增加到高于可行電流量(例如，從諸如電池的電源可用的電流量)。在極低溫范圍下(例如，相對低的平均值溫度范圍，例如低于-150°C、_238 °F或者123K)，啟動電流可能甚至進一步受影響，由此負面影響在具有可用電流限制的極低溫環(huán)境下使用常規(guī)轉子設計的可能性。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式，用于感應馬達的轉子包括:轉子本體，所述轉子本體限定構造成接收馬達軸的中心腔并且具有從其穿過地形成的多個徑向槽，所述多個徑向槽中的每個徑向槽從所述中心腔徑向向外延伸到所述轉子本體的外表面；多個導電桿，這些導電桿被設置在所述轉子本體的所述多個徑向槽內(nèi)，其中，所述多個導電桿中的每個導電桿在每個徑向槽內(nèi)從所述中心腔徑向向外延伸到所述轉子本體的所述外表面；設置在所述轉子本體上的第一端環(huán)，所述第一端環(huán)與所述多個導電桿中的每個導電桿電連通；以及設置在所述轉子本體上的第二端環(huán)，所述第二端環(huán)與所述多個導電桿中的每個導電桿電連通。


被認作本發(fā)明的主題在說明書的結尾處的權利要求中被具體地指出并且明確地要求保護。本發(fā)明的前述以及其他特征和優(yōu)勢從下述詳細說明結合附圖將顯而易見，在附圖中:
圖1是根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的感應馬達的轉子的立體 圖2是圖1的轉子的轉子疊層的立體 圖3是圖1的轉子的轉子疊層和端環(huán)的立體 圖4是圖1的轉子的轉子疊層的弧形節(jié)段的放大截面圖；以及 圖5是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的感應馬達的截面圖。
具體實施方式
如上所述,感應馬達包括可能受操作環(huán)境影響的多種設計規(guī)格,包括目標啟動電流。具體地，在極低溫范圍內(nèi)，啟動馬達所需的啟動電流可能超過規(guī)格，且因此在極低溫環(huán)境中排除常規(guī)轉子設計。然而，本發(fā)明的實施方式提供這樣的感應馬達的轉子，該轉子響應于極低溫范圍內(nèi)的操作而克服常規(guī)轉子設計的缺陷。本發(fā)明的一個或多個實施方式的技術效果和益處包括具有相對穩(wěn)定的啟動電流的轉子，該轉子利用深桿以及表面流場效應的益處以在極低溫范圍內(nèi)實現(xiàn)低的啟動電流。轉到圖1，示出了感應馬達100的轉子的立體圖。如所示的，轉子100包括轉子本體101。轉子本體101可以包括多個轉子疊層。例如，轉子本體101可以由硅鋼疊層(例如，M19規(guī)格硅鋼)或其他合適疊層形成，或者可以由燒結鐵磁粉末形成。轉子100可以包括形成穿過該轉子本體101的中心腔106，使得馬達軸可以設置在該中心腔中。例如，中心腔106可以是構造成接合柱形馬達軸的大致柱形腔。轉子本體101可以包括從其穿過地形成的多個徑向槽107。徑向槽107可以形成在中心腔106附近并且從該中心腔徑向向外延伸。在一個實施方式中，所述多個徑向槽107中的每個徑向槽是敞開槽，而不是半封閉槽，被形成通過轉子本體101的外柱形表面。此外，所述多個徑向槽107中的每個徑向槽可以構造成接收并支承導電深桿102。每個深桿102可以由導電材料形成，該導電材料構造成在室溫下具有相對高的電阻率，所述電阻率響應于溫度降低而以穩(wěn)定速率減少。因此，當溫度降低至極低溫水平時，深桿102的電阻率應當在常規(guī)導體處于室溫下的典型范圍內(nèi)。以這種方式，轉子100在極低溫下的操作特征可以與常規(guī)轉子在室溫下的操作特征相似。用于深桿102的合適材料可以包括鋁銅合金。根據(jù)至少一個示例性實施方式，鋁銅復合物可以包括大約81%的Cu、4.0%的Fe、4.5%的Ni(或Co)、9至9.5%的Al以及1.0%的Mn。具有一定類似電阻率特征的其他合金也是適用的。因此，此處描述的具體合金復合物本質(zhì)上僅是說明性的，以有助于理解在極低溫下這種材料的導電效應。例如，根據(jù)一個示例性實施方式，鋁銅合金包括超過5%的鋁以及至少80%的銅。此外，鋁銅合金可以包括至少百分之八十一(81%)的銅以及百分之九(9%)的鋁。此外，鋁銅合金還可以包括至少百分之四(4%)的鎳或鈷。甚至進一步，鋁銅合金還可以包括至少百分之四(4%)的鐵。因此，數(shù)種不同復合物可以等同地適用于任何期望實施方式。回到圖1，轉子100還包括設置在轉子本體101上的端環(huán)104。每個端環(huán)104可以包括從其穿過地形成的多個徑向槽105，這些徑向槽每個都與轉子本體101的相關徑向槽107互補。因此，深桿102的一些或全部可以突出到每個端環(huán)104的相關徑向槽105中。端環(huán)104可以由導電材料形成，所述導電材料在室溫下具有相對低的電阻率。例如，合適導電材料可以包括銅或鋁。根據(jù)本發(fā)明的至少一個示例性實施方式，每個端環(huán)104由元素銅形成。此外，根據(jù)本發(fā)明的至少一個示例性實施方式，每個端環(huán)104通過多個導電構型103被電連接到全部深桿102。導電構型103可以是構造成促進每個端環(huán)104之間通過深桿102的導電性的焊點或其他合適構型。如果導電構型103是焊點，那么可以使用合適焊接技術，該焊接技術采用深桿102和端環(huán)104的材料屬性。例如，可以使用惰性氣體焊接技術，其包括鎢極惰性氣體(TIG)焊接。因此，可以降低氧化并且實現(xiàn)良好的導電性。此外，每個徑向槽105的截面面積可以基于期望焊接技術被選擇，以促進通過焊接池的構型的合適聚結，從而填充每個徑向槽105。根據(jù)本發(fā)明的至少一個例性實施方式,每個徑向槽105具有三角形截面，從而相對于焊接池接觸每個深桿102而言促進焊接池中的構型最大地接觸來自端環(huán)104的材料。現(xiàn)轉到圖2，提供了圖1的轉子的轉子疊層的立體圖。如所示的，每個深桿102可以從轉子本體101突出，以促進與如圖1所示的端環(huán)104的接合。此外，凹口或鍵槽201可以沿腔106形成，以促進將馬達軸緊固到該腔上。現(xiàn)轉到圖3，提供了圖1的轉子的轉子疊層和端環(huán)的立體圖。如所示的，每個深桿102從轉子本體101突出，以促進與端環(huán)104的接合。如進一步所示的，多個槽105的三角形截面促進形成焊接池，以用于將每個端環(huán)104結合到每個深桿102。現(xiàn)轉到圖4，提供了圖1的轉子的轉子疊層的弧形節(jié)段的放大截面圖。如所示的，轉子本體101的每個徑向槽107徑向向外延伸。此外，每個徑向槽107具有設置成支承相關深桿102的矩形截面。此外，雖然每個深桿102軸向突出到端環(huán)104中，但是實質(zhì)上不存在徑向突出。因此，在轉子100的旋轉期間(如圖5所示)保持轉子100和定子之間的相對穩(wěn)定和最小的氣隙。為了清楚起見，徑向槽107A和107B均被示出為在其中未設置有深桿。圖5是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的包括圖1的轉子100的感應馬達500的截面圖。應當注意的是，為了清楚地目的，端環(huán)104和深桿102被從圖中省略。轉子100的中心腔106的中心軸線與定子501的中心軸線共線。由于徑向槽在轉子本體101內(nèi)的特殊布置以及由于相關深桿的相對高的電阻率，因此當轉子100的旋轉頻率與定子501的旋轉頻率相似時(例如，馬達失速或馬達停止時)，電流和磁通量集中在轉子100和定子501之間的氣隙502附近(例如，表面效應)。當轉子100的旋轉頻率相對于定子501增加時(例如，增加旋轉速度)，那么深桿效應形成通過導電深桿102進入到每個徑向槽107中的驅動電流。由于受每個導電深桿102的材料和端環(huán)104 二者的促進的表面效應和深桿效應，甚至在極低溫下，轉子100也允許相對低的啟動電流以及穩(wěn)定的穩(wěn)態(tài)操作電流。由此，轉子100可以相對穩(wěn)定的并且適合用于極低溫環(huán)境以及空間或宇航環(huán)境中，所述極低溫環(huán)境例如在液態(tài)氫罐(例如，用于極低溫再循環(huán)/熱調(diào)節(jié)應用)內(nèi)。雖然僅結合有限數(shù)量的實施方式詳細地描述了本發(fā)明，但是應當容易理解的是，本發(fā)明不限于這種所公開的實施方式。而是，本發(fā)明能夠被修改以結合在此未描述的任何數(shù)量的變形、修改、替代或等同布置，但這些變形、修改、替代或等同布置是與本發(fā)明的精神和范圍相匹配的。此外，雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的各種實施方式，但是要理解的是，本發(fā)明的多個方面可以僅包括所述實施方式的一些。因此，本發(fā)明應被視為不受前述說明限制，而僅由所附權利要求書的范圍限制。
權利要求
1.一種用于感應馬達的轉子，所述轉子包括: 轉子本體，所述轉子本體限定構造成接收馬達軸的中心腔并且具有從其穿過地形成的多個徑向槽，其中，所述多個徑向槽中的每個徑向槽從所述中心腔徑向向外延伸到所述轉子本體的外表面； 多個導電桿，這些導電桿被設置在所述轉子本體的所述多個徑向槽內(nèi)，其中，所述多個導電桿中的每個導電桿在每個徑向槽內(nèi)從所述中心腔徑向向外延伸到所述轉子本體的所述外表面； 設置在所述轉子本體上的第一端環(huán)，所述第一端環(huán)與所述多個導電桿中的每個導電桿電連通；以及 設置在所述轉子本體上的第二端環(huán)，所述第二端環(huán)與所述多個導電桿中的每個導電桿電連通。
2.根據(jù)權利要求1所述的轉子，其中，所述轉子本體是疊層轉子本體，所述疊層轉子本體由多個疊層形成或者由燒結鐵磁粉末形成。
3.根據(jù)權利要求2所述的轉子，其中，所述疊層轉子本體由多個硅鋼疊層形成。
4.根據(jù)權利要求1所述的轉子，其中，所述多個導電桿中的每個導電桿由其電阻率比元素銅高的材料形成。
5.根據(jù)權利要求1所述的轉子，其中，所述多個導電桿中的每個導電桿由銅合金形成。
6.根據(jù)權利要求5所述的轉子，其中，所述多個導電桿中的每個導電桿由鋁銅合金形成。`
7.根據(jù)權利要求6所述的轉子，其中，所述鋁銅合金包括超過5%的鋁。
8.根據(jù)權利要求6所述的轉子，其中，所述鋁銅合金包括至少百分之八十一(81%)的銅以及百分之九(9%)的鋁。
9.根據(jù)權利要求7所述的轉子，其中，所述鋁銅合金還包括至少百分之四(4%)的鎳或鈷。
10.根據(jù)權利要求9所述的轉子，其中，所述鋁銅合金還包括至少百分之四(4%)的鐵。
11.根據(jù)權利要求1所述的轉子，其中，所述第一端環(huán)包括: 中心孔，所述中心孔與所述轉子本體的所述中心腔互補；以及 第二多個徑向槽，所述第二多個徑向槽從所述第一端環(huán)穿過地形成并且設置成與所述轉子本體的所述多個徑向槽中的每個徑向槽互補。
12.根據(jù)權利要求11所述的轉子，其中，所述多個導電桿中的每個導電桿突出到所述第一端環(huán)的所述第二多個徑向槽中的相關徑向槽中。
13.根據(jù)權利要求12所述的轉子，還包括導電構型，所述導電構型形成在所述第一端環(huán)的所述第二多個徑向槽中的每個徑向槽中，所述導電構型構造成促進每個導電桿與所述第一端環(huán)之間的導電性。
14.根據(jù)權利要求13所述的轉子，其中，所述導電構型是焊點。
15.根據(jù)權利要求14所述的轉子，其中，每個焊點是鎢極惰性氣體(TIG)形成的焊點。
16.根據(jù)權利要求13所述的轉子，其中，所述第二多個徑向槽中的每個徑向槽具有三角形截面，所述三角形截面構造成支承每個導電構型。
17.根據(jù)權利要求11所述的轉子，其中，所述第二端環(huán)包括:中心孔，所述中心孔與所述轉子本體的所述中心腔互補；以及第三多個徑向槽，所述第三多個徑向槽從所述第二端環(huán)穿過地形成并且設置成與所述轉子本體的所述多個徑向槽中的每個徑向槽互補。
18.根據(jù)權利要求17所述的轉子，其中，所述多個導電桿中的每個導電桿突出到所述第二端環(huán)的所述第三多個徑向槽中的相關徑向槽中。
19.根據(jù)權利要求18所述的轉子，還包括導電構型，所述導電構型形成在所述第二端環(huán)的所述第三多個徑向槽中的每個徑向槽中，所述導電構型構造成促進每個導電桿與所述第二端環(huán)之間的導電性。
20.根據(jù)權利要求19所述的轉子，其中，所述第三多個徑向槽中的每個徑向槽具有三角形截面，所述三角形截面構造成支承每個導電構型。
全文摘要
本發(fā)明涉及感應馬達的轉子。用于感應馬達的轉子包括轉子本體，所述轉子本體限定構造成接收馬達軸的中心腔并且具有從其穿過地形成的多個徑向槽，所述多個徑向槽中的每個徑向槽從所述中心腔徑向向外延伸到所述轉子本體的外表面；多個導電桿，這些導電桿被設置在所述轉子本體的所述多個徑向槽內(nèi)，其中，所述多個導電桿中的每個導電桿在每個徑向槽內(nèi)從所述中心腔徑向向外延伸到所述轉子本體的所述外表面；設置在所述轉子本體上的第一端環(huán)，所述第一端環(huán)與所述多個導電桿中的每個導電桿電連通；以及設置在所述轉子本體上的第二端環(huán)，所述第二端環(huán)與所述多個導電桿中的每個導電桿電連通。
文檔編號H02K17/16GK103138515SQ20121035414
公開日2013年6月5日 申請日期2012年9月21日 優(yōu)先權日2011年11月23日
發(fā)明者J.F.吉拉斯, C.C.馬丁 申請人:哈米爾頓森德斯特蘭德空間系統(tǒng)國際有限公司