电动机转子铸铝工艺原理

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1、铸铝转子培训教材版权所有 1 电动机转子铸铝工艺原理 铸铝转子工艺 简单的说，三相异步电动机主要由定子和转子两大部分组成，定 子部分主要包括定子铁心、定子绕组和机座等，转子部分主要有转 子铁心、转子绕组和转轴，而我们转子铸铝工序主要完成的就是它 的转子绕组部分。为什么说转子铸铝工序是特殊工序呢？ISO9000： 2000 标准中告诉我们， “凡是对形成的产品是否合格不易或不能经 济地进行验收的过程”即为特殊过程或特殊工序，我们公司确定转 子铸铝、浸漆和电磁线漆包烘干为特殊工序，所以必须对特殊工序 按人、机、料、法、环这五个方面进行确认，只有这五个方面都合 格了，才能确保这些过程实现所策划结果的

2、能力。而且标准中还强 调对特殊工序人员要定期进行设备和工艺方面的培训，要求每年最 少两次，所以这也是本次培训开设的主要目的，去年大家也都参加 过有关铸铝专业知识方面的学习，这里我们再就一些重点内容强调 一下。 一、电机工作原理及转子绕组的种类 首先我们来了解一下交流三相异步电动机的工作原理， 可以帮 助我们来理解为什么转子断条、 细条等会使电阻增大， 要尽量避免， 以及为什么转子两端要用短路环短接等。 工作原理： 当电动机的定子绕组通以三相对称交流电时， 在定 子和转子间便产生以转速 ns旋转的旋转磁场(电能生磁)，由于转 子开始时是静止的， 所以转子导体将被旋转磁场切割， 根据相对运 动的原

3、理， 我们也可以把磁场看成不动， 而转子导体相对磁场旋转 切割磁力线从而产生感生电动势（即 1831 年法拉第发现的电磁感 现象也称“动磁生电” ） ，由于转子导体两端已被短路环短接，导体 已构成闭合回路， 所以转子导体内也相应产生感生电流。 有感生电 流的转子导体即为通电导体， 通电导体在磁场中就会受到电磁力的 作用（电磁生力） ，产生电磁力矩最终带动转子旋转，而且我们还 可以根据左手定则判断出转子导体的旋转方向， 与旋转磁场的方向 是相同的，只不过是以略小于旋转磁场转速 ns的速度运转的，这 铸铝转子培训教材版权所有 2 也是异步电动机名称的由来。 所以说转子绕组的主要作用就是产生感生电动

4、势和电流， 并在 旋转磁场的作用下产生电磁力矩而使转子转动， 所以要求转子绕组 的导电性能比较好（铝的电阻率为 2.910-8m 2/m，铜的电阻率为 1.7810-8 m 2/m） 。转子绕组按所采用的材料不同可以分为铜排 转子和铸铝转子两种， 铜排转子使用成型铜杆， 按一定长度下料后， 打入转子槽中，两端与端环焊牢；铸铝转子是用铸铝方法，铸出槽 内的导条和铁心两端的端环、 平衡柱和风扇叶片， 使转子成为一个 坚实的整体。 而转子绕组按结构又可分为笼型和绕线型两种， 我们 的铸铝转子就属于笼型转子， 因为如果把铁心去掉， 绕组就像一个 笼子，故常称为笼型绕组。 二、转子铸铝方法 我公司所采用

5、的转子铸铝方法主要有离心铸铝和压力铸铝两种。 下面分别来看一下这两种铸铝方法的工作原理和特点。 （一）压力铸铝 工作原理是用压力将融化好的金属铝液注入型腔，待冷却凝固 成铸件。其特点有： （1）在压铸过程的始终，压力起着主要作用。 （2）压铸时，金属液在高速冲型过程中，如果型腔中的气体来不及 排出，就会被卷入金属内产生气孔。 （3）由于金属液充型过程是在压力作用下进行的，转子铁心可在冷 态下压铸。 （4）生产效率高，易实现机械化、自动化，从而可减轻劳动强度。 （二）离心铸铝 工作原理是将融化好的金属铝液注入旋转着的铝模中，使之在 离心力的作用下充满型腔，并凝固。其特点有： （1）离心力对铸件的

6、成型和金属结晶过程有重要影响，它有助于金 属液中的气体和非金属杂物（比金属轻）的排出。更重要的是影响 到金属结晶过程，起到加强补缩和结晶细化的作用。 （2）转子铁心必须预热。铁心加热后，在槽型断面上得到氧化，有 铸铝转子培训教材版权所有 3 利于降低电机的杂散损耗。 （3）转子离心铸铝用的设备比较简单。但在浇铸过程中有不少手工 操作，劳动强度较大。 三、离心铸铝和压力铸铝的优缺点及其常见的缺陷和防止措施 1.离心铸铝优缺点 离心铸铝所得到的铸件，金属组织比较紧密，质量比较好，所用 设备不太复杂，操作技术比较简单，与压力铸铝相比较杂散损耗比 较小，不过其生产率不高，劳动条件较差，劳动强度较高。

7、2.压力铸铝优缺点 压力铸铝时，铝水压射到转子槽和型腔中的速度极高，其充填 速度可达 1025m/s。压铸时，不象离心铸铝那样铝水有一段流动时 间，而是瞬间完成的，因此铁心和模具均可不必预热。铁心和模具 不预热，这就大大减化了操作工艺，改善了劳动条件。此外由于没 有离心铸铝那样复杂的凝固补缩过程，铸铝转子质量稳定，一次合 格率达 99%以上。 3.压力铸铝的质量，目前存在以下一些问题： （1）由于压力很大，铝水充满型腔的速度很高，原来在型腔中得空 气难以排尽，会在铸件中产生气孔。 （2）由于浇口处冷却很快，实际上不能通过它补缩铸件，所以，铸 件较厚的部分（端环）易产生缩孔。 （3）转子铁心不预

8、热，槽壁无氧化层绝缘，而且，由于压力很大， 铝水紧贴槽壁，甚至进入硅钢片间，增加导条间的泄露电流，使转 子附加损耗大为增加。 压力铸铝时，融铝、清化过程和离心铸铝相同。由于压铸时压 力大，铝水的流动性不是很大问题，铝水温度可以低一些，浇注温 度可以控制在 650720 C。比压大时铝水流动性不是问题，浇注温 度可低些。 ，每次加入料缸里的铝水必须严格控制，加料过少则铸不 满，过多则可能飞出伤人。压力铸铝时应注意保养设备，按工艺守 则规定对压铸机进行润滑处理，对料缸进行涂料。 4.离心铸铝常见的缺陷及防止措施 铸铝转子培训教材版权所有 4 序 号 缺陷名 称 产生原因 防止措施 1 断条 转子铁

9、心叠压过紧，铸铝后 有过大的压力加在铝条上， 将 铝条拉断铸铝后脱模中， 铝水 未凝固好， 铝条由于脱模敲打 而断裂。 控 制 叠 压 压 力 小 于 3Mpa 铸铝后等铝水完全凝 固后再脱模。 转子槽内预先有夹杂物； 转子冲片个别槽孔漏冲； 铝条中有气孔； 浇注时中途停顿； 铁心温度太低。 浇注前清理槽孔； 加强各级检查； 一次浇完不能停顿； 一次浇完不能停顿； 适当提高铁心温度。 2 细条 离心机转速太高，离心力太 大； 转子槽孔过小，使铝水浇不 足； 转子外圆斜线不直，槽不 齐。 控制离心机转速； 适当提高转子预热温 度； 转子铁心叠压时用合 格的槽样棒。 3 端环 裂纹 铝水含铁硅等杂

10、质多； 铝水铁硅比小； 铝水温度过高，晶粒变粗； 风叶、 平衡柱和端环连接处圆 脚小 控制铁硅含量； 控制铁硅含量； 控制温度在 740760 0C 间 增大圆角 4 上端环 裂纹 内浇口截面过小，补缩不足； 上模温度低，内浇口先凝固； 分流器过高。 适当增大内浇口； 提高上模预热温度； 适当降低分流器高度。 5 气孔 铝水中含气严重； 浇注速度过快； 转子铁心预热温度低， 油渍没 有烧去即进行浇注； 下模排气孔小。 正确进行清化除理； 适当控制浇注速度； 正确控制转子铁心预 热温度和时间； 放大排气孔。 6 下端环 缩孔 转子铁心预热温度低， 导条先 凝固，铝水补充不下去； 下模预热温度高或

11、预热温度 低。 正确控制转子预热温 度； 正确控制下模预热温 度。 7 浇不足 铝水温度过低； 离心机转速低； 浇注速度太慢； 铸铝模密封性不好，漏铝； 铸铝模、转子铁心预热温度 适当提高铝水温度； 提高离心机转速； 正确控制浇注速度； 提高模具的密封性； 控制铸铝模和转子铁 铸铝转子培训教材版权所有 5 低。 心的预热温度。 铝水量不够； 内浇口截面积过小。 浇铝量应比转子铝的 用量大 1020%； 适当放大内浇口截面 积。 8 抛空 开始浇注时离心机转速过高 降低离心机转速 9 冷隔 浇注时断浇 有渣子隔开 一次浇完不能中断 净化铝水 四、相关工艺守则 （一）燃油化铝炉熔铝工艺守则 本守则

12、适用于 RGL 系列铸铁坩埚燃油炉的熔铝工艺。 燃油化铝炉只做熔铝用，不能用于铝液保温。 1.熔铝需用下列材料： 1.1 铝锭：AL99.5（GB1196-83） 1.2 电机用铝保证各元素含量： 牌号 化学成分% AL99.5 AL 杂质不大于 Fe Si Fe+Si Cu 杂质总和 99.5 0.8 0.25 0.95 0.015 1.0 解决转子端环、笼条及风叶裂纹现象，应适当增减铝液中的硅铁 含量，确保铁硅比不大于 2.5：1. 1.3 涂料：专用铸铁坩埚涂料。 1.4 清渣去气剂：0 号无公害复盖清渣剂。 1.5 柴油。 2.熔铝的设备及工具： 2.1 固定式铸铁坩埚燃油炉。 2.2

13、 百得燃烧器（BT14）. 2.3XMT 系列数显温度调节仪。 2.4 热电偶温度计（毫伏表的精度等级不低于 4 级，测温区间 01000 0C）. 铸铝转子培训教材版权所有 6 2.5 清渣掏勾，捞铝渣用铁筛。 2.6 铝勺、铁刷、涂料刷子。 3.工艺准备 3.1 检查及准备各项设备与工具。 3.1.1 检查燃油炉及燃烧器各部状况是否良好，发现问题及时纠正 和解决。 3.1.2 检查熔铝工具是否齐全完好，清渣剂是否备足。 3.2 铸铁坩埚的准备 3.2.1 铸铁坩埚在使用前必须检查有无明显的砂眼、气孔、裂痕等 缺陷，如有及时调换。 3.2.2 用铸铁刷去坩埚内壁粘附的铁砂及其它杂质，并扫除干

14、净。 3.3 刷涂料 3.3.1 将检查清理后的坩埚吊装入燃油炉内，将温度调节仪设在 150 0C2000C，通电，启动风机，将炉内可能有的可燃气体清理干净， 点燃燃烧机，将火焰及风门调到最佳状态。 3.3.2 调配涂料：按说明将专用涂料按比例调好。 3.3.3 当坩埚温度达到 150 02000C 时，用涂料刷子将坩埚涂料均匀 地刷在坩埚内壁，待涂料完全干燥后，再进行涂刷，直到涂刷厚度 为 0.30.5mm，关闭燃烧器，冷却至室温。 4.熔铝 4.1 将温度数显仪上、下限温度分别设为 900 0C、8000C. 4.2 点燃燃烧机，加热，观察坩埚加热发暗红色后，将预热的铝块 （上次浇铝留下的

15、浇口，其加入量不应大于 15%）加入，同时将铝 锭放入炉边预热，除去油渍和水气，合上坩埚保温盖。 4.3 当铝块和浇口熔化后放入已预热的铝锭，合上坩埚保温盖，继 续加热， 当温度仪达到 900 0C， 跳闸， 之后温度仪显示温度逐步降低， 当降到 800 0C 时，燃烧器自动打火，继续加热，如此循环，用热电 偶温度计测量坩埚内铝液温度，当铝液温度达到铸造温度时，调整 铸铝转子培训教材版权所有 7 温度数显仪上下限温度设定，上限温度应比铸造温度高 50 0C，上下 限温差 100 0C. 4.4 坩埚连续工作时，铝液高度应不低于坩埚高度的 1/3. 4.5 当铝块熔化后应将预热后的铝锭陆续推入坩

16、埚内，动作应缓慢， 切不可“抛入” 。 4.6 铝液的净化处理 将 0 号无公害复盖清渣剂，在大于 2000C 时烘烤干燥备用，当铝 液达到铸造温度时加入， 其加入量为0.20.5% （气候潮湿时取高值） ， 加入时先取剂量的 1/2 或 2/3，均匀地撒于铝液表面，10 分钟后用 工具将铝渣集中坩埚边缘轻轻碾擦，渣呈粉状与铝分离，扒渣后再 撒入余量，静止数分钟后，即可浇注。 5.检查 5.1 每批铝锭必须经化验合格后，方可投入使用。 5.2 铝液温度不得超过 830 0C. 5.3 每次浇注之前，须用热电偶温度计校验铝液温度，当铝温度达 到工艺要求时，方可浇注。 5.4 铝液中如果续加铝锭，会使铝液温度急剧降低，此时如果需要 浇注，需用热电偶温度测之，待铝液温度回复到工艺要求范围时， 方可进行浇注。 5.5 每周铝液都要进行一次化验，防止铝液中的铁、硅含量超标。 6.注意事项 6.1 铝锭须经 200C 以上预热后，放入坩埚中熔炼