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一種高啟動轉(zhuǎn)矩三相異步電機轉(zhuǎn)子材料的制作方法

文檔序號:12578382閱讀:1252來源:國知局

本發(fā)明涉及電機材料領域,尤其涉及一種高啟動轉(zhuǎn)矩三相異步電機轉(zhuǎn)子材料。



背景技術:

高啟動轉(zhuǎn)矩三相異步電動機具有起動轉(zhuǎn)矩高,起動電流小,起動迅速的特點,在各行業(yè)具有廣泛的應用。其工作原理如下:

當向三相定子繞組中通過入對稱的三相交流電時,就產(chǎn)生了一個以同步轉(zhuǎn)速n1沿定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)圓空間作順時針方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場。由于旋轉(zhuǎn)磁場以n1轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)子導體開始時是靜止的,故轉(zhuǎn)子導體將切割定子旋轉(zhuǎn)磁場而產(chǎn)生感應電動勢(感應電動勢的方向用右手定則判定)。由于導子導體兩端被短路環(huán)短接,在感應電動勢的作用下,轉(zhuǎn)子導體中將產(chǎn)生與感應電動勢方向基本一致的感生電流。轉(zhuǎn)子的載流導體在定子磁場中受到電磁力的作用(力的方向用左手定則判定)。電磁力對轉(zhuǎn)子軸產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩,驅(qū)動轉(zhuǎn)子沿著旋轉(zhuǎn)磁場方向旋轉(zhuǎn)。

當電動機的三相定子繞組(各相差120度電角度),通入三相對稱交流電后,將產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場,該旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組,從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應電流(轉(zhuǎn)子繞組是閉合通路),載流的轉(zhuǎn)子導體在定子旋轉(zhuǎn)磁場作用下將產(chǎn)生電磁力,從而在電機轉(zhuǎn)軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩,驅(qū)動電動機旋轉(zhuǎn),并且電機旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場方向相同。

高啟動轉(zhuǎn)矩三相異步電機具有定子和轉(zhuǎn)子。所述定子具有定子鐵心和定子繞組,定子鐵心的作用是作為電機磁路的一部分,并在其上放置定子繞組;定子繞組的是電動機的電路部分,通入三相交流電,產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。轉(zhuǎn)子是電動機的旋轉(zhuǎn)部分,包括轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸等部件,轉(zhuǎn)子鐵心是電機磁路的一部分,并放置轉(zhuǎn)子繞組。一般用0.5毫米厚的硅鋼片沖制、疊壓而成,硅鋼片外圓沖有均勻分布的孔,用來安置轉(zhuǎn)子繞組;轉(zhuǎn)子繞組的作用是切割定子旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生感應電動勢及電流,并形成電磁轉(zhuǎn)矩而使電動機旋轉(zhuǎn)。根據(jù)構造的不同分為鼠籠式轉(zhuǎn)子和繞線式轉(zhuǎn)子;轉(zhuǎn)軸用以傳遞轉(zhuǎn)矩及支撐轉(zhuǎn)子的重量,一般由中碳鋼或合金鋼制成。

高啟動轉(zhuǎn)矩三相異步電機,主要要求電機轉(zhuǎn)子用電工材料必須具有較高的電阻率和較好的力學性能。因此此類電機轉(zhuǎn)子所用的鋁合金材料,成本往往較高,其合金配比和研制技術也各異,并且其含有的貴金屬和其他微量元素成分難以控制,又造成性能不穩(wěn)定。而過共晶Al-Si合金成本低廉、線膨脹系數(shù)小、耐磨性和鑄造性能好,具有一定的高溫抗拉強度和伸長率。但Al-Si合金材料本身既脆又硬,力學性能稽查,必須經(jīng)過變質(zhì)處理即對鋁合金中出晶硅和共晶硅進行細化,力學性能才能得以改善。



技術實現(xiàn)要素:

本發(fā)明的目的在于提供一種高啟動轉(zhuǎn)矩三相異步電機轉(zhuǎn)子材料,其能夠提供較高的電阻率和較好的力學性能。

為達此目的,本發(fā)明采用以下技術方案:

一種高啟動轉(zhuǎn)矩三相異步電機轉(zhuǎn)子材料,所述材料以AlSi合金為主體,經(jīng)P、RE、Cu和Na變質(zhì)得到。

本發(fā)明所述的AlSi合金,是指含Si 22%-28%的AlSi合金。所述Si含量以AlSi合金為100%計,可以在22%-28%范圍內(nèi)任意變化,優(yōu)選的,所述Si含量優(yōu)選為25%-26%。所述含量可以為22.5%、23%、23.5%、24%、24.5%、25.5%、26.5%、27%、27.5%。

所述轉(zhuǎn)子材料的變質(zhì)可以按照本領域已知的方法進行,該變質(zhì)方法屬于本領域的現(xiàn)有技術,本領域技術人員可以根據(jù)具體要求和條件任意選擇。本發(fā)明典型但非限制性的實例如下:

將純鋁熔化至700-720℃出爐扒渣,加入結晶硅,升溫至高于液相線100-150℃出爐,得到AlSi合金;加入C2Cl6精煉,扒渣后按先后順序分別加入P、RE、Cu和Na變質(zhì);再加入C2Cl6二次精煉,扒渣后澆入預熱至250-350℃的金屬型中。

優(yōu)選的,本發(fā)明的轉(zhuǎn)子材料含有0.1-0.8%的P,進一步優(yōu)選0.3-0.5%。例如0.15%、0.2%、0.25%、0.3%、0.35%、0.4%、0.45%、0.5%、0.55%、0.6%、0.65%、0.7%、0.75%、0.8%等。

優(yōu)選的,本發(fā)明的轉(zhuǎn)子材料含有0.5-2%的RE,進一步優(yōu)選0.8-1.5%。例如0.55%、0.6%、0.65%、0.7%、0.75%、0.8%、0.85%、0.9%、0.95%、1.0%、1.05%、1.1%、1.15%、1.2%、1.25%、1.3%、1.35%、1.4%、1.45%、1.5%、1.55%、1.6%、1.65%、1.7、1.75%、1.8%、1.85%、1.9等。

所述RE為稀土,其優(yōu)選鈰Ce和釔Y。所述稀土可以為鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、钷(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、镥(Lu)。

優(yōu)選的,本發(fā)明的轉(zhuǎn)子材料含有0.1-0.8%的Cu,進一步優(yōu)選0.3-0.5%。例如0.15%、0.2%、0.25%、0.3%、0.35%、0.4%、0.45%、0.5%、0.55%、0.6%、0.65%、0.7%、0.75%、0.8%等。

優(yōu)選的,本發(fā)明的轉(zhuǎn)子材料含有0.1-0.8%的Na,進一步優(yōu)選0.3-0.5%。例如0.15%、0.2%、0.25%、0.3%、0.35%、0.4%、0.45%、0.5%、0.55%、0.6%、0.65%、0.7%、0.75%、0.8%等。

優(yōu)選的,雜質(zhì)含量低于1%,進一步優(yōu)選低于0.5%。

本發(fā)明的上述百分含量均是質(zhì)量/重量百分含量。

本發(fā)明通過對高啟動轉(zhuǎn)矩三相異步電機轉(zhuǎn)子材料組分進行優(yōu)化,其能夠提供較高的電阻率和較好的力學性能,其初晶硅粒度D降低到12μm以下,電阻率ρ20℃能夠達到AlSi合金原本的8.2μΩ·cm,抗拉強度σb提高到200MPa以上,伸長率δ能夠達到5.8%以上。

具體實施方式

本發(fā)明通過下述實施例對本發(fā)明進行說明。下述實施例僅僅是本發(fā)明的可實施方式中的一種,本發(fā)明并不依賴于下述實施例才能實施。

實施例1

一種高啟動轉(zhuǎn)矩三相異步電機轉(zhuǎn)子材料,所述材料以含Si 25%的AlSi合金為主體,經(jīng)P、RE、Cu和Na變質(zhì)得到,所述P含量為0.3%,RE選擇Ce,含量為0.5%,Cu含量為0.1%,Na含量為0.4%。

將純鋁熔化至720℃出爐扒渣,加入結晶硅,升溫至高于液相線100℃出爐,得到AlSi合金;加入C2Cl6精煉,扒渣后按先后順序分別加入P、RE、Cu和Na變質(zhì);再加入C2Cl6二次精煉,扒渣后澆入預熱至300℃的金屬型中,得到本發(fā)明的高啟動轉(zhuǎn)矩三相異步電機轉(zhuǎn)子材料。

經(jīng)測試,其初晶硅粒度D降為12μm,電阻率ρ20℃達到8.2μΩ·cm,抗拉強度σb提高到210MPa,伸長率δ能夠達到5.9%。

實施例2

一種高啟動轉(zhuǎn)矩三相異步電機轉(zhuǎn)子材料,相較于實施例1,其變質(zhì)劑為P含量為0.1%,RE選擇Ce,含量為1.0%,Cu含量為0.5%,Na含量為0.4%,其余與實施例1相同。

經(jīng)測試,其初晶硅粒度D降為11μm,電阻率ρ20℃達到8.15μΩ·cm,抗拉強度σb提高到220MPa,伸長率δ能夠達到5.9%。

實施例3

一種高啟動轉(zhuǎn)矩三相異步電機轉(zhuǎn)子材料,相較于實施例1,其AlSi合金Si含量為22%,其余與實施例1相同。

經(jīng)測試,其初晶硅粒度D降為12μm,電阻率ρ20℃達到8.2μΩ·cm,抗拉強度σb提高到220MPa,伸長率δ能夠達到6.0%。

實施例4

一種高啟動轉(zhuǎn)矩三相異步電機轉(zhuǎn)子材料,相較于實施例1,其變質(zhì)劑為P含量為0.8%,RE選擇Ce,含量為1.5%,Cu含量為0.5%,Na含量為0.8%,其余與實施例1相同。

經(jīng)測試,其初晶硅粒度D降為11μm,電阻率ρ20℃達到8.2μΩ·cm,抗拉強度σb提高到215MPa,伸長率δ能夠達到6.1%。

對比例1

相較于實施例1,其變質(zhì)劑不含有稀土RE,其余相同。

經(jīng)測試,其初晶硅粒度D降為40μm,電阻率ρ20℃達到6.7μΩ·cm,抗拉強度σb提高到129MPa,伸長率δ能夠達到4.0%。

對比例2

相較于實施例1,其變質(zhì)劑不含有Na,其余相同。

經(jīng)測試,其初晶硅粒度D降為23μm,電阻率ρ20℃達到6.7μΩ·cm,抗拉強度σb提高到163MPa,伸長率δ能夠達到3.6%。

對比例3

相較于實施例1,其變質(zhì)劑不含有Cu,其余相同。

經(jīng)測試,其初晶硅粒度D降為63μm,電阻率ρ20℃達到7.9μΩ·cm,抗拉強度σb提高到103MPa,伸長率δ能夠達到2.8%。

上述實施例與對比例說明,本發(fā)明的高啟動轉(zhuǎn)矩三相異步電機轉(zhuǎn)子材料中,必須采用本發(fā)明的特定組成,才能實現(xiàn)本發(fā)明的技術效果:初晶硅粒度D降低到12μm以下,電阻率ρ20℃能夠達到AlSi合金原本的8.2μΩ·cm,抗拉強度σb提高到200MPa以上,伸長率δ能夠達到5.8%以上。對其組分進行替換或者改變配比,都不能達到本發(fā)明的技術效果。

申請人聲明,本發(fā)明通過上述實施例來說明本發(fā)明的高啟動轉(zhuǎn)矩三相異步電機轉(zhuǎn)子材料,但本發(fā)明并不局限于上述高啟動轉(zhuǎn)矩三相異步電機轉(zhuǎn)子材料組成,即不意味著本發(fā)明必須依賴上述實施例詳細高啟動轉(zhuǎn)矩三相異步電機轉(zhuǎn)子材料才能實施。所屬技術領域的技術人員應該明了,對本發(fā)明的任何改進,對本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等,均落在本發(fā)明的保護范圍和公開范圍之內(nèi)。

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