CN102163892A - 感应马达转子的熔模铸造 - Google Patents

Abstract

本发明涉及感应马达转子的熔模铸造。描述了围绕多个感应马达转子铸造短结构的工艺。所述方法包括：围绕叠片堆形成短结构的蜡表示；在安装夹具中安装多个这样的叠片堆且将合适的浇注***和流道***附连；通过用耐火材料涂覆结构随后熔掉蜡，形成熔模件；将熔融金属浇铸到熔模件中，同时其被旋转且对齐模具以允许所产生的离心力促进模具填充；以及，继续旋转熔模件，直到固化大致完成。

Description

感应马达转子的熔模铸造

技术领域

本申请涉及用于在感应马达的转子的叠片芯上形成包括导体条和端环的短结构的工艺。更具体地，本发明涉及使用旋转模具组件在转子芯上熔模铸造短结构，通过模具组件，可以同时产生转子对。

背景技术

用于驱动电动车辆和混合动力车辆的车轮的一种候选电动马达类型是感应马达。当然，感应马达能以许多不同的尺寸和形状设计以传输旋转动力。

一种典型的感应马达包括具有设计直径和长度的固定环形线绕外部构件，称为定子。通常，三相交流电流传输给定子的电导线，从而产生围绕定子环旋转的磁场。在马达的旋转动力轴上承载的圆柱形转子构件在定子的内部圆柱形腔内紧密隔开地设置。转子具有平坦圆形钢板的内部圆柱形芯，用电绝缘材料涂覆且堆叠为叠片，其周边对齐以形成圆柱形芯，从而其具有与定子长度互补的长度。该圆柱形芯并不导电，但是其展示高的电磁导率（electromagnetic permittivity）。

转子芯的每个叠片盘可定形为具有周向凹部等，以承载多个（例如，20-40）均匀隔开的、等长的铜或铝电导体条，所述导体条从转子芯的一端延伸到另一端。隔开的导体条可相对于转子芯的圆柱形轴线一致地稍微倾斜，每个条的端部连接到铜或铝端环，所述端环位于转子端部上且与转子轴线同轴。承载在叠片转子芯上的隔开和倾斜的导体条与端环的这种一体式笼状结构是高度导电的且称为“短结构”。

由于在定子和转子之间仅维持小的间隙，因而，定子的旋转磁场进入转子，从而在嵌入导体中感应电流。继而，导体电流产生其自身磁场，该磁场与定子磁场排斥且使得转子旋转。导体条相对于转子的旋转轴线倾斜与定子产生的磁场的旋转协作且允许感应马达更一致地产生扭矩。

短结构可以通过将其各个部件（导体条和端环）组装和结合来制造。承诺更短制造时间的替代方法使用压铸将导体条和端环作为完整结构覆盖铸造（overcast）在叠片堆上。然而，使用压铸方法制造的转子已经出现了过大孔隙率和次优短结构（电）传导率的问题，从而具有减少的工艺产量。

因而，需要用于快速制造感应马达转子、尤其是这种转子的短结构的工艺。

发明内容

本发明提供一种以允许一致质量和高生产率的方式将感应马达转子的短导体条结构铸造到转子叠片堆上的方法。所述短结构通常包括多个等长导体条和两个端环。导体条定向为以相对于转子旋转轴线大致锐角对齐，且延伸转子叠片堆的长度并围绕转子叠片堆的周边等距隔开。导体条终止于端环中，其中一个端环位于叠片堆的每个末端处。导体条被容纳在叠片堆内，从而由叠片堆机械地约束，同时通常位于转子堆的周边附近。

该方法将熔模（或“失蜡”）铸造工艺实践应用于模具组件，所述模具组件包括适用于在互补堆叠板堆上铸造一体式短结构的至少一个模具。短结构包括附连到多个导体条的一端的第一端环和附连到导体条的另一端的第二端环。每个模具将构造为允许熔融金属进入且以从导体条的一个端环到其另一个端环的方向流动。模具本体围绕旋转轴线以圆形路径旋转，其中，堆叠板堆轴线（转子轴线）与圆形路径的半径对齐，且熔融金属在旋转轴线处引入。因而，得到的离心力被合适地引导以将熔融铸造合金沿转子旋转轴线有效地推动到模具中，从而增加可能产生的任何冶金皱缩的供给。熔融金属首先在与端环相对应的模具腔处进入模具，然后沿与导体条相对应的模具通道行进且最终填充与相对端环相对应的模具腔。因而，模具取向促进以与导体条取向大致相对应的方向的金属流。

显然，转子结构的对角模具对能与从相对转子模具组件的旋转中心供给的金属结合旋转。因而，该铸造工艺可被进行以允许多个转子的导体条和端环的同时铸造，以有效地允许更高的批量生产。因而 ，所述多个转子中的每个的取向将适合于所有转子积极使用离心力。因而，一些数量的转子模具能围绕旋转轴线径向设置。为了使得旋转期间的不平衡最小化，转子模具能以大致对称配置定位在模具中，通常模具对相对地设置且设置在距旋转轴线大致等距处。这种配置将导致横向隔开的转子模具的组装，所有转子模具位于相同高度，从而形成模具层。通过合适地堆叠多个这种模具层可以获得更高的生产量，以允许在熔融金属在多个模具的旋转中心处单次浇注操作期间铸造附加转子。

模具制造工艺包括围绕转子叠片堆或堆叠各个叠片模制与期望短结构的几何形状相对应的蜡型或模。然后，通过将陶瓷颗粒应用于包括多个转子及其相关短结构蜡模的型式，产生陶瓷模具（即，熔模件），其中，各个附连到蜡流道模且每个流道组装到共同蜡浇口模。熔模件被加热到足以熔融蜡的温度，蜡从熔模件大致排空。进一步加热至更高温度将其余蜡燃烧，且将熔模件预加热，从而其温度更接近地匹配铸造金属的温度。熔模件然后合适地定向以优化模具填充，如上所述，支撑在致密砂中且供给液体金属，同时围绕与共同浇口中心线大致相对应的轴线旋转。虽然可以采用其它配置，但是优选的是，导体条大致平行于得到的离心力对齐且熔融金属在一个端环处进入模具，之后沿导体条行进且随后填充与所进入的端环相对的端环。保持旋转，直到固化大致完成。

方案1. 一种成型感应马达的转子上的铸造短结构的方法，所述转子具有转子旋转轴线且包括设置为形成叠片堆的多个大致平面的含铁叠片，所述叠片堆是大致圆柱形的且具有表面和两个端部；所述短结构包括与转子旋转轴线同轴的两个端环和多个导体条，每个端环中的一个邻接叠片堆的每个端部，所述多个导体条邻近叠片堆表面定位且在其端部连接到端环，所述方法包括：

将所述短结构的蜡模应用于转子；

将浇口和流道结构的至少一个蜡模附连到短结构的蜡模以形成熔模；

用耐火涂层涂覆熔模以形成熔模件；

从熔模件去除蜡；

定位熔模件，其中，浇口位于旋转轴线上且与旋转轴线对齐，转子旋转轴线倾斜，从而大致垂直于所述旋转轴线；

通过浇口用熔融铸造金属填充熔模件，同时将熔模件围绕旋转轴线旋转以促使铸造金属从浇口以与导体条大致对齐的方向径向向外流动，熔融金属首先进入流道，然后进入第一模具端环区域，然后在进入第二模具端环区域之前进入模具流道区域；

允许熔融金属固化，同时继续旋转模具外壳；以及

去除浇口和流道。

方案2. 根据方案1所述的方法，还包括：将熔模件预加热至大致等于铸造金属的熔点的温度。

方案3. 根据方案2所述的方法，还包括：在砂中支撑熔模件。

方案4. 根据方案1所述的方法，其中，铸造金属包括以下组中的一种：大致纯的电工级铜、铜合金、大致纯的电工级铝、以及铝合金。

方案5. 一种成型多个感应马达转子中的每个上的铸造短结构的方法，每个转子包括被设置和对齐以形成叠片堆的多个大致平面的含铁叠片，所述叠片堆是大致圆柱形的且具有表面和两个端部；所述铸造短结构包括与转子旋转轴线同轴的两个端环和多个导体条，每个端环中的一个邻接叠片堆的每个端部，所述多个导体条邻近叠片堆表面定位且在其端部连接到端环，所述方法包括：

制造所述铸造短结构的模具，所述模具至少包括转子叠片，且包括用于熔融金属进入的至少一个流道，所述流道在一个转子端环的位置处连接到模具；

通过组装大致彼此相对地设置的多个模具，形成大致平衡的模具组件，其中，其流道连接到共同中心浇口，所述浇口具有中心线，其中，每个模具位于共同平面上且每个模具定向成其导体条大致垂直于浇口；

所述模具组件具有与浇口的中心线大致对齐且重合的旋转轴线；

用通过浇口引入的熔融铸造金属填充模具组件，同时将模具组件围绕旋转轴线旋转以促使铸造金属从浇口径向向外流动，通过流道和第一端环模具区域，且接着沿导体条模具区域到第二端环模具区域；以及

允许熔融金属固化，同时继续旋转模具组件。

方案6. 根据方案5所述的方法，还包括：将模具组件预加热至大致等于铸造金属的熔点的温度。

方案7. 根据方案5所述的方法，还包括：将包括第二浇口的至少一个第二模具组件附连到包括第一浇口的第一模具组件，所述模具组件被定位和对齐使得其浇口能被附连以形成用于熔融金属的连续路径且允许在单次浇注期间填充所有模具组件。

方案8. 根据方案5所述的方法，其中，铸造金属包括以下组中的一种：大致纯的电工级铜、铜合金、大致纯的电工级铝、以及铝合金。

方案9. 根据方案7所述的方法，还包括第一夹具和第二夹具，第一夹具用于定位和支撑构成第一模具组件的模具，第二夹具用于定位和支撑构成第二模具组件的模具，第一夹具和第二夹具协作地适合于彼此可释放地附连。

方案10. 根据方案9所述的夹具，其中，第一夹具和第二夹具包括适合于对齐第一夹具和第二夹具的至少一个元件。

方案11. 根据方案10所述的元件，其中，所述元件是具有一致截面的中空肋，在第一端包括附连件，所述附连件刚性地附连到肋，所述附连件具有逐渐减小的截面，从而当第一肋的附连件逐渐***到第二肋的第二端处的开口中时，所述附连件将可引导地接合第二中空肋的开口，以在实现完全***时对齐第一肋和第二肋。

方案12. 根据方案11所述的肋，还包括在附连件和肋的第二端上的可释放锁定特征，使得第一肋的附连件完全***到第二肋的开口中将促进附连件和第二肋之间的机械干涉。

方案13. 一种通过根据方案1所述的方法制成的用于感应马达的铸造转子。

方案14. 根据方案13所述的用于感应马达的铸造转子，其中，所述短结构包括铜合金。

方案15. 根据方案13所述的用于感应马达的铸造转子，其中，所述短结构包括铝合金。

本发明的上述特征和益处以及其它特征和益处从用于实现本发明的最佳模式的以下详细描述结合附图显而易见。

附图说明

图1A示出了适合用于感应马达的示例性转子设计和结构。

图1B示出了图1A的示例性感应转子的局部分解图，更好地示出了一起构成短结构的叠片堆和导体条以及端环之间的相互关系。还示出了部分截面的两个平面ABCD和EFGH，其在组合时产生图3的组合截面。在图1B的左端处以分解图示出的两个端环示出为没有导体条以更好地示出其用于导体条的保持槽。

图1C示出了图1B所示的叠片的局部平面图，以更好地示出其一些特征。

图2以局部剖视图的方式示出了适合于本发明实践的第二转子设计。

图3以示意图的方式示出了适合于将蜡外覆层应用于叠片堆的模具的组合截面图。该图组合两个截面，每个沿倾斜导体条模具腔截取。因而，组合截面将沿图1B的平面ABCD截取的截面和沿图1B的平面EFGH截取的截面组合，从而连续地示出了两个部段的导体条。为了清楚起见，标识了图1B的截面平面。

图4示出了用于成型图2的转子设计的六转子短结构蜡模的组件，以圆的形式作为三组相对模具对定位在离心铸造夹具的一个平面层上，其中，蜡流道模在模具组件的旋转轴线中心处附连到共同蜡浇口模。

图5示出了适合于在多个转子上铸造短结构的离心铸造蜡模。模具有两个堆叠层，每层如图4所示，且示出了在铸造期间采用的旋转轴线。共同蜡浇口模用于所有层。

图6示出了离心铸造夹具的特征的实施例以更好地约束图5的堆叠层的相对运动。

图7A、B和C示出了离心铸造夹具的特征的第二实施例以更好地约束图5的堆叠层的相对运动且图示其操作模式。

图8示出了在进一步工艺处理以用陶瓷涂覆模且去除蜡以形成适合于接收熔融金属的熔模件之后图4所示的六转子短结构蜡模的一部分。

具体实施方式

感应马达通过定子中的旋转电生成磁场与由于位于转子上的导体设置中的感应电流引起的感应磁场的排斥相互作用操作。感应马达具有宽的应用且能以一定配置范围获得，主要取决于其额定电功率，但是也受包装约束的影响。因而，存在马达元件的许多变型。具体地，转子可在长度、直径等方面具有显著的差别。

与其它马达（尤其是适合于机动车应用的大型马达）相同，磁力很大且需要任何导体被约束且可靠地锚定。因而，转子导体通常不定位在转子表面上，而是部分地或完全地嵌入转子内，从而其可由转子结构很好地支撑。

图1A示出了典型转子10，示出了环绕支撑轴12的叠片堆11（相同形状的结合盘或片的堆叠体），支撑轴12在一端上具有花键13。叠片堆由短结构20环绕，短结构20包括导体条14以及端环16和17，端环16和17以及导体条14连接在一起以围绕叠片堆11形成导电的笼状短结构20。在该示例中，导体条14显示为相对于转子10的旋转轴线倾斜，用于最小化马达速度差异或扭矩脉动的相对常见的配置。

叠片堆11通常使用安装在片材金属压机中的匹配冲模通过冲切工艺制造为从滚压片材切割或冲压的大致环形板或盘的堆叠组件。可以采用较不频繁的激光切割或放电机加工。各个盘然后彼此合适地对齐和堆叠，通常通过***的电绝缘层或涂层分开且彼此永久性地附连。最通常地，叠片被完全独立地形成且通过将一个叠片以指定取向小心地定位在另一个上而组装。较不常见地，通过在其组装之后在叠片堆上进行的独立机加工操作形成期望外部特征。

叠片是软磁的，即容易磁化的，且通常从电工钢制备，所述电工钢具有的化学成分主要包括铁，具有高达6％重量的硅和小于0.005％重量的碳。通常使用的成分是具有3％重量的硅的铁。

转子10的附加细节可以通过考虑图1B的局部分解图阐述。该局部分解图示出了与叠片堆11分开的两个独立叠片18且图示了导体条保持槽19的型式。如图1C更好地所示，导体条保持槽19大致如字母“V”形，但是在转子***21处具有部分封闭的开口以约束导体条防止由于高磁力而驱出。图1C也示出了有助于将叠片成角度地定位到轴12上的特征15，如下文更详细讨论的那样。

短结构可以制造为组件。然而，更有前途的方法是在叠片堆11上铸造短结构作为一体结构。这种方法受到叠片堆的热质量的挑战，其将往往从流入的熔融金属快速吸取热量且可能过早地中止熔融液体的流动，从而使得流道通路在模具完全填充之前冻结。已经使用压铸但是通常不能一致地产生期望质量或者给予混合动力牵引马达所需的预期生产率增强，压铸可采用水冷模具且使用机械辅助来将熔融液体快速地装载到模具。

本发明采用使用失蜡工艺形成的一体式陶瓷模具或熔模件。模具然后在装载熔融金属之前旋转。在浇注期间保持旋转且继续直到发生固化。旋转引起且产生离心力，离心力与合适的模具定位结合将在导体条、浇口和/或流道结构冻结且抑制进一步的金属添加之前有效地推动熔融金属进入模具且促进模具填充。优选的是，旋转方向致使产生以平行于导体条的方向作用的离心力。

如熟知的那样，由于皱缩和收缩，铸件体积通常小于进行铸造的模具的体积。因而，对模具尺寸进行合适的调节（通常描述了模制造商的许可）以确保最终铸件尺寸。这些考虑应用于所述工艺。因而，在参考蜡模时，应当理解的是，铸造特征和模的总体几何形状将大致相同，但蜡和铸造特征的尺寸将不同。

图2示出了包括叠片18’的叠片堆11’和短结构20’的第二设计的转子10’，短结构20’包括导体条14’以及端环16’和17’。转子10’同样表示适合于本发明实践的转子。应当理解的是，转子10’的细节与转子10在至少长度、外直径、内直径和导体条设置方面不同。这种设计差异通常遇到且不会不利于本发明的实践，本发明旨在用于通常使用的感应马达转子变型的广泛应用。

图1和2的转子设计之间的差异点在于，在图2中，导体条14’由叠片堆11’完全环绕。因为导体条开口将通常在单次压机行程期间形成，因而可以容易地提供这种特征。该设计确保在转子经受任何机加工或研磨工艺以便平衡或同心或者实现转子-定子间隙公差时，导体条的电流承载能力不受损害。

图3示出了通过将图1B中的ABCD和EFGH示出的截面组合获得的叠片堆11的复合截面，叠片堆11定位在分离模具50中，模具50适合于在与图1B所示的导体条14以及端环16和17的期望位置相对应的位置浇铸蜡。图1B所示的截面平面ABCD和EFGH被选择以提高图的清楚性且具体地传达导体条开口114是连续的。应当理解的是，图3的导体条开口114旨在用于接收铸造导电材料，从而形成图1A和1B的导体条14，其具有最佳地在图1C中以19示出的截面。类似地，在用铸造导电材料填充时图3的端环开口116和117将分别形成图1A和1B的端环16和17。因而，截面平面相对于转子的旋转轴线倾斜且截面平面ABCD和EFGH相对于旋转轴线相对地倾斜。与截面平面ABCD和EFGH相对应的各个截面在图3的复合截面中组合。应当理解的是，图3将示出导体条不相对于旋转轴线倾斜而相反平行于旋转轴线的转子几何形状的真实截面。

蜡铸造模具50旨在可再次使用的且为了耐用性将通常由金属制成。由于蜡的低熔点不会要求使用更耐热的材料，因而铝合金是合适的模具材料且提供易于制造性。应当理解的是，模具的操作将需要其安装在压机或类似装置中且需要附加特征，例如导销、安装板等，其为了简单起见被省去。

模具包括沿分隔线XX分开的具有芯特征59的第一模具部段58和第二模具部段60。模具包含用于喷射熔融蜡通过流道52的设置且具有通风口56。叠片堆11的圆柱形***21紧密地装配到第二模具部段60的圆柱形壁66以有效地在叠片堆11的***上砂坝沉积（bar deposit）蜡。此外，叠片和模具部段之间的紧密配合利于对齐叠片。类似地，在叠片的内孔和芯59的外表面之间期望紧密配合。还可以使用在叠片的内孔和芯59的外表面之间引入互补特征，以利于堆叠叠片的对齐。例如，如图1A所示的导体棒14的倾斜将通过倾斜芯59上的凸起（未示出）容易地实现，所述凸起与叠片的孔上的槽或凹部（在图1C中以15示出）互补，或者反之亦然。还可以注意到，铸造导体棒将用于机械地紧固叠片以形成叠片堆，从而叠片可以装载到模具中或更优选独立地装载到芯上，从而可能利于堆叠体组装。

叠片堆11的面向外的端部叠片70例如通过止挡件72与第二模具表面68密封地隔开以形成环形开口116。类似地，叠片堆11的面向外的端部叠片71例如通过止挡件74与第一模具表面76密封地隔开以形成环形开口117。因而，由烃蜡、天然酯蜡、合成蜡、天然和合成树脂、有机填料材料和水制备以实现本领域技术人员熟知特性的熔融或可流动注射模制蜡可通过流道52引入。如图3所示，进入模具的蜡将首先填充与第一端环相对应的环形区域116，然后在填充转子相对端表面上的区域117以形成第二端环之前沿与导体条相对应的通道114流动。通风口56将允许模具中初始存在的空气的排出。替代地，模具可以在引入蜡之前排空，且省去通风口。

当蜡固化和硬化时，模具部段58和60可以通过以双箭头YY所示方向的运动沿分离线XX分开。如图所示，蜡覆盖模制的叠片堆（包括蜡流道模（在图4和5中标明为52’））现在可以从模具容易地去除，如果需要的话，借助于脱模销 （未示出），同样沿方向YY且将与通风口56（如果有的话）相对应的蜡部段去除。

应当理解的是，图3是示例性的且不是限制性的，可以采用包括不同蜡填充几何形状和模具部段几何形状的替代模具设计。这种变型由本发明完全包括。此外，虽然不是优选的，但是与导体条、端环和流道相对应的蜡特征也可以手动构造，例如通过将成形蜡型堆叠且通过共同熔融接触的型式而将它们附连在一起。

图4示出了在用蜡在如图3所示的模具中覆盖模制之后的多个蜡覆盖模制的叠片堆110’。这些覆盖模制的叠片堆定位在铸造夹具100上，铸造夹具100包括蜡浇口模80，其附连到与每个蜡覆盖模制的叠片堆110’相关的所有蜡流道模52’上。蜡流道模52’附连到蜡浇口模80通过共同熔融和邻接每个独立模的邻近部分而实现。优选地，共同的蜡用于所有模，使得在蜡冷却且固化时，其将形成具有与模特征相同的特性的接头。蜡覆盖模制的叠片堆110’是图2所示的转子10’的衍生物，且包括叠片堆11’、与导体条14’相对应的蜡特征114’、与端环16’相对应的蜡特征116’以及与端环17’相对应的蜡特征117’。这些特征仅在附图的一个覆盖模制的叠片堆上示出和显示，但是对于所有覆盖模制的叠片堆来说是相同的。

蜡覆盖模制的叠片堆相对地定位以利于平衡，且独立地支撑在支撑特征84上，支撑特征84定尺寸为在微小间隙的情况下滑动地接合蜡覆盖模制的叠片堆110’的内直径。支撑特征84本身附连到支撑结构上，支撑结构包括通过多个肋86支撑和附连的环状体82的堆叠阵列。所有蜡流道模52’附连到共同蜡浇口模80。还示出了与蜡浇口模80中心线相对应的最终旋转轴线81。

夹具所示结构仅仅是图示性的，且所示结构的各种变型包括在本发明中。非限制性地，这些可包括：在转子支撑特征84中的变化；或者提供的转子的数量或分布的变化，只要得到的组件是大致平衡的即可；或者支撑结构82或其支撑构件86的性质的变化。例如：图1的转子和轴组件可使用定尺寸为滑动地接合图1的轴12上的花键13的内部带花键中空圆柱体支撑；支撑结构可包括更多或更少如图4中82所示的环状特征且所述特征可以具有更大或更小的直径和/或具有替代截面；最后，图4中86所示的支撑构件可以在数量、截面方面修改或者包括附加特征以用于改进性能，如图6和7所示。

图5示出了包括两个如图4所示的层（显示为第一层110和第二层200）的铸造夹具300的部分构造。肋86被对齐且用于将第一层100与第二层200可释放地结合。为了方便起见，每个层中的转子示出为对齐，但是可以有利地在不同层中错开转子定位（在这种配置改进旋转平衡时）。从附连层的方法讨论将更清楚，错开转子取向可需要提供附加肋86。附加肋可对称地位于图4和5中所示肋之间的大致120°扇形中。

接下来，可以进行任何便利的附连过程。例如，如图4所示，肋86是中空的。因而，通过将具有互补形状的紧密配合棒滑动通过每层的肋86且用线或其它合适材料将层100和200系结在一起，可允许层对齐。

替代地，在第二实施例中，最佳地在图6中示出，示出了分别安装在环状特征82’和82’’上的肋86’和86’’。肋86’、86’’通过包含永久性地附连到（例如通过铆接或其它机械紧固件或通过焊接或通过干涉配合或其它合适手段）每个肋86’和86’’的一端的成形插塞87’和87’’形成。插塞87’延伸超出肋86’的表面92且适合于容易地***到肋86’’的开口端，例如通过采用所示锥形截面。因而，如图6所示，只要肋86’和86’’大致对齐，层200可以位于层100上，从而允许插塞87’引导并接合肋86’’的开口，从而肋86’的端表面92与肋86’’的表面94接触。因而，层100和200锁定在一起以防止旋转，但是同样需要系结在一起以限制它们被拉开。

在图7A所示的又一个变型中，附连到肋86’的一端的锥形插塞89包括凹部96，且肋86’’包括销99，销99的形状与凹部96互补，销99延伸通过肋86’’的侧壁102且支撑在弹簧片98上，弹簧片98通过铆钉97附连到侧壁102。因而，当肋86’在与肋86’’大致对齐之后以箭头110所示的方向降低时，插塞89的端部引导并接合肋86’’的开口端。当肋86’下降时，插塞89的锥体移动销99且弯曲并张紧弹簧片98，如图7B所示。随着肋86’的继续运动，肋86’的表面92’与肋86’’的表面94’接触且凹部96与销99对齐，在张紧的弹簧片98的推动下，销99移动到凹部96中，如图7C所示。当如图7C所示配置时，层100和200（图5）完全被约束。

应当理解的是，上述具体锁定机构和装置旨在是图示性的而不是限制性的，且在不偏离本发明范围的情况下可以采用其它设计和配置。

返回图5，将注意到，层100和200共用共同的蜡浇口模80’。可以包括附加层100（图4），且可以预期的是，铸造夹具可以包括高达四层。附加层将继续共用通过在端部130或端部132处延伸浇口模80’形成的共同的蜡浇口模。基于图4中100所示的配置，这种配置将允许单次浇注铸造高达24个转子。在铸造和固化期间，铸造夹具将围绕与蜡浇口模80’的中心线重合的轴线81旋转。合适的旋转方向由箭头120表示，但是与箭头120所示相反的旋转也是有效的。

铸造夹具然后用于生成熔模件，适合于容纳熔融金属的陶瓷模具。通常，熔模件通过一系列顺序步骤产生。首先，铸造夹具浸渍到精细耐火材料浆料中，其将作为薄层沉积在夹具表面上，且随后使得任何过多材料排空，从而产生一致的表面。浆料可包括各种比例的各种陶瓷，尺寸范围从大约45至75微米（200-325网目）且适合于允许最终铸件的任何细微细节被准确地复制。接下来，铸造夹具用较粗陶瓷颗粒粉刷或涂覆，其包括莫来石，尺寸范围从大约300至1000微米（18-50网目），通过将其浸渍在硫化床中，将其放置在雨淋喷砂机中，或者通过手动涂覆。最后，允许涂层硬化。这些步骤可以重复，以将陶瓷涂覆构造成期望厚度，通常为5至15 mm（0.2至0.6 in）。

常用耐火材料用于生成熔模件。这些包括：硅石、氧化锆、各种硅酸铝和氧化铝。硅石可以是石英或熔凝硅石。硅酸铝（氧化铝和硅石的混合物）通常具有从42％至72％范围的氧化铝含量且在72％氧化铝时包括莫来石。具体地，在初始基于浆料的涂覆期间，耐火材料的选择将通过抑制耐火材料和熔融金属之间的反应的需要告知且可以促进使用基于氧化锆的陶瓷。用于将耐火材料保持到位的粘结剂包括：硅酸乙酯（基于乙醇且化学固化）、胶态硅石或硅溶胶、通过干燥固化、硅酸钠、以及这些针对pH和粘度控制的混合物。基于乙醇的粘结剂在本发明的实践中可能是优选的，以使得含铁叠片材料的腐蚀最小化。在使用含水粘结剂时，叠片可通过薄屏障涂层保护，例如虫胶，该涂层通过喷洒或通过浸渍在具有快速蒸发和非腐蚀性溶剂的稀释溶液中涂覆。

一旦耐火材料已经以所需厚度涂覆且干燥，图5的整个结构封装在大致连续陶瓷层中，熔融金属要浇铸的所有位置用蜡占据。

蜡最初通过温和地加热铸造夹具去除，例如在蒸汽硫化罐中，从而蜡将熔融且流出以便收集和再循环。铸造夹具然后被“烧掉”，且在氧化氛围中加热至大约1800-2200°F的温度，以燃烧和去除所有剩余蜡且使得熔模件适合于接收熔融金属。

这种熔模件100’的局部图在图8中示出，其仅仅集中于图4所示的模的一部分，模以重影示出以便参考。虽然为了清楚起见未示出，但是保留支撑结构元件82、84和86以提供支撑。熔模件通过陶瓷材料120连续层覆盖。去除蜡已经生成具有中心线81的浇口80’’和流道52’’，总体上以重影示出且在位置“A”以剖视方式示出。因而，进入浇口80’’的熔融金属可以通过流道52’’传输给陶瓷封装的叠片堆11’’。没有蜡，陶瓷封装的叠片堆将含有适合于传输和接收熔融金属的腔114’’、116’’和117’’(共同存在于所有陶瓷封装的叠片堆中，但是仅在剖视截面“B”处示出并标识)，以形成图2所示的导体条14’以及端环16’、17’。

“烧掉”步骤也有效地预加热熔模件，从而减少在铸造工艺期间在熔融金属和熔模件之间的温度差。预加热熔模件将有效地增加铸造金属的流动性且用于防止或最小化在铸造工艺期间滞流（misrun）的可能性。熔模件然后***且定位在腔或容器中，其在指定成分（通常是莫来石，但是也可以使用硅石）的砂（具有微量水分含量，颗粒尺寸分布的范围从150至840微米（100-20网目））以受控速率添加时被搅拌或振动。该过程将围绕熔模件压紧砂，从而提供支撑且使之能够承受在铸造期间产生的可能至少部分不平衡的离心力。容器及其砂支撑的熔模件的组件构成模具。

由于构成转子的叠片堆是含铁的，因而其在铸造工艺期间可以用作冷却物，从而从流入熔融金属有效地吸取热量，降低其温度且使之在模具填充之前冻结并产生滞流。为了防止此，通常期望至少预加热熔模件（包括叠片堆）到至少接近铸造合金熔点的温度。如果砂填充、模具制备和浇铸在熔模件损失显著的热量给导热性差的砂之前迅速发生，在烧掉时发生的预加热可能足够了。然而，虽然是次优的，但是可以提供附加热量，例如通过在必要时在浇注之前在炉中加热模具。

具有其预加热熔模件的模具然后围绕轴线81（参见图5和8）以1和300 rpm之间的旋转速度旋转，且熔融金属引入模具。例如，熔融金属可以通过浇注到浇注杯（未示出）中从顶部供给，浇注杯直接附连到浇口80’’的端部130’；或更优选地，借助于添加进一步熔融物分配通道（未示出）从底部供给，从而熔融金属在浇口80’’的端部132’处进入。熔融金属通常是高纯度电工级铜或铝，以确保在最终铸件中的微小电阻，但是可优选使用铝合金或铜合金，其可具有附加强度。在将使得转子短结构经受更高操作负载的较高性能马达中，将更优选使用这种较高强度合金。熔融物将保持在大于其熔融温度的一定温度，超过量为过热，过热度和熔模件温度协作地选择以确保模具填充。对模具施加的旋转将引起离心力，离心力向外朝熔模件***引导且将促进沿导体条向外径向流动，其中，各个金属流将组合以形成端环。

虽然在图8中浇注***（gating）几何形状显示为包括共同浇口和单个流道，但是本领域技术人员将认识到替代或补充浇注***或通风口可有益于实现一致的模具填充。类似地，应当理解的是，铸造工艺可以在至少部分真空下进行，且显示为导体条与施加的离心力方向对齐的转子型式能以替代方式倾斜或以其它方式取向，而不偏离本发明的实质。

在模具填充之后，旋转继续，直到固化大致完成。在固化结束之后，砂将从模具排出，熔模件断开且浇注***被去除，以便以常规方式收回具有其铸造短结构的转子。

本发明实践已经借助于一些示例性设计和配置说明，其不旨在限制本发明的范围。

Claims (10)

1.一种成型感应马达的转子上的铸造短结构的方法，所述转子具有转子旋转轴线且包括设置为形成叠片堆的多个大致平面的含铁叠片，所述叠片堆是大致圆柱形的且具有表面和两个端部；所述短结构包括与转子旋转轴线同轴的两个端环和多个导体条，每个端环中的一个邻接叠片堆的每个端部，所述多个导体条邻近叠片堆表面定位且在其端部连接到端环，所述方法包括：

将所述短结构的蜡模应用于转子；

将浇口和流道结构的至少一个蜡模附连到短结构的蜡模以形成熔模；

用耐火涂层涂覆熔模以形成熔模件；

从熔模件去除蜡；

定位熔模件，其中，浇口位于旋转轴线上且与旋转轴线对齐，转子旋转轴线倾斜，从而大致垂直于所述旋转轴线；

通过浇口用熔融铸造金属填充熔模件，同时将熔模件围绕旋转轴线旋转以促使铸造金属从浇口以与导体条大致对齐的方向径向向外流动，熔融金属首先进入流道，然后进入第一模具端环区域，然后在进入第二模具端环区域之前进入模具流道区域；

允许熔融金属固化，同时继续旋转模具外壳；以及

去除浇口和流道。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：将熔模件预加热至大致等于铸造金属的熔点的温度。

3.根据权利要求2所述的方法，还包括：在砂中支撑熔模件。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，铸造金属包括以下组中的一种：大致纯的电工级铜、铜合金、大致纯的电工级铝、以及铝合金。

5.一种成型多个感应马达转子中的每个上的铸造短结构的方法，每个转子包括被设置和对齐以形成叠片堆的多个大致平面的含铁叠片，所述叠片堆是大致圆柱形的且具有表面和两个端部；所述铸造短结构包括与转子旋转轴线同轴的两个端环和多个导体条，每个端环中的一个邻接叠片堆的每个端部，所述多个导体条邻近叠片堆表面定位且在其端部连接到端环，所述方法包括：

制造所述铸造短结构的模具，所述模具至少包括转子叠片，且包括用于熔融金属进入的至少一个流道，所述流道在一个转子端环的位置处连接到模具；

通过组装大致彼此相对地设置的多个模具，形成大致平衡的模具组件，其中，其流道连接到共同中心浇口，所述浇口具有中心线，其中，每个模具位于共同平面上且每个模具定向成其导体条大致垂直于浇口；

所述模具组件具有与浇口的中心线大致对齐且重合的旋转轴线；

用通过浇口引入的熔融铸造金属填充模具组件，同时将模具组件围绕旋转轴线旋转以促使铸造金属从浇口径向向外流动，通过流道和第一端环模具区域，且接着沿导体条模具区域到第二端环模具区域；以及

允许熔融金属固化，同时继续旋转模具组件。

6.根据权利要求5所述的方法，还包括：将模具组件预加热至大致等于铸造金属的熔点的温度。

7.根据权利要求5所述的方法，还包括：将包括第二浇口的至少一个第二模具组件附连到包括第一浇口的第一模具组件，所述模具组件被定位和对齐使得其浇口能被附连以形成用于熔融金属的连续路径且允许在单次浇注期间填充所有模具组件。

8.根据权利要求5所述的方法，其中，铸造金属包括以下组中的一种：大致纯的电工级铜、铜合金、大致纯的电工级铝、以及铝合金。

9.根据权利要求7所述的方法，还包括第一夹具和第二夹具，第一夹具用于定位和支撑构成第一模具组件的模具，第二夹具用于定位和支撑构成第二模具组件的模具，第一夹具和第二夹具协作地适合于彼此可释放地附连。

10.根据权利要求9所述的夹具，其中，第一夹具和第二夹具包括适合于对齐第一夹具和第二夹具的至少一个元件。

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