离心铸造设备和方法.pdf

1、(10)申请公布号 CN 103998162 A (43)申请公布日 2014.08.20 C N 1 0 3 9 9 8 1 6 2 A (21)申请号 201280055009.1 (22)申请日 2012.11.07 TO2011A001032 2011.11.09 IT B22D 13/10(2006.01) B22D 17/00(2006.01) B22D 13/04(2006.01) (71)申请人恩布拉科欧洲有限公司 地址意大利托里诺 (72)发明人米凯莱马里诺 毛罗费罗莱托 (74)专利代理机构北京康信知识产权代理有限 责任公司 11240 代理人余刚 李静 (54) 发明名称

2、 离心铸造设备和方法 (57) 摘要 离心铸造设备包括：下半模(10)，安装在支 撑件(12)上，所述支撑件设置有用于绕大体上竖 直的中央轴线(14)旋转的驱动装置，所述下半模 (10)为具有第一中央腔体(36)的回转实体；上半 模(16)，面向所述下半模(10)，所述上半模(16) 为具有第二中央腔体(56)的回转实体；以及用于 引起这些半模(10，16)朝向和/或远离彼此地轴 向移动的装置。所述下半模(10)和所述上半模 (16)各具有通过不经过所述中央轴线(14)的出 口开口将相应的中央腔体(36，56)与外部之间连 通的至少一个通路(46，66)。 (30)优先权数据 (85)PCT国

3、际申请进入国家阶段日 2014.05.08 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/IB2012/056207 2012.11.07 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/068930 EN 2013.05.16 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书3页 附图7页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书3页 附图7页 (10)申请公布号 CN 103998162 A CN 103998162 A 1/2页 2 1.离心铸造设备，包括： -下半模(10)，安装在支撑件(12)上，所述支撑件设置有用于绕大体上竖直的中央轴 线(14)

4、旋转的驱动装置，所述下半模(10)为具有第一中央腔体(36)的回转实体， -上半模(16)，面向所述下半模(10)，所述上半模(16)为具有第二中央腔体(56)的回 转实体，以及 -用于引起所述半模(10，16)朝向和/或远离彼此地轴向移动的装置， 其特征在于，所述下半模(10)具有使所述第一中央腔体(36)通过不经过所述中央轴 线(14)的出口开口而与外部连通的至少一个通路(46)，并且，所述上半模(16)具有使所述 第二中央腔体(56)通过不经过所述中央轴线(14)的出口开口而与外部连通的至少一个通 路(66)。 2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述下半模(10)和/或所述上半模(16

5、)具有沿 周向彼此间隔开的多个所述通路(46，66)。 3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述通路(46，66)具有在径向方向上延伸的 至少一个部分。 4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述下半模(10)在通过所述中央轴 线(14)的平面内具有大体上四边形的横截面，并且所述下半模在其上表面(38)上具有周 向槽(40)以及径向地位于所述周向槽(40)外侧的第一周向突起(42)，并且所述下半模在 其下表面的径向外边缘上具有第二周向突起(44)，并且所述下半模(10)的所述至少一个 通路(46)由从所述槽(40)的底部延伸的大体上竖直的第一分支(50)以及沿径向通向所 述第一突起

6、(42)外侧的第二倾斜分支(52)形成，所述第一分支和所述第二分支(50，52) 通过腔室(54)连通，所述腔室在所述下半模(10)的所述下表面上延伸且径向地位于所述 第二周向突起(44)内。 5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述第一分支(50)具有直径在0.5毫米至2毫 米的范围内的横截面。 6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述上半模(16)包括上管状部(58) 和下部(60)，所述下部在穿过所述中央轴线(14)的平面内具有由大体上水平的部分(62) 和径向外部大体上竖直的部分(64)所形成的呈倒L形的横截面，并且所述上半模(16) 的所述至少一个通路(66)依次地由从所述

7、第二腔室(56)延伸的大体上竖直的第一分支 (68)、第二径向分支(70)以及相对于竖直方向倾斜的第三分支(72)形成。 7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述第三分支(72)相对于竖直方向倾斜25到 50之间的角度，并且/或者所述第三分支以在所述大体上竖直的部分(64)的外部侧表面 上的槽的形式形成。 8.根据权利要求6或7所述的设备，其中，所述第一分支和所述第二分支(68，70)形成 在所述大体上水平的部分(62)中。 9.短路保持架的离心铸造方法，所述短路保持架由通过多个周向间隔杆连接的上环部 (76)和下环部(78)形成且通过根据前述任一项权利要求所述的设备形成，其中，将堆叠的 磁叠

8、片包(34)置于所述上半模与所述下半模(10，16)之间，将熔融金属，特别地是铝，铸入 这些半模(10，16)的壁与所述包(34)之间的间隙并铸入穿过所述包(34)的通道，从而分 别形成所述保持架(74)的所述环部(78，76)及所述杆，在铸造过程中所产生的气体通过形 权 利 要 求 书CN 103998162 A 2/2页 3 成在这些半模(10，16)中的排气通路(46，66)向外排出。 10.短路保持架(74)，其根据权利要求9所述的方法制得且由通过多个周向间隔杆连 接的上环部(76)和下环部(78)形成，所述上环部和所述下环部(76，78)呈具有倾斜外表 面的大体上截头锥形状。 权 利

9、 要 求 书CN 103998162 A 1/3页 4 离心铸造设备和方法 0001 本发明涉及通过离心铸造，也称为旋转铸造(spin casting)，来生产电机的转子 的短路保持架(short-circuit cage，短路式笼)，特别是针对用于冰箱等的封闭式压缩机 的旋转电机。 0002 如已知的，这种类型的保持架由导电材料制成，特别是铝，并且由通过多个周向间 隔杆(circumferentially spaced bar)连接的上环部和下环部形成。典型地，这种类型的 保持架通过铸造熔融铝制成，熔融铝位于预先设置有磁叠片(lamination)包的旋转模具 中。铝填充模具的壁与叠片包之间

10、的间隙，并且也填充包内创建的通道，从而分别形成所述 的环部和杆。因此，杆保持嵌入在包中，转子轴随后紧固至这些杆。 0003 更具体地说，本发明涉及一种具有所附权利要求1的前序部分陈述的特征的设 备。 0004 WO-03/097274中描述了一种已知的这种设备。 0005 用该设备生产的保持架在它们的形状上会有非均匀性和不规则性，在运行期间， 会导致起动扭矩的不期望变化、较差的性能以及增加的振动。 0006 这种不均匀性是由于在铸造时捕获的气体所引起的，这些气体不能向外部排出， 且因此仍然被留在铸件中。 0007 因此，本发明的目的是克服目前使用的方法的缺点，从而使得能够获得规则形状 的均匀铸

11、件。 0008 根据本发明，通过具有所附权利要求1中所给出的特征的设备来实现该目的。根 据本发明中的设备的优选的特征在后附编号为2至8的从属权利要求中给出。特别是， 两个半模(half-mould)具有通道(channel)，其形状和倾斜度使得气体从熔铸中提取 (extract)，并在模具旋转时被排出。 0009 根据本发明中的设备所生产的工件，特别是短路保持架，大体上没有气孔，因此具 有极好的填充度和密实度，以及几乎恒定的尺寸和重量，同时保持架之间的变化几乎是微 不足道的。 0010 相应地，本发明的进一步的目的是生产短路保持架的方法以及用这种方式生产的 保持架，其分别在下述的权利要求9和1

12、0中描述。 0011 保持架的尺寸参数的稳定性使得转子和定子之间形成更规则的间隙，从而改善了 所述电机的起动性能。另外，短路环的轮廓使得可以精确地检查间隙的尺寸，从而防止在检 查操作期间伸出定子绕组的引线的任意端部被钩挂住，并且防止引线的任意端部与转子接 触从而将其接地。 0012 从下面的详细描述，本发明的其它优点和特征将变得清楚，该详细描述参考附图 而以非限制性实例的方式给出，在附图中： 0013 图1是根据本发明的设备的正面截面示意图； 0014 图2是从构成图1中设备的一部分的下半模的上方观察的透视图； 0015 图3是从图2中的下半模的下方观察的透视图； 0016 图4是图2和图3的

13、下半模的分解透视图； 说 明 书CN 103998162 A 2/3页 5 0017 图5是从构成图1设备的一部分的上半模的上方观察的透视图； 0018 图6是图5的上半模的分解透视图；以及 0019 图7是使用前述图中的设备围绕叠片包铸造的电机的转子的短路保持架的透视 图。 0020 一种用于进行离心铸造工艺的设备包括(图1)：下半模10，安装在支撑件12上， 该支撑件设置有用于绕大体上竖直的中央轴线14旋转的驱动装置；上半模16，面向下半模 10；以及用于使半模10、16在打开模具配置与闭合模具配置之间轴向运动的装置。 0021 该设备的前述一般结构对应于在WO-03/097274中所描述

14、的设备，可参考该公开 文本获取本发明中未详细描述的特定元件的信息，因为这些元件与本发明的目的是不相关 的，所以未详细描述。 0022 原则上，下半模10的支撑件12通过轴承8可旋转地安装在固定框架20上，且旋 转驱动装置包括与支撑件12的下端整体形成的带轮22。支撑件12还具有柱体24，这些柱 体等周向间距地间隔设置，用作对下半模10的轴向运动的导向件。等周向间距地间隔设置 的杆体26也从支撑件12处突出且与柱体24交替地设置，盘簧28围绕这些杆体安装并驱 使下半模10远离支撑件。 0023 该设备还包括中央杆30，该中央杆沿中央轴线14定位且穿过撑件12及半模10、 16的中央腔体。杆30设

15、置有突缘32，以支撑电机的转子叠片包34，并且该杆设置有使该杆 沿轴线14平移的驱动装置(未示出)。 0024 柱体24的上端还与用于紧固上半模16的装置相关联，因此其能够与该设备的其 余部分相关联。 0025 下半模10(图2-4)是一个回转实体，其具有沿着中央轴线14在半模10的整个高 度上延伸的第一中央腔体36。下半模在穿过中央轴线14的平面内具有的横截面大体上呈 四边形，且在下半模的上表面38上还具有周向槽40和第一周向突起42，该第一周向突起径 向地位于槽40外侧。下半模还具有在其下表面的径向外边缘上的第二周向突起44。 0026 下半模10具有周向彼此间隔开的多个通路46，这些通路

16、使第一中央腔体36通过 不经过中央轴线14的出口孔48与外部连通。每个通路46由第一大体上竖直的分支50和 第二倾斜分支52形成，第一大体竖直的分支从槽40的底部延伸，第二倾斜分支径向地通向 上表面38上的第一突起42的外侧。第一和第二分支50、52通过腔室54相互连通，该腔室 在上半模10的下表面上延伸且径向地位于第二周向突起44的内侧。 0027 第一分支50具有恒定的横截面，该横截面的直径在0.5毫米至2毫米的范围内。 0028 上半模16(图5-6)也是一个回转实体，其具有沿中央轴线14在半模16的整个高 度上延伸的第二中央腔体56。它包括上管状部58和下部60，上半模在通过中央轴线的

17、平 面内具有由大体上水平的部分62和径向向外且大体上竖直的部分64形成的倒L形的横截 面。 0029 上半模16具有多个周向彼此间隔开的通路66，这些通路使第二中央腔体56通过 不经过中央轴线14的出口孔与外部连通。每个通路66依次由从第二腔体56延伸的第一 大体上竖直的分支68、第二径向分支70和相对于竖直方向是倾斜的且到达半模16的下部 的下表面的第三分支72形成。第一和第二分支68、70形成在大体上水平的部分62内，而 第三分支72以槽的形式形成于大体上竖直的部分64的外部的侧表面上且相对于竖直方向 说 明 书CN 103998162 A 3/3页 6 具有范围在25至50的倾斜角度。

18、0030 上述设备可用于通过离心铸造生产用于电机的转子的短路保持架。 0031 离心铸造工艺包括(图1)预备步骤，在此步骤中，将上半模16从设备移除，且将 叠片包34围绕杆30的上端放置，从而支承在从该端径向突出的突缘32上。以已知的方式， 在包34内形成周向间隔的通道(在附图中不可见)，这些通道将包的上表面和下表面连接， 并且这些通道典型地相对于竖直方向是倾斜的。 0032 以与WO-03/097274(可作为对操作的一般说明的参考)所描述和图示的方式相类 似的方式，随后将杆30以这样的方式降低：使突缘32支承在下半模10上，然后将下半模向 下推，从而压缩弹簧28。这样，上半模16可被定位在

19、叠片包34的上方并固定至导向柱体 24(这是打开模具配置)。然后，杆30上升，使两个半模10、16结合在一起，使它们的壁与 包34之间留有间隙(此为闭合模具配置)。 0033 然后，执行实际成型步骤。在此步骤中，将熔融金属，特别地是铝，从上方铸入第二 腔体56，作为该设备的旋转的结果，熔融金属从第二腔体沿着贯穿包34形成的通道及包与 半模10、16的壁之间的间隙流过，然后固化。在旋转过程中，形成在熔融金属中的任何气体 通过分别形成于两个半模10、16中的通路44、46被排出到外部，在这种方式中，通道作为排 气孔，这种方式使铸造保持架不包含因气体的引入造成的任何缺陷，并具有大体上恒定的、 符合期

20、望标准的重量和尺寸。另一方面，由于通路的尺寸和布置，熔融金属不能进入排气通 路46、66。 0034 可以通过以相反的顺序执行与上述描述相反的操作而将已被固定到叠片包34的 铸铝保持架74(请参照图7)，从该设备移除。特别是，保持架74由通过多个周向间隔杆(在 图7中不可见)连接的上环部76和下环部78形成。由于半模10、16的形状，上环部和下 环部76、78呈具有倾斜外表面的大体上截头锥形状。 0035 显然，只要保留本发明的原理，在不脱离本发明的范围的前提下，结构和实施例的 细节可以从仅以实例方式给出的描述而宽泛地变化，。特别是，根据本发明的设备可用于生 产短路保持架以外的铸件。 说 明 书CN 103998162 A 1/7页 7 图1 说 明 书 附 图CN 103998162 A 2/7页 8 图2 说 明 书 附 图CN 103998162 A 3/7页 9 图3 说 明 书 附 图CN 103998162 A 4/7页 10 图4 说 明 书 附 图CN 103998162 A 10 5/7页 11 图5 说 明 书 附 图CN 103998162 A 11 6/7页 12 图6 说 明 书 附 图CN 103998162 A 12 7/7页 13 图7 说 明 书 附 图CN 103998162 A 13