Sposób wykonywania kadłubów silników elektrycznych.

OPIS
POLSKA
RZECZPOSPOLITA
PATENTOWY 101523
»
ŁUBOWA
Patent dodatkowy
fo$f&
■1
3mST
^¥(j^fj^%
Zgłoszono:
Pierwszeństwo:
10.06.76 (P. 190362)
Int O2.
•
H02K 15/14
URZĄD
rATEHTOWY
Zgłoszenie ogłoszono:
09.05.77
1
B22D 19/02
B22D 25/06
PRL
Opis piitentowy opublikowano: 29.11.1980
Twórcy wynalazku: Władysław Kajoch, Aleksander Fajkiel, Adam Wojtarowicz,
Józef Światak, Kazimierz Staroń
Uprawniony z patentu : Instytut Odlewnictwa,
Kraków (Polska)
Sposób wykonywania kadłubów silników elektrycznych
Przedmiotem wynalazku jest sposób wykonywania kadłubów z magnetowodami silników elektrycznych,
przy czym magnetowody wykonane są w postaci pakietu wykrojów z blachy stalowej o niskiej granicy plasty¬
czności.
Obecnie kadłuby silników elektrycznych sporządza się najczęściej na drodze odlewania ciśnieniowego, przy
czym magnetowody do obrobionego mechanicznie wnętrza kadłuba wtłacza się dopiero w kolejnym etapie
wytwarzania.
Znany jest również sposób sporządzania korpusów silników elektrycznych polegający na bezpośrednim
zalaniu ciekłym metalem magnetowodów nałożonych na trzpień ^technologiczny. Z praktyki wiadomo, że kadłu¬
by silników wykonane powyższym sposobem wykazują lepsze odprowadzenie na zewnątrz ciepła wytwarzającego
się w czasie pracy silnika.
Jako materiał, z którego wykonywane są bieguny magnetyczne stosuje się blachy ze stali krzemowej
charakteryzującej się dobrymi własnościami mechanicznymi lub blachy ze stali bezkrzemowej wykazującej
o,wiele gorsze własności mechaniczne, natomiast lepszą magnesowalność.
Obecnie kadłub silnika elektrycznego przykładowo sporządza się w następujący sposób. W pierwszej kolej¬
ności wykonuje się bieguny magnetyczne, które w postaci pakietu wykrojów z blachy krzemowej lub bezkrzemo¬
wej nałożonego na trzpień technologiczny wkłada się wraz z nim do uprzednio przygotowanej ciśnieniowej
formy odlewniczej. Następnie formę po zamknięciu zalewa się ciekłym metalem. Z kolei po zakrzepnięciu
odlewu i otwarciu formy wyjmuje się odlew korpusu wraz z pakietem i trzpieniem, po czym odlew po wypchnię¬
ciu zeń trzpienia poddaje się samoczynnemu stygnięciu w temperaturze otoczenia. Ten sposób odlewania kadłu¬
bów z biegunami magnetycznymi silników elektrycznych nie nastręcza żadnych trudności technologicznych i po¬
zwala na dochowanie wszelkich wymiarów w granicach ustalonych tolerancji jedynie w przypadku stosowania
materiału w postaci blach ze stali krzemowej.
Jednakże obecnie coraz powszechniej w budowie silników elektrycznych blacha krzemowa wypierana jest
przez blachę bezkrzemową, odznaczającą się lepszą magnesowalnością. Ten rodzaj blachy jest pod względem
składu chemicznego zbliżony do czystego żelaza, w związku z czym wykazuje niskie własności mechaniczne.
101 523
2
Przykładowo granica plastyczności blachy bezkrzemowej jest około 2,5 krotnie niższa od granicy-pla¬
styczności blachy krzemowej. Tak wysoki podatność plastyczna jest powodem występowania odkształceń pla¬
stycznych pakietu, wykraczających poza dopuszczalną tolerancję wymiarową. Zasadniczą przyczynę omawianego
zjawiska stanowią naprężenia odlewnicze, wśród których największe znaczenie posiadają naprężenia skurczowe
związane z oporem stawianym przez wtopkę, czyli tak zwany pakiet oraz naprężenia cieplne związane z ukształ¬
towaniem odlewu. Nierównomierna grubość ścianek jest powodem różnej prędkości stygnięcia odlewu, co
w efekcie w przypadku stosowania na pakiety podatnych na odkształcenia blach bezkrzemowych powoduje
deformację otworu wewnętrznego odlewu korpusu. Stąd możliwe jest wprowadzanie magnetowodów do korpusu
jedynie przez wprasowanie, co jednak daje słabe odprowadzenie ciepła w czasie eksploatacji silnika.
Celem wynalazku jest opracowanie sposobu wykonywania korpusu silników elektrycznych z magnetowodami sporządzonymi z blachy stalowej bezkrzemowej, zapewniającej dochowanie tolerancji wymiarowej odlewu, nie
wprasowanymi do kadłuba, lecz bezpośrednio odlewanymi w postaci wtopek, co zapewnia dobre odprowadzenie
ciepła w czasie eksploatacji silnika.
Istota wynalazku polega na tym, że kadłub silnika elektrycznego z magnetowodami wykonanymi z blachy
bezkrzemowej, sporządzonej metodą odlewania ciśnieniowego, poddawany jest dwuetapowej obróbce cieplnej.
Według wynalazku kadłub silnika sporządza się w następujący sposób. W pierwszej kolejności na trzpieniu,
o dobranej średnicy, wykonanym z odpowiednio dobranego materiału, formuje się bieguny magnetyczne czyli
tak zwany pakiet wykonany z wykrojów stalowej blachy, korzystnie bezkrzemowej. Następnie pakiet wraz
z trzpieniem wkłada się do formy zabezpieczającej przed jego przesunięciem i zalewa ciekłym metalem. Po
zakrzepnięciu metalu, odlew zawierający pakiet wyjmuje się z formy wraz z trzpieniem, po czym całość obejmu¬
jącą odlew i trzpień poddaje się obróbce cieplnej polegającej na dwustopniowym chłodzeniu. W pierwszym etapie
na kadłub nadmuchuje się sprężone powietrze, szczególnie intensywnie w miejscach o zwiększonych grubościach
odlewu. Nadmuch sprężonego powietrza stosuje się do czasu osiągnięcia przez odlew temperatury max. 100°C.
W drugim etapie obróbki cieplnej kadłub poddaje się dalszemu ochłodzeniu za pomocą natrysku wodnego aż do
uzyskania temperatury otoczenia, po czym następuje mechaniczne wypchnięcie trzpienia z odlewu kadłuba.
Skuteczność wykonywania kadłubów silników elektrycznych sposobem według wynalazku, została po¬
twierdzona między innymi przy sporządzaniu kadłubów silników o wzniosie osi = 80 mm. Przy zastosowaniu
pakietów wykonanych z blachy bezkrzemowej, uzyskano bardzo wysoką dokładność wymiarową otworu
wewnętrznego pakietu. Odchylenie od walcowości otworu wewnętrznego w postaci tak zwanej siodłowości
wynosiło około 0,03 mm, a odchylenie od kołowości tego otworu około 0,02 mm przy dopuszczalnej toleran¬
cji = 0,1 mm.
Przykłady wariantów technologii będącej przedmiotem wynalazku:
Przykład I. Wykonanie kadłuba silnika elektrycznego o wzniosie osi = 90 mm, w którym średnica
zewnętrzna pakietu wynosi 135 mm, wewnętrzna 95 mm. Siła wstępnego sprasowania pakietu wynosi 15 Ton.
Odlewanie przeprowadza się na maszynie ciśnieniowej o sile zwierania 300 Ton przy ciśnieniu ciekłego metalu
500kG/cm2. Czas krzepnięcia odlewu wynosi 3 minuty. Po wyjęciu odlewu :, formy następuje chłodzenie
nadmuchem sprężonego powietrza wciągu 8 minut do osiągnięcia przez odlew temperatury 100V, następnie
odlew chłodzi się natryskiem wodnym w ciągu 5 minut do uzyskania temperatury 25°C. Po czym następuje
wypchnięcie trzpienia z odlewu z siłą wynoszącą 50 Ton.
P r z y k ład II. Wykonanie kadłuba silnika elektrycznego o wzniosie osi = 80 mm, w którym średnica
zewnętrzna pakietu wynosi 120 mm, wewnętrzna 73 mm. Siła wstępnego sprasowania pakietu wynosi 12 Ton.
Odlewanie przeprowadza się na maszynie ciśnieniowej o sile zwierania 200 Ton, przy ciśnieniu ciekłego metalu
450kG/cm2. Czas krzepnięcia odlewu wynosi 2,5minuty. Po wyjęciu odlewu z formy następuje chłodzenie
nadmuchem sprężonego powietrza wciągu 5 minut do uzyskania przez odlew temperatury 110°C, następnie
odlew chłodzi się natryskiem wodnym w ciągu 3 minut do uzyskania temperatury 30°C. Po czym następuje
wypchnięcie trzpienia z odlewu z siłą 40 Ton.
Przykład III. Wykonanie kadłuba silnika elektrycznego o wzniosie osi = 71 mm, w którym średnica
zewnętrzna pakietu wynosi 106 mm, wewnętrzna 64 mm. Siła wstępnego sprasowania pakietu 10 Ton. Odlewa¬
nie przeprowadza się na maszynie ciśnieniowej o sile zwierania 150 Ton, przy ciśnieniu ciekłego metalu
400kG/cm2. Czas krzepnięcia odlewu wynosi 2 minuty. Po wyjęciu odlewu z formy następuje chłodzenie
nadmuchem sprężonego powietrza wciągu 3 minut do uzyskania przez odlew temperatury 120°C, następnie
odlew chłodzi się natryskiem wodnym w ciągu 2 minut do uzyskania temperatury 40°C. Po czym następuje
wypchnięcie trzpienia z odlewu z siłą 30 Ton.
101 523
3
Zastrzeżenie patentowe
Sposób wykonywania kadłubów silników elektrycznych polegający na odlaniu kadłuba w formie ciśnienio¬
wej po uprzednim nałożeniu na trzpień technologiczny pakietu w postaci wykrojów z blachy stalowej, korzystnie
bezkrzemowej, znamienny t y m, że odlew po wyjęciu z formy ale przed operacją wypchnięcia z trzpienia
poddaje się dwuetapowej obróbce cieplnej, przy czym w pierwszym etapie chłodzi się nadmuchem sprężonego
powietrza aż do osiągnięcia przez odlew temperatury około 100°C, a w drugim etapie odlew chłodzi się natry¬
skiem wodnym aż do uzyskania temperatury otoczenia.