一種電機(jī)銅鼠籠轉(zhuǎn)子的制作方法
【專利說明】一種電機(jī)銅鼠籠轉(zhuǎn)子的制作方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及電機(jī)，具體涉及一種轉(zhuǎn)速達(dá)8萬轉(zhuǎn)/分以上電機(jī)的銅鼠籠轉(zhuǎn)子的制作方法。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]印制電路板(PCB)在接插、焊接電子元器件前需要用高速鉆孔機(jī)鉆孔，其孔徑僅為幾分之一毫米或幾毫米。其高速鉆孔機(jī)的驅(qū)動電機(jī)是一種專用電機(jī)，通過控制電源頻率，其轉(zhuǎn)速可達(dá)5?25萬轉(zhuǎn)/分，甚至達(dá)30萬轉(zhuǎn)/分以上。設(shè)有專用電機(jī)的PCB鉆孔機(jī)的主軸是鉆孔機(jī)的關(guān)鍵部件，該主軸由電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子，軸承及空氣腔、水冷腔和結(jié)構(gòu)件組成。高速電機(jī)的轉(zhuǎn)子10是由不銹鋼經(jīng)熱處理而制作的圓形筒體，其結(jié)構(gòu)十分緊湊、精密。當(dāng)定子通過一定頻率的交變電流時(shí)，就會形成交變電磁場，同時(shí)由于電磁效應(yīng)，會在轉(zhuǎn)子的鼠籠狀的銅體表面感應(yīng)出渦流及極性相反的電磁場。由于鼠籠的特殊形狀和結(jié)構(gòu)，就形成了定子、轉(zhuǎn)子電磁場的相位差，使其互相吸引，迫使轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，成為一個(gè)高速電機(jī)，從而帶動夾頭和鉆頭做功而鉆孔。當(dāng)然，在PCB上快速鉆孔過程中，需要控制系統(tǒng)的精確控制。
[0005]轉(zhuǎn)子的銅鼠籠是將純銅4 (純度達(dá)90.0?99.99% )復(fù)合在不銹鋼筒體外部的圓周方向的環(huán)形槽和軸向的直槽內(nèi)，形成類似鼠籠的筒體。如果銅鼠籠的純度不能保證，運(yùn)行時(shí)就會發(fā)熱。銅鼠籠上的直槽數(shù)目是根據(jù)轉(zhuǎn)速的高低不同而設(shè)計(jì)的，一般為雙數(shù)或單數(shù)(例如18萬轉(zhuǎn)/分的銅鼠籠的直槽數(shù)為13 ；8.5轉(zhuǎn)/分的銅鼠籠的直槽數(shù)為16)。銅鼠籠上的環(huán)形槽與直槽是相通的，環(huán)形槽與直槽的深度為1.5?2_。當(dāng)銅被沉積在槽內(nèi)后，就形成鼠籠狀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)要承受高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力和電流損耗所產(chǎn)生的發(fā)熱。由于旋轉(zhuǎn)速度很高，鼠籠承受的加速度為十幾個(gè)g，而銅的比重為8.9，不銹鋼的比重為7.8，因此銅鼠籠相對于不銹鋼有一個(gè)向外的離心力。同時(shí)，轉(zhuǎn)子因電流損耗而發(fā)熱造成熱膨脹，且因銅、鋼膨脹系數(shù)不同，因而在銅與不銹鋼的相接合部位自然會產(chǎn)生相互分離的張力，最終導(dǎo)致銅鼠籠外經(jīng)擴(kuò)大，使轉(zhuǎn)子與定子間的間隙減小，甚至卡死，最后造成停轉(zhuǎn)而損壞主軸轉(zhuǎn)子。更嚴(yán)重的可能導(dǎo)致銅鼠籠從不銹鋼體上剝離。
[0006]上述問題都是由于鼠籠在制作過程中與不銹鋼不能緊密融合，銅與不銹鋼之間形成隔離層所致。其主要原因是制作工藝存在缺陷，這種缺陷的原因包括:1、不銹鋼體表面存在雜質(zhì)，或未能“活化” ;2、銅沉積在不銹鋼體表面時(shí)，沒有形成分子間的“螯合”，工藝參數(shù)選擇不當(dāng)；3、在形成銅鼠籠過程中，銅體內(nèi)因摻雜有其它金屬，如鐵、鋁、硅等雜質(zhì)，而達(dá)不到實(shí)際要求的純度。
[0007]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種電機(jī)銅鼠籠轉(zhuǎn)子的制作方法來克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處。
[0009]一種電機(jī)銅鼠籠轉(zhuǎn)子的制作方法，它包括以下步驟:
a、將制作好的經(jīng)熱處理后的不銹鋼轉(zhuǎn)子先通過機(jī)械方法去除轉(zhuǎn)子表面的氧化層；所述的機(jī)械方法為磨光、拋光、滾光中的一種或其結(jié)合；
b、對去除了表面氧化層的不銹鋼轉(zhuǎn)子進(jìn)行化學(xué)或電化學(xué)處理，然后酸洗，以徹底去除不銹鋼轉(zhuǎn)子表面的氧化物；所述的化學(xué)處理為堿性硝酸鹽熔融法、堿性高錳酸鉀浸漬法中的一種；
c、將不銹鋼轉(zhuǎn)子的無銅部位進(jìn)行絕緣隔離，然后將不銹鋼轉(zhuǎn)子浸入溫度為30°?50°C，含一定濃度的銅離子的溶液中進(jìn)行銅沉積處理，直到銅的沉積層充滿不銹鋼轉(zhuǎn)子外表面上的多條軸向和圓周方向的凹槽的槽體或高出槽體表面一定余量，從而形成銅鼠籠，最后通過機(jī)械處理使所述銅鼠籠表面光滑，所述銅離子溶液是由濃度為50?60g/L的焦磷酸銅，濃度為340?380g/L的焦磷酸鉀，濃度為0.008?0.02g/L的二氧化砸，濃度為0.002?0.004g/L的二一巰基本丙咪唑配制而成，PH值為8.5?9.0，電流密度0.5?
0.8A/dm2的混合液。
[0010]本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下有益效果:
本發(fā)明提供的一種電機(jī)銅鼠籠轉(zhuǎn)子的制作方法，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的諸多弊端。本發(fā)明通過對不銹鋼轉(zhuǎn)子表面氧化層和其它雜質(zhì)進(jìn)行徹底清除，使不銹鋼轉(zhuǎn)子表面得到活化，為銅與不銹鋼轉(zhuǎn)子的完全融合奠定了基礎(chǔ)。通過沉積工藝使得銅鼠籠與不銹鋼本體的“螯合”十分緊密，完全融合為一體，因而使銅鼠籠轉(zhuǎn)子在運(yùn)行時(shí)無發(fā)熱，無故障，使用壽命長。由本發(fā)明的方法所制作的高速電機(jī)的銅鼠籠轉(zhuǎn)子達(dá)到了國際上優(yōu)良產(chǎn)品的品質(zhì)。
[0011]
【具體實(shí)施方式】
[0012]為了清楚了解本發(fā)明的技術(shù)方案，將在下面的描述中提出其詳細(xì)的結(jié)構(gòu)。顯然，本發(fā)明實(shí)施例的具體施行并不足限于本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟習(xí)的特殊細(xì)節(jié)。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)描述如下，除詳細(xì)描述的這些實(shí)施例外，還可以具有其他實(shí)施方式。
[0013]本發(fā)明電機(jī)銅鼠籠轉(zhuǎn)子的制作方法主要包括不銹鋼轉(zhuǎn)子的表面處理和銅鼠籠的沉積形成兩項(xiàng)工藝。
[0014]一、不銹鋼轉(zhuǎn)子的表面處理
由于不銹鋼轉(zhuǎn)子是在熱處理以后融接上鼠籠的，而經(jīng)熱處理的不銹鋼外部的軸向和周向的槽內(nèi)及表面會形成一層結(jié)構(gòu)致密且與基體附著力強(qiáng)的“黑皮”，這層“黑皮”含有Cr、N1、Fe和少量的C和Si或P的氧化物，例？60、？6203、0203、祖0、5103等，這些氧化物互相混雜，且與基體的膨脹系數(shù)不同，因而會產(chǎn)生應(yīng)力，這種應(yīng)力阻礙了銅鼠籠的形成。因而必須徹底去除“黑皮”。第一步則是通過機(jī)械方法去除“黑皮”，其步驟為:
a、將制作好的經(jīng)熱處理后的不銹鋼轉(zhuǎn)子先通過機(jī)械方法去除轉(zhuǎn)子表面的氧化層。具體地說，機(jī)械方法為磨光、拋光、滾光中的一種或其結(jié)合。因機(jī)械方法達(dá)不到徹底去除目的，因此，需通過化學(xué)或電化學(xué)進(jìn)行第二步處理，其步驟為:
b、對去除了表面氧化層的不銹鋼轉(zhuǎn)子進(jìn)行化學(xué)或電化學(xué)處理，然后酸洗，以徹底去除不銹鋼轉(zhuǎn)子表面的氧化物或其它雜質(zhì)。具體地說，該步驟中，所述的化學(xué)處理為堿性硝酸鹽熔融法、堿性高錳酸鉀浸漬法中的一種，其中可采用常用的強(qiáng)酸浸漬法，即將工件浸漬在由硝酸4% (wt)、鹽酸36% (wt)配制的水溶液中，溫度控制在35?40°C，浸漬3?6分鐘。
[0015]如采用電化學(xué)法，則效果更好，該方法對基體的腐蝕小，速度快。具體地說，是用硫酸14.4% (重量百分比)、硫酸鈉13.3% (重量百分比)、硝酸鈉2.3% (重量百分比)，陽極電流密度為30A/dm2，溫度80°C的水溶液處理I分鐘，然后用熱水沖洗后放入溫度為200°C的烘箱烘1.5小時(shí)。
[0016]化學(xué)或電化學(xué)處理后需用酸洗，具體地說，酸洗是用濃度300ml/L的鹽酸，濃度200ml/L的硫酸，濃度120ml/L