[发明专利]高速电机的铜鼠笼转子的制作方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及电机，特别是涉及一种转速达8万转/分以上，电机的铜鼠笼转子运行时无发热，无剥离等故障，综合性能优异的高速电机的铜鼠笼转子的制作方法。

【背景技术】

印制电路板(PCB)在接插、焊接电子元器件前需要用高速钻孔机钻孔，其孔径仅为几分之一毫米或几毫米。其高速钻孔机的驱动电机是一种专用电机，通过控制电源频率，其转速可达5～25万转/分，甚至达30万转/分以上。设有专用电机的PCB钻孔机的主轴是钻孔机的关键部件，该主轴由电机的定子、转子，轴承及空气腔、水冷腔和结构件组成。高速电机的转子10是由不锈钢经热处理而制作的圆形筒体，其结构十分紧凑、精密。当定子通过一定频率的交变电流时，就会形成交变电磁场，同时由于电磁效应，会在转子的鼠笼状的铜体表面感应出涡流及极性相反的电磁场。由于鼠笼的特殊形状和结构，就形成了定子、转子电磁场的相位差，使其互相吸引，迫使转子高速旋转，成为一个高速电机，从而带动夹头和钻头做功而钻孔。当然，在PCB上快速钻孔过程中，需要控制系统的精确控制。

参阅图1、图2，转子的铜鼠笼是将纯铜4(纯度达90.0～99.99％)复合在不锈钢筒体1外部的圆周方向的环形槽2和轴向的直槽3内，形成类似鼠笼的筒体。如果铜鼠笼的纯度不能保证，运行时就会发热。铜鼠笼上的直槽数目是根据转速的高低不同而设计的，一般为双数或单数(例如18万转/分的铜鼠笼的直槽数为13；8.5转/分的铜鼠笼的直槽数为16)。铜鼠笼上的环形槽与直槽是相通的，环形槽与直槽的深度为1.5～2mm。当铜被沉积在槽内后，就形成鼠笼状结构，这种结构要承受高速旋转时产生的离心力和电流损耗所产生的发热。由于旋转速度很高，鼠笼承受的加速度为十几个g，而铜的比重为8.9，不锈钢的比重为7.8，因此铜鼠笼相对于不锈钢有一个向外的离心力。同时，转子因电流损耗而发热造成热膨胀，且因铜、钢膨胀系数不同，因而在铜与不锈钢的相接合部位自然会产生相互分离的张力，最终导致铜鼠笼外经扩大，使转子与定子间的间隙减小，甚至卡死，最后造成停转而损坏主轴转子。更严重的可能导致铜鼠笼从不锈钢体上剥离。上述问题都是由于鼠笼在制作过程中与不锈钢不能紧密融合，铜与不锈钢之间形成隔离层所致。其主要原因是制作工艺存在缺陷，这种缺陷的原因包括：1、不锈钢体表面存在杂质，或未能“活化”；2、铜沉积在不锈钢体表面时，没有形成分子间的“螯合”，工艺参数选择不当；3、在形成铜鼠笼过程中，铜体内因掺杂有其它金属，如铁、铝、硅等杂质，而达不到实际要求的纯度。

【发明内容】

本发明旨在解决上述问题，而提供一种能使电机的铜鼠笼与不锈钢转子本体结合紧密，铜鼠笼转子在运行时无发热，无故障，使用寿命长的高速电机的铜鼠笼转子的制作方法。

为实现上述目的，本发明提供一种高速电机的铜鼠笼转子的制作方法，该方法包括以下步骤：

a、将制作好的经热处理后的不锈钢转子先通过机械方法去除转子表面的氧化层；

b、对去除了表面氧化层的不锈钢转子进行化学或电化学处理，然后酸洗，以彻底去除不锈钢转子表面的氧化物或其它杂质；

c、将不锈钢转子的无铜部位进行绝缘隔离，然后将不锈钢转子浸入温度为30°～50℃，含一定浓度的铜离子的溶液中进行铜沉积处理，直到铜的沉积层充满不锈钢转子外表面上的多条轴向和圆周方向的凹槽的槽体或高出槽体表面一定余量，最后通过机械处理使表面光滑。

步骤a中，所述的机械方法为磨光、抛光、滚光中的一种或其结合。

步骤b中，所述的化学处理为碱性硝酸盐熔融法、碱性高锰酸钾浸渍法中的一种；所述电化学法是用以重量百分比计的硫酸13.3～15.5％、硫酸钠12.3～14.3％、硝酸钠1.3～3.3％，阳极电流密度为25～35A/dm²，温度80℃的水溶液处理0.5～1分钟，然后用热水冲洗后放入温度为150-250℃的烘箱烘1～2小时；所述酸洗是用浓度280～330ml/L的盐酸，浓度190～240ml/L的硫酸，浓度110～130ml/L的分析纯乙醇，浓度2～3g/L的六次甲基四胺，浓度230～280ml/L的双氧水及浓度50～190ml/L的纯水的水溶液在室温下清洗3～5分钟。

步骤c中，所述铜离子溶液是浓度为50～60g/L的焦磷酸铜，浓度为340～380g/L的焦磷酸钾，浓度为0.008～0.02g/L的二氧化硒，浓度为0.002～0.004g/L的二一巯基本丙咪唑，PH值为8.5～9.0，电流密度0.5～0.8A/dm²的混合液。