[发明专利]用于铸造高强度和高导电部件的铝合金

说明书

一种导电压铸铝合金和由该压铸铝合金制成的感应电动机转子。铝合金包括商业纯铝以及足够重量百分比(wt％)的铜(Cu)、镁(Mg)和硅(Si)，以在时效硬化之后沉淀出0.1 wt％至5.0 wt％的热稳定Q相沉淀物Alsubgt;w/subgt;Cusubgt;x/subgt;Mgsubgt;y/subgt;Sisubgt;z/subgt;。其中，w＝约14.3at％至约23.82 at％的Al；x＝约5.90 at％至约9.52 at％的Cu；y＝约35.30 at％至约42.85 at％的Mg；且z＝约28.57 at％至约35.30 at％的Si。感应电动机转子包括压铸在层压电工钢上的铝制鼠笼式转子。铝压铸鼠笼式转子在时效硬化之后包括约1.0wt％的热稳定Alsubgt;5/subgt;Cusubgt;2/subgt;Mgsubgt;8/subgt;Sisubgt;6/subgt;。

技术领域

本公开一般涉及铸造铝合金，尤其涉及用于铸造高强度和高导电部件(诸如感应电动机转子)的铝合金。

背景技术

感应电动机，也称为异步电动机，是常用的交流(AC)电动机。感应电动机主要包括定子和可旋转地设置在定子内的转子组件。定子通常由冲压件构成，冲压件被开槽以接收绕组。当向绕组提供三相电流时，定子产生旋转磁通量，该旋转磁通量通过互感在转子组件中感应出电磁通量(EMF)。转子组件的EMF试图与定子的EMF对准，从而使转子组件旋转。

感应电动机中的大多数转子组件包括铸造在由一堆电工钢盘形成的层压芯上的鼠笼式转子。铸造鼠笼式转子具有相对简单和坚固的设计。典型的铸造鼠笼式转子包括两个相对的端环和多个连接端环的导电棒。导电棒通常不平行于转子轴的旋转轴，而是稍微倾斜以提高电动机性能。

通常，鼠笼式转子组件通过高压压铸来制造，以生产鼠笼式转子，其中，导电棒形成在限定于层压电工钢芯中的槽中。在转子组件的制造中，将层压芯放置在铸模中。铸模连同电工钢芯在顶部和底部限定了用于同时铸造端环的环形空间，以及连接顶部和底部环形空间的导电棒空间。将熔融铝注入到铸模中，填充顶部环形空间、导电棒空间、底部环形空间，并封装层压电工钢芯的一部分，从而将整个转子组件结合在一起。

由于其所需高导电性能，鼠笼式转子通常由99.7％铝的商业纯铝铸造而成。电导率越高，电动机在正常负载下的效率就越高。商业纯铝很难铸造，部分原因是熔融铝在复杂形状的模具中的流动性，这可能会导致铸造转子中产生孔隙，有效地限制了感应电流流过的横截面。

因此，虽然目前使用商业纯铝合金的铝转子的铸造实现了它们的预期目的，但是对改进的铸造铝合金仍存在持续需求，改进的铸造铝合金具有比商业纯铝更优异的铸造性能和更高的强度，特别是在环境室温和高温下，同时保持与商业纯铝相当的所需导电性能。

发明内容

根据几个方面，公开了用于压铸导电工件的铝合金。铝合金包含铝(Al)，以及足够重量百分比(wt％)的铜(Cu)、足够wt％的镁(Mg)和足够wt％的硅(Si)，以在时效硬化之后沉淀出0.1wt％至5.0wt％的至少一种热稳定Q相沉淀物。至少一种热稳定Q相沉淀物是Al_wCu_xMg_ySi_z。

在本公开的另一个方面，w＝约14.3at％至约23.82at％的Al；x＝约5.90at％至约9.52at％的Cu；y＝约35.30at％至约42.85at％的Mg；且z＝约28.57at％至约35.30at％的Si。

在本公开的另一个方面，w＝约23.82at％的Al；x＝约9.52at％的Cu；y＝约38.09at％的Mg；且z＝约28.57at％的Si。

在本公开的另一个方面，铝合金包括约0.027wt％至约1.734wt％的Si；约0.030wt％至约1.754wt％的Mg；约0.013wt％至约1.019wt％的Cu；和剩余wt％的Al。