高效电机主要是通过对电机的电磁性、机械性等方面的优化,对优质材料及先进制造工艺的使用,来有效地降低电机在能量转化中的损耗,达到节省能源,提高效率的电机。本文中的高效电机就是专指选用优质铜合金材料及先进制造工艺的铸铜转子电机。高效铸铜转子电机是对传统铸铝转子电机的替代,其能效提高3%～7%。本论文涉及的高性能压铸铜合金转子属于新材料节能范畴,转子作为鼠笼式电动机的关键部件,是推广高效节能电动机应用重要功能件的创新。本论文围绕某些特殊领域(如新能源汽车、高速列车等)电机需要高效高强高导等方面的要求,在已开发普通纯铜转子高效电机的基础上,继续系统地研究高效电机用高性能铜合金铸铜转子材料技术及其制备工艺,为建立高性能铸铜转子材料工程化应用、高性能稀土压铸铜合金和稀土中间合金专业体系的技术支撑奠定基础。高效电机用铸铜转子为了满足新能源汽车、高速列车牵引电机等领域就高强高导等方面的较高要求,在以铜为主的转子材料中添加Cr、Zr、稀土(RE)等微量元素展开研究,以期提高电机的使用性能已是当务之急。故在这种大背景下,本文利用中频感应电炉、压铸机等设备主要开展了如下研究工作:对Cr、Zr等相关元素的加入Cu中进行了相关微合金化设计研究及规律探索;在大气环境中,探索合金化烧损量的相关规律;试制了少量Cu-Cr-Zr系铜合金铸铜转子;应用SEM、XRD、STEM、OM等分析检测手段,对一般铸态、加工态、压铸态、时效态等微观组织进行了分析,并从理论和制备工艺技术二方面分析和解释了 Cr、Zr、RE等元素对纯铜组织性能的影响。研究结果表明:1、研究总结出针对高性能铸铜转子用Cu-Cr-Zr系合金材料的微合金配方设计,将微合金量控制在:Cr:0.1～0.5%;Zr:0.05～0.2%;RE:0.05～0.2%;通过合理控制工艺实验条件得到的合金含量连续稳定,并通过RE的加入,有效地细化了晶粒,提高了强度,从而获得了较优化的微合金配方。2、采用精密熔铸技术,利用Cr、Zr等中间合金的方式,并以一定配比在适宜的工艺条件下熔炼,在铜液中有效地加入Cr、Zr等微量元素,减少其烧损量,铸锭成份准确得到控制,有效地形成Cu-Cr-Zr系合金;进行了多次熔铸试验,Cr组元和Zr组元平均烧损率分别为<10%和<15%,稀土 RE组元平均烧损率为<22%,最终得到的铜合金组织满足要求。3、在大气环境下使用中频感应电炉气体保护性熔炼,卧式压铸机等设备压铸出的Cu-Cr-Zr系铸铜转子材料,其抗拉强度和导电性能为505MPa和88.4%IACS。时效处理后,力学和电学性能达到523MPa和90.9%IACS。铸铜转子材料性能达到高效电机使用的技术要求,应用前景良好。