淺談電機制造工藝 轉子質量對電機性能的影響

電機工藝特征

要說電機和一般機器類產(chǎn)品相比，其共同之處在于有著相似的機械結構、相通的鑄、鍛、機加工、沖壓和裝配工藝；

但不同之處則更為明顯，電機有著特殊的導電導磁和絕緣結構，且特有鐵芯沖制、繞組制造、浸漆和塑封這些普通產(chǎn)品少見的工序工藝。

電機的制造工藝主要有以下幾個特點：

工種多，工藝涉及面廣，

非標設備及非標工裝多，

制造材料的種類多；

加工精度要求高；

手工勞動量較大。

電機鐵芯的制造?鐵芯質量分析

電機鐵心是由很多沖片疊壓起來的一個整體，沖片沖制的質量直接影響鐵心壓裝的質量，而鐵心質量對電機產(chǎn)品質量將產(chǎn)生很大的影響。

如槽形不整齊將影響嵌錢質量、毛刺過大、鐵心的尺寸準確性、緊密度等將影響導磁性及損耗。

因此，保證沖片和鐵心的制造質量是提高電機產(chǎn)品質量的重要一環(huán)。

沖片質量是與沖模質量、結構、沖制設備的精度、沖制工藝、沖片材料的力學性能以及沖片的形狀和尺寸等因素有關。

沖片尺寸的準確性

沖片的尺寸精度、同軸度、槽位置的準確度等可以從硅鋼片、沖模、沖制方案及沖床等幾方面來保證。

從沖模方面來看，合理的間隙及沖模制造精度是保證沖片尺寸準確性的必要條件。

當采用復式?jīng)_模時，工作部分的尺寸精度主要決定于沖模制造精度，而與沖床的工作狀態(tài)基本無關。

按技術條件規(guī)定，定子齒寬精度相差不大于0.12mm，個別齒允許差0.20mm。

毛刺

沖模間隙過大、沖模安裝不正確或沖模刃口磨鈍，都會使沖片產(chǎn)生毛刺。

從根本上減小毛刺，就必須在模具制造時嚴格控制沖頭與凹模間的間隙；

在沖模安裝時要保證各邊間隙均勻，在沖制時還要保證沖模的正常工作，經(jīng)常檢查毛刺的大小，及時修磨刃口；

毛刺會引起鐵心的片間短路，增大鐵耗和溫升。嚴格控制鐵心達成壓裝尺寸，由于毛刺的存在，會使沖片數(shù)目減少，引起勵磁電流增加和效率降低，槽內的毛刺會刺傷繞組絕緣，還會引起齒部外脹。

轉子軸孔處毛刺過大，可能引起孔尺寸的縮小或橢圓度，致使鐵心在軸上的壓裝產(chǎn)生困難。當毛刺超過規(guī)定限值時，應及時檢修模具。

沖片不完整、不清潔

當有波紋、有銹、有油污或塵土時，會使壓裝系數(shù)降低。此外，壓裝時要控制長度，減片太多會使鐵心重量不夠，磁路截面減小，勵磁電流增大。

沖片絕緣處理不好或管理不善，壓裝后絕緣層被破壞，使鐵心適中，渦流損耗增大。

鐵芯壓裝的質量問題

定子鐵芯長度大于允許值

定子鐵心長度大于轉子鐵心長度太多，相當于氣隙有效長度增大，使空氣氣隙磁通勢增大（勵磁電流增大），同時使定子電流增大（定子銅耗增大）。

此外，鐵心的有效長度增大，使漏抗系數(shù)增大，電機漏抗增大。

定子鐵芯齒部彈開大于允許值

這主要是因為定子沖片毛刺過大所致于，其影響同上。

定子鐵芯重量不夠

它使定子鐵心凈長減小，定子齒和定子扼的截面積減小，磁通密度增大。

鐵心重量不夠的原因是：

定子沖片毛刺過大；

硅鋼片厚薄不勻；

沖片有銹或沾有污物；

壓裝時由于液壓機漏油或其它原因使得壓力不夠。

定子鐵心不齊

外圓不齊

對于封閉式電機，定子鐵心外圓與機座的內圓接觸不好，影響熱的傳導，電機溫升高。因為空氣導熱能力很差，僅為鐵心的0.04%，所以即使有很小的間隙存在也使導熱受到很大的影響。

內圓不齊

如果不磨內圓，有可能發(fā)生定轉子鐵心相擦；如果磨內圓，既增加工時，又會使鐵耗增大。

槽壁槽口不齊

如果不銼槽口，則嵌線困難；如果銼槽口，則定子卡式系數(shù)增大，空氣隙有效長度增加，使勵磁電流增大，旋轉鐵耗（即轉子表面損耗和脈動損耗）增大。

定子鐵心不齊的原因是：

沖片沒有按順序順向壓裝；

沖片毛刺過大；

槽樣棒因制造不良或磨損而變??；

疊壓工具內圓因磨損而不能將定子鐵心內圓脹緊；

定子沖片槽不整齊等。

定子鐵心不齊而需要銼槽，使電機質量下降，為使定子鐵心不磨不銼，需采取以下措施：

提高沖模制造精度；

實現(xiàn)單機自動化，使沖片順序順向疊放，順序順向壓裝；

保證定子鐵心壓裝時所產(chǎn)生胎具、槽樣棒等工藝裝備應用的精度

加強在沖制與壓裝過程中各道工序的質量檢查。

鑄鋁轉子的質量分析

鑄鋁轉子質量的好壞直接影響異步電動機的技術經(jīng)濟指標和運行性能，在研究鑄鋁轉子質量問題時，不僅要分析轉子的鑄造缺陷，而且應該了解鑄鋁轉子質量對電機的效率、功率因數(shù)以及啟動、運行性能的影響。

鑄鋁方法與轉子質量的關系

鑄鋁轉子比銅條轉子異步電機的附加損耗大得多，采用的鑄鋁方法不同。附加損耗也不同，其中壓力鑄鋁轉子電機附加損耗最大。

這是因為壓鑄時強大的壓力使籠條和鐵心接觸得十分緊密，甚至鋁水擠入了疊片之間，橫向電流增大，使電機的附加損耗大增加。

此外，壓鑄時由于加壓速度快，壓力大，型腔內的空氣不能完全排除，大量氣體呈“針孔”裝密布于轉子籠條、端環(huán)、風葉等處，致使鑄鋁轉子中鋁的比重減?。s比離心鑄鋁減少8%）平均電阻增加13%，這樣使電機的主要技術經(jīng)濟指標大大下降，離心鑄鋁轉子雖然受各種因素影響，容易產(chǎn)生缺陷，但電機的附加損耗小。

低壓鑄鋁時鋁水直接來自坩堝內部，并采用較“緩慢”的低壓澆注，排氣較好；導條凝固時由上、下端環(huán)補充鋁水。因此低壓鑄鋁轉子質量優(yōu)良。

電機采用不同鑄鋁轉子的電氣性能

可見，電氣性能以低壓鑄鋁轉子最好，離心鑄鋁次之，壓力鑄鋁最差。

轉子質量對電機性能的影響

鑄鋁轉子質量對電機的性能影響較大，下面較詳細地討論這些缺陷產(chǎn)生的原因及其對電機性能的影響。

轉子鐵心重量不夠

轉子鐵心重量不夠的原因有：

轉子沖片毛刺過大；

硅鋼片厚度不勻；

轉子沖片有銹或不干凈；

壓裝時壓力?。ㄞD子鐵心的壓裝壓力一般為2.5~.MPa）。

鑄鋁轉子鐵心預熱溫度過高，時間過長，鐵心燒損嚴重，使鐵心凈長減小。

轉子鐵心重量不夠，相當于轉子鐵心凈長減少，使轉子齒、轉子扼部截面積減小，則磁通密度增大。對電機性能的影響是：

勵磁電流增大，功率因數(shù)降低，電機定子電流增大，轉子銅損增大，效率降低，溫升增高。

轉子錯片、槽斜線不直

產(chǎn)生轉子錯片的原因有：

轉子鐵心壓裝時沒有用槽樣棒定位，槽壁不整齊。

假軸上的斜鍵和沖片上鍵槽間的配合間隙過大；

壓裝時的壓力小，預熱后沖片毛刺及油污被燒去，使轉子片松動；

轉子預熱后在地上亂扔亂滾，轉子沖片產(chǎn)生角位移。

以上缺陷將使轉子槽口減小，轉子槽漏抗增大，導條截面減小，導條電阻增大，并對電機性能產(chǎn)生如下影響：

最大轉矩降低，起動轉矩降低，滿載時的電抗電流增大，功率因素降低；

定子、轉子電流增大，定子銅耗增大；

轉子損耗增大，效率降低，溫升高，轉差率大。

轉子斜槽寬大于或小于允許值

斜槽寬大于或小于允許值的原因，主要是轉子鐵心壓裝時沒有采用假軸上的斜鍵定位，或假軸設計時斜鍵的斜度尺寸超差。

對電機性能的影響是：

斜槽寬大于允許值，轉子斜槽漏抗增大，電機總漏抗增大；

導條長度增加，導條電阻增大，對電機性能影響同下；

斜槽寬小于允許值時，轉子斜槽漏抗減小，電機總漏抗減小，起動電流增大；

電機的噪聲和振動大。

轉子斷條

產(chǎn)生斷條的原因是：

轉子鐵心壓裝過緊，鑄鋁后轉子鐵心脹開，有過大的拉力加在鋁條上，將鋁條拉斷。

鑄鋁后脫模過早，鋁水未凝固好，鋁條由于鐵心脹力而斷裂。

鑄鋁前，轉子鐵心槽內有夾雜物。

繞組的制造

繞組是電機的心臟，其壽命和運行可靠性，主要取決于繞組制造質量和運行中的電磁作用，機械振動與環(huán)境因素影響；

而絕緣材料與結構的選擇，制造過程中的絕緣缺陷和絕緣處理質量、直接影響到繞組質量，因此應注意繞組制造，繞組落扎和絕緣處理。

電機繞組常用的電磁線大多為絕緣導線，因此要求導線絕緣真有足夠的機械強度，電器強度，良好的耐溶劑性，具有較高的耐熱性，絕緣要求越薄越好。

絕緣材料

絕緣材料是一種電阻率很高的材料，流過其中的電流可以認為忽略不計，一般電阻率大于107Ω*M

電氣性能

介電強度

絕緣電阻率KV/mm MΩ絕緣材料外加電壓/絕緣材料泄露電流的比值；

介電常數(shù)，貯存靜電荷能力的能量；

介電損耗，在交變磁場中產(chǎn)生的能量損耗；

耐電暈，耐電弧及抗漏痕跡性能。

熱性能

絕緣材料的熱性能包括耐熱定額，耐熱沖擊性能、耐熱膨脹系數(shù)、導熱性能和固化溫度；

力學性能

例如漆包線漆抗剝落，耐刮、耐彎曲，對于槽絕緣和耐熱絕緣要求有一定的抗壓、抗拉、抗彎、抗剪、粘結濕度、沖擊韌度和硬度。

理化性能

指吸水性，耐酸、耐堿和溶劑性、耐霉性等。

線圈的質量檢查

定子繞組嵌線后的質量檢查包括外表檢查、直流電阻測定和耐壓試驗。

外表檢查

檢查所用材料的尺寸及規(guī)格應符合圖紙及技術標準的規(guī)定。

繞組節(jié)矩應符合圖紙規(guī)定，繞組間連接應正確，直線部分平直整齊，端部沒有嚴重交叉現(xiàn)象，端部絕緣形狀應符合規(guī)定。

槽楔應有足夠緊度，必要時用彈簧秤檢查，其端部不應有破裂現(xiàn)象，槽楔不得高于鐵心內圓，伸出鐵心兩端的長度應當相等。

用樣板檢查繞組端部的形狀和尺寸應符合圖紙要求，端部綁扎應當牢固。

槽絕緣兩端破裂修復，應當可靠，對于少于36槽的電機，不能超過三處且不準破裂到鐵心

直流電阻允許±4%

耐壓試驗

耐壓試驗的目的，是檢查繞組對地及繞組相互間的絕緣強度是否合格。耐壓試驗共進行兩次，一次在嵌線后進行，一次在電機出廠試驗時進行。

試驗電壓為交流、頻率為50Hz及實際正弦波形。在出廠試驗時，試驗電壓有效值為1260V（P2＜1KW時）或1760V（P2≥1KW時）；

在嵌線后進行試驗時，試驗電壓的有效值1760V（P2＜1KW）或2260V（P2≥1KW）。

定子繞組應能承受上述電壓1min而不發(fā)生擊穿。

繞組絕緣處理的質量檢查

繞組的電氣性能

絕緣漆的電氣擊穿強度為空氣幾十倍。絕緣處理后，繞組中的空氣為絕緣漆所取代，提高了繞組的起始游離電壓和其它電氣性能；

繞組的耐潮性能

繞組浸漬后，絕緣漆充滿絕緣材料的毛細管和縫隙，并在表面結成一層致密光滑的漆膜，使水分難以浸入繞組，從而顯著提高繞組的耐潮性能。

繞組的導熱和耐熱性能

絕緣的的熱導率比空氣優(yōu)良得多。繞組浸漬后，可顯著改善其導熱性能。同時，絕緣材料的老化速度變慢，耐熱性能得到提高。

繞組的力學性能

繞組經(jīng)浸漬后，導線與絕緣材料粘結成堅實的整體，提高繞組的力學性能，可有效地防止由于振動、電磁力和熱脹冷縮引起的絕緣松動和磨損。

繞組的化學穩(wěn)定性

絕緣處理后形成的漆膜能防止絕緣材料直接與有害的化學介質接觸而損壞。

經(jīng)過特殊絕緣處理，還可使繞組具有防霉、防電暈及防油污等能力，從而提高繞組的化學穩(wěn)定性。

電機裝配的工藝特點

電機裝配的特點主要由使用要求和結構特征決定的，主要有：

所有零件都應具有互換性

即要求結構設計時，每個零件都應有明確的尺寸、形位公差及表面粗糙度要求，這是保證微特電機產(chǎn)品質量的基礎。有些比較精密的微特電機零部件完全互換不能滿足要求時，需分組裝配。

保證軸類裝配質量

軸類裝配對電機壽命、噪聲、靜摩擦、溫升等影響極大。各電機對軸類精度與安裝要求各不相同，應當有明確的規(guī)定，工藝上要切實保證。

保證定、轉子的同軸度

和端蓋軸承安裝的垂直度

必要時，在裝配過程中可增加裝配同軸度和垂直度的檢查。

保證轉子的靜平衡和動平衡要求

因為，靜不平衡和動不平衡使電機工作時產(chǎn)生附加力矩，輕者有振動、噪聲，重者可能出現(xiàn)掃膛、共振等。需要專門設備仔細校正。

注意輕小薄壁零件變形損傷

電機輕小零件和薄壁零件很多，剛度差，易變形。加工和裝配時，必須采用專門的工具傳送、轉運和保存。不準使其受到不應有的外力，引起變形和損傷。

裝配工藝路線應與

生產(chǎn)批量相適應

對大批量生產(chǎn)的電機，可以流水作業(yè)裝配，裝配過程分得很細，逐工序保證質量。對多品種、小批量產(chǎn)品，宜彩成組工藝裝配，常分成定子、轉子，總裝配工藝可制定統(tǒng)一的專用工藝規(guī)程，同時包括各產(chǎn)品的具體要求。這樣便于保證質量，必要時可增加中間檢驗工序。

電機執(zhí)行的標準

國家有關部：根據(jù)各類電機可某一大類電機的共性，制定出一部份通用標準。根據(jù)某一系列或某一品種的特殊要求又制定出來用標準。

各企業(yè)根據(jù)自己的情況制訂標準實施細則制定企業(yè)特種產(chǎn)品標準。

在各級標準中，特別是國標中，有強制性標準，推薦性標準和指導性標準。

標準編號組成

第一部份用字母/漢語/漢音組成。表示：標準級別，國際行標、企標；性質：強制、推薦、指導；

第二部份：例如GB755為第755號國定標準，用阿拉伯數(shù)字表示本級別標準中的序列號。

第三部份：有—與第二部份分開用阿拉伯數(shù)字表示開始實施的年份。

產(chǎn)品應達到的標準（通用部份）

GB/T755—2000旋轉電機定額和性能

GB/T12350—2000小功率電動機的安全要求

GB/T9651—1998單向導步電動機試驗方法

JB/J4270—2002房間空調器內局電機通用技術條件。

專用標準

GB/T10069.1—2004旋轉電機噪音測定方法及限值，噪音測定方法

GB/T12665—1990電機在一般環(huán)境下使用的濕熱試驗要求

編輯：黃飛

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