淺談電機制造工藝 轉(zhuǎn)子質(zhì)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(jié)構(gòu)、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(dǎo)電導(dǎo)磁和絕緣結(jié)構(gòu)，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(biāo)設(shè)備及非標(biāo)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(zhì)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(zhì)量直接影響鐵心壓裝的質(zhì)量，而鐵心質(zhì)量對電機產(chǎn)品質(zhì)量將產(chǎn)生很大的影響。

如槽形不整齊將影響嵌錢質(zhì)量、毛刺過大、鐵心的尺寸準(zhǔn)確性、緊密度等將影響導(dǎo)磁性及損耗。

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

沖片質(zhì)量是與沖模質(zhì)量、結(jié)構(gòu)、沖制設(shè)備的精度、沖制工藝、沖片材料的力學(xué)性能以及沖片的形狀和尺寸等因素有關(guān)。

沖片尺寸的準(zhǔn)確性

沖片的尺寸精度、同軸度、槽位置的準(zhǔn)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(zhǔn)確性的必要條件。

當(dāng)采用復(fù)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(guān)。

按技術(shù)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(yán)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(yán)格控制鐵心達(dá)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(nèi)的毛刺會刺傷繞組絕緣，還會引起齒部外脹。

轉(zhuǎn)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(dāng)毛刺超過規(guī)定限值時，應(yīng)及時檢修模具。

沖片不完整、不清潔

當(dāng)有波紋、有銹、有油污或塵土?xí)r，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(zhì)量問題

定子鐵芯長度大于允許值

定子鐵心長度大于轉(zhuǎn)子鐵心長度太多，相當(dāng)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(nèi)圓接觸不好，影響熱的傳導(dǎo)，電機溫升高。因為空氣導(dǎo)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(dǎo)熱受到很大的影響。

內(nèi)圓不齊

如果不磨內(nèi)圓，有可能發(fā)生定轉(zhuǎn)子鐵心相擦；如果磨內(nèi)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(zhuǎn)鐵耗（即轉(zhuǎn)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?。?/p>

疊壓工具內(nèi)圓因磨損而不能將定子鐵心內(nèi)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(zhì)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(yīng)用的精度

加強在沖制與壓裝過程中各道工序的質(zhì)量檢查。

鑄鋁轉(zhuǎn)子的質(zhì)量分析

鑄鋁轉(zhuǎn)子質(zhì)量的好壞直接影響異步電動機的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)和運行性能，在研究鑄鋁轉(zhuǎn)子質(zhì)量問題時，不僅要分析轉(zhuǎn)子的鑄造缺陷，而且應(yīng)該了解鑄鋁轉(zhuǎn)子質(zhì)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(zhuǎn)子質(zhì)量的關(guān)系

鑄鋁轉(zhuǎn)子比銅條轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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?dāng)D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(nèi)的空氣不能完全排除，大量氣體呈“針孔”裝密布于轉(zhuǎn)子籠條、端環(huán)、風(fēng)葉等處，致使鑄鋁轉(zhuǎn)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(shù)經(jīng)濟指標(biāo)大大下降，離心鑄鋁轉(zhuǎn)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(nèi)部，并采用較“緩慢”的低壓澆注，排氣較好；導(dǎo)條凝固時由上、下端環(huán)補充鋁水。因此低壓鑄鋁轉(zhuǎn)子質(zhì)量優(yōu)良。

電機采用不同鑄鋁轉(zhuǎn)子的電氣性能

可見，電氣性能以低壓鑄鋁轉(zhuǎn)子最好，離心鑄鋁次之，壓力鑄鋁最差。

轉(zhuǎn)子質(zhì)量對電機性能的影響

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

轉(zhuǎn)子鐵心重量不夠

轉(zhuǎn)子鐵心重量不夠的原因有：

轉(zhuǎn)子沖片毛刺過大；

硅鋼片厚度不勻；

轉(zhuǎn)子沖片有銹或不干凈；

壓裝時壓力小（轉(zhuǎn)子鐵心的壓裝壓力一般為2.5~.MPa）。

鑄鋁轉(zhuǎn)子鐵心預(yù)熱溫度過高，時間過長，鐵心燒損嚴(yán)重，使鐵心凈長減小。

轉(zhuǎn)子鐵心重量不夠，相當(dāng)于轉(zhuǎn)子鐵心凈長減少，使轉(zhuǎn)子齒、轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子銅損增大，效率降低，溫升增高。

轉(zhuǎn)子錯片、槽斜線不直

產(chǎn)生轉(zhuǎn)子錯片的原因有：

轉(zhuǎn)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(yù)熱后沖片毛刺及油污被燒去，使轉(zhuǎn)子片松動；

轉(zhuǎn)子預(yù)熱后在地上亂扔亂滾，轉(zhuǎn)子沖片產(chǎn)生角位移。

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

最大轉(zhuǎn)矩降低，起動轉(zhuǎn)矩降低，滿載時的電抗電流增大，功率因素降低；

定子、轉(zhuǎn)子電流增大，定子銅耗增大；

轉(zhuǎn)子損耗增大，效率降低，溫升高，轉(zhuǎn)差率大。

轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子鐵心壓裝時沒有采用假軸上的斜鍵定位，或假軸設(shè)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(zhuǎn)子斜槽漏抗增大，電機總漏抗增大；

導(dǎo)條長度增加，導(dǎo)條電阻增大，對電機性能影響同下；

斜槽寬小于允許值時，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子斷條

產(chǎn)生斷條的原因是：

轉(zhuǎn)子鐵心壓裝過緊，鑄鋁后轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)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(zhì)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(jié)構(gòu)的選擇，制造過程中的絕緣缺陷和絕緣處理質(zhì)量、直接影響到繞組質(zhì)量，因此應(yīng)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(dǎo)線，因此要求導(dǎo)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(rèn)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(dǎo)熱性能和固化溫度；

力學(xué)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(jié)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(zhì)量檢查

定子繞組嵌線后的質(zhì)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(yīng)符合圖紙及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

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

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

用樣板檢查繞組端部的形狀和尺寸應(yīng)符合圖紙要求，端部綁扎應(yīng)當(dāng)牢固。

槽絕緣兩端破裂修復(fù)，應(yīng)當(dāng)可靠，對于少于36槽的電機，不能超過三處且不準(zhǔn)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(yīng)能承受上述電壓1min而不發(fā)生擊穿。

繞組絕緣處理的質(zhì)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(xì)管和縫隙，并在表面結(jié)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(dǎo)熱和耐熱性能

絕緣的的熱導(dǎo)率比空氣優(yōu)良得多。繞組浸漬后，可顯著改善其導(dǎo)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(xué)性能

繞組經(jīng)浸漬后，導(dǎo)線與絕緣材料粘結(jié)成堅實的整體，提高繞組的力學(xué)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(xué)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(xué)介質(zhì)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(xué)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(jié)構(gòu)特征決定的，主要有：

所有零件都應(yīng)具有互換性

即要求結(jié)構(gòu)設(shè)計時，每個零件都應(yīng)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(zhì)量的基礎(chǔ)。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(zhì)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(yīng)當(dāng)有明確的規(guī)定，工藝上要切實保證。

保證定、轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(shè)備仔細(xì)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(zhuǎn)運和保存。不準(zhǔn)使其受到不應(yīng)有的外力，引起變形和損傷。

裝配工藝路線應(yīng)與

生產(chǎn)批量相適應(yīng)

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(xì)，逐工序保證質(zhì)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(zhuǎn)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(zhì)量，必要時可增加中間檢驗工序。

電機執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)

國家有關(guān)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(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)某一系列或某一品種的特殊要求又制定出來用標(biāo)準(zhǔn)。

各企業(yè)根據(jù)自己的情況制訂標(biāo)準(zhǔn)實施細(xì)則制定企業(yè)特種產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

在各級標(biāo)準(zhǔn)中，特別是國標(biāo)中，有強制性標(biāo)準(zhǔn)，推薦性標(biāo)準(zhǔn)和指導(dǎo)性標(biāo)準(zhǔn)。

標(biāo)準(zhǔn)編號組成

第一部份用字母/漢語/漢音組成。表示：標(biāo)準(zhǔn)級別，國際行標(biāo)、企標(biāo)；性質(zhì)：強制、推薦、指導(dǎo)；

第二部份：例如GB755為第755號國定標(biāo)準(zhǔn)，用阿拉伯?dāng)?shù)字表示本級別標(biāo)準(zhǔn)中的序列號。

第三部份：有—與第二部份分開用阿拉伯?dāng)?shù)字表示開始實施的年份。

產(chǎn)品應(yīng)達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)（通用部份）

GB/T755—2000旋轉(zhuǎn)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?qū)Р诫妱訖C試驗方法

JB/J4270—2002房間空調(diào)器內(nèi)局電機通用技術(shù)條件。

專用標(biāo)準(zhǔn)

GB/T10069.1—2004旋轉(zhuǎn)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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