电机制造工艺

1、电机制造工艺的特征和电机制造工艺的内容电机制造工艺是机械制造工业中的一部分， 和一般机械制造工艺比较， 电机制 造工艺具有以下特征：电机制造工艺内容 机加工工艺：包括转子加工、轴加工。1.2.5r 越高，产品成本则越低，质量越稳定。 工艺工作是产品设计和车间生产的桥梁，工艺工作是将产品设计的意图通过 工艺文件的形式传达给有关部门执行，如：工艺卡片、工艺守则、工艺过程 卡片、产品工艺流程图等等。电机制造常用材料常用材料种类：硅钢片1、1.11.21.2.12、2.1A.导磁材料B. 导电材料一一漆包线、C. 其它材料一一支架用:电机制造工艺女口：50WW540 1300第1页圆线、铜扁线、纯铝、

2、引接线、端子08F 钢板、锌合金、铝合金含油轴承滚珠轴承弹片： 0Cr18Ni9主轴： GCr15、45、1Cr18Ni9Ti 、2Cr13、3Cr13 等 钼尼龙、塑料、绝缘材料等2.2 导磁材料：A. 无论直流或交流电机都是在磁场和电流的共同作用下工作的；B. 直流电机中，磁场是恒定不变的；交流电机中，磁场是交变的，不固定的；C. 在电机中，磁场的形成有二种基本形式：永久磁铁形成的恒定磁场和电磁铁形成 的非交变或交变的磁场；D. 当导体中有电流通过时，在导体周围就有磁场产生，当导体中电流方向改变时，其磁场也相应改变，通电导体所产生的磁场称为感应磁场，这种现象称为电磁 感应现象；如下图：可用

3、右手螺旋法则判定感应磁场的方向）E. 通电导体产生磁场的强弱直接与通过导体的电流强度有关，还与通电导体周围的 导磁介质有关，在电流不变的情况下： 通电导体周围都是空气磁场很弱，导磁能力低，导磁系数小。 通电导体周围都是铁磁物质磁场很强，导磁能力强，导磁系数大。空气中的导磁系数卩0=4 nXl0 7亨/米，铁磁物质导磁系数卩Fe约比空气的导磁系数大 2000 6000 倍。 即：2000 ve/ g v 6000F. 为了使铁磁物质获得更强的感应磁场， 可将导线绕成螺旋管线圈，并将线圈套在铁 磁物质制成的铁芯上，当线圈通电时，在铁芯内部就可获得很强的磁场。如下图： 第2页G.铁磁物质分类：.硬磁

4、材料用含碳量高的或某些特种合金钢制成，这些材料一旦被磁化以后， 其磁性能很难消失。适合做永久磁铁（永磁或直流电机） 。.软磁材料用含碳量低的或某些特种合金钢制成， 这些材料在螺线管内， 就形 成电磁铁，当螺线管通电时，这些材料就被磁化，产生磁性，当螺线管失电时， 则这些材料磁性消失， 磁性能是可以交变的。（适合做电动机、 变压器的铁芯）。.软磁材料种类硅钢片、电工纯铁、铁镍合金、铁铝合金、软磁铁氧体等。'H.由于人们日常生活工作中，电能绝大部分是采用 220V及以下的交流电源，所 以微型电机基本上均在这种电源内工作，由于交流电动机的磁场是交变的，所 以适合于这种交变磁场的铁芯是软磁材料

5、制成的铁芯， 由于硅钢片的导磁性能 好，制造工艺简单，产量大，所以电动机的磁路采用硅钢片制成，其原因就在 于此。2.2.2 硅钢片 硅钢片是一种铁硅合金钢片，品种多、规格全、用量大，按制造工艺分为热轧 硅钢片和冷轧硅钢片。A. 冷轧硅钢片.冷轧硅钢片分为有取向和无取向硅钢片 .有取向冷轧硅钢片材料在轧制时，材料内部的晶格取向是比较一致的，当 沿着轧制方向交变磁化时，导磁性能好，铁损少，适合于制作变压器和大型电 机，如果磁通方向与轧制的方向垂直，铁损耗将增大到 23倍。.无取向冷轧硅钢片材料在轧制时，材料内部的晶格取向是不一致的，其磁 性能比有取向的差，但比热轧硅钢片好得多，顺轧制方向或垂直方向

6、交变磁化 时，其导磁性能差不多，是适合于制作中小型电机铁芯的良好材料。B. 无取向冷轧硅钢片低硅钢片：含碳V 0.003%，含Siv 0.5%，导磁率 卩m饱和磁感应强度Bs T高，铁损较大PT,机械强度差生产工艺简单，多适合于家用电器的铁芯。.含硅钢片：含碳V 0.003%，含Si>0.5%，导磁率 口 m T,饱和磁感应强度Bs T高，铁损较低PJ,机械强度好T,制造工艺复杂，适用于中小型电机，工业用 微控电机电器等。C. 晶粒取向. 硅钢是立方晶系的多晶体， 每个晶体有 3 个相互垂直的易磁化方向， 如图 1 00 ， 010 ，001 所示。. 多晶体中的晶粒排列是凌乱的， 在材

7、料制造过程中， 可采取工艺措施将硅钢片晶 粒的001 轴沿轧向同一方向排列，而 110轴与硅钢片表面垂直。这种仅 有一个易磁化方向（001 轴）的材料，称为单取向硅钢片，其磁化性能沿轧 向最好，其它方向较差。一般无取向硅钢片的晶粒位置和方向是混乱排列的， 各方向的磁化性能相差不大。. 此外，还有一种双取向硅钢片，它有相互垂直的磁性能接近的易磁化方向，且都 在轧制面内，第3页其中一个与轧向平行， 这种硅钢片虽然很适合制造电机铁芯， 但制造工艺复杂， 成本较高。D.E.全工艺型冷轧无取向硅钢片，其涂层已在轧钢厂形成，通常是先涂一层硅酸盐 绝缘薄膜，再用化学离子反应法把磷酸盐紧覆在其表面上，形成均匀

8、光滑的薄 涂层， 其机械绝缘和耐热性能极好 （能耐 750 多度左右）。半工艺型冷轧无取向 硅钢片是未经最后退火处理，表面无绝缘涂层的冷轧硅钢片。50WW （540 1300 ） T450 表示材料厚度的 100 倍W （第一个） 表示武汉钢铁集团公司W （第二个） 表示无取向硅钢片540 1300 表示铁损的 100 倍数字范围T4 表示武钢无取向硅钢产品的绝缘涂层为铬酸盐一一有机乳液和有褐色光泽的半有机涂层，通常称为 T4 涂层。F.B表示宝钢钢铁集团公司50 硅钢片厚度的100倍A表示无取向硅钢片470 表示材料最大损耗不大于 4.7w/kg半有机薄涂层 0.21.2 克/每平方米H 半

9、有机厚涂层1.22.3克/每平方米D无机涂层0.20.7阿A. 硅钢片含硅量越高，电阻系数越大，但使材料变脆，硬度增加，给冲裁和剪切 常带来困难，Si含量很大时，则无法进行轧制加工，通常含硅量W 5%。B. 硅钢片越薄，铁芯损耗越小，但冲片的机械强度减弱，铁芯制造工时增加，叠 压后由于冲片绝缘厚度所占比例增加，因而使磁路的有效截面积减少，过薄的 硅钢片在电机制造工艺中也是不宜采用的，一般采用 0.5mm 的硅钢片。第4页C. 不同牌号和规格的硅钢片，机械性能是不同的，含碳量低的硅钢片韧性较好， 适于冷加工，随着含碳量的增加，硅钢片的硬度也增加，使其脆性增加，易使 冲模刃口磨钝，使工件的冲断面不

10、光滑，甚至在冲剪处产生裂纹。A. 电磁性能方面由于现有软磁铁心材料沿轧制方向的导磁率比垂直方向大，因此铁心的叠压应 考虑其方向性，由于我们公司是采用级进模下料冲制的，其冲制方向已确定， 所以冲片的导磁方式已经确定。其次应考虑材料在外力（冲裁、碰撞、冲击等）作用后，将改变晶格的排列方 向，使电磁性能改变。冲压、叠装、切削加工产生的冷作硬化现象主要分布在 距剪切轮廓的边缘 0.53mm 范围内，易使磁性能恶化。在交变的磁场中工作的铁心会产生涡流现象，使铁损增加，并产生不希望的附 加力矩，这是应该考虑的第三个问题。要减少涡流引起的铁损，可以减少片厚。 （但铁心片数增多，加工工时延长，铁心叠压系数降低

11、） 。B. 机械方面的要求：合理选用铁心材料，表面质量良好，平整光滑，厚薄均匀，冲片的断面整齐， 毛刺要小。（过大的毛刺在叠装后容易形成片间短路，使铁损增加，叠压系数下 降）。2.3 导电材料微电机绝大部分是采用漆包铜圆线，罩极电机的短路环采用裸铜圆线或扁线。它 们的作用主要是为硅钢片铁心提供交变磁场。铜的纯度 99.95%，密度为8.9 克/立方厘米，抗拉强度为 200 220 牛/平方厘米A. 漆包线的种类（一般采用聚脂薄膜线）B. 绕组种类.集中绕组.分布绕组C. 罩极电机对绕组的要求.绕组的基本数据应符合技术要求（线经、匝数）.绕组的尺寸形状应符合技术要求.绕组的绝缘结构和绝缘材料应满

12、足耐压、耐热、耐环境条件的要求.焊接质量可靠，焊接处的接触电阻要小.微电机绕组由于匝数多，导线细，有的无层间绝缘，有的无浸漆处理，比较 容易出现匝间短路或因绝缘结构的热胀冷缩现象而断线， 这些问题必须在绝缘 结构和绝缘材料的选择及制造中充分考虑。A.铝笼一一采用铸铝方法，铸出转子槽内导条及端环，使转子成为坚固的整体（电机性能要求高的，采取铸铜方法，甚至采取银笼条） ，纯铝牌号 AL99.8 第5页B.铸铝转子的特点.笼条、端环一次性铸出，结构简单、紧凑，工艺上也较方便。.转子槽形尺寸和端环尺寸设计比较随便，可根据电气性能要求在一定范围内变化。3、3.13.2按照本公司产品的需要， 按一定的尺

13、给高速冲床提供符合一定要求的坯件， 主要要求是裁 毛刺高度W 0.03mm。开卷时如果边料厚度尺寸与中 应分别标识。开卷完后，各条料卷应作防锈处理。.节省铜材。.但铸造流动性不如铝合金，粘模现象比较严重。C. 鼠笼绕组制造工艺重力铸铝、振动铸铝、离心铸铝、低压铸铝、压力铸铝。 采用耐绝缘处理的多股软质安装线，它起到电机的线圈与外部连接的作用。2.4其它材料支架用的 08F 钢板、锌合金、铝合金及轴承、主轴等材料均为支撑用的材料， 骨架也为支撑线圈的材料。本公司罩极电机制造工艺开卷：开卷的目的主要是将从钢厂购回大卷料，寸要求裁剪成条形料卷， 剪要平直，尺寸要一致， 部厚度尺寸相差较大时，冲片：本

14、公司罩极电机冲片基本上是在高速冲床完成的， 产品的质量好坏与级进模的 制造精度紧密相关，目前由于工艺上的限制，冲床的冲次是 300 次/分左右， 如果条件允许的话，冲次应该提高到 400 次/分以上。由于冲片形状和尺寸精 度基本上是由模具保证的， 所以高速冲应该注意的是冲片毛刺的大小， 毛刺高 度0.03mm，如果冲片毛刺高度超差，应随时修模。3.3 定子铁芯铆压m2 ，当冲片面积已知时，就可以估计压装时油压机的吨位。P=TS/9810tfp油压机的吨位，N/ m2( 1pa=1N/m2 )m2T压装时的压力，S冲片的净面积，±10%，也就是说S 0.5的硅钢片的厚度尺寸在0.450

15、.55之间，其公差范围有0.10, 因此，以冲片的片数来控制铁芯的厚度是不妥的，应根据硅钢片的实际情况， 适当地增减片数，以保证铁芯厚度，铁芯厚度控制不好，将导致总装时虚位调 节困难。>0.1 0 . 1 2 ，形成中间厚两端薄的现象，使我们在冲制冲片时所得到的单张冲片，也 有同板同一截面上的尺寸不一致的问题，使我们在铁芯叠压时，产生一边厚一 边薄的现象，从第6页 而影响电机的整机质量。对于穿铆钉叠压的铁芯，象 YJ58 的主副定子铁心， 建议将一副铁心做二份分开，将一份平面旋转 180°后再叠压到一起，象 YJ48、YJ61 、YJ62 的主定子铁心，建议在模具设计时可以将二

16、副定子铁心的 排列方向一反一正的排列， 在定子铁心叠压时， 可以将这二种排列中各取一半 的份量进行叠压（如下图所示） 。对于铆扣式铁心， 虽可参考上述方法进行， 但在材料方面会有所浪费， 因为总 有一片打通扣的冲片用不上，所以这是我们应该考虑的。3.3.4 铁芯加工的自动化对于电机生产中的铁芯加工自动化， 是提高生产效率、 保证产品质量、 降低产 品成本的重要途径。 各设备之间通过导槽或自动传送装置相联， 每台设备连接 同步工作。 员工技术要求相对较低。 但质量可得到很好的保证。 它可以减少工 序之间工件相互碰撞的机会以及减少装箱和取物的时间。3.4 关于短路环的焊接：由于目前我们是采取碳弧气

17、刨焊接工艺，它是利用碳棒与工件之间产生 的电弧热，使工件表面熔化形成金属熔池，然后疑固，使之形成短路环，由于 在焊接过程中，电弧热使工件表面的油污燃烧产生大量的烟黑而附着在工件表 面，不易擦去；另一方面，紫铜在加热熔化过程中，表面氧化剧烈，形成浅黑 色的氧化层，影响外观质量。采取氩弧气体保护焊，它适合于焊接有色金属， 是利用氩气做保护气体来进行焊接的， 因为氩气是惰性气体， 氩气不与金属起 化学作用，所以不会使被焊金属中的合金元素烧损，又因为氩气不溶于金属，3.53.63.73.7.1所以不会引起气孔，又能得到高质量的焊缝。关于整形工序，它有二个目的，一是将已焊接的短路环焊点压平，使之不超过

18、技术条件所要求的高度，另一个就是将定子铁心内孔整圆。建议在这道工序应 使短路环焊点朝上，以方便操作者能及时观察到焊接点的质量情况，有焊接不 良的工件可在此截留，及时处理。关于各工序之间的装箱，搬运问题，一定要文明作业，工件要轻拿轻放，并使 之摆放整齐，防止磕碰。有许多定子的错片、裂片往往是这些不文明的作业引 起的，尤其是裂片问题，采取最后总装用胶水粘接是没有办法的办法了，电机 运转时，铁心发热，胶水老化，铁心又会重新裂开，所以最好的办法还是防止 工件之间的磕碰，从每一个工序做起。冲压车间建生产流水线是防止及减少工 件磕碰的行至有效的方法，它还可以减少装箱、摆放以及搬运的时间，节省大 量的人力、

19、物力，又可保证产品质量，提高经济效益。关于转子加工工艺转子铁心冲片质量是由高速冲模来保证的，其表面毛刺应W0.03mm，其铁心长度的基本尺寸第7页与定子铁心长度应一致，转子铁心斜槽应符合图纸要求，其斜槽角度可采用拓印法在3.7.2A.B.纸上反映出来，它相当于将转子外圆周在平面上展开，这样就可以检查它的斜槽角度 了（如下图所示）。转子斜槽的目的是为了改善启动性能和降低噪声。转子斜槽度一般 为0.81.2个槽距 铸铝转子的压铸本公司的铸铝转子是在压铸机上压铸成型的， 铸铝转子的质量与以下因素有关： 铝锭的质量铝锭熔化铝水的清化铸铝转子铁心的预处理合理的注射系统操作工的素质铝锭表面应清洁干净，无油

20、污，无杂质，铝纯度应 99.8%铝锭的熔化铝锭在熔化前，应放在炉面预热，除去水分，铝的熔点是660.5 C。铝在熔化过程中与周围介质（如铸铝工具）及空气相互作用，主要有：与 O2 作用：4AI+3O2f 2Al 2O3与 H2O作用：2AI+3 H2Of Al 2O3 +3H2 f与 CO作用：6AI+3CCf Al 2O3+AI 2O3+AI4C3与 CO2 作用：2AI+3CO2 f AI 2O3+3CCf可见，铝在熔化过程中的氧化烧损是很剧烈的。当铝水与水蒸气（H2O ）及CO2接触时，一方面生成氧化铝（AI 2O 3 ）渣滓，另一方面产生氢（H2 ）及一一 氧化碳（ CC ，这些气体很

21、容易渗入铝水中去。含有气体的铝水压铸出来的转 子，质量不好，因为铝水在凝结时气体被分离出来，但又跑不出去，只能留在 铸件内造成气孔。 氢是熔铝过程中最易产生的气体， 它在铝水中的溶解度随着 温度的升高而增加。当铝水温度高于800 C时，上述作用加剧，同时铝的结晶 变粗，组织疏松，机械强度下降，凝固时体积收缩，容易产生裂纹。因此，一 般控制铝水温度不超过800 C,而以在720 C左右为宜。但铝水温度也不能太 低，以免降低了铝水的流动性。C. 铝水的清化铝水很容易氧化，在液面上生成一层氧化铝（ AI2C 3）薄膜，它具有良好的保 护作用，能防止氧化作用继续进行，也能防止气体进入铝水中去。但是，当

22、我 们用盛铝勺舀取铝水时， 氧化铝很容易集结成快， 混到铝水中去， 而铝水表面 立刻又生成一层氧化铝薄膜。AI2O3的密度（约为3.954.10 ），大于熔态铝的密度（2.38 ），熔点很高（2050 C），一旦混入铝水中，就再也不浮出来， 也 不熔于铝水，而是成颗粒状存在于铝水中。它不仅降低了铝水的流动第8页性，而且增大了铝的电阻率，影响铝的质量。为了避免上述现象，一方面，铝 水保温时不要随便破坏铝水表面的氧化层， 在舀铝水时， 注意不要把氧化膜打 进铝水里去；另一方面，在铸铝之前，铝水应进行清化处理，即加入适量的清 化剂，除去铝水中的气体和氧化物等杂质。清化剂一般为氯化钠、氯化氨、氯化锌等

23、氯化物，清化处理时，将焙干的氯化 物置于钟形罩的下部，沉入铝液的底部，缓慢搅动，这时将有气泡逸出，待气 泡全部跑光，取出钟形罩，用勺子清除铝液表面渣滓，静置几分钟，就可以浇 注了。清化后的铝液，不允许用勺子搅动表面。如果搁置时间过长，还应进行 第二次清化处理。如果用焙干的氯化钠，其加入量约为铝液的 0.1 0.5%，如 果用焙干的氯化氨，其加入量为铝液的 0.020.03%。清化处理的原理，主要是将氯化物加入铝水后，通过置换反应，生成氯化铝（ AI 2 C 3 ）。NaCl）：ZnCl）： 的沸点是6NaCI+AI 2O3 f 3Na2 0+2A1C13 fZnCI2+2AI f 3Zn+2A

24、ICI 3 f183 C,在铝水中由于氯化铝的升华作用，立即以由于气泡的作用， 铝水中的氢气会自动扩散到氯气泡的形式升到液面而逸出。例如：加入氯化钠 加入氯花锌 氯化铝（AICI 3）化铝中去， 并随着气泡的上升而逸出液面， 从而达到除气的作用， 氯盐与氧化 铝作用生成氯化铝，氯化铝的升华使这些氯化物得以借翻腾的气泡而浮于液 面，从而易于除渣。在进行清化处理时，铝水的温度应很好地控制。铝水温度 太高，熔渣过于稀薄，无法除尽，铝水温度太低，黏度大，去气效果不好，一 般控制在720740 C。清化处理时，在坩埚上应设置抽风装置，以防止铝水 逸出的有害气体危害员工身体健康。D. 铸铝转子铁心的预处理

25、铸铝转子铁心经压装后，其心部片间的存油是转子产生气孔的一个主要原因， 由于转子铸铝是在高温、高压、瞬间形成的一个过程，在铝液刚刚充满转子型 腔，而与转子片间的油类发生反应生成气体时，由于铝液迅速疑固，这些气体 还来不及逸出而被铝液包围，因此，这些气体便以气泡的形式残留在转子的笼 条和端环之中，呈不规则分布状态，这种状态造成转子笼条断开，内部组织疏 松，端环气孔增大，电阻率增加，导致整机性能变坏。建议在转子压铸前对转子铁心进行脱油预处理，具体实施为：转子铁心可用工 业清洗剂冷态脱油，自来水冲洗，然后电炉烘干，或将转子铁心直接用约700 C 的高温加热脱油。这二种方法，以后者为好，一来可对铁心进行

26、脱油处理，二 来可对转子铁心槽进行氧化处理，氧化处理可提高铝笼条与转子槽壁的电阻， 使转子横向电流减少，电机性能提高。E. 合理的注射系统：合理的注射系统很重要， 它是铝液压射入型腔保证质量的关键， 它包括压射室、 储料室、浇道、浇口及排气系统及合适的压射速度、比压力等。一般来说，压 射室、储料室、浇道基本上都能满足目前压铸转子的性能要求，但浇口尺寸的 大小、排气面的合理设计、压射速度的快慢、比压力的大小等都是不可忽视的。 排气面的设计及分布决定了在压铸瞬间模腔里的气体是否能及时排出，设计合 理的排气面应能使气体及时排出而保证铝水不致由排气面喷出。排气面分布的 位置应是气体最后排出的地方，不能

27、使型腔内部存在余气的“死角” ，否则转子 端环将会产生气孔。第9页压射速度的快慢同样对压铸转子的质量起到关键作用，压力铸造时，铝水压射 到转子铁心槽和型腔中的速度很高，其填充速度可达1025m/s。整个压铸过程是在瞬间完成的。如果铝水充型速度很快，充型速度大于空气排出速度，堵 塞排气系统，并形成旋涡及喷雾，型腔内的空气难于排尽，会使气体滞留在型 腔内部，产生气孔。如果铝水充型速度低，铝水固化快，型腔内部可能填充不 满，造成转子笼条组织疏松及欠铸现象。F、3.83.9铝水的比压力（铸件型腔内单位面积上所受的静压力）P=4Q/ 冗D2P比压力 ；N/m 2Q压射压力 ：ND 压射活塞直径； m铝水

28、的比压力是铸件获得组织紧密和轮廓清晰的主要因素， 增大铝水的比压力 可以提高转子笼条的致密性和端环的光洁，但过高的比压力，易使模具受到铝 液的强烈冲刷，并增加了粘模的可能性，降低模具的使用寿命，因此，在能保 证铸件组织致密的情况下，尽量用较低的比压力，一般约在60100MN/m 2员工的素质要求：压铸工作在本公司来说是一项关键工序，对员工的文化素质要求应较高一些， 对文化素质薄弱的员工应加强培训， 以 提高其质量意识， 另外要对员工加强对 设备的保养及对模具的爱护，增强压铸过程中的自我安全保护意识。 转子在加工时，不管采用哪种机床加工，首先要保证的是转子外径的大小应符 合技术设计要求，其次是转子外径与轴的跳动量符合技术设计要求，转子表面 的粗糙度、轴的表面粗糙度以及轴伸长度都应达到图纸要求。对于噪声等级要 求比较严格的电机，转子端环的外径及平面都应车削加工，以免产生不必要的 振动，从而增大噪声，对于性能要求特别严的电机，转子还应做动平衡。关于支架组件 不管哪种支架，他们都有一个共同特性，即要求“三孔”位置度应符合技术要 求，“三孔”位置度一般是由模具保证的，模具制作的好坏也就决定了支架的 “三孔”位置度的精确程度。 所以对模具制作来说， 要求模具本身的精度高， 这样才能保证支架的精度。支架组件铆压时，关键是要控制回