电机制造工艺浅析

工艺与装备 TECHNOLOGY EQUIPM ENT 电机制造工艺浅析 许一川 福州人造板厂 福建 福州 350009 中图分类号 TM 305 1 文献标识码 C 文章编号 1001 6848 1999 05 0041 01 收稿日期 1999 02 23 1 概 述 随着机座采用钢板结构的分马力电机在小型机 床医疗机械 食品加工 制鞋业 大风扇等领域的广 泛应用 因电机制造质量的问题 而产生刺耳的电磁 噪声 给人们带来烦恼的情况时有发生 要消除电磁 噪声 一般是采用正弦绕组 正确合理地选择好定 转子齿槽的配合关系 转子采用斜槽 槽形设计为闭 口槽 磁负荷B 值应正确选取 严格地控制好共振 噪声 正确地选取定 转子间气隙的数值 并且保证 做到气隙的均匀性 通常所遇到电磁噪声 是由于制 造中的工艺水平波动等原因造成定 转子同心度差 从而导致气隙不均匀而引起的 所以要彻底消除电 磁噪声 应解决好制造中工艺水平波动和工装以及 设备是否切实可行的问题 2 提高电机定转子的同心度 定 转子两者稍有一点不同心 就使气隙不均 匀 从而就产生出新的谐波磁场 经推算得出 同心 度差的定 转子电机将会产生极对数为P 1 v 1 和u 1的谐波磁场 从而引起电机的振动和噪声 因为分马力电机的气隙很小 当气隙的均匀性差 偏 心量又相对较大的情况下 还会产生2f s的拍频噪 声 这种刺耳的拍频噪声会使人感到十分烦恼 由于 气隙中的磁场存在 不均匀气隙会使定 转子之间交 变电磁力分布不均匀 电磁力可以分解为径向分量 和切向分量 由于径向电磁力的作用 就会引起电机 产生电磁噪声和振动 为了提高电机定 转子的同心度 有些厂家尝试 过用无缝钢管作为机壳 这样同心度易符合技术要 求 但因要铣通风孔 成本较高 比较合理的工艺流 程是 采用薄钢板经过剪料 冲通风孔 修毛刺 预 弯 卷圆 焊接 清渣 导圆 车止口 焊底脚的工艺流 程 生产效率很高 成本较低 但要保证机壳不产生 椭圆度 制造难度较大 通过大批量分马力电机生产 实践证明 要消除机壳椭圆度 关键要处理好二个技 术问题 第一要保证制造出的机壳内径尺寸符合要 求 制造步骤是 考虑到钢板在弯曲过程中会产生变 形 板坯下料计算公式应采用L D 2tx0 式中 L为板料下料长度 D为机壳内圆直径 t为钢板厚 度 x0为中性层的位移系数 根据试验 得出用2 215mm厚的钢板在卷圆时 由各种因素造成的位移 系数x 取值应在0 3 0 35之间为宜 当用压力机 进行卷圆成型时 使钢板能屈服成型 压机的压力应 达到7 84 9 8 M Pa 假如压力太大 卷圆时钢板不 易脱模 并且容易造成损坏卷圆模具 如果压力太 小 又会使卷圆后的钢板回弹力偏大 焊接后机壳的 椭圆度极大 造成机壳车止口的质量较差 为了使板 坯上的通风孔位置在卷圆中不产生弯曲 在卷压中 要正确地调整好压机的压臂曲线 提高板坯卷圆的 质量 要保证焊接后的机壳内径尺寸和变形量少 生 产效率高 对焊接时所用的胀胎应采用外抱胎 内部 可以活动调节的胀胎结构 第二应当消除机壳截面的椭圆度 解决好机壳 内径与定子铁心的配合 在机壳焊接后 还会存在着 一点椭圆度 这必须经过整圆工序加以修正 整圆是 采用外抱胎 内用整圆导头拉伸导圆的工装结构 这 样就能有效地保证机壳在圆周方向承受拉伸应力均 匀 防止产生鼓形 定子铁心与机壳装配采用过盈配 合 例如中心高为71mm的BD71系列电机整圆导 头应磨成 5128 0 2 0 4mm 定子铁心外径尺寸应大于机 壳内径的0 07 0 11mm 这样铁心与机壳配合的 质量最佳 BO2 CO2系列分马力电机导头尺寸与机 壳内径尺寸的公差也根据过盈配合的原则 再通过 实践得出比较理想的经验参数 选择的原则必须遵 循 不应使过盈配合值偏小 造成定子铁心轴向移 动 也不应使过盈配合值偏大 造成机壳存在着内应 力 在机壳止口加工后产生了椭圆度 影响了定 下转第47页 14 电机制造工艺浅析 许一川 1994 2009 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 量的冲片 压紧到一定的尺寸 在定量叠压时 由于 冲片厚度和绝缘厚度都有一定的偏差 所以叠压时 必须同时以压力作为参考 在定压叠压时由于材料 的平整 加工质量以及配合等不同 在叠压时也必须 同时以重量作为参考 在定片叠压时 随着软磁铁心 冲片材料生产的不断改进 钢片片厚的公差已达到 片厚的 1 2 这就克服了定片叠压的主要 障碍 定片叠压的突出特点是非常适合数字化的自 动控制 如多工位级进冲裁叠压模 生产方式 铁心 叠压的基准也是非常重要的 一般定子铁心的叠压 应以内圆为基准 转子铁心的叠压应以外圆为基准 对于整体式铁心的工艺可包括两个方面 用电 工纯铁和铁镍合金等棒料或锻料形成的整体铁心 机械加工性能良好 可得到较高的尺寸精度和较高 的形状位置公差 但应注意退火工序的适当安排 同 时加工这种铁心 材料的浪费较大 粉末压制软磁铁 心也是定转子铁心制造的一个新途径 粉末压制在 工艺方法上主要有粉末冶金压制法和粉末塑压法两 种 粉末冶金法是将一定比例的铁粉 镍粉 硅粉等 混合均匀 进行退火处理和绝缘处理 然后模压并烧 结成型 最后进行磁性能热处理 粉末塑压法是按一 定比例将铁粉和少量硅 镍和环氧树脂粉混合 用类 似塑料注塑工艺方法 在一定温度下聚合形成铁心 粉末压制铁心的主要优点是可以大量节省冲裁钢片 的工时和减少材料浪费 使定转子铁心的生产类似 塑料件压制那样实现高速自动化 4 冲片与铁心的结构工艺性 冲片与铁心在结构设计时 应考虑工艺性 1 定子冲片的外形尺寸 定子冲片的外形尺寸 应与电机的总体结构相适应 这将直接影响材料的 利用率 定子机壳结构形式和加工工艺方法等 2 冲片材料的利用率 通过采用定转子冲片直 接套裁 可提高冲片材料的利用率 因此 定子冲片 外形套裁利用率是影响冲片材料利用率的主要因 素 这就要求转子内外圆尽量采用工厂拟定的标准 直径 此外 还要考虑提高模具的通用化水平 缩短 生产模具的周期 3 槽形和尺寸的选择 微电机铁心冲片常采用 的槽形有开口槽 半开口槽 闭口槽 圆形槽 梨形 槽 矩形槽 梯形槽等 在槽形及其各部位尺寸的选 择时 应考虑冲模制造的难易程度和寿命 绕组下线 或铸造能否顺利进行等 因此 在设计冲模时宜采用 圆形槽或圆形底 圆形肩的梨形槽 以便于冲模的制 造 同时尖角处圆弧半径最好大于0 25 0 5倍的 片厚 以延长冲模刃口的寿命 当采用复式冲模冲裁 定转子冲片时 为保证模具制造质量和使用寿命 对 定转子冲片的槽口宽 槽口高 齿宽 齿高 轭部高等 一般都有极限数值 可查阅有关手册 4 记号槽位置 记号槽的位置不应在齿或槽的 中心线上 定子冲片上的记号槽在外圆上 转子冲片 设在外圆齿上 位置不对称 以区别冲片的正反面 5 铆钉孔或扣片槽位置 用于固紧铁心的铆钉 孔或扣片槽数量应尽量减少 铆钉孔直径或扣片槽 的尺寸应取得较小 铆钉孔或扣片槽沿圆周对称分 布 并且应处于磁密较低的位置 铆钉孔与记号槽相 对冲片内外圆及槽形应有较高的位置公差要求 6 斜槽 铁心的斜槽要求应尽量安排在转子 上 以便于叠压和绕组下线 斜槽角度一般不大于一 个齿距 偏差一般不超过 30 7 冲片与铁心的尺寸精度 冲片的尺寸精度取 决于冲模和冲床的精度 不加工的铁心尺寸精度一 般较冲片低一级 而且槽面积有所减小 通常单 复 式冲模精度为IT5 IT6级 冲片内外圆尺寸精度 取IT7 IT8级 槽形尺寸取IT10级 定转子冲片 的槽分度误差与冲片外径大小有关 一般外径在 50mm以下时 槽分度误差为10 外径大于50mm 时 槽分度误差取5 7 对精密测角类电机槽分度 误差相对较高 对于整体式铁心 材料和加工方法不 同 尺寸精度也不同 待续 作者简介 宋立伟 1970 男 讲师 主要从事电机本 体 机电一体化及电机噪声的研究 上接第41页 转子的同心度 从而出现电磁噪声和振动现象 3 结 语 应用先进的电机制造技术和完美的设备 工装 模具 可以生产出低噪声的分马力电机 满足日益增 长的产品出口创汇需求 同时可以减小因噪声和质 量问题所造成的产品检验不合格现象 在开发高质 量的出口创汇电机方面 还应根据国产热轧硅钢薄 板的磁