刘铁芯压装.doc

大功率电动机定子铁芯的压装摘 要：本文叙述了大功率电动机定子铁芯的压装工艺。从分析大功率电动机定子铁芯的结构特点、设计要求开始，到选择压装设备、具体工具工装，经多年实践经验总结出一整套定子铁芯压装方法。这些方法易于操作、便于掌握、精于控制，用比较经济的手段实现了设计要求。关键词：定子铁芯 电动机 压装1 引言大功率异步电动机的开发势头在近两年异常迅猛，目前国内的异步电动机单机容量已突破一万千瓦，开发工作向二万千瓦挺进。它们的制造难度远大于中、小型电动机，以定子铁芯为例外径超过1.5m，长度超过1m，要保证片间压力，降低铁芯损耗，并要达到尺寸精度。所以大功率电动机定子铁芯的压装方法与中、小型电动机区别很大。2 定子铁芯外压装工艺方法2.1 外压装定子铁芯结构简介外压装定子铁芯是铁芯与机座分体制造。铁芯单独叠片、压装，定子绕组嵌装后，并经绝缘处理，再压入机座中，形成完整的定子。其结构特点在于铁芯制造、嵌线与机座加工可同时进行，缩短生产周期，适合于批量和系列化生产。缺点在于工艺装备需求量大，成本有所增高。2.2 确定定子铁芯压装方法总体方案：定子铁芯以内径定位，叠装冲片。为保证该结构的顺利产成，参与设计了车削、叠压两用胎具。在车叠胎上叠片、压合后，焊接拉筋和压圈。然后在重型卧车上加工外径，最后退出车叠胎。铁芯制造完毕。2.2.1 压装设备的选择油压机是必不可少的设备，立式油压机适合于此类铁芯压装。我公司的现有设备500吨立式油压机在压力范围、行程、台车面积等方面，都可满足于现有产品的生产制造。2.2.2 车叠两用胎的设计胎具的结构考虑到既要满足于叠片、压合，又要方便于车削加工，还要解决好退胎问题。所以综合这三个方面，确定了胎具的基本结构。见图（一）。胎具由定位件、压合件两部分组成。定位件有芯轴、底座、。压合件有垫圈、上压铁。叠片时，以芯轴定位冲片内径，用槽样棒校正槽形。压合时，两个垫圈分别放置在上、下两面，齿压板齿部的位置上。上部与上垫铁留有间隙，下部与齿压板留有间隙。值为23mm，是预留的齿涨空间。1 上压铁 2 垫圈 3 底座 4 芯轴图（一）铁芯压装、焊接完毕后，拆下定位件和压装件，留下芯轴。以芯轴的中心孔和外径定位找正，在车床上车削加工。退胎时，上压铁换到底部，托起铁芯，以便给退出芯轴留下足够的空间。上垫铁压合与退胎两用，减少了工装的制造量，降低了成本。2.2.3 定子铁芯的压装工艺定子铁芯要承受机械振动与电磁力、热力的综合作用。生产中，除与冲片加工质量和绝缘处理情况有关外，还受铁芯压装工艺的影响。铁芯压装后应符合下列技术要求。 铁芯重量要符合图纸规定，其偏差一般不大于%。 压力均匀和紧密度适宜。 几何尺寸准确。包括槽形、内径、齿部弹开度。 小而稳定的铁耗。综合以上技术要求，最难控制的是第二项，其难点直接反应在压力上。压力不够，铁芯过松。则导致磁截面不足，还会引起振动、噪音，损坏绝缘；压力过紧，片间绝缘电阻降低，甚至损坏，将使铁耗剧增。我们采取定量、定压、定长度相结合的工艺。以定量为主，压力允许在一定范围内变动，适当地增减冲片数，以保证铁芯长度。铁芯片间应有压力范围1.21.7MP。铁芯长度超过600mm的分段压装，每叠500mm加压一次，中间加压的压力可略高于应有的压力范围。以YKS1000-4 8600kW异步电动机为例。定子铁芯总长1224mm，内径970mm，外径1565mm，铁芯长1090mm，由六拼扇形片组成。设计要求片间压力不得小于0.98MP。我们中间加压二次，在叠制500mm长时加压一次，叠制900mm长时再加压一次。考虑到压装时，要克服冲片与车叠胎之间的摩擦力；冲片受压后进一步展平；冲片绝缘收缩等都会引起铁芯实存片间压力的降低。所以压装压力稍高于设计要求的片间压力，为防止外压装定子铁芯在搬运、碰撞中引起冲片松动，实际叠压力还要增高一些。片间压力选为1.5MP。3 定子铁芯内压装工艺内压装与外压装在铁芯压装技术要求方面相同，片间压力的选择计算也基本相同。本文在2.2.3中已详细论述，此处不赘述。但由于内压装的定子铁芯不存在搬运、碰撞，所以片间压力可稍低于外压装的铁芯片间压力。下面着重阐述内压装的工艺特点。3.1 压装设备的选择由于内压装是在机座中叠片，铁芯上表面要低于机座顶端很多，还受机座内部空间的限制，不适合用立式油压机。我选择下拉式油压机，如图（二）。油压机拉杆上有若干个凹颈，根据需要，在凹颈处嵌上二个半圆状的压饼。拉杆向下拉动压饼，压饼压在定子压圈上，完成压装动作。下拉式油压机规格为500吨，可满足于定子铁芯的制造。 1 拉杆 2 压饼 3 平台图（二）3.2 工艺装备的准备3.2.1 YK系列异步电动机可调支撑架YK系列异步电动机定子铁芯结构为，压圈和弧形键将铁芯直接固定在机座中。该系列的定子铁芯制造存在一个顽疾，就是压装时，压力稍大就会将齿压片压翘，造成弹开度超差，并且齿部压力不够。其根源在于压装时，齿部不受力。要想使齿部受力，必须有支撑。但不同规格的电机L尺寸（见图三）1垫圈 2 调节螺栓 3螺套 4 底座图（三）各不相同。每个规格电机制作一个支撑架显然不可取。我把目标投向高度可调上，制作一个支撑架，通过调节高度，适合于不同规格的电机。高度调节通过螺纹传导实现。我选用承载能力强的梯形螺纹。不在同一条直线上的三点确定一个平面，调节螺栓的数量定为3个。可调支撑架的总体结构如图（三）。 它由三部分组成，底座、调节螺栓和垫圈。底座为焊接结构的框架，上平面嵌入三个螺套并焊牢。螺套T8010，材料选用钢45，螺纹长度120mm。调节螺栓材料同样为钢45。垫圈为50钢板，托在齿压板下，考虑到正常的弹开度，垫圈与齿压板的间隙为2mm。这个间隙取决于L尺寸和支撑架的高度，L尺寸通过机座的机械加工精度保证，支撑架的高度用游标高度尺确定。使用可调支撑架以来，杜绝了翘齿现象，保证了片间压力。3.2.2 Y系列异步电动机支撑架的设计Y系列异步电动机定子铁芯结构为压圈和拉紧螺杆紧固铁芯，定子铁芯外径要比YK系列大，达到1430mm。冲片面积大，压力也远大于YK系列。原有产品定子铁芯较短，铁芯长没有超过750mm的，直接用拉紧螺杆压合，也可满足设计要求。但随着大功率电动机的开发，铁芯长已突破1000mm，叠片至2/3时，需增加一次压合。如果再用拉紧螺杆压合，效率低，劳动强度大。我针对Y系列的结构特点，设计了支撑架，见图（四）。基本结构仍采用垫圈1螺钉 2垫圈 3 支撑架图（四）与支撑架配合，但改变了垫圈和支撑架的结构。垫圈用4个M16的内六角螺钉固定在机座的叠片平面上，机座压在垫圈的P平面，齿压板的齿部对应垫圈的Q平面，其间隙为23mm。支撑架的高度大于机座的L尺寸，即把装了垫圈的机座落在支撑架上后，机座与油压机平台间有间隙。油压机的压力通过铁芯、机座板、垫圈，最终压在支撑架上，避免了加压后机座变形。不同规格的电机只需调换垫圈即可。 4 质量检查