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2019
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05
【工藝】永磁電機(jī)制造關(guān)鍵工藝淺析！
作者：
永磁電機(jī)因其功率因數(shù)高、效率高等特點(diǎn)而在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。永磁電機(jī)一般將磁鋼裝在轉(zhuǎn)子上,以保證定子電氣聯(lián)接的可靠性。其結(jié)構(gòu)型式有:磁鋼嵌入式———轉(zhuǎn)子沖片沖有磁鋼槽,磁鋼裝在槽內(nèi)。因在沖片制造時(shí)已充分保證了磁鋼槽的對(duì)稱度,進(jìn)而保證了磁路的對(duì)稱性;磁鋼粘接式———將磁鋼用特殊的粘接劑粘在磁軛上,靠工藝保證磁鋼均勻以使磁路對(duì)稱,粘接牢固以使在較大的線速度下不至脫開,如德國(guó)RE2POWER公司的外轉(zhuǎn)子永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
沈陽(yáng)眾創(chuàng)高科節(jié)能電機(jī)技術(shù)有限公司在永磁電機(jī)領(lǐng)域開發(fā)的系列產(chǎn)品均屬磁鋼嵌入式結(jié)構(gòu)。主要用于深井泵節(jié)能UT系列永磁同步節(jié)能潛水電動(dòng)機(jī)。
除一般的制造工藝(如機(jī)械、熱工、電鉗工藝)外,永磁電機(jī)的制造有幾個(gè)關(guān)鍵工藝:
(1) 由于磁鋼的極強(qiáng)吸附力,在與鐵磁性材料(如鐵心、轉(zhuǎn)軸等)靠近時(shí)極易吸附。轉(zhuǎn)子裝配時(shí),磁鋼與轉(zhuǎn)子磁鋼槽裝配間隙僅0. 1 mm左右,當(dāng)磁鋼接近轉(zhuǎn)子鐵心時(shí),極強(qiáng)的吸附力將磁鋼直接吸附在鐵心上而很難裝入槽內(nèi);而一旦吸附就很難再分開,裝配難度極大且具有一定的危險(xiǎn)性。
(2) 總裝時(shí)轉(zhuǎn)子若沒有強(qiáng)勁準(zhǔn)確的導(dǎo)向保
證,定、轉(zhuǎn)子將以很強(qiáng)的磁力吸附、抱死,難以分離,導(dǎo)致總裝失敗。
本文主要討論永磁電機(jī)磁鋼裝配及總裝配的關(guān)鍵制造工藝過(guò)程。
1 轉(zhuǎn)子的磁鋼裝配工藝
1. 1 工藝要點(diǎn)
磁鋼裝配時(shí),應(yīng)設(shè)法克服磁鋼對(duì)轉(zhuǎn)子鐵心的強(qiáng)磁性吸引力以保證裝配順利,磁鋼極性正確以保證磁路對(duì)稱。為此進(jìn)行了詳細(xì)的工藝試驗(yàn),確定了磁鋼裝配的工藝方案,設(shè)計(jì)了磁鋼裝配工裝及導(dǎo)向夾具,并以合理的手段定性分析所裝配磁鋼極性,每槽磁鋼相對(duì)磁通量數(shù)值接近,即保證磁路對(duì)稱,以保證磁鋼裝配質(zhì)量。
1. 2 工藝過(guò)程
(1) 為保證裝配的準(zhǔn)確無(wú)誤,設(shè)計(jì)工裝夾具;
(2) 進(jìn)行磁鋼分離、極性標(biāo)識(shí)檢查、磁通量相對(duì)數(shù)值檢查,以保證裝配后每極磁通量相等,同時(shí)進(jìn)行外觀檢查,看是否有破損。各種牌號(hào)的永磁材料雖有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)保證其基本性能,但各廠的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不同,而且同一牌號(hào)的永磁材料即使在同一工廠生產(chǎn)也有工藝上的不同而使不同日期或不同爐號(hào)的永磁材料在性能上產(chǎn)生偏差。因此上述檢查工作是相當(dāng)重要的。一臺(tái)電機(jī)應(yīng)裝配同一批號(hào)的磁鋼,以保證電機(jī)的電磁性能。
(3) 工作場(chǎng)地的準(zhǔn)備:將轉(zhuǎn)子裝配工作場(chǎng)地用非磁性護(hù)欄圍起,并在醒目位置作明確警示;工作場(chǎng)地清掃干凈,用高壓風(fēng)對(duì)場(chǎng)地各角落進(jìn)行清理,不允許有鐵屑、焊渣等鐵磁性廢物;準(zhǔn)備好所用的非磁性工裝夾具、不銹鋼無(wú)磁扳手、隔板、木
質(zhì)支撐、銅錘、3240玻璃布板等。
(4) 將疊好沖片的轉(zhuǎn)子用高壓風(fēng)吹凈,并用白布包扎好以防調(diào)運(yùn)過(guò)程中帶有其他雜質(zhì)廢物;將轉(zhuǎn)子支撐好(使轉(zhuǎn)子呈水平狀態(tài)) ,再次用樣板檢查轉(zhuǎn)子上的磁鋼槽,然后將防護(hù)工裝夾具固定于轉(zhuǎn)子上,準(zhǔn)備裝磁鋼。
(5) 每?jī)蓧K磁鋼之間用厚度約15 mm的非磁性板隔開,并在每塊磁鋼的兩個(gè)大面(工作面)上標(biāo)明“N”、“S”極性,且明確標(biāo)寫磁通量的相對(duì)數(shù)值。數(shù)值相同的磁鋼基本上是在一起放置的,以便于裝配。用手在木質(zhì)支撐上將磁鋼分開。
注意:請(qǐng)一定不要拿兩塊磁鋼進(jìn)行操作,一旦吸附在一起,將無(wú)法進(jìn)行分離,且兩塊磁鋼吸附過(guò)程中極易傷人,非常危險(xiǎn)。要求操作者在操作過(guò)程中一定要將磁鋼一塊一塊裝配。將磁鋼遠(yuǎn)離鐵磁性材料,然后再裝入磁鋼導(dǎo)向工裝里,對(duì)準(zhǔn)轉(zhuǎn)子上的磁鋼槽。此時(shí)應(yīng)注意磁鋼的“N”、“S”裝配極性以及磁鋼磁通量相對(duì)數(shù)值。裝配時(shí)不要將一個(gè)轉(zhuǎn)子槽中磁鋼全部裝滿,而是先將整個(gè)轉(zhuǎn)子磁鋼槽分別各裝一塊、兩塊??直到最后完成全部裝配。裝配時(shí),如某塊磁鋼裝配不到位,可以用銅棒或非
磁性硬棒將磁鋼推到位。注意:不能用力過(guò)猛,以免將磁鋼敲打破損。
(6) 用指南針對(duì)準(zhǔn)轉(zhuǎn)子外圓各槽檢查磁鋼極性,極性合格后裝配其他固定用的零部件;最后將轉(zhuǎn)子整體用白布包好,準(zhǔn)備流入下一工序。
2 總裝工藝
2. 1 工藝要點(diǎn)
裝有磁鋼的轉(zhuǎn)子整體吸附力極強(qiáng),定、轉(zhuǎn)子之間氣隙較小,在總裝時(shí)容易造成定、轉(zhuǎn)子之間因引力大而發(fā)生碰撞,可能導(dǎo)致定、轉(zhuǎn)子吸附在一起難以分開,甚至報(bào)廢,且易造成人身傷害。傳統(tǒng)的立裝或臥裝工藝已無(wú)法滿足要求,因此在保證定、轉(zhuǎn)
子絕對(duì)同心的條件下再行總裝是工藝關(guān)鍵。
2. 2 工藝過(guò)程
(1) 設(shè)計(jì)一不帶磁性的假轉(zhuǎn)子,用假轉(zhuǎn)子將機(jī)座校正;
(2) 裝端蓋、永磁轉(zhuǎn)子;
(3) 總裝。
設(shè)計(jì)的永磁電機(jī)工藝采用假轉(zhuǎn)子、總裝機(jī)等非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備,在我廠開發(fā)研制的UT系列電機(jī)上試驗(yàn),總裝配工藝性強(qiáng),操作性可靠。目前,該類電機(jī)總裝配工藝在國(guó)內(nèi)同類電機(jī)生產(chǎn)行業(yè)中處領(lǐng)先地位,使我廠在國(guó)內(nèi)節(jié)能潛水電機(jī)領(lǐng)域內(nèi)保持工藝技術(shù)領(lǐng)先,新市場(chǎng)拓展迅速。
我公司與專用機(jī)床廠家共同研制了總裝機(jī),可滿足永磁電機(jī)生產(chǎn)需要。另外,通過(guò)一段時(shí)間的生產(chǎn)摸索,設(shè)計(jì)補(bǔ)充了部分工裝,如總裝配之前采用了假轉(zhuǎn)子工裝導(dǎo)向定位,并改進(jìn)了工藝方法,使生產(chǎn)效率提高約2～3倍。
3 工藝水平提升情況
結(jié)合永磁電機(jī)制造,我廠在如下幾方面提升,工藝技術(shù)水平
(1) 轉(zhuǎn)子鑄鋁與磁鋼裝配同時(shí)考慮:在研制UT系列永磁同步潛水電機(jī)制造時(shí),由于轉(zhuǎn)子磁鋼槽形復(fù)雜,且與鑄鋁導(dǎo)條僅間隔1 mm,鑄鋁后磁鋼槽變形狀況難以控制,國(guó)內(nèi)同類電機(jī)生產(chǎn)制造時(shí)報(bào)廢率較高。為此在工藝制定轉(zhuǎn)子磁鋼槽形定位保證方案,鑄鋁與磁鋼裝配同時(shí)考慮,配置了槽形修整及磁鋼裝配導(dǎo)向等一系列裝置,使磁鋼容易裝配到位,轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡不受影響,達(dá)到設(shè)計(jì)的精度要求。
(2) 磁鋼“分層式”裝配:在UT系列永磁同步潛水電機(jī)制造工藝方面,由于沖片結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜,每臺(tái)轉(zhuǎn)子裝配80塊磁鋼,磁鋼吸附、排斥力極強(qiáng),因而在工藝上采用“分層式”裝配方案,配制精確的導(dǎo)向非標(biāo)準(zhǔn)裝置,使磁鋼克服吸附力、排斥力順利進(jìn)入槽內(nèi),裝配設(shè)計(jì)位置,避免了磁鋼破損,同時(shí)使磁鋼裝配工效提高三分之一,保證極性正確。
(3) 采用假轉(zhuǎn)子定位總裝:因常規(guī)工藝裝配使定、轉(zhuǎn)子裝配時(shí)吸附粘死而無(wú)法裝配,通過(guò)假轉(zhuǎn)子、定裝機(jī)構(gòu)與車床結(jié)合調(diào)試,使定轉(zhuǎn)子裝配到位?？傊?采用以上工藝制造方法,填補(bǔ)了我廠在永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鋼裝配、總裝配及檢測(cè)工藝上的空白,使我廠在永磁電機(jī)制造工藝技術(shù)水平方面具有成熟的技術(shù)飛躍和技術(shù)支持。
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