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2019

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【工藝】永磁電機制造關鍵工藝淺析！

作者：

永磁電機因其功率因數(shù)高、效率高等特點而在許多領域得到廣泛應用。永磁電機一般將磁鋼裝在轉子上,以保證定子電氣聯(lián)接的可靠性。其結構型式有:磁鋼嵌入式———轉子沖片沖有磁鋼槽,磁鋼裝在槽內(nèi)。因在沖片制造時已充分保證了磁鋼槽的對稱度,進而保證了磁路的對稱性;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稱,粘接牢固以使在較大的線速度下不至脫開,如德國RE2POWER公司的外轉子永磁同步風力發(fā)電機。

 

沈陽眾創(chuàng)高科節(jié)能電機技術有限公司在永磁電機領域開發(fā)的系列產(chǎn)品均屬磁鋼嵌入式結構。主要用于深井泵節(jié)能UT系列永磁同步節(jié)能潛水電動機。

 

除一般的制造工藝(如機械、熱工、電鉗工藝)外,永磁電機的制造有幾個關鍵工藝:
(1) 由于磁鋼的極強吸附力,在與鐵磁性材料(如鐵心、轉軸等)靠近時極易吸附。轉子裝配時,磁鋼與轉子磁鋼槽裝配間隙僅0. 1 mm左右,當磁鋼接近轉子鐵心時,極強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性。

 

(2) 總裝時轉子若沒有強勁準確的導向保
證,定、轉子將以很強的磁力吸附、抱死,難以分離,導致總裝失敗。

 

本文主要討論永磁電機磁鋼裝配及總裝配的關鍵制造工藝過程。

 

1　轉子的磁鋼裝配工藝


1. 1　工藝要點
磁鋼裝配時,應設法克服磁鋼對轉子鐵心的強磁性吸引力以保證裝配順利,磁鋼極性正確以保證磁路對稱。為此進行了詳細的工藝試驗,確定了磁鋼裝配的工藝方案,設計了磁鋼裝配工裝及導向夾具,并以合理的手段定性分析所裝配磁鋼極性,每槽磁鋼相對磁通量數(shù)值接近,即保證磁路對稱,以保證磁鋼裝配質量。

 

1. 2　工藝過程
(1) 為保證裝配的準確無誤,設計工裝夾具;
(2) 進行磁鋼分離、極性標識檢查、磁通量相對數(shù)值檢查,以保證裝配后每極磁通量相等,同時進行外觀檢查,看是否有破損。各種牌號的永磁材料雖有國家標準保證其基本性能,但各廠的企業(yè)標準不同,而且同一牌號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重要的。一臺電機應裝配同一批號的磁鋼,以保證電機的電磁性能。

 

(3) 工作場地的準備:將轉子裝配工作場地用非磁性護欄圍起,并在醒目位置作明確警示;工作場地清掃干凈,用高壓風對場地各角落進行清理,不允許有鐵屑、焊渣等鐵磁性廢物;準備好所用的非磁性工裝夾具、不銹鋼無磁扳手、隔板、木
質支撐、銅錘、3240玻璃布板等。

 

(4) 將疊好沖片的轉子用高壓風吹凈,并用白布包扎好以防調(diào)運過程中帶有其他雜質廢物;將轉子支撐好(使轉子呈水平狀態(tài)) ,再次用樣板檢查轉子上的磁鋼槽,然后將防護工裝夾具固定于轉子上,準備裝磁鋼。

 

(5) 每兩塊磁鋼之間用厚度約15 mm的非磁性板隔開,并在每塊磁鋼的兩個大面(工作面)上標明“N”、“S”極性,且明確標寫磁通量的相對數(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。用手在木質支撐上將磁鋼分開。

 

注意:請一定不要拿兩塊磁鋼進行操作,一旦吸附在一起,將無法進行分離,且兩塊磁鋼吸附過程中極易傷人,非常危險。要求操作者在操作過程中一定要將磁鋼一塊一塊裝配。將磁鋼遠離鐵磁性材料,然后再裝入磁鋼導向工裝里,對準轉子上的磁鋼槽。此時應注意磁鋼的“N”、“S”裝配極性以及磁鋼磁通量相對數(shù)值。裝配時不要將一個轉子槽中磁鋼全部裝滿,而是先將整個轉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,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:不能用力過猛,以免將磁鋼敲打破損。
 

(6) 用指南針對準轉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;最后將轉子整體用白布包好,準備流入下一工序。

 

2　總裝工藝


2. 1　工藝要點
裝有磁鋼的轉子整體吸附力極強,定、轉子之間氣隙較小,在總裝時容易造成定、轉子之間因引力大而發(fā)生碰撞,可能導致定、轉子吸附在一起難以分開,甚至報廢,且易造成人身傷害。傳統(tǒng)的立裝或臥裝工藝已無法滿足要求,因此在保證定、轉
子絕對同心的條件下再行總裝是工藝關鍵。

 

2. 2　工藝過程
(1) 設計一不帶磁性的假轉子,用假轉子將機座校正;
(2) 裝端蓋、永磁轉子;
(3) 總裝。
 

設計的永磁電機工藝采用假轉子、總裝機等非標準設備,在我廠開發(fā)研制的UT系列電機上試驗,總裝配工藝性強,操作性可靠。目前,該類電機總裝配工藝在國內(nèi)同類電機生產(chǎn)行業(yè)中處領先地位,使我廠在國內(nèi)節(jié)能潛水電機領域內(nèi)保持工藝技術領先,新市場拓展迅速。

 

我公司與專用機床廠家共同研制了總裝機,可滿足永磁電機生產(chǎn)需要。另外,通過一段時間的生產(chǎn)摸索,設計補充了部分工裝,如總裝配之前采用了假轉子工裝導向定位,并改進了工藝方法,使生產(chǎn)效率提高約2～3倍。

 

3　工藝水平提升情況


結合永磁電機制造,我廠在如下幾方面提升,工藝技術水平
(1) 轉子鑄鋁與磁鋼裝配同時考慮:在研制UT系列永磁同步潛水電機制造時,由于轉子磁鋼槽形復雜,且與鑄鋁導條僅間隔1 mm,鑄鋁后磁鋼槽變形狀況難以控制,國內(nèi)同類電機生產(chǎn)制造時報廢率較高。為此在工藝制定轉子磁鋼槽形定位保證方案,鑄鋁與磁鋼裝配同時考慮,配置了槽形修整及磁鋼裝配導向等一系列裝置,使磁鋼容易裝配到位,轉子動平衡不受影響,達到設計的精度要求。

 

(2) 磁鋼“分層式”裝配:在UT系列永磁同步潛水電機制造工藝方面,由于沖片結構更為復雜,每臺轉子裝配80塊磁鋼,磁鋼吸附、排斥力極強,因而在工藝上采用“分層式”裝配方案,配制精確的導向非標準裝置,使磁鋼克服吸附力、排斥力順利進入槽內(nèi),裝配設計位置,避免了磁鋼破損,同時使磁鋼裝配工效提高三分之一,保證極性正確。

 

(3) 采用假轉子定位總裝:因常規(guī)工藝裝配使定、轉子裝配時吸附粘死而無法裝配,通過假轉子、定裝機構與車床結合調(diào)試,使定轉子裝配到位?？傊?采用以上工藝制造方法,填補了我廠在永磁電機轉子磁鋼裝配、總裝配及檢測工藝上的空白,使我廠在永磁電機制造工藝技術水平方面具有成熟的技術飛躍和技術支持。