勇立志

（哈爾濱電氣動(dòng)力裝備有限公司，黑龍江 哈爾濱 150040）

電動(dòng)機(jī)振動(dòng)是運(yùn)行中常出現(xiàn)的問(wèn)題，引起振動(dòng)的因素主要可分為兩方面：一是設(shè)計(jì)因素，二是結(jié)構(gòu)配合因素。設(shè)計(jì)上應(yīng)使臨界轉(zhuǎn)速適當(dāng)偏離工作轉(zhuǎn)速，從而避免產(chǎn)生共振，造成重大損失。結(jié)構(gòu)配合上引起的振動(dòng)，原因是多方面的，涉及到制造過(guò)程中的多個(gè)環(huán)節(jié)，均有可能使電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)，對(duì)于此類振動(dòng)處理起來(lái)相對(duì)棘手，需要逐一排查電機(jī)相關(guān)部件以及部套間配合情況，再尋求相應(yīng)改進(jìn)措施。然而，即使處理后也未必能達(dá)到要求的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。因此，在排除設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)因素外，必須對(duì)制造工藝過(guò)程及工藝方法等方面進(jìn)行改進(jìn)，消除每一個(gè)能夠引起電動(dòng)機(jī)振動(dòng)的因素，以保證電動(dòng)機(jī)質(zhì)量要求。

1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)概述

立式異步電動(dòng)機(jī)采用立式結(jié)構(gòu)，即電機(jī)轉(zhuǎn)子垂直放置；定子鐵芯一般在機(jī)座上疊裝壓緊，定子線圈為圈式線圈，鐵芯和定子繞組經(jīng)VPI處理；轉(zhuǎn)子鐵芯采用銅條嵌在轉(zhuǎn)子鐵芯槽內(nèi)的籠型結(jié)構(gòu)，定子、轉(zhuǎn)子均為F級(jí)絕緣結(jié)構(gòu)；軸承結(jié)構(gòu)一般為上端采用推力軸承、下端采用導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)，也有出于產(chǎn)品需要采用上導(dǎo)軸承、下推力軸承結(jié)構(gòu)。

2 轉(zhuǎn)子制造

2.1 轉(zhuǎn)軸加工

轉(zhuǎn)軸是整個(gè)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中的重要部件，轉(zhuǎn)子的全部重量均承受在轉(zhuǎn)軸上，而且最終通過(guò)轉(zhuǎn)軸傳遞扭矩。因此，轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)及加工精度對(duì)整個(gè)轉(zhuǎn)子乃至整個(gè)電機(jī)的性能都起著關(guān)鍵作用。以往該類電機(jī)轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)多為采用焊筋軸結(jié)構(gòu)（如圖1），即在光軸上套鐵芯位置均布焊接6至8根肋筋，然后再加工。此種方式制造工藝上較為方便，成本節(jié)約，但對(duì)轉(zhuǎn)軸的整體性能來(lái)說(shuō)，相對(duì)欠缺。鑒于此，在對(duì)電動(dòng)機(jī)性能有較高或嚴(yán)格要求的使用環(huán)境時(shí)，不宜采用該種結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)上可以考慮直接在光軸上套鐵芯位置機(jī)械加工出所需要的肋筋（如圖2），該種方式無(wú)疑會(huì)加大成本，但轉(zhuǎn)軸的性能可以保證。

圖1

圖2

2.2 轉(zhuǎn)子鐵芯疊裝

準(zhǔn)備好裝壓工具，將裝壓胎擺放到裝壓平臺(tái)上，并調(diào)整其垂直度，將轉(zhuǎn)子壓板清理干凈，去毛刺后放入裝壓胎下面。疊第一段硅鋼片，疊片時(shí)要注意毛刺方向必須一致，壞片及表面有油污者不得疊入。第一段疊好后，用鐵芯段夾子夾緊，在圓周8等分處測(cè)量厚度，放入四根槽樣棒，互成90°（如圖3）。

圖3

每疊完一段沖片用通槽棒測(cè)檢槽型，疊至總長(zhǎng)一半時(shí)預(yù)壓一次，待全部沖片跌完，開(kāi)動(dòng)油壓機(jī)，初步加壓并保持壓力，檢查轉(zhuǎn)子鐵芯是否垂直，如果各處沒(méi)問(wèn)題繼續(xù)加壓，用鋼尺和緊度刀片檢查尺寸和緊度合格與否，測(cè)圓周方向的8個(gè)位置。在緊度和尺寸等均合格后，解除壓力。

生產(chǎn)實(shí)踐中，因?yàn)檠b壓后鐵芯要經(jīng)過(guò)加熱后熱套于軸上，冷卻后在轉(zhuǎn)子壓板與鐵芯間常常會(huì)出現(xiàn)縫隙，影響電機(jī)性能。為解決該問(wèn)題，最好在鐵芯裝壓階段即采取措施。可以在轉(zhuǎn)子鐵芯上下壓板上各放置一個(gè)過(guò)渡壓圈，該過(guò)渡壓圈與壓板接觸面一側(cè)加工帶有一定錐度，這樣可以在壓力作用下使上下壓板產(chǎn)生一定彈性形變，而在鐵芯熱套冷卻后有所恢復(fù)，可以有效避免縫隙的出現(xiàn)，實(shí)踐上取得了良好的效果。

2.3 轉(zhuǎn)子裝配

為更好的保護(hù)銅條在打入鐵芯槽內(nèi)時(shí)不受損傷，設(shè)計(jì)時(shí)可以考慮在銅條外包裹一層0.1mm厚的薄不銹鋼皮，使之隨銅條一起打入鐵芯槽內(nèi)，從而避免因銅條損傷而影響電磁性能。銅條全部打入后用轉(zhuǎn)子銅條滾壓刀在機(jī)床上將每根銅條漲緊。用專用工具將端環(huán)（阻尼環(huán)）在銅條兩端固定好，將銅條與端環(huán)釬焊在一起。如果電機(jī)轉(zhuǎn)速較高，設(shè)計(jì)上可以考慮在端環(huán)外側(cè)熱套一個(gè)不銹鋼薄壁護(hù)環(huán)，增加其穩(wěn)定性。將轉(zhuǎn)子兩端風(fēng)扇裝配完成，轉(zhuǎn)子風(fēng)扇上要預(yù)先加工好把合平衡塊用的梯形環(huán)槽，以備轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡時(shí)配重轉(zhuǎn)子的不平衡重量。若電機(jī)型號(hào)較大，設(shè)計(jì)上要考慮在轉(zhuǎn)子上是否裝配額外的平衡盤，確保轉(zhuǎn)子不平衡量的配重空間。

2.4 轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡

轉(zhuǎn)子裝配完成需做動(dòng)平衡。轉(zhuǎn)子在動(dòng)平衡機(jī)上采用滾子支承，平衡支撐軸頸的選定要盡量選擇靠近鐵芯側(cè)的軸頸，以避免旋轉(zhuǎn)后撓度過(guò)大，絕對(duì)不可選用靠近軸伸的一側(cè)。按所選支撐的距離及軸頸尺寸調(diào)整動(dòng)平衡機(jī)的兩個(gè)滾輪架的高度和距離。起動(dòng)轉(zhuǎn)子，逐漸達(dá)到預(yù)定轉(zhuǎn)速。顯示屏上指示光標(biāo)平穩(wěn)后，固定光標(biāo)位置，讀取不平衡數(shù)據(jù)。選配平衡塊，連同頂緊螺釘一同稱重。按要求將平衡塊固定在風(fēng)扇和平衡盤（如果有）上的梯形環(huán)槽里。重復(fù)以上平衡作業(yè)，直至達(dá)到允許的殘余不平衡重量要求。

3 定子制造

3.1 定子鐵芯裝配

定子壓板采用數(shù)控切割，一次性割出壓指部位及內(nèi)外圓，最后在立車加工上下平面。在定子鐵芯裝壓后，鐵芯與定子壓板接觸處容易發(fā)生齒漲，為預(yù)防齒漲，在立車上加工上下平面時(shí)，可以直接在定子壓板的齒尖部位加工出一定的錐面，可以有效預(yù)防齒漲的出現(xiàn)。

定子鐵芯疊裝方式有內(nèi)裝裝和外裝壓，而設(shè)計(jì)上該類電機(jī)一般采用內(nèi)機(jī)座裝壓，然后再將內(nèi)機(jī)座與外機(jī)座焊接在一起，形成定子鐵芯。這種制造方式工藝上較為方便，但內(nèi)機(jī)座與外機(jī)座需要形成配合，并且最終焊接到一起，無(wú)疑增大了配合時(shí)的累計(jì)公差，并且內(nèi)機(jī)座與機(jī)座之間的焊接牢固與否，都有可能引起電機(jī)運(yùn)行時(shí)振動(dòng)情況的出現(xiàn)。與以上制造方式相比，生產(chǎn)實(shí)踐上可以嘗試制定一套不同以往的定子鐵芯裝配方式，簡(jiǎn)單的概況為先裝壓后拼焊機(jī)座，即鐵芯外裝壓完成后，以鐵芯為中心，將機(jī)座拼焊出來(lái)，使定子鐵芯裝配省去了內(nèi)機(jī)座與外機(jī)座配合的環(huán)節(jié)，讓定子鐵芯渾然一體。與以往的裝配方式相比，此種方法避免了因配合結(jié)構(gòu)而引起的種種弊端。

3.2 定子下線

為保證下線質(zhì)量，定子下線時(shí)在封閉間進(jìn)行，下線場(chǎng)地要清潔無(wú)灰塵、污物。下線時(shí)由兩人在鐵芯兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行，邊壓型邊下線，如果壓型后的線圈下線有困難時(shí)，可在線圈上墊上聚酯薄膜，用下線打板輕輕敲打使之下入槽內(nèi)。每下完一個(gè)線圈后，要立即打上槽楔，并用墊條撐緊。槽楔缺口要對(duì)準(zhǔn)鐵芯徑向通風(fēng)槽，打緊后折斷多余墊條。槽楔應(yīng)無(wú)起層、掉角、破損等缺陷。定子下線后進(jìn)行VPI浸漆處理。

4 電機(jī)裝配

清理裝配場(chǎng)地后，在裝配平臺(tái)上均布放置等高方箱，高度應(yīng)大于立式電機(jī)傳動(dòng)端軸伸超出電機(jī)下底面長(zhǎng)度，調(diào)平并把緊于平臺(tái)上。如不考慮成本，最好將方箱用專用工具底座替代。將定子吊裝于方箱或?qū)Ｓ霉ぞ叩鬃?，轉(zhuǎn)子插入定子中，找中心、測(cè)氣隙、調(diào)垂直。裝推力軸承及導(dǎo)軸承部件。盤車檢查轉(zhuǎn)子垂直度。將電機(jī)整體吊于試驗(yàn)平臺(tái)上，安裝出線盒、冷卻器等附屬部件，達(dá)到試驗(yàn)前標(biāo)準(zhǔn)后進(jìn)行試驗(yàn)。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)各種用途的立式籠型異步電動(dòng)機(jī)的成功制造，使工程技術(shù)人員積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。筆者把立式電動(dòng)機(jī)在制造過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，在設(shè)計(jì)及工藝上分析了原因，并在出現(xiàn)過(guò)問(wèn)題的環(huán)節(jié)總結(jié)了改進(jìn)辦法及工藝措施，為今后該類電機(jī)的生產(chǎn)制造提供了許多建議，避免在今后的生產(chǎn)過(guò)程中走不必要的彎路。

[1]肖蘭，郭嘉，范鎮(zhèn)南.籠型異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)場(chǎng)路耦合時(shí)步有限元仿真，2011（3）.

[2]孫彭年.籠型異步電動(dòng)機(jī)調(diào)頻調(diào)壓運(yùn)行中的最佳節(jié)電狀態(tài)分析，1988（4）.