立式笼型异步电动机制造工艺总结与分析

时间：2024-05-17

勇立志

（哈尔滨电气动力装备有限公司，黑龙江哈尔滨 150040）

电动机振动是运行中常出现的问题，引起振动的因素主要可分为两方面：一是设计因素，二是结构配合因素。设计上应使临界转速适当偏离工作转速，从而避免产生共振，造成重大损失。结构配合上引起的振动，原因是多方面的，涉及到制造过程中的多个环节，均有可能使电动机运行时产生振动，对于此类振动处理起来相对棘手，需要逐一排查电机相关部件以及部套间配合情况，再寻求相应改进措施。然而，即使处理后也未必能达到要求的质量标准。因此，在排除设计结构因素外，必须对制造工艺过程及工艺方法等方面进行改进，消除每一个能够引起电动机振动的因素，以保证电动机质量要求。

1 产品结构概述

立式异步电动机采用立式结构，即电机转子垂直放置；定子铁芯一般在机座上叠装压紧，定子线圈为圈式线圈，铁芯和定子绕组经VPI处理；转子铁芯采用铜条嵌在转子铁芯槽内的笼型结构，定子、转子均为F级绝缘结构；轴承结构一般为上端采用推力轴承、下端采用导轴承结构，也有出于产品需要采用上导轴承、下推力轴承结构。

2 转子制造

2.1 转轴加工

转轴是整个转子结构中的重要部件，转子的全部重量均承受在转轴上，而且最终通过转轴传递扭矩。因此，转轴的结构及加工精度对整个转子乃至整个电机的性能都起着关键作用。以往该类电机转轴结构多为采用焊筋轴结构（如图1），即在光轴上套铁芯位置均布焊接6至8根肋筋，然后再加工。此种方式制造工艺上较为方便，成本节约，但对转轴的整体性能来说，相对欠缺。鉴于此，在对电动机性能有较高或严格要求的使用环境时，不宜采用该种结构，设计上可以考虑直接在光轴上套铁芯位置机械加工出所需要的肋筋（如图2），该种方式无疑会加大成本，但转轴的性能可以保证。

图1

图2

2.2 转子铁芯叠装

准备好装压工具，将装压胎摆放到装压平台上，并调整其垂直度，将转子压板清理干净，去毛刺后放入装压胎下面。叠第一段硅钢片，叠片时要注意毛刺方向必须一致，坏片及表面有油污者不得叠入。第一段叠好后，用铁芯段夹子夹紧，在圆周8等分处测量厚度，放入四根槽样棒，互成90°（如图3）。

图3

每叠完一段冲片用通槽棒测检槽型，叠至总长一半时预压一次，待全部冲片跌完，开动油压机，初步加压并保持压力，检查转子铁芯是否垂直，如果各处没问题继续加压，用钢尺和紧度刀片检查尺寸和紧度合格与否，测圆周方向的8个位置。在紧度和尺寸等均合格后，解除压力。

生产实践中，因为装压后铁芯要经过加热后热套于轴上，冷却后在转子压板与铁芯间常常会出现缝隙，影响电机性能。为解决该问题，最好在铁芯装压阶段即采取措施。可以在转子铁芯上下压板上各放置一个过渡压圈，该过渡压圈与压板接触面一侧加工带有一定锥度，这样可以在压力作用下使上下压板产生一定弹性形变，而在铁芯热套冷却后有所恢复，可以有效避免缝隙的出现，实践上取得了良好的效果。

2.3 转子装配

为更好的保护铜条在打入铁芯槽内时不受损伤，设计时可以考虑在铜条外包裹一层0.1mm厚的薄不锈钢皮，使之随铜条一起打入铁芯槽内，从而避免因铜条损伤而影响电磁性能。铜条全部打入后用转子铜条滚压刀在机床上将每根铜条涨紧。用专用工具将端环（阻尼环）在铜条两端固定好，将铜条与端环钎焊在一起。如果电机转速较高，设计上可以考虑在端环外侧热套一个不锈钢薄壁护环，增加其稳定性。将转子两端风扇装配完成，转子风扇上要预先加工好把合平衡块用的梯形环槽，以备转子动平衡时配重转子的不平衡重量。若电机型号较大，设计上要考虑在转子上是否装配额外的平衡盘，确保转子不平衡量的配重空间。

2.4 转子动平衡

转子装配完成需做动平衡。转子在动平衡机上采用滚子支承，平衡支撑轴颈的选定要尽量选择靠近铁芯侧的轴颈，以避免旋转后挠度过大，绝对不可选用靠近轴伸的一侧。按所选支撑的距离及轴颈尺寸调整动平衡机的两个滚轮架的高度和距离。起动转子，逐渐达到预定转速。显示屏上指示光标平稳后，固定光标位置，读取不平衡数据。选配平衡块，连同顶紧螺钉一同称重。按要求将平衡块固定在风扇和平衡盘（如果有）上的梯形环槽里。重复以上平衡作业，直至达到允许的残余不平衡重量要求。

3 定子制造

3.1 定子铁芯装配

定子压板采用数控切割，一次性割出压指部位及内外圆，最后在立车加工上下平面。在定子铁芯装压后，铁芯与定子压板接触处容易发生齿涨，为预防齿涨，在立车上加工上下平面时，可以直接在定子压板的齿尖部位加工出一定的锥面，可以有效预防齿涨的出现。

定子铁芯叠装方式有内装装和外装压，而设计上该类电机一般采用内机座装压，然后再将内机座与外机座焊接在一起，形成定子铁芯。这种制造方式工艺上较为方便，但内机座与外机座需要形成配合，并且最终焊接到一起，无疑增大了配合时的累计公差，并且内机座与机座之间的焊接牢固与否，都有可能引起电机运行时振动情况的出现。与以上制造方式相比，生产实践上可以尝试制定一套不同以往的定子铁芯装配方式，简单的概况为先装压后拼焊机座，即铁芯外装压完成后，以铁芯为中心，将机座拼焊出来，使定子铁芯装配省去了内机座与外机座配合的环节，让定子铁芯浑然一体。与以往的装配方式相比，此种方法避免了因配合结构而引起的种种弊端。

3.2 定子下线

为保证下线质量，定子下线时在封闭间进行，下线场地要清洁无灰尘、污物。下线时由两人在铁芯两侧同时进行，边压型边下线，如果压型后的线圈下线有困难时，可在线圈上垫上聚酯薄膜，用下线打板轻轻敲打使之下入槽内。每下完一个线圈后，要立即打上槽楔，并用垫条撑紧。槽楔缺口要对准铁芯径向通风槽，打紧后折断多余垫条。槽楔应无起层、掉角、破损等缺陷。定子下线后进行VPI浸漆处理。

4 电机装配

清理装配场地后，在装配平台上均布放置等高方箱，高度应大于立式电机传动端轴伸超出电机下底面长度，调平并把紧于平台上。如不考虑成本，最好将方箱用专用工具底座替代。将定子吊装于方箱或专用工具底座之上，转子插入定子中，找中心、测气隙、调垂直。装推力轴承及导轴承部件。盘车检查转子垂直度。将电机整体吊于试验平台上，安装出线盒、冷却器等附属部件，达到试验前标准后进行试验。