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永磁电机因其功率因数高、效率高等特点而在许多领域得到广泛应用。永磁电机一般将磁钢装在转子上,以保障定子电气联接的可靠性。其结构型式有:

磁钢嵌入式——转子冲片冲有磁钢槽，磁钢装在槽内，因在冲片制造时已充分保障了磁钢槽的对称度，进而保障了磁路的对称性;

磁钢粘接式——将磁钢用特殊的粘接剂粘在磁轭上;靠工艺保障磁钢均匀以使磁路对称;粘接牢固以使在较大的线速度下不至脱开。

除一般的制造工艺(如机械、热工、电钳工艺)外,永磁电机的制造有几个关键工艺:

(1)由于磁钢的极强吸附力,在与铁磁性材料(如铁心、转轴等)靠近时极易吸附。转子装配时,磁钢与转子磁钢槽装配间隙仅0.1mm左右,当磁钢接近转子铁心时,极强的吸附力将磁钢直接吸附在铁心上而很难装入槽内;而一旦吸附即很难再分开,装配难度极大且具有一定的危险性。

(2)总装时转子若没有强劲准确的导向保障，定、转子将以很强的磁力吸附、抱死,难以分离,导致总装失败。

本文主要讨论永磁电机磁钢装配及总装配的关键制造工艺过程。

1、转子的磁钢装配工艺

1.1工艺要点

磁钢装配时,应设法克服磁钢对转子铁心的强磁性吸引力以保障装配顺利,磁钢极性正确以保障磁路对称。为此进行了详细的工艺试验,确定了磁钢装配的工艺方案,设计了磁钢装配工装及导向夹具,并以合理的手段定性分析所装配磁钢极性,每槽磁钢相对磁通量数值接近,即保障磁路对称,以保障磁钢装配质量。

1.2工艺过程

(1)为保障装配的准确无误,设计工装夹具。

(2)进行磁钢分离、极性标识检查、磁通量相对数值检查,以保障装配后每极磁通量相等,同时进行外观检查,看是否有破损。各种牌号的永磁材料虽有标准保障其基本性能,但各厂的企业标准不同,而且同一牌号的永磁材料即使在同一工厂生产也有工艺上的不同而使不同日期或不同炉号的永磁材料在性能上产生偏差。因此上述检查工作是相当重要的。一台电机应装配同一批号的磁钢,以保障电机的电磁性能。

(3)工作场地的准备:将转子装配工作场地用非磁性护栏围起,并在醒目位置作明确警示;工作场地清扫干净,用高压风对场地各角落进行清理,不允许有铁屑、焊渣等铁磁性废物;准备好所用的非磁性工装夹具、不锈钢无磁扳手、隔板、木质支撑、铜锤、3240玻璃布板等。

(4)将叠好冲片的转子用高压风吹净,并用白布包扎好以防调运过程中带有其他杂质废物;将转子支撑好(使转子呈水平状态),再次用样板检查转子上的磁钢槽,然后将防护工装夹具固定于转子上,准备装磁钢。

(5)每两块磁钢之间用厚度约15mm的非磁性板隔开,并在每块磁钢的两个大面(工作面)上标明“N”、“S”极性,且明确标写磁通量的相对数值。数值相同的磁钢基本上是在一起放置的,以便于装配。用手在木质支撑上将磁钢分开。

注意:请一定不要拿两块磁钢进行操作,一旦吸附在一起,将无法进行分离,且两块磁钢吸附过程中极易伤人,非常危险。要求操作者在操作过程中一定要将磁钢一块一块装配。将磁钢远离铁磁性材料,然后再装入磁钢导向工装里,对准转子上的磁钢槽。此时应注意磁钢的“N”、“S”装配极性以及磁钢磁通量相对数值。装配时不要将一个转子槽中磁钢全部装满,而是先将整个转子磁钢槽分别各装一块、两块⋯⋯直到很后完成全部装配。装配时,如某块磁钢装配不到位,可以用铜棒或非磁性硬棒将磁钢推到位。注意:不能用力过猛,以免将磁钢敲打破损。

(6)用指南针对准转子外圆各槽检查磁钢极性,极性合格后装配其他固定用的零部件;很后将转子整体用白布包好,准备流入下一工序。

2、总装工艺

2.1工艺要点

装有磁钢的转子整体吸附力极强,定、转子之间气隙较小,在总装时容易造成定、转子之间因引力大而发生碰撞,可能导致定、转子吸附在一起难以分开,甚至报废,且易造成人身伤害。传统的立装或卧装工艺已无法满足要求,因此在保障定、转子绝同心的条件下再行总装是工艺关键。

2.2工艺过程

(1)设计一不带磁性的假转子,用假转子将机座校正;

(2)装端盖、永磁转子;

(3)总装。

设计的永磁电机工艺采用假转子、总装机等非标准设备,在我厂开发研制的UT系列电机上试验,总装配工艺性强,操作性可靠。目前,该类电机总装配工艺在国内同类电机生产行业中处领地位,使我厂在国内节能潜水电机领域内保持工艺技术领,新市场拓展迅速。

与专用机床厂家共同研制了总装机,可满足永磁电机生产需要。另外,通过一段时间的生产摸索,设计补充了部分工装,如总装配之前采用了假转子工装导向定位,并改进了工艺方法,使生产效率提高约2～3倍。

3、工艺水平提升情况

结合永磁电机制造，可在如下几方面提升工艺技术水平：

(1)转子铸铝与磁钢装配同时考虑：在研制UT系列永磁同步潜水电机制造时,由于转子磁钢槽形复杂,且与铸铝导条仅间隔1mm,铸铝后磁钢槽变形状况难以控制,国内同类电机生产制造时报废率较高。为此在工艺制定转子磁钢槽形定位保障方案,铸铝与磁钢装配同时考虑,配置了槽形修整及磁钢装配导向等一系列装置,使磁钢容易装配到位,转子动平衡不受影响,达到设计的精度要求。

(2)磁钢“分层式”装配：由于冲片结构更为复杂,每台转子装配80块磁钢,磁钢吸附、排斥力极强,因而在工艺上采用“分层式”装配方案,配制准确的导向非标准装置,使磁钢克服吸附力、排斥力顺利进入槽内,装配设计位置,避免了磁钢破损,同时使磁钢装配工效提高三分之一,保障极性正确。

(3)采用假转子定位总装：因常规工艺装配使定、转子装配时吸附粘死而无法装配,通过假转子、定装机构与车床结合调试,使定转子装配到位。总之,采用以上工艺制造方法,填补了我厂在永磁电机转子磁钢装配、总装配及检测工艺上的空白,使我厂在永磁电机制造工艺技术水平方面具有成熟的技术飞跃和技术支持。