永磁同步電機(jī)總裝制造工藝方案分析

郭琳琳 郭 磊（南車株洲電機(jī)有限公司，湖南 株洲 412001）

永磁同步電機(jī)總裝制造工藝方案分析

郭琳琳 郭 磊
（南車株洲電機(jī)有限公司，湖南 株洲 412001）

永磁同步電機(jī)由于具有結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠；體積小，質(zhì)量輕；損耗小，效率高；功率因數(shù)高等一系列顯著優(yōu)點(diǎn)，而受到廣泛關(guān)注，其應(yīng)用前景十分廣闊。本文介紹了一種永磁同步電機(jī)總裝的工藝。

永磁同步電機(jī)；總裝；制造工藝

1 概述

我國稀土資源豐富，產(chǎn)量居世界前列，稀土永磁材料被廣泛用于電子、汽車、計(jì)算機(jī)、電力、機(jī)械、能源、環(huán)保、國防、醫(yī)療器械等眾多領(lǐng)域，具有很好的應(yīng)用前景。永磁電機(jī)采用釹鐵硼稀土永磁材料勵(lì)磁，具有結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠；體積小，質(zhì)量輕；損耗小，效率高；功率因數(shù)高等一系列顯著優(yōu)點(diǎn)，因此其應(yīng)用前景十分廣闊。永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子上裝有永磁體。按照永磁體在轉(zhuǎn)子上的位置不同，永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)一般可分為：表面式永磁電機(jī)和內(nèi)置式永磁電機(jī)。目前國內(nèi)制造的永磁電機(jī)多為內(nèi)置式磁路結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡單，工藝實(shí)施較為成熟。

在對(duì)永磁同步電機(jī)進(jìn)行總裝時(shí)，由于永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)嵌永磁體，帶有很大的磁力，對(duì)定子等導(dǎo)磁材料吸附能力較強(qiáng)，會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子由于磁力作用無法裝入定子中去，而且定轉(zhuǎn)子極易相互吸引碰撞，造成絕緣損傷，使電機(jī)絕緣壽命減少，帶來質(zhì)量隱患。所以，永磁電機(jī)的總裝工藝較傳統(tǒng)電機(jī)的總裝工藝有所不同，尤其是定轉(zhuǎn)子合裝部分，是永磁電機(jī)總裝成功的關(guān)鍵。

2 永磁電機(jī)總裝工藝難點(diǎn)及對(duì)策

難點(diǎn)一：由于轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)部裝有永磁體，使得轉(zhuǎn)子帶有很大的磁力，對(duì)定子鐵心的吸附力很強(qiáng)，而且定轉(zhuǎn)子之間的氣隙很小，所以在定轉(zhuǎn)子合裝時(shí)極易造成定、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。對(duì)策：根據(jù)電磁學(xué)的知識(shí)，由于定轉(zhuǎn)子都是對(duì)稱圓周結(jié)構(gòu)，倘若定、轉(zhuǎn)子絕對(duì)同心，即定、轉(zhuǎn)子的軸向中心線完全重合，則轉(zhuǎn)子對(duì)定子的電磁力為零，這樣定轉(zhuǎn)子之間便不再有吸附力的作用，電機(jī)組裝便可順利完成。定、轉(zhuǎn)子軸向中心線偏離的越大，定轉(zhuǎn)子之間的磁力越強(qiáng)，轉(zhuǎn)子便越易向靠近的一方相吸。所以，對(duì)轉(zhuǎn)子精確導(dǎo)向，保證定轉(zhuǎn)子同心是解決該難點(diǎn)的關(guān)鍵。

難點(diǎn)二：定轉(zhuǎn)子合裝時(shí)，轉(zhuǎn)子在下落過程中受到定轉(zhuǎn)子之間強(qiáng)大的磁力作用，轉(zhuǎn)子越往下，和定子交疊的部分越多，受到的磁力越強(qiáng)。剛開始，轉(zhuǎn)子受到的磁力作用小于自身的重力，轉(zhuǎn)子可以緩慢下落，當(dāng)下落到一定距離，轉(zhuǎn)子受到的磁力和自身的重力相等時(shí)，轉(zhuǎn)子便不再下落，使得定轉(zhuǎn)子合裝無法完成。對(duì)策：當(dāng)轉(zhuǎn)子無法下落時(shí)，可以對(duì)轉(zhuǎn)子施加一定的壓力，而且要對(duì)這個(gè)壓力進(jìn)行精確定位，將轉(zhuǎn)子壓入到定子中去，從而完成定轉(zhuǎn)子合裝。

3 永磁同步電機(jī)總裝制造工藝方案分析

（1）工藝方案一設(shè)計(jì)及分析：非傳動(dòng)端使用假軸和導(dǎo)向套定位，傳動(dòng)端使用高精度導(dǎo)向桿導(dǎo)向；使用液壓裝置將轉(zhuǎn)子豎直壓入定子內(nèi)，完成定轉(zhuǎn)子合裝。

定轉(zhuǎn)子合裝時(shí)，即使有導(dǎo)向裝置，可以對(duì)定轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置進(jìn)行限定，但是由于精度的影響還是不能保證定轉(zhuǎn)子絕對(duì)同心。這樣定、轉(zhuǎn)子之間便會(huì)有磁力的作用，轉(zhuǎn)子會(huì)受到一個(gè)斜向上的力，這個(gè)力豎直方向的分力與轉(zhuǎn)子自身重力和液壓泵的力的合力是一對(duì)平衡力。隨著轉(zhuǎn)子慢慢深入定子內(nèi)，轉(zhuǎn)子所受的力越來越大，直到大于轉(zhuǎn)子本身的自重，轉(zhuǎn)子便不再進(jìn)入。這時(shí)，用液壓裝置對(duì)轉(zhuǎn)子施加力，轉(zhuǎn)子便會(huì)向下移動(dòng)。轉(zhuǎn)子受到的磁力是受兩個(gè)因素的影響，如圖1所示，隨著轉(zhuǎn)子進(jìn)入定子的位移增加，定子和轉(zhuǎn)子交疊的面積越來越大，所以定轉(zhuǎn)子之間的磁力便越來越大，如直線1所示；但隨著轉(zhuǎn)子進(jìn)入定子的位移的增加，定位導(dǎo)向桿所受的彎曲力越來越小，導(dǎo)向桿彎曲越小，導(dǎo)向越精確，這樣定轉(zhuǎn)子之間的同心程度便越高，定轉(zhuǎn)子之間的磁力便越小，如直線2所示。所以，這兩個(gè)因素共同作用的結(jié)果使得隨著轉(zhuǎn)子進(jìn)入定子的距離增大，定轉(zhuǎn)子之間的磁力呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，如直線3所示。如果用液壓裝置，直接對(duì)轉(zhuǎn)子豎直加壓，那么當(dāng)定轉(zhuǎn)子之間的磁力變小，小到小于轉(zhuǎn)子自身重力的時(shí)候，轉(zhuǎn)子便會(huì)直接掉下去，損傷端蓋及軸承。

（2）工藝方案二設(shè)計(jì)及分析：非傳動(dòng)端使用假軸和導(dǎo)向套定位，傳動(dòng)端使用高精度導(dǎo)向桿導(dǎo)向；使用變位機(jī)將定轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)90°，變?yōu)榕P式組裝，再用液壓裝置將轉(zhuǎn)子水平壓入定子內(nèi)，完成定轉(zhuǎn)子合裝。

利用組裝變位機(jī)將定轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)90°，變?yōu)榕P式組裝時(shí)，液壓泵的力和定轉(zhuǎn)子間的磁力是一對(duì)平衡力，這樣便不會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)子重力大于磁力就直接掉落的情況。隨著對(duì)液壓泵施加壓力，轉(zhuǎn)子便慢慢裝配到定子中去，最終完成定轉(zhuǎn)子合裝。

4 永磁同步電機(jī)總裝制造工藝方案的確定

通過對(duì)這兩種方案的對(duì)比，最終選用方案二進(jìn)行永磁同步電機(jī)的組裝，其總裝示意圖如圖2所示。

設(shè)計(jì)一個(gè)導(dǎo)向套安裝在非傳動(dòng)端端蓋上，設(shè)計(jì)一個(gè)假軸安裝在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸上，假軸和導(dǎo)向套之間采用間隙配合，這樣便可對(duì)定轉(zhuǎn)子合裝的非傳動(dòng)端進(jìn)行定位。設(shè)計(jì)四根高精度導(dǎo)向桿安裝在傳動(dòng)端機(jī)座上，以此來對(duì)定轉(zhuǎn)子合裝的傳動(dòng)端進(jìn)行定位。這樣，便可最大程度的保證定轉(zhuǎn)子同心，從而使定轉(zhuǎn)子之間的吸引力較小。設(shè)計(jì)兩個(gè)拉桿將拉桿安裝在傳動(dòng)端機(jī)座上，裝好液壓泵，利用組裝變位機(jī)將定子轉(zhuǎn)向，變?yōu)榕P式組裝，對(duì)液壓泵加壓，完成定轉(zhuǎn)子合裝。

結(jié)語

本文介紹了一種永磁同步電機(jī)的總裝制造工藝，主要針對(duì)總裝中定轉(zhuǎn)子合裝部分的工藝難點(diǎn)，提出了相應(yīng)的解決對(duì)策，設(shè)計(jì)了一系列的工裝，并確定了最終的工藝方案。

[1] 牛志鈞.永磁電機(jī)制造關(guān)鍵工藝淺議[J].電機(jī)與控制應(yīng)用，2007，34（04）：59-61.

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