淺談直流轉(zhuǎn)子匝短故障及工藝改進(jìn)

中車(chē)永濟(jì)電機(jī)有限公司 潘 晨 樊佩祺

繞組匝間絕緣破損，造成電位不同的帶電體發(fā)生短接的現(xiàn)象稱為匝間短路。電樞繞組匝間短路故障主要出現(xiàn)在繞組元件和換向器處。繞組元件匝間短路根據(jù)發(fā)生位置不同可分為換向器端斜線部位匝間短路和直線部位短路兩種形式。換向器端匝間短路是指短路點(diǎn)發(fā)生在元件嵌入升高片的線頭附近。匝短后返工造成大量的損失，且返工困難。

1.匝短原因分析

電機(jī)轉(zhuǎn)子匝短的原因可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析：

1.1 銅楔軸向竄動(dòng)

轉(zhuǎn)子在嵌線過(guò)程中嵌入銅楔時(shí)，銅楔松動(dòng)，在轉(zhuǎn)子升高片加工過(guò)程中導(dǎo)致銅楔軸向竄動(dòng)，導(dǎo)致線圈線頭根部與銅楔接觸；

1.2 換向器加工后銅沫未清理干凈

換向器凸臺(tái)加工過(guò)程中銅沫極易積累至線頭縫隙處，在清理過(guò)程中較為細(xì)小的銅沫難以發(fā)現(xiàn)，無(wú)法完全保證線頭縫隙處無(wú)銅沫；

1.3 升高片焊接后連片

升高片加工后由全自動(dòng)氬弧焊機(jī)焊接，焊接過(guò)程中參數(shù)選取不當(dāng)，致使云母燒損，銅粒粘槍，銅粒熔化后與燒損云母粘連，致使升高片連片；

1.4 線圈匝間絕緣薄弱

由于線圈槽滿率高，在嵌線和鋼絲預(yù)緊過(guò)程中，需要較大拉力使線圈徑向壓縮，以方便打入槽楔，但較大拉力導(dǎo)致線圈變形，變形過(guò)程中線圈擠壓可能導(dǎo)致絕緣薄弱；

1.5 其它因素

1.5.1 換向器與鐵芯不對(duì)中，致使嵌線困難，容易導(dǎo)致匝短；

1.5.2 線圈內(nèi)部絕緣薄弱；

1.5.3 線圈配送過(guò)程中外包絕緣破損；

1.5.4 異物導(dǎo)致的匝短。

2.匝短預(yù)防措施

通過(guò)上述直流轉(zhuǎn)子出現(xiàn)匝短的原因分析，我們針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行工藝改進(jìn)和制定預(yù)防措施，以有效的降低匝短率，我們針對(duì)上述4項(xiàng)主要問(wèn)題制定以下措施。

2.1 銅楔軸向竄動(dòng)

針對(duì)銅楔結(jié)構(gòu)與換向器結(jié)構(gòu)特征，對(duì)銅楔下料后進(jìn)行冷壓變形到錐形，便于銅楔嵌入后底部膨脹，保證銅楔嵌入緊實(shí)；

2.1.1 針對(duì)銅沫采取的工藝措施

針對(duì)銅沫質(zhì)量輕、體積小的特點(diǎn)，特采用工業(yè)吸塵器對(duì)此處進(jìn)行強(qiáng)吸處理，并在無(wú)緯帶綁扎前增加空轉(zhuǎn)工序，利用離心力將銅沫甩出。

2.1.2 設(shè)計(jì)措施

在換向器組裝前將換向器片、云母板加工凸臺(tái)，換向器排圓、熱壓后，一次成型，避免后續(xù)嵌線加工凸臺(tái)產(chǎn)出銅沫，對(duì)銅楔外形進(jìn)行改進(jìn)，銅楔加工后凸臺(tái)位置略低于換向器片凸臺(tái)，銅楔嵌入后，凸臺(tái)自然形成，用此方法杜絕了換向器凸臺(tái)的加工，保證了升高片槽附近清潔。

2.2 升高片焊接連片

對(duì)升高片焊接后狀態(tài)及焊接參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，針對(duì)不同產(chǎn)品設(shè)定不同的參數(shù)，有效提高焊接質(zhì)量，在焊接后對(duì)焊接連片進(jìn)行處理；

2.2.1 通過(guò)對(duì)線圈結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較

圖1

圖2

通過(guò)比較圖1轉(zhuǎn)子匝短率較低的轉(zhuǎn)子及圖2轉(zhuǎn)子匝短率較高的轉(zhuǎn)子的線圈結(jié)構(gòu)，匝短率較高的線圈線規(guī)較大，線頭為錯(cuò)位結(jié)構(gòu)，如圖2所示，由于導(dǎo)線線規(guī)較大，線圈整形困難，嵌線難度極高。通過(guò)結(jié)構(gòu)對(duì)比，特對(duì)匝短率較高的結(jié)構(gòu)上下層線頭處均增加線頭隔片絕緣，柔軟云母板增加了線頭間的絕緣性能，羅麥克紙?jiān)黾恿私^緣的韌性，通過(guò)此方法，降低轉(zhuǎn)子線頭匝短率。

2.2.2 通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)子線圈質(zhì)量進(jìn)行把控

直流轉(zhuǎn)子線圈是由導(dǎo)線經(jīng)繞制、漲型而成，制造過(guò)程中線圈絕緣的保護(hù)、線頭及斜線、鼻部成型尺寸極為重要。在線圈成型時(shí)，傳統(tǒng)制造工藝中所用模具通常為鋼制件，分別在繞線、漲型時(shí)使用，由于鋼的強(qiáng)度大，使用過(guò)程中極易對(duì)線圈絕緣造成傷害。聚四氟乙烯是一種非常優(yōu)越的自潤(rùn)滑材料，其摩擦因數(shù)是已知固體材料中最低的，因此可以作為線圈模具的保護(hù)層。通過(guò)將聚四氟乙烯附著在金屬模具上，有效保證線圈制造質(zhì)量。

3.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，對(duì)于電機(jī)轉(zhuǎn)子匝短的原因及預(yù)防措施進(jìn)行了簡(jiǎn)要說(shuō)明，在后期的工作實(shí)踐中將不斷改進(jìn)，不斷前進(jìn)，把測(cè)量與處理的方法研究的更簡(jiǎn)單,更合理,更完善。不過(guò)就我而言，所有的問(wèn)題都可在過(guò)程中進(jìn)行消除，出現(xiàn)問(wèn)題再去處理問(wèn)題，解決的再好也終歸是落了下乘。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題、預(yù)防問(wèn)題、觀察問(wèn)題、消除問(wèn)題，只有如此電機(jī)的質(zhì)量才會(huì)提高。

[1]陳世坤主編.電機(jī)學(xué)[M].中國(guó)電力出版社,2004.144-197.

[2]周志敏主編.直流電機(jī)電樞繞組匝間短路的分析與檢查[D].沈陽(yáng)鐵路機(jī)械學(xué)校,2011-0245-01.