永磁電機制造關鍵工藝淺議

摘 要：文章主要講述了生產永磁電機設備時最主要的加工處理，從加工重點以及加工過程講解了轉子的磁鋼配置、永磁電機的配置。通過具體的實驗證明了這項加工技術的有用性及其價值。

關鍵詞：永磁電機；制造工藝；磁鋼裝配；總裝

概述

因為在永磁電機設備中電壓和電流之間的相位差的余弦高、有用功占比多等優點能夠在很多行業中普遍使用。永磁電機大多是把鋁鎳鈷合金裝置在轉子中，這樣就能夠確保定子電氣之間的穩固性。永磁電機的構造形式：使用鋁鎳鈷合金輔助設備的裝置：轉子沖片周圍連接鋁鎳鈷合金，鋁鎳鈷合金裝置在槽內。由于在生產沖片的過程中就已經設置好了鋁鎳鈷合金槽的軸線，以便能夠確保磁路的軸線；鋁鎳鈷合金粘結方式：把鋁鎳鈷合金使用特別的膠粘結在軛鐵上，依靠加工技術確保鋁鎳鈷合金能夠使磁路的軸線對稱，粘結緊固就算在很快的線速度中也不會出現分離現象，就像德國RE-POWER集團開發的外轉子永磁同步風力發電設備。

近年來，北車集團永濟電機廠在永磁電機領域開發的系列產品均屬磁鋼嵌入式結構。主要用于電梯曳引的如YJ46系列永磁同步電動機，主要用于油田抽油機電機的YJ43、YJ44、YJ52系列永磁同步電動機。

1 轉子的磁鋼裝配工藝

1.1 工藝要點

在裝置鋁鎳鈷合金過程中，應該盡量控制轉子鐵心不被鋁鎳鈷合金的強磁力吸引，確保裝置的順利開展，鋁鎳鈷合金的正負極要裝置正確。對此，開展了具體的加工實驗，敲定了鋁鎳鈷合金裝置的加工方法，研究出了裝置鋁鎳鈷合金的工具，同時使用合適的技術確定多要裝置的鋁鎳鈷合金的正負極，裝置的每槽鋁鎳鈷合金數量都差不多，就能夠確保磁路軸線，確保鋁鎳鈷合金裝置品質。

1.2 工藝過程

1.2.1 為保證裝配的準確無誤，設計工裝夾具。

1.2.2 開展分離鋁鎳鈷合金、正負極的檢測、磁通量是否相符，確保裝置后每槽的磁通量一樣，并且檢測其外觀是否存在損壞的現象。每種型號的永磁材料雖然具有國家要求的標準生產規范規定其功能，但是因為每個生產廠家的規范不一樣，且即使同一種類型的永磁原料在同一個生產工廠也會因為加工技術的不一樣致使不是同一天不是同一個火爐生產出的永磁材料功能不一樣。所以對于上述的檢測是很重要的，組裝一臺電機設備應該使用同一批生產出來的鋁鎳鈷合金，確保電機的電磁性能。

1.2.3 工作場地的準備：將轉子裝配工作場地用非磁性護欄圍起，并在醒目位置作明確警示；工作場地清掃干凈，用高壓風對場地各角落進行清理，不允許有鐵屑、焊渣等鐵磁性廢物；準備好所用的非磁性工裝夾具、不銹鋼無磁扳手、隔板、木質支撐、銅錘、3240玻璃布板等。

1.2.4 將疊好沖片的轉子用高壓風吹凈，并用白布包扎好以防調運過程中帶有其他雜質廢物；將轉子支撐好（使轉子呈水平狀態），再次用樣板檢查轉子上的磁鋼槽，然后將防護工裝夾具固定于轉子上，準備裝磁鋼。

1.2.5 鋁鎳鈷合金之間要使用絕磁性的隔板隔開，同時每一塊鋁鎳鈷合金上都要明確的標注出南、北兩極，同時標注出磁通量大小。磁通量一樣的鋁鎳鈷合金差不多都是裝置的相近的位置，方便裝置。使用人工在木板上把鋁鎳鈷合金隔開，同時兩塊鋁鎳鈷合金在相吸引的時候容易傷害到人，具有危險性。裝置過程中工作人員一定要一塊塊的裝置鋁鎳鈷合金。在鋁鎳鈷合金附近不能放置磁鋼，之后再裝進磁鋼導向構造中，裝置的位置一定要準確。這個裝置的過程中一定要注意南北極的裝置還有磁通量是否都正確。在裝置時不能一次性的先把一個槽的鋁鎳鈷合金裝滿，而是先把整個轉子槽內都一起裝置一塊，在同時進行裝置第二塊......直到全部裝滿，如果裝置的鋁鎳鈷合金不符合標準，可以借助不會吸附到鋁鎳鈷合金上的材料進行推動。這個過程中不能使用太大的勁，防止鋁鎳鈷合金受到損壞。

2 總裝工藝

2.1 工藝要點

裝置有鋁鎳鈷合金的轉子具有很強的吸附力，定子和轉子之間的縫隙小，在裝置的時候很容易會因為轉子具有的吸附力而吸附在一起，很難再將定子和轉子分離，可能還會不能再使用，并且容易對人造成威脅。以往的裝置方式已經不能滿足，所以要在定子以及轉子完全同心的狀態下才能進行裝置加工。

2.2 工藝過程

2.2.1 設計一不帶磁性的假轉子，用假轉子將機座校正。

2.2.2 裝端蓋、永磁轉子。

2.2.3 總裝。在加工永磁電機設備的時候，使用非真轉子、不達標的總裝置設施，通過在我廠研發生產的YJ43、YJ44設備上進行實驗，獲得不錯的效果，具有可行性。現在，我國生產電機行業中生產的這種類型的電機一直處在最前面的位置，因為我國在電梯以及油田使用的永磁電機設備的加工技術一直處在先進位置，市場發展迅速。

在沒有專用總裝機情況下，YJ43、YJ44永磁電機總裝時利用T68鏜床進行裝配。在裝配過程中發現鏜床的鏜桿剛度不夠，極易造成設備損壞；而YJ46功率較大，轉子磁場強，無法利用T68鏜床進行裝配。為了滿足市場需求，2004年我廠與專用機床廠家共同研制了總裝機，可滿足較大功率永磁電機生產需要。另外，通過一段時間的生產摸索，設計補充了部分工裝，如總裝配之前采用了假轉子工裝導向定位，并改進了工藝方法，使生產效率提高約2～3倍。

3 工藝水平提升情況

3.1 在裝置轉子鑄鋁和鋁鎳鈷合金的時候都要注意：在研究開發生產油田業使用的YJ43、YJ44永磁電機時，因為轉子鑄鋁式籠式構造，鋁鎳鈷合金形狀繁雜，而且和鑄鋁之間的縫隙只有一毫米，其變形的現象很難修整，我國在生產這種類型的電機時經常出現失敗的情況。所以在加工方案中執行轉子鋁鎳鈷合金槽定位設計，在裝置鑄鋁以及鋁鎳鈷合金時，增加了槽調整和鋁鎳鈷合金裝置導向等，這樣很容易裝置鋁鎳鈷合金，而且不會對轉子平衡產生作用，符合設計的精準性。

3.2 磁鋼——分層式裝配：在YJ46、YJ46E系列電梯用永磁電機制造工藝方面，由于沖片結構更為復雜，每臺轉子裝配100塊磁鋼，磁鋼吸附、排斥力極強，因而在工藝上采用“分層式”裝配方性變化對主被控變量的影響大為降低，還可使操縱變量得到更精確的調節。

取水泵房串級控制系統設計的關鍵在于選好副被控變量：

首先，副被控變量與主被控變量應有直接因果聯系；其次，副被控變量應能受主要擾動的影響，并有所反映；按照調度工作者手動掌控得到的經驗使用清水池為供水渠道當做副控制器所控制的變量，這也是按照串級掌控系統思想得到的。在主要掌控設備以及輔助掌控設備的掌控規則上，主掌控設備應使用PI、PID等掌控規則，副掌控設備大多是使用P或者PI最好。由于副掌控設備工作的主要目的就是輔助主掌控設備，使其穩定，所以對副掌控設備的過濾過程質量沒有過多的要求，但對其速度有要求，要保證快，這樣才能夠保護主設備的穩定。大多的副掌控設備使用比例控制規則都能夠達到要求標準。

4 結束語

當下水廠都已是自動化加工，為了滿足其加工標準，大多使用變頻調節替換傳統的閥門，能夠使進水量以及出水壓力都處在平衡狀態。變頻調節能夠減少電損耗，還能夠完成取送水泵的自動化，并且沒有專人看守也能夠安全、正常、高質量的供水，促進了供水措施的前進。有一點需要特別說明的：在全部監控體系中變頻調節是很關鍵的環節，其必須具有網絡監督控制的能力，不僅受到水泵的監督控制，還要受到監督控制中心的監督控制，而且還要有遠程能力。

在變頻器的電壓選擇中，小于500kW的水泵機組要盡量選用低壓等級的變頻器；500kW至1000kW的水泵機組可選用690V的三電平變頻器；大于800kW以上的水泵機組可選用2.3/3.3/4.16/6.0/6.6kV等系列的變頻器。對于中壓型的變頻器，要盡量采用耐壓等級高的高可靠性的中壓IGBT元件，用來組建整流側和逆變側的直流回路，無需限流電控器，具有短路保護、觸發器數目少、無緩沖/吸收電路、模塊化結構緊湊、維修方便、可靠性高等優點。

參考文獻

[1]陳伯時.交流變頻傳動控制的發展[C].北京：第一屆變頻器與伺服企業論壇，2004：13.