冷軋硅鋼轉子鐵心轉軸壓裝工藝的改進

黃先鋒

(上海電科電機科技有限公司，上海200063)

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冷軋硅鋼轉子鐵心轉軸壓裝工藝的改進

黃先鋒

(上海電科電機科技有限公司，上海200063)

電機轉子串軸是電機生產的關鍵工藝。從生產實踐角度分析熱軋硅鋼轉子和冷軋硅鋼轉子在串軸生產中遇到的問題，并給出簡單實用的的解決方案。為電機生產中冷軋硅鋼轉子串軸工藝提供一些參考。

冷軋硅鋼轉子；轉子串軸；鐵心擋

0 引言

電機轉子轉軸壓裝(俗稱鐵心串軸)的好壞對電機氣隙影響較大，也會影響電機轉子平衡，所以一直備受重視。小型電機轉子串軸一般分兩種工藝：一是熱套，二是冷壓。熱套可以利用轉子壓鑄或離心澆鑄的余熱，進行套軸。要求配合的接觸面光潔，以減少由于加工線上的壓潰而使實際過盈量減小。轉子鐵心內孔最好預先進行鉸削或者拉(推)削加工，以提高其尺寸精度和降低粗糙度，但對定轉子外購的企業或庫存轉子串軸，熱套工藝要求二次加熱，會導致成本增加且效率低。因此，很多電機廠采用冷壓的方式串軸。冷壓工藝耗能低，速度快，效率比熱套工藝高，但也存在一些問題，特別是在采用冷軋硅鋼制造的電機鐵心上，問題比較突出，如轉子鐵心在軸上轉，或者串軸時直接脫落。現存的鐵心制造的工藝文件基本上都是針對熱軋硅鋼的，冷軋硅鋼大量在中小型電機上使用約在2005年以后，冷軋硅鋼產品的工藝研究卻比較少。

1 熱軋硅鋼轉子串軸出現的問題

熱軋硅鋼由于同板差較大，材質硬度較大，沖片毛刺較大，因此壓鑄后軸孔粗糙度大，鑄鋁心軸磨損快，而造成同批次轉子軸孔尺寸相差較大。雖然要求鑄鋁心軸磨損按表1的規定尺寸，但實際操作中，受心軸材料、淬火工藝影響和工人操作習慣影響，嚴格按此尺寸控制，難度較大。

表1 鑄鋁心軸磨損要求 單位：mm

加之熱軋硅鋼的同板差比較大，轉子疊裝鑄鋁后，軸孔內呈弧形彎曲，特別是比較長的轉子鐵心。《Y2系列三相異步電動機技術手冊》里規定H80～H280鑄鋁轉子鐵心和轉軸的連接型式是熱套連接。熱套配合的過盈應該保證轉子能傳遞規定的轉矩，但是過盈量太大將會導致接觸面的徑向壓力加大，使套在轉軸上的鑄鋁轉子出現偏歪。Y2系列電機的轉子沖片(熱套)內徑公差為H8,鐵心內徑是以鑄鋁心軸磨損極限來控制尺寸的。 轉軸直徑24

2 冷軋硅鋼轉子串軸出現的問題

冷軋硅鋼和熱軋硅鋼相比除了電磁性能上的差別，在加工工藝性上的差別表現為：同板差比熱軋硅鋼小、平整度好；硬度比熱軋硅鋼相對較低；剛性低，沖裁后毛刺小，疊壓系數比熱軋硅鋼高[2]。在冷軋硅鋼代替熱軋硅鋼的開始，很多電機廠都是根據熱軋硅鋼轉子的加工經驗，進行轉子鑄鋁和轉軸加工的，結果出現轉軸和轉子軸孔配合的過盈不能保證轉子傳遞規定的轉矩。2005年某電機廠生產的H225-6p、8p的40臺永磁電機(用冷軋硅鋼)，在應用中過半數出現轉子鐵心相對轉軸轉動，而軸不轉的現象。經分析，這批冷軋硅鋼生產的電機串軸采用熱套工藝，但轉子軸孔光潔，粗糙度比熱軋硅鋼小得多，而轉軸是根據原來配合熱軋硅鋼轉軸的精度和公差，導致過盈量不夠，摩擦力小，不能傳遞規定的轉矩，而致使轉子鐵心相對轉軸轉動。后采取在轉軸上加開鍵槽的方法處理。有很多使用冷軋硅鋼的電機廠采用冷壓工藝串軸時，發現部分轉子鐵心在串軸過程中，壓機壓力不大的情況下，轉子鐵心會直接從轉軸壓裝端滑脫，對轉軸沒有摩擦力。還有部分電機轉子，雖然能經過出廠檢測，但是電機一帶負荷，就會出現轉子鐵心松動、對轉子軸轉動的現象。2003年我公司有300臺采用冷壓工藝的Y3 132-2p 5.5kW電機被退貨，原因是客戶使用過程中，部分電機轉子鐵心對轉軸轉動，類似的情況在一些電機廠也不同程度出現過。在后來的轉軸加工中，大部分電機廠采用了放大轉軸鐵心檔公差尺寸的做法，卻存在另一個問題：轉軸尺寸相對來說放大了，過盈力加大了，熱套時轉子鐵心和轉軸配合過盈量太大，將會導致接觸面的徑向壓力加大，使套在轉軸上的鑄鋁轉子出現偏歪。冷壓時，過大的過盈量，會在串軸過程中，把轉軸壓彎，或者將轉子鐵心軸孔部位在轉軸壓出端出現突出現象。

3 原因分析與解決方案

上述問題，特別是冷壓工藝出現的問題中，冷軋硅鋼的硬度和剛性較軟的問題往往被忽視。首先冷軋硅鋼較軟的硬度在沖裁時，沖片的毛刺比較小，鐵心的疊壓系數較高。對鑄鋁心軸的磨損較慢[3]。轉子鐵心壓鑄時，軸孔粗糙度較熱軋硅鋼小，軸孔內一般比較光滑，而且孔徑一致性較好。如果轉子鐵心檔加工尺寸公差選擇不當，或者加工時接近下公差，很容易出現配合面過盈量不夠，而致使轉子鐵心對轉軸滑動或轉動。冷軋硅鋼的剛性較軟，在串軸時，特別是冷壓裝時，軸孔比較光潔，如果轉軸壓入端鐵心檔尺寸稍微大一點，壓入時，直接導致轉子內孔硅鋼片朝轉軸壓出端傾倒性變形，而且很難反彈回來；若是轉軸鐵心檔壓入端往后的尺寸稍微小，都有可能導致后段的鐵心檔摩擦力減小，過盈量不足。熱軋硅鋼剛性比冷軋硅鋼強，變形后還可以彈回，而且整齊度不好，這種情況很少出現。這也是一些電機廠剛開始采用冷軋硅鋼時串軸比較突出的問題。加大轉軸鐵心檔尺寸，若是不注意冷軋硅鋼的這個特點，也會出現麻煩，而且易出現配合過盈過大，把軸壓彎和轉子鐵心軸孔變形的情況。

根據以上分析和生產實際操作的經驗，轉子鐵心軸孔已經很光潔，無需再加工，而對轉軸可進行加工工藝的改進，以配合冷軋硅鋼剛性差的特點。對轉軸鐵心檔加工不是按原來公差范圍配合，而是從壓入端開始，加工出一個逐漸放大的錐度。串軸時，轉子軸孔粗糙度小，最先接觸轉軸鐵心檔的硅鋼片變形很小，隨著轉軸的壓入，兩者配合面接觸越大，配合越緊，可以避免軸孔的變形，導致的轉軸鐵心檔后部摩擦力不足，也可以避免因摩擦力過大而把軸壓彎。生產中，在轉軸上加工一個錐度比較困難，因此改為將鐵心檔加工成臺階狀，即從轉軸壓入端先磨削出符合轉子鐵心檔下公差的一段，在以后的鐵心檔磨削出(或車出)逐漸放大一定尺寸的臺階，使鐵心檔呈近似錐形的臺階狀，以達到串軸時，轉子軸孔和轉軸鐵心檔隨著轉軸壓入越壓越緊的效果。

隨著高效超高效電機的鐵心長度比以前越來越長，加之潛水泵等用小機座好做大功率電機的產品，電機鐵心也是非標加長的越來越多。轉子串軸實際操作要根據產品鐵心長度，確定鐵心檔加工的臺階數和每階臺階加工長度。表2是部分YX3系列轉軸鐵心檔參考加工尺寸明細。

表2 YK3系列轉軸鐵心檔加工尺寸參考表 單位：mm

關于非標加長鐵心的部分實際加工參數，可以根據實際情況，選擇要分的檔數及每檔加工的長度和工藝方法。

4 結語

我公司根據冷軋硅鋼的特點，改進鐵心的串軸工藝，調整轉軸鐵心檔加工工藝。通過將轉子鐵心檔根據鐵心長度的大小分成幾擋，從第一檔起，尺寸逐漸放大，最后一檔根據實際情況確定是精車還是磨削，很好的解決了轉子鐵心串軸中出現的過盈量不足、壓彎軸或熱套時轉子鐵心偏歪的問題。特別對一些鐵心長度非標的產品，提高生產效率和質量，有一定的促進作用。

[1] 黃國治，傅豐里.Y2系列三相異步電動機技術手冊.北京：機械工業出版社，2004.

[2] 黃磊，黃力明.Y3電機系列三相異步電動機設計.冷軋硅鋼沖模模具間隙的選擇，2004.

[3] 忻尚君.電機系列三相異步電動機設計.冷軋硅鋼片鐵心壓裝，2004.

Technology Improvement of Piercing Shaft into Cold-Rolled Silicon Steel Rotor Core of Medium-and Small-Sized Motors

HuangXianfeng

(Shanghai Dianke Electric Machine Science and Technology Co .,Ltd ., Shanghai, China )

Piercing shaft into rotor is key technology of motor. This paper analyzes the problems of piercing shaft into hot-rolled silicon steel rotor and cold-rolled silicon steel rotor from the point of production practice, and gives some simple and practical solutions. It is hoped to provide some production reference for piercing shaft into cold rolled silicon steel rotor.

Cold-rolled silicon steel rotor；piercing shaft into rotor；iron core block

10.3969/J.ISSN.1008-7281.2016.06.16

TM306

B

1008-7281(2016)06-0051-003

黃先鋒 男 1972年生；畢業于蚌埠坦克學院應用電子專業，現從事電機制造工藝與電機智能制造工作.

2016-08-31