交流電機轉(zhuǎn)子銅端環(huán)與導條整體感應釬焊加熱器研制

（中車株洲電機有限公司，湖南株洲412000）

0 前言

通常采用整體感應釬焊焊接大型交流電機轉(zhuǎn)子銅端環(huán)與導條，通過感應加熱器獲得整體感應釬焊加熱，轉(zhuǎn)子端環(huán)導條與感應加熱器的裝配形式如圖1所示。導條擱置在端環(huán)槽內(nèi)，形成T型接頭，感應加熱器與供電設備連接后，將端環(huán)對稱地放置在感應加熱器上表面，接通電源后，電流通過感應加熱器銅管形成感應磁場，使得端環(huán)產(chǎn)生渦流發(fā)熱來加熱端環(huán)和導條接頭，實現(xiàn)焊接。該工藝顯著降低了電機制造成本，同時保證了焊接質(zhì)量。

為充分利用電源能量，必須根據(jù)工件大小來設計感應加熱器的尺寸，盡量使感應加熱器加熱部分位于端環(huán)中間位置，并且具有大功率的快速加熱能力，使得焊接過程在較短時間內(nèi)完成。因此，感應加熱器的成功研制是保證端環(huán)焊接質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。

1 感應加熱器組成和設計原則

感應器加熱器由連接感應電源的連接架、感應加熱線圈（空心銅管）、絕緣板、底板、絕緣環(huán)、硅鋼片、絕緣隔板、水管接頭等組成，通過感應器對電機的端環(huán)進行感應加熱，感應線圈是由空心銅管繞制而成的螺旋結(jié)構(gòu)，匝與匝之間用絕緣材料隔開，將0.2 mm厚的硅鋼片相嵌在銅管兩邊，具體結(jié)構(gòu)如圖2所示，保證了對工件焊接位置進行均勻加熱。

圖1 轉(zhuǎn)子端環(huán)導條與感應加熱器的裝配形式

圖2 感應加熱器

感應加熱器設計原則首先是考慮釬焊組件的尺寸和外形，其次是加熱效率，使工件在盡量短的時間內(nèi)完成加熱，實現(xiàn)金屬變色和氧化程度最輕的加熱時間。為了得到最高加熱速度，將感應器設計成能通過最大電流，同時還應考慮熱分布、工件裝卸特點和感應器匝與匝之間或感應器與工件之間的高壓跳火問題，使感應器與工件之間盡量達到最緊耦合。實際上，感應器設計可變程度很大，在適用于感應釬焊的頻率范圍內(nèi)均可。感應加熱器由電導率高的銅材制成，管壁導電，管內(nèi)腔通冷卻水，其尺寸必須足夠大以使它能與輸入的電流相適應，并能夠通過足量的冷卻水，一般設計壁厚約2 mm，為增加導磁性，在銅管的兩邊增加了0.2mm厚的硅鋼片。

2 感應加熱器效果評估

2.1 外觀檢查

外觀檢查主要是檢查焊接接頭加工面的焊縫質(zhì)量，包括裂紋、氣孔、夾渣、表面成形及母材熔蝕情況。轉(zhuǎn)子端環(huán)焊接完成后，加工端環(huán)外端面，經(jīng)加工的釬焊焊縫可以目測觀察焊縫質(zhì)量，用5倍放大鏡進行檢查。采用該釬焊工藝，所得焊接接頭質(zhì)量完全達到結(jié)構(gòu)設計要求，未發(fā)現(xiàn)裂紋、氣孔、夾渣等焊接缺陷。焊縫表面成形光滑，焊角尺寸符合設計要求。

2.2 滲透檢查

滲透檢查主要是檢查焊接接頭非加工面的焊縫質(zhì)量，包括裂紋、氣孔、夾渣及母材熔蝕情況。轉(zhuǎn)子端環(huán)焊接完成后，端環(huán)與導條的圓角面不進行加工，只有通過滲透檢查來判斷焊縫質(zhì)量的好壞，在規(guī)定時間內(nèi)，顯影液白色的表面未見紅色的顯影液透出，未發(fā)現(xiàn)焊接缺陷。

2.3 微電阻測量

微電阻測量是端環(huán)焊接完成后，檢測焊接接頭內(nèi)在質(zhì)量的重要手段。通過導條與端環(huán)接頭之間的微電阻檢測來檢驗內(nèi)在焊接質(zhì)量的好壞。轉(zhuǎn)子焊接完成后，測量7臺電機轉(zhuǎn)子導條的微電阻，每臺多根導條的微電阻測量數(shù)據(jù)如表1所示。通過對所有焊接接頭的微電阻逐條測量檢查，可以看出釬焊接頭的導電性能與母材是接近的，滿足設計的使用要求。

表1 交流電機端環(huán)焊接電阻測量數(shù)據(jù) μ Ω

3 結(jié)論

從轉(zhuǎn)子端環(huán)導條焊接感應加熱器的設計原則、感應加熱器的組成、感應加熱器與端環(huán)的裝配形式、感應加熱器應用效果評估等方面著手，研制了一種可靠的感應加熱器，解決了交流電機轉(zhuǎn)子銅端環(huán)導條焊接整體感應加熱問題，并通過工作試件的驗證形式，檢驗感應加熱器的研制效果，保證電機轉(zhuǎn)子端環(huán)與導條焊接質(zhì)量。該感應加熱器已投入電機轉(zhuǎn)子端環(huán)與導條的批量焊接生產(chǎn)。

[1] 方洪淵.簡明釬焊工手冊（第1版）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2001.

[2] 美國金屬學會.金屬手冊第六卷（第九版）[M].北京：機械工業(yè)出版社，1991：1211-1383.