基于電機繞組熱壓整形用夾具的設計

牟茜娜，鳳 發

（廣西恒達電機科技有限公司，廣西 來賓 546100）

0 引言

隨生產制造技術發展的需求，大型設備采用更大型電機驅動。大型電機與常規電機的原理和結構基本相同，由機殼、轉子和定子三大構件組成。由于大型電機上轉子和定子的電機繞組尺寸相對較大，為符合后期安裝要求，得到特定繞組安裝形狀，目前生產廠家均需對電機繞組進行熱壓整形。電機繞組熱壓過程通常采用專用熱壓機進行熱壓操作，熱壓過程為避免破壞電機繞組外包覆的絕緣層，需將電機繞組固定在熱壓機上，利用熱壓機產生的熱量使電機繞組熱壓定型。然而目前熱壓機未有均適配于不同規格厚度、使用方便的定型夾具，導致現有的定型夾具無法將不同規格電機繞組在熱壓機上壓緊。

1 線圈繞制工藝要求

近年來，我國大型電機使用多次出現匝間短路、焊接質量不穩定及后線圈開匝等事故，經檢測主要原因為：匝間絕緣受破壞、焊接不牢固、線圈壓型工藝粗糙等。

電機線圈工作穩定性是影響電機可靠性的關鍵因素，線圈運行狀態主要取決于線圈的制造質量。電機容量與線圈導電面積呈正比的關系，大型電機容量增大時，線圈導電面積和線規厚度也隨之增大。嚴格控制線圈制造工藝是發電機安全、穩定運行的保障。緊實、規整的線圈對電機機械強度和抗短路能力有顯著提升作用[1]。線規厚度電機線圈繞制工藝不僅要求成品線圈外形美觀，線匝之間排列均勻整齊緊密，無縫隙，無重疊地排列，線匝間無交叉現象和中間凸出或內凹現象，每個線圈外形一致。在線圈制造過程中，繞線裝置的應用可以有效的確保線圈制造的質量[2]。高效和高精度電機成型線圈熱壓型機不僅適配較寬電機型號線圈系列，且提供適宜溫度與壓力保證線圈熱壓成后外觀、尺寸、精密度、導電性和絕緣等級等方面達到技術要求[3]。

2 電機繞組熱壓整形用夾具的創新設計

電機繞組熱壓整形用夾具由夾頭和調節螺柱組成，夾頭包括旋轉座和兩組卡部，卡部一端均設置卡頭，使兩組卡部之間成鉤狀結構，便于夾具夾穩熱壓機。利用調節螺柱相對旋轉座轉動，使夾具通過調節螺柱正壓熱壓機上的電機繞組，提高固定效果。且調節螺柱相對旋轉座調節，能適應不同規格電機繞組的熱壓工作，使用方便，不易損傷電機繞組[4]。

2.1 電機繞組熱壓整形用夾具結構設計

電機繞組熱壓整形用夾具結構如圖1所示，由夾頭和調節螺柱組成，夾頭呈U型，夾頭包括旋轉座和卡部，兩組卡部對稱焊接在旋轉座兩側并遠離一端向外延伸，構成加持空間，便于調節螺柱相對旋轉座伸縮運動。作為連接部在兩組相向一側與卡頭構成鉤狀結構，用于鉤住熱壓機。調節螺柱包括端頭、螺紋端和調節段。調節螺柱一端可轉動地穿過旋轉座，將電機樞紐在熱壓機上定壓固定。

圖1 電機繞組熱壓整形用夾具結構示意圖

2.2 電機繞組熱壓整形用夾具結構特點

（1）夾頭包括旋轉座和卡部，旋轉座設計為筒狀結構，兩組卡部對稱設置在旋轉座上，遠離旋轉座一端逐漸向外延伸。卡部相向的一側均設置卡頭，卡頭相向一端的端面為弧形面，弧形面與卡頭的內外側面圓滑過渡，適配熱壓機弧面。卡部相向一側設計抵壓面與卡部相鄰側面之間設置倒角。

（2）調節螺柱包括端頭、螺紋段和調節段，端頭設置在螺紋段靠近卡頭一端上，向外一端具有球形面，通過頂壓壓板間接抵壓電機繞組在熱壓機的熱壓槽上，或鉸接壓桿直接抵壓電機繞組。螺紋段通過螺紋與旋轉座旋接，調節段設置在螺紋段遠離卡頭的一端上，上沿徑向方向設置至少一組穿孔，兩組穿孔需交錯設置。調節段向外一端端部上設置螺栓頭或內六角孔。

3 操作實例

電機繞組熱壓整形用夾具使用如圖2所示，熱壓結構采用圓柱狀便于調節電機繞組熱壓部分相對角度，沿軸線方向開口槽作為熱壓作用區域，大小為熱壓結構橫截面四分之一以上。熱壓結構開口處兩側外壁上延伸設置限制條，便于卡頭鉤掛。操作工人首先將電機繞組需整型部分置于開口槽內，電機繞組外放置一根頂壓條，使用電機繞組熱壓整形用夾具兩側卡頭鉤掛在熱壓結構開口槽兩側限制條上。操作工人轉動調節螺柱使端頭靠近頂壓條最終抵緊頂壓條，利用調節螺柱頂推力及卡頭的鉤拉力，使夾具在熱壓結構上固定，實現將電機繞組所需熱壓的部分頂壓在開口槽上。

圖2 電機繞組熱壓整形用夾具使用示意圖

4 創新點

（1）兩組卡頭結構相向端面為弧形面，弧形面與卡頭內外兩側面圓滑過渡，卡頭相向橫截面小于卡頭與卡部相連接橫截面，使卡頭易鉤拉熱壓機加熱結構。

（2）卡頭與卡部圓環過渡，避免夾頭與熱壓機配合面之間存在鋒利棱邊，造成熱壓機損壞及夾持操作過程中鋒利棱邊刮傷電機繞組外絕緣層，從而使電機繞組穩定性下降。

（3）卡部相向一側設計抵壓面與卡部相鄰側面之間形成倒角，避免卡部內側面與熱壓機固定結構接觸造成熱壓機損壞。

（4）利用調節螺柱相對旋轉座轉動，使整個夾具通過調節螺柱正壓熱壓機上的電機繞組，提高固定效果，適配不同規格厚度的電機繞組。

（5）調節螺柱調節段向外一端端部上設計螺栓頭或內六角孔，便于工人通過專用工具快速旋轉調節螺柱轉動，同時在后期使用時減少與外部結構的運動干涉。

（6）調節螺柱調節段上沿徑向方向設置至少一組穿孔，兩組穿孔交錯設計便于操作工人轉動調節螺柱，在狹小的空間內可輪流利用兩組穿孔轉動調節螺柱。

（7）調節螺柱端頭設計為球形面，避免抵壓電機繞組的過程中端頭損傷電機繞組。

（8）端頭鉸接一塊壓桿，利用壓桿直接抵壓可使抵壓電機繞組更平整[5]。

5 結束語

線圈是發電機核心部件之一，線圈制造品質決定發電機工作狀態及使用壽命。隨大型發電機單機容量隨工業生產要求不斷提升，發電機繞組定制工藝參數有更高標準，傳統大型發電機線圈制造工藝已無法滿足電機定制加工要求。對電機繞組熱壓整形用夾具進行創新設計，可適應不同規格電機繞組的熱壓工作，使用方便，不易損傷電機繞組。使夾具通過調節螺柱正壓熱壓機上電機繞組，提高固定效果，提高線圈制造工藝精細度與質量，保證線圈及發電機系統工作穩定性。