立式籠型異步電動機制造工藝總結與分析

勇立志

（哈爾濱電氣動力裝備有限公司，黑龍江 哈爾濱 150040）

電動機振動是運行中常出現的問題，引起振動的因素主要可分為兩方面：一是設計因素，二是結構配合因素。設計上應使臨界轉速適當偏離工作轉速，從而避免產生共振，造成重大損失。結構配合上引起的振動，原因是多方面的，涉及到制造過程中的多個環節，均有可能使電動機運行時產生振動，對于此類振動處理起來相對棘手，需要逐一排查電機相關部件以及部套間配合情況，再尋求相應改進措施。然而，即使處理后也未必能達到要求的質量標準。因此，在排除設計結構因素外，必須對制造工藝過程及工藝方法等方面進行改進，消除每一個能夠引起電動機振動的因素，以保證電動機質量要求。

1 產品結構概述

立式異步電動機采用立式結構，即電機轉子垂直放置；定子鐵芯一般在機座上疊裝壓緊，定子線圈為圈式線圈，鐵芯和定子繞組經VPI處理；轉子鐵芯采用銅條嵌在轉子鐵芯槽內的籠型結構，定子、轉子均為F級絕緣結構；軸承結構一般為上端采用推力軸承、下端采用導軸承結構，也有出于產品需要采用上導軸承、下推力軸承結構。

2 轉子制造

2.1 轉軸加工

轉軸是整個轉子結構中的重要部件，轉子的全部重量均承受在轉軸上，而且最終通過轉軸傳遞扭矩。因此，轉軸的結構及加工精度對整個轉子乃至整個電機的性能都起著關鍵作用。以往該類電機轉軸結構多為采用焊筋軸結構（如圖1），即在光軸上套鐵芯位置均布焊接6至8根肋筋，然后再加工。此種方式制造工藝上較為方便，成本節約，但對轉軸的整體性能來說，相對欠缺。鑒于此，在對電動機性能有較高或嚴格要求的使用環境時，不宜采用該種結構，設計上可以考慮直接在光軸上套鐵芯位置機械加工出所需要的肋筋（如圖2），該種方式無疑會加大成本，但轉軸的性能可以保證。

圖1

圖2

2.2 轉子鐵芯疊裝

準備好裝壓工具，將裝壓胎擺放到裝壓平臺上，并調整其垂直度，將轉子壓板清理干凈，去毛刺后放入裝壓胎下面。疊第一段硅鋼片，疊片時要注意毛刺方向必須一致，壞片及表面有油污者不得疊入。第一段疊好后，用鐵芯段夾子夾緊，在圓周8等分處測量厚度，放入四根槽樣棒，互成90°（如圖3）。

圖3

每疊完一段沖片用通槽棒測檢槽型，疊至總長一半時預壓一次，待全部沖片跌完，開動油壓機，初步加壓并保持壓力，檢查轉子鐵芯是否垂直，如果各處沒問題繼續加壓，用鋼尺和緊度刀片檢查尺寸和緊度合格與否，測圓周方向的8個位置。在緊度和尺寸等均合格后，解除壓力。

生產實踐中，因為裝壓后鐵芯要經過加熱后熱套于軸上，冷卻后在轉子壓板與鐵芯間常常會出現縫隙，影響電機性能。為解決該問題，最好在鐵芯裝壓階段即采取措施。可以在轉子鐵芯上下壓板上各放置一個過渡壓圈，該過渡壓圈與壓板接觸面一側加工帶有一定錐度，這樣可以在壓力作用下使上下壓板產生一定彈性形變，而在鐵芯熱套冷卻后有所恢復，可以有效避免縫隙的出現，實踐上取得了良好的效果。

2.3 轉子裝配

為更好的保護銅條在打入鐵芯槽內時不受損傷，設計時可以考慮在銅條外包裹一層0.1mm厚的薄不銹鋼皮，使之隨銅條一起打入鐵芯槽內，從而避免因銅條損傷而影響電磁性能。銅條全部打入后用轉子銅條滾壓刀在機床上將每根銅條漲緊。用專用工具將端環（阻尼環）在銅條兩端固定好，將銅條與端環釬焊在一起。如果電機轉速較高，設計上可以考慮在端環外側熱套一個不銹鋼薄壁護環，增加其穩定性。將轉子兩端風扇裝配完成，轉子風扇上要預先加工好把合平衡塊用的梯形環槽，以備轉子動平衡時配重轉子的不平衡重量。若電機型號較大，設計上要考慮在轉子上是否裝配額外的平衡盤，確保轉子不平衡量的配重空間。

2.4 轉子動平衡

轉子裝配完成需做動平衡。轉子在動平衡機上采用滾子支承，平衡支撐軸頸的選定要盡量選擇靠近鐵芯側的軸頸，以避免旋轉后撓度過大，絕對不可選用靠近軸伸的一側。按所選支撐的距離及軸頸尺寸調整動平衡機的兩個滾輪架的高度和距離。起動轉子，逐漸達到預定轉速。顯示屏上指示光標平穩后，固定光標位置，讀取不平衡數據。選配平衡塊，連同頂緊螺釘一同稱重。按要求將平衡塊固定在風扇和平衡盤（如果有）上的梯形環槽里。重復以上平衡作業，直至達到允許的殘余不平衡重量要求。

3 定子制造

3.1 定子鐵芯裝配

定子壓板采用數控切割，一次性割出壓指部位及內外圓，最后在立車加工上下平面。在定子鐵芯裝壓后，鐵芯與定子壓板接觸處容易發生齒漲，為預防齒漲，在立車上加工上下平面時，可以直接在定子壓板的齒尖部位加工出一定的錐面，可以有效預防齒漲的出現。

定子鐵芯疊裝方式有內裝裝和外裝壓，而設計上該類電機一般采用內機座裝壓，然后再將內機座與外機座焊接在一起，形成定子鐵芯。這種制造方式工藝上較為方便，但內機座與外機座需要形成配合，并且最終焊接到一起，無疑增大了配合時的累計公差，并且內機座與機座之間的焊接牢固與否，都有可能引起電機運行時振動情況的出現。與以上制造方式相比，生產實踐上可以嘗試制定一套不同以往的定子鐵芯裝配方式，簡單的概況為先裝壓后拼焊機座，即鐵芯外裝壓完成后，以鐵芯為中心，將機座拼焊出來，使定子鐵芯裝配省去了內機座與外機座配合的環節，讓定子鐵芯渾然一體。與以往的裝配方式相比，此種方法避免了因配合結構而引起的種種弊端。

3.2 定子下線

為保證下線質量，定子下線時在封閉間進行，下線場地要清潔無灰塵、污物。下線時由兩人在鐵芯兩側同時進行，邊壓型邊下線，如果壓型后的線圈下線有困難時，可在線圈上墊上聚酯薄膜，用下線打板輕輕敲打使之下入槽內。每下完一個線圈后，要立即打上槽楔，并用墊條撐緊。槽楔缺口要對準鐵芯徑向通風槽，打緊后折斷多余墊條。槽楔應無起層、掉角、破損等缺陷。定子下線后進行VPI浸漆處理。

4 電機裝配

清理裝配場地后，在裝配平臺上均布放置等高方箱，高度應大于立式電機傳動端軸伸超出電機下底面長度，調平并把緊于平臺上。如不考慮成本，最好將方箱用專用工具底座替代。將定子吊裝于方箱或專用工具底座之上，轉子插入定子中，找中心、測氣隙、調垂直。裝推力軸承及導軸承部件。盤車檢查轉子垂直度。將電機整體吊于試驗平臺上，安裝出線盒、冷卻器等附屬部件，達到試驗前標準后進行試驗。

結語

通過各種用途的立式籠型異步電動機的成功制造，使工程技術人員積累了寶貴的經驗。筆者把立式電動機在制造過程中發現的問題，在設計及工藝上分析了原因，并在出現過問題的環節總結了改進辦法及工藝措施，為今后該類電機的生產制造提供了許多建議，避免在今后的生產過程中走不必要的彎路。

[1]肖蘭，郭嘉，范鎮南.籠型異步電動機啟動場路耦合時步有限元仿真，2011（3）.

[2]孫彭年.籠型異步電動機調頻調壓運行中的最佳節電狀態分析，1988（4）.