冷軋硅鋼轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)軸壓裝工藝的改進(jìn)

黃先鋒

(上海電科電機(jī)科技有限公司，上海200063)

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冷軋硅鋼轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)軸壓裝工藝的改進(jìn)

黃先鋒

(上海電科電機(jī)科技有限公司，上海200063)

電機(jī)轉(zhuǎn)子串軸是電機(jī)生產(chǎn)的關(guān)鍵工藝。從生產(chǎn)實(shí)踐角度分析熱軋硅鋼轉(zhuǎn)子和冷軋硅鋼轉(zhuǎn)子在串軸生產(chǎn)中遇到的問題，并給出簡單實(shí)用的的解決方案。為電機(jī)生產(chǎn)中冷軋硅鋼轉(zhuǎn)子串軸工藝提供一些參考。

冷軋硅鋼轉(zhuǎn)子；轉(zhuǎn)子串軸；鐵心擋

0 引言

電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸壓裝(俗稱鐵心串軸)的好壞對電機(jī)氣隙影響較大，也會影響電機(jī)轉(zhuǎn)子平衡，所以一直備受重視。小型電機(jī)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子壓鑄或離心澆鑄的余熱，進(jìn)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(shí)際過盈量減小。轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)孔最好預(yù)先進(jìn)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(zhuǎn)子外購的企業(yè)或庫存轉(zhuǎn)子串軸，熱套工藝要求二次加熱，會導(dǎo)致成本增加且效率低。因此，很多電機(jī)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(jī)鐵心上，問題比較突出，如轉(zhuǎn)子鐵心在軸上轉(zhuǎn)，或者串軸時(shí)直接脫落?，F(xiàn)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(jī)上使用約在2005年以后，冷軋硅鋼產(chǎn)品的工藝研究卻比較少。

1 熱軋硅鋼轉(zhuǎn)子串軸出現(xiàn)的問題

熱軋硅鋼由于同板差較大，材質(zhì)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(zhuǎn)子軸孔尺寸相差較大。雖然要求鑄鋁心軸磨損按表1的規(guī)定尺寸，但實(shí)際操作中，受心軸材料、淬火工藝影響和工人操作習(xí)慣影響，嚴(yán)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(zhuǎn)子疊裝鑄鋁后，軸孔內(nèi)呈弧形彎曲，特別是比較長的轉(zhuǎn)子鐵心?！禮2系列三相異步電動機(jī)技術(shù)手冊》里規(guī)定H80～H280鑄鋁轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)軸的連接型式是熱套連接。熱套配合的過盈應(yīng)該保證轉(zhuǎn)子能傳遞規(guī)定的轉(zhuǎn)矩，但是過盈量太大將會導(dǎo)致接觸面的徑向壓力加大，使套在轉(zhuǎn)軸上的鑄鋁轉(zhuǎn)子出現(xiàn)偏歪。Y2系列電機(jī)的轉(zhuǎn)子沖片(熱套)內(nèi)徑公差為H8,鐵心內(nèi)徑是以鑄鋁心軸磨損極限來控制尺寸的。 轉(zhuǎn)軸直徑24

2 冷軋硅鋼轉(zhuǎn)子串軸出現(xiàn)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(xiàn)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(shù)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(jī)廠都是根據(jù)熱軋硅鋼轉(zhuǎn)子的加工經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行轉(zhuǎn)子鑄鋁和轉(zhuǎn)軸加工的，結(jié)果出現(xiàn)轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)子軸孔配合的過盈不能保證轉(zhuǎn)子傳遞規(guī)定的轉(zhuǎn)矩。2005年某電機(jī)廠生產(chǎn)的H225-6p、8p的40臺永磁電機(jī)(用冷軋硅鋼)，在應(yīng)用中過半數(shù)出現(xiàn)轉(zhuǎn)子鐵心相對轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，而軸不轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。經(jīng)分析，這批冷軋硅鋼生產(chǎn)的電機(jī)串軸采用熱套工藝，但轉(zhuǎn)子軸孔光潔，粗糙度比熱軋硅鋼小得多，而轉(zhuǎn)軸是根據(jù)原來配合熱軋硅鋼轉(zhuǎn)軸的精度和公差，導(dǎo)致過盈量不夠，摩擦力小，不能傳遞規(guī)定的轉(zhuǎn)矩，而致使轉(zhuǎn)子鐵心相對轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。后采取在轉(zhuǎn)軸上加開鍵槽的方法處理。有很多使用冷軋硅鋼的電機(jī)廠采用冷壓工藝串軸時(shí)，發(fā)現(xiàn)部分轉(zhuǎn)子鐵心在串軸過程中，壓機(jī)壓力不大的情況下，轉(zhuǎn)子鐵心會直接從轉(zhuǎn)軸壓裝端滑脫，對轉(zhuǎn)軸沒有摩擦力。還有部分電機(jī)轉(zhuǎn)子，雖然能經(jīng)過出廠檢測，但是電機(jī)一帶負(fù)荷，就會出現(xiàn)轉(zhuǎn)子鐵心松動、對轉(zhuǎn)子軸轉(zhuǎn)動的現(xiàn)象。2003年我公司有300臺采用冷壓工藝的Y3 132-2p 5.5kW電機(jī)被退貨，原因是客戶使用過程中，部分電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心對轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，類似的情況在一些電機(jī)廠也不同程度出現(xiàn)過。在后來的轉(zhuǎn)軸加工中，大部分電機(jī)廠采用了放大轉(zhuǎn)軸鐵心檔公差尺寸的做法，卻存在另一個(gè)問題：轉(zhuǎn)軸尺寸相對來說放大了，過盈力加大了，熱套時(shí)轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)軸配合過盈量太大，將會導(dǎo)致接觸面的徑向壓力加大，使套在轉(zhuǎn)軸上的鑄鋁轉(zhuǎn)子出現(xiàn)偏歪。冷壓時(shí)，過大的過盈量，會在串軸過程中，把轉(zhuǎn)軸壓彎，或者將轉(zhuǎn)子鐵心軸孔部位在轉(zhuǎn)軸壓出端出現(xiàn)突出現(xiàn)象。

3 原因分析與解決方案

上述問題，特別是冷壓工藝出現(xiàn)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(shí)，沖片的毛刺比較小，鐵心的疊壓系數(shù)較高。對鑄鋁心軸的磨損較慢[3]。轉(zhuǎn)子鐵心壓鑄時(shí)，軸孔粗糙度較熱軋硅鋼小，軸孔內(nèi)一般比較光滑，而且孔徑一致性較好。如果轉(zhuǎn)子鐵心檔加工尺寸公差選擇不當(dāng)，或者加工時(shí)接近下公差，很容易出現(xiàn)配合面過盈量不夠，而致使轉(zhuǎn)子鐵心對轉(zhuǎn)軸滑動或轉(zhuǎn)動。冷軋硅鋼的剛性較軟，在串軸時(shí)，特別是冷壓裝時(shí)，軸孔比較光潔，如果轉(zhuǎn)軸壓入端鐵心檔尺寸稍微大一點(diǎn)，壓入時(shí)，直接導(dǎo)致轉(zhuǎn)子內(nèi)孔硅鋼片朝轉(zhuǎn)軸壓出端傾倒性變形，而且很難反彈回來；若是轉(zhuǎn)軸鐵心檔壓入端往后的尺寸稍微小，都有可能導(dǎo)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(qiáng)，變形后還可以彈回，而且整齊度不好，這種情況很少出現(xiàn)。這也是一些電機(jī)廠剛開始采用冷軋硅鋼時(shí)串軸比較突出的問題。加大轉(zhuǎn)軸鐵心檔尺寸，若是不注意冷軋硅鋼的這個(gè)特點(diǎn)，也會出現(xiàn)麻煩，而且易出現(xiàn)配合過盈過大，把軸壓彎和轉(zhuǎn)子鐵心軸孔變形的情況。

根據(jù)以上分析和生產(chǎn)實(shí)際操作的經(jīng)驗(yàn)，轉(zhuǎn)子鐵心軸孔已經(jīng)很光潔，無需再加工，而對轉(zhuǎn)軸可進(jìn)行加工工藝的改進(jìn)，以配合冷軋硅鋼剛性差的特點(diǎn)。對轉(zhuǎn)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(gè)逐漸放大的錐度。串軸時(shí)，轉(zhuǎn)子軸孔粗糙度小，最先接觸轉(zhuǎn)軸鐵心檔的硅鋼片變形很小，隨著轉(zhuǎn)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(dǎo)致的轉(zhuǎn)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(chǎn)中，在轉(zhuǎn)軸上加工一個(gè)錐度比較困難，因此改為將鐵心檔加工成臺階狀，即從轉(zhuǎn)軸壓入端先磨削出符合轉(zhuǎn)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(dá)到串軸時(shí)，轉(zhuǎn)子軸孔和轉(zhuǎn)軸鐵心檔隨著轉(zhuǎn)軸壓入越壓越緊的效果。

隨著高效超高效電機(jī)的鐵心長度比以前越來越長，加之潛水泵等用小機(jī)座好做大功率電機(jī)的產(chǎn)品，電機(jī)鐵心也是非標(biāo)加長的越來越多。轉(zhuǎn)子串軸實(shí)際操作要根據(jù)產(chǎn)品鐵心長度，確定鐵心檔加工的臺階數(shù)和每階臺階加工長度。表2是部分YX3系列轉(zhuǎn)軸鐵心檔參考加工尺寸明細(xì)。

表2 YK3系列轉(zhuǎn)軸鐵心檔加工尺寸參考表 單位：mm

關(guān)于非標(biāo)加長鐵心的部分實(shí)際加工參數(shù)，可以根據(jù)實(shí)際情況，選擇要分的檔數(shù)及每檔加工的長度和工藝方法。

4 結(jié)語

我公司根據(jù)冷軋硅鋼的特點(diǎn)，改進(jìn)鐵心的串軸工藝，調(diào)整轉(zhuǎn)軸鐵心檔加工工藝。通過將轉(zhuǎn)子鐵心檔根據(jù)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(jù)實(shí)際情況確定是精車還是磨削，很好的解決了轉(zhuǎn)子鐵心串軸中出現(xiàn)的過盈量不足、壓彎軸或熱套時(shí)轉(zhuǎn)子鐵心偏歪的問題。特別對一些鐵心長度非標(biāo)的產(chǎn)品，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，有一定的促進(jìn)作用。

[1] 黃國治，傅豐里.Y2系列三相異步電動機(jī)技術(shù)手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[2] 黃磊，黃力明.Y3電機(jī)系列三相異步電動機(jī)設(shè)計(jì).冷軋硅鋼沖模模具間隙的選擇，2004.

[3] 忻尚君.電機(jī)系列三相異步電動機(jī)設(shè)計(jì).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(yè)于蚌埠坦克學(xué)院應(yīng)用電子專業(yè)，現(xiàn)從事電機(jī)制造工藝與電機(jī)智能制造工作.

2016-08-31