超超高效自啟動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子磁鋼裝配及故障分析

摘 要：介紹超超高效自啟動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)主要結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子裝配的工藝流程，磁鋼的磁通量檢測(cè)方法，轉(zhuǎn)子裝配完磁鋼后，檢查其極性的方法，描述工廠生產(chǎn)中因磁鋼裝反引起的故障現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)排查方法。以減少電機(jī)返修率，提高電機(jī)裝配一次合格率，提高生產(chǎn)效率，提高日產(chǎn)量。

關(guān)鍵詞：永磁電機(jī)；磁鋼；故障分析

超超高效自啟動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、機(jī)床等行業(yè)，與傳統(tǒng)的單三相電機(jī)相比有明顯的優(yōu)勢(shì)。此款電機(jī)效率能達(dá)到IE4，而普通異步機(jī)只能達(dá)到IE2，功率因數(shù)高約為0.92-0.98，無(wú)功電流小，定子電流大幅度下降，定子銅耗大為減小，因而在25%-125%負(fù)載范圍內(nèi)具有高效率、高功率因數(shù)。三相異步電動(dòng)機(jī)在75%-100%負(fù)載附近效率、功率因數(shù)較高，在輕載時(shí)運(yùn)行效率很低，超超高效自啟動(dòng)永磁同步電動(dòng)不僅在額定點(diǎn)的效率、功率因數(shù)高于異步機(jī)，而且在整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)都有很高的運(yùn)行效率和功率因數(shù)。工作溫升低，與同功率異步電動(dòng)機(jī)相比，在相同負(fù)載條件下最低工作溫度低10-20℃。

效率高，為企業(yè)的節(jié)能減排，降低運(yùn)營(yíng)成本，提供了有利條件，功率因數(shù)高，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的影響小，工作溫升低，延長(zhǎng)電機(jī)的使用壽命，永磁電機(jī)的高效、節(jié)能性必將給用戶帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

1 定、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)

超超高效自啟動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)定子一般采用Y2系列異步機(jī)片型，定轉(zhuǎn)子氣隙比異步機(jī)大0.05-0.10mm左右，轉(zhuǎn)子內(nèi)嵌磁鋼，鼠籠結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子鑄鋁，轉(zhuǎn)子沖片鑄鋁槽一般采用平底槽，轉(zhuǎn)子鑄鋁端環(huán)較異步機(jī)窄、高，特別是小功率電機(jī)轉(zhuǎn)子端環(huán)高度較異步機(jī)高5mm左右。

轉(zhuǎn)子內(nèi)嵌磁鋼，不易斜槽，轉(zhuǎn)子為直槽，定子為斜槽，斜槽的角度不同對(duì)電機(jī)性能影響很大，通常采用斜1個(gè)槽的齒距，以減少齒槽轉(zhuǎn)矩，降低雜散損耗，振動(dòng)和噪音。

2 磁鋼磁通測(cè)量方法

磁鋼性能的一致性是永磁電機(jī)性能、批量生產(chǎn)的前提保證，磁鋼性能一致性可謂是永磁電機(jī)生命的原動(dòng)力。為保證磁鋼性能的一致性，首先應(yīng)該選擇有資質(zhì)的供應(yīng)商，對(duì)供應(yīng)商的實(shí)際生產(chǎn)能力、試驗(yàn)水平、磁鋼資質(zhì)證書(shū)等進(jìn)行實(shí)地考察，磁鋼入廠必須做進(jìn)貨檢驗(yàn)，進(jìn)貨檢驗(yàn)時(shí)想要對(duì)磁鋼關(guān)鍵參數(shù)如剩磁Br，矯頑力Hc，磁性曲線等進(jìn)行檢驗(yàn)是不切實(shí)際的，這些專用的磁鋼檢驗(yàn)設(shè)備價(jià)格昂貴。解決這種矛盾比較妥善的方法，一方面每批磁鋼進(jìn)貨，都需要求供應(yīng)商提供磁鋼關(guān)鍵參數(shù)的檢測(cè)報(bào)告。另一方面結(jié)合工廠實(shí)際檢測(cè)成本和能力，采用磁通測(cè)試儀對(duì)磁鋼進(jìn)行磁通量測(cè)試，此種方法有效可行，具體的操作步驟如下：

步驟一：磁鋼未放置之前，磁通測(cè)試儀先歸零。步驟二：磁鋼擺放，磁鋼N極向下，S極向上，測(cè)量N極磁通并記錄。步驟三：磁鋼擺放，磁鋼S極向下，N極向上，測(cè)量S極磁通并記錄。步驟四：同一塊磁鋼N、S極磁通量偏差不超過(guò)5%，N、S極磁通量的平均值與標(biāo)準(zhǔn)值相比，不超過(guò)5%。

3 轉(zhuǎn)子磁鋼裝配

磁鋼具有很強(qiáng)的吸附力，在靠近槽口會(huì)偏離直接被軸或鐵心吸附，在沒(méi)有強(qiáng)勁準(zhǔn)確的導(dǎo)向保證很難入槽，如果入槽后偏離將很難分開(kāi)，磁鋼破碎也很難清理。

裝配現(xiàn)場(chǎng)不準(zhǔn)有鐵制工具，在醒目位置明確警示，工作場(chǎng)地干凈清潔不允許有鐵屑，焊渣和鐵磁性廢物。裝配前應(yīng)核對(duì)所用的磁鋼、轉(zhuǎn)子等零配件是否與技術(shù)文件要求的一致。

（1）用數(shù)字磁通磁場(chǎng)測(cè)試儀測(cè)試每一塊磁鋼的磁通量，并作標(biāo)記，選出磁通量接近的磁鋼（磁通量偏差不超過(guò)2%）。（2）將假磁鋼從磁鋼槽的一端插入，另一端退出，如果毛刺太大，可先用平挫，挫一下槽內(nèi)，用銅錘敲擊假磁鋼，使假磁鋼從磁鋼槽內(nèi)順暢通過(guò)。（3）清理干凈磁鋼槽內(nèi)的鐵屑，用酒精將轉(zhuǎn)子外表面、磁鋼表面擦拭干凈，用不干膠將轉(zhuǎn)子包裹，防止磁鋼鑲嵌過(guò)程中吸附鐵屑等磁性雜質(zhì)。（4）用磁鋼導(dǎo)向胎套入轉(zhuǎn)子任意一端對(duì)準(zhǔn)開(kāi)口確定N極S極。（5）鑲嵌磁鋼時(shí)N極標(biāo)記向外，S極標(biāo)記向里，根據(jù)標(biāo)示出的磁極，取磁鋼，用橡膠錘將磁鋼輕輕敲如槽內(nèi)，先裝滿一個(gè)槽，然后再裝相鄰的槽，直至轉(zhuǎn)子磁鋼槽都嵌滿，裝配時(shí)注意，磁鋼表面不應(yīng)超過(guò)轉(zhuǎn)子沖片表面。（6）磁鋼鑲嵌過(guò)程中如果遇到掐住情況可用銅錘輕輕敲打，但不可大力擊打磁鋼以防止破碎，將所有磁鋼鑲嵌到位，對(duì)齊后可用指南針或磁鐵檢驗(yàn)N、S是否正確。（7）用電木和卡簧擋住磁鋼防止滑出。（8）將裝配好的轉(zhuǎn)子擺放在專用的轉(zhuǎn)子架子上，間隔一定的距離嚴(yán)禁堆疊在一起。

4 磁鋼裝反故障現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)排查

一個(gè)磁鋼槽內(nèi)通常由2-4片磁鋼組成，轉(zhuǎn)子的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，磁鋼片數(shù)越多，大量的轉(zhuǎn)子裝配結(jié)果表明，很少會(huì)發(fā)生一個(gè)或多個(gè)磁鋼槽內(nèi)多片磁鋼裝反，某個(gè)槽內(nèi)的1片磁鋼裝反，是磁極裝反的主要現(xiàn)象?？蛰d實(shí)驗(yàn)的方法，電機(jī)在額定電壓，額定頻率，沒(méi)有負(fù)載的情況下直接啟動(dòng)，觀察電參數(shù)儀上的空載電流、空載損耗變化，以TYCD802-4-0.75kW 400V，50Hz為例加以說(shuō)明，取2個(gè)樣機(jī)，定子、機(jī)座、端蓋等結(jié)構(gòu)相同且均合格品，1號(hào)機(jī)轉(zhuǎn)子合格，2號(hào)機(jī)有1片磁鋼磁極裝反，在相同的實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，分別對(duì)樣機(jī)做空載實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1和圖2，1號(hào)機(jī)空載電流為0.75A，空載損耗為125.8W，2號(hào)機(jī)空載電流為1.488A，空載損耗為234W，可以看出，磁鋼裝反后，電流明顯上升，空載損耗明顯變大?，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行伴有強(qiáng)烈的震動(dòng)和嗡嗡的噪音聲，調(diào)換2個(gè)樣機(jī)的轉(zhuǎn)子，2號(hào)機(jī)的正常運(yùn)行，此種故障現(xiàn)象可以判定為磁鋼的磁極裝反導(dǎo)致。

5 磁鋼更換方法

拆下電機(jī)轉(zhuǎn)子，首先要確認(rèn)是哪片磁鋼磁極嵌反，生產(chǎn)中常用的方法有二種。第一種，取一片磁鋼，握住磁鋼，與轉(zhuǎn)子保持一定的距離，利用異性相斥的方法，先對(duì)一個(gè)磁鋼槽進(jìn)行檢驗(yàn)，按照從上至下的順序?qū)@個(gè)磁鋼槽的所有磁鋼進(jìn)行檢驗(yàn)，如果出現(xiàn)相吸的力，判定此塊磁鋼嵌反。第二種方法，用磁通測(cè)試儀的磁通密度檔B（T），檢測(cè)轉(zhuǎn)子表面的極性正負(fù)值，將探頭與轉(zhuǎn)子表面保持0.5cm左右的距離，慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子，觀察B（T）值的變化，在轉(zhuǎn)子一個(gè)圓周內(nèi)會(huì)出現(xiàn)均勻正負(fù)交替變化，正負(fù)交替周期與電機(jī)極對(duì)數(shù)P值相等。第一種方法優(yōu)點(diǎn)是比較快捷，但是準(zhǔn)確度不高，要求操作者熟練程度比較高。第二種方法準(zhǔn)確度高，但是較慢，操作者可以結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行選擇。

6 結(jié)束語(yǔ)

大力發(fā)展超超高效自啟動(dòng)永磁電機(jī)成為一種必然趨勢(shì)，轉(zhuǎn)子磁鋼裝配、檢測(cè)是永磁電機(jī)制造的關(guān)鍵，本文總結(jié)了工廠多年的實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和檢測(cè)方法，為超超高效自啟動(dòng)永磁電機(jī)生產(chǎn)提供技術(shù)指導(dǎo)，為其穩(wěn)定運(yùn)行提供了可靠保障。

參考文獻(xiàn)

[1]唐任遠(yuǎn).現(xiàn)代永磁電機(jī)理論與設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

[2]李鐘明，劉衛(wèi)國(guó).稀土永磁電機(jī)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1999.

作者簡(jiǎn)介：蔣志玲（1985-），女，畢業(yè)于沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院，現(xiàn)從事電機(jī)電氣、機(jī)械設(shè)計(jì)工作。