直流電機(jī)電樞繞組彎折裝置設(shè)計(jì)與應(yīng)用

羅世對(duì)

（廣西恒達(dá)電機(jī)科技有限公司，廣西 來賓 546100）

0 引言

大中型直流電機(jī)的電樞繞組由若干根扁銅線相接安裝在鐵芯槽內(nèi)，這些扁銅線在安裝完成后需要將兩端的端部彎折后，按一定的要求聯(lián)接。大中型直流電機(jī)電樞繞組的扁銅線通常比較粗，若采用手工折彎勞動(dòng)強(qiáng)度大，且彎折的尺寸統(tǒng)一性難以保證，易造成電樞繞組整體布線不規(guī)范，影響轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡性能。

1 直流電機(jī)電樞繞組彎折存在的問題

如圖1 所示，直流電機(jī)主要由轉(zhuǎn)軸8、電樞鐵心5、電樞繞組7、換向器1 等組成，運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的部分稱為轉(zhuǎn)子，其主要作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，電樞繞組是電機(jī)的關(guān)鍵零部件之一，其質(zhì)量控制是直流電機(jī)再制造的重難點(diǎn)[1]。

圖1 直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)組成

電樞繞組由多個(gè)線圈按一定規(guī)律經(jīng)換向片連接成整體，嵌放在電樞鐵心槽內(nèi)。線圈通常采用漆包線或玻璃絲包扁銅線[2]，用于產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，是電機(jī)的重要零部件[3]。在直流電機(jī)再制造過程中，其電樞繞組的加工制作主要有以下幾道工序：扁銅線的校直與下料截?cái)唷啥搜鹾?、扁銅線疊合、彎U 形、端部隔絕緣、包扎、拉制成型和壓端面圓弧。其中，扁銅線校直與下料截?cái)?、拉制成型兩道工序最為關(guān)鍵，精度要求高，難控制。首先，電樞繞組必須具備正確的空間角度及尺寸，才能自如地放入電樞鐵芯糟中；其次，在校直與下料截?cái)?、拉制成型過程中，電樞繞組必須保證扁銅線絕緣完好不被破壞，同時(shí)U 形彎曲處不翹曲變形[1]。

對(duì)于電樞繞組上比較粗的扁銅線，若采用手工折彎，則勞動(dòng)強(qiáng)度大且彎折的尺寸統(tǒng)一性難以保證，結(jié)果是在扁銅線安裝到轉(zhuǎn)子上的線槽內(nèi)時(shí)易造成整個(gè)電樞繞組整體布線不規(guī)范，影響轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡性能并容易在繞組元件引出線與換向片的連接處發(fā)生焊接質(zhì)量不良，導(dǎo)致電樞繞組短路，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)㈦妱?dòng)機(jī)燒毀，是直流電動(dòng)機(jī)常見故障之一[4]。

2 電樞繞組彎折的技術(shù)創(chuàng)新

為解決電樞繞組手工折彎技術(shù)難題，廣西恒達(dá)電機(jī)科技有限公司技術(shù)團(tuán)隊(duì)根據(jù)多年電機(jī)再制造經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)出一種直流電機(jī)電樞繞組彎折裝置。其結(jié)構(gòu)簡單，可快速有效彎折直流電機(jī)電樞繞組，且能保證彎折度可控性，提高工作效率，保證直流電機(jī)再制造的質(zhì)量。

2.1 直流電機(jī)電樞繞組彎折裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

設(shè)想的直流電機(jī)電樞繞組彎折裝置主要由安裝在底座上的用于夾持電樞繞組兩端的兩個(gè)夾模構(gòu)成，兩個(gè)夾模的安裝底板通過鉸鏈聯(lián)接，從而可以改變兩個(gè)夾模的相互夾角，實(shí)現(xiàn)電樞繞組端部彎折并確保彎折角度的可控性，提高各電樞繞組彎折的一致性，并減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和提高工作效率。

直流電機(jī)電樞繞組彎折裝置的具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。第一夾模10 安裝在底座1 上，其底板9 兩側(cè)設(shè)有滑軌8 及頂壓塊7，底板靠近轉(zhuǎn)動(dòng)部一段上設(shè)有與頂壓塊7 配合形成夾持縫6 的凸沿3，夾模10可通過頂壓塊7 上的調(diào)節(jié)螺桿11 調(diào)節(jié)夾持縫6 的寬度。頂壓塊7 與凸沿3 相向的一側(cè)均設(shè)有膠墊5，且位于夾持縫6 一側(cè)設(shè)有長度刻度標(biāo)記4。第二夾模12 位于第一夾模10 的一側(cè)，設(shè)計(jì)方案和第一夾模同理，不同的是第二底板通過轉(zhuǎn)軸2 與底座1 鉸接，使第二夾?？烧w繞轉(zhuǎn)軸2 轉(zhuǎn)動(dòng)，與第一夾模形成夾角，配合實(shí)現(xiàn)電樞繞組彎折。在第二夾模遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)動(dòng)部的一端設(shè)有彎折臂15 以獲得較長力臂，手握彎折臂15，可以實(shí)現(xiàn)一般人能輕松地扳動(dòng)第二夾模繞轉(zhuǎn)軸2轉(zhuǎn)動(dòng)，改變兩個(gè)夾模的相互夾角，實(shí)現(xiàn)電樞繞組端部彎折。

圖2 直流電機(jī)電樞繞組彎折裝置結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 直流電機(jī)電樞繞組彎折裝置在生產(chǎn)實(shí)踐中使用

本裝置在設(shè)計(jì)改進(jìn)過程中的實(shí)踐實(shí)例如圖3 所示。經(jīng)過應(yīng)用于車間彎折電樞繞組，驗(yàn)證了本彎折裝置的可行性和對(duì)比人工彎折省力、準(zhǔn)確、效率高等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)本裝置在設(shè)計(jì)初期實(shí)際存在的問題：（1）兩個(gè)夾模均可轉(zhuǎn)動(dòng)易產(chǎn)生相互的運(yùn)動(dòng)干涉，不易固定，致使彎折的角度準(zhǔn)確性不易控制。（2）調(diào)節(jié)螺桿數(shù)量較多。兩頭均設(shè)調(diào)節(jié)螺桿易出現(xiàn)夾持縫兩頭寬度不一的問題，造成電樞繞組在夾持縫中受力不均，且調(diào)節(jié)時(shí)費(fèi)時(shí)費(fèi)力。（3）電樞繞組彎折區(qū)域由于沒有緊貼彎折的介質(zhì)，彎折弧度的統(tǒng)一性仍不夠理想。（4）試驗(yàn)彎折過程中，電樞繞組上的絕緣層易受到夾模棱邊的損壞刮花。（5）裝置體積質(zhì)量較大。

圖3 直流電機(jī)電樞繞組彎折裝置改進(jìn)前應(yīng)用實(shí)例圖片

針對(duì)以上問題重新設(shè)計(jì)改良后，本裝置夾模改由滑軌、頂壓塊、調(diào)節(jié)螺桿構(gòu)成如圖2 所示。第一夾模固定安裝在底座上，第二夾模通過設(shè)置在夾持縫一端的轉(zhuǎn)動(dòng)部可相對(duì)第一夾模轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)軸設(shè)置在第二夾模同時(shí)靠近第一夾模和夾持縫的一個(gè)角上，可避免在第二夾模圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)部轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，第二夾模上的部件與第一夾模產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉。轉(zhuǎn)動(dòng)部上設(shè)置可轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在底座上的轉(zhuǎn)軸，形成彎折部，使電樞繞組可以緊貼彎折部弧形外壁彎折，提高彎折區(qū)域的彎折弧度質(zhì)量。為在彎折過程中更好地保護(hù)電樞繞組，頂壓塊和凸沿相向的一側(cè)上均設(shè)置軟墊，避免在彎折過程中過硬的棱邊損傷刮花電樞繞組上的絕緣層。通過彎折臂的設(shè)計(jì)使工人在彎折電樞繞組時(shí)，降低彎折所需力量。最后，在第一夾模和第二夾模位于夾持縫一側(cè)的長度刻度標(biāo)記和底座上的角度刻度標(biāo)記有助于精準(zhǔn)彎折電樞繞組。

在生產(chǎn)過程中，人工將待彎折的電樞繞組分別卡入第一夾模和第二夾模上的夾持縫內(nèi)，旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺桿調(diào)節(jié)夾持縫開合程度，將所需彎折的區(qū)域處于第一夾模和第二夾模之間，通過彎折部頂著電樞繞組的彎折側(cè)壁。在彎折電樞繞組端部時(shí)，扳動(dòng)彎折力臂使第二夾模整體圍繞轉(zhuǎn)軸相對(duì)第一夾模轉(zhuǎn)動(dòng)，使電樞繞組能緊貼彎折部的弧形外壁彎折，提高彎折區(qū)域的彎折弧度質(zhì)量。

由于不同規(guī)格的直流電機(jī)的電樞繞組彎折角度不同，為此，第一夾模和第二夾模的具體形狀均不限定，可以設(shè)計(jì)為方形或者圓形，兩者的結(jié)構(gòu)基本類似，此設(shè)計(jì)便于后期的維修工作。二者能夠?qū)崿F(xiàn)開合夾持電樞繞組即可。底座可以固定或放置在外部的基面或者固定物上，提高使用的便利性。

3 創(chuàng)新效果

本裝置創(chuàng)新解決了傳統(tǒng)手工彎折電樞繞組尺寸不易控制、彎形質(zhì)量不好而影響電機(jī)轉(zhuǎn)子的平衡性及繞組焊接牢固性的難題。該設(shè)計(jì)理念通過多年的實(shí)踐應(yīng)用，取得良好效果，通過實(shí)踐證明其裝置的可行性，可提高工作效率和電樞繞組質(zhì)量，達(dá)到節(jié)約成本效果。其具體表現(xiàn)在：

（1）結(jié)構(gòu)簡單，便于裝置拆卸安裝和固定放置。

（2）操作容易，大大提高工人工作效率，減輕手工勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約材料成本。

（3）該彎折裝置與電樞繞組接觸部位設(shè)有軟墊，可保護(hù)電樞繞組避免刮花。

（4）該彎折裝置設(shè)置有長度刻度標(biāo)記與角度刻度標(biāo)記，可以有效保證電樞繞組彎折時(shí)彎折角度的可控性，提高一致性。

4 結(jié)束語

在直流電機(jī)生產(chǎn)再制造過程中，電樞繞組是轉(zhuǎn)子電樞的關(guān)鍵零部件之一。傳統(tǒng)電樞繞組彎折連接多采用人工彎折，存在許多弊端。本文所論述的直流電機(jī)電樞繞組彎折裝置可有效保證電樞繞組彎折時(shí)彎折角度的可控性，提高電樞繞組彎折的一致性，同時(shí)減少工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高電樞繞組的彎折效率。希望能為相關(guān)行業(yè)提供一定參考。