发电机隐极转子成型线圈制造工艺改进

来源:用户上传      作者: 刘健

　　【摘 要】在同步发电机中，有两种不同的转子形式，即凸极式与隐极式。其中隐极式转子主要应用在极数少且转速高的发电机中，对于转子的机械性能要求较高，并且对转子成型线圈的质量要求很高。而目前在我国的工业制造水平以及工艺技术而言，在发电隐极转子成型线圈的制造方面，还较为落后传统，制造工艺还需要进一步的改进，以适应发电机的转子需求。现本文就以变频调速同步电机为例，来介绍隐极式转子成型线圈制造工艺的改进措施和技术方法。
　　【关键词】发电机；隐极式；转子；线圈；制造工艺
　　某电机公司为例满足生产需求，从德国西门子公司引进了一台变频调速同步发电机，其转子为隐极式转子，利用漆包扁线进行缠绕而形成的。若按照西门子的制造工艺来为转子制造线圈，可以通过一个T型的木模进行缠绕，继而再将两头压出圆弧而成。但是若采用这种漆包扁线的方法进行转子线圈制造，国内的漆包扁线的质量还较为欠缺，若硬度过大，柔性不足等，这种漆包线圈绕制而成的线圈会有很大的变形能力，且回弹量很大。这样就会使线圈在运行的过程中容易发生漆膜损伤现象，继而直接影响到转子匝间发生故障，降低发电机在大负荷条件下运行时的电压，极大的影响了发电机的正常工作。为此，该公司技术人员决定对隐极式转子的线圈制造工艺进行改进，以解决上述问题。
　　1、隐极转子线圈的结构特点及制造要求
　　在该变频调速同步电机的转子线圈制造设计中，技术人员决定采用涤波烧结电磁线直接绕制成型，即转子线圈采用涤波烧结电磁线同时扁绕两根，直接绕出端部塔形及弧形结构，绕制完成后线圈直接下线。这与本公司以往类似该结构线圈制造时采用裸线单根绕制完成后经整形、打弧、砂光、包扎绝缘等方法和制造的传统工艺截然不同，也与漆包扁线的制造工艺有着很大区别。
　　2、转子线圈制造工艺流程
　　根据相关规范标准，技术人员在进行研究讨论后，决定了线圈的制造工艺流程如下所示：绕线机调试-绕线模、绕线工具装配调试-涨紧装置调试-绕线-绕线接头焊接及包扎-转子线圈卸模-交付检查-刷漆-包扎入库。
　　3、转子线圈制造关键工序及工装的研究
　　绕线工序是贯穿该产品整个生产的关键工序，其产品的制造难度也在于此。其中绕线设备、绕线模具、涨紧装置三大主要工装是保证线圈制造成功与否及质量好坏的关键，该三大工装的研制成功与否将对线圈生产制造起着决定性作用。
　　3.1绕线设备的研制与开发
　　在进行转子线圈的制造时，必须要没有用到绕线设备，以保证线圈的制造质量。在该公司原有的线圈制造工艺中，通常是采用卧式绕线制造方式，为了改进线圈制造工艺，提高线圈制造水平，经技术人员进行研究后决定采用立式绕线方式最能够满足制造需求。
　　而若按照立式绕线方式方法进行线圈制造，绕线设备就需要具备一定的功能方可满足生产需求。首先，绕线机需要具备正反转功能，即在线圈的绕制过程中，无论是进行正向绕线或反向绕线，绕线机均需满足需求。其次，绕线机主轴的旋转，带动绕线工具360°旋转完成转子线圈直线部位的绕线，第三，配制绕线模自旋转机构，通过该机构小于180°自身旋转完成转子线圈端部弧型部位的绕线。
　　只有所选用的绕线设备具有这些功能特点，才能在线圈制造过程中协调运转，满足线圈绕线的制造需求。为此，该公司根据需求制造了这种绕线设备，且对其进行了多此实验，实验结果表明，这种绕线机完全符合线圈绕线的功能需求，可以投入生产使用。
　　3.2转子线圈通用绕线模的研究与设计
　　由于该产品有多台共计30多个品种的转子线圈，其每种线圈长度、宽度、端部圆弧R各不相同，为此要求该绕线模必须具备可调性、通用性，以满足不同种类线圈的绕制及经济指标的要求。根据此项要求，我们研究设计了通用绕线模。即横向底座及纵向底座为丝杠结构，可以自由伸缩，调节绕制线圈的长度和宽度；两端部配合弧型压条及绕线端板，可以绕制出端部塔型、圆弧结构。通用绕线模结构，与其相配合绕制出线圈长度、宽度的工具长板和工具端板。
　　3.3转子线圈绕线涨紧装置的研制
　　转子线圈绕线时需要一定的涨紧压力，来保证转子线圈绕线整齐度及尺寸公差的要求。以往转子线圈绕线时采用机夹方式的汇总器，靠螺栓及压板将铜线压紧后产生一定涨紧力，使铜线拉直。如果该产品仍采用老结构的涨紧方式，必将损伤电磁线上的绕包绝缘。因此必须研究新结构的涨紧装置，既能满足该产品绕线要求，又不损伤电磁线上的绕包绝缘。为此研制了满足上述要求的涨紧装置，其结构特点采用气动压紧，压紧力作用在料盘上，其压力可以按绕线工艺要求随时方便地调节，并且同时控制两个料盘的涨紧力；而且托料架可以左右移动调节线轴中心与线圈中心成一直线；托料架仰角也可以调节，可以调节成绕线的最佳角度。
　　3.4转子线圈电磁线接头焊接夹具的设计
　　按照相关质量要求，转子线圈电磁线必须采用中频感应钎焊对接接头，而以往转子线圈铜线均采用汽焊45°角对接。采用中频感应钎焊对接接头必须具备专用焊接夹具。因此研制了焊接夹具，此焊接夹具为通用结构，可以焊接不同规格的电磁线；而且夹具左右、前后方向可以移动并带有弹力，保证电磁线接头断面充分接触，并保证焊接过程中铜线一直处于受力状态，使焊接后的质量可靠。
　　4、磁极线圈检查结果
　　在利用上述改进过的工艺技术方法进行隐极转子成型线圈的制造后，该公司技术人员对成品进行了检验，磁极线圈检验的结果显示，所制造的线圈成品完全符合技术要求，且尺寸大小，性能特点均达到了相关技术要求的质量标准，这就证明采用这种改进后的制造工艺进行变频调速同步电机隐极转子的线圈制造的可行的。只要抓住制造工艺流程中的关键步骤，严格按照工艺要求进行制作，就可以提高线圈的绕线质量，继而提高电机的运行效率。
　　由此可见，发电机的隐极式转子成型线圈的制造工艺技术的改进，是属于一种新的技术创新项目，能够很好的解决隐极式转子线圈的制造问题，而这种制造工艺的大力推广同时也为该公司带来了很大的经济效益，提升了该公司的市场竞争力，且同时也为发电机制造行业带来了一些新的生产技术，推动了我国发电机制造业的工艺水平的提高。
　　5、结论
　　变频调速同步电机隐极转子线圈制造成功，标志着某公司掌握了隐极转子线圈制造的先进技术，同时是近年来隐极式绕线工艺技术的重大进步。此项工艺技术，可作为一项新技术大力推广应用，该涨紧方式可推广到交流定子线圈绕线。该产品制造成功，为该公司创造了较高的经济效益并积累了生产相关产品的经验。
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