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1、电机制造工艺 1、 电机制造工艺的特征和电机制造工艺的内容1.1 电机制造工艺是机械制造工业中的一部分，和一般机械制造工艺比较，电机制造工艺具有以下特征：1.1.1电机产品种类繁多，每一品种又按照不同的容量、电压、转速、安装方式、防护等级、冷却方式及配用负载等，分为许多不同的形式和规格。1.1.2电机各零部件之间除了有机械方面的联系外，还有磁、电、热等方面的相互作用，零部件制造质量要求严格，个别零部件中的缺陷很容易影响产品不能正常运行，甚至报废。1.1.3电机制造工艺内容比较复杂，除了一般机械制造中的机械加工工艺外，还有铁心、绕组等零部件制造所特有的工艺，其中手工劳动量的比重相当大，工件质量也
2、较难稳定。1.1.4电机制造所用的原材料，除一般金属结构材料外，还有导磁材料、导电材料、绝缘材料，材料的品种规格多。1.1.5电机制造中，使用非标准设备的数量相当多，所需的非标准工艺装备也较多。 1.2 电机制造工艺内容1.2.1机加工工艺：包括转子加工、轴加工。1.2.2铁芯制造工艺：包括磁极铁芯的冲片制造、冲片叠压。1.2.3绕组制造工艺：包括线圈制造，绕组嵌装及其绝缘处理（包括短路环焊接）。1.2.4鼠笼转子制造工艺：包括转子铁芯的叠压，转子压铸。1.2.5电机装配工艺：包括支架组件的铆压，电机的主副定子铆压和装配等。在电机制造中，同样的设计结构和同一批原材料所制成的产品，其质量往往有相
3、差很大的现象（铁耗值相差可达40%，线圈绝缘耐压强度相差可达80%，电机的使用寿命相差好几倍。）其所以如此，除原材料、外购件、外协件的因素外，一个重要的原因就是工艺不够完善或未认真按工艺规程加工。（如：转子铸铝、转子加工、支架铆压、定子短路环铆压等等），在制造过程中所造成的缺陷，不是零部件检查时容易发觉出来的，如果将有缺陷的零部件用到产品上去，就会造成产品质量下降和使用寿命降低。在当前电机品种的生产规模越来越大，自动化的程度越来越高，对所用电机的运行可靠性和质量稳定性的要求越来越严格。因此，采用合理的工艺方案和工艺方法，并认真执行，是保证电机质量必备的主要条件。生产量越来越大，采用专用的设备和
4、专用的工装就越多，工艺工作越细致，则生产效率就越高，产品成本则越低，质量越稳定。工艺工作是产品设计和车间生产的桥梁，工艺工作是将产品设计的意图通过工艺文件的形式传达给有关部门执行，如：工艺卡片、工艺守则、工艺过程卡片、产品工艺流程图等等。2、 电机制造常用材料2.1 常用材料种类：A.导磁材料硅钢片 如： 50WW5401300 第1页B.导电材料漆包线、铜圆线、铜扁线、纯铝、引接线、端子C.其它材料支架用：08F钢板、锌合金、铝合金 含油轴承 滚珠轴承 弹片：0Cr18Ni9主轴：GCr15、45、1Cr18Ni9Ti、2Cr13、3Cr13等钼尼龙、塑料、绝缘材料等2.2 导磁材料：2.2
5、.1导磁概念：A.无论直流或交流电机都是在磁场和电流的共同作用下工作的；B.直流电机中，磁场是恒定不变的；交流电机中，磁场是交变的，不固定的；C.在电机中，磁场的形成有二种基本形式：永久磁铁形成的恒定磁场和电磁铁形成的非交变或交变的磁场；D.当导体中有电流通过时，在导体周围就有磁场产生，当导体中电流方向改变时，其磁场也相应改变，通电导体所产生的磁场称为感应磁场，这种现象称为电磁感应现象；如下图： （可用右手螺旋法则判定感应磁场的方向）E.通电导体产生磁场的强弱直接与通过导体的电流强度有关，还与通电导体周围的导磁介质有关，在电流不变的情况下：.通电导体周围都是空气磁场很弱，导磁能力低，导磁系数小
6、。.通电导体周围都是铁磁物质磁场很强，导磁能力强，导磁系数大。.空气中的导磁系数=410亨/米，铁磁物质导磁系数约比空气的导磁系数大20006000倍。 即：2000/6000F.为了使铁磁物质获得更强的感应磁场，可将导线绕成螺旋管线圈，并将线圈套在铁磁物质制成的铁芯上，当线圈通电时，在铁芯内部就可获得很强的磁场。如下图：第2页G.铁磁物质分类：.硬磁材料用含碳量高的或某些特种合金钢制成，这些材料一旦被磁化以后，其磁性能很难消失。适合做永久磁铁（永磁或直流电机）。.软磁材料用含碳量低的或某些特种合金钢制成，这些材料在螺线管内，就形成电磁铁，当螺线管通电时，这些材料就被磁化，产生磁性，当螺线管失
7、电时，则这些材料磁性消失，磁性能是可以交变的。（适合做电动机、变压器的铁芯）。.软磁材料种类硅钢片、电工纯铁、铁镍合金、铁铝合金、软磁铁氧体等。H.由于人们日常生活工作中，电能绝大部分是采用220V及以下的交流电源，所以微型电机基本上均在这种电源内工作，由于交流电动机的磁场是交变的，所以适合于这种交变磁场的铁芯是软磁材料制成的铁芯，由于硅钢片的导磁性能好，制造工艺简单，产量大，所以电动机的磁路采用硅钢片制成，其原因就在于此。2.2.2 硅钢片硅钢片是一种铁硅合金钢片，品种多、规格全、用量大，按制造工艺分为热轧硅钢片和冷轧硅钢片。A. 冷轧硅钢片.冷轧硅钢片分为有取向和无取向硅钢片.有取向冷轧硅
8、钢片材料在轧制时，材料内部的晶格取向是比较一致的，当沿着轧制方向交变磁化时，导磁性能好，铁损少，适合于制作变压器和大型电机，如果磁通方向与轧制的方向垂直，铁损耗将增大到23倍。.无取向冷轧硅钢片材料在轧制时，材料内部的晶格取向是不一致的，其磁性能比有取向的差，但比热轧硅钢片好得多，顺轧制方向或垂直方向交变磁化时，其导磁性能差不多，是适合于制作中小型电机铁芯的良好材料。B. 无取向冷轧硅钢片.低硅钢片：含碳0.003%，含Si0.5%，导磁率m，饱和磁感应强度Bs高，铁损较大P，机械强度差，生产工艺简单，多适合于家用电器的铁芯。.含硅钢片：含碳0.003%，含Si0.5%，导磁率m，饱和磁感应强
9、度Bs高，铁损较低P，机械强度好，制造工艺复杂，适用于中小型电机，工业用微控电机电器等。C. 晶粒取向.硅钢是立方晶系的多晶体，每个晶体有3个相互垂直的易磁化方向，如图100，010，001所示。.多晶体中的晶粒排列是凌乱的，在材料制造过程中，可采取工艺措施将硅钢片晶粒的001轴沿轧向同一方向排列，而110轴与硅钢片表面垂直。这种仅有一个易磁化方向（001轴）的材料，称为单取向硅钢片，其磁化性能沿轧向最好，其它方向较差。一般无取向硅钢片的晶粒位置和方向是混乱排列的，各方向的磁化性能相差不大。.此外，还有一种双取向硅钢片，它有相互垂直的磁性能接近的易磁化方向，且都在轧制面内，第3页其中一个与轧向
10、平行，这种硅钢片虽然很适合制造电机铁芯，但制造工艺复杂，成本较高。D. 全工艺型冷轧无取向硅钢片，其涂层已在轧钢厂形成，通常是先涂一层硅酸盐绝缘薄膜，再用化学离子反应法把磷酸盐紧覆在其表面上，形成均匀光滑的薄涂层，其机械绝缘和耐热性能极好（能耐750多度左右）。半工艺型冷轧无取向硅钢片是未经最后退火处理，表面无绝缘涂层的冷轧硅钢片。E. 50WW（5401300）T450表示材料厚度的100倍W（第一个）表示武汉钢铁集团公司W（第二个）表示无取向硅钢片5401300表示铁损的100倍数字范围T4表示武钢无取向硅钢产品的绝缘涂层为铬酸盐有机乳液和有褐色光泽的半有机涂层，通常称为T4涂层。F. B
11、50A470（A.H.D）B表示宝钢钢铁集团公司 50硅钢片厚度的100倍 A表示无取向硅钢片470表示材料最大损耗不大于4.7w/kgA半有机薄涂层 0.21.2克/每平方米H半有机厚涂层 1.22.3克/每平方米D无机涂层 0.20.7m2.2.3硅钢片的性能及特点：A.硅钢片含硅量越高，电阻系数越大，但使材料变脆，硬度增加，给冲裁和剪切常带来困难，Si含量很大时，则无法进行轧制加工，通常含硅量5%。B.硅钢片越薄，铁芯损耗越小，但冲片的机械强度减弱，铁芯制造工时增加，叠压后由于冲片绝缘厚度所占比例增加，因而使磁路的有效截面积减少，过薄的硅钢片在电机制造工艺中也是不宜采用的，一般采用0.5
12、mm的硅钢片。第4页C.不同牌号和规格的硅钢片，机械性能是不同的，含碳量低的硅钢片韧性较好，适于冷加工，随着含碳量的增加，硅钢片的硬度也增加，使其脆性增加，易使冲模刃口磨钝，使工件的冲断面不光滑，甚至在冲剪处产生裂纹。2.2.4对冲片的技术要求：A.电磁性能方面由于现有软磁铁心材料沿轧制方向的导磁率比垂直方向大，因此铁心的叠压应考虑其方向性，由于我们公司是采用级进模下料冲制的，其冲制方向已确定，所以冲片的导磁方式已经确定。其次应考虑材料在外力（冲裁、碰撞、冲击等）作用后，将改变晶格的排列方向，使电磁性能改变。冲压、叠装、切削加工产生的冷作硬化现象主要分布在距剪切轮廓的边缘0.53mm范围内，易
13、使磁性能恶化。在交变的磁场中工作的铁心会产生涡流现象，使铁损增加，并产生不希望的附加力矩，这是应该考虑的第三个问题。要减少涡流引起的铁损，可以减少片厚。（但铁心片数增多，加工工时延长，铁心叠压系数降低）。B.机械方面的要求：合理选用铁心材料，表面质量良好，平整光滑，厚薄均匀，冲片的断面整齐，毛刺要小。（过大的毛刺在叠装后容易形成片间短路，使铁损增加，叠压系数下降）。2.3 导电材料2.3.1电磁线微电机绝大部分是采用漆包铜圆线，罩极电机的短路环采用裸铜圆线或扁线。它们的作用主要是为硅钢片铁心提供交变磁场。铜的纯度99.95%，密度为8.9克/立方厘米，抗拉强度为200220牛/平方厘米A.漆包
14、线的种类（一般采用聚脂薄膜线）B.绕组种类.集中绕组.分布绕组C.罩极电机对绕组的要求.绕组的基本数据应符合技术要求（线经、匝数）.绕组的尺寸形状应符合技术要求 .绕组的绝缘结构和绝缘材料应满足耐压、耐热、耐环境条件的要求.焊接质量可靠，焊接处的接触电阻要小.微电机绕组由于匝数多，导线细，有的无层间绝缘，有的无浸漆处理，比较容易出现匝间短路或因绝缘结构的热胀冷缩现象而断线，这些问题必须在绝缘结构和绝缘材料的选择及制造中充分考虑。2.3.2鼠笼绕组A.铝笼采用铸铝方法，铸出转子槽内导条及端环，使转子成为坚固的整体（电机性能要求高的，采取铸铜方法，甚至采取银笼条），纯铝牌号AL99.8第5页B.铸铝转子的特点.笼条、端环一次性铸出，结构简单、紧凑，工艺上也较方便。.转子槽形尺寸和端环尺寸设计比较随便，可根据电气性能要求在一定范围内变化。.节省铜材。.但铸造流动性不如铝合金，粘模现象比较严重。C.鼠笼绕组制造工艺重力铸铝、振动铸铝、离心铸铝、低压铸铝、压力铸铝。2.3.3引接线采用耐绝缘处理的多股软质安装线，它起到电机的线圈与外部连接的作用。2.4 其它材料支架用的08F钢板、锌合金、铝合金及轴承、主轴等材料均为支撑用的材料，骨架也为支撑线圈的材料。3、 本公司罩极电机制造工艺3.1 开卷：开卷的目的主要是将从钢厂购回大卷料，按照本公司产品的需
