基于小跨距铜扁线线圈制造工艺研究.pdf

基于小跨距铜扁线线圈制造工艺研究张旭王海岗田惠兰(中船重工电机科技股份有限公司山西太原)摘要以 飞轮储能电机为例针对小跨距铜扁线线圈的制造展开工艺研究 文中针对该定子线圈的宽厚接近(线规尺寸.)绕梭、涨型极易扭曲翻转造成线圈翻趴同时定子槽型半闭口槽、嵌线设计槽满率高等模拟涨型机设备原理设计了涨型装置针对线圈翻趴、反弹、一致性、绝缘保护等工艺难点提出了有效的解决方法具有较高的工程使用价值 关键词 小跨距翻趴反弹一致性绝缘保护:./.中图分类号:.文献标识码:文章编号:()(.).(.).引言飞轮储能电机项目中定子线圈采用了单聚酰亚胺氟 复合薄膜绕包烧结铜扁线线规为.单根电磁线的截面近似方形线圈由 根并饶制成匝数为 匝如图 所示537R86.042.91212122.9图 线圈梭形及截面图线圈制成后需嵌入定子铁心槽内经计算槽满率达到.槽满率非常高(一般为 左右)线圈同槽绝缘之间的间隙仅为.这样就要求线圈在径向方向采用.的截面 但电磁线的截面尺寸近似方形仅相差.绕梭、涨型时极易扭曲翻转从而造成电磁线翻趴、线圈直线边扭曲等现象制成的线圈的截面尺寸会超出图纸规定的公差要求 且为保证电机性能定子槽形设计为半闭口槽如图 所示两个并联线圈必须单个逐一嵌线对线圈涨型提出了较高的要求R132.610。1041.833.2。60图 线圈成型示意图线圈成 型 后 的 端 部 尺 寸 为 跨 距.鼻高 如图 所示 这样的线圈目前国内的涨型机设备无法满足要求同时也不能避免翻趴无法保证线圈的截面尺寸飞轮储能电机的定子线圈的涨型迫切需要解决的问题有三点:()解决线圈涨型过程中的电磁线翻趴以及绝缘损伤现象()解决线圈涨型后的形状反弹现象()解决线圈涨型后的形状一致性问题8?EQS48?EQS(244.4)I1.020.05A184H8()0.072012:12R05.75。24202:13026.5R0.530。30。90。025.35.A3310.1图 定子冲片示意图 线圈制造工艺流程根据常规线圈的制造工艺将线圈制造工艺分为以下步骤:()线圈梭形绕制()热压线圈()线圈涨型()绝缘包扎()耐压试验检测及外形尺寸检测其中线圈热压、绝缘包扎、耐压试验检测、外形尺寸检测的工艺方案设计与常规线圈制造工艺相同文中不再做详细阐述 储能电机的定子线圈采用单聚酰亚胺氟 复合薄膜绕包烧结铜扁线本身自带绝缘即可满足产品电气性能不需要进行热压工序 本文只针对线圈梭形绕制(单个线圈梭形绕制)和涨型(两个线圈同时涨型并做好内外标记)的两个制造的工艺进行详细介绍 研究要点.定子线圈梭形绕制装置的设计根据图纸要求线圈梭形绕制装置的设计必须保证电磁线进行绕制时截面宽度为.、深度方向为.对绕梭装置的尺寸公差要求严格 针对这么小尺寸的定子线圈设计的绕梭装置在能满足图纸要求的情况下还需要考虑绕梭装置如何同绕梭机设备的过渡连接为此我们设计了专用绕梭装置如图 所示并进行了梭形试绕 线圈绕制时采用了单个线圈绕制这样成品线圈的截面尺寸可以满足设计要求 若采用两个线圈同时绕制梭型则在绕制过程中无法控制电磁线的反扒特别容易出电磁线扭曲、翻趴无法保证成品线圈的截面尺寸符合图纸要求?图 梭形绕制装置如图 所示梭形绕制装置的模芯、夹板和定位尺作用为保证线圈的梭形尺寸螺杆既可以同绕梭设备连接又可以将模芯和夹板通过垫片和螺母锁紧 此梭形装置很好的解决了上述问题用此装置制作的梭形线圈满足要求绕制完成的梭形如图 所示图 定子线圈梭形.定子线圈涨型装置的设计.设计要求及涨型装置的成品图()解决线圈涨型过程中的电磁线翻趴现象以及绝缘损伤现象()解决线圈涨型后的形状反弹现象()解决线圈涨型后的形状一致性问题?图 涨型装置成品图.设计内容本设计提供了一种涨型装置如图 所示它可以减少设备的投入减少外协费用 同时此涨型装置在防止线圈翻趴、提高电磁线绝缘的可靠性和端部尺寸的一致性等方面的效果突出 它是通过以下具体的设计方案解决上述技术问题的()设计底座与定位块:底座是整个装置的主架其上装配着各个零件 定位块为装置的核心零件其上有方形凹槽凹槽尺寸与线圈直边的截面尺寸相关 定位块与底座通过螺栓连接在涨型过程中起抓取及固定线圈直边的作用 定位块的设计既保证了线圈直线边尺寸又保证了在涨型过程中线圈的直线边不会出现翻趴现象()设计拉型模和角度限位块:拉型模的结构与定位块相似其与底座不进行固定连接 涨型时先用拉型模上的凹槽夹持线圈的另一直线边再沿滑轨移动拉型模至定位处这样就完成线圈的涨型过程 拉型模即可以保证定子线圈另一直线边尺寸又可以配合角度限位块如图 所示来完成直线边角度的成型和防止线圈回弹图 角度限位块()设计滑轨限位块:线圈涨型时滑轨限位块用于拉型模的移动轨道及限位主要用来保证线圈的跨距满足设计要求()设计鼻部固定块:鼻部固定块与底座不进行固定连接 涨型过程中鼻部固定块装于梭形线圈的两个鼻部即保证了线圈在涨型过程中端部的成型及一致性也保证了线圈上、下层之间的换向.定子线圈涨型技术()定子线圈梭形单个绕制完成后将两个梭形一起放置并采用人字形绑扎带将它们平包成一个整体并对内、外线圈做好标记涨型时必须按照标记进行涨型这样可以保证线圈出线方向在上下层的一致性和嵌线时在槽内左右位置的一致性 绑扎带作为线圈在成型过程中对绝缘的防护如图 所示图 定子线圈梭形绑扎图 涨型过程时的装夹()线圈涨型过程:如图 所示将绑扎好的线圈梭形装于定位块上并装好拉型模和鼻部固定块 通过拉型模的手柄将线圈提升然后沿着滑轨限位块进行拉伸拉伸到限位之后进行线圈的角度成型如图 所示 将拉型模内的直线边向下弯曲需要弯曲至角度限位块的位置在直线边弯曲的同时鼻部固定块需要同时跟随拉型模一起弯曲保证线圈端部的成型同时鼻部固定块保证了线圈鼻部的角度图 拉伸图 复型模()线圈涨型之后直线边的角度会有一定的误差 为此设计了线圈复型用的专用复型模如图所示 在线圈涨型之后将线圈放置在复型模上进行复型保证了线圈直线边角度的一致性()线圈复型后将绑扎带拆除检查线圈绝缘物损伤后对其进行工频耐压和匝间耐压 结语()本文设计了小跨距铜扁线线圈涨型装置该装置成功实现了飞轮储能电机的定子线圈成型制作电机的成品线圈均通过了形状检验和耐压试验 同时由此工艺制作的定子线圈在下一工序(嵌线)的使用中也反映良好 由此实践验证可知本文涉及的小跨距铜扁线线圈制造工艺的研究较为成功()对于特殊尺寸的线圈而言该研究可以减少对设备的使用 同时针对线圈的电磁线在制作过程中的翻趴、反弹、一致性、绝缘保护等工艺难点提出了有效的解决方法具有较高的工程使用价值参考文献 张义全.线圈绝缘工艺学.北京:机械工业出版社.徐君贤.电机与电器制造工艺学.北京:机械工业出版社.方日杰.电机制造工艺学.北京:机械工业出版社.作者简介:张旭 男 年生毕业于大连海事大学电气工程及其自动化专业现从事电机电工工艺研究工作.收稿日期:(上接 页)?/T0.30.250.20.150.10.050 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800?/Hz图 气息磁密 频谱分析结果?/m s20 25.0 2.0 15.0 1.0 0500 100 2000 3000 400 5000 6000 7000?/Hz图 机脚振动测试 频谱分析结果从图、图 时、图 频域试验测试结果可以看出突出线谱基本反映了电机的动力性能为后续振动治理工作提供方向可作为异步电机振动控制的依据 结语本文对首先对异步电机负载工况下电气性能、动力性能(振动控制治理等)进行了基于数值仿真方法的分析计算然后编制了异步电机振动的试验方案建立异步电机动力试验系统对异步电机动力试验样机进行了试验最终的动力时、频域测试结果可为后续振动控制与噪声治理提供方向可作为异步电机振动动力学优化的重要依据参考文献佟宁泽.大中型感应电机电磁力及定子振动分析.沈阳工业大学.陈永校等.电机噪声的分析和控制.杭州:浙江大学出版社.董伟.某型特种永磁电机电气性能分析及优化.防爆电机.李广艺.隔爆型单绕组双速三相异步电动机性能分析.防爆电机.秦庆霞.异步电机的矢量控制.防爆电机.作者简介:王建淞 男 年生毕业于东北石油大学机械设计制造及自动化专业现从事炼油化工行业工作.收稿日期:(上接 页)分析方法等为今后开发永磁电机奠定了基础参考文献 王秀和.永磁电机.北京:中国电力出版社.张红枝陈金刚.低压变频调速电机的特点和变频调速节能控制应用.防爆电机.杨光周勤凤.永磁三相同步电动机装配工艺.防爆电机.作者简介:徐晓慧 女 年生毕业于哈尔滨理工大学电气自动化专业现从事电机设计工作.收稿日期: