中车永济电机有限公司，山西 永济 044502
摘要：以往电机线圈的压制工艺是在不同的固化温度、固化时间下, 经过多次的试样制作、性能测定才能确定下来。这种传统方法试样制作复杂,材料用量大,影响因素多、分析困难,费时费力。采用了热分析方法后,就可准确、快速地确定固化工艺范围,既省时又省力。采用热分析方法所制定的模压工艺参数,能保证成品线圈的绝缘性能达到最佳水平。这一方法的使用为生产工艺的制定开辟了新路，它是热分析应用领域中的一个尝试。
关键词：热分析技术；电机线圈固化工艺；
前言：电机成型线圈热压成型工艺是电机制造工艺过程中的一道重要工序,其热压型装备是保证中型电机成型线圈是否合格的主要硬件装置,它的优劣直接影响和决定整台电机的质量和生产率。直角拐角处的压变形使局部晶体点阵畸变和晶粒缺陷的增加,造成点阵电场的不均匀性而加剧对电子波散射,使线圈的电阻率提高,引起线圈局部发热, 影响其导电性能。
一、热分析技术
在编绕磁极线圈过程中,在直角拐角处产生了剧烈的塑性变形,直角内侧材料聚集、直角外侧材料被拉伸,致使密度增大;直角处的压弯区域内,材料的组织晶粒发生变化,内部位错密度增大,造成位错的缠结网络,从而增加其强度、硬度及弹性。未经再结晶退火热处理的磁极线圈,按装压工艺进行装压时无法成型,当油压机卸压后,由于线圈直角处的冷作硬化现象,造成线圈反弹后又恢复到原来的形状。对于铜带材料,要消除冷作硬化现象,必须进行再结晶退火处理。另一方面在铜带编绕压弯后,由于晶体点阵畸变和晶粒缺陷的增加,造成点阵电场的不均匀性而加剧对电子波散射,从而使电阻率增大,这对磁极线圈的性能影响是很大的。试验表明,再结晶退火处理可消除因冷加工形变造成的铜材电阻率的变化,使电阻率恢复。因此,从消除冷作硬化现象和恢复电阻率等方面的要求,磁极线圈的再结晶退火热处理过程是该产品制造工艺中的一个关键工艺环节。线圈热压前, 要对其采取真空干燥处理,以利于减少热压时胶的流失,改善热压固化后的绝缘质量和提高热压效率。热压时,模具温度先按工艺要求调整好,待达到工作温度后,将几组包好主绝缘的线圈正确地安放在热压模的底板上。根据线圈的尺寸,调整好工作压力,放上上压头压紧直线部分,再夹好端部夹板。加压时要使两侧压力平衡,防止线圈倾斜。用卡尺检查鼻部升高并及时校正。线圈在要求的压制温度下按工艺规定的时间保温保压后便可卸模。
二、热分析技术在确定电机线圈固化工艺上的应用
1.固化反应温度的确定。固化反应的起始反应温度和峰值温度受升温速率的影响。根据数据绘制的升温速率把峰值曲线外推至升温速率为“零”处所对应的温度视为等温固化时反应速率最快时的温度。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆固化产物的性能受固化温度和固化时间的影响较大,对时间和温度进行适当的调整可达到同一固化程度。无论是导电腻子填充型局部内均压层，还是表面涂刷型局部内均压层技术，其屏蔽效果和对线圈绝缘介质损耗的优化效果均受到很多因素的影响。研究表明，内均压层的表面电阻值、内均压层与导线的接触方式等均会影响线圈绝缘介质损耗。因此,在生产中可根据具体条件适当调整工艺。在编绕时,需要控制编绕机运转,边运转边用木锤击打垫木条,保证线圈与模具“伏贴”,特别注意各直角拐角处的编绕,每半圈调整压紧压块一次,使磁极线圈在轴向呈螺旋状,依次递推,直至达到图纸要求的匝数。在装压成形工序中,先将胚料线圈轴线铅垂地放在压机工作台上的专用夹具上,按图纸要求的尺寸进行装压,卸压后线圈应当伏贴,达到技术要求的尺寸。
2.热压型结构。采用直臂杠杆机构实现上压力,侧压缸(主压缸)放置在右侧,上压缸和侧压缸均采用两个以使受力均匀且减小缸体尺寸,上压缸放置在左侧平板上,利用四杆机构实现两上压缸运动同步, 用平板的移动带动杠杆转动,使上压头让出上部空间,从而实现工件的装卸方便,床身下部的小液压缸控制平板的转动,上压头位置通过螺旋螺母装置来调节,以实现对不同尺寸零件的加工变温场中温度自控系统的总体设计控温系统由温度传感器镍铬-镍硅E型热电偶、动圈式温度指示调节仪、电加热板、交流接触器、中间继电器、电源开关和接线端子板等元件组成一个二位式炉温自调系统。从而控制电加热板的通电和断电。当炉温偏差在调节器输出交流接触器C接通,电热丝得电,电炉以全功率加热,炉温以5℃/min上升,当炉温上升至偏差大于5℃时,调节器输出接触器断开,电炉停止供电。由于电炉存在热惯性,炉温在停止供电后的一段时间内仍继续上升一段才开始下降。当炉温下降至偏差为-5℃以下时,调节器又输出电炉又以全功率加热,同样由于热惯性,炉温继续下降一段后才又开始上升。此后,调节器的工作周期性地重复上述过程,因此系统的调节过程是一个稳定的持续振荡过程。
3.后处理工艺。一般情况下，当线圈绝缘出现介质损耗因数及其增量不能满足合同或标准等技术要求时，制造厂商就只能剥去线棒主绝缘并重新生产，这就造成了绝缘材料、工业能源、人员、工时等的极大浪费，增加了电机的制造成本，额外增加了工业废料的排放。由于中线、极间接线不能用条形线圈焊接，以往都是用火焰焊接，焊接效率低且不易焊透，焊接空间狭窄，火焰对周围绝缘损坏严重。本次焊接时定制了叉形感应圈，使感应圈能够对焊接部位充分加热，又由于是卧式焊接，可以对接头根部进行填料，充分保证了接头质量。这既不利于企业形成节能环保的生产模式，也不利于国家绿色低碳的经济发展。而在实际生产中，该分散性又不可避免。因此，如何在线圈绝缘介质损耗超标的情况下进行处理，具有较大的实际意义。将专用工装与转子外圆固定，可以沿转子外圆转动，外部风管与工装连接，风口为扁口，可对两个并头同时冷却，这样可实现正在焊接处与上一个焊完的并头同时冷却。充分保护好绝缘，经过实际运用保护效果很好，改善了操作环境，大大提高了焊接效率。在试验完毕后，我们切开了二个焊接完毕的并头，钎缝没有缺陷。后处理工艺（即对成型线圈进行加热进一步固化绝缘或消除固化应力及其界面效应）只适用于绝缘固化不彻底或相容性较差的情况。经过后处理后，额定电压为15.75kV的多胶模压试验线棒的介质损耗因数的起始值异常及其增量较大的现象有明显改善。对于线圈绝缘固化彻底而绝缘层间或导线与绝缘之间发空的情况，后处理工艺的效果不明显。经过后处理后，多胶模压绝缘体系的试验线棒的介质损耗因数起始值有所降低，但介质损耗增量变化不大
结束语:随着现代科学技术的发展,电机制造业对高效和高精度电机成型线圈热压型机的需求越来越迫切。高效和高精度电机成型线圈热压型机不仅能适应较宽的电机型号线圈系列,而且能够提供适宜的温度和压力,保证线圈热压成型后在外观、尺寸、紧密度、导电性和绝缘等级等方面达到技术要求。应用上述方法对其他几种常用的云母带胶固化工艺的预测结果也与实际生产工艺相吻合。热分析技术直接用于线圈模压工艺的制定,是电机线圈制造领域中的一个新的尝试。
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论文作者:骆媛媛,刘华竖,王斌, 刘华仙
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第12期
论文发表时间:2019/10/30
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