高功率密度高壓電機(jī)定子調(diào)同心度的工藝改進(jìn)

引言

高功率密度高壓電機(jī)具有同規(guī)格條件下功率大、結(jié)構(gòu)緊湊、性價(jià)比高的優(yōu)點(diǎn),因此深受國(guó)內(nèi)外客戶的喜愛。目前市面上主要有兩種結(jié)構(gòu)的高功率密度電機(jī),區(qū)別在于定子鐵芯的固定方式不同,一種是鐵芯與機(jī)座內(nèi)壁固定,另一種是鐵芯與機(jī)座底腳固定。其中鐵芯與機(jī)座底腳固定的電機(jī)結(jié)構(gòu)特殊,裝配難度大,尤其是定子同心度的調(diào)整工藝,如果選擇不合理,不但會(huì)延長(zhǎng)裝配時(shí)間,還會(huì)影響定子同心度的調(diào)整精度。定子同心度調(diào)整精度差會(huì)引起電機(jī)振動(dòng)大、電磁響聲等故障,所以選取合適的定子同心度調(diào)整工藝尤為重要。

1傳統(tǒng)的定子裝配工藝方法

鐵芯與機(jī)座底腳固定方式的定子簡(jiǎn)稱吊入式定子,鐵芯和機(jī)座側(cè)板不接觸,定子鐵芯的電磁力引起的振動(dòng)通過定子鐵芯底腳向機(jī)座下部底腳板傳遞,能夠很好地減小電機(jī)的振動(dòng)。定子鐵芯是通過幾根螺桿緊固的,片間壓力和剩余壓力的保證給定子提供了一定的剛性,但這種剛性是有限的,日常操作過程中不注意細(xì)節(jié)容易引起鐵芯變形,此類電機(jī)裝配時(shí)需調(diào)整定子鐵芯內(nèi)圓與機(jī)座止口內(nèi)圓的同心度。同心度調(diào)整不到位會(huì)導(dǎo)致電機(jī)氣隙不均,電機(jī)試驗(yàn)時(shí)容易產(chǎn)生電磁響聲和振動(dòng)現(xiàn)象,氣隙均勻度差還會(huì)導(dǎo)致電機(jī)使用過程中故障頻發(fā),嚴(yán)重縮短電機(jī)使用壽命。

1.1氣隙調(diào)整法

電機(jī)裝配后通過測(cè)量電機(jī)氣隙的方式來調(diào)整定子位置、保證定子同心度的方法稱之為氣隙調(diào)整法。先把定子鐵芯吊入機(jī)座,然后裝配電機(jī),為了保證氣隙測(cè)量方便和提高氣隙測(cè)量準(zhǔn)確度,裝機(jī)時(shí)不裝擋風(fēng)板和擋風(fēng)圈。如圖1所示,電機(jī)裝配后使用氣隙塞尺測(cè)量電機(jī)氣隙,根據(jù)測(cè)量結(jié)果拆機(jī),通過增減定子鐵芯底腳處的墊片數(shù)量來調(diào)整定子鐵芯在機(jī)座中的上下位置,之后再裝機(jī)測(cè)量氣隙,利用定子鐵芯底腳處的調(diào)節(jié)螺絲調(diào)整定子鐵芯的左右位置,最終保證定子鐵芯與機(jī)座的同心度。定子鐵芯位置每調(diào)整一次都要再次測(cè)量氣隙,直至氣隙均勻度滿足圖紙、工藝要求為止。氣隙調(diào)整到位后再拆掉電機(jī),拆機(jī)時(shí)應(yīng)注意盡量保護(hù)好軸承,防止重要零部件發(fā)生磕碰損傷,安裝定子擋風(fēng)圈、擋風(fēng)板后復(fù)測(cè)氣隙合格再進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)。

1.2同心度調(diào)整法

高功率密度電機(jī)使用氣隙調(diào)整法安裝,氣隙調(diào)整合格后需再次拆機(jī)安裝擋風(fēng)板和擋風(fēng)圈,重復(fù)安裝不但耗費(fèi)大量的人工和時(shí)間,還會(huì)增加零部件磕碰損傷風(fēng)險(xiǎn)。為解決這個(gè)問題,可以使用定子鐵芯內(nèi)圓和機(jī)座止口內(nèi)圓同心度調(diào)整工裝來調(diào)整定子同心度,定子同心度調(diào)整后直接裝機(jī)試驗(yàn),不需要再拆機(jī)。

具體方法是仔細(xì)清理定子鐵芯內(nèi)圓需要校正跳動(dòng)的位置,將鐵芯吊入機(jī)座,再將機(jī)座吊上鑄鐵平臺(tái),在平臺(tái)合適位置利用梯形塊固定同心度調(diào)整工裝的支座,使用量具測(cè)量工裝轉(zhuǎn)軸外圓到機(jī)座止口的距離,根據(jù)測(cè)量結(jié)果粗調(diào)機(jī)座的高度和左右位置。將工裝上的百分表支架移動(dòng)到機(jī)座止口下方并安裝百分表,轉(zhuǎn)動(dòng)手輪讀取百分表數(shù)值,測(cè)量機(jī)座止口內(nèi)圓相對(duì)于工裝轉(zhuǎn)軸外圓的跳動(dòng),按照工裝上百分表顯示的跳動(dòng)值精確調(diào)整機(jī)座位置,機(jī)座上下位置使用墊片調(diào)整,左右位置通過平臺(tái)上設(shè)置的臨時(shí)頂絲調(diào)整,最終保證機(jī)座兩端止口內(nèi)圓與工裝同心,同心度≤0.1mm。將工裝表面帶有百分表的支架移動(dòng)到定子鐵芯兩端內(nèi)圓下方,測(cè)量定子鐵芯內(nèi)圓相對(duì)于工裝轉(zhuǎn)軸外圓的跳動(dòng),根據(jù)測(cè)量結(jié)果調(diào)整定子鐵芯的位置,定子鐵芯上下位置使用墊片調(diào)整,左右位置使用機(jī)座上固定的頂絲調(diào)整,最終保證定子鐵芯內(nèi)圓與工裝同心,同心度≤0.1mm。整個(gè)調(diào)整過程如圖2所示。

圖2 利用同心度調(diào)整工裝調(diào)整定子同心度示意圖

通過上述方法可以保證鐵芯內(nèi)圓與機(jī)座兩端止口內(nèi)圓同心度≤0.2mm。定子鐵芯內(nèi)圓與機(jī)座止口內(nèi)圓同心度調(diào)整完畢后直接穿入轉(zhuǎn)子進(jìn)行裝配,然后進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)。

2傳統(tǒng)定子裝配工藝的缺點(diǎn)

2.1氣隙調(diào)整法缺點(diǎn)

定子嵌線浸漆后定子鐵芯內(nèi)圓殘留的漆瘤和漆膜、轉(zhuǎn)子浸漆后轉(zhuǎn)子外圓漆膜厚度不均、轉(zhuǎn)子外圓跳動(dòng)、定子內(nèi)圓跳動(dòng)等因素都會(huì)影響氣隙測(cè)量的準(zhǔn)確性[2],工具精度及測(cè)量人員能力不同也增加了氣隙測(cè)量的不準(zhǔn)確性,以上因素會(huì)導(dǎo)致定子同心度調(diào)整精度不高,電機(jī)試驗(yàn)時(shí)極易出現(xiàn)電磁響聲、電機(jī)振動(dòng)大等問題。電機(jī)使用上述方法安裝需要多拆裝一次電機(jī),試驗(yàn)不合格返工也會(huì)增加電機(jī)拆裝次數(shù),重復(fù)安裝增加了零部件磕碰損傷風(fēng)險(xiǎn)和電機(jī)裝配時(shí)間。

2.2同心度調(diào)整法缺點(diǎn)

裝配時(shí)需要使用平臺(tái),平臺(tái)的平面度直接影響到同心度調(diào)整結(jié)果。機(jī)座止口與工裝外圓同心度調(diào)整到位以后才能調(diào)整定子鐵芯內(nèi)圓與工裝的同心度,調(diào)整時(shí)間過長(zhǎng)。定子內(nèi)圓跳動(dòng)、定子內(nèi)圓漆膜等因素都會(huì)影響同心度測(cè)量的準(zhǔn)確性,調(diào)整工裝加工保護(hù)難度大、測(cè)量工具的精度和測(cè)量人員能力不同也增加了同心度測(cè)量的不準(zhǔn)確性,電機(jī)試驗(yàn)時(shí)也容易出現(xiàn)電磁響聲、電機(jī)振動(dòng)大等問題。電機(jī)試驗(yàn)不合格返工增加了電機(jī)拆裝次數(shù),重復(fù)安裝增加了零部件磕碰損傷風(fēng)險(xiǎn)和電機(jī)裝配時(shí)間。

3采用激光跟蹤儀調(diào)整定子同心度一3D視圖評(píng)價(jià)法

激光跟蹤儀具有極其強(qiáng)大的空間檢查能力,利用激光跟蹤儀采集相關(guān)數(shù)據(jù)創(chuàng)建3D視圖,可評(píng)價(jià)定子鐵芯內(nèi)圓和機(jī)座止口內(nèi)圓同心度,通過測(cè)量結(jié)果調(diào)整鐵芯內(nèi)圓和機(jī)座止口內(nèi)圓同心度,保證同心度≤0.2mm,相關(guān)步驟如下:

在機(jī)座兩側(cè)止口內(nèi)圓上選取8個(gè)點(diǎn)并對(duì)稱均布,檢查8個(gè)點(diǎn)位置是否有磕碰損傷,若有磕碰損傷需要改變測(cè)量位置:測(cè)量位置基準(zhǔn)面清理干凈,不能有污物。利用激光跟蹤儀探頭記錄位置并反饋到電腦軟件中,軟件會(huì)根據(jù)采集的8個(gè)點(diǎn)自動(dòng)分析出一個(gè)圓形及圓心信息,兩圓心連接形成一條軸線。激光跟蹤儀探頭擺放位置如圖3左側(cè)視圖所示。

在定子鐵芯兩端內(nèi)圓上下左右先后選取4個(gè)點(diǎn),徹底清理4個(gè)點(diǎn)位置的漆膜、漆瘤,保證測(cè)量基準(zhǔn)面干凈,利用激光跟蹤儀探頭記錄其位置并反饋到電腦軟件中,軟件會(huì)根據(jù)采集的4個(gè)點(diǎn)自動(dòng)分析出一個(gè)圓形及圓心信息,兩圓心連接形成另一條軸線。激光跟蹤儀探頭擺放位置如圖3右側(cè)視圖所示。

通過調(diào)節(jié)墊片及頂絲裝置移動(dòng)定子鐵芯上下左右位置,調(diào)整定子鐵芯內(nèi)圓軸線(即定子鐵芯C、D兩面圓心形成的軸線),如圖4所示,使其與機(jī)座兩側(cè)止口內(nèi)圓(即A、B兩面)圓心形成的軸線直線距離≤0.2mm,從而保證定子鐵芯和機(jī)座的同心度。

43種定子調(diào)同心度方法耗時(shí)對(duì)比

以上介紹了3種定子調(diào)同心度的方法,調(diào)整方法不同,調(diào)整的效率及精度也各不相同,下面列表對(duì)3種調(diào)整方法的特點(diǎn)及消耗的工時(shí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),如表1所示。

采用氣隙調(diào)整法安裝電機(jī),測(cè)量氣隙后定子鐵芯上下位置調(diào)整時(shí),為了避免定轉(zhuǎn)子磕碰,需要拆機(jī)抽出轉(zhuǎn)子增減底腳處的墊片,增加了裝配工作量。這種方法調(diào)整的定子同心度精度較差,試驗(yàn)返工率較高,綜合考慮上述因素,工藝部門按照1.8倍的返工系數(shù)制訂了定額工時(shí)。采用同心度調(diào)整法安裝的電機(jī)調(diào)整時(shí)受限制因素較多,定子同心度調(diào)整精度差,造成試驗(yàn)返工率也較高,綜合考慮工藝部門按照1.5倍的返工系數(shù)制訂了定額工時(shí)。采用基于激光跟蹤儀的3D視圖評(píng)價(jià)法安裝后定子同心度精度很高,沒有因?yàn)橥亩日{(diào)整問題導(dǎo)致的返工,工藝部門沒有給返工系數(shù)。

從表1可以看出,利用激光跟蹤儀,使用3D視圖評(píng)價(jià)法調(diào)整定子同心度具有極高的效率和精度,能大量節(jié)約成本和人工。

5結(jié)論

(1)吊入式定子裝配時(shí)需要調(diào)整定子同心度,本文介紹了3種調(diào)整方法,每種都可以實(shí)現(xiàn)同心度的調(diào)整,每種調(diào)節(jié)方法都有各自的特點(diǎn)。

(2)使用氣隙調(diào)整法、同心度調(diào)整法調(diào)整的定子精度不高,試驗(yàn)返工率較高,主要是因?yàn)橄嚓P(guān)數(shù)據(jù)測(cè)量時(shí)受限制因素較多,浸漆殘留的漆膜漆瘤、測(cè)量工具精度、定子內(nèi)圓跳動(dòng)、轉(zhuǎn)子外圓跳動(dòng)、人員操作技能都是很重要的影響因素。

(3)利用激光跟蹤儀調(diào)整定子同心度的方法調(diào)整精度很高,測(cè)量時(shí)只需要保證測(cè)點(diǎn)位置清理干凈,所有數(shù)據(jù)生成都由電腦、遙控器互聯(lián)操作,避免了人員操作技能的干擾,調(diào)整精度很高,試驗(yàn)通過率極高。