小型單端電機定子鐵芯簡易工裝設備

李煥娣

小型單端電機定子鐵芯簡易工裝設備

李煥娣

介紹了一種結構簡單、使用方便的抽取及壓入小型單端電機定子鐵芯工裝設備的設計思路、結構性能及工作過程。

電機；小型電機；單端電機；定子鐵芯

圖1 單端電機結構示意

近年來，各種礦用綜采設備所配置的電機品種越來越多，其中有一種被稱為單端電機其結構型式與通常的電機有所不同。在這種電機的機殼兩端中，非負荷端（見圖1中的A端）沒有可拆卸的端蓋，端部與機殼為一整體結構，端面上有3個出線孔；負荷端（見圖1中的B端）為通常的結構形式，端蓋與機殼通過螺栓相連接，定子鐵芯及繞組、轉子等部件就是從這一端裝入機殼內的。這種電機的定子繞組燒毀后不能用常規拆解和嵌進繞組的方法進行修復，只能將定子繞組連同定子鐵芯一起從機座內抽取出來再進行拆線、修槽、襯墊絕緣層、嵌線和浸漆干燥等。上述工序完成后，再將定子繞組連同鐵芯一起壓入機座內，以完成對定子繞組的修復更換。在單端電機定子繞組的修復更換工藝中，最關鍵的工藝是從電機機座內抽取及壓入定子鐵芯。為此，我們研制出專用于抽取及壓入單端電機定子鐵芯的工裝設備，經1年多的使用效果良好。

1 設備的結構特點及設計思路

由于我們所承修的單端電機容量較小，其定子鐵芯的內孔較小，另一端又被堵死，殼體內腔底端與定子鐵芯之間的空間太小，故要求抽取及壓入定子鐵芯的工裝設備設計要結構緊湊，關鍵部件的機械性能要滿足工作壓力的需求，設備運行要安全可靠。本著這一設計要求，提出的總體設計思路為：

①研制一套抽取胎具，該胎具裝入定子鐵芯內孔的適當位置時，由自動伸縮的卡爪卡住鐵芯底部端面，在外力的作用下，將嵌有繞組的鐵芯從機殼內抽取出來。

②研制一套傳動機構，該傳動機構可產生軸向拉力，拉動胎具使鐵芯克服與機殼的過盈配合接觸應力而產生位移，最終將鐵芯抽取出來。

③研制一套壓入胎具，在嵌線工藝完成后，用該胎具將定子鐵芯連同繞組一起壓入機座內。

2 具體研制內容

2.1 抽取鐵芯胎具

抽取鐵芯胎具（見圖2）由6部分組成：

圖2 抽取鐵芯胎具結構示意

①限位螺釘，其作用是限定卡爪的伸縮范圍，既要使卡爪伸出的長度滿足卡住鐵芯的要求，又不能使卡爪全部伸出而脫落。在更換卡爪或壓縮彈簧時將限位螺釘擰出即可更換。

②壓縮彈簧，其作用是頂出卡爪以卡住鐵芯端面，同時又可在人工作用下縮回以便使胎具整體裝入定子鐵芯內腔。

③卡爪，胎具的核心部件，用于卡住鐵芯。

④卡爪庫，用于卡爪導向。

⑤套筒，胎具的支撐件，其他部件均固定在套筒上。

⑥拉桿，胎具的重要部件，抽取鐵芯就是通過施加在拉桿上的拉力而實現的。

卡爪和拉桿是抽取鐵芯胎具在工作時的主要受力部件，在設計其幾何尺寸和選材上需做強度驗算。

已知鐵芯外徑與機座內孔的配合過盈量為0.05 mm，其配合接觸應力≤600 kN。3個卡爪平均受最大載荷≤200 kN。

卡爪選用65Mn彈簧鋼制作，經調質后的屈服強度δs為800 Pa，故其最小截面積為：S1=200×103/ 800=250 mm2。

卡爪截面幾何尺寸設定為20×18，其截面積為360 mm2，安全系數為1.44倍。

拉桿選用42CrMo合金結構鋼制作，經調質后的屈服強度為950 Pa，故其最小截面積為S2=600×103/ 950=632 mm2。

拉桿為 T44×7梯形螺紋結構，絲底直徑為36 mm，截面積為1 017 mm2，安全系數為1.6倍。

通過應力驗算得知，抽取鐵芯胎具的兩種主要受力件之強度均符合要求，后來的使用情況也證明了這一點。

2.2 螺旋傳動機構

螺旋傳動機構由4部分組成：

①支座，螺旋傳動機構的支撐件用螺栓直接固定在電機機座上，以防止在運行過程中松動錯位。

②壓力軸承，其作用是減小螺母端面的摩擦阻力。

③壓套，作用之一是加大壓力軸承的接觸面積以安裝與載荷相匹配的壓力軸承，作用之二是其孔用作拉桿的導向。

④螺母，擰在抽取鐵芯胎具的拉桿上，通過擰動螺母使其壓在支座上對拉桿產生拉力以實現將鐵芯從機座內抽出。

圖3 抽取鐵芯工作原理

3 抽取鐵芯的工作過程及工作原理

抽取定子鐵芯時，先將電機機座開口向上垂直放在帶有T形槽的工作臺上，并用T形螺栓將其與工作臺緊固，以防止在承受扭力時轉動。然后將抽取鐵芯胎具放入鐵芯內孔中。在放進胎具時用手工將伸出套筒外的卡爪壓入套筒內，待胎具放到位時，由于定子鐵芯與機座有一定的空隙，胎具下面的3個卡爪在壓力彈簧的作用下自動彈出，將鐵芯底端面卡住。第3步將螺旋傳動支座安裝在機座上并用螺栓緊固，將螺母擰在拉桿上緊貼壓墊。至此工裝安裝完畢。

應用螺旋傳動的工作原理，在人工外力的作用下強制旋轉螺母，使其將拉桿向上拉起，并通過卡爪帶動鐵芯向上移動，直至將鐵芯連同繞組拉出機座。

4 壓入鐵芯胎具

電機定子繞組更換完畢后，須將定子鐵芯連同繞組重新壓入機殼內。壓入鐵芯的胎具就是一個套筒，其內外徑分別與繞組外徑及機座內徑留1 mm～2 mm間隙，而高度正好是鐵芯外端面到定子機座外端面的距離，這樣可準確控制壓入鐵芯的位置。

在壓入鐵芯時，同樣將機座開口向上垂直放置，然后將套筒放入相應位置上，并在套筒上放一塊厚鋼板，用立式壓力機或50 t手動千斤頂將鐵芯逐漸壓入機座內，直到到位為止。

5 使用情況

我們所研制的抽取及壓入小型單端電機定子鐵芯工裝設備已運行近1年了，應用此設備先后對20多臺單端電機繞組進行了更換修復，至今設備運行正常，設備上的卡爪及拉桿等主要受力部件完好無損，證明部件的結構設計和材料選擇是合理的。該設備結構緊湊，重量輕，操作簡單，省人省力，受到操作者的好評，說明此項設計研制是非常成功的。

6 結束語

抽取及壓入小型單端電機定子鐵芯工裝設備的研制成功，為今后修復容量更大的單端電機積累了經驗，對于其他結構型式的電機當需要抽取鐵芯時，上述方法也是可以借鑒的。

Brief Talks on Equipments for Installation of the Stator Core in Small Motor

Li Huandi

This article introduced the design ideas,structure,performance and working process of a equipment, which can easily extracting and pressing the stator core from or into the small motor.

motor;small motor;single-ended motor;stator core

TM3

A

1000-4866（2010）03-0001-02

2010-05-13。

2010-05-26。

李煥娣，女，1972年出生，現在大同煤礦集團公司中央機廠工作，助理工程師。