直流電機電樞繞組彎折裝置設計與應用

羅世對

（廣西恒達電機科技有限公司，廣西 來賓 546100）

0 引言

大中型直流電機的電樞繞組由若干根扁銅線相接安裝在鐵芯槽內，這些扁銅線在安裝完成后需要將兩端的端部彎折后，按一定的要求聯接。大中型直流電機電樞繞組的扁銅線通常比較粗，若采用手工折彎勞動強度大，且彎折的尺寸統一性難以保證，易造成電樞繞組整體布線不規范，影響轉子的動平衡性能。

1 直流電機電樞繞組彎折存在的問題

如圖1 所示，直流電機主要由轉軸8、電樞鐵心5、電樞繞組7、換向器1 等組成，運行時轉動的部分稱為轉子，其主要作用是產生電磁轉矩和感應電動勢，電樞繞組是電機的關鍵零部件之一，其質量控制是直流電機再制造的重難點[1]。

圖1 直流電機的結構組成

電樞繞組由多個線圈按一定規律經換向片連接成整體，嵌放在電樞鐵心槽內。線圈通常采用漆包線或玻璃絲包扁銅線[2]，用于產生感應電動勢和電磁轉矩，從而實現能量轉換，是電機的重要零部件[3]。在直流電機再制造過程中，其電樞繞組的加工制作主要有以下幾道工序：扁銅線的校直與下料截斷、兩端氧焊、扁銅線疊合、彎U 形、端部隔絕緣、包扎、拉制成型和壓端面圓弧。其中，扁銅線校直與下料截斷、拉制成型兩道工序最為關鍵，精度要求高，難控制。首先，電樞繞組必須具備正確的空間角度及尺寸，才能自如地放入電樞鐵芯糟中；其次，在校直與下料截斷、拉制成型過程中，電樞繞組必須保證扁銅線絕緣完好不被破壞，同時U 形彎曲處不翹曲變形[1]。

對于電樞繞組上比較粗的扁銅線，若采用手工折彎，則勞動強度大且彎折的尺寸統一性難以保證，結果是在扁銅線安裝到轉子上的線槽內時易造成整個電樞繞組整體布線不規范，影響轉子的動平衡性能并容易在繞組元件引出線與換向片的連接處發生焊接質量不良，導致電樞繞組短路，嚴重時甚至會將電動機燒毀，是直流電動機常見故障之一[4]。

2 電樞繞組彎折的技術創新

為解決電樞繞組手工折彎技術難題，廣西恒達電機科技有限公司技術團隊根據多年電機再制造經驗，設計出一種直流電機電樞繞組彎折裝置。其結構簡單，可快速有效彎折直流電機電樞繞組，且能保證彎折度可控性，提高工作效率，保證直流電機再制造的質量。

2.1 直流電機電樞繞組彎折裝置結構設計

設想的直流電機電樞繞組彎折裝置主要由安裝在底座上的用于夾持電樞繞組兩端的兩個夾模構成，兩個夾模的安裝底板通過鉸鏈聯接，從而可以改變兩個夾模的相互夾角，實現電樞繞組端部彎折并確保彎折角度的可控性，提高各電樞繞組彎折的一致性，并減少工人的勞動強度和提高工作效率。

直流電機電樞繞組彎折裝置的具體結構如圖2所示。第一夾模10 安裝在底座1 上，其底板9 兩側設有滑軌8 及頂壓塊7，底板靠近轉動部一段上設有與頂壓塊7 配合形成夾持縫6 的凸沿3，夾模10可通過頂壓塊7 上的調節螺桿11 調節夾持縫6 的寬度。頂壓塊7 與凸沿3 相向的一側均設有膠墊5，且位于夾持縫6 一側設有長度刻度標記4。第二夾模12 位于第一夾模10 的一側，設計方案和第一夾模同理，不同的是第二底板通過轉軸2 與底座1 鉸接，使第二夾模可整體繞轉軸2 轉動，與第一夾模形成夾角，配合實現電樞繞組彎折。在第二夾模遠離轉動部的一端設有彎折臂15 以獲得較長力臂，手握彎折臂15，可以實現一般人能輕松地扳動第二夾模繞轉軸2轉動，改變兩個夾模的相互夾角，實現電樞繞組端部彎折。

圖2 直流電機電樞繞組彎折裝置結構示意圖

2.2 直流電機電樞繞組彎折裝置在生產實踐中使用

本裝置在設計改進過程中的實踐實例如圖3 所示。經過應用于車間彎折電樞繞組，驗證了本彎折裝置的可行性和對比人工彎折省力、準確、效率高等優點，同時也發現本裝置在設計初期實際存在的問題：（1）兩個夾模均可轉動易產生相互的運動干涉，不易固定，致使彎折的角度準確性不易控制。（2）調節螺桿數量較多。兩頭均設調節螺桿易出現夾持縫兩頭寬度不一的問題，造成電樞繞組在夾持縫中受力不均，且調節時費時費力。（3）電樞繞組彎折區域由于沒有緊貼彎折的介質，彎折弧度的統一性仍不夠理想。（4）試驗彎折過程中，電樞繞組上的絕緣層易受到夾模棱邊的損壞刮花。（5）裝置體積質量較大。

圖3 直流電機電樞繞組彎折裝置改進前應用實例圖片

針對以上問題重新設計改良后，本裝置夾模改由滑軌、頂壓塊、調節螺桿構成如圖2 所示。第一夾模固定安裝在底座上，第二夾模通過設置在夾持縫一端的轉動部可相對第一夾模轉動。轉動軸設置在第二夾模同時靠近第一夾模和夾持縫的一個角上，可避免在第二夾模圍繞轉動部轉動時，第二夾模上的部件與第一夾模產生運動干涉。轉動部上設置可轉動安裝在底座上的轉軸，形成彎折部，使電樞繞組可以緊貼彎折部弧形外壁彎折，提高彎折區域的彎折弧度質量。為在彎折過程中更好地保護電樞繞組，頂壓塊和凸沿相向的一側上均設置軟墊，避免在彎折過程中過硬的棱邊損傷刮花電樞繞組上的絕緣層。通過彎折臂的設計使工人在彎折電樞繞組時，降低彎折所需力量。最后，在第一夾模和第二夾模位于夾持縫一側的長度刻度標記和底座上的角度刻度標記有助于精準彎折電樞繞組。

在生產過程中，人工將待彎折的電樞繞組分別卡入第一夾模和第二夾模上的夾持縫內，旋轉調節螺桿調節夾持縫開合程度，將所需彎折的區域處于第一夾模和第二夾模之間，通過彎折部頂著電樞繞組的彎折側壁。在彎折電樞繞組端部時，扳動彎折力臂使第二夾模整體圍繞轉軸相對第一夾模轉動，使電樞繞組能緊貼彎折部的弧形外壁彎折，提高彎折區域的彎折弧度質量。

由于不同規格的直流電機的電樞繞組彎折角度不同，為此，第一夾模和第二夾模的具體形狀均不限定，可以設計為方形或者圓形，兩者的結構基本類似，此設計便于后期的維修工作。二者能夠實現開合夾持電樞繞組即可。底座可以固定或放置在外部的基面或者固定物上，提高使用的便利性。

3 創新效果

本裝置創新解決了傳統手工彎折電樞繞組尺寸不易控制、彎形質量不好而影響電機轉子的平衡性及繞組焊接牢固性的難題。該設計理念通過多年的實踐應用，取得良好效果，通過實踐證明其裝置的可行性，可提高工作效率和電樞繞組質量，達到節約成本效果。其具體表現在：

（1）結構簡單，便于裝置拆卸安裝和固定放置。

（2）操作容易，大大提高工人工作效率，減輕手工勞動強度，節約材料成本。

（3）該彎折裝置與電樞繞組接觸部位設有軟墊，可保護電樞繞組避免刮花。

（4）該彎折裝置設置有長度刻度標記與角度刻度標記，可以有效保證電樞繞組彎折時彎折角度的可控性，提高一致性。

4 結束語

在直流電機生產再制造過程中，電樞繞組是轉子電樞的關鍵零部件之一。傳統電樞繞組彎折連接多采用人工彎折，存在許多弊端。本文所論述的直流電機電樞繞組彎折裝置可有效保證電樞繞組彎折時彎折角度的可控性，提高電樞繞組彎折的一致性，同時減少工人勞動強度，提高電樞繞組的彎折效率。希望能為相關行業提供一定參考。