超高效電機的關鍵制造技術

摘 要：超高效電機實際上就是“精品電機”，效率的實現從理論上來說方法很多，但最重要的是工藝保證程度。電動機效率不斷提高的過程是產品不斷更新換代的過程，同時也是一個國家電機工業綜合水平的標志。

關鍵詞：超高效電機；能效標識；鑄銅轉子

高效電動機的設計要點就是要降低各項損耗，提高電動機效率。所采取的措施包括：應用特殊下線工具，提高定子槽滿率，增加了銅線的截面積；提高制造精度，縮短線圈端部長度，加強沖片和定子鐵心的制造質量，從而減少鐵耗和激磁電流及其引起的銅耗；改善轉子槽絕緣工藝，降低負載雜耗；合理的選擇硅鋼片的牌號，降低鐵損和定子銅耗。

1.電機效率的影響因素

電機損耗包括定轉子銅損耗、鐵損耗、機械損耗、雜散損耗等。降低電機損耗、提高效率的方法很多，降低定子銅耗的措施，主要包括減小定子電阻、縮短繞組端部長度；減薄絕緣，提高槽滿率、增加導線截面積、采用新材料降低電磁線的電阻率等；降低轉子鋁耗的措施，主要包括采用大截面積的轉子槽形和加大端環截面、提高鋁的純度、降低轉子電阻等；降低鐵耗的措施，主要包括采用低損耗的優質冷軋硅鋼片，減少電機的渦流損耗；調整槽形，選用合理的磁通量密度，減少基波鐵損耗；增加鐵心長度，減少磁通量密度來降低損耗；提高鐵心制造質量，保證硅鋼片表面的絕緣等措施；降低機械耗的措施，主要包括高效風扇結構及合理風路、提高葉片表面粗糙度，使風流暢通，提高風扇的效率，降低風摩耗；選用優質低摩擦軸承、潤滑脂、降低摩擦損耗；提高形位公差精度，保證電機整機裝配質量，降低摩擦損耗等；降低雜散損耗措施，主要包括定子槽采用多槽數，減少定、轉子槽口寬度，鐵心兩端采用非導磁材料；采用“正弦”繞組以削弱磁場中的高次諧波，削弱附加損耗，適當增加氣隙，轉子采用少槽，采用磁性槽楔，精確控制斜槽度，采用特殊斜槽等措施。

2.降低電機損耗的關鍵制造技術

2.1降低機械耗的技術措施

零部件尺寸采用中間公差及提高形位公差精度，保證零部件在運輸、裝配時不變形，同時保證電機整機裝配質量，從而降低摩擦損耗。生產經驗表明，采用軸承室滾壓工藝可有效提高軸承室配合部位的加工精度，減少軸承運轉精度帶來的一系列問題；采用軸承潤滑脂的在線定量注油技術，可穩定地控制潤滑脂的注人量，保證批量生產的高效電機機械耗穩定。中小型電機的軸承普遍采用滾動軸承，采用合適的優質潤滑劑。傳統的工藝方法是，在軸承裝配前在軸承內手工抹人潤滑油脂，然后裝配軸承，最后利用油槍再次對電機加注潤滑脂。這種手工加注油脂的方法存在的問題如下：涂抹量不易控制，對軸承部位潤滑、機械損耗都有影響；潤滑油脂易受污染，且手工抹人后電機零部件周圍有油污；工序多，操作不便。目前沒有能夠定量為電機注油的裝置。為有效控制潤滑脂的加入量，經過大量的技術驗證，確定應用自動注脂機、油管、快換接頭等實現電機在線裝配自動定量注油。該技術將注油機設置在電機裝配線的下線處，電機在裝配過程中無須加注油脂，電機下線時將裝配線自動定量注油裝置的快換接頭與電機注油管相連接，起動注油機即可自動定量為電機加注油脂。此裝置具有使用方便、定量準確、高效快捷的優點，目前在高效電機及其他電機中廣泛應用，并獲得國家實用新型專利。

2.2降低雜散損耗的技術措施

轉子外圓在電機生產廠家普遍采用車加工工藝。由于槽口鋁條的影響，車削交替從硬的硅鋼片到軟的鋁，因機床精度較差，轉子外圓加工后尺寸不穩定。如采用一刀車成加上部分轉子外徑加工余量較小，會使轉子外徑表面質量差、毛刺大，或者轉子表面片間粘連嚴重，導致電機雜耗大、溫升高、效率低，因此對轉子外圓車加工工藝過程、參數、質量檢驗標準等進行規范，顯得尤為重要。轉子的磁場換向頻率很低，轉子硅鋼片自身產生的磁滯損耗和渦流損耗可以忽略，雜耗主要來源于槽口部位鋁導條與轉子沖片外圓的導通形成的橫向電流損耗，需精車、焙燒、外圓特殊處理，增大轉子外圓導條與沖片、沖片與沖片之間的電阻，減小橫向電流引起的雜散損耗。通過分析，可在轉子精車時推廣應用新型刀具及工藝。大多生產廠家車轉子外圓時使用450正偏刀，刃傾角為正值，同樣的切削參數情況下，該刀的軸向分力較大，易使硅鋼片倒片及粘連。新工藝使用930正偏山特維克機夾刀，因刀具的軸向分力較小，可減少硅鋼片倒片及粘連，能有效提高轉子的表面加工質量。對轉子外圓按粗、精分開和一次車成兩種方法進行加工后對比，發現一刀車出的轉子表面顏色發暗，表面粗糙度也較差；而粗、精二次走刀車成的轉子表面明亮，表面粗糙度較好。只在精車時使用930正偏機夾刀，并選擇合適的切削參數對不同材料的硅鋼片進行了刀具耐用度、工件表面質量的驗證，表明此方法能夠獲得較高的刀具耐用度和加工質量。新工藝轉子外圓質量要求確定為：在開口槽時，以鋁條與硅鋼片之間是否有毛刺及表面粗糙度作為檢驗標準；閉口槽，以表面粗糙度作為檢驗標準。應用新工藝后，從加工后表觀質量看，毛刺減少、片間粘連得到有效控制，表面粗糙度提高。

結束語：

介紹了提高電機效率的一般措施。高精內徑滾壓工具在端蓋軸承室精車后增加滾壓工序，軸承室滾壓在搖臂鉆床進行，該工藝應用后尺寸精度、形位公差及表面粗糙度均有大幅提高，且質量穩定、效率較高。自動注脂機、油管、快換接頭等實現電機在線裝配自動定量注油，此技術具有使用方便、定量準確、高效快捷的優點。采用高效電機的轉子加工新工藝及外圓特殊處理技術，可以平均降低電機附加雜散損耗約0.5%。氧化工藝能減少工人勞動量，無絕緣漆消耗，有利于降低制造成本。這些措施能夠降低損耗，穩定工序質量，有效減少工藝波動，為高效電機的批量生產提供有力技術支持。

參考文獻：

[1]秦和，關于發展我國超高效率電機的一些考慮[J]，電機與控制應用，2012

[2]賀勝強，提高小型電機效率的方法[J]，防爆電機，2013