高壓電機采用扇形沖片定子研制技術

杜云飛，張亞鴿，陳 帥

(中船重工電機科技股份有限公司，太原 030027)

0 引言

隨著船舶電站功率需求的增大，大功率低壓發電機由于受限于開關容量、線路損耗和電纜布置的影響，選型逐漸向中、高壓發電機發展。對于大功率、高壓發電機定子鐵芯沖片選用扇形片，扇形沖片的形狀、槽形和內徑尺寸公差的取值范圍、扇形沖片導桿槽的公差和形位公差取值的合理性、定子鐵芯內徑尺寸公差的取值范圍等均影響定子鐵芯疊壓質量。造成定子鐵芯疊壓過程中導桿定位過緊，退掉導桿后定子鐵芯槽形尺寸偏小，不利于嵌線。疊壓后定子鐵芯內圓公差偏大，造成定轉子氣隙不均勻，引起發電機振動過大。

1 定子扇形沖片外形及定位設計

對于高壓發電機，定子鐵芯整圓選取扇形沖片的拼接數量跟磁路的對稱性、槽數、極數都有關系，還必須考慮到硅鋼片的利用率。采用扇形片疊裝定子鐵芯時，沖片總是通過繞組槽中的槽樣棒以及外圓的導桿逐層疊入機座中，并在機座中將扇形片固定，通常是鴿尾槽襄入鴿尾筋的設計，如下圖1所示。

從圖1中可以看出鴿尾的加工非常復雜，為了簡化工藝，該扇形沖片定子的研究中，去掉鴿尾的設計，更改為外圓采用導桿定位，內圓采用槽樣棒定位的扇形沖片，如圖2所示。

圖1 鴿尾筋與鴿尾槽的設計

圖2 導桿與槽樣棒定位設計的扇形沖片

扇形片通常采用對重疊，也就是1/2交錯疊。每張扇形片以在外圓上的兩個導桿以及內圓的槽樣棒定位。當采用扇形片時，必須使每張扇形片的槽數為偶數。

2 對扇形沖片合格的判定

模具通常是保證工件一致性最好的工具，對于高壓發電機來說，尖棱尖角直接可以擊穿定子繞組，造成定子對地，那整個電機相當于報廢，因此對模具的要求必須保證所沖沖片在合理的公差范圍內，也就是對公差的控制。

現針對某一種模具所沖扇形沖片測量數據如下：

1）兩個扇形片反向疊在一起，即兩片的毛刺方向相反，見圖3，測量槽底處的齒寬A，測量值見表1。

2）測量圖3中單個扇形片（上面片）的齒寬，測量值如表2所示。

圖3 扇形片疊壓方式1

表1 測量值1

表2 測量值2

3）如圖4所示，兩個扇形片按實際情況1/2疊壓，毛刺方向相反，測量槽寬尺寸B，測量值如表3所示：

圖4 兩個扇形片疊壓方式2

表3 測量值3

表4 測量值4

4）如圖5所示，兩個扇形片按實際情況1/2疊壓，毛刺方向一致，測量槽寬尺寸B，測量值如表4所示。

圖5 兩個扇形疊壓方式3

根據以上數據，可以看出，此套模具槽型尺寸出差嚴重，為-0.1～+0.02，但槽尺寸小處對應的齒尺寸較大，槽的分度比較均勻，扇形片在疊壓后與單片尺寸相差不大，此狀況會帶來后續問題①槽型偏差引起鐵芯槽內有局部臺階，②偏差引起的裝配間隙減小，這都易造成絕緣損傷，嵌線要求較高，考慮到前述問題可以通過槽內噴涂低阻漆來緩解；實際嵌線間隙應有0.5 mm，最終確定該套模具所沖的扇形沖片合格。

3 定子鐵芯

根據以上分析，在保證沖片合格的前提下，對采用扇形沖片的定子鐵芯，通過內外圓的重復定位，完全可以保證定子鐵芯的同軸度、垂直度、簡化加工工藝以及疊壓工藝。定子疊片鐵芯和機座的連接一般是剛性的，最后在通過壓緊工裝，將定子鐵芯在壓緊的狀態下，與機座焊接為一個整體，去掉導桿以及槽樣棒，完成扇形沖片的定子鐵芯。

4 結論

綜合定子鐵芯、扇形沖片、模具、內外圓定位等的設計原則進行分析測量，確定了扇形沖片定子鐵芯疊壓及與機座的配合質量穩定、可靠。完成了對高壓電機采用扇形沖片定子鐵芯的研制技術。

[1]E?維德曼，W?克倫貝格爾.電機結構,機械工業出版社,2010.

[2]許實章.電機學,高等教育出版社,2000.