永磁同步電機總裝制造工藝方案分析

郭琳琳 郭 磊（南車株洲電機有限公司，湖南 株洲 412001）

永磁同步電機總裝制造工藝方案分析

郭琳琳 郭 磊
（南車株洲電機有限公司，湖南 株洲 412001）

永磁同步電機由于具有結構簡單，運行可靠；體積小，質量輕；損耗小，效率高；功率因數高等一系列顯著優點，而受到廣泛關注，其應用前景十分廣闊。本文介紹了一種永磁同步電機總裝的工藝。

永磁同步電機；總裝；制造工藝

1 概述

我國稀土資源豐富，產量居世界前列，稀土永磁材料被廣泛用于電子、汽車、計算機、電力、機械、能源、環保、國防、醫療器械等眾多領域，具有很好的應用前景。永磁電機采用釹鐵硼稀土永磁材料勵磁，具有結構簡單，運行可靠；體積小，質量輕；損耗小，效率高；功率因數高等一系列顯著優點，因此其應用前景十分廣闊。永磁同步電機轉子上裝有永磁體。按照永磁體在轉子上的位置不同，永磁同步電動機的轉子磁路結構一般可分為：表面式永磁電機和內置式永磁電機。目前國內制造的永磁電機多為內置式磁路結構，其結構簡單，工藝實施較為成熟。

在對永磁同步電機進行總裝時，由于永磁電機轉子內嵌永磁體，帶有很大的磁力，對定子等導磁材料吸附能力較強，會導致轉子由于磁力作用無法裝入定子中去，而且定轉子極易相互吸引碰撞，造成絕緣損傷，使電機絕緣壽命減少，帶來質量隱患。所以，永磁電機的總裝工藝較傳統電機的總裝工藝有所不同，尤其是定轉子合裝部分，是永磁電機總裝成功的關鍵。

2 永磁電機總裝工藝難點及對策

難點一：由于轉子鐵心內部裝有永磁體，使得轉子帶有很大的磁力，對定子鐵心的吸附力很強，而且定轉子之間的氣隙很小，所以在定轉子合裝時極易造成定、轉子之間因引力大而發生碰撞，可能導致定、轉子吸附在一起難以分開，甚至報廢，且易造成人身傷害。對策：根據電磁學的知識，由于定轉子都是對稱圓周結構，倘若定、轉子絕對同心，即定、轉子的軸向中心線完全重合，則轉子對定子的電磁力為零，這樣定轉子之間便不再有吸附力的作用，電機組裝便可順利完成。定、轉子軸向中心線偏離的越大，定轉子之間的磁力越強，轉子便越易向靠近的一方相吸。所以，對轉子精確導向，保證定轉子同心是解決該難點的關鍵。

難點二：定轉子合裝時，轉子在下落過程中受到定轉子之間強大的磁力作用，轉子越往下，和定子交疊的部分越多，受到的磁力越強。剛開始，轉子受到的磁力作用小于自身的重力，轉子可以緩慢下落，當下落到一定距離，轉子受到的磁力和自身的重力相等時，轉子便不再下落，使得定轉子合裝無法完成。對策：當轉子無法下落時，可以對轉子施加一定的壓力，而且要對這個壓力進行精確定位，將轉子壓入到定子中去，從而完成定轉子合裝。

3 永磁同步電機總裝制造工藝方案分析

（1）工藝方案一設計及分析：非傳動端使用假軸和導向套定位，傳動端使用高精度導向桿導向；使用液壓裝置將轉子豎直壓入定子內，完成定轉子合裝。

定轉子合裝時，即使有導向裝置，可以對定轉子的相對位置進行限定，但是由于精度的影響還是不能保證定轉子絕對同心。這樣定、轉子之間便會有磁力的作用，轉子會受到一個斜向上的力，這個力豎直方向的分力與轉子自身重力和液壓泵的力的合力是一對平衡力。隨著轉子慢慢深入定子內，轉子所受的力越來越大，直到大于轉子本身的自重，轉子便不再進入。這時，用液壓裝置對轉子施加力，轉子便會向下移動。轉子受到的磁力是受兩個因素的影響，如圖1所示，隨著轉子進入定子的位移增加，定子和轉子交疊的面積越來越大，所以定轉子之間的磁力便越來越大，如直線1所示；但隨著轉子進入定子的位移的增加，定位導向桿所受的彎曲力越來越小，導向桿彎曲越小，導向越精確，這樣定轉子之間的同心程度便越高，定轉子之間的磁力便越小，如直線2所示。所以，這兩個因素共同作用的結果使得隨著轉子進入定子的距離增大，定轉子之間的磁力呈現先增大后減小的趨勢，如直線3所示。如果用液壓裝置，直接對轉子豎直加壓，那么當定轉子之間的磁力變小，小到小于轉子自身重力的時候，轉子便會直接掉下去，損傷端蓋及軸承。

（2）工藝方案二設計及分析：非傳動端使用假軸和導向套定位，傳動端使用高精度導向桿導向；使用變位機將定轉子旋轉90°，變為臥式組裝，再用液壓裝置將轉子水平壓入定子內，完成定轉子合裝。

利用組裝變位機將定轉子旋轉90°，變為臥式組裝時，液壓泵的力和定轉子間的磁力是一對平衡力，這樣便不會產生轉子重力大于磁力就直接掉落的情況。隨著對液壓泵施加壓力，轉子便慢慢裝配到定子中去，最終完成定轉子合裝。

4 永磁同步電機總裝制造工藝方案的確定

通過對這兩種方案的對比，最終選用方案二進行永磁同步電機的組裝，其總裝示意圖如圖2所示。

設計一個導向套安裝在非傳動端端蓋上，設計一個假軸安裝在轉子轉軸上，假軸和導向套之間采用間隙配合，這樣便可對定轉子合裝的非傳動端進行定位。設計四根高精度導向桿安裝在傳動端機座上，以此來對定轉子合裝的傳動端進行定位。這樣，便可最大程度的保證定轉子同心，從而使定轉子之間的吸引力較小。設計兩個拉桿將拉桿安裝在傳動端機座上，裝好液壓泵，利用組裝變位機將定子轉向，變為臥式組裝，對液壓泵加壓，完成定轉子合裝。

結語

本文介紹了一種永磁同步電機的總裝制造工藝，主要針對總裝中定轉子合裝部分的工藝難點，提出了相應的解決對策，設計了一系列的工裝，并確定了最終的工藝方案。

[1] 牛志鈞.永磁電機制造關鍵工藝淺議[J].電機與控制應用，2007，34（04）：59-61.

[2] 郝清亮，朱少林，楊德望. 中小型表面式永磁電機的制造工藝[J].電機與控制應用，2010，37（12）.

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