H/TH系列電機在繞組嵌線工程中的缺陷研究

H/TH系列電機在繞組嵌線工程中的缺陷研究

朱俊軍

(上海日立電器有限公司，上海 201206)

摘要：目前上海日立生產的主力產品H/TH系列電機采用的分布繞組方式，在生產加工中線圈嵌入鐵芯時存在較多缺陷(槽鍥覆蓋不良、引出線側漆包線損傷、鐵芯嵌線時拉高等)，且這些缺陷在不同機種的生產中不良率波動較大，目前尚無特別有效的對策。現對H/TH電機在嵌線過程中的問題進行深入研究，尋找造成缺陷的機理，總結有效對策，希望能為以后的卷線、嵌線工藝提供參考依據。

關鍵詞：H/TH電機；嵌線；不良率；漆包線；槽鍥覆蓋；漆傷

收稿日期:2015-05-13

作者簡介：朱俊軍(1977—)，男，江蘇淮安人，工程師，研究方向：電機制造工藝。

1概述

(1) 研究動機。1998年以來，我公司的主力產品H系列壓縮機用電機一直采用分布式繞組方式，在其核心加工工序——線圈自動嵌入鐵芯的生產工序中，一直存在一定比例的各種不良情況，且隨著新機種的不斷開發，部分機種的不良率有增高趨勢，而往往應對措施都是臨時的調整，這就使得生產現場的返修返工率高居不下，且對不良的產生沒有很好地做到預防，極大地影響了生產效率和產品品質。因此，從嵌線不良的源頭做分析，從不良產生的機理出發去消除不良、降低不良率，是技術人員勢在必行的工作。

(2) 研究經過。本研究經歷3個階段：第一階段是同廠家卷線/嵌線設備結構的比較分析；第二階段是電機本身參數和工夾對不良產生的機理分析；第三階段是探討消除不良、降低不良率的方法。

(3) 研究對象。針對上海日立設計生產的SH系列定速電機在H1(日本三工生產線)/H4生產線(日本小田原生產線)上的嵌線不良進行研究。

(4) 研究目標。期望通過工藝性研究，對目前H1/H4生產線上普遍存在的最常見的3種嵌線不良的成因進行分析：1) 槽鍥覆蓋；2) 線圈在接線端根部漆傷；3) 鐵芯拉高。

2H/TH不同的電工線嵌線設備比較

我公司目前使用的電機自動卷線/嵌線設備主要來自兩大廠家——日本三工(H1、H2、H3、H5) 、日本小田原(H4、SD1),兩家的設備加工原理基本相似，但存在很多不同點，加工后的產品特性也有差異。下面結合電機在卷線/嵌線加工中的各類缺陷狀態，對兩家設備各自的特點進行對比。

2.1卷線機構的比較

首先對三工和小田原的卷線機構進行比較，比較結果如表1所示。

表1　三工和小田原卷線機構比較

注：以上僅列出對卷線狀態影響較大的因素點差異，還有諸多不同點不一一列舉。

2.2嵌線機構的比較

接著對三工和小田原的嵌線機構進行比較，比較結果如表2所示。

表2　三工和小田原嵌線機構比較

注：以上僅列出對嵌線狀態影響較大的因素點差異，還有諸多不同點不一一列舉。

2.3嵌線工裝的比較

最后對三工和小田原的嵌線工裝進行比較，比較結果如表3所示。

表3　三工和小田原嵌線工裝比較

圖1　U型頭部

圖2　尖頭型頭部

圖3(a)為三工繞線上夾具組裝結構俯視圖，圖3(b)為繞線上夾具的組裝圖，從這兩張圖上可以看到上夾具由基座、活動導指、固定導指、槽鍥導指組成，繞組的漆包線豎直排列，落在活動和固定導指之間。

圖3　三工繞線上夾具組裝結構

2.4結論

三工和小田原都采用固定、活動導指配合嵌線脫模器的工裝形式來完成漆包線嵌入鐵芯的加工方式。相較而言，后者導指長度小，導指凸出嵌線脫模器的部分短，導指剛性好，僅論漆包線在卷線落入導指工裝時的排列整齊狀態，小田原要明顯優于三工。而三工設備有專門的整理漆包線工位，通過人為的干預整理漆包線，也可以獲得整齊的漆包線排列效果。

三工的槽鍥導指頭部普遍采用U型頭部，這種形式的槽鍥導指可以由護槽葉片頭部插入U型缺口內的配合動作將槽絕緣很好地固定和保護住，防止嵌線過程中引起的槽鍥和槽絕緣不良。小田原普遍采用的尖頭型導指形式本身就具有類似功能，但由于缺少外在定位，遇到槽滿率高機種，受漆包線過度擠壓，可能會引起槽鍥導指的變形而引發嵌線時槽鍥和槽絕緣不良問題。

3H/TH電機普遍存在的缺陷FTA分析

3.1槽鍥覆蓋不良

槽鍥覆蓋不良：在槽鍥嵌線完成時，漆包線有嵌入在槽鍥開口處外側的情況。

危害：在后續加工中，逃出的漆包線易接近鐵芯槽口齒部，致使漆包線和鐵芯的絕緣性能降低。

槽鍥覆蓋形成過程推理：從引起槽鍥覆蓋的機理得知，引起槽鍥覆蓋就是在槽鍥和漆包線同步插入定子時槽鍥不能包住靠近內徑側的漆包線，而嵌線夾具造成此問題的關鍵就是和槽鍥插入相關的工裝配合不到位——槽鍥導指的頭部和槽絕緣配合不到位，插齒和槽鍥導指配合不到位。

下面對上述兩種典型配合不到位的情況做分析：

(1) 槽絕緣和槽鍥導指配合不到位(主要發生在尖頭型槽鍥導指和U型槽鍥導指上)。相鄰兩根槽鍥導指頭部將槽絕緣限制在設計的鐵芯槽范圍內，確保槽鍥能順利插入槽絕緣，且和槽絕緣形成一個絕緣層包圍腔。如槽鍥導指頭部形狀設計不良或尺寸不良，將影響槽絕緣限定的范圍，就會在槽鍥插入時使漆包線“有機可乘”，最靠近槽鍥邊緣的漆包線有機會嵌入槽鍥和槽絕緣接壤的縫隙中。

(2) 插齒和槽鍥導指配合不到位(主要發生在U型槽鍥導指上)。在繞線機的工夾上，插齒是用來和槽鍥導指頭部配合進一步定位槽絕緣的，但由于插齒機構和導指位于兩個不同的機構上，而兩者配合時被周圍的其他工夾遮擋，不易觀察，故使用一段時間后配合精度會走失，也不容易被察覺。

3.2漆包線引出線側線圈損傷

主線圈正面線圈以及根部漆膜損傷：在主線圈嵌線完成時，主線圈正面線圈以及根部漆包線有絕緣層脫落、銅線裸露的現象。

危害：漆膜損傷會造成電機匝間短路，導致電機啟動不良，影響電機壽命，甚至導致電機燒毀。

3.3鐵芯拉高

鐵芯拉高也是電機生產中出現的最為頻繁的問題之一，主要表現為定子鐵芯在抽線時，漆包線將沖片拉起，導致定子某部分沖片翹起。

以下幾點因素決定了是否會造成鐵芯拉高，即繞線設備、嵌線參數、嵌線夾具及被加工零件不良。其中，嵌線夾具中的嵌線夾具與線徑不匹配以及槽滿率是在生產過程中影響到鐵芯拉高發生率最為常見的因素。

4結語

通過對電機繞組加工工藝中的不良缺陷進行論述，我們發現電機繞組加工工藝是較為特殊的柔性裝配工藝，其工裝非常復雜特殊、種類繁多，一臺繞線機上的工裝多達一百多件，互相交錯配合，其工作原理和特性都值得深入推敲。

本文涉及的電機繞組卷線機廠家三工和小田原都是目前世界上一流的電機生產設備制造商，他們在電機工裝上設計的獨到之處非常值得研究和進一步探索。

[參考文獻]

[1]三工卷線機工裝圖冊[Z]，2000.

[2] 小田原卷線繞線機說明手冊[Z]，2003.

[3] H系列電機加工工藝指導書[Z]，2000.