步進電機定子內孔毛刺自動加工系統的研制

宋乃平 王田虎 宋凡 孔成群

摘 要：研制了一種自動化、智能化、高精度的用于定子精加工的設備，設計并分析了其設備主要機械結構，包括傳動結構、定子工位設計、驅動裝置設計等，以提高步進電機生產效率和電機質量，降低不良率和維修費用，同時設備也可用于其他類型電機定子的精加工。該步進電機定子內孔毛刺自動加工系統已在部分電機制造業得到了應用。

關鍵詞：步進電機；定子；加工；結構

中圖分類號：TP23 文獻標識碼：A 文章編號：2095-7394（2018）02-0057-03

步進電機由定子與轉子組成，定子是步進電機的關鍵部件之一，其質量好壞直接決定了電機的性能[1]。為了保證高質量地安裝勵磁線圈，必須在定子初步完成加工后進行進一步的精加工，以提高步進電機的性能[2-3]。定子的質量、故障分析以及對電機的影響一直是學術界、行業界關注的熱點問題。我國是一個勞動密集型的國家，目前大部分電機企業采用人工對定子進一步加工，其耗時耗力，精度不高，且生產效率低。因此，隨著現代化工業突飛猛進的發展，定子精加工處理設備的研發必將提上日程[4]。

近年來，國內外學者對定子質量的提高和精度的改進開展了廣泛的研究，目前已成為電機行業學者關注的熱點研究課題。郭世行等人設計了對電機定子內孔殘留的鐵屑等雜質沖洗自動系統，提高了勞動效率，已在企業推廣使用[5]。張煒等研究了預應力對超聲電機定子振動固有頻率和振幅的影響，提出了模態“純”度的判別標準，研究得出預應力增加了定子振動的振幅，能夠有效抑制電機模態混疊現象[6]。丁慶軍等采用粘涂法研制出行波型超聲電機定子用摩擦材料，使超聲電機工作頻率明顯變寬，半峰寬提高2倍左右，工作穩定性增加[7]。

目前關于步進電機的應用及其研究、定子的性能及其對電機的影響等，國內外已開展了較多的研究，并且取得了一系列成果。然而有關電機定子技術的研究主要集中于性能、故障等領域，而有關定子精加工處理設備的研究鮮有報道，但定子加工的精細程度直接決定了定子的性能、故障失效等水平，直接攸關電機的性能及其應用水平。申請人擬通過采取機械自動化等技術，創新設計出自動化、智能化、高精度的用于定子的精加工設備，提高電機定子質量，提高生產效率，具有十分重要的社會經濟價值。

1 系統總體設計

電機定子精加工設備主體如圖1所示，左上角為主視圖，右上角為左視圖，左下角為上視圖。系統由交流電機、氣缸、花鍵傳動副、帶輪傳動副、支架、電控柜等組成，主要包括鐵板和設置在鐵板下方的支柱，其中鐵板的中部設有放置定子的工位，鐵板的下方還設有驅動定子上下運動的上下氣缸，定子的下方設有去除定子螺釘孔邊緣翻邊毛刺的麻花鉆頭，并且麻花鉆頭由驅動裝置驅動。

2 系統實現

定子放置到工位后，踩下腳踏開關，上下氣缸驅動工件沿Z 軸上下運動，到指定位置后，驅動裝置驅動麻花鉆頭轉動，由于孔刷與花鍵有機的連接，實現了直刷的效果，去除定子螺釘孔邊緣的翻邊毛刺；往復20次后，交流電機通電帶動帶輪傳動副轉動，同時，從動帶輪花鍵傳動副轉動，實現了轉刷。與此同時，水泵通電實現沖淋，一個周期完成，提高了工作效率和產品的質量。

3 結語

定子是步進電機重要的組成部分，其加工精度、結構特性等都直接攸關著電機的性能。定子進一步精加工技術是根據我國目前國情及經濟發展狀況提出的用于定子的自動化高精度處理技術。本項目研制了一種自動化、智能化、高精度的用于定子精加工的設備，以提高步進電機生產效率和電機質量，降低不良率和維修費用，同時，該設備也可用于其他類型電機定子的精加工。

參考文獻：

[1] 魯炳林，徐衍亮，辛峰. 定子永磁和轉子永磁混合式步進電機性能比較研究[J]. 中國電機工程學報， 2017， 37（21）：6 255-6 265.

[2] 宋強，王再宙，王志福，等. 基于虛擬儀器的電動汽車牽引電機性能測試系統[J]. 儀器儀表學報， 2007， 28（11）：2 019-2 023.

[3] 陳暾，黃進，馬健，等. 小波包變換在電機性能測試中的應用[J]. 浙江大學學報（工學版）， 2003， 37（2）：109-112.

[4] 李彥麗. 步進電機失步原因分析及常見故障檢測[J]. 電子工業專用設備， 2014， 43（12）：39-42.

[5] 郭世行，江帆，龔斌斌. 步進電機定子內孔自動沖洗系統[J]. 中國計量學院學報， 2010， 21（4）：323-326.

[6] 張煒，李胤，楊正偉，等. 預應力對超聲電機定子振動影響分析[J]. 微電機， 2014（9）：18-21.

[7] 丁慶軍，姚志遠，鄭偉，等. 行波型超聲電機定子摩擦材料的研制及其摩擦磨損性能研究[J]. 摩擦學學報， 2007， 27（6）：578-582.

Automatic Processing System for Stepper Motor Stator Inner Hole Burr

SONG Nai-ping1， WANG Tian-hu2， SONG Fan3， KONG Cheng-qun3

（1.School of Computer Engineering， Jiangsu University of Technology， Changzhou 213001， China；

2.School of Electrical and Information Engineering， Jiangsu University of Technology， Changzhou 213001， China；3.Changzhou Yunkong Electronic Co.， Ltd.， Changzhou 213102， China）

Abstract： A kind of automatic， intelligent， high precision for stator finishing equipment was developed in this work. The main mechanical structure was designed， including transmission structure， stator station design， driver design and so on， which may could improve the stepping motor production efficiency and quality， reduce scrap rate and maintenance cost， equipment at the same time can also be used for other types of motor stator finishing. The automatic machining system of the internal hole burr in the motor stator has been applied in some motor manufacturing industries.

Key words： stepping motor； stator； processing； structure

責任編輯 祁秀春