淺談直流轉子匝短故障及工藝改進

中車永濟電機有限公司 潘 晨 樊佩祺

繞組匝間絕緣破損，造成電位不同的帶電體發生短接的現象稱為匝間短路。電樞繞組匝間短路故障主要出現在繞組元件和換向器處。繞組元件匝間短路根據發生位置不同可分為換向器端斜線部位匝間短路和直線部位短路兩種形式。換向器端匝間短路是指短路點發生在元件嵌入升高片的線頭附近。匝短后返工造成大量的損失，且返工困難。

1.匝短原因分析

電機轉子匝短的原因可從以下幾個方面進行分析：

1.1 銅楔軸向竄動

轉子在嵌線過程中嵌入銅楔時，銅楔松動，在轉子升高片加工過程中導致銅楔軸向竄動，導致線圈線頭根部與銅楔接觸；

1.2 換向器加工后銅沫未清理干凈

換向器凸臺加工過程中銅沫極易積累至線頭縫隙處，在清理過程中較為細小的銅沫難以發現，無法完全保證線頭縫隙處無銅沫；

1.3 升高片焊接后連片

升高片加工后由全自動氬弧焊機焊接，焊接過程中參數選取不當，致使云母燒損，銅粒粘槍，銅粒熔化后與燒損云母粘連，致使升高片連片；

1.4 線圈匝間絕緣薄弱

由于線圈槽滿率高，在嵌線和鋼絲預緊過程中，需要較大拉力使線圈徑向壓縮，以方便打入槽楔，但較大拉力導致線圈變形，變形過程中線圈擠壓可能導致絕緣薄弱；

1.5 其它因素

1.5.1 換向器與鐵芯不對中，致使嵌線困難，容易導致匝短；

1.5.2 線圈內部絕緣薄弱；

1.5.3 線圈配送過程中外包絕緣破損；

1.5.4 異物導致的匝短。

2.匝短預防措施

通過上述直流轉子出現匝短的原因分析，我們針對這些問題進行工藝改進和制定預防措施，以有效的降低匝短率，我們針對上述4項主要問題制定以下措施。

2.1 銅楔軸向竄動

針對銅楔結構與換向器結構特征，對銅楔下料后進行冷壓變形到錐形，便于銅楔嵌入后底部膨脹，保證銅楔嵌入緊實；

2.1.1 針對銅沫采取的工藝措施

針對銅沫質量輕、體積小的特點，特采用工業吸塵器對此處進行強吸處理，并在無緯帶綁扎前增加空轉工序，利用離心力將銅沫甩出。

2.1.2 設計措施

在換向器組裝前將換向器片、云母板加工凸臺，換向器排圓、熱壓后，一次成型，避免后續嵌線加工凸臺產出銅沫，對銅楔外形進行改進，銅楔加工后凸臺位置略低于換向器片凸臺，銅楔嵌入后，凸臺自然形成，用此方法杜絕了換向器凸臺的加工，保證了升高片槽附近清潔。

2.2 升高片焊接連片

對升高片焊接后狀態及焊接參數進行統計，針對不同產品設定不同的參數，有效提高焊接質量，在焊接后對焊接連片進行處理；

2.2.1 通過對線圈結構進行比較

圖1

圖2

通過比較圖1轉子匝短率較低的轉子及圖2轉子匝短率較高的轉子的線圈結構，匝短率較高的線圈線規較大，線頭為錯位結構，如圖2所示，由于導線線規較大，線圈整形困難，嵌線難度極高。通過結構對比，特對匝短率較高的結構上下層線頭處均增加線頭隔片絕緣，柔軟云母板增加了線頭間的絕緣性能，羅麥克紙增加了絕緣的韌性，通過此方法，降低轉子線頭匝短率。

2.2.2 通過對轉子線圈質量進行把控

直流轉子線圈是由導線經繞制、漲型而成，制造過程中線圈絕緣的保護、線頭及斜線、鼻部成型尺寸極為重要。在線圈成型時，傳統制造工藝中所用模具通常為鋼制件，分別在繞線、漲型時使用，由于鋼的強度大，使用過程中極易對線圈絕緣造成傷害。聚四氟乙烯是一種非常優越的自潤滑材料，其摩擦因數是已知固體材料中最低的，因此可以作為線圈模具的保護層。通過將聚四氟乙烯附著在金屬模具上，有效保證線圈制造質量。

3.結束語

綜上所述，對于電機轉子匝短的原因及預防措施進行了簡要說明，在后期的工作實踐中將不斷改進，不斷前進，把測量與處理的方法研究的更簡單,更合理,更完善。不過就我而言，所有的問題都可在過程中進行消除，出現問題再去處理問題，解決的再好也終歸是落了下乘。發現問題、解決問題、預防問題、觀察問題、消除問題，只有如此電機的質量才會提高。

[1]陳世坤主編.電機學[M].中國電力出版社,2004.144-197.

[2]周志敏主編.直流電機電樞繞組匝間短路的分析與檢查[D].沈陽鐵路機械學校,2011-0245-01.