小型单端电机定子铁芯简易工装设备

李焕娣

小型单端电机定子铁芯简易工装设备

李焕娣

介绍了一种结构简单、使用方便的抽取及压入小型单端电机定子铁芯工装设备的设计思路、结构性能及工作过程。

电机；小型电机；单端电机；定子铁芯

图1 单端电机结构示意

近年来，各种矿用综采设备所配置的电机品种越来越多，其中有一种被称为单端电机其结构型式与通常的电机有所不同。在这种电机的机壳两端中，非负荷端（见图1中的A端）没有可拆卸的端盖，端部与机壳为一整体结构，端面上有3个出线孔；负荷端（见图1中的B端）为通常的结构形式，端盖与机壳通过螺栓相连接，定子铁芯及绕组、转子等部件就是从这一端装入机壳内的。这种电机的定子绕组烧毁后不能用常规拆解和嵌进绕组的方法进行修复，只能将定子绕组连同定子铁芯一起从机座内抽取出来再进行拆线、修槽、衬垫绝缘层、嵌线和浸漆干燥等。上述工序完成后，再将定子绕组连同铁芯一起压入机座内，以完成对定子绕组的修复更换。在单端电机定子绕组的修复更换工艺中，最关键的工艺是从电机机座内抽取及压入定子铁芯。为此，我们研制出专用于抽取及压入单端电机定子铁芯的工装设备，经1年多的使用效果良好。

1 设备的结构特点及设计思路

由于我们所承修的单端电机容量较小，其定子铁芯的内孔较小，另一端又被堵死，壳体内腔底端与定子铁芯之间的空间太小，故要求抽取及压入定子铁芯的工装设备设计要结构紧凑，关键部件的机械性能要满足工作压力的需求，设备运行要安全可靠。本着这一设计要求，提出的总体设计思路为：

①研制一套抽取胎具，该胎具装入定子铁芯内孔的适当位置时，由自动伸缩的卡爪卡住铁芯底部端面，在外力的作用下，将嵌有绕组的铁芯从机壳内抽取出来。

②研制一套传动机构，该传动机构可产生轴向拉力，拉动胎具使铁芯克服与机壳的过盈配合接触应力而产生位移，最终将铁芯抽取出来。

③研制一套压入胎具，在嵌线工艺完成后，用该胎具将定子铁芯连同绕组一起压入机座内。

2 具体研制内容

2.1 抽取铁芯胎具

抽取铁芯胎具（见图2）由6部分组成：

图2 抽取铁芯胎具结构示意

①限位螺钉，其作用是限定卡爪的伸缩范围，既要使卡爪伸出的长度满足卡住铁芯的要求，又不能使卡爪全部伸出而脱落。在更换卡爪或压缩弹簧时将限位螺钉拧出即可更换。

②压缩弹簧，其作用是顶出卡爪以卡住铁芯端面，同时又可在人工作用下缩回以便使胎具整体装入定子铁芯内腔。

③卡爪，胎具的核心部件，用于卡住铁芯。

④卡爪库，用于卡爪导向。

⑤套筒，胎具的支撑件，其他部件均固定在套筒上。

⑥拉杆，胎具的重要部件，抽取铁芯就是通过施加在拉杆上的拉力而实现的。

卡爪和拉杆是抽取铁芯胎具在工作时的主要受力部件，在设计其几何尺寸和选材上需做强度验算。

已知铁芯外径与机座内孔的配合过盈量为0.05 mm，其配合接触应力≤600 kN。3个卡爪平均受最大载荷≤200 kN。

卡爪选用65Mn弹簧钢制作，经调质后的屈服强度δs为800 Pa，故其最小截面积为：S1=200×103/ 800=250 mm2。

卡爪截面几何尺寸设定为20×18，其截面积为360 mm2，安全系数为1.44倍。

拉杆选用42CrMo合金结构钢制作，经调质后的屈服强度为950 Pa，故其最小截面积为S2=600×103/ 950=632 mm2。

拉杆为 T44×7梯形螺纹结构，丝底直径为36 mm，截面积为1 017 mm2，安全系数为1.6倍。

通过应力验算得知，抽取铁芯胎具的两种主要受力件之强度均符合要求，后来的使用情况也证明了这一点。

2.2 螺旋传动机构

螺旋传动机构由4部分组成：

①支座，螺旋传动机构的支撑件用螺栓直接固定在电机机座上，以防止在运行过程中松动错位。

②压力轴承，其作用是减小螺母端面的摩擦阻力。

③压套，作用之一是加大压力轴承的接触面积以安装与载荷相匹配的压力轴承，作用之二是其孔用作拉杆的导向。

④螺母，拧在抽取铁芯胎具的拉杆上，通过拧动螺母使其压在支座上对拉杆产生拉力以实现将铁芯从机座内抽出。

图3 抽取铁芯工作原理

3 抽取铁芯的工作过程及工作原理

抽取定子铁芯时，先将电机机座开口向上垂直放在带有T形槽的工作台上，并用T形螺栓将其与工作台紧固，以防止在承受扭力时转动。然后将抽取铁芯胎具放入铁芯内孔中。在放进胎具时用手工将伸出套筒外的卡爪压入套筒内，待胎具放到位时，由于定子铁芯与机座有一定的空隙，胎具下面的3个卡爪在压力弹簧的作用下自动弹出，将铁芯底端面卡住。第3步将螺旋传动支座安装在机座上并用螺栓紧固，将螺母拧在拉杆上紧贴压垫。至此工装安装完毕。

应用螺旋传动的工作原理，在人工外力的作用下强制旋转螺母，使其将拉杆向上拉起，并通过卡爪带动铁芯向上移动，直至将铁芯连同绕组拉出机座。

4 压入铁芯胎具

电机定子绕组更换完毕后，须将定子铁芯连同绕组重新压入机壳内。压入铁芯的胎具就是一个套筒，其内外径分别与绕组外径及机座内径留1 mm～2 mm间隙，而高度正好是铁芯外端面到定子机座外端面的距离，这样可准确控制压入铁芯的位置。

在压入铁芯时，同样将机座开口向上垂直放置，然后将套筒放入相应位置上，并在套筒上放一块厚钢板，用立式压力机或50 t手动千斤顶将铁芯逐渐压入机座内，直到到位为止。

5 使用情况

我们所研制的抽取及压入小型单端电机定子铁芯工装设备已运行近1年了，应用此设备先后对20多台单端电机绕组进行了更换修复，至今设备运行正常，设备上的卡爪及拉杆等主要受力部件完好无损，证明部件的结构设计和材料选择是合理的。该设备结构紧凑，重量轻，操作简单，省人省力，受到操作者的好评，说明此项设计研制是非常成功的。

6 结束语

抽取及压入小型单端电机定子铁芯工装设备的研制成功，为今后修复容量更大的单端电机积累了经验，对于其他结构型式的电机当需要抽取铁芯时，上述方法也是可以借鉴的。

Brief Talks on Equipments for Installation of the Stator Core in Small Motor

Li Huandi

This article introduced the design ideas,structure,performance and working process of a equipment, which can easily extracting and pressing the stator core from or into the small motor.

motor;small motor;single-ended motor;stator core

TM3

A

1000-4866（2010）03-0001-02

2010-05-13。

2010-05-26。

李焕娣，女，1972年出生，现在大同煤矿集团公司中央机厂工作，助理工程师。