激光切割机在水轮发电机的应用

许云飞， 苗帅玉， 黄坚浩， 谢东岳

（浙江富春江水电设备股份有限公司，杭州 311504）

1 引言

激光切割机主要是利用激光束的热能将板材切割成所需形状工件的设备。激光切割机具有精度高、切割快速、不受切割图案限制、自动排版节省材料、切口平滑、加工成本低等特点。在水电行业的未来现代化作业中，激光切割机会随着技术工艺的不断进步，在板材切割方面逐渐占据重要地位，目前正在取代传统的剪切、切割、钻孔等设备。

2 激光切割机在电机中的应用

2.1 转子中磁轭冲片的切割、磁极中磁极冲片的切割

随着激光切割机的性能不断优化，精度也大大提高，能满足磁轭冲片生产的要求。在水轮发电机核心部分定子及转子的制造中，激光切割机可以应用到转子磁轭冲片的批量生产。在没有激光切割机的情况下，磁轭冲片加工工艺为冲压模冲裁，冲裁后的冲片需要人工去毛刺，费时费力。特别是针对于大型冲片的冲制，模具要求高且制模周期长、费用高，不允许多次试验，往往都是大批量生产，这就对磁轭冲片的统一性有较高要求。

激光切割机的加工精度已经达到磁轭冲片生产的要求，同样也满足于磁极铁芯中磁极冲片的切割。通常，激光切割只要具备一个合格的磁轭冲片程序生产文件就可以进行生产，它既缩短了模具制作周期，同时又降低了产品成本，减轻了工人负担，对磁轭冲片的生产来说，可以说是一场技术革命［1］。

2.2 激光切割机在定子线棒生产中应用

定子线棒的绝缘性能是保证其拥有可靠性能和更长使用寿命的关键因素之一，一直以来是各电机制造厂家的核心技术。其中定子线棒的真空压力浸渍少胶VPI（Vacuum Pressure Impregnation）技术随着国内应用开发，已经备受关注。为了使定子线棒在真空罐中，充分浸渍。在定子线棒包好高低阻之后，在线棒端部大R起弧起至小R圆弧止两宽面覆t0.5～t1钢板（简称端部夹具），再半叠包热收缩带两层。其主要作用是固定其端部形状，在热固时利用收缩带收缩端部夹具对线棒端部形状有一定的控制，做到整齐划一。而要求这类端部夹具必须和线棒端部形状一样，一根上层线棒上有2种不同形状的端部夹具。一台机组的线棒数少则300多根，多则1000多根，这样定子线棒对于端部夹具的需求就大大增加，而激光切割机充分满足了端部夹具批量生产的要求，为生产的可持续性及效率性提供了坚实的基础。同理，针对于线棒固化模上的盖板及垫压条等的制作，在安排生产中，可以根据板材大小，利用激光切割机优越的排版功能，既节省了大量的人力，又充分发挥了设备的功能，提高了材料利用率，产品质量得到了进一步的保证。

3 激光切割机在水机部分的应用

在水机部分中采用模板来检查加工面是否符合工艺设计要求。下面以激光切割机制作活动导叶划线样板为例。导叶是一个球面，以往都是钳工通过在导叶上划线得出加工面。由于是手工制作，精度低，尤其是活动导叶不同、规格多时，人为误差较大且制作麻烦。有了激光切割机后，改用激光切刻机制作活动导叶样板。可根据其不同的直径，加工出不同直径的导叶样板，导叶加工完成后可以直接检验，操作起来非常方便。样板切割出来后经检测完全符合公差规定，且偏差非常小［3］。

目前，活动导叶及曲面划线，加工面打磨样板等一般多采用激光切割。激光切割机不仅能使切割面光滑，保证切割尺寸的精度，还能加工出水轮发电机中的各种平面曲面。它的另一大优点就是刻字画线功能，如在活动导叶型线样板上需要确定轴中心点，则可以在导叶划线样板上刻出十字线，十字线对交的点便是中心点。样板使操作更简单，在提高效率的同时保证了精度。前提是必须保证样板是正确按照工艺图纸进行制作。

4 水电行业中激光切割机所制作的工装类运用

在水电行业，激光切割机可以切割出水轮发电机当中各种小批量、形状较简单的工件，主要用于打孔及切边，各种大小垫片及方块圆饼都可以采用该工艺来进行批量生产。一些水机、电机中所用到的各种检查模板，如定子装配中定位筋通规、止规，定子线棒中控制尺寸的线棒卡规等，用于生产的汇流母线弯形模板，还有定子装配中压指组焊模等一系列工装具。这些都已经在水轮机制造中普遍使用。

激光切割机不仅在水电行业作用突出，在汽车、船舶、航空、核工业、机械制造、钢铁、纺织、石油等很多行业都得到了广泛应用。

［1］肖克.CO2激光切割机在工业企业的应用前景［J］.光机电信息，2004（1）：13-15.

［2］毛继业，远藤，等.国产化高压电机单只VPI定子线棒绝缘系统开发与研究［C］//水电设备的研究与实践--第十七次中国水电设备学术讨论会论文集.北京：中国水利水电出版社，2009：299-312.

［3］李雁东，许强.激光切割机在制作样板和工装时的巧用［J］.机械工程师，2006（1）：153.