浅析水轮发电机定子冲片与冲压的关系

姚霞

摘 要：在各项科学技术发展的同时，对水轮发电机的各个组成部分技术的要求也越来越高。只有水轮发电机各个零件部分的性能达到最优质的状态，水轮发电机才可能实现其最高的效率。随着水轮发电机定子冲片在实际工作中的使用，水轮发电机定子冲片有许多不足也就显现出来。工作技术人员也在不断探索新技术，以解决实际中常出现的问题。

关键词：水轮发电机定子冲片；冲压工艺；研究分析

前言

随着工业的飞速发展，对水轮发电机定子冲片的数量和质量的要求也就越来越高。为此，就需要相关工作人员，发挥其专业能力，在最大的限度内提升水轮发电机定子冲片的品质。水轮发电机定子冲片的冲压工艺，在人们不断的改革与创新中，已经为人们的生产和生活带来了巨大的社会效益和经济效益。只有注意到工程运行中每一个细节，才能保证整个过程安全、高效、稳定的运转。因此，不断提升水轮发电机定子冲片的冲压工艺，就更具有意义了。

1 冲压工艺对定子冲片的意义

定子冲片是水轮发电机的重要部件，对整个发电机的性能有着重要影响，其质量的好与坏能够直接影响到水轮发电机是否能够正常运行。因此，使用符合质量要求的发电机定子冲片对于整个水轮发电机的安全稳定运行来说无疑是非常重要的。这就要求水轮发电机有较高的尺寸精度和形位精度，对于冲裁定子冲片的冲压模具的制造精度的要求也就更高了。因而，在大量的生产任务的要求下，制定合理的定子冲片的经济适用精度，对于定子冲片自身的质量、生产效率以及冲制成本等都有着十分重要的现实意义。

2 冲压

2.1 定子冲片的基本冲制方法

通常选用含碳极低的硅钢片作为水轮发电机的冲制材料，具有铁损低、较强磁场下磁感高、冲压性好、基本无磁时效、表面绝缘膜的附着性和焊接性良好，能防蚀以及表面光滑，平整和厚度均匀可以提高铁芯的填充系数等优势。对于水轮发电机定子冲片的技术要求，以定子冲片三拼式套冲方式来冲制定子冲片。定子冲片是由定子外形框架、定子极槽和定子极条三部分组合，在级进模上套冲而成。由于套冲而导致冲制定子冲片拼接之间存在微小间隙。定子冲片三部分之间的配合间隙为微小间隙，在六个配合处可互换，定子冲片结合面及内孔应平直、光洁。对水轮发电机定子冲片进行综合冲压工艺分析，从材料节省的方面考虑，要想达到套冲出三部分定子冲片之间的装配可互换，保证在级进模上套冲出三部分定子冲片，而且保证冲制出的三部分定子冲片之间配合精度的技术要求的目的，就必须要求冲制出的定子冲片相配合部分的尺寸一致性要求高。除此之外，定子极槽与定子外形框架是套冲成形的，冲制过程存在一个冲裁间隙差，为了保证定子极槽与定子外形框架镶拼的精度控制在一个微小间隙范围，在模具上要冲制出拼接部分间由于冲裁间隙差所导致的拼接余量，与此同时，为防止条料在输送过程中产生偏差对冲制微小间隙的影响，应确保冲制条料步距的精度和卸料板对冲制条料有足够的压料力。

2.2 冲压工艺优点

冲压是一种先进的技术方法，它是建立在材料塑性变形的基础上，靠压力机和模具对板材，带材，管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件的成形加工方法。冲裁、弯曲、剪切、拉深、胀形、旋压、矫正是几种主要的冲压工艺。冲压用板料的表面和内在性能对冲压成品的质量影响很大，要求冲压材料厚度精确均匀；表面光洁，无斑，无疤，无擦伤，无表面裂纹等；屈服强度均匀，无明显方向性；均匀延伸率高；屈强比低；加工硬化性低。冲压件与铸件，锻件相比，具有薄、匀、轻、强的特点，冲压可制出其他方法难于制造的，带有加强筋、肋、起伏或翻边的工件，以提高其刚性，由于采用精密模具，工件精度可达微米级，且重复精度高，规格一致。冲压是高效的生产方法，采用复合模，尤其是多工位级进模，可在一台压力机上完成多道冲压工序，实现由带料开卷，矫平，冲裁到成形、精整的全自动生产，生产效率高，劳动条件好。并且还具有生产率高，操作简便，生产成本低，便于实现机械化和自动化等特点。大量定子冲片生产制造必然要考虑到成本问题，可以通过提高模具的质量，延长模具的使用寿命，来降低成本。控制一定的模具制造时间，不断改良冲压工艺，在进行冲压工作时，对定子冲片经过两次冲压操作，可以很好的保证定子冲片模具的质量，同时缩短了生产周期，这样一来就可以为企业带来很大的经济效益。定子冲片虽然说结构比较简单，但是槽的尺寸比较小，进行冲压就比较有难度，但仍可以进行冲压加工。

3 定子冲片冲压常出现的问题及解决方法

定子冲片有的地方尺寸很小，有的地方精度要求很高，冲压时可能出现的问题较多，因此，在冲压工艺及模具设计时需要充分考虑到可能出现的各种问题，并采用相应的解决措施，这样才能保证生产出合格的产品。另一方面，若定子冲片的批量要求很大，那么，要求生产定子冲片的模具寿命要长一些，而对于定子模具应当具备很好的可拆卸性，定子冲片冲压加工后不再进行其他加工。对定子冲片冲压普遍采用一落三的冲压工艺，来制造定子铁心冲片，即：一次冲出定子圆片中心轴孔片，冲裁定子槽形。这种工艺在生产过程中，定子冲片冲槽形是依靠定子片内圆作定位，由于定位中存在一定的间隙，因而产生了同轴度偏差，叠压后铁心外圆不整齐，槽形孔叠压后起阶梯状，槽形孔空间减少，就会出现绕组嵌线槽满率过高的情况，这样容易损伤绕组。铁心绕嵌线压入机壳后，机壳对定子铁心外圆挤压使得片间移动，造成短路。另外，由于定子铁心内外圆同轴度偏差较大，合理的气隙不能得到有效保障，严重影响了发电机装配质量改进方法。除此之外，冲压加工还要注意很多细节，线圈槽应无毛刺或毛刺很小，以免绕线圈时，毛刺损伤铜线表面的绝缘层甚至割断铜线，所以，在设计模具时必须考虑如何减小冲裁毛刺的问题。由于定子都要叠装，因此，冲压加工定子的平面度误差一定要小。定子的叠装铆接孔对中心轴线有同轴度误差要求，以便更好地保证定子之间的间隙均匀。通过对发电机定子冲片的工艺分析，了解到需要采用三道冲压工序来完成定子冲片的冲压工作。三道工序冲压过程：落定子片分离转子冲片，转子冲片切外圆，冲转子槽形及中心孔。关键是第一道工序，在落料分离出定子圆片的同时，把定子槽形一起冲出，改变了原第一道工序，只冲出定子内外圆片，再分别冲出定子片槽形。另外，新工艺中定子槽形凸模是与定子内圆凸模连在一起的，这样一来就大大增强了定子槽形凸模的刚性，并且降低了定子槽形凸模的固定和冲模间隙调整难度，有效的保证了定子冲片内外圆的同轴度。

4 结束语

随着机械化电气化程度的不断提高，水轮发电机定子冲片冲压工艺也就会达到不断提升。提升水轮发电机定子冲片的冲压技术，能够优化水轮发电机的性能。提高发电机运行时的稳定性与安全性。要想实现水轮发电机冲片冲压工艺的提高，这就需要工作技术人员结合新技术和实际生产中出现的问题来进行对工艺技术革新。只有这样，才能不断地解决生产实践中出现的新问题，才能满足人们的要求，提高水轮发电机的利用效率。

参考文献

[1]模具设计与制造技术教育丛书编委会.模具制造与工艺装备[M].北京：机械工业出版社，2003.

[2]杨进，等.进口大型灯泡贯流式发电机定子铁心端片位移原因分析与处理[J].红水河，2010.

[3]李伟力，付敏，周封，等.基于流体相似理论和三维有限元法计算大中型异步电动机的定子三维温度场[J].中国电机工程学报，2000.