永磁同步电机总装制造工艺方案分析

2015-07-19郭琳琳南车株洲电机有限公司湖南株洲412001

中国新技术新产品 2015年8期

关键词：总装磁力同步电机

郭琳琳郭磊（南车株洲电机有限公司，湖南株洲 412001）

永磁同步电机总装制造工艺方案分析

郭琳琳郭磊
（南车株洲电机有限公司，湖南株洲 412001）

永磁同步电机由于具有结构简单，运行可靠；体积小，质量轻；损耗小，效率高；功率因数高等一系列显著优点，而受到广泛关注，其应用前景十分广阔。本文介绍了一种永磁同步电机总装的工艺。

永磁同步电机；总装；制造工艺

1 概述

我国稀土资源丰富，产量居世界前列，稀土永磁材料被广泛用于电子、汽车、计算机、电力、机械、能源、环保、国防、医疗器械等众多领域，具有很好的应用前景。永磁电机采用钕铁硼稀土永磁材料励磁，具有结构简单，运行可靠；体积小，质量轻；损耗小，效率高；功率因数高等一系列显著优点，因此其应用前景十分广阔。永磁同步电机转子上装有永磁体。按照永磁体在转子上的位置不同，永磁同步电动机的转子磁路结构一般可分为：表面式永磁电机和内置式永磁电机。目前国内制造的永磁电机多为内置式磁路结构，其结构简单，工艺实施较为成熟。

在对永磁同步电机进行总装时，由于永磁电机转子内嵌永磁体，带有很大的磁力，对定子等导磁材料吸附能力较强，会导致转子由于磁力作用无法装入定子中去，而且定转子极易相互吸引碰撞，造成绝缘损伤，使电机绝缘寿命减少，带来质量隐患。所以，永磁电机的总装工艺较传统电机的总装工艺有所不同，尤其是定转子合装部分，是永磁电机总装成功的关键。

2 永磁电机总装工艺难点及对策

难点一：由于转子铁心内部装有永磁体，使得转子带有很大的磁力，对定子铁心的吸附力很强，而且定转子之间的气隙很小，所以在定转子合装时极易造成定、转子之间因引力大而发生碰撞，可能导致定、转子吸附在一起难以分开，甚至报废，且易造成人身伤害。对策：根据电磁学的知识，由于定转子都是对称圆周结构，倘若定、转子绝对同心，即定、转子的轴向中心线完全重合，则转子对定子的电磁力为零，这样定转子之间便不再有吸附力的作用，电机组装便可顺利完成。定、转子轴向中心线偏离的越大，定转子之间的磁力越强，转子便越易向靠近的一方相吸。所以，对转子精确导向，保证定转子同心是解决该难点的关键。

难点二：定转子合装时，转子在下落过程中受到定转子之间强大的磁力作用，转子越往下，和定子交叠的部分越多，受到的磁力越强。刚开始，转子受到的磁力作用小于自身的重力，转子可以缓慢下落，当下落到一定距离，转子受到的磁力和自身的重力相等时，转子便不再下落，使得定转子合装无法完成。对策：当转子无法下落时，可以对转子施加一定的压力，而且要对这个压力进行精确定位，将转子压入到定子中去，从而完成定转子合装。

3 永磁同步电机总装制造工艺方案分析

（1）工艺方案一设计及分析：非传动端使用假轴和导向套定位，传动端使用高精度导向杆导向；使用液压装置将转子竖直压入定子内，完成定转子合装。

定转子合装时，即使有导向装置，可以对定转子的相对位置进行限定，但是由于精度的影响还是不能保证定转子绝对同心。这样定、转子之间便会有磁力的作用，转子会受到一个斜向上的力，这个力竖直方向的分力与转子自身重力和液压泵的力的合力是一对平衡力。随着转子慢慢深入定子内，转子所受的力越来越大，直到大于转子本身的自重，转子便不再进入。这时，用液压装置对转子施加力，转子便会向下移动。转子受到的磁力是受两个因素的影响，如图1所示，随着转子进入定子的位移增加，定子和转子交叠的面积越来越大，所以定转子之间的磁力便越来越大，如直线1所示；但随着转子进入定子的位移的增加，定位导向杆所受的弯曲力越来越小，导向杆弯曲越小，导向越精确，这样定转子之间的同心程度便越高，定转子之间的磁力便越小，如直线2所示。所以，这两个因素共同作用的结果使得随着转子进入定子的距离增大，定转子之间的磁力呈现先增大后减小的趋势，如直线3所示。如果用液压装置，直接对转子竖直加压，那么当定转子之间的磁力变小，小到小于转子自身重力的时候，转子便会直接掉下去，损伤端盖及轴承。

（2）工艺方案二设计及分析：非传动端使用假轴和导向套定位，传动端使用高精度导向杆导向；使用变位机将定转子旋转90°，变为卧式组装，再用液压装置将转子水平压入定子内，完成定转子合装。

利用组装变位机将定转子旋转90°，变为卧式组装时，液压泵的力和定转子间的磁力是一对平衡力，这样便不会产生转子重力大于磁力就直接掉落的情况。随着对液压泵施加压力，转子便慢慢装配到定子中去，最终完成定转子合装。

4 永磁同步电机总装制造工艺方案的确定

通过对这两种方案的对比，最终选用方案二进行永磁同步电机的组装，其总装示意图如图2所示。

设计一个导向套安装在非传动端端盖上，设计一个假轴安装在转子转轴上，假轴和导向套之间采用间隙配合，这样便可对定转子合装的非传动端进行定位。设计四根高精度导向杆安装在传动端机座上，以此来对定转子合装的传动端进行定位。这样，便可最大程度的保证定转子同心，从而使定转子之间的吸引力较小。设计两个拉杆将拉杆安装在传动端机座上，装好液压泵，利用组装变位机将定子转向，变为卧式组装，对液压泵加压，完成定转子合装。