H/TH系列电机在绕组嵌线工程中的缺陷研究

H/TH系列电机在绕组嵌线工程中的缺陷研究

朱俊军

(上海日立电器有限公司，上海 201206)

摘要：目前上海日立生产的主力产品H/TH系列电机采用的分布绕组方式，在生产加工中线圈嵌入铁芯时存在较多缺陷(槽锲覆盖不良、引出线侧漆包线损伤、铁芯嵌线时拉高等)，且这些缺陷在不同机种的生产中不良率波动较大，目前尚无特别有效的对策。现对H/TH电机在嵌线过程中的问题进行深入研究，寻找造成缺陷的机理，总结有效对策，希望能为以后的卷线、嵌线工艺提供参考依据。

关键词：H/TH电机；嵌线；不良率；漆包线；槽锲覆盖；漆伤

收稿日期:2015-05-13

作者简介：朱俊军(1977—)，男，江苏淮安人，工程师，研究方向：电机制造工艺。

1概述

(1) 研究动机。1998年以来，我公司的主力产品H系列压缩机用电机一直采用分布式绕组方式，在其核心加工工序——线圈自动嵌入铁芯的生产工序中，一直存在一定比例的各种不良情况，且随着新机种的不断开发，部分机种的不良率有增高趋势，而往往应对措施都是临时的调整，这就使得生产现场的返修返工率高居不下，且对不良的产生没有很好地做到预防，极大地影响了生产效率和产品品质。因此，从嵌线不良的源头做分析，从不良产生的机理出发去消除不良、降低不良率，是技术人员势在必行的工作。

(2) 研究经过。本研究经历3个阶段：第一阶段是同厂家卷线/嵌线设备结构的比较分析；第二阶段是电机本身参数和工夹对不良产生的机理分析；第三阶段是探讨消除不良、降低不良率的方法。

(3) 研究对象。针对上海日立设计生产的SH系列定速电机在H1(日本三工生产线)/H4生产线(日本小田原生产线)上的嵌线不良进行研究。

(4) 研究目标。期望通过工艺性研究，对目前H1/H4生产线上普遍存在的最常见的3种嵌线不良的成因进行分析：1) 槽锲覆盖；2) 线圈在接线端根部漆伤；3) 铁芯拉高。

2H/TH不同的电工线嵌线设备比较

我公司目前使用的电机自动卷线/嵌线设备主要来自两大厂家——日本三工(H1、H2、H3、H5) 、日本小田原(H4、SD1),两家的设备加工原理基本相似，但存在很多不同点，加工后的产品特性也有差异。下面结合电机在卷线/嵌线加工中的各类缺陷状态，对两家设备各自的特点进行对比。

2.1卷线机构的比较

首先对三工和小田原的卷线机构进行比较，比较结果如表1所示。

表1　三工和小田原卷线机构比较

注：以上仅列出对卷线状态影响较大的因素点差异，还有诸多不同点不一一列举。

2.2嵌线机构的比较

接着对三工和小田原的嵌线机构进行比较，比较结果如表2所示。

表2　三工和小田原嵌线机构比较

注：以上仅列出对嵌线状态影响较大的因素点差异，还有诸多不同点不一一列举。

2.3嵌线工装的比较

最后对三工和小田原的嵌线工装进行比较，比较结果如表3所示。

表3　三工和小田原嵌线工装比较

图1　U型头部

图2　尖头型头部

图3(a)为三工绕线上夹具组装结构俯视图，图3(b)为绕线上夹具的组装图，从这两张图上可以看到上夹具由基座、活动导指、固定导指、槽锲导指组成，绕组的漆包线竖直排列，落在活动和固定导指之间。

图3　三工绕线上夹具组装结构

2.4结论

三工和小田原都采用固定、活动导指配合嵌线脱模器的工装形式来完成漆包线嵌入铁芯的加工方式。相较而言，后者导指长度小，导指凸出嵌线脱模器的部分短，导指刚性好，仅论漆包线在卷线落入导指工装时的排列整齐状态，小田原要明显优于三工。而三工设备有专门的整理漆包线工位，通过人为的干预整理漆包线，也可以获得整齐的漆包线排列效果。

三工的槽锲导指头部普遍采用U型头部，这种形式的槽锲导指可以由护槽叶片头部插入U型缺口内的配合动作将槽绝缘很好地固定和保护住，防止嵌线过程中引起的槽锲和槽绝缘不良。小田原普遍采用的尖头型导指形式本身就具有类似功能，但由于缺少外在定位，遇到槽满率高机种，受漆包线过度挤压，可能会引起槽锲导指的变形而引发嵌线时槽锲和槽绝缘不良问题。

3H/TH电机普遍存在的缺陷FTA分析

3.1槽锲覆盖不良

槽锲覆盖不良：在槽锲嵌线完成时，漆包线有嵌入在槽锲开口处外侧的情况。

危害：在后续加工中，逃出的漆包线易接近铁芯槽口齿部，致使漆包线和铁芯的绝缘性能降低。

槽锲覆盖形成过程推理：从引起槽锲覆盖的机理得知，引起槽锲覆盖就是在槽锲和漆包线同步插入定子时槽锲不能包住靠近内径侧的漆包线，而嵌线夹具造成此问题的关键就是和槽锲插入相关的工装配合不到位——槽锲导指的头部和槽绝缘配合不到位，插齿和槽锲导指配合不到位。

下面对上述两种典型配合不到位的情况做分析：

(1) 槽绝缘和槽锲导指配合不到位(主要发生在尖头型槽锲导指和U型槽锲导指上)。相邻两根槽锲导指头部将槽绝缘限制在设计的铁芯槽范围内，确保槽锲能顺利插入槽绝缘，且和槽绝缘形成一个绝缘层包围腔。如槽锲导指头部形状设计不良或尺寸不良，将影响槽绝缘限定的范围，就会在槽锲插入时使漆包线“有机可乘”，最靠近槽锲边缘的漆包线有机会嵌入槽锲和槽绝缘接壤的缝隙中。

(2) 插齿和槽锲导指配合不到位(主要发生在U型槽锲导指上)。在绕线机的工夹上，插齿是用来和槽锲导指头部配合进一步定位槽绝缘的，但由于插齿机构和导指位于两个不同的机构上，而两者配合时被周围的其他工夹遮挡，不易观察，故使用一段时间后配合精度会走失，也不容易被察觉。

3.2漆包线引出线侧线圈损伤

主线圈正面线圈以及根部漆膜损伤：在主线圈嵌线完成时，主线圈正面线圈以及根部漆包线有绝缘层脱落、铜线裸露的现象。

危害：漆膜损伤会造成电机匝间短路，导致电机启动不良，影响电机寿命，甚至导致电机烧毁。

3.3铁芯拉高

铁芯拉高也是电机生产中出现的最为频繁的问题之一，主要表现为定子铁芯在抽线时，漆包线将冲片拉起，导致定子某部分冲片翘起。

以下几点因素决定了是否会造成铁芯拉高，即绕线设备、嵌线参数、嵌线夹具及被加工零件不良。其中，嵌线夹具中的嵌线夹具与线径不匹配以及槽满率是在生产过程中影响到铁芯拉高发生率最为常见的因素。

4结语

通过对电机绕组加工工艺中的不良缺陷进行论述，我们发现电机绕组加工工艺是较为特殊的柔性装配工艺，其工装非常复杂特殊、种类繁多，一台绕线机上的工装多达一百多件，互相交错配合，其工作原理和特性都值得深入推敲。

本文涉及的电机绕组卷线机厂家三工和小田原都是目前世界上一流的电机生产设备制造商，他们在电机工装上设计的独到之处非常值得研究和进一步探索。

[参考文献]

[1]三工卷线机工装图册[Z]，2000.

[2] 小田原卷线绕线机说明手册[Z]，2003.

[3] H系列电机加工工艺指导书[Z]，2000.