冷轧硅钢转子铁心转轴压装工艺的改进

黄先锋

(上海电科电机科技有限公司，上海200063)



冷轧硅钢转子铁心转轴压装工艺的改进

黄先锋

(上海电科电机科技有限公司，上海200063)

电机转子串轴是电机生产的关键工艺。从生产实践角度分析热轧硅钢转子和冷轧硅钢转子在串轴生产中遇到的问题，并给出简单实用的的解决方案。为电机生产中冷轧硅钢转子串轴工艺提供一些参考。

冷轧硅钢转子；转子串轴；铁心挡

0 引言

电机转子转轴压装(俗称铁心串轴)的好坏对电机气隙影响较大，也会影响电机转子平衡，所以一直备受重视。小型电机转子串轴一般分两种工艺：一是热套，二是冷压。热套可以利用转子压铸或离心浇铸的余热，进行套轴。要求配合的接触面光洁，以减少由于加工线上的压溃而使实际过盈量减小。转子铁心内孔最好预先进行铰削或者拉(推)削加工，以提高其尺寸精度和降低粗糙度，但对定转子外购的企业或库存转子串轴，热套工艺要求二次加热，会导致成本增加且效率低。因此，很多电机厂采用冷压的方式串轴。冷压工艺耗能低，速度快，效率比热套工艺高，但也存在一些问题，特别是在采用冷轧硅钢制造的电机铁心上，问题比较突出，如转子铁心在轴上转，或者串轴时直接脱落。现存的铁心制造的工艺文件基本上都是针对热轧硅钢的，冷轧硅钢大量在中小型电机上使用约在2005年以后，冷轧硅钢产品的工艺研究却比较少。

1 热轧硅钢转子串轴出现的问题

热轧硅钢由于同板差较大，材质硬度较大，冲片毛刺较大，因此压铸后轴孔粗糙度大，铸铝心轴磨损快，而造成同批次转子轴孔尺寸相差较大。虽然要求铸铝心轴磨损按表1的规定尺寸，但实际操作中，受心轴材料、淬火工艺影响和工人操作习惯影响，严格按此尺寸控制，难度较大。

表1 铸铝心轴磨损要求 单位：mm

加之热轧硅钢的同板差比较大，转子叠装铸铝后，轴孔内呈弧形弯曲，特别是比较长的转子铁心。《Y2系列三相异步电动机技术手册》里规定H80～H280铸铝转子铁心和转轴的连接型式是热套连接。热套配合的过盈应该保证转子能传递规定的转矩，但是过盈量太大将会导致接触面的径向压力加大，使套在转轴上的铸铝转子出现偏歪。Y2系列电机的转子冲片(热套)内径公差为H8,铁心内径是以铸铝心轴磨损极限来控制尺寸的。 转轴直径24

2 冷轧硅钢转子串轴出现的问题

冷轧硅钢和热轧硅钢相比除了电磁性能上的差别，在加工工艺性上的差别表现为：同板差比热轧硅钢小、平整度好；硬度比热轧硅钢相对较低；刚性低，冲裁后毛刺小，叠压系数比热轧硅钢高[2]。在冷轧硅钢代替热轧硅钢的开始，很多电机厂都是根据热轧硅钢转子的加工经验，进行转子铸铝和转轴加工的，结果出现转轴和转子轴孔配合的过盈不能保证转子传递规定的转矩。2005年某电机厂生产的H225-6p、8p的40台永磁电机(用冷轧硅钢)，在应用中过半数出现转子铁心相对转轴转动，而轴不转的现象。经分析，这批冷轧硅钢生产的电机串轴采用热套工艺，但转子轴孔光洁，粗糙度比热轧硅钢小得多，而转轴是根据原来配合热轧硅钢转轴的精度和公差，导致过盈量不够，摩擦力小，不能传递规定的转矩，而致使转子铁心相对转轴转动。后采取在转轴上加开键槽的方法处理。有很多使用冷轧硅钢的电机厂采用冷压工艺串轴时，发现部分转子铁心在串轴过程中，压机压力不大的情况下，转子铁心会直接从转轴压装端滑脱，对转轴没有摩擦力。还有部分电机转子，虽然能经过出厂检测，但是电机一带负荷，就会出现转子铁心松动、对转子轴转动的现象。2003年我公司有300台采用冷压工艺的Y3 132-2p 5.5kW电机被退货，原因是客户使用过程中，部分电机转子铁心对转轴转动，类似的情况在一些电机厂也不同程度出现过。在后来的转轴加工中，大部分电机厂采用了放大转轴铁心档公差尺寸的做法，却存在另一个问题：转轴尺寸相对来说放大了，过盈力加大了，热套时转子铁心和转轴配合过盈量太大，将会导致接触面的径向压力加大，使套在转轴上的铸铝转子出现偏歪。冷压时，过大的过盈量，会在串轴过程中，把转轴压弯，或者将转子铁心轴孔部位在转轴压出端出现突出现象。

3 原因分析与解决方案

上述问题，特别是冷压工艺出现的问题中，冷轧硅钢的硬度和刚性较软的问题往往被忽视。首先冷轧硅钢较软的硬度在冲裁时，冲片的毛刺比较小，铁心的叠压系数较高。对铸铝心轴的磨损较慢[3]。转子铁心压铸时，轴孔粗糙度较热轧硅钢小，轴孔内一般比较光滑，而且孔径一致性较好。如果转子铁心档加工尺寸公差选择不当，或者加工时接近下公差，很容易出现配合面过盈量不够，而致使转子铁心对转轴滑动或转动。冷轧硅钢的刚性较软，在串轴时，特别是冷压装时，轴孔比较光洁，如果转轴压入端铁心档尺寸稍微大一点，压入时，直接导致转子内孔硅钢片朝转轴压出端倾倒性变形，而且很难反弹回来；若是转轴铁心档压入端往后的尺寸稍微小，都有可能导致后段的铁心档摩擦力减小，过盈量不足。热轧硅钢刚性比冷轧硅钢强，变形后还可以弹回，而且整齐度不好，这种情况很少出现。这也是一些电机厂刚开始采用冷轧硅钢时串轴比较突出的问题。加大转轴铁心档尺寸，若是不注意冷轧硅钢的这个特点，也会出现麻烦，而且易出现配合过盈过大，把轴压弯和转子铁心轴孔变形的情况。

根据以上分析和生产实际操作的经验，转子铁心轴孔已经很光洁，无需再加工，而对转轴可进行加工工艺的改进，以配合冷轧硅钢刚性差的特点。对转轴铁心档加工不是按原来公差范围配合，而是从压入端开始，加工出一个逐渐放大的锥度。串轴时，转子轴孔粗糙度小，最先接触转轴铁心档的硅钢片变形很小，随着转轴的压入，两者配合面接触越大，配合越紧，可以避免轴孔的变形，导致的转轴铁心档后部摩擦力不足，也可以避免因摩擦力过大而把轴压弯。生产中，在转轴上加工一个锥度比较困难，因此改为将铁心档加工成台阶状，即从转轴压入端先磨削出符合转子铁心档下公差的一段，在以后的铁心档磨削出(或车出)逐渐放大一定尺寸的台阶，使铁心档呈近似锥形的台阶状，以达到串轴时，转子轴孔和转轴铁心档随着转轴压入越压越紧的效果。

随着高效超高效电机的铁心长度比以前越来越长，加之潜水泵等用小机座好做大功率电机的产品，电机铁心也是非标加长的越来越多。转子串轴实际操作要根据产品铁心长度，确定铁心档加工的台阶数和每阶台阶加工长度。表2是部分YX3系列转轴铁心档参考加工尺寸明细。

表2 YK3系列转轴铁心档加工尺寸参考表 单位：mm

关于非标加长铁心的部分实际加工参数，可以根据实际情况，选择要分的档数及每档加工的长度和工艺方法。

4 结语

我公司根据冷轧硅钢的特点，改进铁心的串轴工艺，调整转轴铁心档加工工艺。通过将转子铁心档根据铁心长度的大小分成几挡，从第一档起，尺寸逐渐放大，最后一档根据实际情况确定是精车还是磨削，很好的解决了转子铁心串轴中出现的过盈量不足、压弯轴或热套时转子铁心偏歪的问题。特别对一些铁心长度非标的产品，提高生产效率和质量，有一定的促进作用。

[1] 黄国治，傅丰里.Y2系列三相异步电动机技术手册.北京：机械工业出版社，2004.

[2] 黄磊，黄力明.Y3电机系列三相异步电动机设计.冷轧硅钢冲模模具间隙的选择，2004.

[3] 忻尚君.电机系列三相异步电动机设计.冷轧硅钢片铁心压装，2004.

Technology Improvement of Piercing Shaft into Cold-Rolled Silicon Steel Rotor Core of Medium-and Small-Sized Motors

HuangXianfeng

(Shanghai Dianke Electric Machine Science and Technology Co .,Ltd ., Shanghai, China )

Piercing shaft into rotor is key technology of motor. This paper analyzes the problems of piercing shaft into hot-rolled silicon steel rotor and cold-rolled silicon steel rotor from the point of production practice, and gives some simple and practical solutions. It is hoped to provide some production reference for piercing shaft into cold rolled silicon steel rotor.

Cold-rolled silicon steel rotor；piercing shaft into rotor；iron core block

10.3969/J.ISSN.1008-7281.2016.06.16

TM306

B

1008-7281(2016)06-0051-003

黄先锋 男 1972年生；毕业于蚌埠坦克学院应用电子专业，现从事电机制造工艺与电机智能制造工作.

2016-08-31