电机制造工艺Word格式文档下载.docx

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2、电机制造常用材料

2.1常用材料种类：

A.导磁材料——硅钢片如：

50WW540～1300

B.导电材料——漆包线、铜圆线、铜扁线、纯铝、引接线、端子

C.其它材料——支架用：

08F钢板、锌合金、铝合金

含油轴承

滚珠轴承

弹片：

0Cr18Ni9

主轴：

GCr15、45、1Cr18Ni9Ti、2Cr13、3Cr13等

钼尼龙、塑料、绝缘材料等

2.2导磁材料：

2.2.1导磁概念：

A.无论直流或交流电机都是在磁场和电流的共同作用下工作的；

B.直流电机中，磁场是恒定不变的；

交流电机中，磁场是交变的，不固定的；

C.在电机中，磁场的形成有二种基本形式：

永久磁铁形成的恒定磁场和电磁铁形成的非交变或交变的磁场；

D.当导体中有电流通过时，在导体周围就有磁场产生，当导体中电流方向改变时，其磁场也相应改变，通电导体所产生的磁场称为感应磁场，这种现象称为电磁感应现象；

如下图：

（可用右手螺旋法则判定感应磁场的方向）

E.通电导体产生磁场的强弱直接与通过导体的电流强度有关，还与通电导体周围的导磁介质有关，在电流不变的情况下：

.通电导体周围都是空气——磁场很弱，导磁能力低，导磁系数小。

.通电导体周围都是铁磁物质——磁场很强，导磁能力强，导磁系数大。

.空气中的导磁系数μ

=4π×

10

亨/米，铁磁物质导磁系数μ

约比空气的导磁系数大2000～6000倍。

即：

2000＜μ

/μ

＜6000

F.为了使铁磁物质获得更强的感应磁场，可将导线绕成螺旋管线圈，并将线圈套在铁磁物质制成的铁芯上，当线圈通电时，在铁芯内部就可获得很强的磁场。

G.铁磁物质分类：

.硬磁材料——用含碳量高的或某些特种合金钢制成，这些材料一旦被磁化以后，其磁性能很难消失。

适合做永久磁铁（永磁或直流电机）。

.软磁材料——用含碳量低的或某些特种合金钢制成，这些材料在螺线管内，就形成电磁铁，当螺线管通电时，这些材料就被磁化，产生磁性，当螺线管失电时，则这些材料磁性消失，磁性能是可以交变的。

（适合做电动机、变压器的铁芯）。

.软磁材料种类——硅钢片、电工纯铁、铁镍合金、铁铝合金、软磁铁氧体等。

H.由于人们日常生活工作中，电能绝大部分是采用220V及以下的交流电源，所以微型电机基本上均在这种电源内工作，由于交流电动机的磁场是交变的，所以适合于这种交变磁场的铁芯是软磁材料制成的铁芯，由于硅钢片的导磁性能好，制造工艺简单，产量大，所以电动机的磁路采用硅钢片制成，其原因就在于此。

2.2.2硅钢片

硅钢片是一种铁硅合金钢片，品种多、规格全、用量大，按制造工艺分为热轧硅钢片和冷轧硅钢片。

A.冷轧硅钢片

.冷轧硅钢片分为有取向和无取向硅钢片

.有取向冷轧硅钢片——材料在轧制时，材料内部的晶格取向是比较一致的，当沿着轧制方向交变磁化时，导磁性能好，铁损少，适合于制作变压器和大型电机，如果磁通方向与轧制的方向垂直，铁损耗将增大到2～3倍。

.无取向冷轧硅钢片——材料在轧制时，材料内部的晶格取向是不一致的，其磁性能比有取向的差，但比热轧硅钢片好得多，顺轧制方向或垂直方向交变磁化时，其导磁性能差不多，是适合于制作中小型电机铁芯的良好材料。

B.无取向冷轧硅钢片

.低硅钢片：

含碳＜0.003%，含Si＜0.5%，导磁率μm↓，饱和磁感应强度Bs↑高，铁损较大P↑，机械强度差↓，生产工艺简单，多适合于家用电器的铁芯。

A——表示无取向硅钢片

470——表示材料最大损耗不大于4.7w/kg

A——半有机薄涂层0.2～1.2克/每平方米

H——半有机厚涂层1.2～2.3克/每平方米

D——无机涂层0.2～0.7μm

2.2.3硅钢片的性能及特点：

A.硅钢片含硅量越高，电阻系数越大，但使材料变脆，硬度增加，给冲裁和剪切常带来困难，Si含量很大时，则无法进行轧制加工，通常含硅量≤5%。

B.硅钢片越薄，铁芯损耗越小，但冲片的机械强度减弱，铁芯制造工时增加，叠压后由于冲片绝缘厚度所占比例增加，因而使磁路的有效截面积减少，过薄的硅钢片在电机制造工艺中也是不宜采用的，一般采用0.5mm的硅钢片。

C.不同牌号和规格的硅钢片，机械性能是不同的，含碳量低的硅钢片韧性较好，适于冷加工，随着含碳量的增加，硅钢片的硬度也增加，使其脆性增加，易使冲模刃口磨钝，使工件的冲断面不光滑，甚至在冲剪处产生裂纹。

2.2.4对冲片的技术要求：

A.电磁性能方面

由于现有软磁铁心材料沿轧制方向的导磁率比垂直方向大，因此铁心的叠压应考虑其方向性，由于我们公司是采用级进模下料冲制的，其冲制方向已确定，所以冲片的导磁方式已经确定。

其次应考虑材料在外力（冲裁、碰撞、冲击等）作用后，将改变晶格的排列方向，使电磁性能改变。

冲压、叠装、切削加工产生的冷作硬化现象主要分布在距剪切轮廓的边缘0.5～3mm范围内，易使磁性能恶化。

在交变的磁场中工作的铁心会产生涡流现象，使铁损增加，并产生不希望的附加力矩，这是应该考虑的第三个问题。

要减少涡流引起的铁损，可以减少片厚。

（但铁心片数增多，加工工时延长，铁心叠压系数降低）。

B.机械方面的要求：

合理选用铁心材料，表面质量良好，平整光滑，厚薄均匀，冲片的断面整齐，毛刺要小。

（过大的毛刺在叠装后容易形成片间短路，使铁损增加，叠压系数下降）。

2.3导电材料

2.3.1电磁线——微电机绝大部分是采用漆包铜圆线，罩极电机的短路环采用裸铜圆线或扁线。

它们的作用主要是为硅钢片铁心提供交变磁场。

铜的纯度≥99.95%，密度为8.9克/立方厘米，抗拉强度为200～220牛/平方厘米

A.漆包线的种类（一般采用聚脂薄膜线）

B.绕组种类

.集中绕组

.分布绕组

C.罩极电机对绕组的要求

.绕组的基本数据应符合技术要求（线经、匝数）

.绕组的尺寸形状应符合技术要求

.绕组的绝缘结构和绝缘材料应满足耐压、耐热、耐环境条件的要求

.焊接质量可靠，焊接处的接触电阻要小

.微电机绕组由于匝数多，导线细，有的无层间绝缘，有的无浸漆处理，比较容易出现匝间短路或因绝缘结构的热胀冷缩现象而断线，这些问题必须在绝缘结构和绝缘材料的选择及制造中充分考虑。

2.3.2鼠笼绕组

A.铝笼——采用铸铝方法，铸出转子槽内导条及端环，使转子成为坚固的整体（电机性能要求高的，采取铸铜方法，甚至采取银笼条），纯铝牌号AL99.8

B.铸铝转子的特点

.笼条、端环一次性铸出，结构简单、紧凑，工艺上也较方便。

.转子槽形尺寸和端环尺寸设计比较随便，可根据电气性能要求在一定范围内变化。

.节省铜材。

.但铸造流动性不如铝合金，粘模现象比较严重。

C.鼠笼绕组制造工艺

重力铸铝、振动铸铝、离心铸铝、低压铸铝、压力铸铝。

2.3.3引接线

采用耐绝缘处理的多股软质安装线，它起到电机的线圈与外部连接的作用。

2.4其它材料

支架用的08F钢板、锌合金、铝合金及轴承、主轴等材料均为支撑用的材料，骨架也为支撑线圈的材料。

3、本公司罩极电机制造工艺

3.1开卷：

开卷的目的主要是将从钢厂购回大卷料，按照本公司产品的需要，按一定的尺寸要求裁剪成条形料卷，给高速冲床提供符合一定要求的坯件，主要要求是裁剪要平直，尺寸要一致，毛刺高度≤0.03mm。

开卷时如果边料厚度尺寸与中部厚度尺寸相差较大时，应分别标识。

开卷完后，各条料卷应作防锈处理。

3.2冲片：

本公司罩极电机冲片基本上是在高速冲床完成的，产品的质量好坏与级进模的制造精度紧密相关，目前由于工艺上的限制，冲床的冲次是300次/分左右，如果条件允许的话，冲次应该提高到400次/分以上。

由于冲片形状和尺寸精度基本上是由模具保证的，所以高速冲应该注意的是冲片毛刺的大小，毛刺高度≤0.03mm，如果冲片毛刺高度超差，应随时修模。

3.3定子铁芯铆压

3.3.1压力一般控制在2～4MN/

，当冲片面积已知时，就可以估计压装时油压机的吨位。

P=TS/9810

P——油压机的吨位，tf

T——压装时的压力，N/

（1Pa=1N/

）

S——冲片的净面积，

3.3.2硅钢片的厚度公差一般为±

10%，也就是说δ0.5的硅钢片的厚度尺寸在0.45～0.55之间，其公差范围有0.10，因此，以冲片的片数来控制铁芯的厚度是不妥的，应根据硅钢片的实际情况，适当地增减片数，以保证铁芯厚度，铁芯厚度控制不好，将导致总装时虚位调节困难。

3.3.3关于硅钢卷同板横截面上的尺寸偏差的问题，因为钢板在钢厂轧制过程中，由于轧制设备和工艺的问题，往往整卷的材料在横截方面的中间和两端部位尺寸是不一致的，厚度偏差有些甚至>

0.1～0.12，形成中间厚两端薄的现象，使我们在冲制冲片时所得到的单张冲片，也有同板同一截面上的尺寸不一致的问题，使我们在铁芯叠压时，产生一边厚一边薄的现象，从而影响电机的整机质量。

对于穿铆钉叠压的铁芯，象YJ58的主副定子铁心，建议将一副铁心做二份分开，将一份平面旋转180°

后再叠压到一起，象YJ48、YJ61、YJ62的主定子铁心，建议在模具设计时可以将二副定子铁心的排列方向一反一正的排列，在定子铁心叠压时，可以将这二种排列中各取一半的份量进行叠压（如下图所示）。

对于铆扣式铁心，虽可参考上述方法进行，但在材料方面会有所浪费，因为总有一片打通扣的冲片用不上，所以这是我们应该考虑的。

3.3.4铁芯加工的自动化

对于电机生产中的铁芯加工自动化，是提高生产效率、保证产品质量、降低产品成本的重要途径。

各设备之间通过导槽或自动传送装置相联，每台设备连接同步工作。

员工技术要求相对较低。

但质量可得到很好的保证。

它可以减少工序之间工件相互碰撞的机会以及减少装箱和取物的时间。

3.4关于短路环的焊接：

由于目前我们是采取碳弧气刨焊接工艺，它是利用碳棒与工件之间产生的电弧热，使工件表面熔化形成金属熔池，然后疑固，使之形成短路环，由于在焊接过程中，电弧热使工件表面的油污燃烧产生大量的烟黑而附着在工件表面，不易擦去；

另一方面，紫铜在加热熔化过程中，表面氧化剧烈，形成浅黑色的氧化层，影响外观质量。

采取氩弧气体保护焊，它适合于焊接有色金属，是利用氩气做保护气体来进行焊接的，因为氩气是惰性气体，氩气不与金属起化学作用，所以不会使被焊金属中的合金元素烧损，又因为氩气不溶于金属，所以不会引起气孔，又能得到高质量的焊缝。

3.5关于整形工序，它有二个目的，一是将已焊接的短路环焊点压平，使之不超过技术条件所要求的高度，另一个就是将定子铁心内孔整圆。

建议在这道工序应使短路环焊点朝上，以方便操作者能及时观察到焊接点的质量情况，有焊接不良的工件可在此截留，及时处理。

3.6关于各工序之间的装箱，搬运问题，一定要文明作业，工件要轻拿轻放，并使之摆放整齐，防止磕碰。

有许多定子的错片、裂片往往是这些不文明的作业引起的，尤其是裂片问题，采取最后总装用胶水粘接是没有办法的办法了，电机运转时，铁心发热，胶水老化，铁心又会重新裂开，所以最好的办法还是防止工件之间的磕碰，从每一个工序做起。

冲压车间建生产流水线是防止及减少工件磕碰的行至有效的方法，它还可以减少装箱、摆放以及搬运的时间，节省大量的人力、物力，又可保证产品质量，提高经济效益。

3.7关于转子加工工艺

3.7.1转子铁心冲片质量是由高速冲模来保证的，其表面毛刺应≤0.03mm，其铁心长度的基本尺寸与定子铁心长度应一致，转子铁心斜槽应符合图纸要求，其斜槽角度可采用拓印法在纸上反映出来，它相当于将转子外圆周在平面上展开，这样就可以检查它的斜槽角度了（如下图所示）。

转子斜槽的目的是为了改善启动性能和降低噪声。

转子斜槽度一般为0.8～1.2个槽距

3.7.2铸铝转子的压铸

本公司的铸铝转子是在压铸机上压铸成型的，铸铝转子的质量与以下因素有关：

.铝锭的质量

.铝锭熔化

.铝水的清化

.铸铝转子铁心的预处理

.合理的注射系统

.操作工的素质

A.铝锭表面应清洁干净，无油污，无杂质，铝纯度应≥99.8%

B.铝锭的熔化

铝锭在熔化前，应放在炉面预热，除去水分，铝的熔点是660.5℃。

铝在熔化过程中与周围介质（如铸铝工具）及空气相互作用，主要有：

与O

作用：

4Al+3O

→2Al

O

与

2Al+3

→Al

+3H

↑

与CO作用：

6Al+3CO→Al

+Al

C

与C

2Al+3C

+3CO↑

可见，铝在熔化过程中的氧化烧损是很剧烈的。

当铝水与水蒸气（

）及C

接触时，一方面生成氧化铝（

）渣滓，另一方面产生氢（H

）及一氧化碳（CO），这些气体很容易渗入铝水中去。

含有气体的铝水压铸出来的转子，质量不好，因为铝水在凝结时气体被分离出来，但又跑不出去，只能留在铸件内造成气孔。

氢是熔铝过程中最易产生的气体，它在铝水中的溶解度随着温度的升高而增加。

当铝水温度高于800℃时，上述作用加剧，同时铝的结晶变粗，组织疏松，机械强度下降，凝固时体积收缩，容易产生裂纹。

因此，一般控制铝水温度不超过800℃，而以在720℃左右为宜。

但铝水温度也不能太低，以免降低了铝水的流动性。

C.铝水的清化

铝水很容易氧化，在液面上生成一层氧化铝（

）薄膜，它具有良好的保护作用，能防止氧化作用继续进行，也能防止气体进入铝水中去。

但是，当我们用盛铝勺舀取铝水时，氧化铝很容易集结成快，混到铝水中去，而铝水表面立刻又生成一层氧化铝薄膜。

的密度（约为3.95～4.10），大于熔态铝的密度（2.38），熔点很高（2050℃），一旦混入铝水中，就再也不浮出来，也不熔于铝水，而是成颗粒状存在于铝水中。

它不仅降低了铝水的流动性，而且增大了铝的电阻率，影响铝的质量。

为了避免上述现象，一方面，铝水保温时不要随便破坏铝水表面的氧化层，在舀铝水时，注意不要把氧化膜打进铝水里去；

另一方面，在铸铝之前，铝水应进行清化处理，即加入适量的清化剂，除去铝水中的气体和氧化物等杂质。

清化剂一般为氯化钠、氯化氨、氯化锌等氯化物，清化处理时，将焙干的氯化物置于钟形罩的下部，沉入铝液的底部，缓慢搅动，这时将有气泡逸出，待气泡全部跑光，取出钟形罩，用勺子清除铝液表面渣滓，静置几分钟，就可以浇注了。

清化后的铝液，不允许用勺子搅动表面。

如果搁置时间过长，还应进行第二次清化处理。

如果用焙干的氯化钠，其加入量约为铝液的0.1～0.5%，如果用焙干的氯化氨，其加入量为铝液的0.02～0.03%。

清化处理的原理，主要是将氯化物加入铝水后，通过置换反应，生成氯化铝（

）。

例如：

加入氯化钠（NaCl）：

6NaCl+Al

→3Na

O+2AlCl

加入氯花锌（ZnCl）：

ZnCl

+2Al→3Zn+2AlCl

氯化铝（AlCl

）的沸点是183℃，在铝水中由于氯化铝的升华作用，立即以气泡的形式升到液面而逸出。

由于气泡的作用，铝水中的氢气会自动扩散到氯化铝中去，并随着气泡的上升而逸出液面，从而达到除气的作用，氯盐与氧化铝作用生成氯化铝，氯化铝的升华使这些氯化物得以借翻腾的气泡而浮于液面，从而易于除渣。

在进行清化处理时，铝水的温度应很好地控制。

铝水温度太高，熔渣过于稀薄，无法除尽，铝水温度太低，黏度大，去气效果不好，一般控制在720～740℃。

清化处理时，在坩埚上应设置抽风装置，以防止铝水逸出的有害气体危害员工身体健康。

D.铸铝转子铁心的预处理

铸铝转子铁心经压装后，其心部片间的存油是转子产生气孔的一个主要原因，由于转子铸铝是在高温、高压、瞬间形成的一个过程，在铝液刚刚充满转子型腔，而与转子片间的油类发生反应生成气体时，由于铝液迅速疑固，这些气体还来不及逸出而被铝液包围，因此，这些气体便以气泡的形式残留在转子的笼条和端环之中，呈不规则分布状态，这种状态造成转子笼条断开，内部组织疏松，端环气孔增大，电阻率增加，导致整机性能变坏。

建议在转子压铸前对转子铁心进行脱油预处理，具体实施为：

转子铁心可用工业清洗剂冷态脱油，自来水冲洗，然后电炉烘干，或将转子铁心直接用约700℃的高温加热脱油。

这二种方法，以后者为好，一来可对铁心进行脱油处理，二来可对转子铁心槽进行氧化处理，氧化处理可提高铝笼条与转子槽壁的电阻，使转子横向电流减少，电机性能提高。

E.合理的注射系统：

合理的注射系统很重要，它是铝液压射入型腔保证质量的关键，它包括压射室、储料室、浇道、浇口及排气系统及合适的压射速度、比压力等。

一般来说，压射室、储料室、浇道基本上都能满足目前压铸转子的性能要求，但浇口尺寸的大小、排气面的合理设计、压射速度的快慢、比压力的大小等都是不可忽视的。

排气面的设计及分布决定了在压铸瞬间模腔里的气体是否能及时排出，设计合理的排气面应能使气体及时排出而保证铝水不致由排气面喷出。

排气面分布的位置应是气体最后排出的地方，不能使型腔内部存在余气的“死角”，否则转子端环将会产生气孔。

压射速度的快慢同样对压铸转子的质量起到关键作用，压力铸造时，铝水压射到转子铁心槽和型腔中的速度很高，其填充速度可达10～25m/s。

整个压铸过程是在瞬间完成的。

如果铝水充型速度很快，充型速度大于空气排出速度，堵塞排气系统，并形成旋涡及喷雾，型腔内的空气难于排尽，会使气体滞留在型腔内部，产生气孔。

如果铝水充型速度低，铝水固化快，型腔内部可能填充不满，造成转子笼条组织疏松及欠铸现象。

铝水的比压力（铸件型腔内单位面积上所受的静压力）

P=4Q/πD2

P——比压力；

N/m2

Q——压射压力：

N

D——压射活塞直径；

m

铝水的比压力是铸件获得组织紧密和轮廓清晰的主要因素，增大铝水的比压力可以提高转子笼条的致密性和端环的光洁，但过高的比压力，易使模具受到铝液的强烈冲刷，并增加了粘模的可能性，降低模具的使用寿命，因此，在能保证铸件组织致密的情况下，尽量用较低的比压力，一般约在60～100MN/m2。

F、员工的素质要求：

压铸工作在本公司来说是一项关键工序，对员工的文化素质要求应较高一些，对文化素质薄弱的员工应加强培训，以提高其质量意识，另外要对员工加强对设备的保养及对模具的爱护，增强压铸过程中的自我安全保护意识。

3.7.3转子的加工

转子在加工时，不管采用哪种机床加工，首先要保证的是转子外径的大小应符合技术设计要求，其次是转子外径与轴的跳动量符合技术设计要求，转子表面的粗糙度、轴的表面粗糙度以及轴伸长度都应达到图纸要求。

对于噪声等级要求比较严格的电机，转子端环的外径及平面都应车削加工，以免产生不必要的振动，从而增大噪声，对于性能要求特别严的电机，转子还应做动平衡。

3.8关于支架组件

3.8.1本公司电机支架有多种形式：

锌合金支架、铁皮支架及铝皮支架。

（按以后的发展应该还可能会有压塑支架。

不管哪种支架，他们都有一个共同特性，即要求“三孔”位置度应符合技术要求，“三孔”位置度一般是由模具保证的，模具制作的好坏也就决定了支架的“三孔”位置度的精确程度。

所以对模具制作来说，要求模具本身的精度高，这样才能保证支架的精度。

3.8.2支架组件的铆压

支架组件铆压时，关键是要控制回复力矩的大小，回复力矩太大，含油轴承自调正困难，转子转动不灵活。

回复力矩太小，转子轴与含油轴承的振动加大，这二者都会使电机噪声增加。

回复力矩的大小应严格按技术要求控制。

3.9线圈的绕制

线圈在绕制时除了线径、匝数等参数应符合技术要求外，另外一个就是绕线的张力控制问题。

张力太大，绕线时的拉力大，线径易变细，且易拉断。

张力太小，绕线线圈松散，易飞线、跳线等等。

因此，绕线时的张力应按照工艺要求来控制。

张力的控制有静态张力和动态张力二种形式。

另外，线圈绕制完后，应检测其直流电阻和匝间耐压等情况，凡直流电阻和匝间耐压不符合技术要求的，应进行返修。

3.10总装

总装的关键有以下几方面

3.10.1要使电机定、转子间形成的间隙（气隙）在整个圆周上获得一个均匀的指定数值，就要保证电机的同轴度，气隙不均匀将使电机磁路不对称，引起单边磁拉力使电机运行恶化，噪声增大。

由于气隙是在电机装配以后才形成的，所以气隙均匀度的保证主要取决于电机零部件的

质量，关键是定子和支架的“三孔”位置的配合精度。

目前我司的定子冲片及支架的“三孔”位置度基本上是由模具来保证的，所以保证模具的精度是非常重要的。

在装配中，由于各方面的因素影响，定、转子的同心度往往是靠人用尼龙棒敲校来调整的。

尽管转子在定子内孔可以灵活转动，但单边现象还是比较严重，这种方法是满足不了电机装配的技术要求的。

建议尽量采用工装来保证定、转子之间的同轴度，或在定、转子之间加塞符合要求的塞垫来控制。

3.10.2电机虚位的调整

电机虚位即转子轴向窜动量，由于定、转子之间的电磁力作用，转子斜槽有轴向电磁分力及轴向尺寸加工、装配的积累误差等，电机运行时总有一些轴向窜动。

如果采取措施不当，就会出现低频“翁翁”声及碰撞声，并时大时小。

在轴向加柔性元件或弹性元件（如羊毛毡或波形弹片），可以减少“翁翁”声，使声级稳定，还可明显降低震动。

定子铁心的厚薄与转子调垫的多小，是引起虚位不一致的原因所在，如转子两端的调垫在装配前已经装好，由于定子铁心厚了，就会使虚位增大，如果定子铁心薄了，就会使虚位减少。

因为虚