電機產品是一種集電能、機械能、磁性能、風能、熱能等多種能量於一體的特殊機械,其零部件形狀及剛度直接影響電機的整體性能水平,客觀地講,電機是一種看似簡單但又非常講究的機構產品。

電機機座、端蓋、軸、轉子等均屬於機加工零部件,由於電機結構上的某些特殊性,在電機零部件機械加工中存在以下幾個特點:

01電機零部件同軸度的保證要求

電機產品作爲典型的旋轉機械,特別是涉及到定子與轉子的氣隙對稱性,因而同軸度問題更爲關鍵和重要。電機零部件的同軸度涉及到的幾個關鍵內容包括:定子與轉子和同軸、軸承系統的同軸、通風系統的同軸、集電環系統的同軸等。

氣隙對電機性能的影響很大,制訂電機零部件的加工方案時,應充分注意零部件的同軸度、徑向圓跳動和配合面的可靠性,以保證氣隙的尺寸大小和均勻度。

機座加工過程中,兩端止口和鐵芯位的三圓同軸度特別關鍵,無論採用何種設備和工藝,三者的同軸要求必須得以保證。其次,機座止口端面與三圓柱面的垂直度要求也特別關鍵。

在實際生產加工過程中,由於機座本身的設計缺陷、鑄造過程應力釋放不到位、加工工藝不合理、機座放置不科學等問題導致的機座變形都會對最終的同軸度符合性造成不良影響。再加之與定子鐵芯的配合關係,鐵芯位與鐵芯的配合公差保證非常重要。

02軸承系統零部件的關聯關係要求

我們以中小型電機爲例進行分析:電機的軸承系統零部件涉及涉及到端蓋、軸承內外蓋、軸、機座和軸承,除軸承外均屬於機加工零部件,端蓋大多采用薄壁結構,剛性較差,裝夾和加工時容易產生變形或振動,影響加工精度和表面粗糙度。在軸承系統徑向,端蓋軸承室直徑、轉軸的軸承位直徑加工尺寸特別關鍵,否則容易導致軸承因配合鬆動的跑圈問題,或因配合過緊導致軸承工作遊隙過小的發熱問題。同時,端蓋止口與機座止口的配合關係直接影響電機的定子與轉子氣隙,特別是兩者配合鬆動時極容易出現氣隙不均甚至是掃膛質量問題。

理論上要求,電機軸承系統中端蓋止口、端蓋軸承室、軸承內外蓋止口和軸孔、機座止口和軸承的內外圈應爲同軸關係,以彼此的配合公差控制爲基礎,單個零部件的同軸必須得以保證。

在實際裝配過程中,軸承內蓋與軸摩擦的問題也不時被發現,一方面可能與機加工圓柱面的同軸度有關,另一方面還與固定孔的位置有關。

03軸和轉子的機加工過程控制

轉子是軸與轉子鐵芯的組合體,除轉軸上鐵芯位、軸承位、風扇位、繞線式轉子集電環位等部位的同軸度要求外,軸與鐵芯的配合公差控制是關鍵;按照大多數電機的生產加工工藝,要對轉子表面進行車削(不對定子內圓進行加工),車削過程中尺寸把握,以及同軸度要求的控制都特別重要,在些就涉及不同加工狀態下基準的選擇,建議按照同基準的方式,但要特別強調的是對於軸中心孔的加工和生產加工過程中的防護。

轉子車削過程中經常會出現因爲喫刀量及加工速度不適宜出現的倒片問題,由於基準被破壞出現的偏心或跳動問題,類似問題均應在生產加工過程中予以控制。

04表面粗糙度的控制

按照電機零部件的精度控制要求,不同的零部件、同一零部件的不同部位,加工精度及粗糙度控制均有所差異。有的零部件可以只保證加工尺寸,而有的零部件尺寸控制相對寬鬆,但表面粗糙度要求極高,如繞線電機集電環表面的加工控制要求,在尺寸控制上,只要保證集電環表面與碳刷的弧面接觸良好即可,但作爲導電的關鍵部位,必須足夠的光滑,以保證電機運行中接觸良好且不發生噪聲、打火、跳動等不良後果。

對於繞線式轉子的集電環安裝,一種工藝爲與轉子表面分別加工而後進行裝配,另一種工藝爲先裝配集電環,轉子與集電環表面同時以同基準進行表面車削。不同的加工工藝各有利弊,應結合各自的設備及工藝特點進行選擇,以不違背加工的裝配原則爲前提即可。

隨着電機生產加工設備的自動化,不少的成熟加工工藝逐步融入設備系統中,設備生產者與電機生產者的深度合作,將會有效推動整個電機裝備業的發展。而作爲電機生產製造者,與原材料供方及電機使用方的充分溝通更有利於電機產品的改進和發展。

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