引言

高功率密度高壓電機具有同規(guī)格條件下功率大、結構緊湊、性價比高的優(yōu)點,因此深受國內(nèi)外客戶的喜愛。目前市面上主要有兩種結構的高功率密度電機,區(qū)別在于定子鐵芯的固定方式不同,一種是鐵芯與機座內(nèi)壁固定,另一種是鐵芯與機座底腳固定。其中鐵芯與機座底腳固定的電機結構特殊,裝配難度大,尤其是定子同心度的調整工藝,如果選擇不合理,不但會延長裝配時間,還會影響定子同心度的調整精度。定子同心度調整精度差會引起電機振動大、電磁響聲等故障,所以選取合適的定子同心度調整工藝尤為重要。

1傳統(tǒng)的定子裝配工藝方法

鐵芯與機座底腳固定方式的定子簡稱吊入式定子,鐵芯和機座側板不接觸,定子鐵芯的電磁力引起的振動通過定子鐵芯底腳向機座下部底腳板傳遞,能夠很好地減小電機的振動。定子鐵芯是通過幾根螺桿緊固的,片間壓力和剩余壓力的保證給定子提供了一定的剛性,但這種剛性是有限的,日常操作過程中不注意細節(jié)容易引起鐵芯變形,此類電機裝配時需調整定子鐵芯內(nèi)圓與機座止口內(nèi)圓的同心度。同心度調整不到位會導致電機氣隙不均,電機試驗時容易產(chǎn)生電磁響聲和振動現(xiàn)象,氣隙均勻度差還會導致電機使用過程中故障頻發(fā),嚴重縮短電機使用壽命。

1.1氣隙調整法

電機裝配后通過測量電機氣隙的方式來調整定子位置、保證定子同心度的方法稱之為氣隙調整法。先把定子鐵芯吊入機座,然后裝配電機,為了保證氣隙測量方便和提高氣隙測量準確度,裝機時不裝擋風板和擋風圈。如圖1所示,電機裝配后使用氣隙塞尺測量電機氣隙,根據(jù)測量結果拆機,通過增減定子鐵芯底腳處的墊片數(shù)量來調整定子鐵芯在機座中的上下位置,之后再裝機測量氣隙,利用定子鐵芯底腳處的調節(jié)螺絲調整定子鐵芯的左右位置,最終保證定子鐵芯與機座的同心度。定子鐵芯位置每調整一次都要再次測量氣隙,直至氣隙均勻度滿足圖紙、工藝要求為止。氣隙調整到位后再拆掉電機,拆機時應注意盡量保護好軸承,防止重要零部件發(fā)生磕碰損傷,安裝定子擋風圈、擋風板后復測氣隙合格再進行試驗檢測。

1.2同心度調整法

高功率密度電機使用氣隙調整法安裝,氣隙調整合格后需再次拆機安裝擋風板和擋風圈,重復安裝不但耗費大量的人工和時間,還會增加零部件磕碰損傷風險。為解決這個問題,可以使用定子鐵芯內(nèi)圓和機座止口內(nèi)圓同心度調整工裝來調整定子同心度,定子同心度調整后直接裝機試驗,不需要再拆機。

具體方法是仔細清理定子鐵芯內(nèi)圓需要校正跳動的位置,將鐵芯吊入機座,再將機座吊上鑄鐵平臺,在平臺合適位置利用梯形塊固定同心度調整工裝的支座,使用量具測量工裝轉軸外圓到機座止口的距離,根據(jù)測量結果粗調機座的高度和左右位置。將工裝上的百分表支架移動到機座止口下方并安裝百分表,轉動手輪讀取百分表數(shù)值,測量機座止口內(nèi)圓相對于工裝轉軸外圓的跳動,按照工裝上百分表顯示的跳動值精確調整機座位置,機座上下位置使用墊片調整,左右位置通過平臺上設置的臨時頂絲調整,最終保證機座兩端止口內(nèi)圓與工裝同心,同心度≤0.1mm。將工裝表面帶有百分表的支架移動到定子鐵芯兩端內(nèi)圓下方,測量定子鐵芯內(nèi)圓相對于工裝轉軸外圓的跳動,根據(jù)測量結果調整定子鐵芯的位置,定子鐵芯上下位置使用墊片調整,左右位置使用機座上固定的頂絲調整,最終保證定子鐵芯內(nèi)圓與工裝同心,同心度≤0.1mm。整個調整過程如圖2所示。

圖2 利用同心度調整工裝調整定子同心度示意圖

通過上述方法可以保證鐵芯內(nèi)圓與機座兩端止口內(nèi)圓同心度≤0.2mm。定子鐵芯內(nèi)圓與機座止口內(nèi)圓同心度調整完畢后直接穿入轉子進行裝配,然后進行試驗檢測。

2傳統(tǒng)定子裝配工藝的缺點

2.1氣隙調整法缺點

定子嵌線浸漆后定子鐵芯內(nèi)圓殘留的漆瘤和漆膜、轉子浸漆后轉子外圓漆膜厚度不均、轉子外圓跳動、定子內(nèi)圓跳動等因素都會影響氣隙測量的準確性[2],工具精度及測量人員能力不同也增加了氣隙測量的不準確性,以上因素會導致定子同心度調整精度不高,電機試驗時極易出現(xiàn)電磁響聲、電機振動大等問題。電機使用上述方法安裝需要多拆裝一次電機,試驗不合格返工也會增加電機拆裝次數(shù),重復安裝增加了零部件磕碰損傷風險和電機裝配時間。

2.2同心度調整法缺點

裝配時需要使用平臺,平臺的平面度直接影響到同心度調整結果。機座止口與工裝外圓同心度調整到位以后才能調整定子鐵芯內(nèi)圓與工裝的同心度,調整時間過長。定子內(nèi)圓跳動、定子內(nèi)圓漆膜等因素都會影響同心度測量的準確性,調整工裝加工保護難度大、測量工具的精度和測量人員能力不同也增加了同心度測量的不準確性,電機試驗時也容易出現(xiàn)電磁響聲、電機振動大等問題。電機試驗不合格返工增加了電機拆裝次數(shù),重復安裝增加了零部件磕碰損傷風險和電機裝配時間。

3采用激光跟蹤儀調整定子同心度一3D視圖評價法

激光跟蹤儀具有極其強大的空間檢查能力,利用激光跟蹤儀采集相關數(shù)據(jù)創(chuàng)建3D視圖,可評價定子鐵芯內(nèi)圓和機座止口內(nèi)圓同心度,通過測量結果調整鐵芯內(nèi)圓和機座止口內(nèi)圓同心度,保證同心度≤0.2mm,相關步驟如下:

在機座兩側止口內(nèi)圓上選取8個點并對稱均布,檢查8個點位置是否有磕碰損傷,若有磕碰損傷需要改變測量位置:測量位置基準面清理干凈,不能有污物。利用激光跟蹤儀探頭記錄位置并反饋到電腦軟件中,軟件會根據(jù)采集的8個點自動分析出一個圓形及圓心信息,兩圓心連接形成一條軸線。激光跟蹤儀探頭擺放位置如圖3左側視圖所示。

在定子鐵芯兩端內(nèi)圓上下左右先后選取4個點,徹底清理4個點位置的漆膜、漆瘤,保證測量基準面干凈,利用激光跟蹤儀探頭記錄其位置并反饋到電腦軟件中,軟件會根據(jù)采集的4個點自動分析出一個圓形及圓心信息,兩圓心連接形成另一條軸線。激光跟蹤儀探頭擺放位置如圖3右側視圖所示。

通過調節(jié)墊片及頂絲裝置移動定子鐵芯上下左右位置,調整定子鐵芯內(nèi)圓軸線(即定子鐵芯C、D兩面圓心形成的軸線),如圖4所示,使其與機座兩側止口內(nèi)圓(即A、B兩面)圓心形成的軸線直線距離≤0.2mm,從而保證定子鐵芯和機座的同心度。

43種定子調同心度方法耗時對比

以上介紹了3種定子調同心度的方法,調整方法不同,調整的效率及精度也各不相同,下面列表對3種調整方法的特點及消耗的工時進行統(tǒng)計,如表1所示。

采用氣隙調整法安裝電機,測量氣隙后定子鐵芯上下位置調整時,為了避免定轉子磕碰,需要拆機抽出轉子增減底腳處的墊片,增加了裝配工作量。這種方法調整的定子同心度精度較差,試驗返工率較高,綜合考慮上述因素,工藝部門按照1.8倍的返工系數(shù)制訂了定額工時。采用同心度調整法安裝的電機調整時受限制因素較多,定子同心度調整精度差,造成試驗返工率也較高,綜合考慮工藝部門按照1.5倍的返工系數(shù)制訂了定額工時。采用基于激光跟蹤儀的3D視圖評價法安裝后定子同心度精度很高,沒有因為同心度調整問題導致的返工,工藝部門沒有給返工系數(shù)。

從表1可以看出,利用激光跟蹤儀,使用3D視圖評價法調整定子同心度具有極高的效率和精度,能大量節(jié)約成本和人工。

5結論

(1)吊入式定子裝配時需要調整定子同心度,本文介紹了3種調整方法,每種都可以實現(xiàn)同心度的調整,每種調節(jié)方法都有各自的特點。

(2)使用氣隙調整法、同心度調整法調整的定子精度不高,試驗返工率較高,主要是因為相關數(shù)據(jù)測量時受限制因素較多,浸漆殘留的漆膜漆瘤、測量工具精度、定子內(nèi)圓跳動、轉子外圓跳動、人員操作技能都是很重要的影響因素。

(3)利用激光跟蹤儀調整定子同心度的方法調整精度很高,測量時只需要保證測點位置清理干凈,所有數(shù)據(jù)生成都由電腦、遙控器互聯(lián)操作,避免了人員操作技能的干擾,調整精度很高,試驗通過率極高。