YE4电机定转子铁心制造工艺的研究

引 言

针对YE4电机开发需提高铁心制造精度的要求，通过对冲压模具的设计、材料选择和处理以及和冲床、硅钢材料的配合研究入手，减少了冲片毛刺高度。改进定子铁心装压的方法，提高了叠压系数，降低了电机铁耗。

1 、转子冲片精度提高的研究

电机铁耗占所有损耗的比例高达20%~30%，铁心质量的好坏直接影响电机的性能，铁心制造工艺对电机杂散损耗影响也很大。YE4电机开发针对定转子铁心的制造、0.35mm冷轧硅钢片冲制工艺开展了研究。

1.1 冲片毛刺产生的原因

(1) 冲模工作部分刃口变钝。冲模工作部分刃口由于冲模自身材质硬度不够或热处理不好，长期工作磨损容易出现圆角，则不能很好起到材料分离作用，硅钢整个断面因撕裂而不规则。尤其是在落料时的凸模刃口及冲孔时的凹模刃口变钝时所产生的毛刺更为严重。

(2) 冲模间隙过大、过小或不均匀。模具因冲针安装时质量不高，容易造成凹凸模冲针和凹模之间间隙过大、过小或不均匀，在冲裁时，容易在冲片部分槽口出现毛刺高度过大的情况。

(3) 冲压设备原因。冲床的导轨精度、滑块与床面的平行度不好，滑块运动方向与台面的垂直度不好等都容易产生毛刺。模具安装后，上下模调试不到位，也容易导致毛刺过长。

(4) 材料原因。在实际生产中，硅钢片材料的机械性能、材料厚度不均，表面质量不好等因素会导致冲裁分离时，受力不均匀，从而影响冲片的断面质量。

1.2 解决冲片毛刺长的措施

由于冷轧硅钢片的同板差小，硬度高，IE4效率电机设计时，拟将冲片毛刺高度控制在0.03mm以内，复式冲模的毛刺高度控制在0.05mm以内。为达到该要求，从模具制造、冲压设备精度控制、提高材料质量等方面进行研究。

1.2.1 模具制造

冲模是电机冲片生产中的重要装备，一副冲模从设计、机械加工、装配、调整到安装使用，需要很多工时，是冲压单位制造成本最高、消耗量较大的工艺装备，合理使用和维护能大大延长冲模寿命，降低生产成本。冲片的槽型基本是靠冲模的精度来保证的。

1.2.2 冲压设备精度控制

在冲模装配时必须要保证凸、凹模的装配质量，应保证凸模的垂直度和承受侧压的刚性及整个冲模的刚性。模具安装时要保证凸、凹模的正确间隙值，并且凸、凹模在固定板上要固定牢固可靠，上下模板应与压力机工作台面保持相互平行。从模具受力情况分析，间隙小则张力大，模具磨损加剧；间隙大则冲剪过程中产生的拉伸也较大。根据冷轧硅钢多年的加工工艺研究和总结，对于冲剪0.5mm硅钢片冲模的双面间隙Z值控制在0.04~0.06mm，0.35mm的硅钢片控制在0.02~0.04mm[5]。0.5mm冷轧片磁性能试样冲模的双面间隙Z值冲片毛刺如表1所示。

1.2.3 压力机刚性和冲裁力

压力机要求刚性好，有足够的冲裁力，弹性变形小，导轨精度高以及垫板与滑块平行。

1.2.4 硅钢片

利用检测合格的硅钢片进行冲制。

2 、定子铁心压装工艺改进

电机铁心由大量冲制好的冲片叠压而成。叠好后的铁心要求其尺寸精确、形状规则，叠压后不再进行锉槽、磨内圆等补充加工。要求叠好后的铁心紧密成一整体，经运行不会松动，铁心还具有一定的电磁性能，片间绝缘好、铁损小等。在工艺上应保证定子铁心压装具有一定的紧密度、准确度和牢固性。

2.1 保证铁心紧密度的工艺措施

铁心压装有3个工艺参数：压力、铁心长度和铁心重量。为了使铁心压装后的长度、重量和片间紧密度均达到要求，在压装时应正确处理三者的关系。理论上，压装压力越大，压装的冲片越多，铁心越紧密。但压力过大，会破坏片间的绝缘，使铁心损耗反而增加；压力过小则铁心压不紧，不仅使励磁电流及铁心损耗增加，严重的还会引起冲片松动，造成故障。压装方法有两种：定量压装和定压压装。

2.2 保证铁心准确性的工艺措施

(1) 用耐磨材料根据槽型制作专用的槽样棒，来保证槽型尺寸的准确度，保证槽样棒的磨损在允许的范围内。

(2) 压装时的冲片基准必须与冲制的基准一致，内缘用工装涨紧，以保证铁心内外圆的准确度。

(3) 铁心长度严格按图纸要求，两端面的平行度在压装过程中也要加以保证。铁心压装首先按硅钢片厚度0.5mm (0.35mm) 数够铁心长度要求的片数，压装前称铁心的重量，压装好后，再测量铁心长度看是否符合设计要求的长度，以保证铁心长度的准确性。经过试验0.35mm硅钢片铁心叠压后的齿部弹开量比0.5mm硅钢铁心小1~2mm。

2.3 保证铁心牢固性的措施

扣片宽度尺寸要与鸠尾槽的尺寸相匹配，最好采用机器一次性将所有鸠尾槽里的扣片碾压到位，保证扣片边缘鸠尾槽有足够的摩擦力，然后在定子两端将扣片与压板焊牢。

结 语

IE4电机降耗空间小，电机受尺寸限制，不能单纯依靠增加材料的投入，包括增加铁心长、增加用铜量、采用材质更好的硅钢片来提高效率，工艺水平的提高才是电机成功的重要保障。

经过铁心冲片厂对YE4电机定转子冲片冲剪、铁心压装的试制，高牌号的硅钢冲片毛刺高度可控制在0.03mm以内，个别点高度不高于0.05mm。样机试验表明，铁心精度提高可降低电机损耗，提升效率和功率因数，为YE4开发减薄绝缘工艺的实施奠定了基础。根据研究结果制定了YE4电机铁心制造工艺规范，对冲片毛刺、叠压力、铁心齿部弹开量等参数进行了规定，为YE4电机开发提供了基础。