H/TH系列電機(jī)在繞組嵌線工程中的缺陷研究

朱俊軍

(上海日立電器有限公司，上海 201206)

摘要：目前上海日立生產(chǎn)的主力產(chǎn)品H/TH系列電機(jī)采用的分布繞組方式，在生產(chǎn)加工中線圈嵌入鐵芯時(shí)存在較多缺陷(槽鍥覆蓋不良、引出線側(cè)漆包線損傷、鐵芯嵌線時(shí)拉高等)，且這些缺陷在不同機(jī)種的生產(chǎn)中不良率波動(dòng)較大，目前尚無特別有效的對(duì)策?，F(xiàn)對(duì)H/TH電機(jī)在嵌線過程中的問題進(jìn)行深入研究，尋找造成缺陷的機(jī)理，總結(jié)有效對(duì)策，希望能為以后的卷線、嵌線工藝提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：H/TH電機(jī)；嵌線；不良率；漆包線；槽鍥覆蓋；漆傷

收稿日期:2015-05-13

作者簡介：朱俊軍(1977—)，男，江蘇淮安人，工程師，研究方向：電機(jī)制造工藝。

1概述

(1) 研究動(dòng)機(jī)。1998年以來，我公司的主力產(chǎn)品H系列壓縮機(jī)用電機(jī)一直采用分布式繞組方式，在其核心加工工序——線圈自動(dòng)嵌入鐵芯的生產(chǎn)工序中，一直存在一定比例的各種不良情況，且隨著新機(jī)種的不斷開發(fā)，部分機(jī)種的不良率有增高趨勢，而往往應(yīng)對(duì)措施都是臨時(shí)的調(diào)整，這就使得生產(chǎn)現(xiàn)場的返修返工率高居不下，且對(duì)不良的產(chǎn)生沒有很好地做到預(yù)防，極大地影響了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品品質(zhì)。因此，從嵌線不良的源頭做分析，從不良產(chǎn)生的機(jī)理出發(fā)去消除不良、降低不良率，是技術(shù)人員勢在必行的工作。

(2) 研究經(jīng)過。本研究經(jīng)歷3個(gè)階段：第一階段是同廠家卷線/嵌線設(shè)備結(jié)構(gòu)的比較分析；第二階段是電機(jī)本身參數(shù)和工夾對(duì)不良產(chǎn)生的機(jī)理分析；第三階段是探討消除不良、降低不良率的方法。

(3) 研究對(duì)象。針對(duì)上海日立設(shè)計(jì)生產(chǎn)的SH系列定速電機(jī)在H1(日本三工生產(chǎn)線)/H4生產(chǎn)線(日本小田原生產(chǎn)線)上的嵌線不良進(jìn)行研究。

(4) 研究目標(biāo)。期望通過工藝性研究，對(duì)目前H1/H4生產(chǎn)線上普遍存在的最常見的3種嵌線不良的成因進(jìn)行分析：1) 槽鍥覆蓋；2) 線圈在接線端根部漆傷；3) 鐵芯拉高。

2H/TH不同的電工線嵌線設(shè)備比較

我公司目前使用的電機(jī)自動(dòng)卷線/嵌線設(shè)備主要來自兩大廠家——日本三工(H1、H2、H3、H5) 、日本小田原(H4、SD1),兩家的設(shè)備加工原理基本相似，但存在很多不同點(diǎn)，加工后的產(chǎn)品特性也有差異。下面結(jié)合電機(jī)在卷線/嵌線加工中的各類缺陷狀態(tài)，對(duì)兩家設(shè)備各自的特點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比。

2.1卷線機(jī)構(gòu)的比較

首先對(duì)三工和小田原的卷線機(jī)構(gòu)進(jìn)行比較，比較結(jié)果如表1所示。

表1　三工和小田原卷線機(jī)構(gòu)比較

注：以上僅列出對(duì)卷線狀態(tài)影響較大的因素點(diǎn)差異，還有諸多不同點(diǎn)不一一列舉。

2.2嵌線機(jī)構(gòu)的比較

接著對(duì)三工和小田原的嵌線機(jī)構(gòu)進(jìn)行比較，比較結(jié)果如表2所示。

表2　三工和小田原嵌線機(jī)構(gòu)比較

注：以上僅列出對(duì)嵌線狀態(tài)影響較大的因素點(diǎn)差異，還有諸多不同點(diǎn)不一一列舉。

2.3嵌線工裝的比較

最后對(duì)三工和小田原的嵌線工裝進(jìn)行比較，比較結(jié)果如表3所示。

表3　三工和小田原嵌線工裝比較

圖1　U型頭部

圖2　尖頭型頭部

圖3(a)為三工繞線上夾具組裝結(jié)構(gòu)俯視圖，圖3(b)為繞線上夾具的組裝圖，從這兩張圖上可以看到上夾具由基座、活動(dòng)導(dǎo)指、固定導(dǎo)指、槽鍥導(dǎo)指組成，繞組的漆包線豎直排列，落在活動(dòng)和固定導(dǎo)指之間。

圖3　三工繞線上夾具組裝結(jié)構(gòu)

2.4結(jié)論

三工和小田原都采用固定、活動(dòng)導(dǎo)指配合嵌線脫模器的工裝形式來完成漆包線嵌入鐵芯的加工方式。相較而言，后者導(dǎo)指長度小，導(dǎo)指凸出嵌線脫模器的部分短，導(dǎo)指剛性好，僅論漆包線在卷線落入導(dǎo)指工裝時(shí)的排列整齊狀態(tài)，小田原要明顯優(yōu)于三工。而三工設(shè)備有專門的整理漆包線工位，通過人為的干預(yù)整理漆包線，也可以獲得整齊的漆包線排列效果。

三工的槽鍥導(dǎo)指頭部普遍采用U型頭部，這種形式的槽鍥導(dǎo)指可以由護(hù)槽葉片頭部插入U(xiǎn)型缺口內(nèi)的配合動(dòng)作將槽絕緣很好地固定和保護(hù)住，防止嵌線過程中引起的槽鍥和槽絕緣不良。小田原普遍采用的尖頭型導(dǎo)指形式本身就具有類似功能，但由于缺少外在定位，遇到槽滿率高機(jī)種，受漆包線過度擠壓，可能會(huì)引起槽鍥導(dǎo)指的變形而引發(fā)嵌線時(shí)槽鍥和槽絕緣不良問題。

3H/TH電機(jī)普遍存在的缺陷FTA分析

3.1槽鍥覆蓋不良

槽鍥覆蓋不良：在槽鍥嵌線完成時(shí)，漆包線有嵌入在槽鍥開口處外側(cè)的情況。

危害：在后續(xù)加工中，逃出的漆包線易接近鐵芯槽口齒部，致使漆包線和鐵芯的絕緣性能降低。

槽鍥覆蓋形成過程推理：從引起槽鍥覆蓋的機(jī)理得知，引起槽鍥覆蓋就是在槽鍥和漆包線同步插入定子時(shí)槽鍥不能包住靠近內(nèi)徑側(cè)的漆包線，而嵌線夾具造成此問題的關(guān)鍵就是和槽鍥插入相關(guān)的工裝配合不到位——槽鍥導(dǎo)指的頭部和槽絕緣配合不到位，插齒和槽鍥導(dǎo)指配合不到位。

下面對(duì)上述兩種典型配合不到位的情況做分析：

(1) 槽絕緣和槽鍥導(dǎo)指配合不到位(主要發(fā)生在尖頭型槽鍥導(dǎo)指和U型槽鍥導(dǎo)指上)。相鄰兩根槽鍥導(dǎo)指頭部將槽絕緣限制在設(shè)計(jì)的鐵芯槽范圍內(nèi)，確保槽鍥能順利插入槽絕緣，且和槽絕緣形成一個(gè)絕緣層包圍腔。如槽鍥導(dǎo)指頭部形狀設(shè)計(jì)不良或尺寸不良，將影響槽絕緣限定的范圍，就會(huì)在槽鍥插入時(shí)使漆包線“有機(jī)可乘”，最靠近槽鍥邊緣的漆包線有機(jī)會(huì)嵌入槽鍥和槽絕緣接壤的縫隙中。

(2) 插齒和槽鍥導(dǎo)指配合不到位(主要發(fā)生在U型槽鍥導(dǎo)指上)。在繞線機(jī)的工夾上，插齒是用來和槽鍥導(dǎo)指頭部配合進(jìn)一步定位槽絕緣的，但由于插齒機(jī)構(gòu)和導(dǎo)指位于兩個(gè)不同的機(jī)構(gòu)上，而兩者配合時(shí)被周圍的其他工夾遮擋，不易觀察，故使用一段時(shí)間后配合精度會(huì)走失，也不容易被察覺。

3.2漆包線引出線側(cè)線圈損傷

主線圈正面線圈以及根部漆膜損傷：在主線圈嵌線完成時(shí)，主線圈正面線圈以及根部漆包線有絕緣層脫落、銅線裸露的現(xiàn)象。

危害：漆膜損傷會(huì)造成電機(jī)匝間短路，導(dǎo)致電機(jī)啟動(dòng)不良，影響電機(jī)壽命，甚至導(dǎo)致電機(jī)燒毀。

3.3鐵芯拉高

鐵芯拉高也是電機(jī)生產(chǎn)中出現(xiàn)的最為頻繁的問題之一，主要表現(xiàn)為定子鐵芯在抽線時(shí)，漆包線將沖片拉起，導(dǎo)致定子某部分沖片翹起。

以下幾點(diǎn)因素決定了是否會(huì)造成鐵芯拉高，即繞線設(shè)備、嵌線參數(shù)、嵌線夾具及被加工零件不良。其中，嵌線夾具中的嵌線夾具與線徑不匹配以及槽滿率是在生產(chǎn)過程中影響到鐵芯拉高發(fā)生率最為常見的因素。

4結(jié)語

通過對(duì)電機(jī)繞組加工工藝中的不良缺陷進(jìn)行論述，我們發(fā)現(xiàn)電機(jī)繞組加工工藝是較為特殊的柔性裝配工藝，其工裝非常復(fù)雜特殊、種類繁多，一臺(tái)繞線機(jī)上的工裝多達(dá)一百多件，互相交錯(cuò)配合，其工作原理和特性都值得深入推敲。

本文涉及的電機(jī)繞組卷線機(jī)廠家三工和小田原都是目前世界上一流的電機(jī)生產(chǎn)設(shè)備制造商，他們在電機(jī)工裝上設(shè)計(jì)的獨(dú)到之處非常值得研究和進(jìn)一步探索。

[參考文獻(xiàn)]

[1]三工卷線機(jī)工裝圖冊[Z]，2000.

[2] 小田原卷線繞線機(jī)說明手冊[Z]，2003.

[3] H系列電機(jī)加工工藝指導(dǎo)書[Z]，2000.