地铁直流牵引电机磁极线圈制造工艺改进与创新.docx

地铁直流牵引电机磁极线圈制造工艺改进与创新摘要：国内某地铁线路地铁车辆配置的牵引电机此前为国外进口电机，其本钱高，供货期长，不能快速响应国内日新月异的城市轨道交通开展。在对该地铁车辆电机进行国产化制造时，发现按国内现有制造工艺，其电机磁极线圈质量与原装电机差距较大，为此提出了改进线圈引线头焊接方式、改进固型模式、优化匝间绝缘，并对改进前后进行了比照，发现改进后的工艺方案不仅确保了线圈外型尺寸及装配质量，同时在电机温升试验时线圈性能良好，各项参数均满足设计制造要求。关键词：地铁电机磁极线圈工艺改进KeyWord：MetroMotor；PoleCoil；TechnologyImprovement随着我国城市建设开展的步伐加大加快，城市轨道交通开展势头迅猛，在各大城市日臻完善的地铁建设和城轨交通日益便捷的今天，地铁车辆无疑成为城市居民绿色出行的首选，而地铁电机作为地铁车辆的牵引动力，它的各项性能指标在城轨交通中扮演着重要角色，并为我们的快节奏生活提供速度保障。因此地铁电机各项性能指标、运行指标、平安可靠性在电机设计与制造中是重中之重。在电机各重大部件中，线圈作为核心之一，其设计与制造关系着整台电机的性能与平安，因此它的质量对电机而言举足轻重。国内某地铁线路的地铁电机此前一直为国外进口牵引电机，该电机由于供货周期长、本钱高，较大程度上制约了城市轨道交通运输的短、频、快运力需求。在对该电机进行国产化研制中，受现有装备制造能力、工艺设计水平影响，电机的磁极线圈质量不稳定，装配质量不高，通过对工艺进行优化设计与改进后，绝缘结构得到了较大改善，现已成功实现了该电机的装车试运行，且各项运行参数均满足设计要求，实现了现有线圈制造工艺水平的提升。1问题提出该地铁电机磁极线圈主极开口、交叉各两组，附极线圈共4组，主极线圈采用传统的扁绕工艺[1]，附极线圈采用平绕工艺，在线圈制造中主要出现了以下问题。〔1〕主极线圈成型质量不高：主极线圈共计24匝，绕制时匝间不齐度高，且每匝的端部比直線段内宽小约2～4mm，线圈R角外侧铜带有不同程度的拉伸变薄，严重的有开裂和卷边现象，R角的内侧有增厚现象。虽后工序会对线圈进行油压整形、端部压弧和手工打磨，但仍难彻底消除匝间不齐，因此给磁极铁芯一体化装配带来困难。〔2〕冷态电阻值超差：线圈引线头焊接后，主、附极线圈的冷态电阻值要求不超过标准值的±5%，而主极线圈实测值已超标准值9%以上，附极线圈成型较好，内阻值根本满足设计要求。〔3〕主极线圈压弧后端部高度超差：主极线圈经油压整形和端部压弧后，R角处的增厚仍不能彻底消除，使得垫入匝间绝缘后，线圈的整体高度超差2～3mm，且端部表现突出。经磁极铁芯一体化后与机座装配时，磁极铁芯与机座贴合不紧密，形成了第二气隙，使得电机因散热不好而在运行中造成持续温升超差。〔4〕引线头焊接方式有待改进：线圈首末匝与引线头的焊接位置分别位于线圈端部上下两侧弧形段中心处，见图1主极开口线圈所示。由于焊接位置会多出半匝线圈，且焊接为搭接焊，因此焊接后会高出2匝线圈即3mm的厚度。为保证后工序装配质量，需改进焊接方式。2原因分析该电机主极线圈的制造工艺流程见图2所示，影响线圈质量的关键工序有线圈扁绕、油压整型、压弧、固型，因此结合当前的制造工艺对其问题进行原因分析和排查。〔1〕针对绕制成型质量不高：主极线圈使用的铜带为1.5mm某30mm的TDR软铜带，绕制设备为数控扁绕机，因其线规的宽厚比较大，对绕线模和设备的精度要求较高。绕制时夹持铜带的夹板需力度适中，过紧易造成铜带因拉伸而变形，过松那么易造成铜带在送线中出现褶皱；且送线夹板与绕线模需位于同一水平位，否那么线圈R角易出现不平整。通过对设备和工装进行分析和原因排查，发现绕线模与铜带夹板间存在约2.3mm的高度差，该高度差等同于给绕制中的铜带施加了纵向剪切力，造成R拐角处铜带内收而形成褶皱，这也是端部宽度尺寸小于直线段的重要原因。〔2〕针对电阻值超差：根据电阻计算公式R=ρ某L/S，绕制中铜带在R拐角因受拉伸变长、变窄，因此長度L会增大，截面S会变小，电阻值增大。尽管R角内侧铜带出现一定的增厚会使截面S呈增大趋势，但该影响对于铜带长度上的变形可忽略。因此线圈的电阻值更多受铜带拉伸变形影响大，这也是造成电阻值超差的主要原因。〔3〕针对压弧后端部高度超差：线圈绕制时线匝不齐度高，R拐角有拉伸变形和增厚现象，油压整形时采用的是整体油压[2]，因此对每匝去增厚的效果不高。当后工序嵌入匝间绝缘并固型、真空浸漆及对地绝缘包扎后，线圈的整体高度已超高2～3mm，给下工序磁极铁芯一体化装配和机座装配带来较大影响。〔4〕针对引线头焊接改进分析：线圈引线头焊接采用的是搭接焊，焊后引线头位置会比周围高3mm，即线匝与引线头的厚度。焊后线圈引线头会单独进行绝缘包扎，包扎后