电机铁芯制作工艺

参考资料：
《电机制造工艺学》湖南大学方日杰主编1995年
《国外中小型电机制造工艺》 1973
《电机制造工艺学》王永昌 1984
《电机制造工艺学》胡志强主编．—北京：机械工业出版社，2011
铁心是电机的有效部分之一，铁心制造工艺对电机的运行性能影响很大。

铁心制造工艺包括冲片制造和铁心压装两部分。

冲片的冲制属于冲压工艺范肩。

本章先介绍铁心冲片材料的种类及其应用，冲压工艺的一般问题，然后阐述铁心冲片制造、铁心压装、铁心创造质量的检查及其对产品质量的影响等问题。

由于软磁材料的磁导率高、磁滞损耗小和便于制造，因此，铁心一般均用软磁材料制造。

软磁材料的品种有普通碳素结构钢、硅钢片、电工纯铁和导磁合金等。

除直流电机和同步电机的磁极铁心常用普通碳素结构钢板制造外，电机铁心冲片最常用的材料是硅钢片，有些电机中也采用电工纯铁或导磁合金(如铁镍合金、铁锅台金等)。

硅钢片越薄，铁心损耗越小，但冲片的机械强度降低，铁心制造工时增加。

叠装后，由于冲片绝缘厚度所占的比例增加，使铁心的叠压系数降低，导致铁心的有效长度和截面积减小。

所以，在电机制适中不宜采用过薄的电工钢带(片)，通常采用的厚度为0.5mm与0.35mm。

冷冲压工艺的特点
1、操作简单。

主要依靠冲床和模具进行工作，操作者只做简单的送料工作，对操作者的技术水平要求较低。

2、精度可靠。

工件的尺寸精度主要决定于模具，而与操作者关系极小，因此工件的尺寸稳定，互换性好。

3、生产率高。

冲床工作速度快，冲压过程又便于实现机械化和自动化，生产率很高。

4、材料利用率高。

工件可套裁，冲压件只需经过少量切削，甚至无需切削加工使可直接使用。

5、模具制造周期校长，其制造费用较高。

6、工作噪声大。

冷冲压属于冲击性工作，每进行一次冲压，使发出一个响声。

冲剪车间是噪声公害的重灾区之一。

7、冲剪速度快、压力大，容易发生人身事故。

由于模具制造周期长和制造费用高，当工件数量不多时，采用冷冲压工艺是不经济的。

只有在大批量生产时，模具制造费用对工件成本的影响很小，冷冲压工艺才成为经济可靠的加工方法。

铁心冲片的类型
按照铁心冲片形状的不同，铁心冲片分为圆形冲片、扇形冲片和磁极(铲形)冲片．在中小型交流电机和直流电机电枢铁心中通常都采用圆形冲片。

直流电机和同步电机的磁极铁心常用磁极冲片压装而成。

铁心冲片的技术要求
1、尺寸糟度要符合图样规定。

铁心冲片上有多种尺寸，但可归结为内部尺寸和配合尺寸两种。

内部尺寸如槽形尺寸、通风孔、标记槽和磁极冲片上的各种孔径等，一般采用H10精度等级，更高的精度是不必要的。

因为安装后，槽壁和孔壁不整齐所造成的误差远大于冲片本身的误差。

配合尺寸，如铁心外圆、铁心内圆以及轴孔等要与其他零件配合的尺寸，其精度等级与所采用的加工工艺有关。

2、形位偏差要符合图样规定。

定子冲片内圆与外圆的同轴度不应超差。

当
定于冲片内外圆为一次同时冲制时，其同轴度取0.04—0.06mm，当其内外因分两次冲制时，其同轴度可适当放宽。

3、齿槽分布要均匀。

槽分度要准确，最大与最小齿宽之差应符合图样规定。

否则，将导致磁路不平衡。

4、冲片厚薄均匀，表面乎整，冲裁断而上的毛刺小。

中小型电机定子冲片
上的毛刺应不大于0.05mm。

铸铝转子冲片的毛刺应不大干0.1mm。

5、冲片表面上的绝缘层应薄而均匀，有良好的介电强度、耐油和防潮性能。

铁芯冲片的冲剪工艺
1、剪料
铁心冲片制造的第一道工序是剪料，这就是将整张的硅钢板剪成一定宽度的条料，或将整卷的电工钢带田成一定宽度的带料。

条料或带料的宽度应略大于铁心冲片的外径，以便冲制。

2、冲裁方式
按照使用冲模类型的不同，冲裁方式有单冲、复冲和级进冲三种。

故冲片的冲制工艺也有单式冲槽、复试冲槽和多工位级进式冲制等。

冲片的冲裁方式主要是由冲片结构和生产类型决定的。

A 单式冲槽即在装有单冲模的冲槽机或高速冲床上，由分度机构带动固定在定位装置上的定子或转子坯件，依次冲出槽形。

冲片槽形的等分精度取决于冲槽机等分度机构的精度和坯件的定位精度。

冲定子槽时，常用轴孔和键槽定位或外圆和标记槽定位。

采用后一种定位方式槽形等分度较高，定位误差较小，但生产效率较低。

单式冲槽的生产效率主要决定于冲槽速度。

高速冲槽机采用凸轮蜗杆分度机构，分度精确冲槽速度快，冲制小型冲片时每分钟可冲1000—1500次。

单式冲槽由于槽冲模结构简单制造容易，而且冲制不同尺寸冲片时调整方便，适用于冲制品种多而批量较少的冲片。

B 复式冲槽即在装有复冲模的冲床上，一个工序中冲出全部定子槽形或转子槽形，有时还能同时冲出其他部位。

小型异步电动机定子和转子的整圆冲片通常采取两工序或三工序冲制，定子冲片的内圆和外圆一般是在同一工序中同时冲出的，以保证其同轴度。

扇形冲片可不分工序，一次复冲而成。

复式冲槽生产效率高，冲片精度好，但模具制造较复杂适用于冲制扇形冲片和批量大的整圆冲片。

C 多工位级进式冲制即在高速自动冲床上安装多工位级进冲模，用卷料连续进料，在几个工位上冲制定子和转于冲片。

多工位级进冲模结构复杂，而且对精度和使用寿命要求较严格，模具制造复杂，但冲制效率高，常用于冲制中心高160mm及以下的大量生产的小型异步电动机冲片。

冲片的结构工艺性
冲片的设计在满足使用性能的前提下，应具有良好的结构工艺性，以减少材料消耗，便于冲模制造，延长模具使用寿命，提问生产率，降低制造成本。

欲提高冲片的结构工艺性，应从形状、尺寸和精度等方面考虑。

1、圆形冲片的外径和内径必须符合标准化和通用化的要求。

这样，既可提高硅钢片的利用率，又可利用现有的冲模，减少冲模规格和制造费用。

2、槽形应便于冲模制造。

即槽形应力求简单，尺寸过渡处须用圆弧连接。

凹模过渡处的圆角半径不应小于1mm。

若无圆角半径，或圆角半径太小，模具淬
火时，尖角处常因应力集中而产生裂纹。

3、冲片槽口高度将影响凹模模刃的机械强度。

槽口高度太小，凹模容易损坏。

对于0.5mm厚的硅钢冲片，其核口高度应不小于0.8mm，磁极冲片阻尼槽的槽口高度应不小于1.8mm。

同样的，冲片槽口宽度将影响凸模模刃的机械强度，其槽口宽度亦应不小于相应的规定值。

4、标记槽是冲片正反面和周向位置的标记。

定于冲片上的标记槽中心线不应与相邻两鸽尾槽的对称线重合。

对中型电机定子冲片，常在外因上做出两个大小不问的小半圆，以便辨认正反面。

转子冲片常用带斜底的键槽兼作标记，不必另设标记槽。

5、为便于冲模加工，轴向通风孔应采用圆形。

通风孔的数目应等于磁极的倍数，并沿圆周均匀分布，以免引起磁路上的不对称和机械上的不平衡。

6、扇形冲片的最大弦长或其整倍数应略小于硅钢片(带)的宽度以利于合理套裁。

从冲制、运输、保管和压装工艺上看来，扇形冲片的两侧最好为半槽，而不是齿或半齿。

因为齿或半齿的机械强度较低，易被弯折。

7、磁极冲片的极尖应有足够的圆角半径；孔与孔之间、孔与冲片边缘之间的距离应不小于冲片的厚度。

8、冲片的尺寸精度最高为IT8，更高的精度等级将使冲模制造困难。

铁心的结构类型及压装技术要求
一、圆形冲片定于铁心的压装
按照压装方式的不同，定子铁心的结构可分为外压装与内压装两种。

小型电机的定子铁心通常采用外压装，中型电机的铁心可采用内压装或外压装。

外压装定子铁心时，以冲片内圆定位，冲片在压装胀胎上叠装，同时在四周的槽内插入3—4根槽样棒。

先加压使胀胎胀开，从而使铁心内圆胀齐。

然后压紧铁心，将扣片放入鸽尾槽内撑紧，再将扣片两端打弯，扣住铁心端面，使铁心成为一个坚固的整体。

最后，解除油压机的压力，拆开胀胎，取出铁心。

外压装工艺的优点是铁心压装与机座加工可独立作业；嵌线便利；浸漆和烘干设备利用率高，并节省绝缘漆。

其缺点是需要胀胎。

内压装定子铁心是在机座内将冲片叠压而成的。

利用机座固定铁心肋条上的一根轴向围柱销和几个弧形键进行固定，使铁心不会发生周向和轴向移动。

压装
时，先将压图和齿压板放入机座内固定铁心筋条的凸肩处，按照冲片外圆上的标记槽和半圆形销孔，将冲片依次放入机座内(以冲片外圆定位)，同时，在四周糟内插入3—4根槽样棒。

如有径向通风沟时，冲片叠到一定高度后，则应放入通风槽板。

然后依次放入冲片、齿压板和压圈。

最后，将机座放到油压机工作台上，将铁心压紧，放入弧形键，用电焊将弧形键与压圈焊牢，使铁心牢靠地固定在机座内。

内压装工艺的优点是不用压装胀胎，冲片外圆无鸽尾槽，冲模结构较简单；绕组在机座内，绝缘处理和远按时，端部不易根佩其缺点是铁心内圆必须与机座止口的同轴度；嵌线较不方便；绝缘处理时，设备利用率较低，绝缘漆浪费较多。

磁极铁心的压装
按照长短不同，磁极铁心的紧固方式有铆接、螺杆紧固与焊接三种，如图2—22所示。

图2—22a示出铆接的磁极铁心，用于长度在500mm以下。

图2—22b示出用螺杆紧固的磁极铁心，用于长度在500mm以上。

困2—22c示出焊接的磁极铁心，用于某些小型直流电机中。

成批生产时，征液压机上用夹具将磁极铁心压紧，然后进行铆接、焊接或用螺杆紧固。

因磁极冲片较厚，所需医力放大，一般取10一15MPa。