定子线圈模具

2024-09-14

定子线圈模具（精选7篇）

定子线圈模具篇1

摘要：冲击式10万kW发电机是公司火电产品中的最新开发品种。在线圈制造中, 尝试了突破传统生产习惯把线圈成型、热压工序合并在1台模具上完成, 即4台模具合并成2台。文中介绍了该模具的设计思路和具体结构。

关键词：线圈,热压模具,成型模具,汽端,励端,出线端

定子线圈作为发电机心脏部件, 它的制造质量直接影响电机的质量, 它的生产周期直接影响整台机组生产周期, 而缩短线圈生产周期的重要方法是缩短线圈工模具制造周期。本文主要介绍冲击式10万kW火电机组中定子线圈工模具的设计。

1 线圈生产工序简介及线圈产品

(1) 排线 (工具:排线板) ; (2) 压换位 (工具:压换位工具) ; (3) 直线胶化 (工具:胶化工具) ; (4) 预弯 (预弯工具) ; (5) 端部成型 (工具:成型模具) ; (6) 铲头 (工具:铲头工具) ; (7) 端部封焊 (工具:封焊工具) ; (8) 绝缘前后热压 (工具:绝缘前后热压模具) 。

定子内径1080mm, 定子槽数30, 绕节距1-14 (如图1) 。

2 成型、热压模具设计方案

从线圈生产工序中可以看出, 生产一个线圈要用8种工模具。其中大的是端部成型模具以及绝缘前后热压模具, 每个模具的制造周期3个月以上, 成本平均10万元以上。

该产品1层只有30个线圈, 数量较少。按传统方法4台模具生产线圈, 工具制造周期就很长, 显然满足快速要求比较困难。所以我们突破传统习惯把4台模具合并成2台, 即成型、热压在1台模具上完成, 这样可以节省近一半的工具制造周期, 要解决的问题是: (1) 两种工具结构不同, 使用方法不同, 但是必须满足它们各自需求。 (2) 由于火电端部为渐开线, 把两种模具合为一体, 渐开线会发生变化, 要有一个转化过程。

1, 6.底止口2, 3, 4, 5.定侧板7.销8.定位柱9, 10, 11, 12, 13.小卡子14.盖板15.小压板16.压条17.芯轴

3 模具结构设计

(1) 火电成型模具结构如图2, 它的主要用途是弯曲线圈端部R50弧。工作时将直线预弯后的线圈放在模具内, 靠紧动侧铁10, 压紧直线上压铁8, 同时还要从直线底铁11豁口套上二级工具-C型卡子, 卡紧侧铁5、10, 固定线圈直线, 端部通过安装端胎1、开口销14、端部卡柱16、卡体20卡紧线圈, 线圈固定后再把芯轴28固定, 把手柄35及配件安装上, 旋转手柄带动安装在手柄上的挡线销33, 使线圈绕芯轴旋转, 线圈端部形状就弯制出来了。

(2) 火电热压模具是将成型后的线棒包扎上绝缘, 然后放入模具腔内。模具靠油压机、油缸加入外压力压紧。给线棒通入电流, 加热, 使线圈绝缘融化。保持一定时间后冷却, 线圈绝缘在一定温度下冷却固化成型。

热压模具工作时没有端部成型用的芯轴、手柄等, 但是为了保证线圈热压后尺寸, 热压模具必须要有底止口、上止口及沿线圈走向相同的动侧板、定侧板。要将两台模具合并, 必须是在热压模具上安装成型用的部件, 还要把成型时使用的空间留出来, 做到完成两种工作时互不干涉。

(3) 成型、热压模具如图3所示。从成型图中可以看出, 成型时端部要有两个芯轴。距离轴50～60mm要有能使弯曲线圈手柄转动的空间, 这样在热压模具端胎上钻孔安装芯轴17, 并把芯轴周围定侧板2、3、4、5断开, 做成活动结构, 热压时安装上, 靠销7及定位柱8定位, 成型时卸下备用。底止口6、1是按绝缘后尺寸设计, 所以端部设计了与衬板厚度相同的几段压条16, 成型时使用, 以防止线圈成型时压坏热压用衬板影响线圈质量。成型时整个活侧板不用, 设计成型用小压板15、压条16。由于底止口是绝缘后尺寸, 芯轴17设计了与端部绝缘等厚台阶, 可以使芯轴孔位正确。成型时台阶压在热压底止口上, 保证了线圈绝缘前尺寸, 并且不影响底止口完整。为了热压更安全, 还设计了有止口的盖板14, 在热压时可以把成型用的端胎孔盖上。由于转角大, 在转角处设计了一个只有上压的小卡子9、10、11、12、13。

4 模具使用后的效果

该模具共有4种功能: (1) 线圈成型; (2) 线圈绝缘前热压; (3) 线圈绝缘后热压; (4) 线圈端部封焊。模具制造后经使用满足了生产要求, 用其生产出的线圈达到了设计要求。

可节省两套模具, 模具成本降低近一半, 模具制造周期减少了近一半, 可节省工位, 节省保存工具空间, 非常适宜定货少、小批量、单机生产。

定子线圈模具篇2

AP1000核电半速汽轮发电机定子线圈热压模是定子线圈绝缘成型的重要工具之一, 由于AP1000核电定子线圈产品外形尺寸公差较高, 由于热压模端部腔体是多个复杂的空间曲面, 不仅对于加工装配出高质量的模具面临很多困难.而且模具的结构、形状尺寸精度的检测也有很大挑战。

由于定子线圈热压模的直线腔体和端部腔体是单独加工的, 所以该模具的检测包括分体检测和整体检测, 其中分体检测的重要参数为模具的升高值、节距、相邻型腔面对90°及相应的线性尺寸;由于热压模的直线部分较长 (6400mm) 分装配后的变形不规律, 热压模直线无法成为与端部链接的基准, 因此对模具整体检测方法进行立项研究。

2 定子线圈热压模端部的检测

2.1 因为模具的型腔面是空间的曲面组

成的, 所以它的外形尺寸很难用常规检测工具检测, 由于端部腔体是数控机床按照三维模型编程后加工的, 所以可以利用三坐标取点利用软件与三维模型进行拟合。

2.2 模具的端部模腔进行检测

2.2.1 首先利用三坐标测量臂对定子线圈模具取点建立基准, 然后模具形腔进行数据采集。

2.2.2 利用Geomagic.Qualify[三维检测软件]对采集的数据进行分析;图1、2为数据分析后的结果。

2.3 模具的检测效果

经三维检测软件对模具端部内腔形面的对比分析, 可以清晰观测出待检部分各点尺寸拟合情况, 客观反映了定子线圈模具的加工质量。

3 定子线圈热压模直线装配的检测

定子线圈热压模直线是由直线底铁、侧铁和上压铁组成, 该工件直线度要求控制在0.50mm以内, 超出公差范围的则需要对工件进行校平方可进行下序, 装配时将直线底铁与直线定侧铁正确装夹, 要求定侧铁与直线底铁止口间隙不得大于0.02mm, 垂直度误差不大于0.02mm, 截面尺寸公差按产品公差, 各项检测合格后才可以进行直线与端部的装配链接。

4 模具直线与端胎的连接装配后的检测

AP1000核电半速汽轮发电机定子线圈分为两部分:线圈直线部分和线圈端部, 而且线圈模具直线部分与端胎连接的是否准确将直接关系到产品线圈下线的最终效果, 传统装配的方法是将两部分对接合缝面对齐即可, 但是由于两部分连接定位基准面小, 如果连接处有较小的位移或旋转, 反映到线圈模具端头的尺寸变化将非常大, 此种方法误差较大, 同时核电汽轮发电机定子线圈直线较长, 其相应的模具直线在加工或存放吊运过程中会有多方向变形, 也会影响热压模的整体装配尺寸, 例如在我公司18.5万汽轮发电机定子线圈上下层热压模压出的线圈在线圈校验模对比汽端引线头偏差20mm, 现象表面上下层线圈节距可能有误, 于是对定子线圈热压模端部进行所有结构尺寸的核对, 最后发现端部的直线转角R块在焊接过程中角度方向与理论值偏差0.5度, 在CAD软件上模拟验证直线部分旋转0.5°引线部分会有16mm的旋转变化, 同样模具直线的轴向扭曲也会出现很大的尺寸变化。

经分析模具的关键尺寸节距和升高值是空间尺寸, 可以认为是模具引线头与直线部分的位置关系, 忽略中间过渡部分, 就可以用立体样板直接检测;根据模具设计原理立体样板可以做成如图3、图4。

使用过程:首先将平尺装夹在模具直线上, 要求平尺底面和侧面与模具贴实;然后将圆弧样板一端对齐平尺侧面, 调整相对高度, 要求样板端面与平尺紧贴, 并保证间隙在0.04mm以内;最后调整端胎角度使得模具引线头与样板另一端面保证一特定数值, 并且平行;上述为装配前的找正阶段, 经调整好位置后电焊点焊牢固, 模具两端采取同样的找正方法;该方法已经成功在18.5W和13.5万汽轮发电机定子线圈模具装配中使用。

结语

从在模具的制造过程来看, 正确的检测方法是定子线圈模具制造成功的关键, 更有利于挖掘先进的加工手段, 提高了AP1000定子线圈的制造质量, 解决了原来定子线圈模具检测方面的技术难题, 增强了我公司水轮发电机定子线圈的制造检测能力, 把我公司的定子线圈模具制造能力上升一个新的台阶。

参考文献

定子线圈模具篇3

中国石油乌鲁木齐石化公司热电厂一期工程有两台机组、型号Q F-25-2、额定出力25MW、定子电流2695A、出口电压6.3kV, 定、转子绕组绝缘等级为F级, 其主绝缘为F级环氧粉云母材料。1991年起两台机组继投产发电投运。而定子线棒主绝缘采用环氧粉云母为基础、环氧树脂为胶粘剂、玻璃纤维补强的热固性复合绝缘材料, 主绝缘单边厚度3m m。线棒与槽壁、槽底、槽楔板、层间半导体隔板间空隙用半导体垫条填充。

2 定子线圈绝缘击穿

乌鲁木齐石化热电厂机组先后发生了3次定子线棒绝缘击穿的定子接地故障、最近一次是2010年6月28日1号发电机运行时出现B相接地故障, 对1号机组现场对1号发电机定子故障线圈进行修复工作时, 对已经拆除26只线圈发现, 所有线圈存在磨损, 绝缘老化较严重, 有4只线圈有明显击穿痕迹, 主绝缘破坏, 所有线棒段有白色粉状物, 有的有大面积擦痕, 槽口处槽壁有黑点、毛刺、啃齿, 槽楔松动, 硅橡胶老化;上游侧部分线棒与槽壁间普遍存在0.3～1mm间隙, 线棒有松动现象。对其余22只线圈做2U o耐压试验, 有5只未通过试验。

3 定子线棒绝缘击穿原因

3.1 机械震动作用加剧绝缘破坏

1991年起两台机组继投产发电投运后, 由于长时间满负荷运行 (年平均运行时间8500小时以上) , 在因没有检修发电机经验, 每次检修没有坚固, 所以在发电机定子线圈在长时间运行中一旦松动, 在机械振动和电磁振动作用下会使主绝缘磨损, 造成线棒损坏引起接地故障。检查中所有线棒与槽壁间有一定的间隙, 线棒松动, 槽楔板被磨损啃齿状、可以断定存在振动损伤主绝缘的危害。由于机组线棒振动最剧烈的部位是线棒的端部, 使得线棒的槽口段破坏加速, 在槽口发生事故机率比在槽内大得多。

3.2 热、力、电等因素相互作用下绝缘老化

3.2.1 在热的作用下的老化。

定子线棒绝缘在热的长期作用上发生热裂解, 在热和氧的作用下发生氧化裂解, 在热和水份的作用下发生水解, 在热的作用下绝缘材料的分子链继续聚合, 使绝缘变脆。由于这些反应的作用, 使绝缘内部变疏松, 从而使其电气机械性能下降, 导致定子线棒绝缘在热机作用下的老化特征、降低绝缘寿命。随着冷热循环次数的增多, 定子线棒绝缘的击穿电压逐渐降低。

3.2.2 定子绕组绝缘在力的作用下的老化。

发电机在运行过程中, 由于定子线棒绝缘长期经受各种力的作用, 使得定子线棒产生振动和弯曲, 定子线棒多次地受振动和弯曲, 导致绕组端部变形, 股线移动, 造成绝缘磨损并在绝缘中积累很少的微小损坏, 形成机械老化。振动的作用导致的老化即振动老化将加剧热老化, 热老化促使振动老化的加剧;而热老化使得绝缘材料的机械性能下降, 振动将降低绝缘寿命。振动较严重和周围环境温度较高条件下运行, 其绝缘破坏要比正常绝缘快几倍。

3.2.3 定子线棒绝缘在电场作用下的老化。

发电机在运行过程中, 处于交变电场中的线棒绝缘在电场的作用下, 将产生局部放电及槽内放电, 还有是由于线棒防晕层的表面电阻率较高, 而防晕层表面与槽壁之间有气隙, 接触点越少, 越容易发生槽放电。放电会导致绝缘破坏。在发生局部放电的气隙内, 温度使胶粘剂碳化, 还使主绝缘的机械强度降低。

发电机定子绝缘在长期的运行过程中, 受电、热、机械和环境等因素相互作用下绝缘老化, 其机械性能和介电性能逐渐下降, 电气强度降低, 即所谓的老化, 最终导致绝缘击穿。

4 定子线棒的修复

因为备件严重不足, 工期不允许, 经过慎重研究, 对线棒进行修复、具体的处理如下:

首先把需处理的线棒端部清理干净, , 然后沿清理点两侧将线棒绝缘削成坡口、每侧坡口长度一般有一个经验公式来确定.坡面应仔细修整, 要求平滑, 均匀.用甲苯擦干净后刷一层固化环氧树脂漆.然后以与线棒绝缘相同的绝缘材料进行半迭绕包, 层间刷室温固化环氧树脂漆, 漆的黏度应适当, 涂刷要均匀绕包层数按绝缘厚度而定。

局部修理的重点是应掌握修理部分无气泡夹杂, 因此, 应严格按半迭包绕工艺, "半迭"应保证准确.绝缘带包扎过程中不可出现皱褶, 包扎绝缘带时可适当用力拉紧, 但要用力均匀.为使新旧绝缘接触紧密, 修复部分应加热加压处理.压模可根据具体部位采用厚铁板制成, 用碘钨灯、热电阻烘烤, 温度不超过120度, 时间应在24小时左右。

局部修复后, 刷防电晕漆, 在线棒出槽口35mm范围内损伤防晕层部位刷低阻半导体漆, 线棒出槽口正面35mm外损伤防晕层部位刷高阻并导体漆, 刷漆时要将漆刷至线棒低阻区域使高阻漆与低阻漆搭接起来, 两者重叠至少13mm严禁低阻半导体漆洒落或涂刷在线棒端部的高阻部位, 即线棒出槽口35mm外部位。局部修理后的线棒应经过耐压合格后嵌入槽内。

5 结论

1号机组通过开机试验、空载试验、短路试验、72h试运行、平稳运行至今, 保证了电网的可靠运行, 又产生了可观的经济效益。

参考文献

[1]关玉薇等.大型水轮发电机环氧粉云母绝缘的老化诊断和寿命预测.大电机技术, 1998 (2) .

定子线圈模具篇4

长期的运行经验和电机定子绕组事故现象表明, 污秽腐蚀电机引线、定子线圈绝缘层, 造成电机在运行中引线及定子线圈对地短路、相间短路的现象比较普遍, 严重影响了电机的安全运行和使用寿命。

1故障概况

2006年5月18日, 某电厂#2冲洗水泵电机零序速断保护跳闸。解开三相电缆头, 用2500V绝缘表测得A、B、C三相绝缘分别为160/136MΩ、163/150MΩ、2/2MΩ。电机解体后发现其前后端部线圈附着厚厚一层黑色的污秽, 擦拭之后初步分析是油、粉尘混合物;用SS-50电机清洗剂将铁芯、绕组线圈清洗干净, 没有发现故障点;用直流烧穿法寻找, 发现电机前端有一个线圈靠近槽口部位冒烟, 故障点沿线棒表面绝缘层对铁芯爬弧。

2原因分析

该电机额定电压为6kV, 额定功率为220kW, 额定电流为25.8A, 定子采用敞开式结构, 空气冷却。

电机定子绕组烧毁的原因一般有以下几个方面: (1) 定子绕组制造过程留下隐患; (2) 定子线圈检修过程中绝缘损伤; (3) 电机运行过程中绕组过热; (4) 电机受潮后绝缘水平下降; (5) 系统过电压。

结合本次故障的发生经过及解体检查情况分析, 该电机运行中, 在风扇的作用下, 外部灰尘、水分、盐分等不断被吸入电机定、转子间, 附着在定子绕组表面, 灰尘就粘在电机定、转子的表面上, 形成一层腐蚀性极强的污秽。污秽对线圈、引出线主绝缘起溶解侵蚀作用, 使主绝缘与导线分层、松散, 线圈整体绝缘强度降低, 并导致线圈热量无法及时排出, 引起线圈过热。长时间运行后, 线圈绝缘不能承受高电压而造成定子绕组对地放电, 导致事故发生。

3反事故措施

根据以上分析, 解决敞开式电机定子线圈绝缘故障应采取以下措施:

(1) 加强设备检查, 发现设备积灰严重、绕组温度升高时及时清理。

(2) 定期对电机进行大修, 重点清除定子绕组表面的污秽。

(3) 提高电机定子绕组绝缘水平。电机大修时, 认真检查电机绕组绝缘, 要结合预防性试验情况进行电机绕组绝缘强度评估, 必要时绕组整体喷漆, 以提高其整体绝缘强度。

(4) 对电机的运行环境进行治理, 保证电机周围的环境通风、干燥、洁净;电机外壳防水、防潮、防尘等防护设施完好。

(5) 停运时间长的电机要测量绝缘电阻合格后才能启动。

4故障处理

4.1修复故障线棒

清洗电机定子绕组:用自来水加适量油污清洗剂, 水温加热至50℃, 用调好的温水浸泡电机绕组, 浸泡2h后用自制的竹片和毛刷等进行清理, 竹片的边要带有弧度, 这样可以避免损伤绕组绝缘, 确认清理干净后用除盐水进行彻底清洗。

烘焙除湿:烘焙设置温度不超过90℃, 烘箱是带抽风机自动循环加热功能的, 连续烘焙12h后确认电机绝缘2h不再变化时就可以进行故障处理。

故障点处理:故障处用白布沾无水酒精擦拭干净, 用短锯片、电工刀把电弧烧伤处绝缘层表面碳化物、积污清除干净, 使其露出新的绝缘表面, 用事先配好的环氧树脂胶 (与固化剂按1∶1比例配成) 涂上一层, 用无碱玻璃丝带半叠包到约3mm厚即可, 边包边涂环氧树脂胶。

整体烘干:处理后进行定子绕组绝缘整体烘焙, 设置温度不超过90℃, 测量每相绕组对地绝缘达到100MΩ以上、吸收比合格的情况下再继续烘焙;设置最高温度100℃, 当电机绝缘稳定2h无变化后, 用喷枪喷漆。调整空气压力为2~3kg/cm2, 1032绝缘漆和稀释剂的比例为1∶1, 将整个定子绕组喷上绝缘漆后, 重新烘焙8h;再喷一次绝缘漆, 烘干。

4.2电机定子绕组试验

环境温度:31℃;湿度:70%。

(1) 测量每相绕组绝缘不再上升时的值, 如表1所示。

(2) 定子冷却到冷态时, 测量定子绕组的直流电阻:

AX:0.2187Ω;BY:0.2188Ω;CZ:0.2213Ω;

标准:最小误差小于2%;

实际误差:1.18%。

(3) 冷态时, 定子绕组直流耐压试验结果如表2所示。

单位:μA

(4) 定子绕组交流耐压 (每相绕组对其他两相绕组与地) :耐压9000V, 1min通过。

(5) 交、直流耐压试验后, 测量每相绕组绝缘值, 如表3所示。

#2冲洗水泵电机定子绕组各项试验合格, 回装电机。

5电机修后运行状况

严格按照电机检修工艺修复后, 这台冲洗水泵电机运行到现在已有4年多, 没再出现过定子绕组故障, 说明检修质量过关, 采取措施有效, 较好地解决了腐蚀导致的电机定子绕组绝缘损坏故障。

6结语

定子线圈模具篇5

定子线圈是电机制造的关键部位之一, 真空压力浸渍 (VPI) 技术应用于发电机定子线圈制造, 可以最低极限地降低定子线圈主绝缘内部的气隙率, 从而降低线圈的介质损耗, 增加主绝缘的电气强度, 提高主绝缘的导热性, 减少环境、化学等外因对主绝缘的损伤。目前在国外的大中型发电机制造业中, VPI技术的应用已经相当成熟。国内真空压力浸渍技术最早是在小型电机制造业上应用, 随后推广到了中型电机, 而将VPI技术应用到大型发电机的制造中的企业几乎寥寥无几。线圈在模具中固化或者连同模具一起在真空压力浸渍中固化, 这种VPI绝缘技术具有线圈绝缘机械损伤小、绕组绝缘密封性能和导热性能提高等显著优点。同时也就对模具提出了完全不同于传统模压的设计要求。传统制造的水轮发电机定子线圈多采用多胶热模压的绝缘体系, 每套模具只能压制一根线圈, 生产效率极低, 通过多方面分析VPI绝缘工艺的特点, 本模具摒弃原来一模一压的思路, 而立足于一模多压的基础, 自主设计开发了我公司自己的VPI绝缘压模, 大大提高了市场竞争力。

2 VPI绝缘压模的设计

2.1 该机组产品尺寸、形状分析

(1) 水发定子线圈槽部直线长3 600 mm, 下层长端端线长358.3 mm, 端直距503.25 mm;线棒槽部截面尺寸为:22.7 mm×96.21 mm;引线截面尺寸为:20 mm×116 mm。 (2) 在引线部分有黄铜材质的刚性、L形并头块, 且并头块位置尺寸复杂多样。 (3) 上、下层均含有引出线棒。其并头部分升高、节距与普通线棒均不相同。

综上分析, 整个线棒总长度在公司同类型产品中超长, 线棒本身较重。刚性、L形并头块对线棒在节距、升高等方面有严格要求。无刚性并头块的线棒在上、下层并头方向上公差为±3 mm, 而有刚性并头块的线棒在上、下层并头方向上公差为±1 mm。为提高模具的利用率, 不同位置尺寸的并头套线棒引出线棒需要在同一模具上压制。线圈VPI绝缘压模作为我公司自行开发的模具在设计最初考虑到VPI烘炉的内部宽度空间的限制, 采用将线棒的大面平行于地面的方式来作为设计的基本思路, 这样可在烘炉的内部空间相对有限的情况下可放置尽量多数量的线棒。在将液压设备功率、模具横梁卡子的强度以及线圈本身尺寸等诸多因素纳入考虑后, 我们初步考虑将一模设计成压制12～15根线棒的形式。这种放置方式的优点在于, 线棒压制成型后槽部截面尺寸公差可得到严格控制, 线圈返修率低;但缺点是在端部总是呈一端上、一端下的状态, 这给下一步的浸胶工序带来了不便, 为了解决这个问题, 只能将整副模具在装夹好线棒后做整体90°的翻转, 然后让两端部都朝上。由于模具本身外形尺寸较大, 重心高, 在频繁翻转过程中不仅对模具寿命有影响而且存在一定程度的安全隐患。加上使用单位吊装能力有限, 其极限重量约为5 t。就这一问题, 在该机组上经过计算机动态分析计算, 若采用传统方式设计, 整副模具连带线棒本身的重量约为7.6 t, 大大超过了模具使用单位的吊装能力, 在翻转大型产品时显而易见存在着巨大的困难。且传统的并头端定位设计操作繁琐, 定位基准不稳定, 也不能满足该机组对上、下层并头的严格要求。

2.2 模具结构设计

综上, 通过对产品要素分析, 沿用传统结构显然是不可行的。为了实现一模多压, 经过多方案的比较测试最终选定本模具直线部分采用活动止口组合型腔形式, 通过活动下止口和活动侧止口以及活动上止口的全封闭型腔, 依靠机加工件的精度和互换性来控制槽部线棒型腔尺寸的公差, 活动止口的设计实现了一模多压操作上的可行性。在设计思路上考虑采用线棒小面平行于地面的方式, 使其免于翻转, 而且全封闭的型腔也解决了由于线棒小面定位面小而产生的槽部截面公差合格率低的问题。通过计算, 一模能放置14根线棒, 且把整副模具的宽度控制在1 600 mm以内, 使VPI烘炉可同时放置上、下层两付模具。这样一炉可生产28根线棒, 可有效地提高生产率。

然而一付模具压制十几根线圈的要求又给压力机构提出了新的考验。本模具首次实验用压力机构为传统手动 (风动) 式, 由于操作工人的不稳定性导致首批试压件的直线部分横截面尺寸超差, 产品合格率相对较低, 且工人劳动强度过大, 操作时间较长, 因此我们考虑以液压压紧装置来代替手动压紧装置, 该结构利用液压装置通过螺杆将型腔顶紧, 在将锁紧螺母锁死后卸压, 通过弹簧和锁紧螺母来达到保压目的。经实验数据所得, 每个压紧螺钉在承载压力15 t时, 截面形状均到工艺要求而且操作极为方便, 工作环境无噪音, 由于操作效果非常好, 这种液压结构的卡子也大面积推广于其他类型的模具。实际操作中还出现由于压力过大使立柱、横梁、套筒及螺杆变形开裂, 铰销弯曲的情况, 经多次实验以及通过美国引进的大型结构件分析软件ANSYS有限元程序对VPI绝缘压模进行了详细的强度分析计算, 将结构整体作为分析对象, 选择了三维实体SOLID185单元建立有限元模型。通过3个方案的比较确定了液压系统所需立柱和横梁等结构件的尺寸和材料。本模具最终采用35CrMo和CrWMn等合金钢并施以适当的热处理, 以及控制液压系统的峰值, 有效地解决了上述问题。

端部的截面尺寸要求相对槽部要低一些, 因此模具上考虑放弃全封闭式型腔的方式而采用收缩带包扎夹板的方式来压制, 这样使端部的一模多压成为可能。但是线圈的节距和升高都靠模具精度来控制, 在引线部分压块的结构上最初采用上下块合压的方式, 在实验过程中发现虽然引线部分的半节距角、升高、端直距等主要几何控制目标的数据比较好, 但上下层在并头方向上超差严重。操作者在操作时需要将两层引线一层一层作叠压, 而且由于引线的截面尺寸有一定的松散量, 给线棒的装夹带来了困难, 其叠压过程相对较长, 操作较繁琐, 而且该机组引线高度在116 mm的情况下装夹异常困难。线棒的成功率与操作者的水平有关。因此在线棒小面作为定位基准的情况下如何保证并头尺寸的要求是问题的关键。在比较了多种方案, 并同多方协商研究后采取了如下引线结构:其主要部件由3块厚15 mm的钢板组成, 即:前板、中板、后板。设计原理是将前板和后板作为基准板来控制升高、节距, 中板作为活动板来夹紧线棒引线定位。在操作时先将中板拉开使各槽有足够空间来放置引线头, 将两层引线安放好后用液压压紧装置一次将中板压紧端部定位板定位。整个操作简便易行, 且一次操作即可压紧上下两层引线, 大大节省了操作时间, 同时减少了人为因素, 解决了以往难装夹的问题。在压制引出线棒时只需更换这部分夹紧装置即可实现在同一付模具上完成两种尺寸线棒的压制, 大大节约了成本。由于整个工件呈长齿梳形形状, 属于难加工部件, 为保证所压制各个线圈的一致性以防后序并头不准, 本模具在端头引线部分采用用线切割慢走丝一次成型的加工方式, 并严格控制层间公差减少累积误差, 然而在实际加工时常出现翘曲、变形的问题。在实验过程中发现各板若采用合金调质钢, 即可使零件获得良好综合机械性能, 达到既有高的强度和硬度, 又有足够的塑性和韧性相配合的机械性能, 并能有效延长其使用寿命, 且模具材料成本也较低。因为本模具立足于一模多压, 为保证最终两种成品线棒在升高、节距上的一致性, 并考虑到线棒本身的回弹以及加工工艺的可操作性, 将各槽间距公差控制在±0.2 mm以内。实验证明取得了良好效果。

考虑到模具在一定范围内的通用性, 模具的端部压紧装置可以通过两个方向的腰型槽来调节, 一方面装配时能够准确灵活地调节定子线圈的升高和端线长、端直距等几何尺寸, 另一方面也为后期模具维护、定期检查提供了方便。在机组定子铁芯长度差距不大的情况下, 只要通过仅更换直线部分的定位条和定位板及端部压块就能压制不同机组的定子线圈, 大大节省了模具的制造费用, 具有较好的通用性。

3 结语

该机组水发定子线圈VPI绝缘压模试压一次成功, 产品合格率达98.3%, 各项技术指标均达到国内外同行业先进水平。在充分保证操作安全性的前提下, 提高了产品主要指标的等级。据统计, 引线并头部分的装夹定位比以往节省约1/3的操作时间, 有效提高了生产效率。此结构已实际推广应用于我公司所有的大中型发电机定子线棒的生产上, 进一步提高了绕组的绝缘质量, 保证发电机稳定安全运行, 增强了我公司产品的市场竞争力, 创造了巨大的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]吴晓蕾.大型汽轮发电机定子线圈用真空压力浸渍树脂的应用及性能分析.上海交通大学, 2003

[2]全国大电机水轮机工装技术委员会.大电机水轮机工装设计手册, 1995

[3]付长禄, 杜敏娟, 丁国栋.国内外高电压少胶VPI绝缘的现状及发展方向.科技信息 (科学教研) , 2007 (13)

定子线圈模具篇6

(1)软绕组由绝缘圆导线(电磁线)绕制。每匝电磁线必须排列整齐，不能交叉，保证线圈平整。绕够匝数后，用线扎牢，绕完一个极相组后，要留有一定长度的导线做极相组间联接线。若整相的线圈一起绕下来，极相组间过线应在绕线前就预先穿上套管。

定子线圈绕线模是与定子线圈绕线机相配备的工艺装备。由于我公司生产的不断扩大，绕制线圈的数量也相应加大。我公司目前软绕组绕线模所用材料为硬木。在如此大批量生产要求下，硬木材质的绕线模往往不能满足。因为硬木所存在的极大不利因素是变形。在绕制多套线圈后就会磨损废弃。在实际生产中为了不影响生产，一套模具往往要投制多套。这样即费时又费力，同时造成材料成本的浪费也是显而易见的。在模具的管理与摆放中也造成了极大的不方便。

为了解决诸上所述问题，现从材质方面进行改革。

硬木虽然在干燥后能提高其机械性能，但加工好的绕线模存放一段时间后，由于外界环境模具还是要产生变形。如图所示，当边档板与中档板发生变形后，绕制线圈时单根电磁线就会夹在变形所引起的缝隙中。一套线圈绕制完成后从模具中取下时就变得非常费力，取下的电磁线表面绝缘层也已玻损。线圈质量得不到保证，该台电机的制量相应的也得不到保证。

(2)工程塑料是以合成树脂为主要成分的有机高分子材料，可采用与金属加工相同的切削工具与设备进行模具的制作加工。所以考虑用工程塑料代替硬木。为了使材料进行成功改革，现用YSB—160产品定子线圈绕线模做试验。试验目的：解决定子线圈绕线模变形夹线问题;减轻绕线工的劳动强度。但工程塑料的比重为0.85～2.2之间而木材的比重为0.19～1.13之间，要想使塑料模具比硬木模具重量轻就必须将模具结构进行改动。

(3)绘制YSB-160产品定子线圈绕线模图纸。根据定子线圈线规为9-Φ1.5;每线圈匝数为7;每极每相槽数为4。在绘制模具图纸时，考虑用3个中档板组件，使绕制的每套线圈都能保证每极每相槽数为4。为了使模具重量减少，如图所示将模具中档板组件与边档板组件中心部位均挖去长300，宽100的减重孔。但由于工程塑料供应是以板状形式，其板厚分别为5、8、10、12、15，而模具分边档板，中档板，芯板，其中芯板厚度是由定子线圈线规与每线圈匝数确定。所以考虑将芯板沉入边档板与中档板相应的位置尺寸中。这样就可以使模具因变形产生缝隙而夹线的情况彻底消除。避免了模具的重复制做。

新材料—工程塑料应用到软绕组电机定子线圈绕线模中将会有效减少模具的成本。因为工程塑料比木材成本低，木材进行加工时必须进行干燥处理，而工程塑料不用干燥处理，从而工程塑料的应用将会为我公司结约人力资源与财力资源。

摘要：本文分析了电机主要部件绕组的绕制所需的模具,介绍了由木制模具改为工程用塑料模具的可行性及实现方法,以提高工作效率。

关键词：绕线模,工程塑料

参考文献

[1]方昆凡主编.机械工程材料实用手册.沈阳:东北大学出版社,1995年

[2]牛恩忠主编.非金属材料手册.长沙:湖南科学技术出版社,1989年

定子线圈模具篇7

关键词：燃气轮发电机,定子线圈,制造工艺

0 引言

随着人们对生态环境保护意识的加强,以及燃机联合循环技术的快速发展,以设计简单、运行及维护方便为特点的燃气轮发电机成为了国内电力开发的重点。哈尔滨电机厂有限责任公司与美国GE公司签订了390H燃气轮发电机联合制造合同。定子线棒作为电机制造的核心技术,是非转让项目。线棒只能从GE公司购买,极大地增加了电机制造成本,产品核心竞争力下降。为提高公司核心竞争力,公司确定燃机线棒国产化课题,在课题确定后,哈电进行了细致的前期准备工作,并从设备、工装工具和工艺方面进行了大量的创新与改进,保证了燃机线棒的顺利完成,产品性能达到设计要求。

1 GE390H燃机定子线棒的结构特点

GE390H燃机定子线棒,电压等级高、绝缘薄(单面绝缘厚度3.65mm,额定电压19kV),国外都是采用少胶云母带VPI进行生产,对于我公司现有的多胶模压制造水平将是一个严峻的考验。

而且由于线棒截面尺寸高宽比大(上层达4.5:1),长度长(总长:6964.17mm,铁芯长:5308.6mm),在冷却、转运、吊装过程中容易造成变形或机械损伤。手工制造模具精度低且模压操作属于手工操作,模压质量存在分散性。其电性能要求极高,试验电压57kV/min,起晕电压>40kV。

2 线棒直化工艺技术研究

2.1 填充材料的确定

为防止压制后导线侧面有缝隙,影响线圈模压后质量,必须保证填充饱满,还要有足够的强度,避免后序出现开裂,影响产品质量。在前期的试验线圈中我们进行了垫制各种垫条的试验,并最终确定了外侧一层0.9mmHDJ-9,里侧2层1.0厚HDJ-8的垫制方法,压制后完全满足要求。

2.2 固化工艺的确定

根据以往类似产品的压制工艺,确定外加热、初压4-6MPa、全压8-12MPa、每模立式压制2支的工艺。

3 导线予弯、成型工艺研究

由于其线规较小(2.35×6.45),且线匝多,在成型过程中极易出现串线问题,经过多次试验后确定在端部排间间隔插入红钢纸有效解决了串线问题,在弯制引线转角时采用了月牙块形上压结构,在弯制的过程中不断拧紧上压,避免了由于引线位置由不去丝向去丝过渡高度方向变化而引起瓢线现象。

4 铲头、封焊工艺的确定

参照空冷135MW定子线圈铲头工具结构及焊接工艺,确定了燃机定子线圈的铲头工具结构,其铲头工具具有长度及节距定位功能,可有效保证其空间形状。封焊采用三片0.4mm厚的银焊片,焊后进行打磨,封焊处光滑平整。