一種中小電機選用冷軋矽鋼片時的加工工藝方法
2023-04-23 04:58:26 3
專利名稱：一種中小電機選用冷軋矽鋼片時的加工工藝方法
技術領域：
本發明涉及一種中小電機鐵心的加工工藝方法，更確切地說涉及一種中小電機選用冷軋矽鋼片時鐵心的加工工藝方法。
背景技術：
目前，中國的中小電機行業一般均以熱軋矽鋼片為主要原材料。但熱軋矽鋼片的生產工藝比較落後，勞動強度大、能耗高、汙染嚴重；而冷軋矽鋼片的生產其自動化程度高、能耗低、汙染小、磁性能好。因此，「以冷代熱」是中小電機行業發展的必然趨勢。
由於冷軋與熱軋鋼片在磁導性能和機械性能上有較大差異，導致在電機設計參數的選擇與加工工藝方面不盡完全相同。因此，在「以冷代熱」的整個進程中，將對中小電機行業帶來較大影響。為了利用冷軋鋼片的性能優勢，有必要儘快在一些關鍵製造工藝方法進行摸索，以期從整體上積累數據和經驗，從而總結出一套加工工藝方法。
這裡涉及冷軋矽鋼片加工工藝方法主要包括鐵心迭壓力的選擇和模具間隙的確定方法。
通過網上和專利文獻、資料的查新，到目前為止，發現的報導十分有限。這說明在冷軋矽鋼片加工工藝方法，國外商家是不願公開的，而國內則處於起步階段。
在國外，選擇冷軋矽鋼片間隙均採用比較小的值。如美國Oberg公司衝模雙面間Z控制在10％t以內(t代表冷軋矽鋼片厚度)，日本黑田精工公司為8～12％t，德國Fibro公司控制在8～10％t，俄羅斯控制在6～12％t，義大利在8～10％t，英國Dayton prgress公司8～10％t，日本新日鐵推薦為10％t。
在冷軋矽鋼片鐵芯壓裝工藝上，國內廠家都沒有成熟的經驗。
發明內容
本發明的目的是提供一種中小電機選用冷軋矽鋼片時的加工工藝方法，該方法得到的鐵心迭壓力和模具之間的間隙的數據，作出的鐵心，能夠提高中小電機的功率因數和電機效率。
為了達到上述目的，本發明的解決方案是首先對鐵心的迭壓力進行確定，迭壓力宜適當，然後選取迭壓係數並對片間壓力與迭壓係數的關係進行測試，再劃出關係曲線，最後確定迭壓力和迭壓力係數；第二步確定冷衝模具雙面間隙的確定先試衝復衝雙面模具，看衝片毛刺和平整度，然後分析數據，再從衝片質量(毛刺和平整度的大小)選擇冷衝模具的間隙，最後確定冷衝模間隙較佳值為0.04～0.06mm。
本發明的效果本加工工藝所涉的工藝參數在電機設計和冷軋矽鋼片衝剪加工，迭壓壓裝中，都是不可缺少的，採用本方法製造的中小電機可提高電機的功率因數和效率。
圖1為本發明工藝方法的鐵心迭壓力確定的流程圖；圖2為本發明工藝方法的冷衝模具間隙確定的流程圖；圖3為本發明的片間壓力和迭壓係數關係曲線圖。
具體實施例方式
以下結合附圖和實施例對本發明作較詳細地說明。
參照圖1，這是本發明的工藝方法中鐵心迭壓力確定的流程圖。
所述的鐵心迭壓力選擇包括下述步驟1)為鐵心選壓力的確定。
由於冷軋矽鋼片工藝特性較好，其表面光滑平整、尺寸精度高、疊壓係數高、表面帶有絕緣塗層等，因此，在定子鐵心壓裝過程中，其壓力的選擇與熱軋矽鋼片應有所不同，過高的壓裝力將破壞片間的絕緣電阻，增加鐵心損耗。為了了解冷軋矽鋼片的片間壓力與迭壓係數的關係，進行了相關的試驗研究，制定了相應的工藝參數。
在鐵心迭壓力確定時，必須考慮三個工藝參數，即壓力、鐵心長度及其重量。為了使鐵心壓裝後的長度、重量和片間壓力均達到要求，要正確處理上述三個工藝參數之間的關係。如保證鐵心長度符合要求的情況下，壓力越大、壓裝的衝片越多、鐵心越緊密。但壓力過大，會破壞片間的絕緣，使鐵心損耗反而增加。因此壓力過大是不適宜的，壓力過小則鐵心壓不緊，不僅使勵磁電流及鐵心損耗增加，嚴重的還會引起衝片鬆動，造成故障。如果單純為了防止衝片在運行中發生鬆動，對於採用熱軋衝片製造的定子鐵心，採用7～10Kgf/cm2的片間壓力就已足夠，但考慮到壓緊時衝片與脹胎等夾具之間的摩擦力和油壓機壓力解除後衝片的回彈所引起的實際壓力的降低等因素，實際上採用的壓力要大的多，一般要求為30～40Kgf/cm2。由於冷軋矽鋼片較熱軋鋼片平整、同板差小、硬度較低。
2)第二步選取迭壓係數。
選取迭壓係數也十分重要，因為電磁計算中計算鐵心長度必須選取該係數，該係數選取是否合適，直接對電機性能和電機設計影響甚大。為此，進行下述工作。
(a).測試同一廠家，同一規格電機、採用相同工藝不同矽鋼片的定子鐵心的迭壓係數，冷軋矽鋼片的迭壓係數比熱軋片要高3％左右。
(b)按照中國標準迭壓係數測定方法進行測試，在試樣表面垂直施加0.34N/mm2(約3.4kgf/cm2)的壓力，得出迭壓係數，如下表所示
表1
(c)如果以衝片重量，鐵心高度來看，迭壓係數見下表
表2從上述(a)、(b)、(c)中表1、2的數據可以看出，冷軋矽鋼片的迭壓係數取0.98為較佳。
3)片間壓力與迭壓係數的關係。迭壓係數是電磁計算中計算鐵心長度必須選取的參數。該係數正確與否，對電機設計和電機性能較大影響。從測試同一廠家、同一規格、採用相同工藝、不同的矽鋼片，從下表3可以看出冷軋片的迭壓係數比熱軋片要高3％左右。
表3按照中國GB3533-1988國家標準中迭壓係數的測定方法對四組試樣進行測試，在試樣表面垂直施加0.34N/mm2(約3.4Kgf/cm2)的壓力，測得迭壓係數見表4。
表44)根據測得的片間壓力和迭壓係數劃出關係曲線。
參見圖3。
從試驗結果來看，當冷軋鋼片壓緊時，衝片間所需的片間壓力約為7～10Kgf/cm2，和熱軋鋼片差不多。由於冷軋矽鋼片平整、同板差小、硬度較低，同時因定子鐵心壓緊後，冷軋矽鋼片的定子齒部彈開度也比熱軋片小，因此我們確定冷軋片定子鐵心的迭壓力取30～35Kgf/cm2為宜，樣機試製表明這一工藝參數選擇是合理的，為此在工藝文件中將齒部彈開公差修改為比熱軋片減小1mm。
5)確定較佳迭壓力與迭壓係數。
從上述的曲線分析，確定迭壓力選取30～35Kgf/cm2，冷軋片的迭壓係數0.98。
所述的模具間隙的確定，包括下述步驟1)先衝、復衝觀察模具間隙。
電機定、轉子衝片的模具間隙直接影響衝片衝切斷面的質量。衝片衝切時，矽鋼片沿凸模和凹模的刃口，需經歷彈性變形、塑性變形、剪切、分離四個階段。合理的衝模間隙，應保證由凸模和凹模分別形成的剪切裂紋相重合，所得的斷面清晰，並略帶斜度。如間隙過小，從凸模和凹模刃邊出發的兩個剪切裂紋不重合，其間就形成毛刺和分層，產生兩個光亮帶；如間隙過大，則鋼片被拉入間隙，形成毛刺。同時，模具間隙也將影響衝片的尺寸和形狀精度，從而影響鐵心的疊壓質量。
衝模間隙還將直接影響模具的壽命，間隙合理時，矽鋼片的剪切應力最小，模具壽命最長。如間隙過大，材料彎曲大，凸模、凹模刃口因應力分布不均勻，易崩刃或變鈍，壽命降低；間隙過小，凸模和凹模間側向擠壓力增大，磨擦力增大，模具刃口磨損加劇，從而壽命也將下降。
合理的模具間隙能保證衝片斷面清晰、毛刺很小、模具刃口無粘連、模具壽命較高。
影響冷軋矽鋼片衝模間隙的主要因素是冷軋矽鋼片的機械性能和厚度。而其中最主要的材料性能是拉伸強度、延伸率和表面硬度等。矽鋼片的機械性能見表5。
表5
2)分析比較測定間隙數據。
目前中小電機行業大量使用的熱軋片，冷軋片使用的廠家不多。從生產經驗及少量使冷軋片的狀況，從測得的數據衝模雙面間隙Z控制在8～12％t即0.04～0.06mm。
冷衝模設計手冊根據熱軋矽鋼片的機械性能(見表6)，推薦熱軋片衝模雙面間隙Z為0.06～0.08mm；推薦紫銅(硬)衝模雙面間隙Z為0.04～0.06mm。而冷軋矽鋼片的機械性能(硬度、拉伸強度)比熱軋片低，與紫銅(硬)接近，因此，冷軋矽鋼片衝模的雙面間隙Z控制在0.04～0.06mm之間是比較合理的。
3)再從衝片質量選擇模具間隙。
從冷軋衝片的質量(如平整度、毛刺等)來看，結果比較好。
表6
4)最後確定較佳模具間隙。
從上述試驗和試生產，得出冷軋矽鋼片衝模的雙面間隙Z控制在0.04～0.06mm比較適宜。
通過上述工藝方法可以得到如下結論1.冷軋矽鋼片經衝剪加工後，其鐵損是隨衝剪寬度的減小而增大，在衝剪寬度由30mm減為3mm時，鐵損P15/50將增加約30％，磁感B10/50下降約15％，B25/50下降約3％。因此，在電機設計時，應考慮到這個因素。
2.冷軋矽鋼片經衝剪後磁性能(鐵損、磁感)有較大的下降，但是在選擇合適的退火處理工藝後，其衝剪應力可以消除，而原有的磁性能可以基本恢復。但相應的設備等成本也會增加，故應綜合考慮。
3.冷軋矽鋼片縱、橫向的磁性能差異是存在的，但總體的不均勻性並不很大。如有需要，可以在工藝上採購取「衝片轉位」等的適當措施予以減小。
4.比較合適的冷軋矽鋼片衝模的雙面間隙Z為0.04～0.06mm。
5.冷軋矽鋼片在鐵心壓裝過程中，衝片間所需的片間壓力約為7～10Kgf/cm2(0.7～1MPa)，和熱軋鋼片差不多。其定子鐵心的迭壓力取30～35Kgf/cm2為宜。
6.冷軋片的迭壓係數為0.98，比熱軋片的迭壓係數約高3％。
權利要求
1.一種中小電機選用冷軋矽鋼片時的加工工藝方法，包括電機鐵心迭壓力的選擇、冷衝模具雙面間隙的確定，其特徵在於所述的鐵心迭壓力的選擇，包括如下步驟1)鐵心迭壓力的確定，迭壓力不能過大，也不能過小；2)然後選取迭壓係數，該係數的正確與否，對電機性能影響甚大；3)測試片間壓力與迭壓係數；4)然後劃出片間壓力與迭壓係數關係曲線；5)最後確定較佳迭壓力和迭壓係數；所述的冷衝模具雙面間隙的確定，包括如下步驟1)先試衝、復衝雙面模具間隙，看衝片毛刺、衝片平整度；2)分析比較數據；3)再從衝片質量來選擇冷衝模具間隙；4)確定模具間隙為0.04～0.06mm。
2.如權利要求1所述的冷軋矽鋼片時的加工工藝方法，其特徵在於所述的鐵心迭壓力選擇，其較準值取30～35Kgf/cm2。
3.如權利要求1或2所述的冷軋矽鋼片時的加工工藝方法，其特徵在於所述的迭壓係數，其較準值為0.98。
全文摘要
本發明涉及一種中小電機選用冷軋矽鋼片加工工藝方法，該方法包括鐵心迭壓力選擇、模具間隙確定；所述的鐵心迭壓力選擇包括如下步驟鐵心迭壓力的確定，然後選取迭壓係數、確定片間壓力與迭壓係數的關係，劃出片間壓力與迭壓係數關係曲線，最後確定迭壓力和迭壓係數；所述的模具間隙的步驟先衝、復衝觀察模具間隙，分析比較測定間隙數據，再從衝片質量選模具間隙，最後確定較佳模具間隙。經過分析比較，模具間隙控制在0.04～0.06mm。該方法是「以冷代熱」的特定情況下，成功研發出的一種工藝方法，既滿足了電機設計和性能要求，又提高了中小電機效率。
文檔編號H02K15/02GK1671027SQ20041001707
公開日2005年9月21日 申請日期2004年3月19日 優先權日2004年3月19日
發明者李秀英, 黃堅, 陳偉華, 黃力明, 梁慶信 申請人:上海電器科學研究所(集團)有限公司, 武漢鋼鐵股份有限公司, 太原鋼鐵(集團)有限公司