风电半直驱斜槽定子线圈成型工艺研究及难点解决

风电半直驱斜槽定子线圈成型工艺研究及难点解决

张小芳,李攀军,李雪琴 ,薛文军

西安中车永电捷力风能有限公司  陕西西安  710016

摘要  对圈式斜槽定子线圈成型工艺进行研究，根据斜槽线圈偏移角度、跨距和铁心偏移方向，计算出涨形机的偏移量，完成设备机械位置和方向设定，制定斜槽线圈成型工艺。总结斜槽线圈的难点和方案，解决线圈成型难点问题，为我公司半直驱斜槽定子线圈成型提供参考。

关键词  风电半直驱   斜槽  定子线圈   成型工艺  偏移量

0引言

定子斜槽是一种较为常见的电机性能优化的方法，它可以有效的削弱电机磁场中的谐波，减小其带来的振动与噪音。但硬绕组斜槽定子线圈与普通硬绕组斜槽定子线圈相比，成型工艺复杂，且成型线圈中线圈两直线边的倾斜角度、位移，端部间隙不足，端部超铁心内圆等因素的影响，导致成品线圈不能满足实际嵌线要求，造成嵌线困难。

针对斜槽线圈制造中的问题，必须对线圈结构进行分析，选择相适应的斜槽线圈成型工艺，保证成型出高质量的斜槽线圈，满足后续嵌线生产的要求。

1风电半直驱斜槽定子线圈形状结构

   斜槽定子线圈结构不同于直槽，其斜槽意义在于线圈引线端与其非引线端相对于直槽铁心偏移一定角度。该结构线圈严格按照几何意义来讲，其直线边并不是直线结构，而是沿空间圆周方向延伸的空间弧线。实际生产中由于弧线结构与直线差别很小，且制造中由于铜线回弹性，经过现场的验证，这一细节可以忽略，将线圈直线作为直线结构制造。

   斜槽线圈的两端部在空间发生斜槽变位，造成线圈两端鼻部到槽口的距离不相等，线圈两直线构成为平行四边形。这个特点是斜槽线圈与直槽线圈主要差别，这个差别直接导致斜槽线圈成型工艺难度高于直槽线圈成型工艺。

2风电半直驱斜槽定子线圈成型工艺

   风电半直驱斜槽定子线圈成型工艺通常和直槽线圈工艺差不多，都是绕线、打砂、弯头、保护带包扎、涨形，该工艺成型线圈尺寸主要由线圈涨形决定，来达到与设计尺寸。初期斜槽线圈成型中涨形工艺主要是先涨一支直槽线圈嵌到铁心，测量线圈直线出槽口的长度，来调整涨形的设备机械参数，在进行重复试嵌线圈来调整设备的软件参数，来满足嵌线的需求（端部间隙、端部层间）。

   为了寻求更加高效斜槽线圈涨形工艺，我们经过工艺验证，根据斜槽线圈的跨距和偏移角度，对涨形设备的偏移量进行分析计算。

2.1直线边偏移量K

   K=B×tanα

式中B—跨距（根据线圈图纸中标注） ，α—偏移角度

直线边偏移量K如图1示

         图1 直线边偏移量

在实际线圈成型过程中，K值还需要试嵌时进行验证和修正，确保线圈不同种类斜槽线圈满足嵌线要求。

2.2设备及偏移方向设定

    如果铁心根据图纸计算的偏移量K，对涨形及的四个机械夹钳进行移位，以数控涨形机SKZX250*90为例，下层边左侧夹钳为基准，上层边的左右夹钳向右移动K值，（见图2）下层边右侧夹钳根据K值情况进行修正（斜槽铁心向右斜）。

           图2设备夹钳偏移方向

如若斜槽斜铁心向左斜，涨形的夹钳移动方向相反。线圈嵌线左旋和右旋，对机械夹钳偏移方向无影响。

3风电半直驱斜槽定子线圈成型工艺难点及解决方案

   在斜槽定子线圈的成型过程中，常常出现各种各样问题，列举半直驱定子线圈成型常见和解决方案：

3.1嵌线时线圈端部上层边的斜边间隙小于设计要求值。

解决方案：①根据端部间隙要求，加长线圈端部长度L(见图3)，线圈端部的测量可根据工艺习惯或设备机械参数为准，也可以根据嵌线端部长度为准。②可以通过减小鼻部转角值(β)(见图4)。③端部上下层进行弧度改善（见图4）。④微调夹钳角度，设备鼻部行走轨迹，改善端部空间形状。在这4种解决方案中最快的方法是①方案加长线圈端部长度，但是增加铜线的损耗，线圈制造成本增加。

      图3 线圈端部长度测量                   图4鼻部转角            

3.2端部的上下层间隙过小。

解决方案：①增加线圈直线边的上层边R1和下层边R2差值（见图5），可以通过寻找设备基准测量实际差值，如果小了就增加，如果合理再寻求解决方案。②端部上下层进行弧度改善。③调整鼻部尺寸，在允许情况下降低。④减少端部绝缘包扎过程中的厚度。

     图5上层边R1和下层边R2

3.3线圈直线尺寸满足不了设计值。

   解决方案：①调整涨形机设备的机械夹钳尺寸，夹钳的松紧要合适，过紧线圈导线容易破损、匝间错位，过松线圈直线缩短，直线截面积容易菱形，在生产制造过程中可以制造线圈的夹钳调试线棒，提高夹钳调试准确率和时效性；②增加线圈的端部尺寸值；线圈端部过短，跨距回弹大，R（直线过度端部）拐角圆;③参数设定不合理，进行重新修订。

3.4线圈端部超出铁心外圆

   解决方案：①提升线圈鼻部尺寸。②端部上下层进行弧度改善。

风电半直驱斜槽定子线圈调试过程中，需要根据现场成型过程中的具体问题具体分析，多种解决方案灵活应用，最终满足嵌线和设计需求。但是解决问题方法还要根据本单位的工艺方法来决定，只有不断互相学习才能提升工艺制造水平。

4结束

   通过直线偏移量的计算、设备及偏移方向设定，解决斜槽定子线圈直线出槽口不齐问题，减少试制的周期和成本，缩短涨形机调试时间。总结涨形工艺成型难点和解决方案，解决线圈成型过程的具体问题，提高员工调试设备的能力。

   目前该工艺和调试方法在我公司的各种项目中广泛应用，斜槽定子线圈制造满足嵌线要求，减少线圈试制周期和成本，提高生产效率。该工艺为我公司半直驱斜槽定子线圈提供参考价值。

参考文献

[1]裴良裕. 绕组形状及模具设计中关键技术问题的探讨.机械管理开发，2009.

[2]丁海娟，顾立志.中型电机成型线圈制造工艺与热压型装备的发展.佳木斯大学学报，2004.4.

[3]阎治安，崔新艺，苏少平.电机学.西安交通大学出版社，2011.7