电机的磁场是使电机能感生电势和产生电磁力矩所不可缺少的因素。电机的运行性能很大程度上决定于电机的磁场特性，磁路由气隙、电枢铁心、磁极铁心、磁轭所组成。铁心包括电枢铁心和磁极铁心，是电机磁场磁路的主要组成部分，它肩负着磁路的导通和线圈的放置以及转矩的传递等作用。在电机运行过程中要承受机械振动与电磁力、热力的综合作用。生产中材料、制造工艺对电机的性能、效率等影响很大，它对电机的速率起着决定性的影响。从电机转速的公式中可以看出，在外加电压U一定的情况下，Ce是电机的结构常数，IR仅占极小部分，Φ主磁通是关键数值。各种铁心肩负着磁路的导通和工作气隙磁通的质量，因此也就决定着主磁通Φ的数值。从此不难看出铁心制造的重要性。 第一节 铁心分类及结构
1.分类
铁心是牵引电机的一个主要部件，由若干铁心冲片叠压而成。 （1）同步主发电机铁心包括定子铁心(电枢铁心)及磁极铁心
（2）直（脉）流牵引电动机铁心包括电枢铁心（转子铁心）、磁极铁心，脉流牵引电动机还有换向极铁心。
（3）交流牵引电动机铁心包括定子铁心（电枢铁心）和转子铁心。
2.直流牵引电动机铁心
图11-1直（脉）流牵引电动机铁心电枢铁心结构
自动垃圾桶2.1 直流牵引电动机电枢铁心结构
主要由转轴、换向器、端板、铁心冲片及后支架组成（见图11-1）。
图11-2直流牵引电动机磁极铁心
2.2直流牵引电动机磁极铁心
直流牵引电动机磁极铁心主要由前、后端板、铁心冲片及芯杆组成（见图11-2）。通过
焊接或四个铆杆铆接成一体。也有采用焊接结构的，在铁心两侧各留下两个焊波槽进行钎焊。
3.脉流牵引电动机铁心
主要有：电枢铁心、磁极铁心、换向极铁心及全叠片机座（含磁极铁心）（见图2－4）。
脉流牵引电动机电枢铁心结构与直流牵引电动机电枢铁心结构相同。
脉流牵引电动机磁极铁心与直流牵引电动机不同的是在磁极铁心极弧面分布有补偿绕组槽。
4.同步主发电机铁心
4.1同步主发电机的定子铁心与机座
由于同步主发电机的直径较大,为了充分利用材料定子铁心均由硅钢片冲制的扇形片叠压而成。就铁心和机座的配合来讲目前有三种形式：通过拉螺杆和压圈将其压紧并固定在机座上。所不同是通风孔的设置不同，以TF1系列为代表的把通风道设在机座上，为自通风系统；以JF204系列为代表的把通风孔设在扇形片上，为强迫通风系统，两种均以机座外圆作定位。JF206主发电机扇形片以内圆作定位，叠压压紧后与机座热压配合，增加接触面积，加强散热效果，降低电机温升。电机为强迫通风系统。
4.2磁极铁心
结构同直流牵引电动机的磁极铁心,只是磁极压板是采用精密铸件。根据设计要求有的磁极冲片在极弧表面排列有阻尼条孔。
5.交流异步牵引电机铁心
交流异步牵引电机的定子铁心和转子铁心均为整体冲片。为了减轻质量，交流异步牵引电机的定子铁心与前后压圈一起通过筋板焊接成为笼形机座（见图11－3）。其端板由铁心冲片粘结而成。
第二节 铁心材料
电机的性能在很大程度上取决于所采用的材料的性质，特别是铁心材料的性能。合理地选用铁心材料能够有效地提高电机性能，减小电机尺寸，降低电机制造成本，尽可能减少涡流损耗。电机的定子、转子铁心都是由单张板片冲制、叠压而成。
1．电机铁心对材料的要求
图11-3 交流异步牵引电机定子铁心结构
（1）具有较高的导磁性能 。
（2）具有较低的铁心损失。
（3）磁性陈老现象小。
（4）一定的机械强度。
（5）板材表面光洁平整、厚度偏差小。
2．硅钢片
2.1硅钢片种类和性能
硅钢片是由硅钢锭轧制而成，含硅量在0.8～4.8%之间，另外还含有碳≤0.05%，硫、磷≤0.04等。硅的含量对硅钢片的性能起着重要作用。铁中加入硅后，电阻率增高，铁耗显著减小，而且有利于将有害杂质碳分离出，但密度、热导率和许用磁通密度降低。随着含硅量的增加，硬度增大，使剪裁和冲制发生困难。因此，硅钢片中硅的含量一般不超过4.8%。
硅钢片按轧制方法分：热轧和冷轧硅钢片；“十五”期间，我国推出“以冷代热”产业政策。国家经贸委分别以1999年第16号令和2002年第34号公告的形式，公布了淘汰热轧硅钢片的决定，钢厂应于2002年底停止热轧硅钢片的生产，电机制造厂应于2003年6月停止使用。我国目前生产冷轧硅钢片的企业主要有武钢、宝钢、太钢、鞍钢4家。
冷轧硅钢片又可分低硅（含硅量低于0.5％）和含硅（含硅量高于0.5％）电工钢片。低硅钢片也
称无硅电工钢片，多用于家用电器。牵引电机均采用冷轧无取向含硅电工钢片。其型号主要有：
50W310、50W350、50W470等品种。50代表0.5 ｍｍ；W表示无取向；310、350、470代表最大铁损。
冷轧硅钢片表面具有绝缘薄膜，不需进行涂漆处理。冷轧无取向硅钢片目前采用两类三个品种的涂层:
无机类涂层(D类)、半有机簿涂层(A1L)、半有机厚涂层(A1H)。其中太钢冷轧无取向硅钢板采用G1、G2两
种涂层,G1涂层(EB5300)是国外尤其是欧洲广泛使用的环保型涂层,符合国际使用要求。
供应方式：硅钢片有板料和卷料两种。板料厚度：主要有0.35ｍｍ、0.5ｍｍ两种, 卷料的最大宽
度为1300ｍｍ 由于电机冲片大都比较复杂故一般选用板料厚度0.5ｍｍ的，而变压器铁心形状较简单，
一般选用板料厚度0.35ｍｍ的。
牵引电机采用的硅钢片机械性能见表3-1
表3-1 牵引电机采用的硅钢片机械性能
牌号 | 抗拉强度(Mpa) | 伸长率(%) | 最小弯曲次数 |
50w310 | 430 | ≥11 | 3 |
50w350 | 420 | ≥11 | 5 |
50w470 | 380 | ≥16 | 10 |
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牵引电机采用的硅钢片电磁性能见表3-2。
表3-2 牵引电机采用的硅钢片磁性能
牌号 | 公称厚度(mm) | 理论密度(kg/dm) | 最大铁损（W/kg） | 最小磁感应强度（T） | 最小叠装系数 （%） |
50w310 | 0.5 | 7.65 | 3.10 | 1.6 | 电容器组 97 |
50w350 | 0.5 | 7.65 | 3.30 | 1.6 | 97 |
50w470 | 0.5 | 7.70 | 4.70 | 1.62 | 97 | 夹具体
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2.2.2冷轧硅钢片的特点
据有关单位对冷轧硅钢片的应用性能试验研究结果表明，冷轧硅钢片具有如下的特点：
（1）冷轧硅钢片与热轧片相比具有高磁感、低铁损的优良磁性能。
（2）冷、热轧硅钢片的硬度不同(冷轧片硬度偏低)，对模具的间隙要求不一样。因此采用冷轧片进行冲剪时，一定要考虑模具间隙，并且模具使用一段时间后必须进行修磨。
（3）冷轧片叠压系数高。在冲片叠压过程中，以数片数及测质量的方法，实测的叠压系数为0.98～0.99；而热轧硅钢片叠压系数为0.95。
（4）冷轧硅钢片较不涂漆的热轧硅钢片有较大的绝缘电阻,冷轧硅钢片在片间压力为0.7~1Mpa(7～10kgf/mm2) 时的片间绝缘电阻为3.5~4Ω.cm2/片。
3.冷轧钢板
铁心中主要使用冷轧钢板的零件是：磁极铁心、电枢端板及全叠片机座冲片。使用材料的牌号主要有Q195、Q235。其化学成分见表3-5；机械性能见表3-6。
表3-5 冷扎硅钢片化学成分
牌号 | 等级 | 化学成分％ |
c | Mn | Si不大于 | S不大于 | P不大于 |
Q195 | | 0.06-0.12 | 0.25-0.50 | 0.30 | 0.050 | 0.045 |
Q235 | A | 0.14-0.22 | 0.30-0.65 | 0.30 | 0.50 | 0.045 |
B | 0.12-0.20 | 0.30-0.70 | 0.30 | 0.045 | 0.045 |
C | ≤0.18 | 0.35-0.80 | 0.30 | 0.040 | 0.040 |
D | ≤0.17 | 0.35-0.80 | 0.30 | 0.035 | 0.035 |
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表3-6 冷扎硅钢片机械性能
牌号 | 屈服强度 Mpa | 抗拉强度 Mpa | 伸长率 % | 冲击试验 |
Q195 | 195 | 315-390 | _/ | / |
波特率发生器Q235 | 235 | 375-400 | 26 | 27 |
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温室保温被
第三节 冲片制造
1 牵引电机冲片的特点
曲度腰枕仪（1）在振动条件下工作，如果铁心片间压力不够，会造成振动大，又加上在振动下工作，这就要求必须压紧。尽管影响因素较多：如硅钢片厚薄不匀，毛刺大小也不稳定、冲片内外径尺寸不标准、槽形整齐度不稳定等。但铁心压不紧，在运行中会由于铁心凸片而使线圈接地，造成机破。
（2）牵引电机冲片在冲制中模具不允许采用不利于冲片绝缘的手段，如油润滑等。
（3）牵引电机冲片采用冷轧硅钢片，表面已有一层绝缘薄膜，不能再有去毛刺工序。
（4）牵引电动机在并联下工作，即几台牵引电动机并联运行。要求电机特性一致，那电机磁路就应有较小的公差。
2.牵引电机铁心冲片工艺
牵引电机铁心冲片按照铁心冲片形状的不同，铁心冲片分为圆形冲片、扇形冲片和磁极冲
片。中小型交流电机和直流电机电枢铁心通常采用圆形冲片；同步主发电机由于定子直径较大，所以采用扇形冲片；磁极冲片基本呈铲形冲片。冲片制造的工艺过程通常是下料和冲制；冲制可以根据实际情况选用不同的冲裁方式。
2.1下料
下料是冲片制造第一道工序,是将整张硅钢片剪成一定宽度的条料。条料宽度为冲片最大宽度（铁心冲片外径）加上搭边量。剪料前要进行排料以确定下料宽度。以电机冲片为例：仅有圆形坯料可以利用，其余部分为工艺余料［外部余料］。由结构设计产生的余料为设计余料［内部余料］。
下料利用率K＝A×100/ab%
式中A—坯料总面积［mm2］；a－条料宽度［mm］；b－条料宽度［mm］
2.2冲制冲片
(1)制造工艺的确定：要生产不同形状、不同数量的电机冲片,需要选择冲床的规格、冲裁的方式、制定制造工艺、提出对模具设计及制造的要求。
冲片冲制的方法有：单冲、复冲和连续冲。冲片批量大时,用连续模在高速精密压力机上生产,定转子片直径可达600ｍｍ,而直径达1300ｍｍ的电机冲片则是用复合模在双柱压力机上加工。单槽冲槽机用于小批量生产。磁极冲片、换向极冲片、定子铁心扇形片一般采用全复冲。但值得注意的是我们在向国外公司供货时发现用全复冲的磁极冲片尺寸达不到图纸要求。据查国外该公司采用的是连续模冲法。转子冲片批量生产采用复冲，但目前轴孔的尺寸还很难达到高标准的要求。（例如在转轴无键槽时热压铁心对轴孔尺寸的要求）。交流异步牵引电动机转子冲片的生产和新产品试制采用复冲轴孔、外园和通风孔，单冲冲片槽形。由于交流异步牵引电动机在高次谐波作用下，转子加工会使电机的铁损急剧增加。所以交流异步牵引电动机定、转子之间的工作气隙是在转子冲片冲制时冲制出的。
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