No.4 Movable Power Station & Vehicle 2020
杨淑霞，王顿
（郑州金阳电气有限公司，郑州450199）
摘要：交流电机为了减少铁损，定子铁芯必须用电阻率较大、磁滞回线面积较小的薄板材料硅钢片单片冲制后再叠加压制而成。因此铁芯冲片是制作发电机定子的关键零件。其材料、内、外圆精度、同心度、槽形精确度等对定子的能耗、导磁率、温升、噪音以及使用寿命都有直接的影响。本文以某新型的20 kW高压直流取力发电机定子铁芯冲片加工工艺方案设计为例，介绍了工艺方案设计过程；阐述了定子冲片的加工工艺流程，分析了工艺方案中技术关键点和难点—冲剪模的设计、加工。本文重点介绍了设计的定子冲裁模的结构、工作原理、优点，简要说明了冲裁模的试制改进过程及创新改造落料模，采取独特的结构解决了存在的不足。最后，以中心孔定位，定转子落料的冲裁方式有效地解决了定子冲片加工难度大、效率低、易变形、毛刺多的问题，提高了工作效率，实现了小批量生产的能力，达到了减少成本，提高效益的目的。 污染物扩散模型
风险评估体系关键词：发电机；定子；冲片；设计；制造
doi：10.3969/j.issn.1003-4250.2020.04.007
中图分类号：TM303.3 文献标志码：A文章编号：1003-4250（2020）04-0030-04
引言
随着近几年国防事业的发展，军用电站对发电机的效率、精度、降噪要求不断提高，因此也对定子铁芯冲片的加工精度也提出了更高的要求。发电机定子铁芯是由单片定子冲片叠加压制而成的竖槽圆柱型结构体[1]，定子冲片是定子铁芯的关键零部件，其材料、内、外圆精度、同心度、槽形精确度等对定子的能耗、导磁率、温升、噪音以及使用寿命都有直接的影响。本文以某新型的20kW高压直流取力发电机定子铁芯冲片加工为例，介绍了定子铁芯冲片的技术要求、制造规范及关键技术；阐述了定子冲片的加工工艺方法，分析了加工过程中存在的工艺技术难点；探索了改造落料模结构的方法，有效的解决了模具加工困难和变形问题，在确保模具精度和质量的前提下，经过多次试加工，效果良好，保证了定子冲片的加工精度。
1定子冲片设计要求
20kW高压直流取力发电机[2]定子冲片，硅钢片型号DW470-50，厚度0.5mm，主要技术要求：
1）冲片内孔径为φ260mm，外径为φ310mm，单边宽度25mm，沿圆周有96个结构槽，见图1:20kW取力发电机定子冲片。
2）冲片毛刺不大于0.05mm，个别点不大于0.1mm。
3）保证冲片内、外圆和槽底直径同心，不产生椭圆度；内外圆同轴度要求不大于0.06mm
。
4）槽形不得歪斜，以保证铁芯压装后槽形整齐。
5）冲片冲制后，应平整而无波浪形[3]。
2020年移动电源与车辆第4期
图1 20kW取力发电机定子冲片
图2带斜键槽的预孔简图
2制造规范
2.1定子冲片机械加工性分析
20kW取力发电机定子冲片采用型号DW470-50硅钢片，属于无取向冷轧硅钢片，具有较窄的磁滞曲线，较小的矫顽力，高的饱和磁感，很高的磁导率以及较高的电阻率等等优点；但改型硅钢片的机械强度较弱，给剪切和冲裁加工带来了较大困难[1]。
发电机定子冲片结构外径为φ310mm，内孔为φ260mm，单边宽仅为2mm，需要在剪板机上剪成定宽
度的条料，留有加工余量，以保证冲片的质量，提高材料的利用率。同时根据现有生产的实际情况和规划中的小批量生产的能力，尽可能利用现有工装，可以提高冲模的通用性，减少冲模制造的数量。
2.2冲片冲剪流程设计
由于冲片的机械强度较弱，冲裁和剪切存在较大困难，为了实现小批量生产能力，达到既提高效率又能减少冲模制造的成本的目的，经过多次方案设计、讨论、优化改进，最终确定以下方案：
1）将厚度为0.5mm的硅钢片剪成宽度330mm的条料，长度根据实际情况确定。
2）冲带斜键槽的预孔、定子冲片外圆上的鸠尾槽和记号槽。轴孔尺寸为φ70mm，键槽尺寸为14mm，键槽斜 2.5mm。（见图2：带斜键槽的预孔简图）。
定子冲片外圆上的鸠尾槽，以便在铁芯压装时安装扣片，将铁芯紧固。冲片外圆的记号槽是保证叠压时按冲制方向叠片，使毛刺方向一致，并保证将同号槽叠在一起，使槽形整齐。利用成熟的常规模具设计[4]。
3）冲槽：用冲制好的带斜键槽的轴孔定位，采用单槽冲模冲制96个槽孔。利用成熟的常规模具设计。
4）落料：以冲制好的带斜键槽的轴孔定位，定转子冲片内外圆的一次冲裁，确保定子片内外圆的同轴度，冲裁模设计是方案实现成败的关键。
3加工关键技术攻关—冲裁模研制
3.1冲裁模结构设计
根据定子冲片形状、尺寸精度要求，为了使电机定、转子间形成的磁隙在整个圆周上均匀一致，保证电机铁芯内外圆的同轴度成为关键。依据车间设备条件，为实现小量批产，降低生产成本的目的，冲裁模设计方案选为中心孔定位，单冲，弹性卸料的方式，设计方案经利用Master CAM软件［5］进行模拟加工后，可以看到该种冲模结构简单，制造方便，便于拆装，容易修磨。
主要结构（见图3）上模（序号11）、定子凹模（序号23）、转子凸模（序号17）、定位芯轴（主要定位轴和定位键19）、弹性退料、刚性退料装置和滚动导向组件（序号2）等部分组成[4]。百花悬念故事
3.2工作原理
定子冲片的冲裁过程，即冲裁模对于多边形硅钢片板料发生冲切作用，板料的分离作用是在瞬间完成的[4]。
第三世界科学院
在板料冲裁进行时，在上模（序号11）压力作用下，冲床滑块带着夹紧的上模组合下移，在滚动导向组件（序号2）引导下，下行至转子凸模（序号17）上平面，板料发生弹性压缩、弯曲变形等；随着冲床滑块下移时，冲模继续下压，下压至定子退料板（序号22）、转子凸模、定子凹模、记号冲头的刃口部分下方2mm
，冲裁力达到板料的抗剪强度，板料出现
No.4 Movable Power Station & Vehicle 2020 微小裂纹，定子冲片和转子冲片分离。
图3冲裁模图
由于弹性的作用使外圈废料带着定子冲片由操作着者移出，转子冲片（即冲剪下的圆芯部分，继续用来冲剪转子冲片）则卡在上模刃口处的型腔内；转子退料板（序号20）和外退料板（序号13）在上模、定子凹模和记号冲头阻挡下往上方向移动，外退料板上压橡皮（序号24），在弹性作用下，带动刚性退料装置和转子退料板上移，并传送到最上端的打棒上；随着冲床滑块的上模组合继续上移，直到转子片刚性退料装置上的打棒与退料杆相撞冲床两边导轨外的限位块后，将转子冲片退出上模的刃口型腔，转子冲片可以由冲床上安装的接料装置自动传出，完成整个冲裁过程。
3.3冲裁模优点
该冲裁模上模是在冲裁模中起直接形成工件作用的凸形工作零件，即以外形为工作表面的零件，也称凸模，又称冲头，通过冲裁试验证明，冲裁模结构简单，加工工艺性较好，刃口为平的，便于拆装，容易修磨。
3.4冲裁试验中发现的问题
在该类型的磨具设计中，常规的设计上模的结构有2种方式：6扇形拼块（见图4)或圆柱形(见图5)整块
结构，2种方式均存在一定的缺陷。
a.拼块结构
6扇形拼加采用钢圈热套办法将拼块紧固，而将6个扇形刃块拼合成整圆刃块时，需要将每个刃块的两个拼合面按一定的角度要求多次反复的刃磨中，避免拼块出现错缝问题，才能将6个扇形刃块拼成整圆刃块；在内外圆刃口刃磨时，极易变形，难以保证精度要求。
b.整块结构
圆柱形整块结构采用螺钉、销钉固定和定位在模座上。而冲片的外径为φ310mm，内孔为φ260mm，留加工余量有一定的限度，热处理过程[6]中极易变形。
总上所述，常规结构在制作过程中，如锻造、热处理、切削加工及总装紧固等，在一定程度上会造成零件的变形，影响产品的质量。
图4 拼块（6个扇形块）的结构
图5 整块结构
城市社会学论文3.5 改进措施
20kW 高压直流取力发电机定子冲片冲裁模上模利用了整块设计，但是改进了截面结构，采用了U 形结构，在内腔横纵向以斜面过渡，避免切削加工[7]、热处理及总装紧固力等带来的变形，从而保证整体模具的质量，改进结构见图6所示，材料采用合金工具钢（Cr12MoV ），具有较高的淬透性和良好的耐热性。
在上模端面[8]开有6个均匀圆孔，主要是为6组连杆组成刚性退料装置，保证转子冲片退料过程中整个圆周受力均匀，以减小退料所引起的变形，保证零件强度，见图7退料外形结构。
图6 上模截面结构
图7 退料外形结构
4 总结
定子铁芯冲片先冲轴孔，然后以轴孔定位，在数控冲槽机上利用单槽冲模、冲槽，最后以轴孔定位，在定、转子落料模中利用冲裁模有效的降低了模具加工难度同时解决了变形问题，结构简单，制造方便，保证了整个电机的产品质量。产品经过试制后，效果良好，节约了材料成本和工装制作的加工成本，达到了既提高效率又降低成本的目的，从而提高了经济效益。
参考文献：
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[8] 曾泉人，刘更，刘岚．机械加工零件表面完整性表征模型研究[J]，中国机械工程，2010（24）． 作者简介：
杨淑霞（1972-），女，电气工程师，主要研究方向为移动电站系统的设计和研究。
Research on a Generator Stator Punching Plate
YANG Shu-xia ，WANG Dun
(ZhengZhou JinYang electric Co ．，LTD ．，ZhengZhou ，450199，China)
Abstract ：In order to reduce iron damage ，the stator iron core must be punched with a thin sheet of steel sheet with a large resistivity and a smaller hysteresis backline area ，and then superimposed and pressed ．Therefore ，the iron core punch is the key part of the production of ge
nerator stator ，its material ，internal and outer circle accuracy ，concentricity ，groove accuracy and so on on the
（下转第21页）
范霍恩
制。在机组调速系统中，选用了性能指标先进和可靠性高的GAC 调速控制器，达到了调速控制和精度要求。
结构设计．电机与控制应用，2010（12），24-27． 作者简介：
徐剑萍（1960-），男，教授级高工，主要从事军用电站、发电机组、特种发电机方面技术研发。
Design of Electric Control System of Brushless Generator Set
with Dual Frequency Conversion
XU Jian-ping1，MIN Xu-guang2，CHEN Qi1
(1．Jiangxi Tsinghua Taihao Sanbo Motor Co ．，LTD ．，Nanchang 330096，China ； 2． Jiangxi Normal University of Science and Technology ，Nanchang 330038，China)
Abstract ：This article in view of the dual-frequency frequency conversion brushless generator to carry out the electronic control system design ，put forward the combined control technology of intelligent control and emergency control scheme of the diesel engine control system were designed ，the dual-band power control system and frequency conversion power control system ，realize the brushless dual-band power generation and brushless power distribution control ，parameter monitoring ，alarm ，protection ．
Keywords ：dual frequency ；Frequency conversion ；Generating set ；Electric control
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DX cylindrical shock absorbers with comparable durability ，lighter weight ，convenient installation and relatively low product price should be considered when the values of the amplitude curves for each parameter position of the shock absorbers differ slightly ．
Keywords ：UPS ；Vibration Performance Research ；Vibration Quantity ；DX Cylindrical Shock Absorber ．
豫公网安备41160202000603
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