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浅谈提升铸铝转子质量减少附加损耗的工艺措施

2022-07-01 10:21:20来源:

鼠笼型三相异步电机中,铸铝转子的质量直接决定了电机的转子损耗,结合一些制作的设计的经验,对于铸铜转子,转子的附加损耗约为额定功率的0.5%,铸铝转子的附加损耗约占额定功率的1%~3%,所以在目前对效率节能的发展趋势下,需要对转子的附加损耗进行控制,采取一些工艺措施降低电机的附加损耗,电动机转子的附加损耗的种类有多种,对于铸铝铸铜转子,由于导条与转子槽之间无绝缘,导条间通过转子齿的漏泄电流产生部分转子损耗,这部分附加损耗约占额定功率的1%~2%。因附加损耗的存在,使电机效率降低,温升高。为了降低铸铝转子的附加损耗,提高电机的性能指标和经济指标,需要提升铸铝转子质量,从而减少附加损耗,从工艺上有以下措施。

1、转子冲片的磷化处理

磷化处理是用化学或电化学方法,使金属表面生成一种不溶于水、抗腐蚀的磷酸盐薄膜。这种表面磷化膜与金属的结合牢固,有较高的绝缘性能,能耐高温。矽钢片经过磷化处理的磷化膜单面厚度在0.004~0.008mm之间,在1~3MPa的压力下,表面绝缘电阻可达10000Ω·c㎡以上,并有较高的耐压强度(240V以上)。电工钢片的磷化膜可在450℃下长期工作,可经受住铸铝时铝液的680~720℃瞬时高温及铸铝后的短时高温。但经过磷化处理的转子,由于磷化膜的导热性比较差,的原因转子的温升有一定的影响,但结合制作的经验,经过磷化处理的转子其附加损耗降低,但磷化处理工艺比较复杂,生产成本高需要专业的设备降低生产的成本。磷化处理液的配方和工艺如下。

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1.1正常法

通过采用磷酸锰铁制剂,磷酸锰铁制剂是一种混和块,分子式为nFe(H,PO,)2mMn(H2PO2)2,其中n、m为铁块与锰块的比例,主要成分(质量分数):P2O3为46%~52%,Mn大于14%,Fe为0.3%~3%,H20为19%以下。磷酸锰铁制剂27~30g/L,磷化液的温度为95℃,冲片及铁心叠压后均需去油处理,采用甲苯或者四氯化碳进行清洗,使其表面的油污垃圾清理干净,然后将其浸入配置好的磷化液中,进行浸泡30~45分钟,取出后用3%的肥皂水进行冲洗对其皂化,后在进行酸蚀 (浸入50%浓度的工业盐酸中20s),用大量温水冲洗,完成冲片、转子的磷化处理。

1.2加速法

加速法有很多种配方,下面介绍的是正磷酸氧化锌法:

正磷酸H3PO4:40~50g/1;

氧化锌ZnO:9~10g/l;

硝酸钠NaNO3:4~5g/l。

工件经去油处理后浸入95℃以上的磷化液中处理12~15min,也需要进行皂化、清洗。配

方中硝酸钠的作用是促进化学反应的进行,并使磷化膜细密。磷化处理前的工件去油是保证磷化质量的关键工序。去油的方法可用甲苯或四氧化碳清洗,或用化学去油液在70~80℃的温度

下处理10~20min,至去净油迹为止?;ビ图恋呐浞轿?/p>

水玻璃:250g/l;

OP乳化剂:5~10g/l。

磷化处理所得磷化膜具有多孔性,一般要经过补充加工才有较好的抗蚀力,用作绝缘的磷化膜只进行皂化处理即可。经皂化后磷化膜表面覆盖一层极薄的由铁皂、锰皂或锌皂构成的不溶于水的薄膜,提高了磷化效果。

经磷化处理的转子,可使导条与铁心的接触电阻增加,从而降低附加损耗,进而温升和效率也有所改善。

2、冲片氧化处理

冲片氧化处理的目的和冲片磷化处理相同,工艺和转子冲片磷化处理相同,只是在所使用的化学制剂不同而已,工艺流程均一致。

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3、脱壳处理

脱壳处理是利用铝和矽钢片的膨胀系数不同的特点,将加热了的转子迅速冷却,使铁心与铝条之间形成微小的间隙,增加接触电阻,以减少附加损耗。

脱壳处理的工艺如下;将铸铝后的转子放在退火炉内加热到540℃,保持2~3h,然后取出在空气中冷却,(或在水中浸7~10s),当转子尚有200℃左右的温度时取出,利用此余热使转子自行干燥。

4、转子表面烧焙

将铸铝并经精车的转子表面用喷灯烧焙,去掉铁心表面的毛刺和粘上的铝屑,以减少附加损耗,待铝条快要熔化时,立即放入肥皂水中急剧冷却,使其进行脱壳。

5、碱洗

用强碱蚀去与转子槽相接触的铝,增加铝条与铁心的接触电阻,以减小附加损耗。碱选的方法是把转子浸在浓度为5%、温度为70~80℃的碱性钠溶液中进行腐蚀1min,然后取出清水洗净、烘干。

6、转子槽绝缘处理

铸铝前对转子槽进行绝缘处理,绝缘涂料必须是耐高温的。

综上所述,同时经试验证明,采取上述措施的任一项,对于降低电机附加损耗都有一定的作用,但制作工艺的复杂性,附加措施将显著增加电机的生产费用,因此在进行任何一项工艺措施,都会造成成本的增加,但由于国家节能减排的倡导及推行,一些企业也开始从工艺方面如转子的脱壳处理、转子表面烧焙等工艺进行电机转子制作工艺的改进,来降低转子的附加损耗。


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