笼型转子的制造工艺

【摘要】异步电动机广泛应用于各个领域。

目前笼型异步电动机转子笼条在使用过程中经常发生断裂、断条并从转子铁芯槽中脱出等故障，致使发电机停止运行，给生产造成很大影响。

对此，基于转子笼条的形状对电动机进行重新设计与改造，从而大大减少此类故障的发生，提高生产效益和安全。

1前言异步电动机特别是笼型异步电动机具有结构简单、维修成本较低、运行可靠性较高等优点，因此，在日常生活、工厂设备、港口码头、油田煤矿等各个领域中应用非常广泛，担负着很重要的任务。

在发电厂中，使用着各种不同电压等级、不同功率的笼型异步电动机，一旦异步电动机发生故障，将会造成发电机无法正常运行，影响电力生产，给社会生产、生活带来损失和不便。

因此，笼型异步电动机是发电厂的重要辅助设备，提高笼型异步电动机的质量，维护好这些设备，让它们一直处于正常的工作状态是一项非常重要的工作，是提高生产效益和安全的关键。

2异步电动机转子笼条的一般形状及在使用过程中的状况异步电动机按照转子结构分类，可分为鼠笼型和绕线型两种。

绕线型异步电动机转子上具有绕线型的绕组，鼠笼型异步电动机转子上没有绕线型的绕组，而是以插入转子铁芯外圆槽内的导条与转子两端的导电环焊接成的闭合导体取代绕线型绕组。

所有导条（即笼条）与两导电端环焊接在一起，如果将整个铁芯拿掉，导条与端环组成的形状就象一个鼠笼，因此叫鼠笼型异步电动机，导条称作笼条。

一般鼠笼型异步电动机转子上的导条（即转子笼条）形状一般截面为长方形的条状，相应地插放此形状的导条的转子铁芯外圆上所开的槽也是截面为长方形的条状。

如YKK3554-4、6.6KV、250KW异步电动机的转子笼条的截面为宽3.1mm、长38mm的长方形，这一形状的笼条和铁芯槽很容易加工，制造工艺简单，容易组装、节约导体材料、检修方便，而且笼条伸出铁芯槽外的部分较长，因此大大降低了鼠笼型异步电动机的生产成本，但这一形状笼条的机械强度不够高，在电机运行过程中容易发生断裂、断条并从铁芯槽中脱出的故障，从而导致定子电气接地故障而停止运行。

立式笼型异步电动机制造工艺总结与分析作者：勇立志来源：《中国新技术新产品》2012年第21期摘要：立式笼型异步电动机结构相对一般异步电动机复杂，加工制造难度大。

笔者针对该类电机的几个关键制造工艺过程进行了总结与分析，对制造过程中易出现的问题，研究制定了新的工艺方案，并加以实施，取得了良好的效果。

关键词：电动机；制造工艺；转子动平衡中图分类号：TM32 文献标识码：A电动机振动是运行中常出现的问题，引起振动的因素主要可分为两方面：一是设计因素，二是结构配合因素。

设计上应使临界转速适当偏离工作转速，从而避免产生共振，造成重大损失。

结构配合上引起的振动，原因是多方面的，涉及到制造过程中的多个环节，均有可能使电动机运行时产生振动，对于此类振动处理起来相对棘手，需要逐一排查电机相关部件以及部套间配合情况，再寻求相应改进措施。

然而，即使处理后也未必能达到要求的质量标准。

因此，在排除设计结构因素外，必须对制造工艺过程及工艺方法等方面进行改进，消除每一个能够引起电动机振动的因素，以保证电动机质量要求。

1 产品结构概述立式异步电动机采用立式结构，即电机转子垂直放置；定子铁芯一般在机座上叠装压紧，定子线圈为圈式线圈，铁芯和定子绕组经VPI处理；转子铁芯采用铜条嵌在转子铁芯槽内的笼型结构，定子、转子均为F级绝缘结构；轴承结构一般为上端采用推力轴承、下端采用导轴承结构，也有出于产品需要采用上导轴承、下推力轴承结构。

2 转子制造2.1转轴加工转轴是整个转子结构中的重要部件，转子的全部重量均承受在转轴上，而且最终通过转轴传递扭矩。

因此，转轴的结构及加工精度对整个转子乃至整个电机的性能都起着关键作用。

以往该类电机转轴结构多为采用焊筋轴结构（如图1），即在光轴上套铁芯位置均布焊接6至8根肋筋，然后再加工。

此种方式制造工艺上较为方便，成本节约，但对转轴的整体性能来说，相对欠缺。

鉴于此，在对电动机性能有较高或严格要求的使用环境时，不宜采用该种结构，设计上可以考虑直接在光轴上套铁芯位置机械加工出所需要的肋筋（如图2），该种方式无疑会加大成本，但转轴的性能可以保证。

电力及电机拖动试题与参考答案一、单选题（共45题，每题1分，共45分）1.电动机能否全压直接起动，与_____无关。

( )A、电动机的型式B、环境温度C、起动次数D、电网容量正确答案：B2.将直流电动机电枢的动能变成电能消耗在电阻上，称为______。

( )A、回馈制动B、反接制动C、能耗制动D、机械制动正确答案：C3.转子绕组串电阻启动适用于_______。

( )A、绕线式异步电动机B、并励直流电动机C、鼠笼式异步电动机D、串励直流电动机正确答案：A4.三相同步电动机的制动控制应采用______。

( )A、电磁抱闸B、能耗制动C、再生发电制动D、反接制动正确答案：B5.若变压器所接电源的频率减小，电压不变，则励磁电流将______。

( )A、减小B、不变C、增大D、不确定正确答案：C6.变压器带感性负载时，由空载到负载，变压器的输出电压_____。

( )A、不变B、降低C、升高D、先升高后降低正确答案：B7.一台空载运行的三相感应电动机，当略微降低电源频率，而保持电源电压大小不变时，电动机的励磁电流_____。

( )A、不确定B、不变C、减小D、增加正确答案：D8.若拖动恒转矩负载的三相感应电动机保持U/f=常数，当f1=50HZ，n=2900r/min,若低频率到f1=40HZ，则电动机的转速为_____r/min。

( )A、2400B、2900C、2320D、2300正确答案：C9.变压器在运行中若电源电压降低，其他条件不变，则主磁通将______。

( )A、不变B、减小C、不确定D、增大正确答案：B10.直流电机中的换向器是由______构成。

( )A、特殊形状的梯形铸铁加工B、相互绝缘的特殊形状的梯形铜片C、相互绝缘的特殊形状的梯形硅钢片D、特殊形状的梯形整块钢板加工正确答案：B11.电磁调速异步电动机的基本结构型式分为_____。

( )A、整体式和独立式B、整体式和分立式C、组合式和整体式D、组合式和分立式正确答案：C12.对并联运行的变压器，说法正确的是_____。

鼠笼转子断条故障的判断及检修小型电机多是采用铸铝转子，大中型电机多采用铜条转子。

鼠笼转子断条及断环，总称为断笼或断条。

断条是指鼠笼中有一根或数根断裂或有严重气泡，而断环则是指端环中有一处或几处开裂。

通常鼠笼转子比较坚固结实，不易损坏，但当铸铝或铸铜鼠笼转子制造工艺粗糙、质量不良或设计不合理，频繁启动及操作不当时，急促、猛烈的正反转将造成剧烈的冲击，导致鼠笼发生断条故障。

鼠笼式电机若转子只断条一或两根，对电机运行暂无明显影响，而断条严重则影响电机正常运行。

电机鼠笼转子断条严重时，将出现下列现象。

1.电机启动转矩明显降低，停车后再次启动时，电机剧烈震动，启动困难，开启式电机会从通风道内溅出火星等。

2.电机运行时，电流表指针明显做周期性摆动，高速电机指针抖动。

3.带载时转速明显降低，转子过热，机身剧烈震动，温度增高，并有较大周期性嗡嗡声。

鼠笼转子发生断条故障时，通常采用以下方法进地检查。

1.外观检查铸铝鼠笼转子的断裂点多发生在槽轴向长度的中心附近，而铜条转子的断裂点则多发生在笼条与端环焊接处，若系双笼转子其故障点多是出在上笼部位。

此时，取出鼠笼转子，检查铁芯表面，笼条与端环交接处若有变色或过热及裂纹，即表明该处断条。

2.更换转子检查更换转子检查虽简单易行，但需更换上同型号良好转子进行试运转。

如果更换转子后，电机运行一切恢复正常，则说明原鼠笼转子存在断条故障。

3.通电检查在定子绕组中通入约为额定电压10%的低压电流，在一相中串入电流表，用手慢慢地转动转子，此时电流表的读数若不稳定，大小循环变动，即表明转子有断条故障。

4.铁粉检查鼠笼转子两端加低压大电流，调节调压器，使电压从零逐渐升高，待升流器的电流逐渐增大时，转子表面即产生磁场，随后把铁粉撒在转子上。

若铁粉一行行地沿着笼条方向整齐排列，表明转子完好无损。

如果铁粉排列杂乱无章，或铁粉撒不上去，说明转子存在断条故障。

5.整机检查在定子三相绕组中通入50~60V的低压电，以转子不能自转为准，之后用手缓慢转动转子。

两种不同笼型转子结构无刷双馈电机的稳态运行性能对比欧先朋;韩力;韩雪峰;杜江;李辉【摘要】无刷双馈电机(BDFM)在变频调速及风能发电领域具有良好的应用前景.目前,转子磁场调制效果差、运行效率偏低的问题仍然制约着笼型转子BDFM的发展.首先从理论上分析了带公共笼条和公共端环的笼型转子产生的空间谐波磁动势及其影响因素,充分考虑了不同笼型转子结构的特点以及转子各短路环在电磁耦合中的作用.在此基础上,提出了一种混联式笼型转子结构,并通过有限元法对两种不同笼型转子结构BDFM样机的运行性能进行了数值计算与对比分析.最后,成功研制了混联式笼型转子样机,并对两种不同转子结构样机的稳态运行性能进行了对比实验研究.结果表明,混联式笼型转子样机定子绕组空载电流较低,运行效率及功率因数均明显提高,为笼型转子BDFM的发展拓宽了研究思路.%Brushless doubly-fed machines (BDFMs) have good applicable potentials in the fields of variable speed drives and wind power generation.At present,the poor effect of rotor magnetic field modulation and inefficiency of operation still restrict the development of BDFMs with cage rotor.Therefore,this paper firstly analyzed the space harmonic magnetomotive force and its influencing factors for the cage rotor with public bar and end ring.The features of different cage rotor structures and the influences of the different shorted loop on the electromagnetic coupling were fully considered.Furthermore,a new cage rotor structure,called parallel-series hybrid cage rotor,was proposed.And then,two BDFM prototypes with the different rotor structures were calculated and compared for their operating performances by finite element method.Finally,the parallel-series hybrid cage rotor wastrial-manufactured and the experiments on the prototypes with the two different rotors were compared for the steady state performances.The results show that the no-load stator winding current is lower in the prototype with parallel-series hybrid cage rotor,and the operating efficiency and power factor are improved significantly.This work can broaden the research thought for the development of BDFMs with cage rotor.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2017(032)023【总页数】11页(P61-71)【关键词】无刷双馈电机;笼型转子;运行特性;有限元;实验研究【作者】欧先朋;韩力;韩雪峰;杜江;李辉【作者单位】输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆400044;南方电网有限责任公司超高压输电公司广州 510663;输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆 400044;输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆 400044;输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆 400044;贵州电网有限责任公司电力调度控制中心贵阳 550002;输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆400044【正文语种】中文【中图分类】TM344.4;TM306无刷双馈电机（Brushless Doubly-Fed Machine，BDFM）具有结构简单、运行可靠、所需变频器功率小等优点，在变频调速驱动领域和变速恒频发电领域具有良好的应用前景[1,2]。

三相异步电动机的工作原理文章目录旋转磁场产生原理旋转磁场的方向旋转磁场的转速三相异步电动机的工作原理是根据电磁感应原理而工作的，当定子绕组通过三相对称交流电，则在定子与转子间产生旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，在转子回路中产生感应电动势和电流，转子导体的电流在旋转磁场的作用下，受到力的作用而使转子旋转。

下面，我们分析旋转磁场的产生，电动机的旋转、转差率及转向。

旋转磁场产生原理三相异步电动机的定子铁芯中放置三相结构完全相同的绕组U、V、W，各相绕组在空间上互差120°电角度，如下图所示，向这三相绕组通入对称的三相交流电，如图（b）（c）所示。

下面我们以两极电动机为例说明电流在不同时刻时，磁场在空间的位置。

下图（b）所示，假设电流的瞬时值为正时是从各绕组的首端流入（用〇中间加个×表示），末端流出（用“⊙”表示），当电流为负值时，与此相反。

（a）简化的三相绕组分布图（b）按星形连接的三相绕组接通三相电源（c）三相对称电流波形图（d）两极绕组的旋转磁场在ωt=0的瞬间，iu=0，iv为负值，iw为正值，如图（c）所示，则V相电流从V2流进，V1流出，而W 相电流从W1流进，W2流出。

利用安培右手定则可以确定ωt=0瞬间由三相电流所产生的合成磁场方向，如图d①所示。

可见这时的合成磁场是一对磁极，磁场方向与纵轴线方向为一致，上方北极，下方是南极。

在ωt=π/2时，经过了四分之一周期，iu由零变为最大值，电流由首端U1流入，末端U2流出；iv仍为负值，U相电流方向与（1）时一样；iw也变为负值，W相电流由W1流出，W2流入，其合成磁场方向如图d②所示，可见磁场方向已经较ωt=0时按顺时针方向转过90°。

应用同样的分析方法可画出ωt=π,ωt=2/3*π,ωt=2π时的合成磁场，分别如图d③，④，⑤所示，由图中可明显地看出磁场的方向逐步按顺时针方向旋转，共计转过360°，即旋转了一周。