淺談回彈對(duì)線圈彎曲成形的影響及相應(yīng)的模具設(shè)計(jì)

本文格式為Word版，下載可任意編輯——淺談回彈對(duì)線圈彎曲成形的影響及相應(yīng)的模具設(shè)計(jì)彎曲是發(fā)電機(jī)條式定子線圈制造過(guò)程中最為普遍且務(wù)必使用的一種制造方法。通常彎曲線圈模具并不算更加繁雜，但在線圈彎曲成型中要得到完全符合電機(jī)下線要求的線圈卻分外困難。

回彈；線圈；模具

彎曲是發(fā)電機(jī)條式定子線圈制造過(guò)程中最為普遍且務(wù)必使用的一種制造方法。通常彎曲線圈模具并不算更加繁雜，但在線圈彎曲成型中要得到完全符合電機(jī)下線要求的線圈卻分外困難。由于線圈彎形與其它任何塑性材料的彎形一樣都伴隨有彈性變形，外載荷去除后，產(chǎn)生了彈性恢復(fù)，其外形與尺寸都發(fā)生與加載時(shí)變化方向相反的變化，使線圈的絕緣層厚度、幾何參數(shù)等不能達(dá)成所要求的數(shù)值，成為線圈生產(chǎn)中不易解決的一個(gè)特殊難題。

線圈的回彈是多根銅線變形區(qū)和非變形區(qū)兩片面回彈不等的綜合效應(yīng)。根據(jù)材料的拉伸及彈塑性理論可知，回彈的大小與材料的屈服極限σs及彈性模量E有關(guān)，又與相對(duì)彎曲半徑R/t有關(guān)。對(duì)于確定厚度t的材料，彎曲半徑愈小，變形件外外觀上的切向變形愈大；總變形中塑性變形比愈大，回彈愈小。當(dāng)屈服極限、彎曲變形相對(duì)半徑一致時(shí)，彈性模量不同，回彈變形不一樣。同樣，當(dāng)材料的彈性模量根本一致時(shí)，屈服極限不同，回彈也會(huì)不一樣。

為了消釋回彈對(duì)線圈的影響，在生產(chǎn)中對(duì)不同類型的線圈及它們的特點(diǎn)，采用不同的解決方法。下面根據(jù)不同線圈的實(shí)際特點(diǎn)表明為消釋回彈對(duì)線圈的影響在模具布局設(shè)計(jì)及計(jì)算方面所采用的方法。

圖1

圖2

對(duì)于大型發(fā)電機(jī)線圈的制造，目前采用模壓絕緣的工藝。模壓是按線圈圖紙?jiān)O(shè)計(jì)制造模具，用模具來(lái)壓制線圈的絕緣層，并使線圈的截面尺寸。形狀尺寸達(dá)成圖紙要求，線圈由模具來(lái)保證，模具精度越高，線圈精度就越高。然而線圈彎形后產(chǎn)生回彈，給線圈的模壓帶來(lái)了新問(wèn)題，線圈各點(diǎn)的回彈，使線圈外形與按線圈圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的模具不符，假設(shè)就這樣將包有含膠絕緣帶的線圈放入模具中，線圈的回彈力對(duì)線圈絕緣層產(chǎn)生壓力。工作加溫時(shí)，線圈絕緣帶中膠受熱熔化，當(dāng)熔態(tài)的膠在線圈回彈力的壓力下向與所受壓力相反的方向滾動(dòng)，膠固化成一邊厚一邊薄的不平勻絕緣層，即產(chǎn)生絕緣發(fā)偏的現(xiàn)象，見(jiàn)圖1a。如熔化狀態(tài)的膠不受線圈回彈力的作用，那么在線圈周邊平勻固化線圈絕緣層各處厚度一致，見(jiàn)圖1b。線圈的絕緣層發(fā)偏，將會(huì)使線圈的耐電壓才能顯著下降，線圈壽命大大縮短。

為了解決這一問(wèn)題，對(duì)于條式定子線棒一般采用在熱壓模上加裝絕緣襯板的做法，如圖2所示。

其中項(xiàng)3為鋁板組成的絕緣襯板，它的厚度與絕緣線圈絕緣層的厚度一致。壓制絕緣前時(shí)，加上絕緣襯板以消釋線圈成形時(shí)產(chǎn)生的回彈力。壓線圈的絕緣后時(shí)，撤去鋁絕緣襯板如圖3。

使絕緣層彌漫絕緣襯板的整個(gè)空間，完全消釋了發(fā)偏現(xiàn)象。采用這種工藝方法，可以從根本上解決了回彈后的發(fā)偏問(wèn)題。

圖3

對(duì)于小型電機(jī)轉(zhuǎn)子線圈，按工藝要求，需要下線后舉行整體浸膠固化處理。因此在下線前，線圈的外形尺寸要求較為嚴(yán)格，務(wù)必要有切實(shí)的軸向節(jié)距，軸向半徑及向心角，無(wú)論哪一項(xiàng)出問(wèn)題，都會(huì)給下線造成困難。

假設(shè)需要的夢(mèng)想線圈的節(jié)距為AB，半徑為R，向心角為Ф；見(jiàn)圖4。

圖4

并按這個(gè)節(jié)距、半徑、向心角設(shè)計(jì)制造模具，再在模具上彎制線圈，線圈就符合下線要求。但由于彎形后線圈產(chǎn)生回彈，使線圈的節(jié)距變?yōu)锳’B’，半徑為R’，向心角為Ф’，線圈就不符合下線要求了。通過(guò)對(duì)圖4的分析，我們不難想到，假設(shè)我們所需要的線圈是節(jié)距為A’B’，半徑為R’，向心角為Ф’，而我們卻按節(jié)距為AB，半徑為R，向心角為Ф來(lái)設(shè)計(jì)制造模具，在這樣的模具上彎制的線圈，經(jīng)過(guò)回彈后就變成了夢(mèng)想的線圈。根據(jù)實(shí)際計(jì)算公式：R=R’/（1+3AR’/t）其中R為回彈前的模具半徑，R’為回彈后的線圈半徑，t為在彎曲半徑方向工作的厚度，A=σs/E，σs為材料的屈服點(diǎn)值，E為材料的彈性模量，上面公式變?yōu)镽=R’/（1+9R’σs/Et），對(duì)于銅材料的線圈σs為根本一致值，即σs=20Kg/mm，E也沒(méi)有太大的區(qū)別，E=1.1*10Kg/mm。當(dāng)R’確定時(shí)，t越大R就越大，t越小R