电机制造中检测技术及设备应用和制造工序分析

李会波

河北新四达电机股份有限公司，河北石家庄，052160

0 引言

制造业的进步与发展和人们的生产生活息息相关，电机检测技术不断升级，使其在电机制造业得到了广泛应用。充分做好质量检测，加强电机制造的质量管理和控制力度，确保电机运行稳定。

1 电机制造业及检测技术设备发展现状

经济全球化的发展模式给我国电机制造业带来许多机遇，但与此同时也带来了不少挑战。电机制造行业的竞争也越来越激烈，我国电机制造行业为获得更多的市场发展，产品的侧重点逐渐向包装设计等方向发展。根据有关部分发布的数据表明，电机生产制造企业的收入呈上升趋势，这也代表人们对电机的需求不断增长。我国的电机制造业从起初较为单一且不够智能化、以针式仪表和数字仪表设备为主的检测方式到现今不断交流融合，单片微处理器技术促使智能化检测仪器的生产应用更加广泛，传统检测仪器提供检测数据准确度不高的弊端也逐渐消失，智能化仪器通过直接对电机的电流电压进行检测，提供的数据也更为准确。目前，我国主要是利用静止变频试验电源、特殊的滤波器，将输出正弦波的频响范围控制在250Hz以下，THD小于2%，还可以通过对电压和频率的单独调节，在运行过程中完成试验电机的空载及叠屏过程中的无功补偿，使电机在负载的状态下能够得到一定的回馈。因此该设备的广泛应用，在得到了用户认可的同时也深受着广大电机制造企业的偏爱[1]。

实验方法的标准：电机能效的级别主要是依据国际电工委员会提出的，其中将电机使用效率分为IE1、IE2、IE3、IE4这四个级别，指标分为50Hz与60Hz两个级别，效率指标的覆盖范围大小为0.75至375kW，级数大小为两级、四级与六级。对于电机能效的精准划分的方式是2006年提出，2008年下半年正式投入使用。而在此之前我国大部分电机能效都处在最低级别，不仅如此这一级别的使用效率也仅仅能够达到86%左右。

2 电机制造中检测技术及设备的实际应用

2.1 检测试验

所谓检测试验，是指电机定型后批量生产，对组装为成品的每台电机的电气强度、直流电阻和绝缘电阻等进行简单的试验。当前检测试验系统构件主要有试验电源、控制系统以及分析管理软件等。在标准的测量系统条件下，以工控机作为主要控制设备，在对组装完成的被测电机相关参数进行设定后，通过一次接线即可完成全部测试项目，在这一过程中，被测电机的数量没有严格要求，可以是一台电机，也可以是多台电机。在测试完成后，系统能够自行对测试结果进行分析和判断，并具有存储和打印功能。就当前出厂检测试验系统的实际情况来看，比较常用的是节拍式电机出厂试验系统和批量电机出厂试验系统。其中节拍式出厂试验系统在流水线配套中具有良好的应用价值，随着流水线的移动而完成相应工位的检测试验任务，而批量式电机出厂试验系统在实际检测试验工作中进行应用时，将同一规格的电机分别接到工位上，同时依照实际功能对其进行检测试验[2]。

2.2 电机转矩在线监测

如今，设备仪表的在线监控是保持设备稳定性的基础。自电机转距在线监测技术出现开始，便受到了市场的一致好评，被广泛地应用到机床的制作领域之中。随着机床技术的不断发展，越发精密化自动化的需要，也被动地带动了设备在线监测系统的逐步发展，这也使人们针对机床提出了更高的性能要求。为了保证机床平稳安全的运行，一套精密准确的监测反馈系统，更能够帮助人们针对设备的稳定运行情况进行细致的剖析。针对于瞬时的电机波动，调速所产生的异常，能够及时地发现和处理，并通过反馈数据异常的行为完成异常检修，大幅提升了生产车间的安全环境，避免因电机的瞬时停转导致的工厂链式反应。但电机转距在线监测技术在应用的过程中，却因为传感监测价格昂贵、投资大、回报小，而且产生的经济效益处于一种隐性状态，无法产生明确的资金回流，所以导致电机转距的在线监测缺乏进一步改进的动力。然而随着智能化的不断发展，内置传感器电机转距在线监测体系已经成为了配合物联网发展的重要助力，也是当前国内外的热点研究方向之一。

2.3 组件性能检测

根据有关研究表明，电机组件因型号与生产规模的差异会有不同的检测需求。一般我们需要通过半成品实验、型式实验以及检测实验，针对于设备所处的不同环境以及设备检测的需要来确定检测方案。也就是说设备在大批量的生产过程中，需要的是一种材料强度功能上的半成品检验。在设备出厂之后，需要的是针对于整体性更强的检测试验方法。然而当设备数量较少，或者需要进行特定的功能检测时，则需要形式试验来完成专项的检测。以rdc2512测试仪为例，该仪器主要用于测量低电阻，操作简单、测试功能好。第二个是rzJ和PVT测试器。RzJ绕组匝间冲击耐压测试仪主要用于测量因阻抗不平衡引起的匝间短路和设备故障，其原理是利用激波波形的比较来判断设备的运行状态。

3 电机制造业检测技术与设备特点分析

结合现阶段电机制造检测技术和设备的应用，得知在检测过程中，由于电机型号不同，采用的检测技术和设备也不同。采用良好的检测技术和设备，可以保证电机部件的性能检测结果更加准确。电机制造中的检测技术和设备主要具有以下特点：一是可以保证电机制造水平的更好提高。科学检测技术和设备的有效应用，可以帮助电机设计者进一步了解电机内部结构特点，真正达到提高电机制造水平的目的。第二，电机半成品涵盖的内容特别多，包括绕组温升试验、输入输出特性试验、转矩转速特性及效率试验、工作效率与控制精度试验等，采用先进的检测技术和设备，可以确保电机制造中的检测数据更加准确，对电机制造时间可以有效缩短[3]。

4 检测技术和设备的优劣性对比

首先是检查试验这种测试方式主要是通过检测工具中设置好的标准和符合规范的参数，作为具体的制衡手段，通过数据理论建立出一整套的反馈参数，通过事先设定好的标准程序，能够将大部分的机器设备的具体情况直接传输到中控平台，这也是常规生产时所需要传输的生产数据。 通过这种方式能够快速地掌握多种机械设备在出厂时的工作状态，通过设备本身的运行参数是否符合规范，来确认和分辨大批量成型产品中的合格品与不合格品。第二种方式就是通过将电机的整体组件、零部件进行具体的检查。通过生产过程中，基于经济参数所降低的部分生产标准，针对性地罗列机电设备在维护保养的后期容易发生的问题。通过半成品实验，针对于电机型号的重点标注，可以快速地在后期的维护保养中找到问题的所在。在容易发生危险的生产单位，这种优势是十分明显的。对于生产机电设备的厂家而言，这种试验方式一定程度上弥补了智能化检验的不足，在有效地保证了电机生产质量的同时，又为后续的维护保养工作提供了便利。最后一种就是形式实验，形式实验的优势是可以将整套的标准体系完美地融入自动化程序中。由于标准化相同的形式实验，本身也是生产企业品牌化的一种标志，因为形式试验本身在稳定的频率和负载等方面是非常具有优势的。但其缺陷在于调节的范围有限，还有本身具有偏大的噪声，但如果能把相关的劣势顺利地规避，形式实验便会成为应用市场的选择之一[4]。

5 电机制造中检测技术和设备应用趋势

在电机制造的过程中，把控质量的检验技术本身就有很大的借鉴意义。无论是生产还是制造，都需要电机参数顺利地反馈。在制造电机的一线，我们需要电机转距在线监测，维持去检测生产过程中的质量。然而电机转具在线监测技术本身在传输一线的生产数据上就具有独特的优势。例如在现代机床制作过程中，电机转距在线监测技术就可以顺利地应用于机床本身的反馈监测。 由于机床在一线的生产过程中长期地处于高负荷的操作，如果不能够针对电机的设备负荷进行及时的监控，就容易发生数控机床的生产故障，甚至生产事故，对一线的实际生产会造成很大的负面影响。通过电机转距在线监测技术的应用，我们就能够顺利地通过新的数据，甚至包括对于电机温度本身的监测，获得其运行的参数。针对电机转速的异常波动，我们就能够在常规的周期检修中重点关照，预先发现隐患。在当前生产一线的发展状况中，技术的稳定远比技术的先进，更加具有应用性。通过电机转距在线监测技术的内置传感器，可以顺利地将检测技术与实际的生产完成整合，在提高电机检测效率本身的情况下，也能够保障生产的安全，有效地降低生产事故发生的概率。

6 电机中几种重要的装备的制造工序及问题分析

电机制造工艺装备中主要的零部件就是电机中端盖与机座，这些零件也是保证电机运行问题的重要基础条件。为整个电力系统的使用带来保护作用也起到影响作用。所以，需要对工艺装备中的端盖与机座的使用性能、质量与制造的技术等提出更高的要求。其中具体的做法主要包含了以下几个方面：第一，端盖的制造生产。端盖是进行连接转子与机座的重要结构零部件，对于整个电机的使用来讲，端盖可以有效保护电机内部结构，还可以通过内滚动轴承确保定子与转子之间的对应位置与使用安全。所以，对于端盖的生产加工特别的重要。特别是通过相应的研究分析，我们可以在实际的端盖加工生产中看出，端盖的生产加工过程比较的简单，然而却存在一个严重的问题，就是端盖壁较薄，容易出现变形的情况发生。如果加工中切削的量过大或者夹紧力过大的时候就会造成端盖的尺寸与原有的设计与工艺要求存在很好的偏差。所以，在端盖实际加工过程中，不同的夹紧力要搭配合适精度的车床进行生产作业。第二，机座的加工生产。在电机的结构中机座是其重要的组成部件，它对电机起到支撑的作用，可以将定子铁芯进行固定处理，使各电机内部结构保持稳定。与端盖相结合时，还要进行电机绕组的支撑处理与保护措施。这对于电机的使用至关重要，所以，需要提高对电机机座的质量控制与性能使用。所以，对电机制造工艺设备进行生产的过程中需要根据实际的情况与使用要求，进行全方面的综合分析，确保电机整体质量的前提下，实现各项制造工艺技术的操作[5]。

电机制造过程中电机易产生的问题：举例说明，我单位在某公司500KW煤磨直驱改造项目中采用了先进变频器加永磁直驱电机，将该单位原本使用的高压鼠笼异步电动机加减速器的配置，能耗及产量从单位煤粉能耗26.25万t、年煤磨产量10.7万t优化至单位煤粉能耗降低了20%；煤产量可达17t/h，改变了传统球磨机系统的传动模式和传统装备的制造模式，有效减少了系统维护量。如果异步电动机中的车定子铁芯内圆尺寸有误，将会导致电机在运行过程中出现铁损增加的情况；而转子铁心外圆的尺寸过小，则会导致电机气隙的大小不符合设计要求，在运行过程中，定子谐波漏抗降低，总漏抗值随之下降，造成电流加大的问题。与此同时，电机气隙动势与空载电流在增加过程中，功率因数会随之下降，导致电机的运行效率出现问题；反之，如果铁心外圆的尺寸过大，会造成电机气隙低于设计要求，增加转子谐波漏抗的同时，电机总漏抗会随之增加，电机在运行过程中的最大转距会低于设计值要求，同样也会出现运行效率低下的情况；如果电机机座止口与轴承挡，定子铁芯内外圆的圆柱度、周程度等出现不同程度上的跳动偏差时，则会造成不电机气息不均匀的情况，在运行过程中出现单边磁拉力过高，引发异常震动和噪声。如果不能够及时加以干预，将会引发电机局部烧伤，造成不可逆的伤害。如果电机的定子与转子铁心之间处于轴向偏移的状态，将会造成铁心长度低于设计值要求，电机会出现空载电流增加、功率因数下降的情况。技术人员需要全方位检查电机机座内圆表面的粗糙程度，使其控制在合理范围内，避免出现过多缺陷，对定子铁心与基座予以保护，减少接触不良现象的发生；电机机座止口、端盖轴承室止口、轴承挡等相关零部件的尺寸一旦偏离设计值，将会导致电机无法顺利安装。如若在安装之后发现此问题，将会造成电机运转不畅或抱死现象；当轴承室与轴承档的尺寸不符合设计要求，会造成滚动轴承的内外圆发生不同程度上的变形，技术人员可以通过分析电机的异常振动或噪声大小来判断其损耗程度。如果同步电机的气隙过小，在运行过程中同步电抗将大于设计值，短路比下降同时电压增加，将会直接影响到电机并联运行的稳定性能，持续降低运行效率。如果气隙出现分布偏差问题，则会造成电机在运行过程中出现线电压波形畸变，导致线路损耗持续加大。如果直流电机的气隙过大，励磁电流与损耗程度也会同步增加，进而降低电机的运行效率；反之，如果直流电机的气隙过小，在电枢反应的持续增加下，电机的性能会出现不同程度上的波动；当电机定子与转子的同轴度偏离设计值时，会引发电枢绕组，致使铜损率提升。在这一过程中，电机的电流换向会异常困难，导致电机换向器出现火花。

7 结语

我国社会经济的发展离不开制造行业的支持，制造行业也为人们的生活提供更多、更好的基础，面对各种新技术与新工艺的发展与使用，为加速提高社会经济发展水平，应对电机制造工业的生产进行严格的控制管理，高水平的检测技术是保障电机制造质量的重要部分，为社会经济提高作出贡献。因此，对于电机制造工艺及装备等加强检测质量，是制造行业中的基础与关键。