一种实现直流牵引电动机电枢旋转烘焙的方法

高云霞 茅家镇 温乐平

(成都中车电机有限公司 四川 成都 610511)

直流牵引电动机转子通常称为电枢，由转轴、电枢铁芯、电枢绕组以及换向器等部件组成。电枢是机车将电能转换为机械能的部件，通过齿轮驱动轮对旋转来牵引列车前进。牵引电机安装在机车下部转向架上，运行环境恶劣，一方面要承受机车运行时轮对的剧烈振动；另一方面，牵引电机需要强迫通风，传动端是开放式的，运行时风雨砂尘、有害气体等都会进入电机内部，对电机绝缘产生伤害。

机车运行中直流牵引电机电枢发生接地曾经是常见故障，接地故障发生后只有落轮修理。因此在提高直流牵引电机电枢绝缘可靠性方面做了很多工作，其中在真空压力浸漆后再进行旋转烘焙是一项重要措施。由于原先工艺工装设备落后，操作困难，最后只能再增加一次普通浸漆工序，结果既费时费料，浸漆烘焙质量也不易控制。目前针对这一课题，设计制作了与具有旋转功能烘箱配套的直流牵引电机电枢浸漆和旋转烘焙一体的工装，对浸漆电枢进行旋转烘焙，取得了很好的效果。

传统的两次电枢浸漆、烘焙的工艺流程为：检查→预烘→真空压力浸漆→静置烘焙→普通压力浸漆→静置烘焙→漆膜清理→喷涂表面覆盖漆→检查交出。由于换向器部位不能浸漆，浸漆时换向器端朝上，电枢为直立状态，此状态在烘焙加温过程中，浸渍漆黏度变小，表面漆液会沿着电枢表层向下滴落流失。烘干后电枢下部会产生许多漆瘤，影响美观，关键是在线圈和铁心间出现空隙，严重影响电枢绝缘的一体性，给电枢绝缘的可靠性留下隐患。所以还需要再进行一次浸漆和烘焙,以保证电枢的浸漆质量和挂漆量。

为了实现直流牵引电动机电枢真空压力浸漆后旋转烘焙，根据现场生产情况，设计制作了操作简单方便的浸漆、旋转烘焙的工装，在旋转烘炉中进行旋转烘焙。经过旋转烘焙的电枢表面漆膜均匀光亮，电枢挂漆饱满，保证了电枢浸漆的质量。实施后，工艺流程变为：检查→预烘→真空压力浸漆→旋转烘焙→喷涂表面覆盖漆→检查交出。这样就省去了现行工艺流程中的普通压力浸漆和第二次烘焙工序，在保证浸漆质量的前提下，缩短了制造周期，降低了制造成本。

1 旋转烘焙方案

1.1 轮式旋转烘焙

轮式旋转烘焙方案是将浸漆后的直立电枢吊出浸漆架后翻转成水平状态，然后吊到滚轮旋转烘焙架上(见图1)，滚轮旋转烘焙架放置在前开门烘炉的平板式小车上。旋转烘焙架有4个滚轮，两端各2个，分别支撑电枢轴的两端。其中有1个滚轮为动轮，带动电枢转动。

图1 滚轮旋转烘焙架

将平车开入烘箱里，关闭炉门，启动滚轮，烘炉开始加热升温，进行旋转烘焙。

此方案存在的问题：

(1)刚浸好漆的电枢需要吊出浸漆架翻转后再吊到滚轮旋转烘焙架上,电枢表面难以保护,很容易被污染；

(2)电枢的旋转是靠1个滚轮转动带动转轴旋转实现的。为了保护电机轴在旋转中不被损伤，滚轮由尼龙或黄铜制造，并进行润滑。由于电枢很重，转轴直径相对于电枢直径又较小，造成电枢转动不稳定，甚至可能停转。因此烘干后的电枢表面漆膜很不均匀，需要进行处理。

因此该方案没有推广使用。

1.2 架式旋转烘焙

新制的架式旋转烘焙工装，一次装拆即可完成电枢浸漆和旋转烘焙2个工序，具体实现方案如图2所示：底座上直立放置3个电枢，和原浸漆架相同；上面加一压板，用以固定3个电枢轴，然后用3根拉螺栓将上压板和电枢压紧，使电枢和旋转装置成为一体。

电枢两端露出的转轴部分均为加工的配合面，在浸漆和烘焙时不能损伤。因此直立的下端即带锥度的传动端放置在两带锥度的胶木座中，轴上套装了耐高温的橡胶密封圈，在真空压力浸漆时防止漆进入轴套污染电机轴。上端压板孔与电枢轴之间放置了胶木制作的斜轴套，既保护了转轴又便于对中压紧电枢。

将浸好漆的电枢和旋转架在翻转机上整体翻转90 °，电枢处于水平状态，吊入旋转烘箱进行旋转烘焙。旋转烘箱为顶式开启，下部有两根圆辊，其中1根为动辊，可调节工件旋转速度。

1—底板；2—耐温绝缘轴套；3—转轴座；4—橡胶密封圈；5—上压板；6—耐温绝缘斜轴套；7—拉螺杆；8—立柱；9—吊环；10—吊环；11—螺母；12—弹簧垫圈。图2 直流牵引电动机电枢架式旋转烘焙工装

具体使用说明如下：

(1)在转轴座内面、耐温绝缘轴套和耐温绝缘斜轴套各面涂一层薄薄的硅脂，用棉纱擦去多余的硅脂，避免浸漆时绝缘漆附着。

(2)将电枢换向器端朝上立式吊起，将橡胶密封圈凸边朝下套到转轴上。

(3)将电枢缓缓插入已安装好绝缘轴套的轴座中，注意压正橡胶密封圈。3个电枢吊装、安装完毕后，在轴端放入耐温绝缘斜轴套。

(4)吊装上压板，对准各相应安装孔，装上垫圈和螺母并紧固。

(5)进行真空压力浸漆。

(6)浸漆完成后，将旋转工装和电枢吊到翻转机上，将电枢90°翻转到水平位置，然后吊进旋转烘箱进行旋转烘焙(烘焙温度175 ℃±5 ℃；烘焙时间10 h，其中旋转烘焙4 h，静置烘焙6 h)。

(7)烘焙结束后进行后续漆膜清理、喷涂表面覆盖漆以及检查交出工序。

架式旋转烘焙方案的优点及创新点如下：

(1)通过架式旋转烘焙方案的实施，省去了轮式直流牵引电动机电枢浸漆工艺中的第二次浸漆和第二次烘焙工序，节约了浸渍漆用量，减少了电能消耗，缩短了生产时间；

(2)可同时安装并实现3个电枢的旋转烘焙，提高了生产效率；

(3)与转轴接触部分采用耐温绝缘材料，能承受175±5 ℃高温烘焙，方便安装，利于保护转轴不受损伤；

(4)上端采用斜轴套结构，便于组装并保证上压板压紧电枢，并且能够对转轴起到保护作用；

(5)橡胶密封圈上设有凸边，可起到更好的密封效果。

2 方案验证

根据以上介绍，选择了架式旋转烘焙方案，并进行了6台电机验证。

2.1 外观

使用架式旋转烘焙方案的电枢出炉后，电枢外表面(铁芯表面、线鼻处等)无流挂，漆膜均匀，如图3所示。

图3 架式旋转烘焙后的电枢外观

2.2 密封效果

浸漆后，工装内无积漆，密封效果良好，如图4所示。

图4 密封效果

2.3 试验结果

2.3.1电机参数

额定电压：500 V；额定电流：680 A；额定转速：760 r/min；最高电压：1 200 V；最大转速：3 100 r/min；冷却通风量：80 m3/min。

2.3.2试验要求

(1)电枢绕组对机壳绝缘电阻

采用1 000 V兆欧表测量，热态要求不低于1.2 MΩ。

(2)对地耐压

在超速、温升试验后热态情况下进行。试验电压为50 Hz正弦交流电，试验时间为1 min，试验电压为3 400 V(按GB/T 25123.1，不与接触网相连的绕组，交流试验电压为：2U+1 000 V，U为正常运行中能加到绕组上的最高对地电压，因此：2×1 200+1 000=3 400 V)。

(3)小时温升

在电压500 V、电流720 A、冷却通风量80 m3/min工况下，电枢绕组允许温升160 K。

(4)电枢绕组匝间绝缘强度试验(短时升高电压试验)

在实际工作温度下运行空载发电机，转速不超过最大转速(3 100 r/min)，使空载电压等于1 560 V(按TB 1449规定1.3倍最高电压，即1.3×1 200=1 560 V)，进行历时3 min的短时升高电压试验，应无匝间击穿、闪络现象。

2.3.3试验结果

绝缘相关及温升试验结果如表1所示。

表1 试验结果

由上表可以看出，VPI一次和旋转烘焙的电枢各项试验结果均符合技术要求，且与现行的二浸二烘和静置烘焙的电枢各项试验结果无明显差异。

3 结论

采用架式旋转烘焙的电枢外表面美观，无流挂，漆膜均匀，且绝缘相关试验和温升试验与传统工艺无差异，在保证浸漆质量的前提下，缩短了制造周期，降低了制造成本。□