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全叠片电机焊接工艺浅谈

摘要定子铁心焊接铁心内圆圆度控制是全叠片电机生产的关键项点，电机定

子铁心加工前，通过对定子铁心圆度采取各种工艺控制手段，后续进行圆度检测

值的统计对比分析，对圆度超差产生的机理进行分析并进行工艺改进。

关键词定子铁心圆度全叠片

0引言

随着城市轨道交通的飞速发展，对车辆轻量化的要求越来越高。车辆配件的

轻量化设计势在必行。作为车辆主牵引电动机，轻量化设计目前多采用全叠片无

机壳结构。

全叠片结构设计是将定子冲片，两端压圈及多块固定拉板焊接为一个固定整

体，在电动机全叠片定子铁心焊接制造过程中，由于配件冲片公差、叠压过程工

装与内面间隙配合、产品焊接结构设计不合理及焊接顺序不当等原因，造成焊接

完成后的定子铁心内圆会出现不同程度的圆度超差，造成电功机定转子之间气隙

不均，引起电动机涡流效应，进而导致集肤效应、引起电动机转子电阻增加和转

子漏抗减少，影响电动机整机性能。

综合大批量全叠片牵引电动机定子铁心焊接情况，气隙大于1.5mm时，定子

铁心焊接时，铁心圆度变形较小；定，转子冲片气隙小于1mm时，定子铁心圆度

出现变形的情况较多。

本文通过分析焊接变形及应力分布，通过焊接设计结构改进、工艺调整、工

装改进、改进焊缝分布结构，总结出一些预防圆度超差的方法，用以解决小气隙

全叠片牵引电动机圆度超差问题。

1定子铁心圆度超差现象

全叠片定子铁心焊接时，在不影响电动机性能的前提下，从设计和工艺角度

对定子核心内圆圆度变形量进行控制，焊接完成，定子铁心进行振动时效处理后，

检测定子铁心内圆圆度超出理论设计控制值，即为定子铁心圆度超差。

2定子铁心圆度超差原因分析

全叠片定子铁心为硅钢片与钢板料贴合的焊接，为钢与钢之间的焊接，钢与

钢结构的焊接过程实际上是在焊件局部区域加热后又冷却凝固的热过程。但由于

焊接过程中存在不均匀温度场。会导致焊件不均匀的膨胀和收缩，从而使焊件内

部产生焊接应力，引起焊接变形。

常见的焊接应力有：①纵向应力。②横向应力。③厚度方向应力。

常见的焊接变形有：①纵向收缩变形。②横向收缩变形。③角变形。④弯曲

变形。⑤扭曲变形。⑥波浪变形.

定子铁心圆度超差的情况按结构及变形分析原因如下：①焊接工艺顺序不当。

②焊接夹具约束度不足。③焊接结构设计不当。

本文选用1mm气隙两种定子铁心全叠片电动机的铁心圆度变形进行原因分析。

（1）约束度及焊接顺序原因：定子铁心叠压完成后，采用上下螺杆拉紧式

焊接夹具焊接环形焊缝(001),如图1所示。拉板与铁心冲片间的纵向焊缝(002)

如图2所示。

图

1图2

由于在焊缝、熔合区、热影响区和母材在热能作用下熔化，形成熔池。热源

离开熔池后，熔池里的母材金属和填充金属冷却结晶，与母材连成一体，形成焊

缝接头。为减少焊缝接头，图1环形焊缝(001)采用每层道一次焊接成形，拉板

与铁心冲片间焊缝为单道焊缝，采用对称焊接，单道焊缝焊接完成后，出现铁心

圆度超差及冲片槽型错位现象。

原因分析如下：①采用螺杆拉紧式焊接夹具，因铁心焊接过程中产生收缩变

形，螺栓松动拉紧力减弱影响铁心整体结构刚性约束，对焊接过程中应力变形控

制减弱。②拉板与铁心冲片间采用6块拉板连接，焊缝共12处。为避免焊后脱

胎困难，焊接夹具与铁心内圆采用过渡配合，夹具与铁心内圆间存在间隙，导致

铁心内圆轴向的约束度较小。铁心内圆约束度的减弱不足以控制焊接过程时产生

的瞬间内应力，因此引起铁心焊接过程中局部变形收缩，使铁心局部冲片槽型错

位及圆度超差。③环形焊缝采用每层道一次焊接成形，因焊接过程中产生瞬间内

应力，会造成与焊缝径向方向距离0-50mm长的铁心发生旋转，从而引起冲片槽

型错位及圆度超差。

（2）焊接结构及焊缝分布设计原因：定子铁心焊接时，焊接主焊缝为铁心

两端的压圈与拉板之间焊缝。采用上下螺杆拉紧式焊接夹具进行对称焊，每层道

焊接完成后对螺栓进行拧紧加固。铁心焊接完成后，出现铁心圆度超差现象。

3预防铁心圆度超差措施

根据电动机铁心结构的不同，其预防圆度超差的工