馬達生產:串激馬達 ( II )

2022/10/09閱讀時間約 4 分鐘
接續上文,本文將繼續說明串激馬達的生產及檢測工序。
橘色框中的生產程序說明如下:
1. 軸心壓入:由於軸心是馬達轉矩主要的輸出機構,若壓入不準確,就會導致馬達輸出轉矩下降。另外最常見的是軸心打滑,代表軸心與轉子矽鋼片脫離,使得轉子上的轉矩及轉速,無法傳遞到軸心;一般會使用定位銷設計來避免打滑。
2. 整流子及絕緣壓入:整流子的壓入較為單純,但有角度及深度的組裝尺寸需注意。絕緣的處理,也有分使用環氧樹脂或是塑膠件兩種形式。
3. 繞線:使用機器繞線時,需要注意由於機台的力量較大,若調整不良,會導致絕緣層受力過大破損,甚至把漆包線撞斷等情況產生。因此繞線完成後,就會接著進行線圈測試,確保馬達繞線品質。
轉子繞線
4. 槽楔壓入:在槽開口處,塞入一張較厚的紙版,來擋住槽開口,避免漆包線圈受到高速離心力的影響脫離槽內位置;同樣也是有自動化設備可以進行塞入槽楔片的工藝。
5. 焊接:主要是將漆包線圈與整流子連接在一起,目前都是以電流焊接的方式進行。然而實際電焊溫度大約在400~500度之間,並非真的將銅溶解,僅是將漆包線的絕緣層破壞,讓兩者的銅材能直接接觸而已。但由於是加溫作業,此處需注意預熱及回火等生產細節,不然會有熱應力殘留,導致漆包線脆化,當轉子高速旋轉時,造成漆包線斷裂。過往在技術知識不足的情況下,會使用環頸膠來進行補強保護。
環頸膠焊接保護
6. 整流子車削:整流子是與碳刷對接,以傳導電源的零件,若真圓度不足,或是表面粗度過高,會導致直流馬達產生火花、壽命降低、電磁波增大及噪因等異常情況產生。因此整流子組裝完成後,會多一道車削的工序,來確保整流子的真圓度及表面粗度。
7. 凡立水浸泡:凡立水是要固化漆包線圈,因此需確保凡立水能完整滲入線圈內部,因此在前期會有預熱或是抽真空,以利凡立水完整流入內部。凡立水是具揮發性的漆劑,因此在作業時會有氣味散出,需有密封及回收裝置。
8. 烘烤:凡立水涵浸完成後,還需要加熱烘烤,才會完成乾燥固化。此外凡立水是可燃性物質,若在空氣中的密度太高,遇到火是可以自燃的,因此凡立水製程當中,保持空氣流通,是很重要的。
9. 動平衡:主要是旋轉物體,若動平衡不佳時,會有額外的晃動力量產生,因此針對旋轉物件,都會進行動平衡補償工序。
動平衡補償
10. 定子絕緣處理:定子絕緣大多採用塑膠件來處理,甚少使用環氧樹脂。
11. 定子繞線:有採用手工入線的方式,亦有機台直接繞線的設備。
串激馬達定子繞線
12. 軸承壓入:為定子及轉子間的結合件,使旋轉的機構能與固定的機構緊密結合。
13. 碳刷架鎖附:大多使用螺絲或是塑膠卡榫的方式安裝,但需注意角度問題,會影響馬達輸出規格。
14. 碳刷壓入:此處看起來較為單純,僅是將碳刷置入碳刷架中,但若配置不好彈簧的壓迫力不足時,也會導致火花的產生;而壓迫力太大,則會導致使用壽命降低,
15. 組裝:裝馬達定、轉子完整組裝完成。但這部份其實會影響馬達振動及噪音問題,主要是組裝的同心度及公差的掌握,因此除了物料的尺寸精度外,組裝時的協助治具及工序也是很重要的,細到連鎖螺絲的力道及順序都會要求,才能組出一顆合格的馬達。
藍色外框為檢測項目,但實際上往往依馬達品質的需求,還會再增加更多的測試品項,此處僅是以最基本的檢測項目作說明:
1. 電氣測試:主要就是針對馬達線圈作的檢測項目,其中包括確認馬達是否會漏電、線圈是否短路及馬達繞線條件是否正確。主要是受到銅材的回收價格較高,若於此處檢測出異常,進行回收,可大幅減少不良品的經濟損失。
2. 馬達特性量測:確認馬達特性規格是否正確,基本上已經是馬達產品的最終檢測站,會產出馬達特性數據及曲線圖。但由於已經是馬達生產的最後一站了,在此處才檢測出錯誤的話,其不良的處理成本極高,因此馬達廠會在前面的製程工序中,就加入檢測站,來降低不良損耗;最極端的是日系的生產製程,基本上一個工序的下一站,就是對應的檢測站,達到即時檢出的效果,但會產生額外的生產成本。
重點整理:
串激馬達製程複雜度高,但自動化程度亦高,仍大量使用於家電產品中。
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