TQ系列永磁电机无磁钢转轴荧光磁粉检测提升

张冬秀 张朝望 吴文强 方芳

摘要：本操作法主要介绍了TQ系列永磁电机无磁钢转轴在磁粉检测时难以磁化，也难以退磁的原因分析，通过对CJW3000型探伤机的磁化线圈进行改善、对轴向电流的强度控制进行改善、对形成的复合磁化的切向磁场强度进行优化等措施，稳定保证了产品质量，检测效率也得到了有效提升，检测成本更是得到了大幅降低。

关键词：电机转轴;磁化;工艺优化

0  引言

随着铁路运输向着高速、重载方向发展，而作为机车的核心部件，牵引电机的质量则成为保证机车稳定性、可靠性、安全性的重要一环。TQ系列永磁电机无磁钢电机转轴自投入生产以来，因其材料为？准120无磁锻造圆钢，该种材料的矫顽力Hc>8000A/m（1000e），属于硬磁材料，其磁滞回线肥大，具有低磁导率、高剩磁、高矫顽力和高磁阻的特点，在磁粉检测时难以磁化，导致其难以进行正常的荧光磁粉检测，也难以退磁，不能满足设计图纸残余剩磁不能高于5Gs的要求。

1  原因分析

轨道交通事业本部电机车间的CJW-3000型荧光磁粉探伤机设计时，主要是针对软磁性材料的荧光磁粉检测，线圈的磁化最大磁场强度为12000AT，轴向电流的强度控制为3000A，磁粉探伤机形成的复合磁化的切向磁场强度2400A/m，为保证无磁钢与类似的硬磁性材料转轴的磁粉检测效果，有必要进行改善以保障检测的实施。

2  解决对策

2.1 对CJW3000型探伤机的磁化线圈进行改善

TQ系列永磁电机无磁钢的尺寸大小￠160～380mm，经过对磁场强度和矫顽力强度的计算，TQ系列永磁电机无磁钢的磁粉检测磁场强度至少需要增加1000A/m，因此在原设备两端都只有一个的固定磁化线圈的基础上，各增加一个可调节移动式的磁化线圈，并且保证该线圈的磁化最大磁场强度为1000A/m，使其能满足无磁钢的磁粉检测需求。

2.2 对轴向电流的强度控制进行改善

因轴向通电电流的强度与设备内的变压器功率有关，经过计算要能检测直径为￠160～380mm无磁钢转轴的要求，要将变压器功率加大，增大电流调节。周向磁化电流值，按照检验公式计算I=H*D/320=（8～10）D，式中：I-电流强度（A）;H-磁场强度（A/m）;D-转轴最大直径（mm），使周向磁化电流值达到1280～3800A。

2.3 对形成的复合磁化的切向磁场强度进行优化

把轴向电流产生的周向磁场和圆形线圈产生的纵向磁场，所形成的复合磁场进行优化，将复合磁场的切向磁场强度控制在不小于3400A/m的强度。

2.4 退磁

①磁极交迭退磁;

②磁场强度递减退磁。

3  改进效果

3.1 CJW-3000型设备改善效果图

3.2 TQ系列永磁电机无磁钢转轴的灵敏度试片的效果图

3.3 TQ系列永磁电机无磁钢转轴退磁后的检测效果图

经过上述3个方法的改善后，得到的实际效果为：

①CJW-3000型荧光磁粉探伤机对TQ系列永磁电机无磁钢转轴能达到设计图纸要求进行磁粉检测并且要求残余剩磁不能高于5Gs的要求。

②TQ系列永磁电机无磁钢转轴如委外检测每根轴成本为680元，自行檢测每根轴成本为60元，每根轴可节约成本680-60=620元。

③委外检测每批轴（8根）检测周期为3个工作日，自行检测每批轴（8根）检测时间为半个工作日，可缩短检测周期3-0.5=2.5工作日。

参考文献：

[1]叶代平，苏李广.磁粉检测[M].机械工业出版社，2004，3.

[2]李家伟.无损检测手册[M].北京：机械工业出版社，2012.

[3]曾庆平，洪育成，徐皖生.基于ANSYS Workbench的电机转轴的随机振动分析[J].内燃机与配件，2018（04）：59-61.