随着科学技术的快速发展和人们生活水平的不断提高，以旋转电机为驱动的电动装备产品被广泛地应用，特别是中小型电机产量大、品种多、配套面广,是国民经济中使用最广泛的动力设备,所耗用的电能要占全国总发电量的60%以上（目前，中国电机系统的装机容量已超过四亿千瓦，耗电量超过一万亿千瓦时），这意味着电机系统运行效率提高两个百分点将可以在全国范围内节电二百亿千瓦时。

资料显示，中国八成以上的电机产品效率比国外先进水平低二到三个百分点。目前国内广泛应用的Y系列电动机效率平均值为87.3%；而美国高效电动机的效率平均值为90.3%，其超高效电动机的效率平均值则为91.7%。中国电机系统的能源节约存在着巨大的提升潜力。

江苏通达动力科技股份有限公司与南通大学长期合作，采用级进工艺冲制成定子片、转子片，大大提高了生产率及电机效率。

一、详细技术方案

1、获得高精度定转子冲片

采用全自动生产线，运用级进成形工艺，集中工序，将多种不同性质的冲压工序集中在一副模具上完成，节约了冲制设备和冲制人员的投入。使用装备精度高，提高了产品的质量，冲片毛刺控制在0.02mm之内，叠压系数提高1%，尺寸精度也相应增高，采用键槽等分自动换位精密模具，通过在冲制过程中增加不同定位孔的冲制，达到自动旋片的作用，产品换位性好，有效的控制了原材料的同板差，保证了产品的整齐度，便于电机的下线。槽形精度从原来的0.2mm提升为0.05mm，另配备先进的检测设备检测冲片，以调整设备、模具之间的装配关系，从提高了电机效率，减少损耗。

2、铸铝填充率的研究

采用卧式半自动铸铝机，以及先进电气、液压集成控制，具有手动与半自动、自动循环三种工作程序，刚性好，工作平衡、可靠；采用一模多个产品的模具，提高铸铝工序的生产效率和产品质量，同时转子铝环侧面进料，提高转子的内外在产品质量，铸铝压射时间延长，气体的排出充分，大大减少了气孔数从而增加了转子铸铝量，提高了转子的填充率。将铝填充率提高到92%之上，增大转子铝条的截面积，降低了铝条的电阻，减少电机在运转过程中的热损耗，节约了能源降低了耗用，而且减少了燃炭的污染。

3、级进模设计系统的开发

目前国内使用级进模CAD系统进行模具效率低，缺乏先进的建模手段；已经开发的模具CAD系统数据结构复杂，大大增加了系统开发和维护的工作量，同时也无法提供如虚拟装配等其它服务，实用性、可移植性不强。

公司开发了基于SolidWorks的电机铁芯级进模CAD系统。以Visual Studio为开发工具，开发了相应的模块，建立了模架三维模型，在建立了相应的模型库后，实现了模架自动化关联设计和组件契合相关模板孔的关联设计，提高了级进模设计的自动化程度。此外，优化了冲压力和压力中心位置，使得在冲压行程中，冲压力波动的幅值和频率减小，压力中心和压力机滑块中心更加接近，最终，延长了模具寿命。

在以上技术基础上，配备伺服自动送料线模具精度，一般情况下，制造精度达到2μm、回转精度为1＇，模具使用寿命在1亿次以上，易损备件可互换，确保刃磨次数超过20次，平均刃磨寿命达到使用寿命5%左右。

4、冲片毛刺的控制研究

采用高精度的慢走丝线切割，生产出高精度的多工位级进冲模具来保证高精度的冲片，加工丝径小于0.02mm的产品，最小可达Ra0.04цm的纳米表面粗糙度的零件加工时可获得亚微量级的精确定位，对每个规格的产品都规定了上下限压力值。毛刺标准由≤0.085mm降低到≤0.02mm。

5、级进冲交流伺服系统控制研究

针对高速级进冲设备用交流伺服系统具有非线性、时变、耦合等特点，用传统的基于对象模型的控制方法难以进行有效控制，公司在系统中采用基于模糊PID的控制方法，使系统具有快速跟踪性能好、跟踪误差小、过渡时间短、稳态精度高、稳态误差小等优点。

6、高速级进冲设备故障诊断系统研制

近年来,多工位精密级进模结构越来越复杂，技术含量越来越高，设计和制造难度越来越大，以致故障率非常高，只有建立零件失效评估系统才能可靠保证在零件失效前(即没有造成故障前)进行维护或维修，使零件生命周期内发挥最大功效，从根本上实现节能。

可以把高速自动送料装置分为以下三类：

损坏型：如零部件损坏、电机损坏、油气部件损坏、护板护罩损坏、线路电缆短路、滑动副研伤等，会造成运动部件间隙变化、运动部件速度失调、电机过载等故障模式。

松动型：如紧固件松动、预紧机构松动、零部件脱落等，会造成加工几何精度变差、机床定位及工作精度变差、加工出现毛刺等故障模式。

功能型：运动部件无动作、运动部件窜动、运动部件制动失灵、运动部件滑行、夹钳不夹紧、旋转模不同步等。会造成运动部件冲击过大、温升大、振动或抖动、冲床噪音大、电气过热等故障模式。

江苏通达动力科技股份有限公司自行研制了基于虚拟仪器的故障监测诊断系统，对上述主要故障进行监测和识别（测试系统硬件构建，如图1所示）采用Labview开发平台编制虚拟仪器程序，完成故障的监测，针对传动系统，采用振动监测，并且完成驱动系统电流、电压，进给系统位移、加速度、力的连续检测。由此实现了一套基于虚拟仪器的高精度、数字化、记录显示报警于一体的智能化测控系统。

信号的降噪采用数字滤波、小波分解和重构方法进行分析，使故障类型与信号频率一一对应，利用基于辨识系统的小波分解算法对信号进行精确细分，建立起一个能够表征振动系统状态的特征向量，采用SVM、仿生模式识别等模式识别的方法对故障进行监测和判别。

公司将物联网技术引入高速自动送料装置监测及故障诊断中，研制了监测及故障信号采集用无线传感网络，其中的传感器节点应该具有传感/运算/通信/简单控制功能，而且作为无线传感网络的底层部件，应该具有自组织/即入即用功能，基于GSM技术实现了故障系统的远程报警。

二、项目技术成果

能效电机关键项目所开发的级进电机产品比普通电机定转子铁芯精度等级提高1级，关键尺寸要求达到IT5、IT6级，定子冲片毛刺减少到0.02 mm以下，齿部弹开度减小了一半，级进冲次250～300次/分钟，每月每台达到6000台生产能力。采用级进冲模具高速、高效、高质量地生产该高效微特电机、转子铁芯，同时控制料搭边值为3mm，消除了缺角片的产生，有效地提高了材料的利用率，减少了操作人员，并且制定了相关产品的企业标准。

该项目的研发和生产取得了重大的突破，产品技术指标达到国内先进水平。项目具有自主知识产权，已经获得授权专利7项，其中2项发明专利，5项实用新型专利，授权专利5项，该产品获得2013年度“江苏省高新技术产品”。

项目已经建成消耗矽钢片2万吨/年的生产能力，2010年投产以来，累计实现销售收入18000万元，利润达2520万元，累计税收1260万元。产品批量为知名企业供货，多年来受到客户的好评。