一種拖拉機交流電傳動系統用異步發電機的製作方法

2023-06-22 00:13:26 1

本發明涉及交流電傳動系統技術，具體為一種拖拉機交流電傳動系統用異步發電機。

背景技術：

國內交流電傳動系統在近年得到了迅猛發展，為其配套的同步發電機通過技術引進再創新建立了自己的技術平臺，其廣泛應用在內燃機車、大型礦用自卸車、圍網漁船等領域。然而交流同步發電機包含有勵磁機或滑環等勵磁單元，其體積較同功率異步發電機較大，為節約成本及節省車上空間，用異步發電機代替同步發電機已經被業內接受。國內外大公司均投入大量資源進行此類異步發電機的研發。在交流電傳動系統領域，由異步發電機代替同步發電機存在巨大的市場前景。

現有技術中，有刷同步發電機的技術方案如圖3所示，其結構特點如下：

a. 磁極鐵心由衝片疊制而成,中間穿有拉杆,與兩端的磁極壓板用螺栓緊固成一個整體。磁極線圈由扁銅線繞制而成。磁極有鐵心和線圈兩部分,鐵心與線圈間所有間隙被絕緣物填充,成為磁極一體化結構。磁極用特製高強度螺栓緊固在磁軛上；

b. 轉子磁極繞組通過滑環刷架系統與外部連接，勵磁電流為外部電源提供的直流電。可以根據發電機負荷的變化相應的調整勵磁電流，維持電機輸出電壓為給定值；

c. 在發電機內部出現故障時，進行滅磁，以減小故障損失程度；

d. 電機轉子結構簡單，安全係數高，成本較低。

現有技術中，無刷同步發電機的技術方案如圖4示，其結構特點如下：

a. 主機轉子、旋轉整流模塊、勵磁機轉子按能量流通順序同軸安裝；

b. 電機導電部分沒有旋轉接觸，不產生火花，適用於有易燃氣體及多粉塵等高危惡劣環境；

c. 無滑動接觸部分，可靠性高，維護簡單，可長期連續運行；

d. 由於無刷同步發電機是由多級發電機組成，間接控制主發電機勵磁功率，控制勵磁功率很小，故勵磁功率調節裝置體積小，發熱量低。

現有同步發電機技術方案的缺點：

a.電機包含有勵磁機或滑環等勵磁單元，其體積較大，成本較高；

b.有刷同步發電機碳刷為磨損件，需定期檢查更換，維護成本較高；

c.無刷同步發電機旋轉整流模塊為易損件，更換率較高；

d.冷卻方式採用自扇冷或強迫風冷，電機溫升較高，相同體積下功率密度較低。

技術實現要素：

本發明為解決目前拖拉機交流電傳動系統使用同步電機存在成本較高且冷卻效果不佳的技術問題，提供一種拖拉機交流電傳動系統用異步發電機。

本發明是採用以下技術方案實現的：一種拖拉機交流電傳動系統用異步發電機，包括電機機座、分別安裝在電機機座前後端的前端蓋和後端蓋、位於機座內腔的主機定子、主機轉子和通過兩端軸承支撐的轉軸；主機定子線圈採用耐電暈熔敷薄膜導線散繞而成，主機轉子為鼠籠結構，採用銅導條端環焊接而成；電機採用混合式散熱結構：電機機座上加工有平行水道，外部裝有水套進行機座水冷；機座內腔中靠近前端蓋的位置設有裝在轉軸上的混流風扇進行自扇風冷。

本發明所述拖拉機交流電傳動系統用異步發電機的技術特點：

定子線圈採用耐電暈熔敷薄膜導線散繞而成，從而減小繞組端部尺寸，增加定子槽滿率；

轉子為鼠籠結構，採用銅導條端環焊接而成，強度高且工藝製作容易實現。轉子衝片設有單排軸向通風孔；

電機軸承採用固定+浮動的軸承布置方案；驅動端的深溝球軸承為定位軸承；非驅動端的深溝球軸承為浮動軸承，使用波形彈簧對軸承進行預緊；

電機採用混合式散熱結構。電機機座上加工有平行水道，外部裝有水套進行機座水冷（水+乙二醇），轉軸上裝有混流風扇進行自扇風冷；

轉軸採用空心軸結構，減輕電機重量，通過可靠性分析，確保其傳動能力、變形符合技術要求。

本發明新型異步發電機採用雙軸承支撐臥式結構，法蘭安裝。電機的冷卻方式為外殼水冷（水+乙二醇），加轉子自扇內冷；為減小繞組端部尺寸，增加定子槽滿率，定子線圈採用耐電暈熔敷薄膜導線散繞而成；轉子為鼠籠結構，採用銅導條端環焊接而成，兩端端蓋及機座均為鑄造結構，電機兩端軸承採用密封球軸承。

本發明方案實施後，在交流電傳動系統中由異步發電機代替同步發電機，大大節約了發電機成本及節省車上空間。採用異步發電機，運行可靠，維護簡單，減少用戶對電機的維護時間及維修費用；縮小了整個交流電傳動系統佔用的體積及重量，為整車小型化、輕量化提供了可能。本機的研發及運行，為將異步發電機推廣應用到交流電傳動系統其他領域提供了現實依據。

附圖說明

圖1本發明所述拖拉機交流電傳動系統用異步發電機結構圖。

圖2電機機座平行水道結構示意圖。

圖3有刷同步發電機結構示意圖。

圖4無刷同步發電機結構示意圖。

1-前端蓋，2-混流風扇，3-O型密封圈，4-水套，5-主機定子，6-主機轉子，7-後端蓋，8-電機機座，9-平行水道，10-滑環系統，11-刷架系統，12-風扇，13-旋轉整流模塊，14-勵磁機轉子，15-勵磁機定子。

具體實施方式

環繞電機機座8外壁加工有多個平行水道9，電機機座8外固定套設有水套4，水套4的兩端與電機機座8外壁之間通過O型密封圈3實現密封；水套4內壁與平行水道9的槽壁端沿之間留有間隙（確保經進水口進入的冷卻液能夠流到各個平行水道）；水套4頂部設有與眾平行水道9相連通的用於灌注冷卻液的進水口，水套4底部設有與眾平行水道9相連通的出水口。

1、拖拉機交流電傳動系統用異步發電機——電機為三相鼠籠式異步電機，雙軸承支撐臥式結構，法蘭安裝，轉軸為空心軸。定子線圈採用耐電暈熔敷薄膜導線散繞而成，定子整體進行真空壓力浸漆。轉子為鼠籠結構，採用銅導條端環焊接而成，轉子衝片設有單排軸向通風孔。兩端端蓋及機座均為鑄造結構，電機兩端軸承採用密封球軸承。

2、混合式散熱——電機機座上加工有平行水道，外部裝有水套，水套與機座通過O型密封圈進行密封。冷卻液（水+乙二醇）通過水套頂部進水管噴淋到機座上，通過水套下部出水口自動流出，無需提供額外壓力。轉軸上裝有混流風扇與外界進行熱交換，降低鼠籠溫度。

具體實施過程：定、轉子分別製造完成後進行組裝。機座與定子鐵心熱套後，將定子線圈嵌入鐵心中，連線後整體浸漆、烘焙。轉軸加工後，在轉軸上疊壓轉子衝片，端環導條焊接採用中頻感應焊。安裝風扇後轉子整體進行動平衡。定轉子組裝。發電機由柴油機通過花鍵拖動發電，發出的三相交流電經整流逆變後驅動電動機旋轉為整車提供動力。