高速三相異步電動旋轉機械的轉子結構設計及該旋轉機械的製作方法

2023-10-09 04:33:24 1

專利名稱：高速三相異步電動旋轉機械的轉子結構設計及該旋轉機械的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於高速三相異步電動旋轉機械的轉子結構設計，特別涉及用於大容量的由高速 異步電機驅動的空氣制冷機、空氣壓縮機等的轉子結構設計，其中轉子以例如不小於每分鐘數萬轉的 高速旋轉。本發明也涉及包括該轉子的其它高速三相異步電動旋轉機械。
背景技術：
高速異步電動機設計的核心問題之一就是轉子結構設計，尤其是大容量(功率15kW以上)、高轉 速(每分鐘六萬轉以上)的電動旋轉機械更是如此。其主要問題就是考慮電動機在每分鐘數萬轉以上 的高速旋轉時轉子要有很高的機械強度，防止因離心力、熱應力、電磁力以及切向應力引起的轉子變 形和破壞，確保運行可靠性。
目前，國內外高速異步電動機的轉子一般都採用鑄鋁籠和銅籠型兩種。世界著名的瑞士 IBAG公 司的高速三相異步電機的轉子有分別採用銅籠型和鑄鋁籠型的，但以銅籠型的為最多，導條為銅條。
然而，對大功率、高轉速的異步電動機鑄鋁籠型轉子鐵心繞組，鐵心衝片一般都採用閉口槽。由 於大功率、高轉速的高速電機採用鑄鋁籠繞組在電機的電磁設計上有一定的難度，以及鋁籠澆鑄的質 量控制和材質不易保證等原因，致使電機的性能參數得不到保證和運行可靠性受到影響。而採用焊接
銅籠型的閉口槽鐵心繞組，需要解決的問題主要是導條與鐵心槽壁之間的間隙必須克服，否則會因 電機高速旋轉引起劇烈振動而無法工作；端環的外圓周上必須加抗拉強度很高的金屬護套，以防止端 環與導條焊接後端環的外圓周部分因退火而使材料變軟，高速旋轉時由於離心力的作用，端環外緣部 分產生局部蠕變而導致轉子破壞。因此，銅籠型轉子的結構設計以上兩個問題是首要考慮的，其次才 考慮電機的電磁設計問題。
綜上分析，採用銅籠型轉子在相同條件下對提高電機的綜合性能指標有較大的優越性，因此，瑞 士 IBAG公司生產的高速三相異步電機普遍採用銅籠型轉子。國外有報導採用銅粉末冶金高溫燒結的 工藝方案整體製作銅籠，但工藝複雜，成本太高且技術不太成熟。
本發明的目的，是提供一種用於高速三相異步電動旋轉機械的轉子結構設計和包括該轉子的電動 旋轉式機械。

發明內容
發明採取的技術方案是一種用於高速三相異步電動旋轉機械的轉子(3)結構設計，包括焊接
銅籠型轉子鐵心繞組(9)、端環徑向定心圈(10)、動平衡一螺旋密封套(11)和一個用一定的過盈 量將所述零件採用熱套方式安裝到轉軸(12)上，經整體精加工而成的部件。
本發明的有益效果是電動旋轉機械的轉子圓周線速度達到250邁/s時，電機運行穩定、可靠。


圖1是一種作為包括本發明的轉子結構設計的高速電機驅動的空氣制冷機實施例主視圖。 圖2是本發明的一種轉子結構設計的實施例主視圖。
圖3是圖2中的焊接銅籠型轉子鐵心繞組的視圖。
圖4是"C"型增強保護套的主視圖。
圖5是圖2中的端環徑向定心圈的視圖。
圖6是轉子旋壓工藝圖。
具體實施例方式
下面結合附圖描述本發明的具體實施例。圖1表示為一種空氣制冷機(1)的主視圖，該制冷機 (1)由一臺包括本發明的轉子(3)結構設計的三相異步電動機直接驅動。圖1中，制冷機(1)在 其中部包括一電動機(2)。電動機(2)包括轉子(3)和定子(4)。轉子(3)由一對"半浮動式" 滑動軸承(5)作為其徑、軸向的主支承和由一對球軸承(6)作為接觸保護輔助支承。制冷機葉輪(7) 和壓氣機葉輪(8)固定在轉子(3)的兩個軸端部上。
圖2表示上述空氣制冷機(1)的轉子(3)結構設計。
圖3中的焊接銅籠型轉子鐵心繞組(9)包括
採用一定厚度的圓形閉口槽轉子鐵心衝片(13)，將數塊衝片按一定的規格長度疊壓成圓筒型， 由插入轉子鐵心(19)槽中的導條(14)與端環(18)採用無焊接坡口的"配合間隙式焊接"而成；
圖6是將導條(14)與轉子鐵心(19)槽壁、端環(18)上的導條孔之間的間隙採用冷旋壓工藝 使轉子鐵心(19)槽壁和端環(18)上的導條孔與導條(14)緊貼，以保證轉子(3)在高速旋轉時 不會因導條(14)抖動而導致的動不平衡現象發生；
圖3中，左右端環(18)上熱套有非導磁金屬環(15)， 一般為不鏽鋼環。與金屬環(15)兩側 緊貼的鐵心衝片(13)和絕緣一導熱矽鋼片(16)採用雷射圓周焊接使三者成為一體，構成圖4中的 "C"型增強保護套(20),確保轉子(3)高速旋轉的可靠性。
圖2、圖3中，轉子鐵心繞組(9)與轉軸(12)熱套後，端環(18)的外凸臺圓周上需噴塗一層 絕緣漆(17)，然後才可將端環徑向定心圈(10)、動平衡一螺旋密封套(11)依次熱套在轉軸(12) 上。轉子(3)兩端的端環徑向定心圈(10)可以約束端環(18)在高速旋轉下的平動；動平衡一螺 旋密封套(11)可以提高轉子(3)的整體機械強度。
圖5中的端環徑向定心圈(10)上開有在外圓周上均布的數孔，以使轉子(3)在高速旋轉時加 大對空氣的擾動，增強對端環(18)的散熱效果。
由於圖2中的轉子鐵心繞組(9)的保護措施增強，由圖1所表示的高速電機驅動的空氣制冷機 (1)，轉子(3)可以穩定達到250m/s的圓周線速度，效果是顯著的。
權利要求
1、一種用於高速三相異步電動旋轉機械的轉子(3)結構設計，包括焊接銅籠型轉子鐵心繞組(9)、端環徑向定心圈(10)、動平衡-螺旋密封套(11)和一個用一定的過盈量將所述零件採用熱套方式安裝到轉軸(12)上，經整體精加工而成的部件。
2、 根據權利要求1所述的焊接銅籠型轉子鐵心繞組(9)，包括採用0.2-0.35mm厚的圓形閉口槽轉子鐵心衝片(13)，將數塊衝片按一定的規格長度疊壓成圓筒 型，由插入轉子鐵心(19)槽中的導條(14)與端環(18)採用無焊接坡口的"配合間隙式焊接"而 成；導條(14)與轉子鐵心(19)槽壁、端環(18)上的導條孔之間的間隙，採用冷旋壓工藝使轉子 鐵心(19)槽壁和端環(18)上的導條孔與導條(14)匸發貼；左右端環(18)上熱套有非導磁金屬環(15)，與金屬環(15)兩側緊貼的鐵心衝片(13)和絕 緣一導熱矽鋼衝片(16)採用雷射圓周焊接使三者成為一體，構成"C"型增強保護套(20)。
3、 根據權利要求l所述的高速三相異步電動旋轉機械的轉子(3)結構設計，轉子鐵心繞組(9) 與轉軸(12)熱套後，端環(18)的外凸臺圓周上需噴塗一層絕緣漆(17)，然後才可將端環徑向定 心圈(10)、動平衡一螺旋密封套(11)依次熱套在轉軸(12)上。
4、 根據權利要求1所述的高速三相異步電動旋轉機械的轉子(3)結構設計，端環徑向定心圈(IO) 上開有在外圓周上均布的數孔。
5、 一種高速三相異步電動旋轉機械，包括一個由權利要求1所述的轉子(3)結構設計。
全文摘要
一種根據本發明的用於高速三相異步電動旋轉機械的轉子結構設計，包括焊接銅籠型轉子鐵心繞組、端環徑向定心圈、動平衡—螺旋密封套和轉軸。轉子鐵心衝片採用閉口槽，鐵心繞組的端環上套有由非導磁金屬環與兩側的絕緣金屬衝片組成的並採用雷射圓周焊接而成的增強保護套，端環徑向定心圈與端環的外凸臺過盈套入，轉軸上的構件與轉軸採用熱套方式連接成一體。採用本發明的轉子結構設計的高速三相異步電動旋轉機械，轉子圓周線速度可以穩定達到250m/s，效果是顯著的。
文檔編號H02K17/16GK101515732SQ20081006938
公開日2009年8月26日 申請日期2008年2月22日 優先權日2008年2月22日
發明者伍懷秋, 君 何, 何應明 申請人:何 君;伍懷秋;何應明