[發明專利]一種交流異步直驅高速電機

在審

• 申請號: 201611161328.7
• 申請日: 2016-12-15
• 公開（公告）號: CN106787274A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 熊萬里;褚惠南;呂浪;向漢;許斌
• 申請（專利權）人: 南通金馳機電有限公司
• 主分類號: H02K1/12
• 分類號: H02K1/12;H02K1/22;H02K5/16
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙)43213
• 代理人: 何湘玲

技術領域

本發明涉及高速電機，尤其涉及一種交流異步直驅高速電機。

背景技術

直驅高速電機是一種取代“傳統低速電機+齒輪箱或皮帶傳動系統”的新型產品，可廣泛應用于蒸汽壓縮機、制冷壓縮機、空氣壓縮機、鼓風機、膨脹機、燃氣輪機發電、余熱發電、脫硫除塵等高速透平機械領域。由于直驅高速電機克服了“傳統低速電機+齒輪箱或皮帶傳動系統”的能耗高、噪音大、振動大、故障點多等不足，可以獲得顯著的增效、節能、降噪的效果，因而近年來市場對高速電機的需求越來越迫切。

直驅高速電機根據電機定轉子的工作原理可以分為永磁型（包括永磁同步和永磁無刷直流）和交流異步型。永磁電機雖然功率密度大，效率高，但是普遍存在著使用一段時間后不同程度地退磁現象，特別是在高溫和振動劇烈的環境中退磁現象更加明顯。相比較而言，交流異步電機可靠性高，電磁特性對溫度變化和振動不敏感，性能穩定，因而在工程上得到了非常廣泛的應用。

交流異步高速電機在許多場合應用需要采用高壓供電（通常為3000V，6000V，10000V），并且需要非常大的輸出功率，常常達到1MW至20MW。高壓大功率電機要求電機轉軸能輸出非常大的扭矩，對轉軸的機械強度要求很高，同時由于高速運行的特點，電機轉子軸系還必須有足夠高的剛性和盡可能高的臨界轉速。

目前提高電機轉子軸系剛度和臨界轉速的辦法主要有；增加轉軸直徑；縮短軸承跨距；提高主軸材料強度；將電機轉子與轉軸過盈聯結；采用“拉桿轉子”結構等等。

“增加轉軸直徑；縮短軸承跨距；提高主軸材料強度”的方法目前在工程領域已被廣泛應用。但當材料性能和機械結構尺寸空間挖掘到一定限度后，就很難再繼續進一步提高軸系的剛度。

“將電機轉子與轉軸過盈聯結”的方法，也是目前高速電機領域增強轉軸剛度廣泛應用的方法。該方法的主要不足是：轉子過盈聯結到轉軸上之后，很難拆卸；即使采用專門的工裝設備，也存在拆卸成本高、操作時間長、容易損壞電機轉子內孔和轉軸外表面的缺點。

“拉桿轉子”是國內外高速透平機械領域已經采用的一種方法，它將交流異步電機的轉子（鼠籠式結構，將矽鋼片聯結為一體）套在前后兩個“半軸”之上，兩個“半軸”之間采用拉桿聯結，轉子軸系在拉桿的拉力作用下變成一個整體。由于拉桿作用增加了電機轉子端面的抗彎剛度，這種結構也能夠起到增加轉子軸系剛度的效果。但是“拉桿轉子”結構也存在著明顯不足：一是需要專門的工裝設備，裝配工藝過程復雜，對裝配師傅的技能要求較高，對拉桿的拉力和變形控制要求很嚴格；二是軸系裝配好之后一般很難再拆卸，如果拆卸通常會采取“破壞”某個零件的形式來保全其他零件；三是一旦拉桿出現質量問題，將面臨導致轉子軸系斷裂、發生惡性事故的風險。

由于現有的高速電機轉子軸系存在著上述缺點，導致高速電機未能在壓縮機、鼓風機、膨脹機、燃氣輪機發電、余熱發電、脫硫除塵等高速透平機械領域廣泛應用。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種能夠承受更高的臨界轉速、拆裝方便、可減少動平衡調整次數的交流異步直驅高速電機。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種交流異步直驅高速電機，包括殼體、定子和導磁鋼實心轉子，所述定子裝設于殼體內，所述導磁鋼實心轉子空套于定子內，所述導磁鋼實心轉子兩端分別連接一半軸，所述半軸通過軸承組件支承于殼體上。

作為上述技術方案的進一步改進：

所述導磁鋼實心轉子于外圓周面上開設有兩條環向槽和多條軸向槽，所述多條軸向槽設于兩條環向槽之間，各軸向槽的端部均與環向槽連通，所述環向槽內嵌設銅端環，所述軸向槽內嵌設銅導條。

所述銅端環和銅導條均與導磁鋼實心轉子焊接連接。

所述導磁鋼實心轉子與半軸通過沿圓周方向均勻分布的多個螺釘連接，所述多個螺釘的徑向位置低于環向槽和軸向槽的徑向槽底位置。

所述螺釘伸入導磁鋼實心轉子的深度不超過銅端環的軸向位置。

與現有技術相比，本發明的優點在于：