[發明專利]一種整體實心結構的凸極同步電機轉子

有效

• 申請號: 201711347381.0
• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN107834798B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 徐勇;仲偉林;田德見;孫小剛;晏明;吳成龍
• 申請（專利權）人: 東方電氣（德陽）電動機技術有限責任公司;東方電氣集團東方電機有限公司
• 主分類號: H02K19/00
• 分類號: H02K19/00;H02K1/24;H02K1/28;H02K15/00
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 古波;李緒亮

本發明公開了一種整體實心結構的凸極同步電機轉子，包括極靴、磁極、轉軸以及勵磁繞組，所述極靴、磁極以及轉軸為由鍛件整體加工而成的凸極轉子結構，所述凸極轉子結構上預留有用于設置勵磁繞組的空間，所述勵磁繞組在轉子上直接繞制而成，在所述勵磁繞組下方設置有彈性支撐裝置。本發明通過將極靴、磁極以及轉軸采用磁性能和力學性能均優良的鍛件加工成整體結構，無把合螺栓，整體承載能力更強，剛度更好，電機容量可以更大，使轉子能夠承受更大的離心力，或者在同樣離心力作用下，轉子部件應力更小，安全可靠性得到極大提高，而且極靴表面為連續曲面，無尖角棱邊，消除了局部發熱嚴重的情況，磁場波形更好，高次諧波含量更少。

技術領域

本發明屬于凸極同步電機技術領域，特別涉及一種應用于大功率高轉速的整體實心結構的凸極同步電機轉子。

背景技術

凸極同步電機是旋轉電機的一類，其具有一個定子和一個繞中心軸旋轉的轉子，轉子是傳遞機械能的載體，也是電機磁場的載體。轉子上有產生電機磁場的勵磁繞組，勵磁繞組由銅板焊接或彎制而成，勵磁繞組的離心力由轉子上的其他部件承受。在大功率（10～60MW）、中高速（1500～1800r/min）凸極同步電機中，為了解決大尺寸高轉速帶來的高應力問題，往往采用整體鍛造的磁極來代替疊片磁極方案。

如圖1所示，為現有凸極同步電機的轉子結構示意圖，其中極靴14、磁極17以及轉軸18為分體式結構，勵磁繞組5單獨制作完成后整體裝到轉軸上，然后再裝極靴14及螺栓15，螺栓15用于將極靴14固定到極身上，因此極間的彈性元件16是通過螺栓15或斜鍵等安裝磁極的同時來預緊。

現有的轉子結構主要存在的問題是：

1、勵磁繞組及極靴的離心力均由螺栓承受，螺栓的應力很高，必須采用高強度螺栓，對螺栓的質量和安裝要求非常高，存在螺栓斷裂的風險，且螺栓斷裂造成的損失將很大。

2、極靴外表面有螺栓孔，電機啟動時渦流在棱角處發熱嚴重，啟動不當時，極靴發熱嚴重，造成轉子變形。

3、極靴外表面螺栓孔造成磁場波形畸變，電壓諧波含量增加。

4、受限于螺栓強度極限，轉子直徑無法更大，電機容量受限。

發明內容

本發明的目的在于：針對上述存在的問題，提供一種能夠承受更大的離心力，或者在同樣離心力作用下，轉子部件應力更小，安全可靠性更高的整體實心結構的凸極同步電機轉子。

本發明技術的技術方案是這樣實現的：一種整體實心結構的凸極同步電機轉子，包括極靴、磁極、轉軸以及勵磁繞組，其特征在于：所述極靴、磁極以及轉軸為由鍛件整體加工而成的凸極轉子結構，所述凸極轉子結構上預留有用于設置勵磁繞組的空間，所述勵磁繞組在轉子上直接繞制而成，在所述勵磁繞組下方設置有彈性支撐裝置。

本發明所述的整體實心結構的凸極同步電機轉子，其在所述凸極轉子結構的各極靴部位對稱地設置有多個軸向的阻尼繞組安裝孔，在所述阻尼繞組安裝孔內設置有銅或銅合金棒，形成阻尼繞組結構。

本發明所述的整體實心結構的凸極同步電機轉子，其所述彈性支撐裝置包括設置在相鄰磁極之間的極間彈性支撐機構以及設置在磁極兩端勵磁繞組底部的磁極兩端彈性支撐機構，所述極間彈性支撐機構在預壓縮狀態下，在繞制勵磁繞組之前安裝在相鄰磁極之間，在所述勵磁繞組繞制完成后，釋放預壓力，并將相鄰勵磁繞組的底部頂緊，所述磁極兩端彈性支撐機構在預壓縮狀態下，在所述勵磁繞組繞制完成后，再裝入到勵磁繞組與凸極轉子結構之間，釋放預壓力，并將對應勵磁繞組的底部頂緊。

本發明所述的整體實心結構的凸極同步電機轉子，其所述極間彈性支撐機構包括支撐塊和極間彈性元件，所述極間彈性元件設置在支撐塊與凸極轉子結構之間，所述支撐塊在極間彈性元件的作用下，其兩側端面分別支撐頂緊在對應勵磁繞組的底面。