專利名稱：高速三相異步電動旋轉(zhuǎn)機械的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計及該旋轉(zhuǎn)機械的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于高速三相異步電動旋轉(zhuǎn)機械的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計，特別涉及用于大容量的由高速 異步電機驅(qū)動的空氣制冷機、空氣壓縮機等的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計，其中轉(zhuǎn)子以例如不小于每分鐘數(shù)萬轉(zhuǎn)的 高速旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明也涉及包括該轉(zhuǎn)子的其它高速三相異步電動旋轉(zhuǎn)機械。
背景技術(shù)：
高速異步電動機設(shè)計的核心問題之一就是轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計，尤其是大容量(功率15kW以上)、高轉(zhuǎn) 速(每分鐘六萬轉(zhuǎn)以上)的電動旋轉(zhuǎn)機械更是如此。其主要問題就是考慮電動機在每分鐘數(shù)萬轉(zhuǎn)以上 的高速旋轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子要有很高的機械強度，防止因離心力、熱應(yīng)力、電磁力以及切向應(yīng)力引起的轉(zhuǎn)子變 形和破壞，確保運行可靠性。
目前，國內(nèi)外高速異步電動機的轉(zhuǎn)子一般都采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(zhuǎn)子有分別采用銅籠型和鑄鋁籠型的，但以銅籠型的為最多，導(dǎo)條為銅條。
然而，對大功率、高轉(zhuǎn)速的異步電動機鑄鋁籠型轉(zhuǎn)子鐵心繞組，鐵心沖片一般都采用閉口槽。由 于大功率、高轉(zhuǎn)速的高速電機采用鑄鋁籠繞組在電機的電磁設(shè)計上有一定的難度，以及鋁籠澆鑄的質(zhì) 量控制和材質(zhì)不易保證等原因，致使電機的性能參數(shù)得不到保證和運行可靠性受到影響。而采用焊接
銅籠型的閉口槽鐵心繞組，需要解決的問題主要是導(dǎo)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(zhuǎn)引起劇烈振動而無法工作；端環(huán)的外圓周上必須加抗拉強度很高的金屬護套，以防止端 環(huán)與導(dǎo)條焊接后端環(huán)的外圓周部分因退火而使材料變軟，高速旋轉(zhuǎn)時由于離心力的作用，端環(huán)外緣部 分產(chǎn)生局部蠕變而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子破壞。因此，銅籠型轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)設(shè)計以上兩個問題是首要考慮的，其次才 考慮電機的電磁設(shè)計問題。
綜上分析，采用銅籠型轉(zhuǎn)子在相同條件下對提高電機的綜合性能指標有較大的優(yōu)越性，因此，瑞 士 IBAG公司生產(chǎn)的高速三相異步電機普遍采用銅籠型轉(zhuǎn)子。國外有報道采用銅粉末冶金高溫?zé)Y(jié)的 工藝方案整體制作銅籠，但工藝復(fù)雜，成本太高且技術(shù)不太成熟。
本發(fā)明的目的，是提供一種用于高速三相異步電動旋轉(zhuǎn)機械的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計和包括該轉(zhuǎn)子的電動 旋轉(zhuǎn)式機械。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明采取的技術(shù)方案是一種用于高速三相異步電動旋轉(zhuǎn)機械的轉(zhuǎn)子(3)結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括焊接
銅籠型轉(zhuǎn)子鐵心繞組(9)、端環(huán)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 量將所述零件采用熱套方式安裝到轉(zhuǎn)軸(12)上，經(jīng)整體精加工而成的部件。
本發(fā)明的有益效果是電動旋轉(zhuǎn)機械的轉(zhuǎn)子圓周線速度達到250邁/s時，電機運行穩(wěn)定、可靠。


圖1是一種作為包括本發(fā)明的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計的高速電機驅(qū)動的空氣制冷機實施例主視圖。 圖2是本發(fā)明的一種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計的實施例主視圖。
圖3是圖2中的焊接銅籠型轉(zhuǎn)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(huán)徑向定心圈的視圖。
圖6是轉(zhuǎn)子旋壓工藝圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖描述本發(fā)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(fā)明的轉(zhuǎn)子(3)結(jié)構(gòu)設(shè)計的三相異步電動機直接驅(qū)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(zhuǎn)子(3)和定子(4)。轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子(3)的兩個軸端部上。
圖2表示上述空氣制冷機(1)的轉(zhuǎn)子(3)結(jié)構(gòu)設(shè)計。
圖3中的焊接銅籠型轉(zhuǎn)子鐵心繞組(9)包括
采用一定厚度的圓形閉口槽轉(zhuǎn)子鐵心沖片(13)，將數(shù)塊沖片按一定的規(guī)格長度疊壓成圓筒型， 由插入轉(zhuǎn)子鐵心(19)槽中的導(dǎo)條(14)與端環(huán)(18)采用無焊接坡口的"配合間隙式焊接"而成；
圖6是將導(dǎo)條(14)與轉(zhuǎn)子鐵心(19)槽壁、端環(huán)(18)上的導(dǎo)條孔之間的間隙采用冷旋壓工藝 使轉(zhuǎn)子鐵心(19)槽壁和端環(huán)(18)上的導(dǎo)條孔與導(dǎo)條(14)緊貼，以保證轉(zhuǎn)子(3)在高速旋轉(zhuǎn)時 不會因?qū)l(14)抖動而導(dǎo)致的動不平衡現(xiàn)象發(fā)生；
圖3中，左右端環(huán)(18)上熱套有非導(dǎo)磁金屬環(huán)(15)， 一般為不銹鋼環(huán)。與金屬環(huán)(15)兩側(cè) 緊貼的鐵心沖片(13)和絕緣一導(dǎo)熱硅鋼片(16)采用激光圓周焊接使三者成為一體，構(gòu)成圖4中的 "C"型增強保護套(20),確保轉(zhuǎn)子(3)高速旋轉(zhuǎn)的可靠性。
圖2、圖3中，轉(zhuǎn)子鐵心繞組(9)與轉(zhuǎn)軸(12)熱套后，端環(huán)(18)的外凸臺圓周上需噴涂一層 絕緣漆(17)，然后才可將端環(huán)徑向定心圈(10)、動平衡一螺旋密封套(11)依次熱套在轉(zhuǎn)軸(12) 上。轉(zhuǎn)子(3)兩端的端環(huán)徑向定心圈(10)可以約束端環(huán)(18)在高速旋轉(zhuǎn)下的平動；動平衡一螺 旋密封套(11)可以提高轉(zhuǎn)子(3)的整體機械強度。
圖5中的端環(huán)徑向定心圈(10)上開有在外圓周上均布的數(shù)孔，以使轉(zhuǎn)子(3)在高速旋轉(zhuǎn)時加 大對空氣的擾動，增強對端環(huán)(18)的散熱效果。
由于圖2中的轉(zhuǎn)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(qū)動的空氣制冷機 (1)，轉(zhuǎn)子(3)可以穩(wěn)定達到250m/s的圓周線速度，效果是顯著的。
權(quán)利要求
1、一種用于高速三相異步電動旋轉(zhuǎn)機械的轉(zhuǎn)子(3)結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括焊接銅籠型轉(zhuǎn)子鐵心繞組(9)、端環(huán)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采用熱套方式安裝到轉(zhuǎn)軸(12)上，經(jīng)整體精加工而成的部件。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接銅籠型轉(zhuǎn)子鐵心繞組(9)，包括采用0.2-0.35mm厚的圓形閉口槽轉(zhuǎn)子鐵心沖片(13)，將數(shù)塊沖片按一定的規(guī)格長度疊壓成圓筒 型，由插入轉(zhuǎn)子鐵心(19)槽中的導(dǎo)條(14)與端環(huán)(18)采用無焊接坡口的"配合間隙式焊接"而 成；導(dǎo)條(14)與轉(zhuǎn)子鐵心(19)槽壁、端環(huán)(18)上的導(dǎo)條孔之間的間隙，采用冷旋壓工藝使轉(zhuǎn)子 鐵心(19)槽壁和端環(huán)(18)上的導(dǎo)條孔與導(dǎo)條(14)匸發(fā)貼；左右端環(huán)(18)上熱套有非導(dǎo)磁金屬環(huán)(15)，與金屬環(huán)(15)兩側(cè)緊貼的鐵心沖片(13)和絕 緣一導(dǎo)熱硅鋼沖片(16)采用激光圓周焊接使三者成為一體，構(gòu)成"C"型增強保護套(20)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高速三相異步電動旋轉(zhuǎn)機械的轉(zhuǎn)子(3)結(jié)構(gòu)設(shè)計，轉(zhuǎn)子鐵心繞組(9) 與轉(zhuǎn)軸(12)熱套后，端環(huán)(18)的外凸臺圓周上需噴涂一層絕緣漆(17)，然后才可將端環(huán)徑向定 心圈(10)、動平衡一螺旋密封套(11)依次熱套在轉(zhuǎn)軸(12)上。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速三相異步電動旋轉(zhuǎn)機械的轉(zhuǎn)子(3)結(jié)構(gòu)設(shè)計，端環(huán)徑向定心圈(IO) 上開有在外圓周上均布的數(shù)孔。
5、 一種高速三相異步電動旋轉(zhuǎn)機械，包括一個由權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子(3)結(jié)構(gòu)設(shè)計。
全文摘要
一種根據(jù)本發(fā)明的用于高速三相異步電動旋轉(zhuǎn)機械的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括焊接銅籠型轉(zhuǎn)子鐵心繞組、端環(huán)徑向定心圈、動平衡—螺旋密封套和轉(zhuǎn)軸。轉(zhuǎn)子鐵心沖片采用閉口槽，鐵心繞組的端環(huán)上套有由非導(dǎo)磁金屬環(huán)與兩側(cè)的絕緣金屬沖片組成的并采用激光圓周焊接而成的增強保護套，端環(huán)徑向定心圈與端環(huán)的外凸臺過盈套入，轉(zhuǎn)軸上的構(gòu)件與轉(zhuǎn)軸采用熱套方式連接成一體。采用本發(fā)明的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計的高速三相異步電動旋轉(zhuǎn)機械，轉(zhuǎn)子圓周線速度可以穩(wěn)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(yōu)先權(quán)日2008年2月22日
發(fā)明者伍懷秋, 君 何, 何應(yīng)明 申請人:何 君;伍懷秋;何應(yīng)明