CN101557149A - 一种高速感应电动机的转子结构设计 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高速感应电动机的转子结构设计，包括：铜笼型转子铁心绕组、动平衡—螺旋密封套和转轴。铁心冲片为闭口槽，槽道与导条之间的间隙采用冷旋压使之相互贴紧，铁心绕组采取冷铆接，端环由铆接板和压板组合而成，转子铁心的外圆周上相邻两导条之间沿轴向采用激光焊接，铜笼型转子铁心绕组、动平衡—螺旋密封套与转轴采用热套方式连接成一体，并由动平衡—螺旋密封套将端环径向限位。当感应电动机在220m/s的圆周线速度下运转时，可防止转子高速旋转产生的离心力等引起的转子变形或破坏，确保运行稳定性。

Description

一种高速感应电动机的转子结构设计
技术领域
本发明涉及高速感应电动机，尤其是高速感应电动机直接驱动的空气制冷机、空气压缩机等的转子，其中转子以不小于每分钟数万转的高速旋转。
背景技术
目前，国内外鼠笼式高速感应电动机的转子分别采用铸铝笼型和铜笼型两种。大容量(20kW以上)、高转速(60000r/min以上)的电机转子铁心冲片一般都采用闭口槽。由于大容量、高转速的电动机转子采用铸铝笼型在电机的电磁设计上有一定的难度，以及铝笼浇铸的质量控制和材质不易保证等原因，电机的电气性能参数得不到保证和运行可靠性受到影响。
世界著名的瑞士IBAG公司的高速三相异步电动机的转子有分别采用铜笼型和铸铝笼型的，但目前已普遍采用铜笼型转子。据了解，国外的铜笼型转子制造工艺一般采用真空融化焊接铜粉形成铜条，类似于粉末冶金高温烧结工艺，这样可以保证铜条和铁心槽道的贴合度，但工艺复杂、成本太高且技术不太成熟。
现有高速感应电动机的种类很多，如图1所示，电动机是由内部缠绕着线圈的定子(1)和插入在定子(1)内部与定子缠绕线圈(4)产生感应电流的转子(6)组成。定子(1)包括由一定形状的薄硅钢冲片(3)叠加形成的定子铁心(2)和定子铁心(2)的薄纸上缠绕的缠绕线圈(4)。
转子(6)如图1所示，包括：铜笼型转子铁心绕组(5)、动平衡去重套(8)和转轴(7)，三者采用热套方式连接为一体。铜笼型转子铁心绕组(5)包括：由一定厚度的圆形闭口槽转子铁心冲片，按一定的规格长度叠压成圆筒型，由插入转子铁心(14)槽中的导条(10)与端环(9)采用焊接方式连接为一体。导条(10)、端环(9)采用冷变形硬化紫铜。导条(10)与转子铁心(14)槽壁、端环(9)上的导条孔壁之间的间隙采用冷旋压工艺使三者相互贴紧，以保证转子(6)在高速旋转时不会因导条(10)抖动而导致的动不平衡现象发生。端环(9)的外圆周上加有抗拉强度很高的不锈钢护套(11)，不锈钢护套(11)两侧还加有护板(12，13)并采用激光焊接为一体，防止端环(9)与导条(10)焊接后因材料退火而变软，无法抵抗转子(6)高速旋转的离心力而产生局部蠕变，导致转子(6)变形或破坏。
这种焊接铜笼型的转子(6)结构，当电动机高速运转时，端环(9)的散热是一个较大的问题，同时，端环(9)部分的结构强度也限制了转速的进一步提高。
发明内容
本发明的目的是提供一种高速感应电动机的转子结构设计，支撑转子高速旋转产生的离心力，防止构成部件的变形或破坏。
根据本发明的一种高速感应电动机的转子结构设计，包括铜笼型转子铁心绕组、动平衡-螺旋密封套和转轴。铜笼型转子铁心绕组与两侧的动平衡-螺旋密封套采用热套方式固定于转轴的中部，并由动平衡-螺旋密封套将端环径向限位。
本发明的有益效果是高速感应电动机的转子可以在220m/s的圆周线速度下稳定运行。
附图说明
图1是现有技术的高速感应电动机的转子结构的主视图。
图2是本发明的一种高速感应电动机的转子结构设计的实施例的主视图。
图3是图2中的铜笼型转子铁心绕组的主视图。
图4是铜笼型转子铁心绕组的冷旋压工艺示意图。
具体实施方式
下面结合附图描述本发明的具体实施例。如图2所示，高速感应电动机是由内部缠绕着线圈的定子(1)和插入在定子(1)内部与定子缠绕线圈(4)产生感应电流的转子(16)组成。定子(1)包括由一定形状的薄硅钢冲片(3)叠加形成的定子铁心(2)和定子铁心(2)的薄纸上缠绕的缠绕线圈(4)。
转子(16)包括：铜笼型转子铁心绕组(15)、动平衡-螺旋密封套(18)和转轴(17)。铜笼型转子铁心绕组(15)与两侧的动平衡-螺旋密封套(18)采用热套方式固定于转轴(17)的中部，并由动平衡-螺旋密封套(18)将端环(20)径向限位。
如图3所示，铜笼型转子铁心绕组(15)，包括：
采用一定厚度的圆形闭口槽转子铁心冲片(21)，将数块冲片按一定的规格长度叠压成圆筒型，由插入转子铁心(22)槽道中的导条(23)与铆接板(24)冷铆连接。铆接后的转子铁心(22)经机加后将压板(25)与铆接板(24)过盈组合，由铆接板(24)和压板(25)组成非磁性材料的端环(20)，整体构成铜笼型转子铁心绕组(15)；
导条(23)、压板(25)最好采用抗拉强度较高的冷变形硬化紫铜，铆接板(24)最好采用具有高的比强度和较高导电率的形变超硬铝合金或钛合金，在保证电动机磁学特性的前提下，使其具有足够的抗拉强度抵抗转子(16)高速旋转产生的离心力；
导条(23)与转子铁心(22)槽壁、铆接板(24)上的导条孔壁之间的间隙采用如图4所示的冷旋压工艺消除，增加相互贴合度，保证转子(16)在高速旋转时不会因导条(23)抖动而导致动不平衡现象发生；
转子铁心(22)的外圆周上相邻两导条(23)之间沿轴向采用激光焊接形成焊带(26)，增强转子(16)的机械强度；
铆接板(24)和导条(23)的铆接端部凸台与压板(25)上的浅腔台阶过盈组合，并在铆接板(24)与压板(25)的圆周端部结合处采用冷旋压工艺使两金属相互胶合，防止空气渗入端环(20)内部而氧化。
图2中，铜笼型转子铁心绕组(15)与转轴(17)热套后，端环(20)的外凸台上喷涂有一层绝缘漆(19)，防止电动机运转时的端环(20)电流通过动平衡-螺旋密封套(18)与转轴(17)短接而引起转轴(17)的附加发热。

Claims (3)

1、一种高速感应电动机的转子(16)结构设计，包括铜笼型转子铁心绕组(15)、动平衡-螺旋密封套(18)和转轴(17)。其特征是铜笼型转子铁心绕组(15)与两侧的动平衡-螺旋密封套(18)采用热套方式固定于转轴(17)的中部，并由动平衡-螺旋密封套(18)将端环(20)径向限位。
2、根据权利要求1所述的铜笼型转子铁心绕组(15)，其特征是：
采用一定厚度的圆形闭口槽转子铁心冲片(21)，将数块冲片按一定的规格长度叠压成圆筒型，由插入转子铁心(22)槽道中的导条(23)与铆接板(24)冷铆连接。铆接后的转子铁心(22)经机加后将压板(25)与铆接板(24)过盈组合，由铆接板(24)和压板(25)组成非磁性材料的端环(20)，整体构成铜笼型转子铁心绕组(15)；
导条(23)、压板(25)采用冷变形硬化紫铜，铆接板(24)采用高比强度的有色金属合金；
导条(23)与转子铁心(22)槽壁、铆接板(24)上的导条孔壁之间的间隙，采用冷旋压工艺使三者相互贴紧；
转子铁心(22)的外圆周上相邻两导条(23)之间沿轴向采用激光焊接形成焊带(26)；
铆接板(24)和导条(23)的铆接端部凸台与压板(25)上的浅腔台阶过盈组合，并在铆接板(24)与压板(25)的圆周端部结合处采用冷旋压工艺使两金属相互胶合。
3、根据权利要求1所述的一种高速感应电动机的转子(16)结构设计，其特征是铜笼型转子铁心绕组(15)与转轴(17)热套后，端环(20)的外凸台上喷涂有一层绝缘漆(19)。
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