CN206272375U - 基于高刚度转子结构的高速电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于高刚度转子结构的高速电机，包括转轴和装设于转轴上的转子，所述转子与转轴过盈配合，所述转轴上于转子两端均装设有向转子施加轴向压力的预紧组件。该基于高刚度转子结构的高速电机具有轴系抗弯刚度高、整体性强、高速运转风险低的优点。

Description

基于高刚度转子结构的高速电机

技术领域

本实用新型涉及高速电机，尤其涉及基于高刚度转子结构的高速电机。

背景技术

高速电机是一种取代“传统低速电机+齿轮箱或皮带传动系统”的新型产品，可广泛应用于蒸汽压缩机、制冷压缩机、空气压缩机、鼓风机、膨胀机、燃气轮机发电、余热发电、脱硫除尘等高速透平机械领域。由于高速电机克服了“传统低速电机+齿轮箱或皮带传动系统”的能耗高、噪音大、振动大、故障点多等不足，可以获得显著的增效、节能、降噪的效果，因而近年来市场对高速电机的需求越来越迫切。

但高速电机要在工业领域广泛应用，首先需要解决高速电机转子轴系高速旋转时的运动稳定性问题。如果稳定性解决得不好，高速电机不但不能带来增效、节能、降噪的好处，反而会产生剧烈的振动和噪声，严重时甚至会发生转轴断裂、电机转子扫膛、高速运转的叶轮或涡轮飞出等恶性事故，进而造成重大的设备安全和人身安全事故。

而要提高高速电机转子轴系高速旋转时的稳定性，最行之有效的办法是增加电机转子轴系的刚度。目前增加电机转子轴系刚度的办法主要有：增加转轴直径；缩短轴承跨距；提高主轴材料强度；将电机转子与转轴过盈联结；采用“拉杆转子”结构等等。

“增加转轴直径；缩短轴承跨距；提高主轴材料强度”的方法目前在工程领域已被广泛应用。但当材料性能和机械结构尺寸空间挖掘到一定限度后，就很难再继续进一步提高轴系的刚度。

“将电机转子与转轴过盈联结”的方法，也是目前高速电机领域增强转轴刚度广泛应用的方法。该方法的主要不足是：转子过盈联结到转轴上之后，很难拆卸；即使采用专门的工装设备，也存在拆卸成本高、操作时间长、容易损坏电机转子内孔和转轴外表面的缺点。

“拉杆转子”是国内外高速透平机械领域已经采用的一种方法，它将电机转子套在前后两个“半轴”之上，两个“半轴”之间采用拉杆联结，转子轴系在拉杆的拉力作用下变成一个整体。由于拉杆作用增加了电机转子端面的抗弯刚度，这种结构也能够起到增加转子轴系刚度的效果。但是“拉杆转子”结构也存在着明显不足：一是需要专门的工装设备，装配工艺过程复杂，对装配师傅的技能要求较高，对拉杆的拉力和变形控制要求很严格；二是轴系装配好之后一般很难再拆卸，如果拆卸通常会采取“破坏”某个零件的形式来保全其他零件；三是一旦拉杆出现质量问题，将面临导致转子轴系断裂、发生恶性事故的风险。

由于现有的高速电机转子轴系存在着上述缺点，导致高速电机未能在压缩机、鼓风机、膨胀机、燃气轮机发电、余热发电、脱硫除尘等高速透平机械领域广泛应用。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种轴系抗弯刚度高、整体性强、高速运转风险低的基于高刚度转子结构的高速电机。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种基于高刚度转子结构的高速电机，包括转轴和装设于转轴上的转子，所述转子与转轴过盈配合，所述转轴上于转子两端均装设有向转子施加轴向压力的预紧组件。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述预紧组件包括预紧螺母和调整环，所述预紧螺母与转轴螺纹连接，所述调整环套设于转轴上，且调整环压紧于预紧螺母与转子之间。

所述调整环与转轴紧配合。

所述调整环与转子的接触面积大于所述预紧螺母与调整环的接触面积。

所述转轴上于调整环与转子接触处设有环槽。

所述转子与转轴之间的过盈配合为锥面过盈配合。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型的基于高刚度转子结构的高速电机，转子与转轴过盈配合具有过盈连接增强刚度的效果，同时，转轴上于转子两端均装设有向转子施加轴向压力的预紧组件具有拉杆转子的增强刚度的效果，两者综合使得轴系的抗弯刚度比单独的过盈连接转子或拉杆转子的刚度都更高；在增加转子轴系刚度的同时，本结构保证了转轴零件整体结构的完整性，避免了拉杆转子“半轴”结构带来的高速运转风险。转子两端装设的预紧组件包括预紧螺母和调整环，预紧螺母与转轴螺纹连接，调整环套设于转轴上，且调整环压紧于预紧螺母与转子之间，预紧螺母和调整环可以方便地在转轴上左右移动，既可调整调整环与电机转子端面之间的间隙，又可以对电机转子端面进行压紧和压力调整，解决了传统结构采用转轴轴肩作为一端止推所造成的轴向间隙难控制、过盈套装冷却后间隙变化、轴系刚度不能获得理想效果的一系列难题。转子与转轴之间的过盈配合为锥面过盈配合，可以方便地实现电机转子从转轴锥面上脱离，解决了传统柱面过盈配合带来的电机转子拆卸难题，避免了拆卸过程中易造成转轴外圆和电机转子内孔表面损伤的风险；同时，配合转子两端的预紧组件，可通过预紧组件辅助转子的快速拆卸，无需配备专用工装压出转子。

附图说明

图1是本实用新型基于高刚度转子结构的高速电机实施例的结构示意图。

图2是图1中I处的放大图。

图中各标号标示：

1、转轴；11、环槽；2、转子；3、预紧组件；31、预紧螺母；32、调整环。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实施例的基于高刚度转子结构的高速电机，包括转轴1和装设于转轴1上的转子2，转子2与转轴1过盈配合，转轴1上于转子2两端均装设有向转子2施加轴向压力的预紧组件3。本实用新型的基于高刚度转子结构的高速电机，转子2与转轴1过盈配合具有过盈连接增强刚度的效果，同时，转轴1上于转子2两端均装设有预紧组件3具有拉杆转子的增强刚度的效果，两者综合使得轴系的抗弯刚度比单独的过盈连接转子或拉杆转子的刚度都更高；在增加转子轴系刚度的同时，本结构保证了转轴零件整体结构的完整性，避免了拉杆转子“半轴”结构带来的高速运转风险。

本实施例中，预紧组件3包括预紧螺母31和调整环32，预紧螺母31与转轴1螺纹连接，调整环32套设于转轴1上，且调整环32压紧于预紧螺母31与转子2之间，预紧螺母31和调整环32可以方便地在转轴1上左右移动，既可调整调整环32与电机转子2端面之间的间隙，又可以对电机转子2的端面进行压紧和压力调整，解决了传统结构采用转轴轴肩作为一端止推所造成的轴向间隙难控制、过盈套装冷却后间隙变化、轴系刚度不能获得理想效果的一系列难题。同时，调整环32又兼作轴系动平衡环，通过加重或减重对轴系动平衡进行调整。

本实施例中，调整环32与转轴1紧配合，调整环32与转子2的接触面积大于预紧螺母31与调整环32的接触面积，转轴1上于调整环32与转子2接触处设有环槽11，该环槽11既用于加工时的退刀，又可确保调整环32与转子2的充分接触。

本实施例中，转子2与转轴1之间的过盈配合为锥面过盈配合，锥面角度确保电机转子2的锥面与转轴1的锥面能实现摩擦自锁。锥面过盈配合可以方便地实现电机转子2从转轴1的锥面上脱离，解决了传统柱面过盈配合带来的电机转子拆卸难题，避免了拆卸过程中易造成转轴外圆和电机转子内孔表面损伤的风险；同时，配合转子2两端的预紧组件3，可通过预紧组件3辅助转子2的快速拆卸，无需配备专用工装压出转子2。本实施例中，转子2与转轴1的锥面长度基本相等，且锥面两端基本对齐，在其他实施例中，转子2与转轴1的锥面长度可不相等，且锥面的两端可不对齐。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种基于高刚度转子结构的高速电机，包括转轴（1）和装设于转轴（1）上的转子（2），其特征在于：所述转子（2）与转轴（1）过盈配合，所述转轴（1）上于转子（2）两端均装设有向转子（2）施加轴向压力的预紧组件（3）。

2.根据权利要求1所述的基于高刚度转子结构的高速电机，其特征在于：所述预紧组件（3）包括预紧螺母（31）和调整环（32），所述预紧螺母（31）与转轴（1）螺纹连接，所述调整环（32）套设于转轴（1）上，且调整环（32）压紧于预紧螺母（31）与转子（2）之间。

3.根据权利要求2所述的基于高刚度转子结构的高速电机，其特征在于：所述调整环（32）与转轴（1）紧配合。

4.根据权利要求3所述的基于高刚度转子结构的高速电机，其特征在于：所述调整环（32）与转子（2）的接触面积大于所述预紧螺母（31）与调整环（32）的接触面积。

5.根据权利要求4所述的基于高刚度转子结构的高速电机，其特征在于：所述转轴（1）上于调整环（32）与转子（2）接触处设有环槽（11）。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的基于高刚度转子结构的高速电机，其特征在于：所述转子（2）与转轴（1）之间的过盈配合为锥面过盈配合。