YLKS2300—14/173010kV大推力立式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)與研制

黃麗芹　張騰雨

摘要：文章討論了YLKS2300-14/173010kV大推力立式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)研制過程。圍繞著設(shè)計(jì)過程中各個(gè)部分進(jìn)行了分析設(shè)計(jì)，為今后設(shè)計(jì)制造大推力立式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：大推力立式籠型異步電動(dòng)機(jī)；推力；設(shè)計(jì)；研制

YLKS大推力立式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)用于拖動(dòng)循環(huán)水泵，滿足其大推力要求，提供旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，并與其組成機(jī)組提供冷卻水，適用于電站、水利、化工等行業(yè)，我公司研制開發(fā)了YLKS大推力立式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品。文章對(duì)該電機(jī)的設(shè)計(jì)與研制進(jìn)行了分析，為我公司發(fā)展大型立式電機(jī)系列產(chǎn)品打下堅(jiān)定的基礎(chǔ)。

1.大推力立式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)過程分析

1.1電磁設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)要求，確定電機(jī)的電磁負(fù)荷以及與電磁性能有關(guān)的有效部分的尺寸，包含電機(jī)的定轉(zhuǎn)子沖片和鐵心尺寸及繞組數(shù)據(jù)等，選定材料，并核算電磁性能和有關(guān)參數(shù)。定子齒部磁1.44T，軛部磁1.30T，轉(zhuǎn)子齒部磁1.48T，軛部磁1.25T。定子采用雙層疊繞組，定子繞組形式Y(jié)接，轉(zhuǎn)子采用梯形銅排，并聯(lián)支路數(shù)選為2。

1.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

YLKS2300-14/173010kV大推力立式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，由于需要承受水泵引起向下最大500kN軸向推力，上軸承采用國(guó)內(nèi)最新結(jié)構(gòu)形式的推力軸承，下軸承采用輕系列的圓柱滾動(dòng)軸承，電機(jī)兩側(cè)裝有空一水冷卻器，主接線盒、測(cè)溫、加接器接線盒在同側(cè)。本電機(jī)主要由定子、轉(zhuǎn)子、推力軸承、滾動(dòng)軸承、空一水冷卻器、風(fēng)扇、接線盒等幾大部分組成。

1.2.1定子。定子由定子鐵芯、定子線圈、機(jī)座、定子測(cè)溫元件、接線盒和空間加熱器等部分組成，結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。

（1）定子鐵心。定子鐵芯由優(yōu)質(zhì)冷軋電工鋼片疊壓而成，定子沖片采用扇形片，整圓共108槽，沖片疊壓系數(shù)不低于0.95。

（2）定子機(jī)座。機(jī)座是需要承受扭轉(zhuǎn)負(fù)荷，軸的彎曲應(yīng)力和電機(jī)本身重量，而立式電機(jī)與普通的臥式電機(jī)不同，還需要承受負(fù)載水泵引起的軸向力。故設(shè)計(jì)成由底腳板及壁板組成的鋼板焊接而成的箱式機(jī)座，通過對(duì)機(jī)座進(jìn)行了有限元分析計(jì)算，加強(qiáng)了機(jī)座整體的強(qiáng)度，從而能夠承受500kN軸向推力。

（3）定子繞組。定子繞組為雙層疊繞組，材料采用自粘性雙玻璃絲包雙薄膜繞包銅扁線GLEMB-155/0.7-2YN，下線前定子鐵芯噴整浸防暈低阻漆X871-2，下線后用環(huán)氧引拔槽楔固定，線圈按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行耐壓及防電暈試驗(yàn)后，整個(gè)定子采用VPI真空加壓浸漆工藝。

1.2.2轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子主要由轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子支架、導(dǎo)條、端環(huán)、內(nèi)風(fēng)扇等部分組成。

（1）轉(zhuǎn)子支架。轉(zhuǎn)子支架由支架轂、輪輻、輻板組成。為增加支架剛性和強(qiáng)度，在輻板與支架轂間增加了12根立筋。用雙邊連續(xù)深層充填焊焊接在一起，焊后進(jìn)行熱處理，以便消除內(nèi)應(yīng)力。支架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度好，強(qiáng)度提高，可承受較大的轉(zhuǎn)子重量。

（2）轉(zhuǎn)軸。轉(zhuǎn)軸采用45#碳素鋼，軸上熱套轉(zhuǎn)子支架。轉(zhuǎn)子支架與軸為過盈配合，熱套安裝，并利用平鍵進(jìn)行支架與軸的周向定位。從而保證了支撐轉(zhuǎn)子鐵芯和輸出機(jī)械轉(zhuǎn)矩，可以將轉(zhuǎn)矩傳遞給負(fù)載而不斷裂或者彎曲變形。

（3）轉(zhuǎn)子鐵芯。轉(zhuǎn)子鐵芯采用鼠籠式結(jié)構(gòu)，與我公司以前設(shè)計(jì)的大型立式電機(jī)有所不同，這次鐵芯沖片采用梯形槽散形片，采用50W470硅鋼片，質(zhì)量好，毛刺小。

（4）銅排與端環(huán)。轉(zhuǎn)子銅排裝入轉(zhuǎn)子鐵芯后，采用風(fēng)鎬漲緊技術(shù)，并與端環(huán)通過BPSl00/8000中頻焊機(jī)進(jìn)行焊接，防止電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中造成導(dǎo)條斷裂，焊接牢固。保證此電機(jī)安全可靠運(yùn)行。

1.2.3軸承。上軸承采用上導(dǎo)及推力式滑動(dòng)軸承，主要包括導(dǎo)軸瓦、推力瓦、推力頭、上機(jī)架、上導(dǎo)軸承座、鎖圈和油封等。采用一體式焊接技術(shù)，將推力軸承的上機(jī)架、上導(dǎo)軸承座及軸承油封裝置一體式焊接，整體緊湊，通過上機(jī)架、推力瓦和機(jī)座承受軸向推力、導(dǎo)向瓦和下軸承調(diào)節(jié)固定轉(zhuǎn)子。經(jīng)有限元分析，上軸承最大位移量為0.303mm（標(biāo)準(zhǔn)0.4mm），最大應(yīng)力為48MPa，小于鋼的最大應(yīng)力220MPa，能夠承受由負(fù)載水泵引起的軸向推力500kN。

1.2.4通風(fēng)系統(tǒng)。電機(jī)采用兩端對(duì)稱進(jìn)風(fēng)的徑向通風(fēng)系統(tǒng)。在電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯上下兩端裝有兩排風(fēng)葉式風(fēng)扇。它將電機(jī)內(nèi)部熱氣流經(jīng)過電機(jī)中心吹入到兩側(cè)的水冷卻器內(nèi)，經(jīng)過水冷卻器的冷卻后，將熱量帶走，再由水冷卻器兩側(cè)進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部，使電機(jī)各部分的溫升能較均勻地分布，從而降低最高局部溫升，提高絕緣壽命，同時(shí)提高電機(jī)的使用壽命。

2.結(jié)語

在這次YLKS2500-12/173010kV大推力立式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)、制造過程中，由于可借鑒的資料很少，電機(jī)承載軸向推力大，設(shè)計(jì)難度較大，該電機(jī)的設(shè)計(jì)制造成功對(duì)今后該類電機(jī)的設(shè)計(jì)有著有益的啟示。