YKS560—2高速撓性軸三相異步電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)與研制

李忱+劉楊

（泰豪沈陽電機(jī)有限公司，遼寧 沈陽 110000）

【摘要】本文討論了YKS560-2高速撓性軸三相異步電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)與研制過程。圍繞著設(shè)計(jì)過程中各部分進(jìn)行了分析，為今后設(shè)計(jì)制造高速撓性軸三相異步電動(dòng)機(jī)積累了經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】高速三相異步電動(dòng)機(jī)；撓性轉(zhuǎn)軸；端蓋滑動(dòng)軸承；設(shè)計(jì)；研制

1前言

該YKS560-2高速三相異步電動(dòng)機(jī)是給水泵電動(dòng)機(jī)，由于該電機(jī)電壓等級為10kV，功率為1800Kw，為使電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)分布合理，需加長電機(jī)機(jī)座，并采用撓性轉(zhuǎn)軸，已達(dá)到電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。

2電動(dòng)機(jī)的基本技術(shù)參數(shù)

2.1電動(dòng)機(jī)額定參數(shù)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

電機(jī)型號(hào)：YKS560-2；

額定功率：1800kW；

額定電壓：10000V；

額定電流：118A；

額定頻率：50Hz；

額定轉(zhuǎn)速：2982r/min；

絕緣等級：F級；

防護(hù)等級：IP54；

冷卻方式：IC81W；

結(jié)構(gòu)及安裝型式：IMB3。

2.2依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

GB755《旋轉(zhuǎn)電機(jī) 定額和性能》；

JBT10315.1-2013《高壓三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)條件第1部分：YKS、YKS-W、YQF系列（機(jī)座號(hào)355-630）》；

GBT 1032-2012《三相異步電動(dòng)機(jī)試驗(yàn)方法》。

3高速三相異步電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)過程分析

3.1電磁設(shè)計(jì)

根據(jù)技術(shù)設(shè)計(jì)任務(wù)書，確定電機(jī)的電磁負(fù)荷以及與電磁性能相關(guān)的有效尺寸，包括定、轉(zhuǎn)子沖片及鐵芯尺寸，繞組數(shù)據(jù)等。在設(shè)計(jì)過程中，既要考慮堅(jiān)固電機(jī)各項(xiàng)性能指標(biāo)要求，又要考慮成本，并且溫升留有合理裕度。定子齒磁密1.46T，定子軛磁密1.35T，轉(zhuǎn)子齒磁密1.53T，轉(zhuǎn)子軛磁密1.34T，定子繞組采用雙層疊繞組，并聯(lián)支路數(shù)為1。

3.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)電機(jī)的使用要求、技術(shù)條件以及電磁設(shè)計(jì)所確定的有關(guān)數(shù)據(jù)，確定電機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)、零部件尺寸，材料的規(guī)格、性能及加工要求。YKS560-2高速三相異步電動(dòng)機(jī)中心高確定為560mm，防護(hù)等級IP54，由機(jī)座、定子、轉(zhuǎn)子、空-水冷卻器、軸承、接線盒和空間加熱器等組成，如圖1所示。

3.2.1定子

定子由定子鐵芯、定子線圈、定子測溫元件、機(jī)座等部分組成。

（1）定子鐵芯

定子沖片采用50W470優(yōu)質(zhì)冷軋電工鋼片做導(dǎo)磁材料，解決了熱軋硅鋼片因厚度不均，鐵心迭壓后出現(xiàn)較大偏差的問題，又減少了鐵耗，降低了振動(dòng)和噪聲。定子鐵芯用8根筋與機(jī)座的環(huán)筋板固定，并用固定片焊接牢固，保證定子鐵芯的穩(wěn)定性。

（2）定子線圈

定子繞組為雙層疊繞組，材料采用自粘性單玻璃絲包薄膜繞包銅扁線GLEMB-155/0.60-2YN，下線后用半導(dǎo)體環(huán)氧引拔槽楔3941固定，所有接線采用銀磷銅焊料（BAg15CuZn）焊牢。定子引線與接頭采用強(qiáng)力冷擠壓后搪錫，線圈按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行耐壓試驗(yàn)后，整個(gè)定子采用VPI真空加壓浸漆工藝，繞組端部和直線部位固化成整體，增加線圈的機(jī)械強(qiáng)度，浸漬漆充分占滿槽內(nèi)空間，提高散熱性能，最后繞組端部表面噴環(huán)氧敷蓋漆。

（3）機(jī)座

機(jī)座是電機(jī)主要結(jié)構(gòu)件之一。定、轉(zhuǎn)子及冷卻器等都裝在它上面。它需承受扭轉(zhuǎn)負(fù)荷，軸的彎曲應(yīng)力和電機(jī)本身重量，為滿足這些要求，機(jī)座設(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，加強(qiáng)了機(jī)座整體的強(qiáng)度，使電機(jī)能安全穩(wěn)定的運(yùn)行。機(jī)座內(nèi)部采用環(huán)氧玻璃鋼壓制的圓筒狀導(dǎo)風(fēng)裝置，提高了電機(jī)的散熱效果。

3.2.2轉(zhuǎn)子

轉(zhuǎn)子主要由轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)子鐵芯等組成。

（1）轉(zhuǎn)軸。轉(zhuǎn)軸采用40CrⅡ*JB/T1271，抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度較高，有較高的疲勞強(qiáng)度和良好的韌性。

（2）轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子采用鼠籠式結(jié)構(gòu)，鐵芯沖片槽型采用凸形結(jié)構(gòu)。采用50W470優(yōu)質(zhì)冷軋電工鋼片，質(zhì)量好，單位鐵耗小。

（3）轉(zhuǎn)軸計(jì)算。經(jīng)過計(jì)算：轉(zhuǎn)軸的臨界轉(zhuǎn)速為2276r/min，小于2400r/min；電機(jī)的氣隙百分?jǐn)?shù)為4.34%，小于8%；

3.2.3軸承

軸承采用國產(chǎn)端蓋式滑動(dòng)軸承，軸承型號(hào)為軸伸端DQW14-125，非軸伸端DQW14-125（J）。軸承測溫元件采用WZP2-24S。潤滑油采用油VG32，壓力供油，為了防止產(chǎn)生軸電流，在非軸伸端進(jìn)行絕緣處理。

3.2.4空-水冷卻器

空-水冷卻器由鋼板和冷卻水管焊接而成。冷卻器中水冷卻管為穿片式，基管材質(zhì)為紫銅，散熱片材質(zhì)為鋁，冷卻器進(jìn)水溫度為33℃，工作壓力為0.2-0.4MPa，冷卻器外部有進(jìn)水法蘭及出水法蘭，與冷卻器內(nèi)部的冷卻水管相連，內(nèi)部設(shè)有接水盤，以防止冷卻水滲漏到電機(jī)內(nèi)部。

3結(jié)語

將電機(jī)主要性能參數(shù)設(shè)計(jì)值與試驗(yàn)值對比，可以看出該產(chǎn)品性能指標(biāo)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，電機(jī)如期合格出廠。該電機(jī)電磁設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是成功的，電機(jī)振動(dòng)及噪聲都在允許范圍內(nèi)。為今后設(shè)計(jì)制造高速撓性軸三相異步電動(dòng)機(jī)積累了經(jīng)驗(yàn)。

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[3]傅豐禮，唐孝鎬.異步電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001