一种交流异步直驱高速电机的制作方法

本实用新型涉及高速电机，尤其涉及一种交流异步直驱高速电机。

背景技术：

直驱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。由于直驱高速电机克服了“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。

直驱高速电机根据电机定转子的工作原理可以分为永磁型（包括永磁同步和永磁无刷直流）和交流异步型。永磁电机虽然功率密度大，效率高，但是普遍存在着使用一段时间后不同程度地退磁现象，特别是在高温和振动剧烈的环境中退磁现象更加明显。相比较而言，交流异步电机可靠性高，电磁特性对温度变化和振动不敏感，性能稳定，因而在工程上得到了非常广泛的应用。

交流异步高速电机在许多场合应用需要采用高压供电（通常为3000V，6000V，10000V），并且需要非常大的输出功率，常常达到1MW至20MW。高压大功率电机要求电机转轴能输出非常大的扭矩，对转轴的机械强度要求很高，同时由于高速运行的特点，电机转子轴系还必须有足够高的刚性和尽可能高的临界转速。

目前提高电机转子轴系刚度和临界转速的办法主要有；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，它将交流异步电机的转子（鼠笼式结构，将矽钢片联结为一体）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。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能够承受更高的临界转速、拆装方便、可减少动平衡调整次数的交流异步直驱高速电机。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种交流异步直驱高速电机，包括壳体、定子和导磁钢实心转子，所述定子装设于壳体内，所述导磁钢实心转子空套于定子内，所述导磁钢实心转子两端分别连接一半轴，所述半轴通过轴承组件支承于壳体上。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述导磁钢实心转子于外圆周面上开设有两条环向槽和多条轴向槽，所述多条轴向槽设于两条环向槽之间，各轴向槽的端部均与环向槽连通，所述环向槽内嵌设铜端环，所述轴向槽内嵌设铜导条。

所述铜端环和铜导条均与导磁钢实心转子焊接连接。

所述导磁钢实心转子与半轴通过沿圆周方向均匀分布的多个螺钉连接，所述多个螺钉的径向位置低于环向槽和轴向槽的径向槽底位置。

所述螺钉伸入导磁钢实心转子的深度不超过铜端环的轴向位置。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型的交流异步直驱高速电机，导磁钢实心转子两端分别连接一半轴，半轴通过轴承组件支承于壳体上，导磁钢实心转子比传统硅钢片转子具有更高的强度，能够承受更高的临界转速，传统硅钢片转子能够承受的最高线速度通常在180m/s左右，但是本实用新型的导磁钢实心转子能够承受的最高线速度可达250m/s；导磁钢实心转子与半轴的连接工艺非常简单，装配拆卸都很方便，且不会损坏零件，避免了现有拉杆转子装拆不便、容易损害零件的不足；因为现有矽钢片转子高速运行一段时间后会重新进行应力分布，转子动平衡会被破坏，因此矽钢片转子装配需要进行多次动平衡，但是本实用新型的导磁钢实心转子由于连接牢固、质量分布稳定，高速运行一般不会破坏轴系的动平衡，因此可以减少动平衡调整的次数。导磁钢实心转子与半轴通过沿圆周方向均匀分布的多个螺钉连接，其总体的连接拉力比拉杆转子的拉力更大，抵抗弯矩变形的能力也更大。

附图说明

图1是本实用新型交流异步直驱高速电机实施例的结构示意图。

图2是图1中导磁钢实心转子的A-A剖面视图。

图3是图1中导磁钢实心转子的B-B剖面视图。

图4是图1中导磁钢实心转子的C-C剖面视图。

图中各标号标示：

1、壳体；2、定子；3、导磁钢实心转子；31、环向槽；32、轴向槽；4、半轴；5、轴承组件；6、铜端环；7、铜导条；8、螺钉。

具体实施方式

如图1、图2、图3和图4所示，本实施例的交流异步直驱高速电机，包括壳体1、定子2和导磁钢实心转子3，定子2装设于壳体1内，导磁钢实心转子3空套于定子2内，导磁钢实心转子3两端分别连接一半轴4，半轴4通过轴承组件5支承于壳体1上。本实用新型的交流异步直驱高速电机，导磁钢实心转子3比传统硅钢片转子具有更高的强度，能够承受更高的临界转速，传统硅钢片转子能够承受的最高线速度通常在180m/s左右，但是本实用新型的导磁钢实心转子3能够承受的最高线速度可达250m/s；导磁钢实心转子3与半轴4的连接工艺非常简单，装配拆卸都很方便，且不会损坏零件，避免了现有拉杆转子装拆不便、容易损害零件的不足；因为现有矽钢片转子高速运行一段时间后会重新进行应力分布，转子动平衡会被破坏，因此矽钢片转子装配需要进行多次动平衡，但是本实用新型的导磁钢实心转子3由于连接牢固、质量分布稳定，高速运行一般不会破坏轴系的动平衡，因此可以减少动平衡调整的次数。

本实施例中，导磁钢实心转子3于外圆周面上开设有两条环向槽31和多条轴向槽32，多条轴向槽32设于两条环向槽31之间，各轴向槽32的端部均与环向槽31连通，环向槽31内嵌设铜端环6，轴向槽32内嵌设铜导条7，嵌设于槽内的结构可以增加铜端环6和铜导条7与导磁钢实心转子3基体的接触面积和连接强度，铜端环6的外侧有一定宽度的基体材料保护，且使基体材料可以用于与半轴的联结，而不至于影响电机转子的电磁性能；铜端环6和铜导条7均与导磁钢实心转子3焊接连接，通过高压焊接工艺构成鼠笼式实心转子结构，可增强转子整体强度。

本实施例中，导磁钢实心转子3与半轴4通过沿圆周方向均匀分布的多个螺钉8连接，其总体的连接拉力比拉杆转子的拉力更大。多个螺钉8的径向位置低于环向槽31和轴向槽32的径向槽底位置，螺钉8伸入导磁钢实心转子3的深度不超过铜端环6的轴向位置，使导磁钢实心转子3的最小实体厚度尽可能放大，从而降低薄弱环节在离心力作用下受损的风险。本实施例中，螺钉8的拉力点靠近转子外圆，相对于轴心的力臂长，所以抵抗弯矩变形的能力也更大。

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。