一种提高稳定性的发电机转子动力特性参数均匀化结构的制作方法

本发明涉及发电机技术领域，特别涉及一种提高稳定性的发电机转子动力特性参数均匀化结构。

背景技术：

在实际的工业生产中，存在着一大类具有非对称转子或定子的旋转机械，如发电机、电动机、曲轴、风机以及裂纹转子等。从严格的定义出发，完全对称的转子系统应当同时具有轴对称的转子以及各向同性的支承结构，这对于绝大多数的旋转机械是非常严苛的条件。实际的转子结构为了实现特定的功能，往往需要在其上安装相应的工作部件，如汽轮机发电机转子为了满足发电要求，需要在轴的本体上面开槽，轴的本体分为大齿和小齿，转子为非对称结构。此时转子支承系统的运动微分方程中包含周期时变系数，在力学上属于参数振动系统。转子非对称在某些情况下会导致系统响应放大，加剧整机振动，同时转子本身的稳定性也会受到影响，严重时甚至损伤设备。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种提高稳定性的发电机转子动力特性参数均匀化结构，以克服上述现有技术的不足；本发明在提高转子稳定性的同时，降低转子的振动响应。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种提高稳定性的发电机转子动力特性参数均匀化结构，包括转子铁芯、左侧部件和右侧部件，转子铁芯的圆周两侧面开有若干线槽；转子铁芯内部套有与转子铁芯同轴的空心轴，空心轴上沿轴向开有两个内部通孔；空心轴和转子铁芯的左右端部均有突出的窄键；电机转子左侧部件和右侧部件端部突出的宽键插入空心轴和转子铁芯的左右端部对应的窄键中，限制转子铁芯和空心轴的相对转动。

进一步的，电机转子左侧部件、右侧部件、转子铁芯和空心轴通过拉杆和拉杆螺母紧固连接。

进一步的，转子铁芯两端的左侧部件和右侧部件上均布置有用于散热的冷却风扇。

进一步的，内部通孔为偏心通孔，空心轴的两个内部通孔各对应转子铁芯未设置线槽的一侧设置，空心轴的内部通孔与转子铁芯的侧面线槽相匹配，抵消由于线槽导致的转子铁芯轴截面两个主方向上惯性矩的不相等。

进一步的，内部通孔为半圆形内部通孔。

进一步的，内部通孔的各转角处均为圆滑过渡。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1)空心轴与实心轴相比，能够节约制造材料，改善轴承承重性能，减小轴的挠度，此外，从临界转速来看，同等直径空心轴的临界转速更高，此外采用可拆卸结构，便于加工和装配；

2)空心轴上的内部通孔的各转角处均为圆滑过渡，能够很大程度地避免初始裂纹的产生；

3)空心轴的轴截面和转子铁芯的截面相匹配，可以减少转子两个主方向上惯性矩的差别，提高转子的稳定性；

4)空心轴可绕中心轴旋转任意角度，通过与转子铁芯的相互匹配，可避免因制造误差或使用过程中的磨损所导致的两个主方向上的惯性矩偏差；

5)空心轴上的内部通孔可以进行反复切削，以避免因结构改造或使用过程中的磨损所导致的两个主方向上的惯性矩偏差；

6)综合以上几点，本发明可以提高转子的稳定性，减少转子的振动幅值。

附图说明

图1为某现有非对称发电机转子的位移响应随转速变化关系；

图2为本发明一种提高稳定性的发电机转子动力特性参数均匀化结构的三维视图；

图3为本发明一种提高稳定性的发电机转子动力特性参数均匀化结构的空心轴和转子铁芯三维视图；

图4为本发明一种提高稳定性的发电机转子动力特性参数均匀化结构的右侧部件三维视图；

图5为本发明一种提高稳定性的发电机转子动力特性参数均匀化结构的左侧部件三维视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

参见图2至图5所示，本发明一种提高稳定性的发电机转子动力特性参数均匀化结构，包括转子铁芯1，转子铁芯1的圆周两侧面开有若干线槽2。转子铁芯1内部套有与转子铁芯1同轴的空心轴3，空心轴3上沿轴向开有两个半圆形内部通孔4，且空心轴3可绕转子铁芯1中心轴旋转任意角度。空心轴3和转子铁芯1的左右端部均有突出的窄键5，与电机转子左侧部件7和右侧部件8端部突出的宽键6相匹配；电机转子左侧部件7和右侧部件8端部突出的宽键6插入空心轴3和转子铁芯1的左右端部对应的窄键5中，可限制转子铁芯1和空心轴3的相对转动。电机转子左侧部件7、右侧部件8、转子铁芯1和空心轴3通过拉杆9和拉杆螺母10紧固连接。转子铁芯1两端分别布置有用于散热的冷却风扇11。

空心轴3上的内部通孔4的各转角处均为圆滑过渡，能够很大程度地避免初始裂纹的产生。

某现有非对称发电机转子的位移响应随转速变化关系如附图中的图1所示，其中红色虚线之间的区域为失稳区间，失稳区间内的位移响应会随时间增加呈指数增加，最终导致失稳，失稳现象产生的原因是轴截面两个主方向上惯性矩的不相等。

空心轴3的两个内部通孔4各对应转子铁芯1未设置线槽的一侧设置，空心轴3的内部通孔4与转子铁芯1的侧面线槽2相匹配，抵消由于线槽2导致的转子铁芯1轴截面两个主方向上惯性矩的不相等，减小转子两个方向上惯性矩的差别，提高转子稳定性。

空心轴3可绕转子铁芯1中心轴旋转一定角度，通过内部通孔4与转子铁芯1的相互匹配，可避免因制造误差或使用过程中的磨损所导致的两个主方向上的惯性矩偏差。

空心轴3上的内部通孔4可以进行反复切削，以避免因结构改造或使用过程中的磨损所导致的两个主方向上的惯性矩偏差。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此。凡依本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，均应视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开一种提高稳定性的发电机转子动力特性参数均匀化结构，包括转子铁芯、左侧部件和右侧部件，转子铁芯的圆周两侧面开有若干线槽；转子铁芯内部套有与转子铁芯同轴的空心轴，空心轴上沿轴向开有两个内部通孔；空心轴和转子铁芯的左右端部均有突出的窄键；电机转子左侧部件和右侧部件端部突出的宽键插入空心轴和转子铁芯的左右端部对应的窄键中，限制转子铁芯和空心轴的相对转动。本发明便于加工和装配，能够节约制造材料，改善轴承承重性能。通过空心轴和转子铁芯的配合，能够减少转子两个主方向上惯性矩的差别，提高转子的稳定性，减少转子的振动幅值。

技术研发人员：谢永慧;郑召利;张荻
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：2017.07.24
技术公布日：2017.12.01