YR系列繞線轉子三相異步電動機的雙軸伸結構設計

【摘 要】 本文介紹了一種新的繞線轉子三相異步電動機雙軸伸結構設計方案。文中提出了結構設計難點，給出了比較具體的轉子引線引出結構設計思路與結構說明。對同類產品的設計具有較好的參考意義。同時，對電動機的選型以及功能設備的系統設計提供了較好的思路。

【關鍵詞】 繞線轉子三相異步電動機 結構設計 雙軸伸

1 前言

YR系列繞線轉子三相異步電動機作為一種通用的驅動設備，由于其啟動性能可調的特點，被廣泛應用作壓縮機、破碎機、磨機、軋機及風機、水泵等的驅動設備。近年來，隨著國家對安全生產要求的提高以及設計院對驅動系統簡化設計的要求，大型三相異步電動機較多地被設計制造成雙軸伸轉子結構。對于籠型電動機來說，要實現這一要求比較簡單；對于繞線型三相異步電動機，要實現這樣的要求是有一定的難度的。筆者根據繞組型異步電動機的設計特點，借鑒中小型汽輪發電機的結構特點，較好地解決了 YR系列繞線轉子三相異步電動機的雙軸伸結構設計問題。為各種主機設備的驅動電機選型及系統設計提供了一種新的思路。

2 結構設計與思路

2.1 現有結構方式

國家標準 JB/T7594、JB/T10445和 JB/T13957對于繞線轉子三相異步電動機的結構均給出了滑環在內和滑環在外兩種結構。根據設計制造經驗，滑環在內結構以其設計制造結構簡單，電氣連接方便而很受制造廠和用戶的歡迎。但由于滑環部分與電動機本體之間的密封問題難于解決，使得滑環部分產生的碳粉很容易進入電動機本體內部，從而對定、轉子鐵芯及繞組產生污染，帶來與電氣絕緣相關的一系列問題。因此，目前多數電動機制造廠家更愿意采用滑環在外的結構。

滑環在外的結構，將滑環部分分離出電動機本體之外，成為一個獨立的整體，這樣不但解決了碳粉對鐵芯及繞組的污染問題，也為電動機的日常維護帶來了方便。但這樣的結構也僅僅適用于單軸伸的電機結構。采用滑環在外結構，要實現雙軸伸的結構設計是很難實現的。轉子本體與滑環連接一般采用電纜連接或銅箔連接，這種結構要求電纜或銅箔必須從空心軸中沿徑向穿入并穿出。這在工藝上是很難實現的。因此，電動機制造廠家在接到用戶提出的雙軸伸結構要求時，往往采用滑環在內的設計結構，在滿足用戶結構性能要求的同時，犧牲了電動機的整體安全可靠性。

2.2 新結構的提出和特點

兩年前，我公司接到一個出口產品的設計任務，電機型號為 YRKK800-6 3100kW 6.6kV，要求帶輔傳軸伸。接到這個設計任務時，曾經考慮過多種設計方案，若采用滑環在內的結構，很容易實現。但考慮到其存在的安全隱患和維護成本，最終放棄了這個結構。而采用滑環在外的結構，就必須解決滑環與轉子本體間的電氣連接問題，必須解決電氣連接沿空心軸的引入與引出問題。最后，根據自己曾經從事過多年中小型無刷勵磁汽輪發電機設計經驗，成功地解決了這一結構難題。

這種結構的特點是將所有的電氣連接均采用成型預制件，硬連接。要求預制件具有一定的尺寸與空間精度。參照發電機的轉子結構設計，筆者把滑環在外的雙軸伸繞線轉子穿線結構由通常的電纜或銅箔結構改成了絕緣硬銅棒結構，成功地解決了電纜或銅箔只能穿入不能穿出的難題。結構如下圖所示。電動機轉軸為空心軸，在靠近轉子引線端部部位和軸頸以外的相應部位垂直于軸表面鉆 3對孔。每對孔沿軸中心呈 120°分布，在軸向上，考慮到孔對軸強度的影響，相鄰孔間按照一定間距分布。絕緣銅棒與軸對應的位置設計成相應的螺孔結構。必要的話，軸與絕緣銅棒可以進行配鉆。

（圖1）根據以上的結構考慮，筆者在 YRKK80

0-6 3100kW 6.6kV電動機上進行了結構試用，該結構電動機在制造過程中沒有出現任何的工藝不適用問題，電氣檢測一次合格。樣機在用戶現場投入使用至今，運行正常。

3 需要注意的問題說明

3.1 絕緣銅棒采用模壓絕緣結構，絕緣層熱壓成整體；

3.2 引出件與絕緣銅棒的連接結構設計需要考慮爬電距離。如果必要的話（根據制造精度與經驗）可以考慮以硅橡膠進行縫隙填充；

3.3 絕緣銅棒由異型銅排進行絕緣模壓，必須注意異型銅排的直線度；

3.4 需要考慮絕緣銅棒在軸中心孔的固定；

3.5 考慮到軸承的選型與結構設計方便，軸中心孔應盡可能小；

3.6 需要進行導體載流量核算；

3.7 必要時，需要提取副軸伸負載數據進行軸強度計算；

3.8 根據負載性質，需要進行必要的轉子撓度校核；

3.9 軸孔與絕緣銅棒的螺孔在加工時必須保證一定的配合精度，包括軸向的尺寸與角度分布。

4 結束語

絕緣銅棒的電氣引出結構在 YR系列繞線型三相異步電動機的雙軸伸結構設計中的應用是可行的。這種結構較好地解決了繞線型三相異步電動機的雙軸伸結構設計難題，對繞線型三相異步電動機的應用及功能設備的系統設計提供了較好的思路。特別是在對連續安全作業要求較高的化工、水泥等行業所需電動機的設計具有較好的實用意義。同時，這種結構也可應用于風力發電行業的電器聯接。

參考文獻

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[2] 方日杰.電機制造工藝學.機械工業出版社.2004

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