YLKS2300—14/173010kV大推力立式籠型三相異步電動機的設計與研制

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機的設計研制過程。圍繞著設計過程中各個部分進行了分析設計，為今后設計制造大推力立式籠型三相異步電動機奠定了基礎。

關鍵詞：大推力立式籠型異步電動機；推力；設計；研制

YLKS大推力立式籠型三相異步電動機用于拖動循環水泵，滿足其大推力要求，提供旋轉動力，并與其組成機組提供冷卻水，適用于電站、水利、化工等行業，我公司研制開發了YLKS大推力立式籠型三相異步電動機產品。文章對該電機的設計與研制進行了分析，為我公司發展大型立式電機系列產品打下堅定的基礎。

1.大推力立式籠型三相異步電動機的設計過程分析

1.1電磁設計

根據設計技術要求，確定電機的電磁負荷以及與電磁性能有關的有效部分的尺寸，包含電機的定轉子沖片和鐵心尺寸及繞組數據等，選定材料，并核算電磁性能和有關參數。定子齒部磁1.44T，軛部磁1.30T，轉子齒部磁1.48T，軛部磁1.25T。定子采用雙層疊繞組，定子繞組形式Y接，轉子采用梯形銅排，并聯支路數選為2。

1.2結構設計

YLKS2300-14/173010kV大推力立式籠型三相異步電動機，由于需要承受水泵引起向下最大500kN軸向推力，上軸承采用國內最新結構形式的推力軸承，下軸承采用輕系列的圓柱滾動軸承，電機兩側裝有空一水冷卻器，主接線盒、測溫、加接器接線盒在同側。本電機主要由定子、轉子、推力軸承、滾動軸承、空一水冷卻器、風扇、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、機座、定子測溫元件、接線盒和空間加熱器等部分組成，結構形式如圖1所示。

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

（2）定子機座。機座是需要承受扭轉負荷，軸的彎曲應力和電機本身重量，而立式電機與普通的臥式電機不同，還需要承受負載水泵引起的軸向力。故設計成由底腳板及壁板組成的鋼板焊接而成的箱式機座，通過對機座進行了有限元分析計算，加強了機座整體的強度，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，下線后用環氧引拔槽楔固定，線圈按標準規定進行耐壓及防電暈試驗后，整個定子采用VPI真空加壓浸漆工藝。

1.2.2轉子。轉子主要由轉軸、轉子鐵芯、轉子支架、導條、端環、內風扇等部分組成。

（1）轉子支架。轉子支架由支架轂、輪輻、輻板組成。為增加支架剛性和強度，在輻板與支架轂間增加了12根立筋。用雙邊連續深層充填焊焊接在一起，焊后進行熱處理，以便消除內應力。支架結構強度好，強度提高，可承受較大的轉子重量。

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

（3）轉子鐵芯。轉子鐵芯采用鼠籠式結構，與我公司以前設計的大型立式電機有所不同，這次鐵芯沖片采用梯形槽散形片，采用50W470硅鋼片，質量好，毛刺小。

（4）銅排與端環。轉子銅排裝入轉子鐵芯后，采用風鎬漲緊技術，并與端環通過BPSl00/8000中頻焊機進行焊接，防止電機運轉過程中造成導條斷裂，焊接牢固。保證此電機安全可靠運行。

1.2.3軸承。上軸承采用上導及推力式滑動軸承，主要包括導軸瓦、推力瓦、推力頭、上機架、上導軸承座、鎖圈和油封等。采用一體式焊接技術，將推力軸承的上機架、上導軸承座及軸承油封裝置一體式焊接，整體緊湊，通過上機架、推力瓦和機座承受軸向推力、導向瓦和下軸承調節固定轉子。經有限元分析，上軸承最大位移量為0.303mm（標準0.4mm），最大應力為48MPa，小于鋼的最大應力220MPa，能夠承受由負載水泵引起的軸向推力500kN。

1.2.4通風系統。電機采用兩端對稱進風的徑向通風系統。在電機轉子鐵芯上下兩端裝有兩排風葉式風扇。它將電機內部熱氣流經過電機中心吹入到兩側的水冷卻器內，經過水冷卻器的冷卻后，將熱量帶走，再由水冷卻器兩側進入電機內部，使電機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，同時提高電機的使用壽命。

2.結語

在這次YLKS2500-12/173010kV大推力立式籠型三相異步電動機的設計、制造過程中，由于可借鑒的資料很少，電機承載軸向推力大，設計難度較大，該電機的設計制造成功對今后該類電機的設計有著有益的啟示。