超大容量高速同步無刷勵磁電動機的設(shè)計及結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、近年來，隨著我國冶金、石化和航空制造行業(yè)的高速發(fā)展，對于應(yīng)用配套的大功率風(fēng)機和壓縮機的大容量高速同步電動機的需求與日俱增，尤其是鋼廠的高爐風(fēng)機與航空領(lǐng)域的風(fēng)洞試驗機組等都迫切需要有30MW以上的大容量、高轉(zhuǎn)速（1500rpm以上）的無刷勵磁同步電動機。
　　本文以上海電機廠為柳州鋼鐵股份有限公司4#高爐風(fēng)機配套電機的研發(fā)項目為背景，對36MW、10kV、4P無刷勵磁同步電動機進行產(chǎn)品設(shè)計及結(jié)構(gòu)優(yōu)化。
　　基于上海電機廠的原最

2、大容量的同步電機T24000-4，原最大容量的異步電機Y25000-6的電磁方案，以及綜合考慮電磁負(fù)荷的數(shù)值，首先確定了36MW級無刷勵磁同步電動機的基本尺寸，并進一步確定了電機本體的電磁設(shè)計方案；然后完成本電機的結(jié)構(gòu)設(shè)計及關(guān)鍵零部件機械強度和剛度的校核。
　　相對于傳統(tǒng)大容量同步發(fā)電機的隱極轉(zhuǎn)子方案，此電動機轉(zhuǎn)子為凸極結(jié)構(gòu)，又由于轉(zhuǎn)子外徑相對較大以及轉(zhuǎn)速較高，對轉(zhuǎn)子相關(guān)零部件的強度和剛度的設(shè)計要求較高。本文根據(jù)材料力學(xué)原理，建立

3、了極靴及極靴螺釘?shù)牧W(xué)模型并計算出所需極靴螺釘?shù)膫€數(shù)、大小及材料；并通過有限元分析法，對極靴本身和極靴螺釘?shù)膹姸冗M行了校核。本文還利用有限元分析法，對電機轉(zhuǎn)軸的撓度和臨界轉(zhuǎn)速進行了計算，以確認(rèn)其在一個可允許的范圍內(nèi)，并計算了不同軸承支撐剛度對轉(zhuǎn)軸臨界轉(zhuǎn)速的影響，為電機設(shè)計中軸承的選擇提供了理論依據(jù)。
　　同時，本文提出了磁極線圈極間連接的新結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的連接結(jié)構(gòu)是：兩相鄰磁極線圈出頭從側(cè)面引出，錫焊后通過徑向螺栓與磁軛固定，螺栓與磁

4、極引線之間用膠木塊和環(huán)氧布管作為絕緣，其弊端為極間空間狹窄、操作困難，在相對線速度較大的高速電機，尤其是大直徑轉(zhuǎn)子，此處是易產(chǎn)生機械損壞、絕緣破損的一大隱患所在。改進后的結(jié)構(gòu)為：將磁極線圈引出接頭由極間移至線圈端頭，與一根“L”型的導(dǎo)電排銀焊后，通過沿軸表面的導(dǎo)電排與相鄰的磁極線圈相連接。這塊沿軸表面的導(dǎo)電排上下各放置一塊膠木塊并通過徑向螺栓固定于軸表面。因為連接排被膠木板架空，所以整個連接體無需絕緣，結(jié)構(gòu)簡單易做，經(jīng)強度校核及實機試驗