浅谈高压绕线转子电机结构优化设计

摘 要：对于YR和YRKK高压绕线转子电机来说，属于一类常用的驱动设备。该类电机的转子外部能够串入水阻柜或频敏电阻器，优化电机的起动性能。在压缩机、磨煤机以及风机等设备的驱动当中YR和YRKK高压绕线转子电机得到广泛应用。但是，从现状来看，高压绕线转子电机结构仍存在一些问题。本文在分析高压绕线转子电机结构设计潜在问题的基础上，进一步对高压绕线转子电机结构优化设计方法进行探究，以期提高高压绕线转子电机的应用效果。

关键词：高压绕线转子；电机结构；优化设计

中图分类号：TM302 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）03-0166-01

在压缩机、风机、水泵设备以及磨煤机当中，YR和YRKK高压绕线转子电机具备很高的应用价值。从目前来看，高压变频电机能够替代YR电机和YRKK电机，然而由于高压变频电机需要花费很高的成本，所以普遍愿意接受YR电机和YRKK电机。因此，便有必要在认清这两类电机在结构设计存在的不足的基础上，进而采取有效优化设计方法。

1 D子引接线问题分析及优化设计

1.1 转子引接线问题

绕线转子电机的转子绕组使用的是TMR铜排线圈，做好转子线圈嵌线之后，转子引线电缆跨越轴承之后和滑环连接好。一般所使用的方法为[1]：在电机内部的转子引出线部位的轴上钻斜孔，然后在滑环端轴心位置打出一定长度轴向的轴心孔，使之与斜孔相连通。转子引线电缆先经过轴上斜孔，再经轴心孔到达滑环引线端，然后和滑环接线柱相互连接。此方法经常会出现的问题：（1）未能将转子线圈到斜孔之间的电缆固定完好，在离心的作用下，电缆易窜动，情况严重时会造成电缆磨损破压、电缆与转子线圈的引线端焊接开裂断路。（2）对于轴上的斜孔和轴心孔交汇位置尖角很难得到有效处理，容易导致电缆经常划伤。（3）处于轴心孔内的电缆未能得到固定完好，当电机起动和高速旋转的情况下，电缆会出现移位、形变或缠绕等问题。（4）因为没有保护好电缆伸出轴孔位置，导致电缆经常受到摩擦，最终造成电缆损伤问题。

1.2 优化设计方法

鉴于上述出现的问题在设计时可采用如下方法进行优化：（1）在引线电缆进入斜孔位置的前端轴上增加卡子，卡子用螺钉固定在轴上，卡子位置的电缆绕包涤纶玻璃毡进行保护，如引线电缆每相一根采用一个一字型卡子，两根则采用V字型卡子用三个螺栓固定。（2）在斜孔位置的电缆上套涤玻管将电缆与轴进行隔离，涤玻管较为柔软且耐磨能起动很好的保护作用。（3）将电缆穿完后在轴心孔内灌注满硅胶然后固化，将内部电缆完全固化且填充满轴心孔。可以防止内部电缆的任何的移动，起到固定保护作用，同时也能起到导热效果。（4）在轴伸端电缆出现位置增加一个外径和长度适合的橡胶套，套上的孔尺寸和数量与转子引线电缆的尺寸和数量一致。将线套穿入电缆后固定到轴孔内，起到固定和隔离防摩擦作用。

2 集电环-刷架问题分析及优化设计

2.1 集电环-刷架问题

集电环-刷架是连接转子绕组和外接电路的核心部件。由于碳刷和集电环之间是采用滑动摩擦接触的形式，电机在旋转工作时，当加工、安装以及设计不够合理的情况下，便会引发刮擦、磨损、打火、温升高及破压等问题最终致使集电环被损坏。主要存在以下问题[2]：

（1）由于碳刷盒和滑环两者距离较近，并且固定难以调节，电机运行时刷架强度不足或安装基础高度不够引起刷架振动，刷盒还可能与滑环直接接触引起刮擦。（2）集电环材质和碳刷材质及弹簧压力匹配度不高。一般情况下，电机碳刷材质主要是由石墨与铜制作而成的，且相配套的集电环材质是锡青铜。通过反复实验发现，碳刷材质和配套的集电环相比比较硬。（3）在电机旋转速度过快的情况下，滑环与刷之间的接触面光洁度不够，刷为磨好，滑环的同轴度不够致使碳刷抖动，便容易出现打火、放电等问题。（4）集电环表面散热能力不足。在电机功率较大时，转子电流也会变大，同时电机需要的碳刷增多，尤其是接触线速度较高时，系统的电气损耗和摩擦损耗功率都较大，进而致使集电环温度过高。（5）滑环结构的不合理，在积碳粉时引起短路放电造成滑环放炮。

2.2 优化设计方法

（1）把刷架两支撑杆改进为三支撑杆，有效强化整体刷架的稳定性，使最外侧一相的刷架下垂得到有效防止。同时将刷盒安装孔改进为长圆孔，确保每一个刷盒和滑环表面间的距离控制在3mm到5mm，进而使电机长期安全稳定运行得到有效保障。（2）还有必要对集电环材质和碳刷材质加以优化，设计时确保集电环材质和碳刷材质及弹簧压力的匹配性。（3）滑环装到转子上以后加工外径，确保同轴度和光洁度，同时对碳刷进行研磨使之达到标准规定要求。（4）并在集电环表面设置螺旋沟槽，增加冷却，消除气膜。合理设计滑环的通风散热。（5）将滑环上用的大量的纤维管、子母扣等连接处进行密封，对滑环浸漆处理，防止碳粉的积存，同时还可以防潮。可以有效的减少滑环的放电、爬电的可能。

3 结语

综上所述，高压绕线转子电机结构需实现优化设计，主要需从两大方面着手。其一，优化设计转子引接线结构；其二，优化设计集电环-碳刷结构。相信在优化设计高压绕线转子电机结构的基础上，能够为电机的经济、可靠以及安全运行奠定有效基础。

参考文献

[1]卓宁.炉水循环泵电机冷却系统设计特点[J].广西电力，2011（04）：36-38.

[2]王振，景兆杰，郑安邦.高压直流输电换流阀冷却系统主循环泵电机起动方式分析[J].广东科技，2011（20）：155-156.