YR系列绕线转子三相异步电动机的双轴伸结构设计

【摘 要】 本文介绍了一种新的绕线转子三相异步电动机双轴伸结构设计方案。文中提出了结构设计难点，给出了比较具体的转子引线引出结构设计思路与结构说明。对同类产品的设计具有较好的参考意义。同时，对电动机的选型以及功能设备的系统设计提供了较好的思路。

【关键词】 绕线转子三相异步电动机 结构设计 双轴伸

1 前言

YR系列绕线转子三相异步电动机作为一种通用的驱动设备，由于其启动性能可调的特点，被广泛应用作压缩机、破碎机、磨机、轧机及风机、水泵等的驱动设备。近年来，随着国家对安全生产要求的提高以及设计院对驱动系统简化设计的要求，大型三相异步电动机较多地被设计制造成双轴伸转子结构。对于笼型电动机来说，要实现这一要求比较简单；对于绕线型三相异步电动机，要实现这样的要求是有一定的难度的。笔者根据绕组型异步电动机的设计特点，借鉴中小型汽轮发电机的结构特点，较好地解决了 YR系列绕线转子三相异步电动机的双轴伸结构设计问题。为各种主机设备的驱动电机选型及系统设计提供了一种新的思路。

2 结构设计与思路

2.1 现有结构方式

国家标准 JB/T7594、JB/T10445和 JB/T13957对于绕线转子三相异步电动机的结构均给出了滑环在内和滑环在外两种结构。根据设计制造经验，滑环在内结构以其设计制造结构简单，电气连接方便而很受制造厂和用户的欢迎。但由于滑环部分与电动机本体之间的密封问题难于解决，使得滑环部分产生的碳粉很容易进入电动机本体内部，从而对定、转子铁芯及绕组产生污染，带来与电气绝缘相关的一系列问题。因此，目前多数电动机制造厂家更愿意采用滑环在外的结构。

滑环在外的结构，将滑环部分分离出电动机本体之外，成为一个独立的整体，这样不但解决了碳粉对铁芯及绕组的污染问题，也为电动机的日常维护带来了方便。但这样的结构也仅仅适用于单轴伸的电机结构。采用滑环在外结构，要实现双轴伸的结构设计是很难实现的。转子本体与滑环连接一般采用电缆连接或铜箔连接，这种结构要求电缆或铜箔必须从空心轴中沿径向穿入并穿出。这在工艺上是很难实现的。因此，电动机制造厂家在接到用户提出的双轴伸结构要求时，往往采用滑环在内的设计结构，在满足用户结构性能要求的同时，牺牲了电动机的整体安全可靠性。

2.2 新结构的提出和特点

两年前，我公司接到一个出口产品的设计任务，电机型号为 YRKK800-6 3100kW 6.6kV，要求带辅传轴伸。接到这个设计任务时，曾经考虑过多种设计方案，若采用滑环在内的结构，很容易实现。但考虑到其存在的安全隐患和维护成本，最终放弃了这个结构。而采用滑环在外的结构，就必须解决滑环与转子本体间的电气连接问题，必须解决电气连接沿空心轴的引入与引出问题。最后，根据自己曾经从事过多年中小型无刷励磁汽轮发电机设计经验，成功地解决了这一结构难题。

这种结构的特点是将所有的电气连接均采用成型预制件，硬连接。要求预制件具有一定的尺寸与空间精度。参照发电机的转子结构设计，笔者把滑环在外的双轴伸绕线转子穿线结构由通常的电缆或铜箔结构改成了绝缘硬铜棒结构，成功地解决了电缆或铜箔只能穿入不能穿出的难题。结构如下图所示。电动机转轴为空心轴，在靠近转子引线端部部位和轴颈以外的相应部位垂直于轴表面钻 3对孔。每对孔沿轴中心呈 120°分布，在轴向上，考虑到孔对轴强度的影响，相邻孔间按照一定间距分布。绝缘铜棒与轴对应的位置设计成相应的螺孔结构。必要的话，轴与绝缘铜棒可以进行配钻。

（图1）根据以上的结构考虑，笔者在 YRKK80

0-6 3100kW 6.6kV电动机上进行了结构试用，该结构电动机在制造过程中没有出现任何的工艺不适用问题，电气检测一次合格。样机在用户现场投入使用至今，运行正常。

3 需要注意的问题说明

3.1 绝缘铜棒采用模压绝缘结构，绝缘层热压成整体；

3.2 引出件与绝缘铜棒的连接结构设计需要考虑爬电距离。如果必要的话（根据制造精度与经验）可以考虑以硅橡胶进行缝隙填充；

3.3 绝缘铜棒由异型铜排进行绝缘模压，必须注意异型铜排的直线度；

3.4 需要考虑绝缘铜棒在轴中心孔的固定；

3.5 考虑到轴承的选型与结构设计方便，轴中心孔应尽可能小；

3.6 需要进行导体载流量核算；

3.7 必要时，需要提取副轴伸负载数据进行轴强度计算；

3.8 根据负载性质，需要进行必要的转子挠度校核；

3.9 轴孔与绝缘铜棒的螺孔在加工时必须保证一定的配合精度，包括轴向的尺寸与角度分布。

4 结束语

绝缘铜棒的电气引出结构在 YR系列绕线型三相异步电动机的双轴伸结构设计中的应用是可行的。这种结构较好地解决了绕线型三相异步电动机的双轴伸结构设计难题，对绕线型三相异步电动机的应用及功能设备的系统设计提供了较好的思路。特别是在对连续安全作业要求较高的化工、水泥等行业所需电动机的设计具有较好的实用意义。同时，这种结构也可应用于风力发电行业的电器联接。

参考文献

[1] 陈世坤.电机设计.机械工业出版社.2005

[2] 方日杰.电机制造工艺学.机械工业出版社.2004

[3] 湘潭电机厂.交流电机设计手册.湖南人民出版社.1977