宋　雨

摘要：本文闡述了大型變頻異步電動機的基本結構，并對電機定、轉子，軸承及通風冷卻系統(tǒng)進行了說明。

關鍵詞：異步電動機；定子；轉子；軸承

設計依據(jù)：

此電機為熱帶軋機調寬壓力機(ssP)主傳動交流調速異步電動機，電動機規(guī)格，性能指標及參數(shù)的確定是根據(jù)國家標準G B755-2000旋轉電機定額和性能及IEC34標準和技術協(xié)議對電動機的具體要求，并結合以往同規(guī)格設計制造經(jīng)驗，進行了電動機的電磁優(yōu)化設計，優(yōu)選出方案如下：

電磁設計說明：

本電機為交直交變頻電源供電的變頻調速籠型異步電動機，0～607r／min為恒轉矩調速。定子采用扇形沖片，轉子采用整圓沖片，定、轉子槽配合及線圈節(jié)距的選擇是按6極籠型異步電機最常用的方案，此方案有利于抑制高次諧波和避免電磁振動及噪聲。定、轉子沖片均采用高導磁的50W620冷軋硅鋼片，可以降低勵磁電流，減小鐵心損耗，電機定子電密為3.63A／mm2，定子齒、軛磁密分別為1.69T和1.63T，線負荷和熱負荷分別為730A／cm和2638。

電動機的結構說明：

電機采用臥式安裝布置的方式，電機中心高為900mm(不含底板高度)。電機由定子、轉子，兩個軸承、底板、水一空冷卻器等零部件組成。本電機采用上水冷，帶風機強制循環(huán)通風冷卻的方式，提高電機散熱效率。電動機有兩個軸伸端，一端為主傳動端，與機械負載相聯(lián)接-電機的非傳動端用于安裝測速編碼器，便于監(jiān)測及控制電機的運行狀態(tài)。主傳動端軸承為280端蓋式滾動軸承，并在該軸承上裝有一個接地電刷；非傳動端軸承同為280端蓋式滾動軸承。當把定子、轉子安裝完成后，再將冷卻器裝在定子上部，并將電機本體固定到底板上即完成整臺電機的安裝。此外，在電機的底部裝有電壓為380V，頻率為50Hz，功率為1.5kw三相空間加熱器，防止產(chǎn)生凝露降低電機的絕緣電阻。

定子結構：

定子鐵心采用扇形沖片，沖片厚度為0.5mm，材料為50W600冷軋硅鋼片，定子鐵心徑向通風溝寬為8mm，采用內外機座結構方式，即定子扇形片在內徑加工完成的內機座內疊片，裝入上壓板后在油壓機上按預定壓力將鐵心壓到設計尺寸，然后將上壓板與內機座焊牢，并將內機座圓周12根筋全部與鐵心焊牢，使鐵心具有足夠的剛度，然后再精加工外圓。完成定子鐵心裝配后，將定子線圈嵌入鐵心。在絕緣易破損的部位，加強繞組端部及端部引線的綁扎固定，根據(jù)電機定子線圈端部伸出長和電機短路時的磁壓降等選擇端箍數(shù)量和支撐方式。為了加強定子繞組端部(斜邊)承受軸向電動力的強度，對斜邊墊塊除了規(guī)定切向固定方式外，還提出了斜向固定方式，用熱脹材料將繞組斜邊間隙塞緊，在繞組鼻部線圈的上下層之間增加滌玻填充管，這樣使得在繞組進行無溶劑真空整浸(VPI)時，這些特殊材料在受熱及浸漆時，充分膨脹并固化，從而使繞組端部成為一體，同時還具有一定的彈性來抗拒沖擊力。為了加強定子繞組鼻部的固定，在線圈鼻部內圈處增設軟端箍。極間連接線采用銅環(huán)結構，相內連接線之間用編織絕緣繩連接固定，提高連接線的剛度，減少受到的振動和電動力。整個繞組鐵心要經(jīng)VPI無溶劑真空壓力浸漆處理。

外機座加熱，將繞組鐵心裝入外機座。內外機座均設有2道環(huán)板以提高定子整體剛度，內外機座均須經(jīng)退火噴砂等消除內應力處理。定子采用Y形連接，在定子繞組內共埋設了6支(單支三線)鉑熱電阻并按圓周均布，用來檢測定子線圈和定子鐵心的溫度。定子線圈為雙層疊繞組，定子線圈截面橫向則采用兩排銅線并繞結構。定子絕緣選用我廠專門為變頻電機設計的適3300V這一電壓等級的絕緣系統(tǒng)，主絕緣采用國產(chǎn)F級環(huán)氧聚酯薄膜玻璃粉云母帶，由于采用了新材料，絕緣厚度相對減薄了。

轉子結構：

電機的轉子是完成電能到機械能的關鍵執(zhí)行部件。轉子為鼠籠型轉子，主軸材料采用鍛鋼20SiMn，此種材料機械性能及焊接性能均佳。主軸結構采用焊筋結構，經(jīng)退火噴砂等消除內應力處理。焊縫采用磁粉探傷等檢查措施，以保證軸的焊接質量。轉子沖片采用0.5mm厚的優(yōu)質冷軋硅鋼片50W600沖制而成。轉子通風槽片采用鉚焊加點焊方式焊接到轉子通風槽板上。為保證轉子的強度，轉子鐵心內圓與軸筋采用熱套結構。轉子導條為矩形拉制紫銅條，端環(huán)采用紫銅整圓鍛件。為防止機械沖擊引起斷條，銅條在鐵心上采用脹緊技術，轉子銅條與端環(huán)之間采用中頻焊接技術的銀銅焊接，這樣可保證焊接質量和導體的導電性能。

異步電動機轉子導條采用拉制的矩形紫銅條T2。端環(huán)與導條的焊接采用中頻焊技術，焊接過程一次短時間內完成，使焊接即牢固，又不使導條端部及端環(huán)退火，保證了導條及端環(huán)的機械性能，有利地防止了導條和端環(huán)開焊以及斷條事故的發(fā)生。另外，導條分段漲緊技術的采用，使導條與鐵心保持一定的緊量，進一步防止了斷條事故的發(fā)生。

軸承結構：

本電機的軸承為端蓋式滾動軸承。兩端軸承均選用SKF公司制造的內徑為280球面滾子軸承，型號為23056CC／W33／C3。該軸承具有承載能力大可調心特點，軸承計算壽命都在15萬小時以上。為防止軸電流對軸承的破壞，在非傳動端的端蓋上進行了絕緣處理，并在傳動端的軸承外側裝有一個接地電刷，使軸電流不能在電機本體上產(chǎn)生回路。軸承的潤滑采用鋰基軸承潤滑脂潤滑，均可不停機換油。為保證軸承良好的工作性能，需每30天左右用高壓油槍注油一次。

在每個軸承上各裝有1支鉑熱電阻(單支三線)，用以監(jiān)測每個軸承運行的溫度。

通風冷卻系統(tǒng)：

電機通風冷卻裝置也為整體結構，即冷卻器、風機、上罩成為一體，可整體安裝及吊運。電機的定、轉子上均設有上下對齊的通風溝，寬度為8mm，與轉子內圓，定、轉子間氣隙，定子端部空間一起構成電機內部冷卻風路。強迫循環(huán)式空一水冷卻器布置在電機上部。冷卻器上裝有兩個風機，冷空氣在風機的作用下，由電機上部兩側的入風口經(jīng)過線圈端部，冷卻了定子線圈端部后進入軸筋與轉子內圓間的空腔及定、轉子間氣隙，再經(jīng)過轉子通風溝及定子通風溝，冷卻了轉子及定子鐵心和繞組，由電機上部的出風口排出并經(jīng)過水冷卻器和風機而形成一個密閉循環(huán)的冷卻系統(tǒng)。冷卻器的下方設有漏水裝置并帶有檢漏水報警器。

結論：

此次電機設計在借鑒過去生產(chǎn)過的變頻調速異步電動機設計的基礎上，結構方面有很大改進，提高了電動機的穩(wěn)定性，并根據(jù)變頻電源調速特性，為滿足過載要求做了電磁方案的優(yōu)化，比同類型電動機負荷和溫升留有裕度，電機運行起來安全、可靠。