本發(fā)明涉及高速電機，尤其涉及基于高剛度轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的高速電機。

背景技術(shù)：

高速電機是一種取代“傳統(tǒng)低速電機+齒輪箱或皮帶傳動系統(tǒng)”的新型產(chǎn)品，可廣泛應(yīng)用于蒸汽壓縮機、制冷壓縮機、空氣壓縮機、鼓風(fēng)機、膨脹機、燃氣輪機發(fā)電、余熱發(fā)電、脫硫除塵等高速透平機械領(lǐng)域。由于高速電機克服了“傳統(tǒng)低速電機+齒輪箱或皮帶傳動系統(tǒng)”的能耗高、噪音大、振動大、故障點多等不足，可以獲得顯著的增效、節(jié)能、降噪的效果，因而近年來市場對高速電機的需求越來越迫切。

但高速電機要在工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，首先需要解決高速電機轉(zhuǎn)子軸系高速旋轉(zhuǎn)時的運動穩(wěn)定性問題。如果穩(wěn)定性解決得不好，高速電機不但不能帶來增效、節(jié)能、降噪的好處，反而會產(chǎn)生劇烈的振動和噪聲，嚴重時甚至?xí)l(fā)生轉(zhuǎn)軸斷裂、電機轉(zhuǎn)子掃膛、高速運轉(zhuǎn)的葉輪或渦輪飛出等惡性事故，進而造成重大的設(shè)備安全和人身安全事故。

而要提高高速電機轉(zhuǎn)子軸系高速旋轉(zhuǎn)時的穩(wěn)定性，最行之有效的辦法是增加電機轉(zhuǎn)子軸系的剛度。目前增加電機轉(zhuǎn)子軸系剛度的辦法主要有：增加轉(zhuǎn)軸直徑；縮短軸承跨距；提高主軸材料強度；將電機轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)軸過盈聯(lián)結(jié)；采用“拉桿轉(zhuǎn)子”結(jié)構(gòu)等等。

“增加轉(zhuǎn)軸直徑；縮短軸承跨距；提高主軸材料強度”的方法目前在工程領(lǐng)域已被廣泛應(yīng)用。但當材料性能和機械結(jié)構(gòu)尺寸空間挖掘到一定限度后，就很難再繼續(xù)進一步提高軸系的剛度。

“將電機轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)軸過盈聯(lián)結(jié)”的方法，也是目前高速電機領(lǐng)域增強轉(zhuǎn)軸剛度廣泛應(yīng)用的方法。該方法的主要不足是：轉(zhuǎn)子過盈聯(lián)結(jié)到轉(zhuǎn)軸上之后，很難拆卸；即使采用專門的工裝設(shè)備，也存在拆卸成本高、操作時間長、容易損壞電機轉(zhuǎn)子內(nèi)孔和轉(zhuǎn)軸外表面的缺點。

“拉桿轉(zhuǎn)子”是國內(nèi)外高速透平機械領(lǐng)域已經(jīng)采用的一種方法，它將電機轉(zhuǎn)子套在前后兩個“半軸”之上，兩個“半軸”之間采用拉桿聯(lián)結(jié)，轉(zhuǎn)子軸系在拉桿的拉力作用下變成一個整體。由于拉桿作用增加了電機轉(zhuǎn)子端面的抗彎剛度，這種結(jié)構(gòu)也能夠起到增加轉(zhuǎn)子軸系剛度的效果。但是“拉桿轉(zhuǎn)子”結(jié)構(gòu)也存在著明顯不足：一是需要專門的工裝設(shè)備，裝配工藝過程復(fù)雜，對裝配師傅的技能要求較高，對拉桿的拉力和變形控制要求很嚴格；二是軸系裝配好之后一般很難再拆卸，如果拆卸通常會采取“破壞”某個零件的形式來保全其他零件；三是一旦拉桿出現(xiàn)質(zhì)量問題，將面臨導(dǎo)致轉(zhuǎn)子軸系斷裂、發(fā)生惡性事故的風(fēng)險。

由于現(xiàn)有的高速電機轉(zhuǎn)子軸系存在著上述缺點，導(dǎo)致高速電機未能在壓縮機、鼓風(fēng)機、膨脹機、燃氣輪機發(fā)電、余熱發(fā)電、脫硫除塵等高速透平機械領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種軸系抗彎剛度高、整體性強、高速運轉(zhuǎn)風(fēng)險低的基于高剛度轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的高速電機。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于高剛度轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的高速電機，包括轉(zhuǎn)軸和裝設(shè)于轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)軸過盈配合，所述轉(zhuǎn)軸上于轉(zhuǎn)子兩端均裝設(shè)有向轉(zhuǎn)子施加軸向壓力的預(yù)緊組件。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進：

所述預(yù)緊組件包括預(yù)緊螺母和調(diào)整環(huán)，所述預(yù)緊螺母與轉(zhuǎn)軸螺紋連接，所述調(diào)整環(huán)套設(shè)于轉(zhuǎn)軸上，且調(diào)整環(huán)壓緊于預(yù)緊螺母與轉(zhuǎn)子之間。

所述調(diào)整環(huán)與轉(zhuǎn)軸緊配合。

所述調(diào)整環(huán)與轉(zhuǎn)子的接觸面積大于所述預(yù)緊螺母與調(diào)整環(huán)的接觸面積。

所述轉(zhuǎn)軸上于調(diào)整環(huán)與轉(zhuǎn)子接觸處設(shè)有環(huán)槽。

所述轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)軸之間的過盈配合為錐面過盈配合。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：

本發(fā)明的基于高剛度轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的高速電機，轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)軸過盈配合具有過盈連接增強剛度的效果，同時，轉(zhuǎn)軸上于轉(zhuǎn)子兩端均裝設(shè)有向轉(zhuǎn)子施加軸向壓力的預(yù)緊組件具有拉桿轉(zhuǎn)子的增強剛度的效果，兩者綜合使得軸系的抗彎剛度比單獨的過盈連接轉(zhuǎn)子或拉桿轉(zhuǎn)子的剛度都更高；在增加轉(zhuǎn)子軸系剛度的同時，本結(jié)構(gòu)保證了轉(zhuǎn)軸零件整體結(jié)構(gòu)的完整性，避免了拉桿轉(zhuǎn)子“半軸”結(jié)構(gòu)帶來的高速運轉(zhuǎn)風(fēng)險。轉(zhuǎn)子兩端裝設(shè)的預(yù)緊組件包括預(yù)緊螺母和調(diào)整環(huán)，預(yù)緊螺母與轉(zhuǎn)軸螺紋連接，調(diào)整環(huán)套設(shè)于轉(zhuǎn)軸上，且調(diào)整環(huán)壓緊于預(yù)緊螺母與轉(zhuǎn)子之間，預(yù)緊螺母和調(diào)整環(huán)可以方便地在轉(zhuǎn)軸上左右移動，既可調(diào)整調(diào)整環(huán)與電機轉(zhuǎn)子端面之間的間隙，又可以對電機轉(zhuǎn)子端面進行壓緊和壓力調(diào)整，解決了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用轉(zhuǎn)軸軸肩作為一端止推所造成的軸向間隙難控制、過盈套裝冷卻后間隙變化、軸系剛度不能獲得理想效果的一系列難題。轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)軸之間的過盈配合為錐面過盈配合，可以方便地實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)子從轉(zhuǎn)軸錐面上脫離，解決了傳統(tǒng)柱面過盈配合帶來的電機轉(zhuǎn)子拆卸難題，避免了拆卸過程中易造成轉(zhuǎn)軸外圓和電機轉(zhuǎn)子內(nèi)孔表面損傷的風(fēng)險；同時，配合轉(zhuǎn)子兩端的預(yù)緊組件，可通過預(yù)緊組件輔助轉(zhuǎn)子的快速拆卸，無需配備專用工裝壓出轉(zhuǎn)子。

附圖說明

圖1是本發(fā)明基于高剛度轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的高速電機實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1中I處的放大圖。

圖中各標號標示：

1、轉(zhuǎn)軸；11、環(huán)槽；2、轉(zhuǎn)子；3、預(yù)緊組件；31、預(yù)緊螺母；32、調(diào)整環(huán)。

具體實施方式

如圖1和圖2所示，本實施例的基于高剛度轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的高速電機，包括轉(zhuǎn)軸1和裝設(shè)于轉(zhuǎn)軸1上的轉(zhuǎn)子2，轉(zhuǎn)子2與轉(zhuǎn)軸1過盈配合，轉(zhuǎn)軸1上于轉(zhuǎn)子2兩端均裝設(shè)有向轉(zhuǎn)子2施加軸向壓力的預(yù)緊組件3。本發(fā)明的基于高剛度轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的高速電機，轉(zhuǎn)子2與轉(zhuǎn)軸1過盈配合具有過盈連接增強剛度的效果，同時，轉(zhuǎn)軸1上于轉(zhuǎn)子2兩端均裝設(shè)有預(yù)緊組件3具有拉桿轉(zhuǎn)子的增強剛度的效果，兩者綜合使得軸系的抗彎剛度比單獨的過盈連接轉(zhuǎn)子或拉桿轉(zhuǎn)子的剛度都更高；在增加轉(zhuǎn)子軸系剛度的同時，本結(jié)構(gòu)保證了轉(zhuǎn)軸零件整體結(jié)構(gòu)的完整性，避免了拉桿轉(zhuǎn)子“半軸”結(jié)構(gòu)帶來的高速運轉(zhuǎn)風(fēng)險。

本實施例中，預(yù)緊組件3包括預(yù)緊螺母31和調(diào)整環(huán)32，預(yù)緊螺母31與轉(zhuǎn)軸1螺紋連接，調(diào)整環(huán)32套設(shè)于轉(zhuǎn)軸1上，且調(diào)整環(huán)32壓緊于預(yù)緊螺母31與轉(zhuǎn)子2之間，預(yù)緊螺母31和調(diào)整環(huán)32可以方便地在轉(zhuǎn)軸1上左右移動，既可調(diào)整調(diào)整環(huán)32與電機轉(zhuǎn)子2端面之間的間隙，又可以對電機轉(zhuǎn)子2的端面進行壓緊和壓力調(diào)整，解決了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用轉(zhuǎn)軸軸肩作為一端止推所造成的軸向間隙難控制、過盈套裝冷卻后間隙變化、軸系剛度不能獲得理想效果的一系列難題。同時，調(diào)整環(huán)32又兼作軸系動平衡環(huán)，通過加重或減重對軸系動平衡進行調(diào)整。

本實施例中，調(diào)整環(huán)32與轉(zhuǎn)軸1緊配合，調(diào)整環(huán)32與轉(zhuǎn)子2的接觸面積大于預(yù)緊螺母31與調(diào)整環(huán)32的接觸面積，轉(zhuǎn)軸1上于調(diào)整環(huán)32與轉(zhuǎn)子2接觸處設(shè)有環(huán)槽11，該環(huán)槽11既用于加工時的退刀，又可確保調(diào)整環(huán)32與轉(zhuǎn)子2的充分接觸。

本實施例中，轉(zhuǎn)子2與轉(zhuǎn)軸1之間的過盈配合為錐面過盈配合，錐面角度確保電機轉(zhuǎn)子2的錐面與轉(zhuǎn)軸1的錐面能實現(xiàn)摩擦自鎖。錐面過盈配合可以方便地實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)子2從轉(zhuǎn)軸1的錐面上脫離，解決了傳統(tǒng)柱面過盈配合帶來的電機轉(zhuǎn)子拆卸難題，避免了拆卸過程中易造成轉(zhuǎn)軸外圓和電機轉(zhuǎn)子內(nèi)孔表面損傷的風(fēng)險；同時，配合轉(zhuǎn)子2兩端的預(yù)緊組件3，可通過預(yù)緊組件3輔助轉(zhuǎn)子2的快速拆卸，無需配備專用工裝壓出轉(zhuǎn)子2。本實施例中，轉(zhuǎn)子2與轉(zhuǎn)軸1的錐面長度基本相等，且錐面兩端基本對齊，在其他實施例中，轉(zhuǎn)子2與轉(zhuǎn)軸1的錐面長度可不相等，且錐面的兩端可不對齊。

雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍的情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均應(yīng)落在本發(fā)明技術(shù)方案保護的范圍內(nèi)。