本實(shí)用新型涉及高速電機(jī)，尤其涉及一種交流異步直驅(qū)高速電機(jī)。

背景技術(shù)：

直驅(qū)高速電機(jī)是一種取代“傳統(tǒng)低速電機(jī)+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(jī)、制冷壓縮機(jī)、空氣壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、膨脹機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電、余熱發(fā)電、脫硫除塵等高速透平機(jī)械領(lǐng)域。由于直驅(qū)高速電機(jī)克服了“傳統(tǒng)低速電機(jī)+齒輪箱或皮帶傳動系統(tǒng)”的能耗高、噪音大、振動大、故障點(diǎn)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(jī)的需求越來越迫切。

直驅(qū)高速電機(jī)根據(jù)電機(jī)定轉(zhuǎn)子的工作原理可以分為永磁型（包括永磁同步和永磁無刷直流）和交流異步型。永磁電機(jī)雖然功率密度大，效率高，但是普遍存在著使用一段時間后不同程度地退磁現(xiàn)象，特別是在高溫和振動劇烈的環(huán)境中退磁現(xiàn)象更加明顯。相比較而言，交流異步電機(jī)可靠性高，電磁特性對溫度變化和振動不敏感，性能穩(wěn)定，因而在工程上得到了非常廣泛的應(yīng)用。

交流異步高速電機(jī)在許多場合應(yīng)用需要采用高壓供電（通常為3000V，6000V，10000V），并且需要非常大的輸出功率，常常達(dá)到1MW至20MW。高壓大功率電機(jī)要求電機(jī)轉(zhuǎn)軸能輸出非常大的扭矩，對轉(zhuǎn)軸的機(jī)械強(qiáng)度要求很高，同時由于高速運(yùn)行的特點(diǎn)，電機(jī)轉(zhuǎn)子軸系還必須有足夠高的剛性和盡可能高的臨界轉(zhuǎn)速。

目前提高電機(jī)轉(zhuǎn)子軸系剛度和臨界轉(zhuǎn)速的辦法主要有；增加轉(zhuǎn)軸直徑；縮短軸承跨距；提高主軸材料強(qiáng)度；將電機(jī)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(qiáng)度”的方法目前在工程領(lǐng)域已被廣泛應(yīng)用。但當(dāng)材料性能和機(jī)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(jìn)一步提高軸系的剛度。

“將電機(jī)轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)軸過盈聯(lián)結(jié)”的方法，也是目前高速電機(jī)領(lǐng)域增強(qiáng)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(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)孔和轉(zhuǎn)軸外表面的缺點(diǎn)。

“拉桿轉(zhuǎn)子”是國內(nèi)外高速透平機(jī)械領(lǐng)域已經(jīng)采用的一種方法，它將交流異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子（鼠籠式結(jié)構(gòu)，將矽鋼片聯(lián)結(jié)為一體）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(jī)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(yán)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(xiǎn)。

由于現(xiàn)有的高速電機(jī)轉(zhuǎn)子軸系存在著上述缺點(diǎn)，導(dǎo)致高速電機(jī)未能在壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、膨脹機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電、余熱發(fā)電、脫硫除塵等高速透平機(jī)械領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠承受更高的臨界轉(zhuǎn)速、拆裝方便、可減少動平衡調(diào)整次數(shù)的交流異步直驅(qū)高速電機(jī)。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：

一種交流異步直驅(qū)高速電機(jī)，包括殼體、定子和導(dǎo)磁鋼實(shí)心轉(zhuǎn)子，所述定子裝設(shè)于殼體內(nèi)，所述導(dǎo)磁鋼實(shí)心轉(zhuǎn)子空套于定子內(nèi)，所述導(dǎo)磁鋼實(shí)心轉(zhuǎn)子兩端分別連接一半軸，所述半軸通過軸承組件支承于殼體上。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：

所述導(dǎo)磁鋼實(shí)心轉(zhuǎn)子于外圓周面上開設(shè)有兩條環(huán)向槽和多條軸向槽，所述多條軸向槽設(shè)于兩條環(huán)向槽之間，各軸向槽的端部均與環(huán)向槽連通，所述環(huán)向槽內(nèi)嵌設(shè)銅端環(huán)，所述軸向槽內(nèi)嵌設(shè)銅導(dǎo)條。

所述銅端環(huán)和銅導(dǎo)條均與導(dǎo)磁鋼實(shí)心轉(zhuǎn)子焊接連接。

所述導(dǎo)磁鋼實(shí)心轉(zhuǎn)子與半軸通過沿圓周方向均勻分布的多個螺釘連接，所述多個螺釘?shù)膹较蛭恢玫陀诃h(huán)向槽和軸向槽的徑向槽底位置。

所述螺釘伸入導(dǎo)磁鋼實(shí)心轉(zhuǎn)子的深度不超過銅端環(huán)的軸向位置。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：

本實(shí)用新型的交流異步直驅(qū)高速電機(jī)，導(dǎo)磁鋼實(shí)心轉(zhuǎn)子兩端分別連接一半軸，半軸通過軸承組件支承于殼體上，導(dǎo)磁鋼實(shí)心轉(zhuǎn)子比傳統(tǒng)硅鋼片轉(zhuǎn)子具有更高的強(qiáng)度，能夠承受更高的臨界轉(zhuǎn)速，傳統(tǒng)硅鋼片轉(zhuǎn)子能夠承受的最高線速度通常在180m/s左右，但是本實(shí)用新型的導(dǎo)磁鋼實(shí)心轉(zhuǎn)子能夠承受的最高線速度可達(dá)250m/s；導(dǎo)磁鋼實(shí)心轉(zhuǎn)子與半軸的連接工藝非常簡單，裝配拆卸都很方便，且不會損壞零件，避免了現(xiàn)有拉桿轉(zhuǎn)子裝拆不便、容易損害零件的不足；因?yàn)楝F(xiàn)有矽鋼片轉(zhuǎn)子高速運(yùn)行一段時間后會重新進(jìn)行應(yīng)力分布，轉(zhuǎn)子動平衡會被破壞，因此矽鋼片轉(zhuǎn)子裝配需要進(jìn)行多次動平衡，但是本實(shí)用新型的導(dǎo)磁鋼實(shí)心轉(zhuǎn)子由于連接牢固、質(zhì)量分布穩(wěn)定，高速運(yùn)行一般不會破壞軸系的動平衡，因此可以減少動平衡調(diào)整的次數(shù)。導(dǎo)磁鋼實(shí)心轉(zhuǎn)子與半軸通過沿圓周方向均勻分布的多個螺釘連接，其總體的連接拉力比拉桿轉(zhuǎn)子的拉力更大，抵抗彎矩變形的能力也更大。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型交流異步直驅(qū)高速電機(jī)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1中導(dǎo)磁鋼實(shí)心轉(zhuǎn)子的A-A剖面視圖。

圖3是圖1中導(dǎo)磁鋼實(shí)心轉(zhuǎn)子的B-B剖面視圖。

圖4是圖1中導(dǎo)磁鋼實(shí)心轉(zhuǎn)子的C-C剖面視圖。

圖中各標(biāo)號標(biāo)示：

1、殼體；2、定子；3、導(dǎo)磁鋼實(shí)心轉(zhuǎn)子；31、環(huán)向槽；32、軸向槽；4、半軸；5、軸承組件；6、銅端環(huán)；7、銅導(dǎo)條；8、螺釘。

具體實(shí)施方式

如圖1、圖2、圖3和圖4所示，本實(shí)施例的交流異步直驅(qū)高速電機(jī)，包括殼體1、定子2和導(dǎo)磁鋼實(shí)心轉(zhuǎn)子3，定子2裝設(shè)于殼體1內(nèi)，導(dǎo)磁鋼實(shí)心轉(zhuǎn)子3空套于定子2內(nèi)，導(dǎo)磁鋼實(shí)心轉(zhuǎn)子3兩端分別連接一半軸4，半軸4通過軸承組件5支承于殼體1上。本實(shí)用新型的交流異步直驅(qū)高速電機(jī)，導(dǎo)磁鋼實(shí)心轉(zhuǎn)子3比傳統(tǒng)硅鋼片轉(zhuǎn)子具有更高的強(qiáng)度，能夠承受更高的臨界轉(zhuǎn)速，傳統(tǒng)硅鋼片轉(zhuǎn)子能夠承受的最高線速度通常在180m/s左右，但是本實(shí)用新型的導(dǎo)磁鋼實(shí)心轉(zhuǎn)子3能夠承受的最高線速度可達(dá)250m/s；導(dǎo)磁鋼實(shí)心轉(zhuǎn)子3與半軸4的連接工藝非常簡單，裝配拆卸都很方便，且不會損壞零件，避免了現(xiàn)有拉桿轉(zhuǎn)子裝拆不便、容易損害零件的不足；因?yàn)楝F(xiàn)有矽鋼片轉(zhuǎn)子高速運(yùn)行一段時間后會重新進(jìn)行應(yīng)力分布，轉(zhuǎn)子動平衡會被破壞，因此矽鋼片轉(zhuǎn)子裝配需要進(jìn)行多次動平衡，但是本實(shí)用新型的導(dǎo)磁鋼實(shí)心轉(zhuǎn)子3由于連接牢固、質(zhì)量分布穩(wěn)定，高速運(yùn)行一般不會破壞軸系的動平衡，因此可以減少動平衡調(diào)整的次數(shù)。

本實(shí)施例中，導(dǎo)磁鋼實(shí)心轉(zhuǎn)子3于外圓周面上開設(shè)有兩條環(huán)向槽31和多條軸向槽32，多條軸向槽32設(shè)于兩條環(huán)向槽31之間，各軸向槽32的端部均與環(huán)向槽31連通，環(huán)向槽31內(nèi)嵌設(shè)銅端環(huán)6，軸向槽32內(nèi)嵌設(shè)銅導(dǎo)條7，嵌設(shè)于槽內(nèi)的結(jié)構(gòu)可以增加銅端環(huán)6和銅導(dǎo)條7與導(dǎo)磁鋼實(shí)心轉(zhuǎn)子3基體的接觸面積和連接強(qiáng)度，銅端環(huán)6的外側(cè)有一定寬度的基體材料保護(hù)，且使基體材料可以用于與半軸的聯(lián)結(jié)，而不至于影響電機(jī)轉(zhuǎn)子的電磁性能；銅端環(huán)6和銅導(dǎo)條7均與導(dǎo)磁鋼實(shí)心轉(zhuǎn)子3焊接連接，通過高壓焊接工藝構(gòu)成鼠籠式實(shí)心轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，可增強(qiáng)轉(zhuǎn)子整體強(qiáng)度。

本實(shí)施例中，導(dǎo)磁鋼實(shí)心轉(zhuǎn)子3與半軸4通過沿圓周方向均勻分布的多個螺釘8連接，其總體的連接拉力比拉桿轉(zhuǎn)子的拉力更大。多個螺釘8的徑向位置低于環(huán)向槽31和軸向槽32的徑向槽底位置，螺釘8伸入導(dǎo)磁鋼實(shí)心轉(zhuǎn)子3的深度不超過銅端環(huán)6的軸向位置，使導(dǎo)磁鋼實(shí)心轉(zhuǎn)子3的最小實(shí)體厚度盡可能放大，從而降低薄弱環(huán)節(jié)在離心力作用下受損的風(fēng)險(xiǎn)。本實(shí)施例中，螺釘8的拉力點(diǎn)靠近轉(zhuǎn)子外圓，相對于軸心的力臂長，所以抵抗彎矩變形的能力也更大。

雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本實(shí)用新型。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍的情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對本實(shí)用新型技術(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(shí)施例。因此，凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均應(yīng)落在本實(shí)用新型技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。