YLKS2700—12/1730 10kV大推力立式笼型三相异步电动机的设计与研制

赵贺全 孟杰

摘要：本文讨论了YLKS2700 12/1730 10kV大推力立式笼型三相异步电动机的设计研制过程。围绕着设计过程中各个部分进行了分析设计，为今后设计制造大推力立式笼型三相异步电动机奠定了基础。

关键词：大推力立式笼型异步电动机；推力；设计；研制

1前言

YLKS大推力立式籠型三相异步电动机用于拖动循环水泵，满足其大推力要求，提供旋转动力，并与其组成机组提供冷却水，适用于电站、水利、化工等行业，我公司研制开发了YLKS大推力立式笼型三相异步电动机产品。本文对该电机的设计与研制进行了分析，为我公司发展大型立式电机系列产品打下坚定的基础。

2大推力立式笼型三相异步电动机的设计过程分析

2.1电磁设计

根据设计技术要求，确定电机的电磁负荷以及与电磁性能有关的有效部分的尺寸，包含电机的定转子冲片和铁心尺寸及绕组数据等，选定材料，并核算电磁性能和有关参数。定子齿部磁1.44T，轭部磁1.30T，转子齿部磁1_48T，轭部磁1_25T。定子采用双层叠绕组，定子绕组形式Y接，转子采用梯形铜排，并联支路数选为2。

2.2结构设计

YLKS2700-12/1730 10kV大推力立式笼型三相异步电动机，由于需要承受水泵引起向下最大500kN轴向推力，上轴承采用国内最新结构形式的推力轴承，下轴承采用轻系列的圆柱滚动轴承，电机两侧装有空水冷却器，主接线盒、测温、加接器接线盒在同侧。本电机主要由定子、转子、推力轴承、滚动轴承、空水冷却器、风扇、接线盒等几大部分组成，。

（1）定子

定子由定子铁芯、定子线圈、机座、定子测温元件、接线盒和空间加热器等部分组成，结构形式如图1所示。

（a）定子铁心

定子铁芯由优质冷轧电工钢片叠压而成，定子冲片采用扇形片，整圆共108槽，冲片叠压系数不低于0.95。

（b）定子机座

机座是需要承受扭转负荷，轴的弯曲应力和电机本身重量，而立式电机与普通的卧式电机不同，还需要承受负载水泵引起的轴向力。故设计成由底脚板及壁板组成的钢板焊接而成的箱式机座，通过对机座进行了有限元分析计算，加强了机座整体的强度，从而能够承受500kN轴向推力。

（c）定子绕组

定子绕组为双层叠绕组，材料采用自粘性双玻璃丝包双薄膜绕包铜扁线GLEMB-155/0.7-2YN，下线前定子铁芯喷整浸防晕低阻漆X871-2，下线后用环氧引拔槽楔固定，线圈按标准规定进行耐压及防电晕试验后，整个定子采用VPI真空加压浸漆工艺。

1.加热器装置2.线圈支架3.支架座4.螺栓5.螺母6.端箍7.3涤纶绳8.定子线圈9.定子铁心10.16涤纶带11.云母带12.云母绕包线

（2）转子

转子主要由转轴、转子铁芯、转子支架、导条、端环、内风扇等部分组成。

（a）转子支架：

转子支架由支架毂、轮辐、辐板组成。为增加支架刚性和强度，在辐板与支架毂问增加了12根立筋。用双边连续深层充填焊焊接在一起，焊后进行热处理，以便消除内应力。支架结构强度好，强度提高，可承受较大的转子重量。

（b）转轴：

转轴采用45#碳素钢，轴上热套转子支架。转子支架与轴为过盈配合，热套安装，并利用平键进行支架与轴的周向定位。从而保证了支撑转子铁芯和输出机械转矩，可以将转矩传递给负载而不断裂或者弯曲变形。

（c）转子铁芯：

转子铁芯采用鼠笼式结构，与我公司以前设计的大型立式电机有所不同，这次铁芯冲片采用梯形槽散形片，采用50W470硅钢片，质量好，毛刺小。

（d）铜排与端环：

转子铜排装入转子铁芯后，采用风镐涨紧技术，并与端环通过BPS100/8000中频焊机进行焊接，防止电机运转过程中造成导条断裂，焊接牢固。保证此电机安全可靠运行。

（3）轴承：

上轴承采用上导及推力式滑动轴承，主要包括导轴瓦、推力瓦、推力头、上机架、上导轴承座、锁圈和油封等。采用一体式焊接技术，将推力轴承的上机架、上导轴承座及轴承油封装置一体式焊接，整体紧凑，通过上机架、推力瓦和机座承受轴向推力、导向瓦和下轴承调节固定转子。经有限元分析，上轴承最大位移量为0.303mm（标准0.4mm），最大应力为48MPa，小于钢的最大应力220MPa，能够承受由负载水泵引起的轴向推力500kN。

（4）通风系统：

电机采用两端对称进风的径向通风系统。在电机转子铁芯上下两端装有两排风叶式风扇。它将电机内部热气流经过电机中心吹入到两侧的水冷却器内，经过水冷却器的冷却后，将热量带走，再由水冷却器两侧进入电机内部，使电机各部分的温升能较均匀地分布，从而降低最高局部温升，提高绝缘寿命，同时提高电机的使用寿命。

3结语

电机主要性能参数设计值与试验值的对比

在这次YLKS2700-12/173010kV大推力立式笼型三相异步电动机的设计、制造过程中，由于可借鉴的资料很少，电机承载轴向推力大，设计难度较大，该电机的设计制造成功对今后该类电机的设计有着有益的启示。