MQY4564溢流型球磨机用三相同步电动机TMW2000-3610kV IP54设计
2020-11-16李镇东马明聪
李镇东 马明聪
摘要：文章介绍了球磨机用TMW2000-3610kV IP54三相同步电动机的设计过程。通过具体分析和试验，详细介绍了此型号电机的结构设计及性能参数。
关键词：MQY4654溢流型球磨机用同步电动机;电磁计算;结构设计
目前，随着现代化工业生产规模的逐步增大，高电压等级、高功率、大容量、高性能電机的发展方向成为最重要的方向之一，这促使电机生产企业纷纷向高压电机行业靠拢，以提高企业的行业竞争力。
一、适用范围
TMW2000-3610kV IP54三相同步电动机适用于球磨机，也可用于拖动特性相似的其他机械设备。
二、主要技术数据及特征
⑴电机外壳的防护等级为IP54。
⑵电机冷却方式为轴﹑径向混合通风的空- 上水冷（集电环为空冷）。
⑶电机安装方式为IM7311，具有座式滑动轴承，箱式结构，电机轴伸采用GB756标准圆柱形，用一个平键与主机连接。
⑷电机定额为连续工作制S1（连续）。
⑸电机额定电压为10000V。
⑹电机额定频率为50Hz。
⑺电机主要技术数据如下：
a）额定功率：2000kW
b）额定转速：166.7r/min c）效率：95%
d） 功率因数：0.9（超前）
e） 在额定电压下，失步转矩与额定转矩之比的保证值为：2.0
f） 在额定电压下，堵转转矩与额定转矩之比的保证值为：0.6
g） 在额定电压下，标称牵入转矩与额定转矩之比的保证值为：0.6h）在额定电压下，堵转电流与额定电流之比的保证值为：7.0
三、电磁计算
根据本台电机的功率2000kW﹑转速166.7r/min来确定机座号为2600，再由电压等级10kV，来决定定子冲片的内﹑外径尺寸及冲片开槽的宽高，按照所选取的冲片开槽尺寸与10kV电机的绝缘要求来选取定子线规的尺寸，通过调节其定子线圈匝数，并联路数，铁心长，以满足50W-400号硅钢片对磁密的要求，并保证定﹑转子的温升和起动性能;
四、结构设计
该电机采用卧式结构，座式滑动轴承，电机轴伸为标准圆柱形，电机顶部装有空-水冷却器，内部带空间加热器，底部带底板。（外形图见附图1）
（一）定子，包括机座、定子铁心、定子线圈
（1） 机座
机座是电机定子中的主要结构件。由多个加工后的钢板单件焊接而成，起承受冷却器重量、定子重量，固定铁心的作用。
（2） 定子铁心
定子铁芯使用50W-400硅钢片叠压而成，全圆由18张扇形片拼成，整圆共216槽，冲片叠压系数不低于0.95。冲片和机座采用一定的间隙配合。.压装后，由定子压圈压紧。
（3） 定子线圈
定子绕组为双层叠绕组，为削弱5、7次谐波电动势，经过计算取节距1～7。整个定子采用VPI真空加压浸漆工艺，绕组端部和直线部位固化成整体，从而减小匝间短路的可能，同时，浸渍漆充分占满槽内空间，提高散热性能。
定子测温元件采用：WZPD10×100-3B（单支三线制），分度号：Pt100铂热电阻，每相2 只，共6 只;
（二）转子，包括转轴、转子支架、磁极铁芯、磁极线圈、风扇
（1）转轴
转轴材质采用35CrMo，经过机械计算确定各段轴径、轴长，使其机械性能满足以下几点：
a） 允许挠度为气隙的百分数不超过6%;
b） 轴承及轴肩处按疲劳计算的相当应力不超过500;
c）选取轴径时，轴承的计算负载不超过其允许的负载;
（2） 转子支架
转子支架材料采用ZG230-450铸造而成。将旋转整流装置和三相交流励磁机分别安放在转子支架的两侧。
（3） 磁极铁芯
磁极铁芯由材质为1.5mm厚A3钢板的磁极冲片叠压而成。阻尼条材质为黄铜。阻尼条和阻尼环之间用银焊料（HLAgCu30-25）焊满，不得有间隙;装配后阻尼环两端双面搪锡（HLSnPb58-2）长40。
（三）交流励磁机
交流励磁机是一个与主电机同轴旋转的小型同步发电机，为主电机（经旋转整流盘整流后）提供励磁电流。交流励磁机的设计基本和主电机相同，不同的是励磁机的磁极在励磁机定子上。转速与主电机相同，选取合适的极数、励磁机定子内径、铁芯长和比较合适的定转子线规。
由于用户电机基础尺寸的限制，在设计过程中考虑将交流励磁机和旋转整流盘分别置于主电机转子的两侧。还要考虑到主电机、励磁机和整流盘接线的位置确定励磁机出线位置。
（四）旋转整流盘
旋转整流盘的作用是将交流励磁机产生的三相交流电，经过整流后转换成直流电，为电机提供励磁电流。
（五）空- 水冷却器
空- 水冷却器由冷却器箱体和外购的冷却器组成。冷却器箱体由钢板焊接而成。冷却器容量由电机的额定功率和计算效率选取：
PN———电机的额定功率
η——电机的计算效率
冷却器进水温度28℃
冷却器出风温度40℃
空- 水冷却器用耐热橡胶带密封，用螺栓固定在机座上。
五、性能指标
电机试制后，经本公司试验站检测，其主要性能指标如下：
由上表可见，该产品性能指标，机械结构均达到各项技术要求。
参考文献：
[1] 陈世坤：《电机设计》第二版，机械工业出版社，2000。
[2] 湘潭电机厂：《交流电机设计手册》，湖南人民出版社，1977。[3]许实章：《电机学》，机械工业出版社，1992。
[4] 机械工程手册与电机工程手册编辑委员会：《电机工程手册》第4 卷。
[5] 机械电子工业部上海电器科学研究所全国旋转电机标准化技术委员会秘书处：《中国电机标准宣贯资料》。
作者简介：
姓名：李镇东/ 马明聪，出生年月：1983.9.25/1993.12.20，性别：男，民族：汉，籍贯：山东省青岛市/ 山东省临朐市，学历：大专/ 本科，职称：电气助理工程师/助理工程师，研究方向：电机电气。
