[发明专利]大型直流电机空心轴转子与实心轴转子刚度的比较方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大型直流电机空心轴转子与实心轴转子刚度的比较方法。

背景技术

当前国内外各电机制造厂对大直径、大转矩的特大型电机均有采用空心轴转子结构的趋势。因为采用实心轴的转子重量大，转轴挠度大，因而转子的刚度不好，对电机的运行及轴承的冲击是不利的；且一般采用含镍、钼的特殊钢，成本大；在电机的嵌线、真空压力浸漆的过程中，实心轴转子由于其重量或尺寸可能会超出加工机床、浸漆罐的限值，因此设计时常常会将转子轴设计在嵌线、浸漆、车校全部结束后才进行套轴。而空心轴有三段轴构成，其中中间段为空心轴，空心轴两端连接的为实心轴，中间段的空心轴采用厚钢板滚圆焊接，因此具有重量轻、浸漆前可拆卸、结构强度好等特点和使用优越性，并且由于重量轻、成本低，可大大提高电机的市场竞争力。电机结构设计的好坏，除体现电机结构的美观、加工工艺流程的合理、电磁数据的正确配置外，还须正确地分析主要部件的受力情况和强度计算。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种大型直流电机空心轴转子与实心轴转子刚度的比较方法，它可以验证空心轴转子不仅机械强度好、结构刚度高，而且重量轻、分段锻造成本低、比整体实心轴转子结构更有优越性。

实现上述目的的技术方案是：一种大型直流电机空心轴转子与实心轴转子刚度的比较方法，所述空心轴为分段锻造的三段式结构，它的中间段为中空轴，其余两段为连接在中空轴两端且直径小于中空轴直径的实心轴，所述实心轴为整体锻造且中部直径大于两头直径的整体实心轴，所述比较方法包括下列步骤：

设定空心轴转子及实心轴转子上有关相同的参数步骤，包括设定有效铁心长度、主极气隙、气隙磁通密度、转子外径、电机额定基速及电机额定高速；

分别测量空心轴转子及实心轴转子的结构参数步骤，包括电枢总重量、电枢重量、换向器重量及实心轴的重量；

计算步骤，包括分别计算空心轴转子及实心轴转子上电枢中心点处由电枢重量产生的挠度、由换向器重量产生的挠度及由单边磁拉力产生的挠度，并计算空心轴转子及实心轴转子上电枢中心点处的总挠度、该总挠度占主极气隙的百分比及空心轴转子及实心轴转子的临界转速；

比较步骤，包括对空心轴转子及实心轴转子上电枢中心点处总挠度占主极气隙的百分比之间的对比及空心轴转子及实心轴转子的临界转速之间的对比。

上述的大型直流电机空心轴转子与实心轴转子刚度的比较方法，其中，

所述空心轴转子的电枢重量包括中空轴的重量，不包括中空轴两端实心轴及换向器的重量；

所述实心轴转子的电枢重量不包括实心轴及换向器的重量。

上述的大型直流电机空心轴转子与实心轴转子刚度的比较方法，其中，所述空心轴转子上电枢中心点处由电枢重量产生的挠度f₁通过计算式计算，该计算式为：f₁＝G₁α_bb；

所述空心轴转子上电枢中心点处由换向器重量产生的挠度f₂通过计算式计算，该计算式为：

所述空心轴转子上电枢中心点处由单边磁拉力产生的挠度f₃通过计算式计算，该计算式为：f3=f01-m,]]>