[发明专利]一种避免高压大功率笼型电机转子端部断裂的方法

说明书

本发明公开了一种高压大功率笼型电机转子端部，包括分段式铁心的端部段、端环和具有减缓应力集中特性的导条端部，具有减缓应力集中特性的导条端部的上平面采用弧面连接的四阶梯结构，处于分段式铁心的端部段内的导条为弧面第一阶梯结构，焊接在端环内的导条为弧面第四阶梯结构，伸出铁心端面至端环焊接面处的导条依次为弧面第二阶梯结构和弧面第三阶梯结构，具有减缓应力集中特性的导条端部的下平面采用凹面设计。通过对导条端部应力集中部位进行形状优化，使低应力区和高应力区之间的应力实现平缓过渡，大大改善了应力集中问题，可有效避免因频繁起动引起的笼型电机转子端部受应力集中过大而导致的导条和端环之间断裂的现象。

技术领域

本发明属于电动机设计制造技术领域，特别涉及一种高压大功率笼型电机转子端部，避免笼型电机转子端部断裂的问题。

背景技术

高压大功率电动机的转子多采用笼型铜排结构，而在实际运行中，由于各种原因，高压大功率电动机极易发生转子铜排端部断裂故障，该故障的频繁发生会给整个生产系统的安全运行带来严重威胁。

转子铜排发生断裂的原因主要有以下几个方面：

1)导条在转子铁心内不够紧固。在实际生产中，导条在转子铁心中不可能绝对紧固，此时，导条会受到热弯曲挠度力、径向电磁力、导条自身的离心力和周向电动力等多种力作用，不但受力复杂，而且导条两焊接的截面在这些力的综合作用下很容易产生疲劳断裂。

2)电机起动时间长、频繁起动。电机在起动时，转子导条所受的力可看作一个非周期变化的交变力，而且，在电机起动过程中加速了由于导条集肤效应产生的热应力的交变和温升，这些最终极易导致导条与端环焊接处断裂。

3)焊接原因。由于局部加热，焊件上的温度变化范围很大而又不均匀，当焊料温度降低的过程中，除引起焊口的组织和性能变化外，还会引起材料不均匀的收缩与膨胀，造成导条与端环产生内应力和变形，严重时会在焊口处出现小裂纹，为导条断裂埋下隐患。

4)导条端部应力集中。一般情况下，为了将导条置入端环槽内，导条端部需加工掉一定尺寸，而在加工处往往使得导条截面形状突变，导条端部的加工尖角和加工削角后的导条棱角都会造成应力集中，在电机运行时，由于上面三种原因的综合作用，直接导致导条在应力集中处断裂。

因此，设法避免或改善导条端部的应力集中，可以有效提高转子端部的疲劳强度，减小并消除转子铜排断裂发生的几率。目前，改善应力集中的方法主要有：提高铜排及端环的表面加工质量；采用护环等附加部件消除交变力；导条端部加工采用大圆弧过渡等方法。虽然在一定程度上改善了导条的应力集中，但在导条端部加工处还是形成了截面形状的突变。如何通过对导条端部应力集中部位进行形状优化，使低应力区和高应力区之间的应力实现平缓过渡，从而改善导条端部应力集中的问题，进而避免笼型电机转子端部断裂的现象，这些问题是本发明要解决的技术问题。

发明内容

针对如何通过对导条端部应力集中部位进行形状优化，使低应力区和高应力区之间的应力实现平缓过渡，从而改善导条端部应力集中，进而避免笼型电机转子端部断裂的问题，为了解决上述技术问题，本发明提出了一种高压大功率笼型电机转子端部。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种笼型电机转子端部，包括：分段式铁心的端部段1、端环3和具有减缓应力集中特性的导条端部2，所述具有减缓应力集中特性的导条端部2的上平面采用弧面连接的四阶梯结构，处于分段式铁心的端部段1内的导条为弧面第一阶梯结构，焊接在端环3内的导条为弧面第四阶梯结构，伸出铁心端面至端环3焊接面处的导条依次为弧面第二阶梯结构和弧面第三阶梯结构，所述具有减缓应力集中特性的导条端部2的下平面采用凹面设计。

在上述方案的基础上，所述弧面第一阶梯结构的起点位于伸进分段式铁心的端部段1的1/2～3/4处，终点位于伸出分段式铁心的端部段1的3mm～5mm处。