[发明专利]基于高刚度转子结构的高速电机

说明书

技术领域

本发明涉及高速电机，尤其涉及基于高刚度转子结构的高速电机。

背景技术

高速电机是一种取代“传统低速电机+齿轮箱或皮带传动系统”的新型产品，可广泛应用于蒸汽压缩机、制冷压缩机、空气压缩机、鼓风机、膨胀机、燃气轮机发电、余热发电、脱硫除尘等高速透平机械领域。由于高速电机克服了“传统低速电机+齿轮箱或皮带传动系统”的能耗高、噪音大、振动大、故障点多等不足，可以获得显著的增效、节能、降噪的效果，因而近年来市场对高速电机的需求越来越迫切。

但高速电机要在工业领域广泛应用，首先需要解决高速电机转子轴系高速旋转时的运动稳定性问题。如果稳定性解决得不好，高速电机不但不能带来增效、节能、降噪的好处，反而会产生剧烈的振动和噪声，严重时甚至会发生转轴断裂、电机转子扫膛、高速运转的叶轮或涡轮飞出等恶性事故，进而造成重大的设备安全和人身安全事故。

而要提高高速电机转子轴系高速旋转时的稳定性，最行之有效的办法是增加电机转子轴系的刚度。目前增加电机转子轴系刚度的办法主要有：增加转轴直径；缩短轴承跨距；提高主轴材料强度；将电机转子与转轴过盈联结；采用“拉杆转子”结构等等。

“增加转轴直径；缩短轴承跨距；提高主轴材料强度”的方法目前在工程领域已被广泛应用。但当材料性能和机械结构尺寸空间挖掘到一定限度后，就很难再继续进一步提高轴系的刚度。

“将电机转子与转轴过盈联结”的方法，也是目前高速电机领域增强转轴刚度广泛应用的方法。该方法的主要不足是：转子过盈联结到转轴上之后，很难拆卸；即使采用专门的工装设备，也存在拆卸成本高、操作时间长、容易损坏电机转子内孔和转轴外表面的缺点。

“拉杆转子”是国内外高速透平机械领域已经采用的一种方法，它将电机转子套在前后两个“半轴”之上，两个“半轴”之间采用拉杆联结，转子轴系在拉杆的拉力作用下变成一个整体。由于拉杆作用增加了电机转子端面的抗弯刚度，这种结构也能够起到增加转子轴系刚度的效果。但是“拉杆转子”结构也存在着明显不足：一是需要专门的工装设备，装配工艺过程复杂，对装配师傅的技能要求较高，对拉杆的拉力和变形控制要求很严格；二是轴系装配好之后一般很难再拆卸，如果拆卸通常会采取“破坏”某个零件的形式来保全其他零件；三是一旦拉杆出现质量问题，将面临导致转子轴系断裂、发生恶性事故的风险。

由于现有的高速电机转子轴系存在着上述缺点，导致高速电机未能在压缩机、鼓风机、膨胀机、燃气轮机发电、余热发电、脱硫除尘等高速透平机械领域广泛应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种轴系抗弯刚度高、整体性强、高速运转风险低的基于高刚度转子结构的高速电机。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种基于高刚度转子结构的高速电机，包括转轴和装设于转轴上的转子，所述转子与转轴过盈配合，所述转轴上于转子两端均装设有向转子施加轴向压力的预紧组件。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述预紧组件包括预紧螺母和调整环，所述预紧螺母与转轴螺纹连接，所述调整环套设于转轴上，且调整环压紧于预紧螺母与转子之间。

所述调整环与转轴紧配合。

所述调整环与转子的接触面积大于所述预紧螺母与调整环的接触面积。

所述转轴上于调整环与转子接触处设有环槽。

所述转子与转轴之间的过盈配合为锥面过盈配合。

与现有技术相比，本发明的优点在于：