转子支架与转子铁心联接用组合键

摘要

本发明涉及一种转子支架与转子铁心联接用组合键，放置主键和附属键的主键槽为复合键槽结构，主键与附属键间隙与附属键与转子冲片间隙，可有效隔离径向过盈量和切向过盈量，主键为矩形，低于主键槽的槽口，并且在主键的槽底设有矩形次槽，转子冲片内圆探出矩形凸起，相比主键矩形凸起略宽，保证矩形凸起与附属键径向实现接触采用过盈配合，同时保证在切向方向主键与附属键之间留有间隙；降低转子冲片槽底圆角处应力集中和轭部磁场密度及损耗。从属键为分段式组合对打斜键结构，增加转子铁心轴向方向的接触面积，主键和从属键分别负责径向和切向过盈量。本发明适用于大转矩电机，尤其是三代核电站循环水泵电机，可用于核电、冶金、海水淡化等行业。

权利要求

1.一种转子支架与转子铁心联接用组合键结构，其特征是：托架(7)固定在转子支架(8)上，主键(2)与托架(7)接触连接，转子冲片(12)套装在转子支架(8)外部，转子冲片(12)的下侧的矩形凸起(5)与主键(2)接触采用过盈配合，矩形凸起(5)与转子冲片(12)的轭部(4)连接，转子冲片(12)的轭部(4)与转子冲片(12)的齿(6)连接为一体，矩形凸起(5)左侧与第一附属键(1)接触采用过盈配合，矩形凸起(5)右侧与第二附属键(3)接触采用过盈配合，第一附属键(1)和第二附属键(3)均与托架(7)接触采用过盈配合，转子冲片(12)内侧存在多个的矩形凸起(5)，主键(2)的左侧设置有第一螺纹孔(23)，主键(2)的右侧设置一个坡角平台(13)；主键(2)、第一附属键(1)和第二附属键(3)两端均为焊缝(15)连接固定；第一附属键(1)所属第一斜键(19)和第二斜键(20)经第一锥度坡面(10)接触采用过盈配合，第一斜键(19)比第二斜键(20)长；第二附属键(3)所属第三斜键(21)和第四斜键(22)经第二锥度坡面(9)接触采用过盈配合，第三斜键(21)比第四斜键(22)长；第一附属键(1)比第二附属键(3)长；第一斜键(19)和第二斜键(20)端部均钻有第二螺纹孔(16)，第三斜键(21)和第四斜键(22)端部均设有第三螺纹孔(17)；第一组组合键(27)、第二组组合键(26)、第三组组合键(24)三组中第一附属键(1)和第二附属键(3)均需要依次交错布置；主键(2)与转子冲片(12)的下侧的矩形凸起(5)之间的过盈量由加热转子冲片(12)，进而与托架(7)和转子支架(8)热套形成。

说明书

转子支架与转子铁心联接用组合键

技术领域

[0001] 本发明涉及一种转子支架与转子铁心联接用组合键。

背景技术

[0002] 当大型电机极数较多时，定子与转子之间往往产生很大的电磁转矩，电机转子的输出机械转矩近似等于电磁转矩；因此电机转子系统要承担很大的机械转矩，电机转子系统机械转矩传递主要由转子支架和转子铁心构成，二者之间设置组合键，即在径向和切向两个方向保持力矩传导的可靠，并且在二者之间的过盈量要有严格要求，使得转子铁心与转子支架接触采用过盈配合，抑制二者因过盈量不足而引起的转子振动超标现象，以提高大转矩电机转子系统转矩传递的可靠性。

[0003] 传统组合键锁紧结构分为主键和附属键，主键的截面为T型，附属键的截面为矩形；主键的T型截面上半部分高出键槽并深入转子冲片，减少转子冲片轭部的有效长度，轭部磁场密度增加，导致损耗及噪音增大；两件附属键分别设置在主键T型截面下半部分两侧，传统组合键锁紧结构有两种设置锁紧的方式，将主键设置为对打斜键，或将附属键设置为对打斜键，这两种锁紧方式均无法有效隔离径向与切向之间的锁紧联系；传统组合键的对打斜键为通长时，直线度不容易保证，容易造成对打斜键与径向和切向大部分接触不良，进而引起运行时转子系统振动；不论主键设置为对打斜键方式，还是附属键设置为对打斜键方式，仅仅能控制切向过盈量，均无法单独控制径向过盈量，随着电机运行温升增高，会因切向过盈量变小，导致T型截面主键限位失效，进而影响径向的限位，导致转子系统重心偏移，最终引起转子系统的振动超标，同时改变转子系统运行时的临界转速。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种转子支架与转子铁心联接用组合键，解决以往组合键锁紧结构过盈量不稳定的问题。本发明的技术方案是：托架(7)固定在转子支架(8)上，主键(2)与托架(7)接触连接，转子冲片(12)套装在转子支架(8)外部，转子冲片(12)的下侧的矩形凸起(5)与主键(2)接触采用过盈配合，矩形凸起(5)与转子冲片(12)的轭部(4)连接，转子冲片(12)的轭部(4)与转子冲片(12)的齿(6)连接为一体，矩形凸起(5)左侧与第一附属键(1)接触采用过盈配合，矩形凸起(5)右侧与第二附属键(3)接触采用过盈配合，第一附属键(1)和第二附属键(3)均与托架(7)接触采用过盈配合，转子冲片(12)内侧存在多个的矩形凸起(5)。

[0005] 本发明放置主键和附属键的主键槽为复合键槽结构，可以有效地隔离径向过盈量和切向过盈量，主键为矩形，低于主键槽的槽口，并且在主键的槽底设有矩形次槽，转子冲片内圆探出矩形凸起；相比主键矩形凸起略宽，保证矩形凸起与附属键径向实现接触采用过盈配合，同时保证在切向方向主键与附属键之间留有间隙。从属键为组合对打斜键结构，并且从属键为非通长的分段式结构，可以加大转子铁心轴向方向的接触面积，从属键的对打斜键结构合缝为径向方向，从属键在径向方向与转子冲片之间留有间隙；主键主要负责保持径向过盈量，从属键主要负责保持切向过盈量；切向方向主键与附属键之间的间隙与径向方向从属键和转子冲片之间的间隙，实现了径向过盈量与切向过盈量的分离；转子冲片内圆设有探出矩形凸起，矩形凸起与主键接触采用过盈配合。

[0006] 本发明的转子支架与转子铁心联接用组合键结构，热套式过盈方式实现了径向过盈，对打斜键式过盈方式实现了切向过盈。当电机达到热稳定后，转子铁心和转子支架会随着温度的升高不断向外热膨胀，由于转子铁心温度比转子支架的温度高20K～40K，使得转子铁心的径向膨胀量比转子支架大，必须计算出转子铁心与转子支架。安装先将转子铁心加热，不断地测量转子铁心的内圆膨胀量，当膨胀量达到计算要求后，将转子铁心套入转子支架，并将主键插入，当转子铁心、主键、转子支架冷却后，再插入附属键，并完成对打斜键的锁紧。附属键、转子支架的托架、转子铁心的矩形凸起形成刚性接触宽度较小，因此受热膨胀量相比转子径向较小，因此仅用对打斜键便可以完成转子支架与转子铁心的切向锁紧过盈量要求。由于转子冲片内圆处设置了矩形凸起，改善以为在内圆处设置内陷矩形凹槽结构的应力分布，降低由此引起转子冲片槽底圆角处的应力集中。

[0007] 转子支架与转子铁心联接用组合键结构主要分为径向方向过盈配合、切向方向过盈配合、主键及斜键锁定、组合键周向布置四部分功能构成。径向方向过盈配合主要负责组合键在径向方面的过盈配合功能；切向方向过盈配合主要负责组合键在切向方面的过盈配合功能；主键及斜键锁定主要负责主键和斜键在电机轴向方向的限位锁定功能；组合键轴向布置主要控制多个组合键在电机周向的布置顺序。

[0008] 径向方向过盈配合主要负责组合键在径向方面的过盈配合功能。托架(7)固定在转子支架(8)上，在托架(7)内部开有矩形次槽(18)，在径向方向可以保证主键(2)仅仅与转子冲片(12)下侧的矩形凸起(5)、托架(7)的矩形次槽(18)接触采用过盈配合；由于矩形凸起(5)伸出转子冲片(12)内圆，使得转子冲片(12)的齿(6)下侧的槽底圆角(11)处应力得以降低。在装配过程中，先计算转子铁心(14)与转子支架(8)之间温差，进而得出转子铁心(14)与转子支架(8)之间在径向方向的过盈量；先加热转子铁心(14)至理论计算热膨胀的内径值，将转子铁心(14)套入转子支架(8)和托架(7)，然后插入主键(2)至托架(7)和转子冲片(12)下侧的矩形凸起(5)之间，待转子铁心(14)冷却至加热前环境温度，保证了组合键结构的径向过盈量，同时不影响组合键结构的切向过盈量。

[0009] 切向方向过盈配合主要负责组合键在切向方面的过盈配合功能。第一附属键(1)在转子冲片(12)下侧的矩形凸起(5)左侧，第一附属键(1)设置成径向对打斜键组的方式；第一附属键(1)由第一斜键(19)和第二斜键(20)经第一锥度坡面(10)接触采用过盈配合构成，第一锥度坡面(10)的倾斜度比例为1:100；第一斜键(19)比第二斜键(20)长20mm。第二附属键(3)在转子冲片(12)下侧的矩形凸起(5)右侧，第二附属键(3)也设置成径向对打斜键组的方式；第二附属键(3)由第三斜键(21)和第四斜键(22)构成，第二锥度坡面(9)倾斜度比例为1:100；第三斜键(21)比第四斜键(22)长20mm。第一附属键(1)和第二附属键(3)均与矩形凸起(5)水平方向接触采用过盈配合，第一附属键(1)和第二附属键(3)均与托架(7)水平方向接触采用过盈配合；根据本段上述的设置，在径向方向可以保证第一附属键(1)和第二附属键(3)仅仅与转子冲片(12)下侧的矩形凸起(5)接触采用过盈配合。在装配过程中，通过分别打紧第一附属键(1)和第二附属键(3)，保证了组合键结构的切向过盈量，同时不影响组合键结构的径向过盈量。

[0010] 主键及斜键锁定主要负责主键和斜键在电机轴向方向的限位锁定功能。主键(2)左侧设置第一螺纹孔(23)，以保证在装配时，可以对主键(2)实施轴向限位，防止打键的过程中主键(2)发生位置移动；第一附属键(1)和第二附属键(3)在电机轴向交错排列，采用非通长对打斜键组方式，提高了第一附属键(1)和第二附属键(3)与托架(7)的侧边(28)接触有效面积，这样可以较好地保证过盈量在电机轴向均匀分布。第一附属键(1)端部设置第二螺纹孔(16)，以保证在装配时，可以对第一附属键(1)实施轴向限位，防止打键的过程中第一附属键(1)发生位置移动；第二附属键(3)端部设置第三螺纹孔(17)，以保证在装配时，可以对第一附属键(1)实施轴向限位，防止打键的过程中第一附属键(1)发生位置移动；在主键(2)、第一附属键(1)和第二附属键(3)的端部设置角焊缝(15)，可以使得电机装配完成后，保证轴向的位置不移动。

[0011] 组合键轴向布置主要控制多个组合键在电机周向的布置顺序。第一组组合键(27)左侧布置第一附属键(1)，第一组组合键(27)右侧布置第二附属键(3)；第二组组合键(26)左侧布置第一附属键(1)，第二组组合键(26)右侧布置第二附属键(3)；第三组组合键(24)左侧布置第一附属键(1)，第三组组合键(24)右侧布置第二附属键(3)；当组合键多组布置时，第一附属键(1)和第二附属键(3)均需要依次交错布置。

[0012] 本发明的转子支架与转子铁心联接用组合键结构，主要采取了以下措施：有效隔离径向和切向过盈量，改变以往径向过盈量过小，缩小主键径向高度进而改善了以往主键因深入转子冲片，导致转子冲片轭部过短的弊病，同时将转子冲片内圆内陷矩形凹槽改为探出矩形凸起，在保证径向过盈量的同时，保证了转子冲片轭部具有足够的高度，降低了转子冲片轭部磁场密度，附属键由通长式结构改为分段式结构，提高了切向过盈量的稳定性。本发明转子支架与转子铁心联接用组合键结构研发，为三代核电站海水循泵电机开发奠定了基础。

[0013] 因此转子支架与转子铁心联接用组合键要有效隔离径向和切向过盈量，改变以往径向过盈量过小，缩小主键径向高度进而改善了以往主键因深入转子冲片，导致转子冲片轭部过短的弊病，同时将转子冲片内圆内陷矩形凹槽改为探出矩形凸起，在保证径向过盈量的同时，保证了转子冲片轭部具有足够的高度，降低了转子冲片轭部磁场密度，附属键由通长式结构改为分段式结构，提高了切向过盈量的稳定性。随着三代核电站对大转矩电机的要求，为解决传统组合键锁紧结构过盈量不稳定等问题，本发明提出了相应的新式结构，以三代核电站循环水泵电机为例，设计了本发明的转子支架与转子铁心联接用组合键。

附图说明

[0014] 图1本发明的一种转子支架与转子铁心联接用组合键结构图

[0015] 图2是图1的Ⅰ放大视图

[0016] 图3是图1的Ⅱ放大视图

[0017] 图4是图1的侧视图

[0018] 图5是图4的A-A剖视图

[0019] 图6是图1项2的放大视图

[0020] 图7是图6的B-B剖视图

[0021] 图8是图1项1的放大视图

[0022] 图9是图8的C向视图

[0023] 图10是图1项3的放大视图

[0024] 图11是图10的D向视图

[0025] 图12是图4的E向视图

具体实施方式

[0026] 图1为适用于大转矩电机的一种转子支架与转子铁心联接用组合键结构图，由径向方向过盈配合、切向方向过盈配合、主键及斜键锁定、组合键周向布置共计四个功能部分组成；其中前两部分属于控制径向方向过盈量与切向方向过盈量，第三部分为主要为前两部分长时间保证过盈量，提供一个稳固不动的限位基础，最后一部分主要论述了此种组合键多组布置时的排列顺序。该转子支架与转子铁心联接用组合键应用在多极大转矩海水循环水泵电机中，电机型号为YLKS7700-36，极数为36极，额定转速164r/min，额定转矩为450000N·m，最大转矩为810000N·m。

[0027] 如图1所示，转子支架与转子铁心联接用组合键结构，托架7固定在转子支架8上，主键2与托架7接触连接，转子冲片12套装在转子支架8外部，转子冲片12的下侧的矩形凸起5与主键2接触采用过盈配合，矩形凸起5与转子冲片12的轭部4连接，转子冲片12的轭部4与转子冲片12的齿6连接为一体，矩形凸起5左侧与第一附属键1接触采用过盈配合，矩形凸起
5右侧与第二附属键3接触采用过盈配合，第一附属键1和第二附属键3均与托架7接触采用过盈配合，转子冲片12内侧存在多个的矩形凸起5。

[0028] 如图6所示，主键2的左侧设置有第一螺纹孔23，主键2的右侧设置一个坡角平台13；主键2、第一附属键1和第二附属键3两端均为焊缝15连接固定；如图8所示，第一斜键19和第二斜键20经第一锥度坡面10接触采用过盈配合，第一斜键19比第二斜键20长；如图10所示，第三斜键21和第四斜键22经第二锥度坡面9接触采用过盈配合，第三斜键21比第四斜键22长；第一附属键1比第二附属键3长；第一斜键19和第二斜键20端部均钻有第二螺纹孔
16，第三斜键21和第四斜键22端部均设有第三螺纹孔17；第一组组合键27、第二组组合键
26、第三组组合键24三组中第一附属键1和第二附属键3均需要依次交错布置；主键2与转子冲片12的下侧的矩形凸起5之间的过盈量由加热转子冲片12，进而与托架7和转子支架8热套形成。

[0029] 如图1所示，一种转子支架与转子铁心联接用组合键结构图，在转子支架8上焊接托架7；矩形凸起5与轭部4及齿6连接在一起。

[0030] 如图2所示，为图1的Ⅰ放大视图，第一附属键1与矩形凸起5水平方向接触采用过盈配合，第一附属键1与底边25高度方向接触采用过盈配合，第二附属键3与矩形凸起5水平方向接触采用过盈配合，第二附属键3与底边25高度方向接触采用过盈配合；主键2在安装时根据每个主键2的实际高度测量记录。

[0031] 如图3所示，为图1的Ⅱ放大视图，矩形凸起5在水平方向与第二附属键3接触采用过盈配合；第二附属键3在水平方向与托架7接触采用过盈配合。

[0032] 如图4所示，为图1的侧视图，在第二附属键3和主键2的端部两侧均设置有角焊缝15，角焊缝15的尺寸为8mm，通过角焊缝15可以较为可靠地限定转子铁心14的轴向位置不变。

[0033] 如图5所示，为图4的A-A剖视图，第一附属键1和第二附属键3在电机轴向交错排列。

[0034] 如图6所示，为图1项2的放大视图，主键2的左侧钻第一螺纹孔，装配时可以对主键2轴向限位。

[0035] 如图7所示，为图6的B-B剖视图，主键2的右侧设置一个坡角平台13，坡角平台13的尺寸为18mm×2mm；主键2的高应为实际高度再加上热套所需的过盈量，额外还应该加上±0.02mm的公差。

[0036] 如图8所示，为图1项1的放大视图，第一附属键1由第一斜键19和第二斜键20经第一锥度坡面10接触采用过盈配合，第一锥度坡面10倾斜度比例为1:100，第一锥度坡面10的表面粗糙度为3.2，第一斜键19比第二斜键20长20mm；第一附属键1比第二附属键3长50mm。

[0037] 如图9所示，为图8的C向视图，第一斜键19和第二斜键20端部分别设有第二螺纹孔16，装配时可以对第一斜键19和第二斜键20完成轴向限位。

[0038] 如图10所示，为图1项3的放大视图，第二附属键3由第三斜键21和第四斜键22经第二锥度坡面9接触采用过盈配合，第二锥度坡面9倾斜度比例为1:100，第二锥度坡面9的表面粗糙度为3.2，第三斜键21比第四斜键22长20mm。

[0039] 如图11所示，为图10的D向视图，第三斜键21和第四斜键22端部分别设有第三螺纹孔17，装配时可以对第三斜键21和第四斜键22完成轴向限位。

[0040] 如图12所示，为图4的E向视图，第一组组合键27左侧布置第一附属键1，第一组组合键27右侧布置第二附属键3；第二组组合键26左侧布置第一附属键1，第二组组合键26右侧布置第二附属键3；第三组组合键24左侧布置第一附属键1，第三组组合键24右侧布置第二附属键3；当组合键多组布置时，第一附属键1和第二附属键3均需要依次交错布置转子支架8圆周上。