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摘要: 介绍了烧结风机用T7300-6 7300kW 10kV三相同步电动机的研制过程。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: 烧结风机用同步电动机 电磁计算 结构设计分析
随着电机行业的不断发展，电机产品的外压和内涵亦不断拓展，电机产品也广泛的应用于能源、交通、石油、化工、建筑等各个领域，并且电机通用性逐渐在改变，打破了过去同一类电机分别用于不同性质、场合的局面，电机正向专业性、特殊性、个性化发展。目前，随着现代化工业生产规模的逐步增大，与之配套的生产设备也向着大型化、高运转率方向发展，因而拖动大型机械设备的电动机功率也随之越来越大，高电压等级、高功率、大容量、高性能电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
T7300-6 7300kW 10kV三相同步电动机适用于烧结风机，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 电机冷却方式为轴﹑径向混合通风的空-上水冷（集电环为直接空冷）。
⑵ 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。
⑶ 电机主要技术数据如下：
a)额定功率：7300kW
b)额定转速：1000r/min
c)效率：96.5%
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：1.7
f)在额定电压下,堵转转矩与额定转矩之比的保证值为：1.0
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：0.8
h)在额定电压下,堵转电流与额定电流之比的保证值为：7.0
⑷ 电机的定子绕组应能承受为时1min的耐电压试验而不发生击穿，试验电压的频率为50Hz，电压波形尽可能为正弦波形，电压的有效值为两倍额定电压加1000V。
三、结构设计、分析
该电机采用卧式箱型结构，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。
（一）定子，包括机座、定子铁心、定子线圈
（1）机座
机座是定子的主要结构件。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10张扇形片拼成，1/3迭片，整圆共90槽，冲片叠压系数不低于0.95。定子采用内压装，径向通风道结构，即以冲片外圆定位，依次将单张或数张冲片，以一定记号孔定位放入机座内，冲片和机座采用一定的间隙配合，藉机座内筋板及拉紧螺杆紧固。.压装后，由定子压圈压紧，压圈与机座在每个对应拉紧螺杆处焊50长。
（3）定子线圈
定子绕组为双层叠绕组，线规两根并绕，为削弱5、7次谐波电动势，经过计算取节距1~14，下线前定子铁芯喷整浸防晕低阻漆X871-2，下线后用环氧玻璃布板槽楔固定，绕组相邻端部用玻璃丝箍绳定距固定，所有接线采用银磷铜焊料(HLAgCu80-5)焊牢。定子引线与接头采用强力冷挤压后搪锡，线圈按标准规定进行耐压及防电晕试验后，整个定子采用VPI真空加压浸漆工艺，且绕组端部表面喷H3113环氧敷盖漆，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。
（二）转子，包括转轴、磁轭、极靴、磁极线圈、风扇
（1）转轴
转轴承受整个转子的重量及负载施加给电机的扭矩，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8%；
b）轴承及轴肩处按疲劳计算的相当应力不超过500；
c）临界转速≥1.3倍的额定转速，即1300r/min；
d）选取轴径时，轴承的计算负载不超过其允许的负载；
（2）磁轭
经过成本计算，本台电机采用钢板焊接的实心磁极，按电磁计算的铁长选定钢板的数量﹑厚度，根據现有工装开磁极螺钉孔，为避免极面电流流向磁极螺钉引起火花，磁轭与极靴接触采用双排螺钉紧固，且保证接触面的平整光滑。根据转轴配合处的轴径尺寸，磁极线圈引线的位置，撑架的位置，对磁轭进行相应的加工。做磁轭部分设计时需要做一些机械计算，包括磁极螺纹牙的强度计算，磁极线圈撑架的强度计算及撑架的螺纹牙强度计算，根据以往经验这都是比较容易出问题的地方，计算时需留有一定的余量。
（3）极靴
极靴材料Q235B钢板，极靴的电阻率较高，此类电机起动电流较大，起动转矩较高，而牵入转矩较低，按国标为0.7倍，为保证能牵入同步，我公司的标准最低为0.8倍。不用阻尼环，磁极螺钉孔的位置与磁轭配钻。因拖动负载的GD2达到86 t·m2，起动时温升超标，故将极靴的表面开散热沟，以达到良好的散热效果。极靴还可起到压紧磁极线圈的作用。
（4）磁极线圈
磁极线圈的线规在电磁计算时已经选定，为减少运行过程中的发热，磁极线圈设计时采用了散热匝的铜带焊接结构，线圈联接采用银焊(HLACu30-25)焊牢,且各拼焊处须焊透、修平，引线端搪锡(HlSnPb)。本台铁心长，转速高，为防止磁极线圈在运行中变形，线圈之间加撑架，经过计算撑架数量为两个，在相应撑架位置线圈散热匝加工掉，以保证撑架撑紧线圈。
（5）风扇
风扇是由风扇环和风叶焊接而成，其上加工出圆环豁口，在转子校静平衡将平衡块沿圆环在相对位置焊接。风扇由铆钉固定在轴上，通过轴的旋转带动腔体内空气流动。
四、性能指标、试验数据分析
五、总结
通过试验数据分析，该烧结风机用T7300-6 7300kW 10kV三相同步电动机的设计原则是在可靠性的基础上改善性能,节省了材料和加工工时,提高技术经济效益, 该产品的设计已处于国内电机行业先进水平。
参考文献：
【1】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》。
【2】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
【3】湘潭电机厂：《交流电机设计手册》，湖南人民出版社，1977。
【4】许实章：《电机学》，机械工业出版社，1992。
【5】陈世坤：《电机设计》第二版，机械工业出版社，2000。
作者简介：张卫平（1980-），工程师，电气工程及其自动化。
关键词: 烧结风机用同步电动机 电磁计算 结构设计分析
随着电机行业的不断发展，电机产品的外压和内涵亦不断拓展，电机产品也广泛的应用于能源、交通、石油、化工、建筑等各个领域，并且电机通用性逐渐在改变，打破了过去同一类电机分别用于不同性质、场合的局面，电机正向专业性、特殊性、个性化发展。目前，随着现代化工业生产规模的逐步增大，与之配套的生产设备也向着大型化、高运转率方向发展，因而拖动大型机械设备的电动机功率也随之越来越大，高电压等级、高功率、大容量、高性能电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
T7300-6 7300kW 10kV三相同步电动机适用于烧结风机，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 电机冷却方式为轴﹑径向混合通风的空-上水冷（集电环为直接空冷）。
⑵ 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。
⑶ 电机主要技术数据如下：
a)额定功率：7300kW
b)额定转速：1000r/min
c)效率：96.5%
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：1.7
f)在额定电压下,堵转转矩与额定转矩之比的保证值为：1.0
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：0.8
h)在额定电压下,堵转电流与额定电流之比的保证值为：7.0
⑷ 电机的定子绕组应能承受为时1min的耐电压试验而不发生击穿，试验电压的频率为50Hz，电压波形尽可能为正弦波形，电压的有效值为两倍额定电压加1000V。
三、结构设计、分析
该电机采用卧式箱型结构，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。
（一）定子，包括机座、定子铁心、定子线圈
（1）机座
机座是定子的主要结构件。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10张扇形片拼成，1/3迭片，整圆共90槽，冲片叠压系数不低于0.95。定子采用内压装，径向通风道结构，即以冲片外圆定位，依次将单张或数张冲片，以一定记号孔定位放入机座内，冲片和机座采用一定的间隙配合，藉机座内筋板及拉紧螺杆紧固。.压装后，由定子压圈压紧，压圈与机座在每个对应拉紧螺杆处焊50长。
（3）定子线圈
定子绕组为双层叠绕组，线规两根并绕，为削弱5、7次谐波电动势，经过计算取节距1~14，下线前定子铁芯喷整浸防晕低阻漆X871-2，下线后用环氧玻璃布板槽楔固定，绕组相邻端部用玻璃丝箍绳定距固定，所有接线采用银磷铜焊料(HLAgCu80-5)焊牢。定子引线与接头采用强力冷挤压后搪锡，线圈按标准规定进行耐压及防电晕试验后，整个定子采用VPI真空加压浸漆工艺，且绕组端部表面喷H3113环氧敷盖漆，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。
（二）转子，包括转轴、磁轭、极靴、磁极线圈、风扇
（1）转轴
转轴承受整个转子的重量及负载施加给电机的扭矩，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8%；
b）轴承及轴肩处按疲劳计算的相当应力不超过500；
c）临界转速≥1.3倍的额定转速，即1300r/min；
d）选取轴径时，轴承的计算负载不超过其允许的负载；
（2）磁轭
经过成本计算，本台电机采用钢板焊接的实心磁极，按电磁计算的铁长选定钢板的数量﹑厚度，根據现有工装开磁极螺钉孔，为避免极面电流流向磁极螺钉引起火花，磁轭与极靴接触采用双排螺钉紧固，且保证接触面的平整光滑。根据转轴配合处的轴径尺寸，磁极线圈引线的位置，撑架的位置，对磁轭进行相应的加工。做磁轭部分设计时需要做一些机械计算，包括磁极螺纹牙的强度计算，磁极线圈撑架的强度计算及撑架的螺纹牙强度计算，根据以往经验这都是比较容易出问题的地方，计算时需留有一定的余量。
（3）极靴
极靴材料Q235B钢板，极靴的电阻率较高，此类电机起动电流较大，起动转矩较高，而牵入转矩较低，按国标为0.7倍，为保证能牵入同步，我公司的标准最低为0.8倍。不用阻尼环，磁极螺钉孔的位置与磁轭配钻。因拖动负载的GD2达到86 t·m2，起动时温升超标，故将极靴的表面开散热沟，以达到良好的散热效果。极靴还可起到压紧磁极线圈的作用。
（4）磁极线圈
磁极线圈的线规在电磁计算时已经选定，为减少运行过程中的发热，磁极线圈设计时采用了散热匝的铜带焊接结构，线圈联接采用银焊(HLACu30-25)焊牢,且各拼焊处须焊透、修平，引线端搪锡(HlSnPb)。本台铁心长，转速高，为防止磁极线圈在运行中变形，线圈之间加撑架，经过计算撑架数量为两个，在相应撑架位置线圈散热匝加工掉，以保证撑架撑紧线圈。
（5）风扇
风扇是由风扇环和风叶焊接而成，其上加工出圆环豁口，在转子校静平衡将平衡块沿圆环在相对位置焊接。风扇由铆钉固定在轴上，通过轴的旋转带动腔体内空气流动。
四、性能指标、试验数据分析
五、总结
通过试验数据分析，该烧结风机用T7300-6 7300kW 10kV三相同步电动机的设计原则是在可靠性的基础上改善性能,节省了材料和加工工时,提高技术经济效益, 该产品的设计已处于国内电机行业先进水平。
参考文献：
【1】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》。
【2】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
【3】湘潭电机厂：《交流电机设计手册》，湖南人民出版社，1977。
【4】许实章：《电机学》，机械工业出版社，1992。
【5】陈世坤：《电机设计》第二版，机械工业出版社，2000。
作者简介：张卫平（1980-），工程师，电气工程及其自动化。