设计与研究 上海大中型电机 发电电动机转子磁轭结构特点分析 王 慧 （哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨 １５００４０） 摘要：介绍了发电电动机转子磁轭的作用和结构分类，着重对适用于大容量、较高转速水轮发电电动 机组的整圆厚钢板磁轭的结构特点进行了介绍。通过相关计算，得到了该磁轭结构满足机组温升要求 的结论。为厚钢板磁轭结构的应用提供了参考。 关键词：发电电动机；转子磁轭；整圆厚钢板 ０引言 １常用的磁轭结构介绍 磁轭是发电电动机的一个极其重要的部件，在 发电电动机组运行过程中起着重要的作用，磁轭结 发电电动机的转子磁轭结构目前主要分为３ 种：整体实心磁轭、叠片磁轭和整圆厚钢板磁轭。整 体实心磁轭通过键或热套等方式和转轴连成一体， 主要用于高转速、小容量机组 。叠片磁轭由磁轭 冲片、通风槽片、拉紧螺杆、磁轭压板和制动环等零 构的稳定性（满足频繁起停、工况转换等正常过渡 及特殊运行工况要求），直接影响机组的安全、可靠 运行。磁轭内径与转子支架连接，外径与磁极连接， 既是固定磁极的结构部件，也是发电电动机磁路的 重要组成部分 ，发电电动机组ＧＤ２主要由磁轭构 成。磁轭是发电电动机通风系统的咽喉，是通风冷 却循环的主要风压源，其通风沟的选择直接影响风 部件组成，磁轭冲片交错叠放，并通过拉紧螺杆沿轴 向拉紧，形成一个整体，叠片磁轭的整体性较差，适 用于中低转速、中低容量机组。整圆厚钢板磁轭整 体性好，适用于大容量、较高转速机组。国内外部分 发电电动机转子磁轭结构型式见表１，从中可看到 目前国外发电电动机磁轭结构广泛采用整圆厚钢板 结构 量的大小、分配和冷却效果 Ｊ。现就发电电动机常 用的几种磁轭结构，尤其是目前国内外广泛应用的 整圆厚钢板磁轭进行分析介绍。 表１ 国内外发电电动机磁轭结构统计 电站名称 额定容量／ＭＶＡ 额定功率／Ｍｗ 额定电压／ｋＶ 额定频－￣／Ｈｚ 额定转速／（ｒ・ｍｉｎ ） 清远 ３５６ ３３ｌ １５．７５ ５０ ４２８．６ 磁轭结构 整圆厚钢板磁轭 西龙池 天荒坪 ３３４ ３３４ ３２０ ３３６ １８ １８ ５０ ５０ ５００ ５００ 整圆厚钢板磁轭 叠片磁轭 溧阳 惠卅Ｉ ２７７．８ ３３４ ２７８．９７ ３３０ １５．７５ １８ ５０ ５０ ３００ ５００ 叠片磁轭 叠片磁轭 广蓄二期 深蓄 ３３４ ３３４ ３１２ ３２５ １８ １５．７５ ５０ ５０ ５００ ４２８．６ 整体实心磁轭 整圆厚钢板磁轭 葛野川 神流川 ４７５ ５００ ４３８ ４６４ １８ １８ ５０ ５０ ５００ ５００ 整圆厚钢板磁轭 整圆厚钢板磁轭 奥清津２ 今市 一３５５ ３９０ ３２０ ３６１ １６．５ １５．４ ５０ ５０ ４２８．６ ４２８．６ 整圆厚钢板磁轭 整圆厚钢板磁轭 ８一 发电电动机转子磁轭结构特点分析 设计 研究 ２整圆厚钢板磁轭结构及优点 为保证风量，磁轭段间设通风沟，通风沟的高度 由通风计算确定，以满足机组对通风系统的要求。 在各段的通风沟隔板上加Ｔ定位止口，如图１所示， 止口配合设置在内圆位置，便于磁轭安装及加Ｔ定 位。装配好的多段磁轭通过拉紧螺杆把各段磁轭紧 同成一个整体磁轭，如图２所示，从而保证磁轭的整 体性，可有效地防止机组运行过程中磁轭钢板的松 散和下沉。 ａ）整圆厚钢板磁轭由高强度优质厚钢板组装 而成，沿轴向分成若干段。每段由若干厚钢板装配 而成，通过销钉螺栓固定，形成一个整体。每张磁 轭钢板上、下平面加工，保证装配后钢板间隙小于 ０．５ ｍｍ。每板加Ｔ后表面做必要的防锈处理， 确保不发生锈蚀。 罔１通风沟隔板 图２整体磁轭 磁轭与转子支架采用切向和径向复合键的连接 结构，如图３所示。磁轭凸键与转子支架采用过渡 配合，在厂内与转子支架热套在一起，并在丁地采用 热加垫的结构，保证转子支架和磁轭之间的分离转 及高转速等特点，磁轭受到交变扭矩及应力作用，磁 极、磁轭本身承受的离心力极大。磁轭的稳定性非 常关键。厚钢板磁轭采用整圆钢板结构，并采用单 段固定和整体同定相结合的方式，消除了叠片磁轭 片间移动及残余变形问题，提高了发电电动机磁轭 速对径向紧量的要求。副键在ｌ丁地安装时打在凸键 两侧，该连接结构能保证转子运行时的圆度、同心度 及气隙的均匀度，不会凶转子重心偏移而产生振动， 杜绝机组长期运行特别是甩负荷过速后，转子振动 的整体性和稳定性。 ｃ）整圆厚钢板磁轭内、外圆经数控机床精加－［ 而成，极大地提高了磁轭外圆圆度和磁轭外圆轴向 的直线度，满足转子圆度的要求，使发电电动机气隙 更均匀，提高机组运行稳定性。 过大而发生事故的可能性。 叠片磁轭在Ｔ地进行叠装，虽然采用相应的安 装＿丁具，但磁轭冲片的加Ｔ公差以及叠片时的安装 公差必然存在，磁轭外圆的圆度和直线度公差均相 对较大 Ｊ。厚钢板磁轭通过可靠的加工工艺保证 磁轭的加工精度及各段磁轭之间的一致性，并采用 图３复合键连接结构 必要的安装 具，可有效提高整体磁轭的圆度及直 线度。 磁轭与磁极连接采用多Ｔ尾连接结构形式，保 证机组运行过程中磁极等部件不产生有害变形，并 满足转子圆度的要求。 ｄ）整圆厚钢板磁轭安装方便，工期短。整圆 厚钢板磁轭只有几段，通过桥机吊装，冉进行必要的 调整即可完成磁轭安装。相比叠片磁轭，极大缩短 磁轭的安装周期。 ｂ）由于发电电动机双向旋转、＿Ｔ况转换频繁 ９一 没汁 ｊ研究 上海大中 【ｕ机 ）整网厚钢板磁轭稳定系数商 叮采用浮动 磁轭结构，降低转子支架静止Ｔ况下热加 应力，从 Ｉｎ 可降低转子支架材料等级， 町缩短整个磁轭装 配 ４） 逸一１ 况Ｆ，最大径向峰值心 Ｊ ８３５．５ ＭＩＪａ ＜１．４（， １＝９３８ ＭＰａ； ５）磁轭静止一飞逸Ｉ 况疲劳辱命汁 结粜为 ７ ９７８次，町以保证稳定运行 整 厚钢板磁轭消除Ｊ 卺片磁轭的残余变形， 在机组运行时，磁极、磁轭承受离心力的作 ，磁轭 ｈ 、均匀向外膨胀，Ｉ｛＿转子磁轭与转子支架切向同 定，能保ｉｌ 转子重心不发，卜偏移，占殳可选用浮动磁轭 ¨｛ ：发电ｒ乜动卞Ｊｌ结构的周期性 ×ｌ『称 ，号虑 种１一况下通风系统内流体流动基小十¨同，我ｆ『Ｊ根 扔：机 的结构，确定了发电电动机的通风汁钎：刚络， ＩＩ 包括转子支架、磁轭、磁檄的压力 件及 『５ｆｉ厄 结构 ３相关计算 对整 厚钢板磁轭结构利用ＡＮＳＹＳ有限元软 件刈’其应力情况进行ｒ分析汁箅，并进行通风汁算 和通风模 试验。 根据结构的周期埘称性和受力特点，利用 ＡＮＳＹＳ 序，建立１／１４磁轭冲片装配模 ，见『幺１ ４。 徽轭冲片采用ＰＬＡＮＥ ｌ８２ 元模拟，单元行为没定 应变，各个Ｔ况施』ＪｌＩ对心的转速，在磁轭对称 施ＪＪＪｌｘ１ｆ称约束。以桀项ｆｊ为例，仃限７亡应力计算 ｊ 体结果如下： 罔４磁轭仃 几汁箅卡Ｉｌ， １）额定Ｉ 下，最大平均 力６５．４ ＭＰａ＜ （１／３） １＝２２３．３ ＭＰａ； ２）飞逸ｌ ｝兄下，最大平均应力１５４．７ ＭＰａ＜ （２／３）（丁、 ＝４４６．７ ＭＰａ； ３）额定一ｒ况下，最人径向峰价应力３２０．２ ＭＰａ ＜０．５５ｏ－ ．＝３６８．５ ＭＰａ： 什，定子入Ｌｊ、…口风阻元ｆ，｝ ，冷却 等风 什 心ＪＨ ＦＩ ＯＷＭＡＳｒｒＥＲ软件进行计算分析，通风刚络 及汁算结果表明陔结构满足通风风 求㈨时按 照ｌ：５００的比例，制作整个发电机的通风模删，通过 模拟实际风路和风量，ｌ 同步俭测各部濉升，ｉ Ｉ 实陔 ．磁轭结构产十的风量大小满足机组濉７１ 求 ４ 结语 网厚钢板磁轭结构 国外公川没ｉｆ‘的机 Ｉ｛】广‘泛采Ｊ＿｝｛，同前冈 已存深蓄、敦化以及｝ｉ ｊ： 发电电动机上应用．．埘该磁轭结构进仃ｒ仃 几 分析 钟：以及通风计算和通风模， 试验， 实ｉ发 结构合 ，满 机组运行要求～…Ｊ Ｊ 结构稳定 以及方他安装等优 － ，厚钢板磁轭 占构 人 、 较高转速水轮发电电动机组【 具 ｒ 遍心川价 ｆｆ（． ．参考文献 Ｉ Ｉ延 ．水轮发Ｉ乜 ｌ没汁 计算 、１一．北｝ ：＂ｌ橄Ｉ 、Ｉ ｍ版｝Ｉ ． １９８２． ２］怵。 成．填安抽水器能ｌ乜站３５０ Ｍｗ发电Ｉ也助ｆＪ【选’ 分断Ｉ． Ｉ。海久ｒｌ１ 电机．２０Ｉ４（１）：４６—４８． Ｉ３ Ｉ：№武离转速 南金汝托扎电站水轮发１Ｕ机转Ｊ 没汁ｔ Ｊ ｔ１ 科技财寓，２００９（３）：４（）． ４］术ｆｌ ． ５永良． 型水轮发电机两段 ０ 磁轭稀装ｒ 【Ｊ】．Ｉ 海人ｌｆ，） ｆ乜ｆＪＬ，２（）】２（２）：９一Ｉ Ｉ ５ 史栋，嚣小红．小 盯１勉．● 』 水轮发电ｆＩＬｆＴ－动徽轭没汁及心 川Ｃ’ １‘几次 …ｑ水Ｉ乜没 学术 １ｆ沦会沦史 ２０ｌ ３ 作者简介： 王慧，ｌ９８４年生，女，工程师，长期从事水轮发 电机的设计工作
