本發(fā)明涉及高速電機(jī)，尤其涉及基于高剛度轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的高速電機(jī)。

背景技術(shù)：

高速電機(jī)是一種取代“傳統(tǒng)低速電機(jī)+齒輪箱或皮帶傳動(dòng)系統(tǒng)”的新型產(chǎn)品，可廣泛應(yīng)用于蒸汽壓縮機(jī)、制冷壓縮機(jī)、空氣壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、膨脹機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電、余熱發(fā)電、脫硫除塵等高速透平機(jī)械領(lǐng)域。由于高速電機(jī)克服了“傳統(tǒng)低速電機(jī)+齒輪箱或皮帶傳動(dòng)系統(tǒng)”的能耗高、噪音大、振動(dòng)大、故障點(diǎn)多等不足，可以獲得顯著的增效、節(jié)能、降噪的效果，因而近年來(lái)市場(chǎng)對(duì)高速電機(jī)的需求越來(lái)越迫切。

但高速電機(jī)要在工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，首先需要解決高速電機(jī)轉(zhuǎn)子軸系高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性問(wèn)題。如果穩(wěn)定性解決得不好，高速電機(jī)不但不能帶來(lái)增效、節(jié)能、降噪的好處，反而會(huì)產(chǎn)生劇烈的振動(dòng)和噪聲，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)生轉(zhuǎn)軸斷裂、電機(jī)轉(zhuǎn)子掃膛、高速運(yùn)轉(zhuǎn)的葉輪或渦輪飛出等惡性事故，進(jìn)而造成重大的設(shè)備安全和人身安全事故。

而要提高高速電機(jī)轉(zhuǎn)子軸系高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的穩(wěn)定性，最行之有效的辦法是增加電機(jī)轉(zhuǎn)子軸系的剛度。目前增加電機(jī)轉(zhuǎn)子軸系剛度的辦法主要有：增加轉(zhuǎn)軸直徑；縮短軸承跨距；提高主軸材料強(qiáng)度；將電機(jī)轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)軸過(guò)盈聯(lián)結(jié)；采用“拉桿轉(zhuǎn)子”結(jié)構(gòu)等等。

“增加轉(zhuǎn)軸直徑；縮短軸承跨距；提高主軸材料強(qiáng)度”的方法目前在工程領(lǐng)域已被廣泛應(yīng)用。但當(dāng)材料性能和機(jī)械結(jié)構(gòu)尺寸空間挖掘到一定限度后，就很難再繼續(xù)進(jìn)一步提高軸系的剛度。

“將電機(jī)轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)軸過(guò)盈聯(lián)結(jié)”的方法，也是目前高速電機(jī)領(lǐng)域增強(qiáng)轉(zhuǎn)軸剛度廣泛應(yīng)用的方法。該方法的主要不足是：轉(zhuǎn)子過(guò)盈聯(lián)結(jié)到轉(zhuǎn)軸上之后，很難拆卸；即使采用專門的工裝設(shè)備，也存在拆卸成本高、操作時(shí)間長(zhǎng)、容易損壞電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)孔和轉(zhuǎn)軸外表面的缺點(diǎn)。

“拉桿轉(zhuǎn)子”是國(guó)內(nèi)外高速透平機(jī)械領(lǐng)域已經(jīng)采用的一種方法，它將電機(jī)轉(zhuǎn)子套在前后兩個(gè)“半軸”之上，兩個(gè)“半軸”之間采用拉桿聯(lián)結(jié)，轉(zhuǎn)子軸系在拉桿的拉力作用下變成一個(gè)整體。由于拉桿作用增加了電機(jī)轉(zhuǎn)子端面的抗彎剛度，這種結(jié)構(gòu)也能夠起到增加轉(zhuǎn)子軸系剛度的效果。但是“拉桿轉(zhuǎn)子”結(jié)構(gòu)也存在著明顯不足：一是需要專門的工裝設(shè)備，裝配工藝過(guò)程復(fù)雜，對(duì)裝配師傅的技能要求較高，對(duì)拉桿的拉力和變形控制要求很嚴(yán)格；二是軸系裝配好之后一般很難再拆卸，如果拆卸通常會(huì)采取“破壞”某個(gè)零件的形式來(lái)保全其他零件；三是一旦拉桿出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，將面臨導(dǎo)致轉(zhuǎn)子軸系斷裂、發(fā)生惡性事故的風(fēng)險(xiǎn)。

由于現(xiàn)有的高速電機(jī)轉(zhuǎn)子軸系存在著上述缺點(diǎn)，導(dǎo)致高速電機(jī)未能在壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、膨脹機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電、余熱發(fā)電、脫硫除塵等高速透平機(jī)械領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種軸系抗彎剛度高、整體性強(qiáng)、高速運(yùn)轉(zhuǎn)風(fēng)險(xiǎn)低的基于高剛度轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的高速電機(jī)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于高剛度轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的高速電機(jī)，包括轉(zhuǎn)軸和裝設(shè)于轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)軸過(guò)盈配合，所述轉(zhuǎn)軸上于轉(zhuǎn)子兩端均裝設(shè)有向轉(zhuǎn)子施加軸向壓力的預(yù)緊組件。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：

所述預(yù)緊組件包括預(yù)緊螺母和調(diào)整環(huán)，所述預(yù)緊螺母與轉(zhuǎn)軸螺紋連接，所述調(diào)整環(huán)套設(shè)于轉(zhuǎn)軸上，且調(diào)整環(huán)壓緊于預(yù)緊螺母與轉(zhuǎn)子之間。

所述調(diào)整環(huán)與轉(zhuǎn)軸緊配合。

所述調(diào)整環(huán)與轉(zhuǎn)子的接觸面積大于所述預(yù)緊螺母與調(diào)整環(huán)的接觸面積。

所述轉(zhuǎn)軸上于調(diào)整環(huán)與轉(zhuǎn)子接觸處設(shè)有環(huán)槽。

所述轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)軸之間的過(guò)盈配合為錐面過(guò)盈配合。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

本發(fā)明的基于高剛度轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的高速電機(jī)，轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)軸過(guò)盈配合具有過(guò)盈連接增強(qiáng)剛度的效果，同時(shí)，轉(zhuǎn)軸上于轉(zhuǎn)子兩端均裝設(shè)有向轉(zhuǎn)子施加軸向壓力的預(yù)緊組件具有拉桿轉(zhuǎn)子的增強(qiáng)剛度的效果，兩者綜合使得軸系的抗彎剛度比單獨(dú)的過(guò)盈連接轉(zhuǎn)子或拉桿轉(zhuǎn)子的剛度都更高；在增加轉(zhuǎn)子軸系剛度的同時(shí)，本結(jié)構(gòu)保證了轉(zhuǎn)軸零件整體結(jié)構(gòu)的完整性，避免了拉桿轉(zhuǎn)子“半軸”結(jié)構(gòu)帶來(lái)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)風(fēng)險(xiǎn)。轉(zhuǎn)子兩端裝設(shè)的預(yù)緊組件包括預(yù)緊螺母和調(diào)整環(huán)，預(yù)緊螺母與轉(zhuǎn)軸螺紋連接，調(diào)整環(huán)套設(shè)于轉(zhuǎn)軸上，且調(diào)整環(huán)壓緊于預(yù)緊螺母與轉(zhuǎn)子之間，預(yù)緊螺母和調(diào)整環(huán)可以方便地在轉(zhuǎn)軸上左右移動(dòng)，既可調(diào)整調(diào)整環(huán)與電機(jī)轉(zhuǎn)子端面之間的間隙，又可以對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子端面進(jìn)行壓緊和壓力調(diào)整，解決了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用轉(zhuǎn)軸軸肩作為一端止推所造成的軸向間隙難控制、過(guò)盈套裝冷卻后間隙變化、軸系剛度不能獲得理想效果的一系列難題。轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)軸之間的過(guò)盈配合為錐面過(guò)盈配合，可以方便地實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)子從轉(zhuǎn)軸錐面上脫離，解決了傳統(tǒng)柱面過(guò)盈配合帶來(lái)的電機(jī)轉(zhuǎn)子拆卸難題，避免了拆卸過(guò)程中易造成轉(zhuǎn)軸外圓和電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)孔表面損傷的風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)，配合轉(zhuǎn)子兩端的預(yù)緊組件，可通過(guò)預(yù)緊組件輔助轉(zhuǎn)子的快速拆卸，無(wú)需配備專用工裝壓出轉(zhuǎn)子。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明基于高剛度轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的高速電機(jī)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1中I處的放大圖。

圖中各標(biāo)號(hào)標(biāo)示：

1、轉(zhuǎn)軸；11、環(huán)槽；2、轉(zhuǎn)子；3、預(yù)緊組件；31、預(yù)緊螺母；32、調(diào)整環(huán)。

具體實(shí)施方式

如圖1和圖2所示，本實(shí)施例的基于高剛度轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的高速電機(jī)，包括轉(zhuǎn)軸1和裝設(shè)于轉(zhuǎn)軸1上的轉(zhuǎn)子2，轉(zhuǎn)子2與轉(zhuǎn)軸1過(guò)盈配合，轉(zhuǎn)軸1上于轉(zhuǎn)子2兩端均裝設(shè)有向轉(zhuǎn)子2施加軸向壓力的預(yù)緊組件3。本發(fā)明的基于高剛度轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的高速電機(jī)，轉(zhuǎn)子2與轉(zhuǎn)軸1過(guò)盈配合具有過(guò)盈連接增強(qiáng)剛度的效果，同時(shí)，轉(zhuǎn)軸1上于轉(zhuǎn)子2兩端均裝設(shè)有預(yù)緊組件3具有拉桿轉(zhuǎn)子的增強(qiáng)剛度的效果，兩者綜合使得軸系的抗彎剛度比單獨(dú)的過(guò)盈連接轉(zhuǎn)子或拉桿轉(zhuǎn)子的剛度都更高；在增加轉(zhuǎn)子軸系剛度的同時(shí)，本結(jié)構(gòu)保證了轉(zhuǎn)軸零件整體結(jié)構(gòu)的完整性，避免了拉桿轉(zhuǎn)子“半軸”結(jié)構(gòu)帶來(lái)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)風(fēng)險(xiǎn)。

本實(shí)施例中，預(yù)緊組件3包括預(yù)緊螺母31和調(diào)整環(huán)32，預(yù)緊螺母31與轉(zhuǎn)軸1螺紋連接，調(diào)整環(huán)32套設(shè)于轉(zhuǎn)軸1上，且調(diào)整環(huán)32壓緊于預(yù)緊螺母31與轉(zhuǎn)子2之間，預(yù)緊螺母31和調(diào)整環(huán)32可以方便地在轉(zhuǎn)軸1上左右移動(dòng)，既可調(diào)整調(diào)整環(huán)32與電機(jī)轉(zhuǎn)子2端面之間的間隙，又可以對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子2的端面進(jìn)行壓緊和壓力調(diào)整，解決了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用轉(zhuǎn)軸軸肩作為一端止推所造成的軸向間隙難控制、過(guò)盈套裝冷卻后間隙變化、軸系剛度不能獲得理想效果的一系列難題。同時(shí)，調(diào)整環(huán)32又兼作軸系動(dòng)平衡環(huán)，通過(guò)加重或減重對(duì)軸系動(dòng)平衡進(jìn)行調(diào)整。

本實(shí)施例中，調(diào)整環(huán)32與轉(zhuǎn)軸1緊配合，調(diào)整環(huán)32與轉(zhuǎn)子2的接觸面積大于預(yù)緊螺母31與調(diào)整環(huán)32的接觸面積，轉(zhuǎn)軸1上于調(diào)整環(huán)32與轉(zhuǎn)子2接觸處設(shè)有環(huán)槽11，該環(huán)槽11既用于加工時(shí)的退刀，又可確保調(diào)整環(huán)32與轉(zhuǎn)子2的充分接觸。

本實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子2與轉(zhuǎn)軸1之間的過(guò)盈配合為錐面過(guò)盈配合，錐面角度確保電機(jī)轉(zhuǎn)子2的錐面與轉(zhuǎn)軸1的錐面能實(shí)現(xiàn)摩擦自鎖。錐面過(guò)盈配合可以方便地實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)子2從轉(zhuǎn)軸1的錐面上脫離，解決了傳統(tǒng)柱面過(guò)盈配合帶來(lái)的電機(jī)轉(zhuǎn)子拆卸難題，避免了拆卸過(guò)程中易造成轉(zhuǎn)軸外圓和電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)孔表面損傷的風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)，配合轉(zhuǎn)子2兩端的預(yù)緊組件3，可通過(guò)預(yù)緊組件3輔助轉(zhuǎn)子2的快速拆卸，無(wú)需配備專用工裝壓出轉(zhuǎn)子2。本實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子2與轉(zhuǎn)軸1的錐面長(zhǎng)度基本相等，且錐面兩端基本對(duì)齊，在其他實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子2與轉(zhuǎn)軸1的錐面長(zhǎng)度可不相等，且錐面的兩端可不對(duì)齊。

雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍的情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均應(yīng)落在本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。