三代核電站海水循環水泵用大型立式電動的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種三代核電站海水循環水泵用大型立式電動機，是目前國內最大的立式異步電動機，填補了國內空白。所述電動機為36極7700kW立式異步電動機,承受的最大推力為280噸。上軸承采用推導一體結構,電機啟動時設有高壓油頂起裝置。下導軸承采用自冷方式,取消了冷卻水路。上下機架均采取了探入機座的結構,即縮短了軸向距離,又優化了冷卻風路；同時,改進了轉子結構,有效防止熱膨脹對轉子安全運行的影響。本實用新型提高了AP1000第三代壓水堆核電機組的國產化率,同時為CAP1400國家重大專項研發設計奠定了堅實的基礎。本實用新型適用于低轉速、大功率、大推力立式電機，尤其適合三代核電站海水循環水泵電動機。
【專利說明】三代核電站海水循環水泵用大型立式電動機
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種三代核電站海水循環水泵用大型立式電動機。
【背景技術】
[0002] 三代核電站海水循環水泵機組選型時，在滿足供水性能的前提下，主要考慮設備 的安全運行、安裝維護方便、制造和運行成本低等，目前在建的AP1000堆型中有一機兩泵 和一機三泵兩種方案。配套的臺數越多，占地面積越大，除不宜布置外，設備的投入成本也 高，且臺數越多，配套的閥門也越多，增加了故障出現的幾率。因此，選擇較少臺數配套是核 電站循環水泵機組選擇的趨勢。循泵機組配套臺數減少，必然會使循環水泵電機的單機轉 矩加大，同時使電機承受更大的水推力。因此，開發出大轉矩、大推力的電動機，對三代核電 站安全運行尤為重要。
[0003] 堆型中海水循環水泵電動機均為立式電動機。電機上端為一個推力軸承和上導軸 承的組合軸承，下端為一個導軸承。由于大功率、低轉速、大推力，導致電機存在如下問題： 1電機體積超大；2電機通風困難；3電機承壓部件剛強度要求高；4熱膨脹對電機結構存在 較大的影響。為提高AP1000第三代壓水堆核電機組的國產化率，同時為CAP1400國家重 大專項研發設計奠定基礎，亟待解決以上問題，開發出高可靠性和高穩定性的三代核電站 海水循環水泵用大型立式電動機。
【發明內容】
[0004] 本實用新型的目的是提供一種低速、大功率立式電動機，能夠承受較大推力且運 行穩定的三代核電站海水循環水泵用大型立式電動機。
[0005] 本實用新型的技術方案為：一種三代核電站海水循環水泵用大型立式電動機，由 定子（5)、轉子（4)、上機架（3)、推力軸承（2)、上導軸承（1)、下機架（7)、下導軸承（8)、冷 卻器（6)構成，上機架（3)、定子（5)及下機架（7)由上至下構成一體結構，電機的上導軸承 (1)和推力軸承（8)安裝在上機架（3)內，下導軸承（8)位于下機架（7)內，定子（5)包括 定子機座（15)、定子鐵芯（10)和定子繞組（21)，定子機座（15)由鋼板焊接而成，定子鐵芯 (10)由涂絕緣漆的定子沖片迭壓而成，被緊固在定子機座（15)外殼的兩塊端壓板（9)之 間，定子鐵芯（10)上分布有多道定子通風槽板裝配（31)以形成定子徑向通風溝（30)，定子 鐵芯（10)采用以定子機座（15)內徑為基準迭裝壓緊，定子（5)圓周均布安裝有四個冷卻 器（6)，用來冷卻電機內部吹出的熱風，定子繞組（21)屬于成型線圈類型，定子繞組（21)被 嵌入定子鐵芯（10)槽后按繞組接線方式采用硬釬焊聯接，轉子鐵芯（19)由涂漆絕緣的扇 形硅鋼片組成，轉子槽數為偶數槽以內圓為基準迭壓，轉子鐵芯（19)上有多道轉子通風 槽板裝配（32)以形成轉子徑向通風溝（29)，轉子鐵芯（19)與轉子支架（11)套裝在一起， 通過組合鍵（33)來保證徑向和切向緊量，轉子支架（11)與軸（28)熱套在一起，鼠籠繞組 (12)由銅條（34)與端環（35)構成。
[0006] 本實用新型轉子轉子（4)不單獨設置風扇，利用轉子支架（11)及轉子通風槽板裝 配（32)上的片產生的壓頭為電機提供冷卻風量，它使冷卻空氣流經定子繞組的端部（21)、 轉子支架（11)上的通風孔流向轉子徑向通風溝（29)。上機架（3)由焊接結構的油箱（13) 及焊在油箱四周的六個立筋（14)所構成，立筋（14)采用螺栓聯接到電機的定子機座（15) 上，將轉子（4)上部的徑向作用力傳遞到定子（5)上；鋼板制成的六個立筋構成的下機架 (7)采用螺栓與定子（5)聯接，上機架（3)和定子（5)的重量全部傳遞到下機架（7)上。上 機架（3)向定子機座（15)內探入700mm用來增加上機架（3)的剛度，在承受大推力時，盡 量減小變形，使推力軸承（2)可以安全穩定運行。同時，下探的部分即縮短了上導軸承（1) 和下導軸承（8)之間的距離，又起到了導風的作用，避免出現過多的死風區。
[0007] 上導軸承⑴和推力軸承⑵承采用了推導一體的結構，即推力軸承（2)的推力 頭（17)起到上導軸承（1)的滑轉子功能，這種結構縮短了上導軸承（1)和下導軸承（8) 之間的軸向距離；推力頭（17)與軸（28)之間采用較小的緊配合來保證同心；擋油管（16) 與推力頭（17)之間采用密封環（18)進行密封，這些密封環（18)裝在擋油管（16)上，并具 有足夠的徑向間隙；密封環（18)焊接在擋油管（16)上，與擋油管（16) -起加工。
[0008] 定子（5)包括定子機座（15)、定子鐵芯（10)和定子繞組（21)。定子機座（15)由 圓鋼、鋼管、角鋼及立筋組合成的支撐結構承載全部重量。定子鐵芯（10)被緊固在定子機 座（15)的兩塊端壓板（9)之間，由定子鐵芯（10)、焊接的軸向肋及加強板使定子（5)具有 足夠剛度。
[0009] 定子繞組（21)采用成型線圈形式，它們被嵌入定子鐵芯（10)槽后按繞組接線方 式采用硬釬焊聯接。采用云母帶半迭繞連續包繞作為單個線圈主絕緣，外面包繞半導體帶 作為防電暈處理，以免繞組與鐵芯間的電暈對繞組帶來危害。匝間絕緣采用云母帶半迭繞 絕緣。
[0010] 定子繞組（21)嵌入并接線完成后，采用整體真空無溶劑浸漆處理，使得定子（5) 具有良好的絕緣性能和可靠的機械強度，及非常好的散熱性。然后再進行烘干，完成定子 (5)的制造。
[0011] 轉子部件由軸（28)、轉子鐵芯（19)、鼠籠繞組（12)、轉子支架（11)等組成。在驅 動端的下導軸承（8)和上機架（3)內的上導軸承（1)及推力軸承（8)支撐著整個電機的轉 子（4)。軸（28)由整體鍛件加工而成，轉子鐵芯（19)通過過盈熱套在轉子支架（11)，以 滿足冷卻通風的要求。轉子鐵芯（19)由涂漆絕緣的扇形硅鋼片組成。
[0012] 上機架（13)由焊接結構的油箱及焊在油箱四周的六個立筋（14)所構成。立筋 (14)用螺栓聯接到電機的定子機座（15)上，把轉子⑷上部的徑向作用力傳遞到定子（5) 上。上機架（3)下部向下伸入定子機座（15)內，增加了上機架（3)的剛度，縮短了電機 軸向長度，同時起到了導風的作用。
[0013] 鋼板制成的六個立筋（14)構成的下機架（7)采用螺栓與定子（5)聯接，上機架 (3)和定子（5)的重量全部傳遞到下機架（7)上，下機架（7)的底平面通過圓盤法蘭過渡。
[0014] 下導軸承⑶由下導軸承由軸承殼（22)、自調扇形導軸瓦（23)和滑轉子（24)固 定組成。擋油管（25)與滑轉子（24)之間采用密封環（26)進行密封，這些密封環（26)裝 在擋油管（25)上，并具有足夠的徑向間隙，以致在軸（28)的可能位移下仍不損壞密封。
[0015] 本實用新型提供的一種縮短推力軸承與承壓部件距離，提高運行安全性，改進了 通風結構，能夠承受較大推力且運行穩定的三代核電站循環水泵用大型立式電動機。本實 用新型突破了大型立式電動機在設計上對尺寸的限制。本實用新型適用于大推力、低轉速、 大功率立式電動機，尤其適合三代核電站海水循環水泵用大型立式電動機。
[0016] 本實用新型涉及的三代核電站循環水泵用立式電動機解決了軸向力過大從而力 變形大的問題，并且消除了電機上軸承室漏油及油霧化的問題，電機運行振動小，性能穩 定。本實用新型開拓了大推力、低轉速、大功率立式電動機的新領域。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017] 圖1本實用新型的三代核電站海水循環水泵用大型立式電動機
[0018] 圖2是圖1的I放大視圖
[0019] 圖3是圖1的II放大視圖
【具體實施方式】
[0020] 如圖1所示為一種三代核電站循環水泵用大型立式電動機，由定子5、轉子4、上機 架3、推力軸承2、上導軸承1、下機架7、下導軸承8、冷卻器6構成，上機架3、定子5及下機 架7由上至下構成一體，該電機型號為YLKS7700-36,額定功率7700kW，額定電壓10kV，額 定電流624A，額定轉速164r/min，磁場同步轉速166. 7r/min額定頻率50Hz，3相，絕緣等級 F〇
[0021] 定子5包括定子機座15、定子鐵芯10和定子繞組21，定子機座15主要由鋼板焊 接而成，通過圓鋼、角鋼、立筋等承載全部重量，定子鐵芯10由涂絕緣漆的定子沖片迭壓而 成，被緊固在定子機座15外殼的兩塊端壓板9之間，定子鐵芯10上分布有多道定子徑向通 風溝30,由定子鐵芯10焊接的軸向肋及加強板使定子5外殼具有足夠的剛度，定子鐵芯 10采用以定子機座15內徑為基準迭裝壓緊，定子5圓周均布有四個水和冷卻器6,用來冷 卻電機內部吹出來的熱風，定子繞組21由成型線圈構成，它們被嵌入定子鐵芯10槽后按繞 組接線方式采用硬釬焊聯接，釬焊采用銀基焊料配合釬焊劑，使得焊接充分焊接電阻小，如 圖2所示，轉子鐵芯19由涂漆絕緣的扇形硅鋼片組成，轉子槽數為偶數槽以內圓為基準迭 壓，轉子鐵芯19的轉子通風槽板裝配組成了轉子徑向通風溝29,轉子鐵芯19與轉子支架 11套在一起，通過組合鍵33來保證徑向和切向緊量，轉子支架11與軸28熱套在一起， 如圖3所示，鼠籠繞組12由銅條34與端環35構成，銅條34壓入轉子鐵芯19槽后，對銅條 34采用特制工具方法進行脹形，以確保銅條34與轉子鐵芯19的緊配合。轉子4不單獨設 置風扇，利用轉子支架11及轉子通風槽板裝配32上的片產生的壓頭為電機提供冷卻風量， 它使冷卻空氣流經定子繞組21端部、轉子支架11上的通風孔流向轉子徑向通風溝29。
[0022] 如圖1所示，上機架3由焊接結構的油箱13及焊在油箱四周的六個立筋14所構 成，立筋14采用螺栓聯接到電機的定子5上，把轉子4上部的徑向作用力傳遞到定子5上， 上機架3的整體剛度在本次設計的方案中尤其重要，直接關系到電機的抗傾倒能力，經過 計算，上機架3滿足電機水平晃動的要求；鋼板制成的六個立筋14構成的下機架7采用螺 栓與定子聯接，上機架3和定子5的重量全部傳遞到下機架7上，下機架7的底平面通過圓 盤法蘭20過渡。
[0023] 如圖1所示，下導軸承8由軸承殼22,自調扇形導軸瓦23及滑轉子24所組成；滑 轉子24與軸28之間采用較小的緊配合來保證同心，滑轉子24熱套軸28上，靠熱套緊量傳 遞轉矩；下導軸承8密封的設計能使軸28在徑向位移小于1mm時仍不損壞密封；擋油管25 與滑轉子24之間采用密封環26進行密封，這些密封環26裝在擋油管25上，并具有足夠的 徑向間隙，以致在軸28的可能位移下仍不損壞密封；下導軸承8冷卻不需要獨立的冷卻器， 靠軸承殼22外壁散熱即可，擋油桶27分割出油路，使滑轉子24與自調扇形導軸瓦23間 產生的熱量通過油的循環傳遞給軸承殼22外壁。
[0024] 該電動機額定功率7700kW，額定電壓10kV，額定電流624A，額定轉速164r/min，極 數為36極，最大推力280噸，單臺電機外形尺寸為：7920mmX〇6720mm，定子鐵芯外圓直 徑4050mm,單臺電機重量150噸。
【權利要求】
1. 一種三代核電站海水循環水泵用大型立式電動機，由定子（5)、轉子（4)、上機架 (3)、推力軸承（2)、上導軸承（1)、下機架（7)、下導軸承（8)、冷卻器（6)構成，上機架（3)、 定子（5)及下機架（7)由上至下構成一體結構，其特征是：電機的上導軸承（1)和推力軸承 (8)安裝在上機架（3)內，下導軸承（8)位于下機架（7)內，定子（5)包括定子機座（15)、定 子鐵芯（10)和定子繞組（21)，定子機座（15)由鋼板焊接而成，定子鐵芯（10)由涂絕緣漆 的定子沖片迭壓而成，被緊固在定子機座（15)外殼的兩塊端壓板（9)之間，定子鐵芯（10) 上分布有多道定子通風槽板裝配（31)以形成定子徑向通風溝（30)，定子鐵芯（10)采用以 定子機座（15)內徑為基準迭裝壓緊，定子（5)圓周均布安裝有四個冷卻器￠)，用來冷卻電 機內部吹出的熱風，定子繞組（21)屬于成型線圈類型，定子繞組（21)被嵌入定子鐵芯（10) 槽后按繞組接線方式采用硬釬焊聯接，轉子鐵芯（19)由涂漆絕緣的扇形硅鋼片組成，轉子 槽數為偶數槽以內圓為基準迭壓，轉子鐵芯（19)上有多道轉子通風槽板裝配（32)以形成 轉子徑向通風溝（29)，轉子鐵芯（19)與轉子支架（11)套裝在一起，通過組合鍵（33)來保 證徑向和切向緊量，轉子支架（11)與軸（28)熱套在一起，鼠籠繞組（12)由銅條（34)與 端環（35)構成。
2. 根據權利要求1所述的一種三代核電站海水循環水泵用大型立式電動機，其特征 是：上機架（3)由焊接結構的油箱（13)及焊在油箱四周的六個立筋（14)所構成，立筋（14) 采用螺栓聯接到電機的定子（5)上，把轉子（4)上部的徑向作用力傳遞到定子（5)上；鋼板 制成的六個立筋（14)構成的下機架（7)采用螺栓與定子聯接，上機架（3)和定子（5)的重 量全部傳遞到下機架（7)上，下機架（7)底平面通過圓盤法蘭（20)過渡。
3. 根據權利要求1或2所述的一種三代核電站海水循環水泵用大型立式電動機，其特 征是：滑轉子（24)與自調扇形導軸瓦（23)接觸，自調扇形導軸瓦（23)固定在下導軸承由 軸承殼（22)上；滑轉子（24)與軸（28)之間為較小的緊配合，滑轉子（24)熱套在軸（28) 上，擋油桶（27)帶有分割出油路；擋油管（25)與滑轉子（24)之間采用密封環（26)進行密 封，這些密封環裝在擋油管（25)上。
【文檔編號】H02K17/16GK203896150SQ201420265555
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年5月23日 優先權日:2014年5月23日
【發明者】李偉, 李夢啟, 李藏雪, 王澤宇, 楊立峰, 高明會, 王偉光, 張金慧, 陳衛杰, 付嵩 申請人:哈爾濱電氣動力裝備有限公司