三代核电站海水循环水泵用大型立式电动的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种三代核电站海水循环水泵用大型立式电动机，是目前国内最大的立式异步电动机，填补了国内空白。所述电动机为36极7700kW立式异步电动机,承受的最大推力为280吨。上轴承采用推导一体结构,电机启动时设有高压油顶起装置。下导轴承采用自冷方式,取消了冷却水路。上下机架均采取了探入机座的结构,即缩短了轴向距离,又优化了冷却风路；同时,改进了转子结构,有效防止热膨胀对转子安全运行的影响。本实用新型提高了AP1000第三代压水堆核电机组的国产化率,同时为CAP1400国家重大专项研发设计奠定了坚实的基础。本实用新型适用于低转速、大功率、大推力立式电机，尤其适合三代核电站海水循环水泵电动机。
【专利说明】三代核电站海水循环水泵用大型立式电动机
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种三代核电站海水循环水泵用大型立式电动机。
【背景技术】
[0002] 三代核电站海水循环水泵机组选型时，在满足供水性能的前提下，主要考虑设备 的安全运行、安装维护方便、制造和运行成本低等，目前在建的AP1000堆型中有一机两泵 和一机三泵两种方案。配套的台数越多，占地面积越大，除不宜布置外，设备的投入成本也 高，且台数越多，配套的阀门也越多，增加了故障出现的几率。因此，选择较少台数配套是核 电站循环水泵机组选择的趋势。循泵机组配套台数减少，必然会使循环水泵电机的单机转 矩加大，同时使电机承受更大的水推力。因此，开发出大转矩、大推力的电动机，对三代核电 站安全运行尤为重要。
[0003] 堆型中海水循环水泵电动机均为立式电动机。电机上端为一个推力轴承和上导轴 承的组合轴承，下端为一个导轴承。由于大功率、低转速、大推力，导致电机存在如下问题： 1电机体积超大；2电机通风困难；3电机承压部件刚强度要求高；4热膨胀对电机结构存在 较大的影响。为提高AP1000第三代压水堆核电机组的国产化率，同时为CAP1400国家重 大专项研发设计奠定基础，亟待解决以上问题，开发出高可靠性和高稳定性的三代核电站 海水循环水泵用大型立式电动机。
【发明内容】
[0004] 本实用新型的目的是提供一种低速、大功率立式电动机，能够承受较大推力且运 行稳定的三代核电站海水循环水泵用大型立式电动机。
[0005] 本实用新型的技术方案为：一种三代核电站海水循环水泵用大型立式电动机，由 定子（5)、转子（4)、上机架（3)、推力轴承（2)、上导轴承（1)、下机架（7)、下导轴承（8)、冷 却器（6)构成，上机架（3)、定子（5)及下机架（7)由上至下构成一体结构，电机的上导轴承 (1)和推力轴承（8)安装在上机架（3)内，下导轴承（8)位于下机架（7)内，定子（5)包括 定子机座（15)、定子铁芯（10)和定子绕组（21)，定子机座（15)由钢板焊接而成，定子铁芯 (10)由涂绝缘漆的定子冲片迭压而成，被紧固在定子机座（15)外壳的两块端压板（9)之 间，定子铁芯（10)上分布有多道定子通风槽板装配（31)以形成定子径向通风沟（30)，定子 铁芯（10)采用以定子机座（15)内径为基准迭装压紧，定子（5)圆周均布安装有四个冷却 器（6)，用来冷却电机内部吹出的热风，定子绕组（21)属于成型线圈类型，定子绕组（21)被 嵌入定子铁芯（10)槽后按绕组接线方式采用硬钎焊联接，转子铁芯（19)由涂漆绝缘的扇 形硅钢片组成，转子槽数为偶数槽以内圆为基准迭压，转子铁芯（19)上有多道转子通风 槽板装配（32)以形成转子径向通风沟（29)，转子铁芯（19)与转子支架（11)套装在一起， 通过组合键（33)来保证径向和切向紧量，转子支架（11)与轴（28)热套在一起，鼠笼绕组 (12)由铜条（34)与端环（35)构成。
[0006] 本实用新型转子转子（4)不单独设置风扇，利用转子支架（11)及转子通风槽板装 配（32)上的片产生的压头为电机提供冷却风量，它使冷却空气流经定子绕组的端部（21)、 转子支架（11)上的通风孔流向转子径向通风沟（29)。上机架（3)由焊接结构的油箱（13) 及焊在油箱四周的六个立筋（14)所构成，立筋（14)采用螺栓联接到电机的定子机座（15) 上，将转子（4)上部的径向作用力传递到定子（5)上；钢板制成的六个立筋构成的下机架 (7)采用螺栓与定子（5)联接，上机架（3)和定子（5)的重量全部传递到下机架（7)上。上 机架（3)向定子机座（15)内探入700mm用来增加上机架（3)的刚度，在承受大推力时，尽 量减小变形，使推力轴承（2)可以安全稳定运行。同时，下探的部分即缩短了上导轴承（1) 和下导轴承（8)之间的距离，又起到了导风的作用，避免出现过多的死风区。
[0007] 上导轴承⑴和推力轴承⑵承采用了推导一体的结构，即推力轴承（2)的推力 头（17)起到上导轴承（1)的滑转子功能，这种结构缩短了上导轴承（1)和下导轴承（8) 之间的轴向距离；推力头（17)与轴（28)之间采用较小的紧配合来保证同心；挡油管（16) 与推力头（17)之间采用密封环（18)进行密封，这些密封环（18)装在挡油管（16)上，并具 有足够的径向间隙；密封环（18)焊接在挡油管（16)上，与挡油管（16) -起加工。
[0008] 定子（5)包括定子机座（15)、定子铁芯（10)和定子绕组（21)。定子机座（15)由 圆钢、钢管、角钢及立筋组合成的支撑结构承载全部重量。定子铁芯（10)被紧固在定子机 座（15)的两块端压板（9)之间，由定子铁芯（10)、焊接的轴向肋及加强板使定子（5)具有 足够刚度。
[0009] 定子绕组（21)采用成型线圈形式，它们被嵌入定子铁芯（10)槽后按绕组接线方 式采用硬钎焊联接。采用云母带半迭绕连续包绕作为单个线圈主绝缘，外面包绕半导体带 作为防电晕处理，以免绕组与铁芯间的电晕对绕组带来危害。匝间绝缘采用云母带半迭绕 绝缘。
[0010] 定子绕组（21)嵌入并接线完成后，采用整体真空无溶剂浸漆处理，使得定子（5) 具有良好的绝缘性能和可靠的机械强度，及非常好的散热性。然后再进行烘干，完成定子 (5)的制造。
[0011] 转子部件由轴（28)、转子铁芯（19)、鼠笼绕组（12)、转子支架（11)等组成。在驱 动端的下导轴承（8)和上机架（3)内的上导轴承（1)及推力轴承（8)支撑着整个电机的转 子（4)。轴（28)由整体锻件加工而成，转子铁芯（19)通过过盈热套在转子支架（11)，以 满足冷却通风的要求。转子铁芯（19)由涂漆绝缘的扇形硅钢片组成。
[0012] 上机架（13)由焊接结构的油箱及焊在油箱四周的六个立筋（14)所构成。立筋 (14)用螺栓联接到电机的定子机座（15)上，把转子⑷上部的径向作用力传递到定子（5) 上。上机架（3)下部向下伸入定子机座（15)内，增加了上机架（3)的刚度，缩短了电机 轴向长度，同时起到了导风的作用。
[0013] 钢板制成的六个立筋（14)构成的下机架（7)采用螺栓与定子（5)联接，上机架 (3)和定子（5)的重量全部传递到下机架（7)上，下机架（7)的底平面通过圆盘法兰过渡。
[0014] 下导轴承⑶由下导轴承由轴承壳（22)、自调扇形导轴瓦（23)和滑转子（24)固 定组成。挡油管（25)与滑转子（24)之间采用密封环（26)进行密封，这些密封环（26)装 在挡油管（25)上，并具有足够的径向间隙，以致在轴（28)的可能位移下仍不损坏密封。
[0015] 本实用新型提供的一种缩短推力轴承与承压部件距离，提高运行安全性，改进了 通风结构，能够承受较大推力且运行稳定的三代核电站循环水泵用大型立式电动机。本实 用新型突破了大型立式电动机在设计上对尺寸的限制。本实用新型适用于大推力、低转速、 大功率立式电动机，尤其适合三代核电站海水循环水泵用大型立式电动机。
[0016] 本实用新型涉及的三代核电站循环水泵用立式电动机解决了轴向力过大从而力 变形大的问题，并且消除了电机上轴承室漏油及油雾化的问题，电机运行振动小，性能稳 定。本实用新型开拓了大推力、低转速、大功率立式电动机的新领域。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1本实用新型的三代核电站海水循环水泵用大型立式电动机
[0018] 图2是图1的I放大视图
[0019] 图3是图1的II放大视图
【具体实施方式】
[0020] 如图1所示为一种三代核电站循环水泵用大型立式电动机，由定子5、转子4、上机 架3、推力轴承2、上导轴承1、下机架7、下导轴承8、冷却器6构成，上机架3、定子5及下机 架7由上至下构成一体，该电机型号为YLKS7700-36,额定功率7700kW，额定电压10kV，额 定电流624A，额定转速164r/min，磁场同步转速166. 7r/min额定频率50Hz，3相，绝缘等级 F〇
[0021] 定子5包括定子机座15、定子铁芯10和定子绕组21，定子机座15主要由钢板焊 接而成，通过圆钢、角钢、立筋等承载全部重量，定子铁芯10由涂绝缘漆的定子冲片迭压而 成，被紧固在定子机座15外壳的两块端压板9之间，定子铁芯10上分布有多道定子径向通 风沟30,由定子铁芯10焊接的轴向肋及加强板使定子5外壳具有足够的刚度，定子铁芯 10采用以定子机座15内径为基准迭装压紧，定子5圆周均布有四个水和冷却器6,用来冷 却电机内部吹出来的热风，定子绕组21由成型线圈构成，它们被嵌入定子铁芯10槽后按绕 组接线方式采用硬钎焊联接，钎焊采用银基焊料配合钎焊剂，使得焊接充分焊接电阻小，如 图2所示，转子铁芯19由涂漆绝缘的扇形硅钢片组成，转子槽数为偶数槽以内圆为基准迭 压，转子铁芯19的转子通风槽板装配组成了转子径向通风沟29,转子铁芯19与转子支架 11套在一起，通过组合键33来保证径向和切向紧量，转子支架11与轴28热套在一起， 如图3所示，鼠笼绕组12由铜条34与端环35构成，铜条34压入转子铁芯19槽后，对铜条 34采用特制工具方法进行胀形，以确保铜条34与转子铁芯19的紧配合。转子4不单独设 置风扇，利用转子支架11及转子通风槽板装配32上的片产生的压头为电机提供冷却风量， 它使冷却空气流经定子绕组21端部、转子支架11上的通风孔流向转子径向通风沟29。
[0022] 如图1所示，上机架3由焊接结构的油箱13及焊在油箱四周的六个立筋14所构 成，立筋14采用螺栓联接到电机的定子5上，把转子4上部的径向作用力传递到定子5上， 上机架3的整体刚度在本次设计的方案中尤其重要，直接关系到电机的抗倾倒能力，经过 计算，上机架3满足电机水平晃动的要求；钢板制成的六个立筋14构成的下机架7采用螺 栓与定子联接，上机架3和定子5的重量全部传递到下机架7上，下机架7的底平面通过圆 盘法兰20过渡。
[0023] 如图1所示，下导轴承8由轴承壳22,自调扇形导轴瓦23及滑转子24所组成；滑 转子24与轴28之间采用较小的紧配合来保证同心，滑转子24热套轴28上，靠热套紧量传 递转矩；下导轴承8密封的设计能使轴28在径向位移小于1mm时仍不损坏密封；挡油管25 与滑转子24之间采用密封环26进行密封，这些密封环26装在挡油管25上，并具有足够的 径向间隙，以致在轴28的可能位移下仍不损坏密封；下导轴承8冷却不需要独立的冷却器， 靠轴承壳22外壁散热即可，挡油桶27分割出油路，使滑转子24与自调扇形导轴瓦23间 产生的热量通过油的循环传递给轴承壳22外壁。
[0024] 该电动机额定功率7700kW，额定电压10kV，额定电流624A，额定转速164r/min，极 数为36极，最大推力280吨，单台电机外形尺寸为：7920mmX〇6720mm，定子铁芯外圆直 径4050mm,单台电机重量150吨。
【权利要求】
1. 一种三代核电站海水循环水泵用大型立式电动机，由定子（5)、转子（4)、上机架 (3)、推力轴承（2)、上导轴承（1)、下机架（7)、下导轴承（8)、冷却器（6)构成，上机架（3)、 定子（5)及下机架（7)由上至下构成一体结构，其特征是：电机的上导轴承（1)和推力轴承 (8)安装在上机架（3)内，下导轴承（8)位于下机架（7)内，定子（5)包括定子机座（15)、定 子铁芯（10)和定子绕组（21)，定子机座（15)由钢板焊接而成，定子铁芯（10)由涂绝缘漆 的定子冲片迭压而成，被紧固在定子机座（15)外壳的两块端压板（9)之间，定子铁芯（10) 上分布有多道定子通风槽板装配（31)以形成定子径向通风沟（30)，定子铁芯（10)采用以 定子机座（15)内径为基准迭装压紧，定子（5)圆周均布安装有四个冷却器￠)，用来冷却电 机内部吹出的热风，定子绕组（21)属于成型线圈类型，定子绕组（21)被嵌入定子铁芯（10) 槽后按绕组接线方式采用硬钎焊联接，转子铁芯（19)由涂漆绝缘的扇形硅钢片组成，转子 槽数为偶数槽以内圆为基准迭压，转子铁芯（19)上有多道转子通风槽板装配（32)以形成 转子径向通风沟（29)，转子铁芯（19)与转子支架（11)套装在一起，通过组合键（33)来保 证径向和切向紧量，转子支架（11)与轴（28)热套在一起，鼠笼绕组（12)由铜条（34)与 端环（35)构成。
2. 根据权利要求1所述的一种三代核电站海水循环水泵用大型立式电动机，其特征 是：上机架（3)由焊接结构的油箱（13)及焊在油箱四周的六个立筋（14)所构成，立筋（14) 采用螺栓联接到电机的定子（5)上，把转子（4)上部的径向作用力传递到定子（5)上；钢板 制成的六个立筋（14)构成的下机架（7)采用螺栓与定子联接，上机架（3)和定子（5)的重 量全部传递到下机架（7)上，下机架（7)底平面通过圆盘法兰（20)过渡。
3. 根据权利要求1或2所述的一种三代核电站海水循环水泵用大型立式电动机，其特 征是：滑转子（24)与自调扇形导轴瓦（23)接触，自调扇形导轴瓦（23)固定在下导轴承由 轴承壳（22)上；滑转子（24)与轴（28)之间为较小的紧配合，滑转子（24)热套在轴（28) 上，挡油桶（27)带有分割出油路；挡油管（25)与滑转子（24)之间采用密封环（26)进行密 封，这些密封环装在挡油管（25)上。
【文档编号】H02K17/16GK203896150SQ201420265555
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年5月23日 优先权日:2014年5月23日
【发明者】李伟, 李梦启, 李藏雪, 王泽宇, 杨立峰, 高明会, 王伟光, 张金慧, 陈卫杰, 付嵩 申请人:哈尔滨电气动力装备有限公司