阅读说明：本技术 一种无刷同步主发电机转子结构 (Brushless synchronous main generator rotor structure ) 是由 郑守海 任延生 张卫 许勇 魏小文 魏超 景万鹏 杜杰 于 2019-09-26 设计创作，主要内容包括：本发明属于同步主发电机转子领域,具体为一种无刷同步主发电机转子结构,包括锥型转轴,锥型转轴包括转轴大端和转轴,转轴大端内部设有空腔结构,空腔结构外圆加工有腰型孔,转轴大端上还设置有轴向通孔,轴向通孔和空腔连通,锥型转轴大端与主发磁轭连接,励磁机转子直接安装在转轴大端台阶上；励磁引线铜排从空腔结构外圆上的腰形孔进入空腔结构内部,导电螺杆一端连接旋转整流模块,另一端穿过轴向通孔并与励磁引线铜排连接。新型的主发电机转子结构使用整体锥型转轴,提高了转子的刚度和强度,简化了转子结构,优化了转子励磁引线的连接和固定,简化了引线连接和固定方式,提高了可靠性,减少了部件数量和加工工序,降低了成本。(The invention belongs to the field of synchronous main generator rotors, and particularly relates to a brushless synchronous main generator rotor structure which comprises a conical rotating shaft, wherein the conical rotating shaft comprises a rotating shaft large end and a rotating shaft, a cavity structure is arranged inside the rotating shaft large end, a waist-shaped hole is processed on the excircle of the cavity structure, an axial through hole is also arranged on the rotating shaft large end, the axial through hole is communicated with the cavity, the conical rotating shaft large end is connected with a main generator yoke, and an exciter rotor is directly arranged on a step of the rotating shaft large end; the excitation lead copper bar enters the cavity structure from a waist-shaped hole on the excircle of the cavity structure, one end of the conductive screw is connected with the rotary rectifying module, and the other end of the conductive screw penetrates through the axial through hole and is connected with the excitation lead copper bar. The novel rotor structure of the main generator uses the whole conical rotating shaft, improves the rigidity and the strength of the rotor, simplifies the rotor structure, optimizes the connection and fixation of the rotor excitation lead, simplifies the lead connection and fixation mode, improves the reliability, reduces the number of parts and processing procedures, and reduces the cost.)

一种无刷同步主发电机转子结构

技术领域

本发明属于同步主发电机转子领域，具体为一种无刷同步主发电机转子结构。

背景技术

近年来，内燃机车柴油机向大功率、高转速方向发展，配套的同步主发电机功率和转速也随之提高。主发电机功率提高后，转子重量和体积增加，对转轴的刚度和强度提出了更高的要求。而转速的提高，同样要求转轴有更高的刚度和稳定性。因此可靠稳定的同步主发电机转子结构成为内燃机车向大功率、高转速发展的关键性技术。

现有无刷同步主发电机转子结构如图1所示：转子支架2由筒和筋板焊接而成，加工后与转轴7热套形成支架装配，支架2与主发磁轭1通过止口连接。励磁机转子5装在衬套6上，衬套6热套在转轴7上，励磁机转子5发出的三相交流电通过旋转整流模块10变换为直流电，然后通过导电螺杆9和励磁引线铜排3传输给主转子。励磁引线铜排3通过固定座4和压板8固定在转轴上。

现有主发电机转子结构的缺点如下：

（1）转子支架为筋板焊接结构，整体刚度和强度差。

（2）转子支架由筒、圆盘、筋板、法兰等多个部件焊接而成，结构复杂，生产周期长、成本高。

（3）转子支架与转轴为分体结构，需分别加工后再热套，热套后整体再次精加工，结构复杂，加工工序繁多，加工成本高。

（4）励磁机转子与转轴不能直接配合，需要在转轴上先安装衬套，工序复杂。

（5）连接主转子与励磁机转子的励磁引线铜排较长，需两次折弯，同时需在转轴上增加固定点，结构复杂、可靠性低。

发明内容

本发明提供了一种新型的主发电机转子结构，在转子结构上进行创新，改变了现有的支架和转轴装配结构，设计了全新的整体锻造锥型转轴结构，锥型转轴结构提高了发电机转子的刚度和强度，简化了转子结构。新型的主发电机转子结构优化了转子励磁引线的连接和固定，简化了引线连接和固定方式，提高了可靠性，减少了部件数量和加工工序，降低了成本。

本发明是采用如下的技术方案实现的：一种无刷同步主发电机转子结构，包括锥型转轴，锥型转轴包括外部轮廓为台阶状的转轴大端和连接在转轴大端一侧的转轴，转轴大端内部设有空腔结构，空腔结构外圆加工有腰型孔，转轴大端上还设置有轴向通孔，轴向通孔和空腔连通，锥型转轴大端与主发磁轭连接，励磁机转子直接安装在转轴大端台阶上；励磁引线铜排从空腔结构外圆上的腰形孔进入空腔结构内部，导电螺杆一端连接旋转整流模块，另一端穿过轴向通孔并与励磁引线铜排连接。

进一步的，空腔结构内加工有两个台阶的平面，轴向通孔与空腔连通的一端位于下方的的第一台阶平面上，位于上方的第二台阶平面上加工安装压板的螺栓孔；励磁引线铜排从空腔结构外圆上的腰形孔进入空腔结构内部后先安装在第二台阶平面上的垫板上，然后使用压板固定。励磁引线铜排进入空腔后先通过第二台阶平面上的压板固定，使励磁引线铜排安装稳定，再由于导电螺杆与励磁引线铜排连接端部需要使用垫片等结构，使得导电螺杆的该端部有一定厚度，故轴向通孔位于下方的第一台阶平面上后使得两个台阶之间的高度差平衡了上述厚度，进而使得励磁引线铜排垂直固定，即励磁引线铜排由原来的“Z”型改进为“I”型。

进一步的，导电螺杆在轴向通孔内还使用密封胶固定。

进一步的，转轴大端上设置有止口，转轴大端通过止口和主发磁轭连接。

进一步的，导电螺杆表面套有绝缘管。

进一步的，励磁引线铜排为I型结构。

进一步的，垫板和压板都为圆弧形板材。

本发明技术方案带来的有益效果：

（1） 整体锻造的锥型转轴，外径增大，长度缩短，提高了转子的整体刚度和强度，能够满足主发电机大功率、高转速对转子稳定性的需求。

（2） 用整体锻造的锥型转轴替代原转子结构中支架、转轴、衬套、固定座等4个部件，减少了部件数量和加工工序，缩短了生产周期，降低了制造成本。

（3）新结构的励磁引线铜排由“Z”型改进为“I”型，可垂直进入转轴空腔内连接固定，结构简单、可靠。

（4）转轴大端的腰形出线孔和空腔设计，优化了励磁引线铜排固定方式和出线方式，使励磁引接线固定风险得到根本解决，可靠性提高。

附图说明

图1为现有转子结构的示意图。

图2为锥型转轴的结构示意图。

图3为图2的A向视图。

图4为本发明转子结构的示意图。

图5为图4的A向视图。

图6为图4的B向视图。

图中：1-主发磁轭，2-转子支架，3-励磁引线铜排，4-固定座，5-励磁机转子，6-衬套 ，7-转轴，8-压板 ，9-导电螺杆，10-旋转整流模块，11-空腔结构，12-腰型孔，13-第一台阶平面，14-轴向通孔，15-第二台阶平面，16-螺栓孔，17-锥型转轴，18-密封胶 ，19-压板，20-垫板。

具体实施方式

如图2、图3所示锥型转轴结构：

a．设计了全新的整体锻造锥型转轴17，整体直径增加，长度缩短，质量保持不变，该锥型转轴整合了原转子支架2、转轴7、固定座4、衬套6四个配件的功能。

b.转轴大端与转子磁轭通过止口连接，转轴大端内设计有空腔结构11，空腔结构11外圆加工两个腰型孔12用于励磁引线铜排3的引出。

c. 空腔结构11内加工有两个台阶的平面，第一台阶平面13上加工两个轴向通孔14，用于安装两个导电螺杆，第二台阶平面15上加工安装压板的螺栓孔16。

如图4、图5和图6所示本发明转子结构：

a．锥型转轴大端止口与主发磁轭1连接，励磁机转子5直接安装在转轴大端台阶上。

b．励磁引线铜排3从腰形孔12进入空腔内部，安装在第二台阶平面15上的垫板20上，使用压板19固定。

c．导电螺杆9一端连接旋转整流模块10，另一端穿入转轴上的轴向通孔14，在孔内使用密封胶18固定后，另一端在第一台阶平面13上与励磁引线铜排3连接。

d．通过垫板20的高度调节，保证励磁引线铜排3垂直引出的同时，在两个平面上可靠固定。