某型船用发电机转子槽楔强度设计计算

作者：孟永奇，路巧琴

来源：《科技创新与生产力》 2014年第2期

孟永奇1，路巧琴2

（1. 海军装备部，山西 太原 030027；2. 中船重工电机科技有限责任公司，山西 太原 030027）

摘 要：发电机中的转子槽楔是旋转体中相对薄弱的环节，由于转子绕组槽楔设计不合理或强度不足而导致的发电机转子绕组甩出铁芯槽的事故在国内外大型远洋船舶中经常发生。针对此问题对该发电机转子绕组槽楔结构强度进行可靠设计和精确计算、分析计算结果，最终总结出合理的设计安全系数，为相关计算提供可靠依据。

关键词：发电机；转子槽楔；强度计算；大型汽轮

中图分类号：TM311 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2014.02.094

发电机转子属于大型高速旋转体，其中转子槽楔又是旋转体中强度相对薄弱的环节。由于转子绕组槽楔设计不合理或强度不足而导致的发电机转子绕组甩出铁芯槽的事故在国内外大型远洋船舶中屡见不鲜，因此对该发电机转子绕组槽楔结构强度进行可靠设计和精确计算是非常必要的[1-3]。

1 船用发电机转子槽楔强度计算前提条件

为保证船用发电机转子槽楔强度计算安全可靠，笔者综合考虑了如下计算条件，认为按此条件进行计算可保证计算结果偏于安全。一是按发电机转速在超速即1.25倍额定转速nN下计算。二是假设转子绕组端部及附属绝缘（结构）件均无强度只计质量。三是考虑发电机发生突然短路状况。四是考虑发电机快速起停影响因素。

2 转子绕组槽楔强度计算

当发电机正常工作时，槽楔及铁芯槽口受到绕组离心力的作用。转子槽楔及铁芯槽部图形尺寸（见图1）。

2.1 建立铁芯槽口及槽楔力学模型

1）现沿轴向截取长度为1 mm截面体进行受力分析。假设槽内（含槽楔部分）全部由铜材料填充并只计质量不计强度，这样计算结果偏安全（见图2）。槽内质量之离心力F1全部作用于铁芯槽口肩部A-A截面并受剪切应力。

2）沿轴向截取1 mm单位截面进行受力分析。假设槽内（不含槽楔部分）全部由铜材料填充并只计质量不计强度。槽内质量之离心力F2取值等于F1，这样计算结果偏安全，并且F2作用于槽楔B-B截面受剪切应力，C-C截面受弯曲正应力（见图3）。

2.2 铁芯槽口及槽楔强度计算

1）对图2中A-A截面进行剪切强度计算，公式为

转子系统中结构强度相对较为薄弱的环节是主机转子绕组端部及转子槽楔部位。经前述计算，在载荷值假设偏大并在1.25倍超速下进行计算，铁芯槽口强度及槽楔强度足够安全可靠。

参考文献：

[1] 维德曼·E,克伦贝格尔·W.电机结构[M].北京:机械工业出版社,1976.

[2] 梁治明,丘侃,陆耀洪.材料力学[M].北京:高等教育出版社,1984.

[3] 许实章.电机学[M].北京:机械工业出版社,1980.

（责任编辑 高 远）