高速电机直驱透平机械的超高速转子结构.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106678058A(43)申请公布日2017.05.17(21)申请号201710097691.5(22)申请日2017.02.22(71)申请人上海优耐特斯压缩机有限公司地址201802上海市嘉定区南翔工业园区嘉美路201号(72)发明人林伟伟张回良任泓泉崔小健肖旭(74)专利代理机构上海明成云知识产权代理有限公司31232代理人常明(51)Int.Cl.F04D25/06(2006.01)F04D29/053(2006.01)H02K1/22(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称高速电机直驱透平机械的超高速转子结构(57)摘要本发明涉及一种高速电机直驱透平机械的超高速转子结构，它包括转子、转子光轴、定子和支撑轴承，整个高速转子结构为等直径的轴，从位于中间的高速电机转子部分直径到位于两侧的转子光轴直径的尺寸相同，改变现有转子中间电机部分直径粗大、两端轴承位置轴径细小的结构；所述高速转子中间的高速电机转子部分的外围设置高速电机定子，位于高速转子两侧的转子光轴由支撑轴承支撑，高速转子两端分别连接一级透平叶轮和二级透平叶轮；所述高速转子的结构通过增大转子直径以提高转子刚性，同时通过减小转子的电机部分直径以降低或者减缓对应线速度的增大。本发明能够降低设计制造成本，提高转子运行的安全性。CN106678058ACN106678058A权利要求书1/1页1.一种高速电机直驱透平机械的超高速转子结构，它包括转子、转子光轴、定子和支撑轴承，其特征在于：整个高速转子（1）结构为等直径的轴，从位于中间的高速电机转子部分（3）直径到位于两侧的转子光轴（2）直径的尺寸相同，改变现有转子中间电机部分直径粗大、两端轴承位置轴径细小的结构；所述高速转子（1）中间的高速电机转子部分（3）的外围设置高速电机定子（4），位于高速转子（1）两侧的转子光轴（2）由支撑轴承（5）支撑，高速转子（1）两端分别连接一级透平叶轮（6）和二级透平叶轮（7）；所述高速转子（1）的结构通过增大转子直径以提高转子刚性，同时通过减小转子的电机部分直径以降低或者减缓对应线速度的增大。2.根据权利要求1所述的高速电机直驱透平机械的超高速转子结构，其特征在于：所述高速电机转子部分由永磁电机的永磁体及表面护套组成。3.根据权利要求1所述的高速电机直驱透平机械的超高速转子结构，其特征在于：所述高速电机转子部分由感应电机的转子部分组成。2CN106678058A说明书1/3页高速电机直驱透平机械的超高速转子结构技术领域[0001]本发明涉及高速电机直驱透平机械（包括离心压缩机、制冷压缩机、MVR蒸汽压缩机、余热回收膨胀机、化工介质压缩机等）的转子结构，尤其涉及一种超高转速（转速超过50000RPM）的高速电机直驱透平机械例如离心压缩机的超高速转子结构。背景技术[0002]高速电机直驱透平机械将电机功能与齿轮增速传动在结构上融为一体，由高速电机主轴直接带动透平叶轮，并用电磁悬浮轴承或者空气悬浮轴承支撑转子。透平离心压缩机为了获得更高压力的压缩气体，须提升叶轮的线速度，也就是转子的转速。传统的齿轮增速离心压缩机只能通过增大齿轮传动比提升转速，但由于结构限制，以及油膜滑动轴承的线速度过大将导致润滑油失效，因而机组的转子转速提升有限。[0003]高速电机直驱离心压缩机由高速电机直接驱动叶轮转子，同时用无接触的电磁悬浮轴承或空气悬浮轴承支撑转子，因而转子转速的提升空间很大，叶轮的线速度提高对应可获得更高压力的压缩气体，因此，有效提升高速转子的转速决定了高速电机直驱离心压缩机的性能和排气压力，而转子的刚性决定了转速提升空间的大小。[0004]目前常用的高速电机直驱离心压缩机的转子结构可参见图1，图中标记11为电机转子部分，12为转子光轴，转子中间电机部分比较粗，两端轴承位置的轴径比较细，整体转子的刚性比较差。一方面，该类型转子对应的转子一阶、二阶弯曲临界转速比较小，对于较高压力要求的压缩机，对应的转子转速也比较高，这样转子设计转速容易运行在一、二阶弯曲临界之间或者二阶弯曲临界之上，因而转子升速过程需要跨越一阶弯曲临界或者一、二阶弯曲临界。由于电磁悬浮轴承或者空气悬浮轴承的刚度和阻尼都不大，导致转子跨越弯曲临界的难度加大很多，这样转子启动升速过程存在很多困难，且转子的振动也比较大。另一方面，如果加粗转子增大转子刚性，转子中间电机部分由于比较粗，对应的线速度就会非常高，对材料、工艺的要求就会更苛刻，甚至无法保证转子的安全性。[0005]有鉴于此，该领域技术人员致力于研发一种高速电机直驱透平机械的超高速转子结构，以解决高速电机直驱透平机械的转子结构在高转速要求下的转子刚性问题，以及解决高转速下的转子电机部