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(哈电集团哈尔滨电气动力装备有限公司，黑龙江哈尔滨150040)

0 引言

近年来，国内钢铁行业对热连轧带钢的市场需求依旧比较大，且带钢生产线向中宽带发展的趋势比较明显。这类轧机对电机性能的要求逐渐向大转矩比、宽调速范围、高过载的方向发展。对于热连轧立辊驱动电机而言，达到上述需求并非易事，需要制造厂具备成熟的设计经验和先进的制造水平。我公司承接的某地鼎信1780mm不锈钢热连轧辅传动直流立式电动机项目就因其大转矩比、宽调整范围、高过载能力这些特点，使得技术人员必须采用新的设计思路和制造工艺，来满足电机的技术要求。

1 电机的规格

电机容量1200kW，电压630V，转速120～312r/min(0～120r/min为恒转矩调压调速，120～312r/min为恒功率弱磁调速) 。励磁方式为他励220V，允许强行励磁，F级绝缘，B级温升考核；电机过载能力：在额定电压、额定转速范围内，带115%额定功率负载长期运行；在额定电压、额定转速、额定负载连续运行后，紧接着以125%额定功率负载运行2h，温升不超过JB/T 9577—2011标准之规定值；基速短时过载200%额定电流，历时1min，高速短时过载150%额定电流，历时1min，电机安装方式为IM V2。

2 电机的设计特点

本电机由于高转矩下的弱磁调整比较大，且要求电机快速性和动态性能好，电机铁心比较长，且用于驱动立辊轧机，必须立式安装，若采用传统Z 900型直流电机的设计思路，无法满足电机结构和性能的要求。因此，必须采用新的设计思路，对电机的安装形式和内部结构进行综合考虑，从而设计制造出能够满足使用工况的电机产品。电机的总装结构图如图1所示。

图1 电机总装结构图

2.1 定子部分

电机定子按8个主极，8个换向极进行设计。具体结构特点如下

(1) 定子部分采用整体式框架结构。机座采用八角形叠片结构，与上、下端座和底板分别进行把合和打销固定，这种定子结构便于整体吊运，安装和维护保养比较方便，整体体积小，重量轻。

(2) 换向极铁心采用双面涂漆的叠片结构，换向极线圈采用4×28的裸铜扁线绕制，支路数aw=4，铁心与线圈间采用聚芳纤维纸和无碱玻璃纤维布进行缠绕绝缘。

(3) 主极铁心用1.5mm薄钢板叠成，冲片上开有大孔，叠片后插入钢棒，磁极螺栓拧入钢棒中的螺孔，使得把合牢靠、稳固。主极铆钉拉紧螺栓采用绝缘结构，以便适应整流电源供电的要求。主极线圈采用自粘性玻璃丝包漆包线，绕制后在加热炉中热固化成型。

(4) 定子补偿绕组采用整体式绕制的同心补偿绕组。定子主极线圈、换向极线圈和补偿线圈各装有Pt100铂热测温电阻两支。

2.2 电枢部分

为了获得足够低的转速，电机的电枢采用220槽的设计方案，电枢绕组则采用单叠异槽的下线形式。具体结构特点如下。

(1)电枢铁心是由整圆扇形冲片冲制而成，冲片厚度为0.5mm，材料为冷轧硅钢片DW540-50，电枢铁心带有径向通风沟，通风沟宽度为8mm。电枢下线后铁心段和端部绑扎高强度网状无纬带。

(2)电枢绕组采用每槽2片全节距异槽式单迭绕组，这种绕组电抗电势波形平坦、对称性好。均压线采用1/2均压，安装在电机的非换向器端。电枢线圈采用裸铜母线加工成型后外包绝缘，支架绝缘采用绝缘压制件扣放在支架筋上，结构简单可靠。均压线采用蜗卷式结构，简单合理，安装方便。成型后整个均压线悬挂固定在电枢压板上。

(3)电枢支架采用星形辐板式支臂，与支架毂焊接成一体，整体性好、通风空间大、抗弯抗剪和机械强度高。电枢支架与轴的配合采用过盈式热套配合。转子轴为35CrMo合金钢，适应高扭矩下的机械强度。

(4)换向器采用拱形结构，换向器梯排采用银铜合金材料，增加换向器的耐磨性能。换向片与升高片和线圈端头间采用硬钎焊。

2.3 轴承结构和润滑方式

由于本电机的安装方式为IM V2，所以电机的上下轴承结构需要特殊考虑。

(1) 电机的上端即传动端采用一套深沟球轴承来对电枢进行轴向固定。

(2) 电机的下端即换向器端采用两套轴承的方案进行试验和使用。由于电机出厂进行型式试验时采用卧式安装固定的方式，所以设计了一套试验轴承来满足电机出厂试验的要求，试验轴承同样采用一套深沟球轴承。当电机型式试验合格后，需立式安装进行旋转试验，此时，更换上一套适合现场使用工况的圆锥滚子轴承，用该轴承结构来承担电机的电枢重力。

(3) 为了便于现场维护使用，电机的上、下轴承均采用了脂润滑的滚动轴承结构，且上、下轴承内外均设计安装了进、出油管路。根据电机的使用转速情况，轴承润滑脂建议采用锂基脂。

3 电机试验

电机按GB 755—2008《旋转电机定额和性能》和GB 1311—2008《直流电机试验方法》进行了型式试验，仅对电机进行了一次换向气隙的调整后，电机的换向就获得了较为良好的性能，同时，电机的发热温升也低于考核标准。试验结果表明，通过对立辊电机的电磁方案和结构方案进行特殊的优化设计，电机的试验和使用性能达到了预期的设计目标，满足了相关标准和用户的要求。

4结语

通过本次对Z 900-11L型直流立式电动机的设计和制造，我公司在中宽带立辊驱动电机领域的产品类别得到了拓展，该电机在福建鼎信不锈钢热连轧生产线上性能表现良好，得到了用户和某设计院的好评。此类电机在后续的出口项目、广青科技术项目中都得到了使用，基于市场上对此型号电机的认可，公司于2016年度对该电机的结构申请了国家新型专利的使用保护，并在2017年获得了国家专利保护权。