CN101710761B - 变频电机以及具有这种变频电机的工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变频电机，其包括电机单元(1)和变频器单元，其中电机单元(1)具有驱动端轴承(2)、驱动端端盖(3)、定子(4)、转子(5)、非驱动端轴承(6)以及非驱动端端盖(7)，其中，变频器单元与电机单元(1)集成在一起，其中变频器单元的变频控制柜(9)设置在设计为电机单元(1)的一部分的机座上，并且变频器单元的进线电抗器(10)设置在机座内。此外，本发明还涉及一种具有这样的变频电机的刨煤机。

Description

变频电机以及具有这种变频电机的工程机械

技术领域

本发明涉及一种变频电机以及一种具有这种变频电机的工程机械。

背景技术

在现有技术中公开了多种不同类型的变频电机，然而这些变频电机多为根据系统需要来选出合适的电机或变频器，然后再配选出变频器或电机。此种方式很难做到电机与变频器参数的理想匹配，易造成至少一方的功能浪费。另外变频器与电机都为独立的产品，也就是说变频机和电机都是分别独立地设计的，其在设计伊始并不根据应用环境等其他因素而对其结构进行特殊的改进，尤其是在根据电机要求选择变频机的情况下，变频机的结构和尺寸并不一定能很好地与所要应用的工程机械的结构空间相匹配，当其应用到类似于煤矿井下这样对空间要求极度严格的领域就会给设计和安装都带来很大的难度。

同时，在采矿领域中常常应用大功率的工程机械，例如刨煤机，而由于变频电机固有的优势，这种电机常常被应用到这种类型的工程机械中。然而，由于在这种类型的工程机械中应用的电机功率较大，而与之配套的变频器的体积也随功率的加大而变大。从而导致在工程机械，例如刨煤机中没有足够的空间来安装电机和变频器。

发明内容

因此，本发明的目的在于提出一种变频电机，其可以从方案设计阶段就达到电机与变频器参数的合理匹配，同时结构的一体化，合理、有效利用空间，产品结构紧凑、有效降低体积和功率的浪费。同时本发明的目的还在于提出一种具有这样的变频电机的工程机械。

本发明的第一个目的由此实现，即变频电机包括电机单元和变频器单元，其中电机单元具有驱动端轴承、驱动端端盖、定子、转子、非驱动端轴承以及非驱动端端盖，其中，变频器单元与电机单元集成在一起，其中变频器单元的变频控制柜设置在设计为电机单元的一部分的机座上，并且变频器单元的进线电抗器设置在机座内。

根据本发明的优选设计方案，电机单元还具有非驱动端内盖。并且进线电抗器设置在机座内的非驱动端内盖和非驱动端端盖之间的非驱动端中。通过该设计方案，有效地将进线电抗器与电机单元中的电机隔离开。

根据本发明的一个优选设计方案，变频器单元的变频控制柜设置在设计为电机单元的一部分的机座的顶部。变频器单元的这种布置方式，使设计人员在设计诸如刨煤机的工程机械的时候就可以将变频器单元和电机单元作为整体进行考虑，为其留出合适的位置。从而简化了变频电机在例如刨煤机的工程机械中的安装和布置。

根据本发明，电机单元的机座还具有冷却装置，该冷却装置用于冷却电机单元的定子和变频器单元的进线电抗器。通过这种设计方案实现了同时对定子和进线电抗器的冷却，而不必为进线电抗器单独配备独立的冷却装置，从而减少了部件数量，使整个系统的结构更为紧凑，同时因为不需要独立的冷却装置，也节省了成本。

根据本发明的有利的改进方案，冷却装置可以是螺旋水冷冷却结构或者风冷冷却结构或者氢冷冷却结构中的任一冷却结构。然而，无论采用哪一种冷却结构都能良好地冷却电机和进线电抗器。

根据本发明的一个设计方案，电机单元机座的非驱动端具有第一过线孔，进线电抗器的引线通过第一过线孔引入变频控制柜。同时，机座的驱动端具有第二过线孔，定子的绕组的引出线通过第二过线孔引入变频控制柜。这样就可以根据上位机下达的控制指令或预设的控制程序对电机进行变频调速，以及调整电机的输出转速、转矩。

根据本发明的优选设计方案，定子的绕组是散嵌绕组。

根据本发明的另一优选设计方案，定子的绕组是成型绕组。

在本发明的设计方案中，变频电机的电机单元被设计成永磁电机或者鼠笼电机或者绕线式转子电机，其中，在设计成永磁电机的情况中，转子为永磁转子。

根据本发明，驱动端轴承设计为圆柱滚子轴承的绝缘轴承，而非驱动端轴承设计为深沟球轴承的绝缘轴承。当然，驱动端轴承和非驱动端轴承也可以不采用绝缘轴承，只要采取相应的措施做到对轴承的有效保护，防止轴电流对其造成的损害即可。

本发明的另一目的是提出一种工程机械，该工程机械具有前面提及的变频电机。

附图说明

现在参考附图结合具体实施例进一步对本发明进行详细说明，图中示出：

图1是根据本发明的变频电机的剖视图。

具体实施方式

本发明唯一的附图中示出了根据本发明的一个优选的设计方案的变频电机的剖视图。

从图1中可以看到，变频电机包括电机单元1和变频器单元，其中，电机单元1具有驱动端轴承2、驱动端端盖3、定子4、转子5、非驱动端轴承6、非驱动端端盖7以及非驱动端内盖8。而变频器单元具有变频控制柜9和进线电抗器10。

在本实施例中，定子4包含定子铁心和机座，定子铁心由硅钢片叠压而成，压板安装于铁心两端，定子铁心在保压状态下安装扣片，扣片两端折弯并与压板进行焊接。定子4的绕组为散嵌绕组，散绕组选用绝缘等级为H级的耐电晕漆包线，一组线圈对应一个极相组，绕线方式为双层叠绕，每槽中的上下层线圈间布有层间绝缘，线圈端部，不同相的线圈间布有相间绝缘，下线完成后对端部进行绑扎及整形。

定子4的机座为螺旋水套结构，水路分为两部分，一部分用于冷却定子4，一部分用来冷却进线电抗器10。从而实现了对定子和进线电抗器的同时冷却。而不必为进线电抗器设置单独的冷却装置。

转子5为混合式磁路的叠片转子，转子铁心采用分段叠压，每段长度为50mm，保压状态下在外圆上进行焊接，然后将磁钢涂满胶并装入铁心中。制作好的分段铁心依次套入转轴，两端各一块硬铝压板，最后在驱动端打入弧键，并将弧键与驱动端的转子压板分段焊接，完成转子5的轴向定位。

变频控制柜9设置在机座的顶部，而进线电抗器10则设置在机座的非驱动端中，也就是设置在机座内的非驱动端内盖和非驱动端端盖之间的非驱动端中。

同时，机座的非驱动端具有第一过线孔11，进线电抗器10的各种引线从第一过线孔11引入变频控制柜9。同时，机座的驱动端还具有第二过线孔12，定子4的绕组的引线从第二过线孔12引入变频控制柜9。从而可以根据上位机下达的控制指令或预设的控制程序对变频电机进行变频调速，以调整电机的输出转速、转矩。

在本实施例中，电机单元1的驱动段轴承2是圆柱滚子轴承，并且所非驱动段轴承6是深沟球轴承，由于此电机用于变频调速，会产生较大的轴电流，因此两端均选用绝缘轴承。驱动端端盖3上设置驱动端轴承2的注油通道，注油孔留在驱动端端盖3的外侧。非驱动端轴承6处在隔爆腔体内部，不允许在内部设置注油管路，因此，非驱动端轴承6选用绝缘密封轴承。

尽管本文中已经示出和描述了具体的实施例，但本领域技术人员应该理解，在不背离本发明的范围的情况下，各种替换和/或等同实现都可以替代所示和所描述的这些具体实施例。本申请旨在覆盖任何改变和本文中所讨论的各种具体实施例。因此，本发明仅由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种变频电机，其特征在于，所述变频电机包括电机单元(1)和变频器单元，其中所述电机单元(1)具有驱动端轴承(2)、驱动端端盖(3)、定子(4)、转子(5)、非驱动端轴承(6)以及非驱动端端盖(7)，其中所述变频器单元与所述电机单元(1)集成在一起，其中所述变频器单元的变频控制柜(9)设置在设计为所述电机单元(1)的一部分的机座上，并且所述变频器单元的进线电抗器(10)设置在所述机座内；所述机座为螺旋水套结构，水路分为两部分，一部分用于冷却所述定子(4)，一部分用来冷却所述进线电抗器(10)。

2.根据权利要求1所述的变频电机，其特征在于，所述电机单元(1)还具有非驱动端内盖(8)。

3.根据权利要求2所述的变频电机，其特征在于，所述进线电抗器(10)设置在所述机座内的非驱动端内盖(8)和非驱动端端盖(7)之间的非驱动端中。

4.根据权利要求1所述的变频电机，其特征在于，所述变频器单元的变频控制柜(9)设置在设计为所述电机单元(1)的一部分的机座的顶部。

5.根据权利要求3所述的变频电机，其特征在于，所述机座的非驱动端具有第一过线孔(11)，所述进线电抗器(10)的引线通过所述第一过线孔(11)引入所述变频控制柜(9)。

6.根据权利要求3中所述的变频电机，其特征在于，所述机座的驱动端具有第二过线孔(12)，所述定子(4)的绕组的引出线通过所述第二过线孔(12)引入所述变频控制柜(9)。

7.根据权利要求6所述的变频电机，其特征在于，所述定子(4)的绕组是散嵌绕组或者是成型绕组。

8.根据权利要求1所述的变频电机，其特征在于，所述变频电机的电机单元(1)被设计成永磁电机或者鼠笼电机或者绕线式转子电机。

9.根据权利要求1所述的变频电机，其特征在于，所述转子(5)为永磁转子。

10.一种具有根据前述权利要求中任一项所述的变频电机的工程机械。

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