CN108054847A - 一种二极高功率密度空水冷正压型防爆感应电动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二极高功率密度空水冷正压型防爆感应电动机，包括电机主体和安装在电机主体上的空水冷却系统，电机主体包括机座、转子和定子，机座顶部设有与空水冷却系统连接的出风孔和进风孔，所述空水冷却系统包括设置在电机主体上方的冷却器外罩，冷却器外罩的底部与所述出风孔对应处设有进气口，冷却器外罩内部水平穿设有呈多排多列布置的冷却管组，冷却管组的管内通冷却液；冷却管组位于进气口的上方，且冷却管组与进气口之间设有将气流从进气口导向冷却管组的隔风筒，冷却器外罩底部与所述进风孔对应处设有出气口。本发明可以降低现有二极空水冷正压型防爆电动机的中心高，降低成本，并提高了电动机的效率。

Description

一种二极高功率密度空水冷正压型防爆感应电动机

技术领域

本发明属于电动机技术领域，尤其涉及一种二极高功率密度空水冷正压型防爆感应电动机。

背景技术

现有的中心高为710mm、极数为二极高功率密度正压型防爆电动机一般采用箱式结构，相比于空空冷正压型防爆电机，空水冷系列电动机在相同中心高条件下，具有功率大，效率高，噪声低，启动电流小、重量轻等优点，功率密度容易得到极大提升。目前在石油、石化等防爆领域应用的中心高为630mm、极数为二2极空水冷正压型防爆电动机为关键设备，大多采用西门子、ABB等进口防爆电机，进口防爆电机因中心高低，功率大，在功率等级上等同于国内710mm中心高电动机，国内电机厂家一般很难满足。目前，同中心高和功率的2P高功率密度空水冷正压型防爆电机，国内长期处于空白位置。

发明内容

本发明的目的为了解决目前空空冷却箱式变频电机存在的不足之处，提供一种二极高功率密度空水冷正压型防爆感应电动机，用以降低现有二极空水冷正压型防爆电动机的中心高，降低成本，并提高了电动机的效率。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种二极高功率密度空水冷正压型防爆感应电动机，包括电机主体和安装在电机主体上的空水冷却系统，电机主体包括机座、转子和定子，机座顶部设有与空水冷却系统连接的出风孔和进风孔，所述空水冷却系统包括设置在电机主体上方的冷却器外罩，冷却器外罩的底部与所述出风孔对应处设有进气口，冷却器外罩内部水平穿设有呈多排多列布置的冷却管组，冷却管组的管内通冷却液；冷却管组位于进气口的上方，且冷却管组与进气口之间设有将气流从进气口导向冷却管组的隔风筒，冷却管组与冷却器外罩顶板之间形成横向导风通道，冷却器外罩与隔风筒外侧之间形成纵向导风通道，冷却器外罩底部与所述进风孔对应处设有出气口，出气口通过对应的纵向导风通道与横向导风通道连通；

电机主体内产生的气流经出风孔及进气口进入空水冷却系统，在空水冷却系统内气流经隔风筒导向冷却管组，经冷却管组冷却后的气流依次经过横向导风通道和纵向导风通道从出气口排出空水冷却系统并经进风孔再次进入电机主体内。

所述冷却器外罩41内位于冷却管组的下方设有接水槽结构，接水槽结构包括位于上部并横向间隔排列的两个接水板，以及位于两个接水板下部中间位置的接水槽，两个接水板均朝向接水槽倾斜布置，接水槽的末端连接有导向冷却器外罩外部的排水管。

所述接水槽由首端向尾端倾斜布置。

所述机座包括机座外壳和机座中间支板，机座中间支板设置于机座外壳内部，机座中间支板开设有与定子相匹配的定子孔，定子通过定子孔固定于机座内部；

机座外壳为由底板、前端板、后端板、左侧板、右侧板和顶板组成的中空的腔体，前端板、后端板和机座中间支板的边缘由不少于十根的加强管均匀贯通并将前端板、后端板和机座中间支板固定连接为一体，成型后机座的整体性更好，可有效防止电动机发生振动。

所述机座外壳内设有吹扫管道，吹扫管道呈U型固定在机座外壳的底板上，且该U型底部位于机座外壳的轴伸端，吹扫管道的一端敞口、一端封闭、且管体上排布设置有泄风口，吹扫管道的敞口端通过穿过机座外壳的连接管与吹扫系统连接；

吹扫系统向吹扫管道内吹风，风经吹扫管道上排布的泄风口排出，将电机内的危险性气体经出风孔吹进空水冷却系统，提高电机防爆能力。

所述转子包括转子铁芯、转子轴和转子内风扇，转子铁芯由转子冲片叠压而成，转子冲片外周均布排列设置有多个转子冲片槽，转子冲片槽为内腔大、槽口小的梨形槽结构，且内腔由靠近槽口一端向内腔底部逐渐平滑变大。

所述冷却器外罩的内层配设有消音层。

所述定子包括定子铁芯、定子绕组和定子测温元件，定子测温元件从定子铁芯的通风道引出。

所述转子内风扇为轴流式内风扇，转子内风扇外径为620mm；所述转子轴的轴承台的直径为180mm，轴承距的长度为2493mm；所述转子轴承台上设置的转子轴承为滑动轴承，滑动轴承的轴承端盖为钢板，其厚度为65mm，可有效的降低由于轴承摩擦损耗，从而提高防爆电动机的效率。

所述定子铁芯由定子冲片叠压而成，定子冲片外径为1120mm；所述转子铁芯由转子冲片叠压而成，转子冲片外径为632mm；所述机座高度为1350mm，机座长度为2400mm；所述机座中左侧板和右侧板的长度为2400mm，前端板和后端板的厚度为40mm，底板、左侧板和右侧板厚度为10mm。与现有的正压型防爆电动机相比，机座的整体重量大大减轻，中心高降低，通用性好。

本发明的有益效果是：

通过上述技术方案，本发明成功的将2极5600千瓦空水冷正压型防爆电动机的机座号降低，具有体积小，重量轻，效率高，噪声低的产品竞争优势，同时可以替换进口电机；本发明降低了现有2极空水冷正压型防爆电动机的中心高，降低成本，提高效率。

本发明中转子冲片槽为内腔大、槽口小的梨形槽结构，且内腔由靠近槽口一端向内腔底部逐渐平滑变大，其采用的梨形槽结构，与现有的矩形槽或其他梨形槽相比，优点为：一方面可降低启动电流倍数，使启动电流由常规的6.5倍额定电流降低至5.5倍额定电流，大大降低电机启动时产生较大的启动电流，较大的启动电流对电网冲击巨大，严重时可使电网跳闸断电。

所述转子轴承为滑动轴承，轴承距为长度为2493mm，转子内风扇2外径为620mm，与现有技术滑动轴承台直径200mm、轴承距2475mm，内风扇外径670mm相比，可有效的降低轴承摩擦机械损耗和风扇通风机械损耗，提高电动机效率0.8%。转子轴承的端盖为钢板结构，端盖为整圆结构，厚度为65mm，与常规100mm厚半圆型端盖相比，电机运转时，端盖轴承不易振动，重量轻。

本发明通过空水冷却系统的设置，电机主体内产生的气流经出风孔及进气口进入空水冷却系统，在空水冷却系统内气流经隔风筒导向冷却管组，经冷却管组冷却后的气流依次经过横向导风通道和纵向导风通道从出气口排出空水冷却系统并经进风孔再次进入电机主体内，延长冷却路径，冷却效果好。

本发明中冷却管组设计为单冷却芯体矩形结构，与传统的双冷却器芯体管型相比，有效减小了转子内风扇和冷却器的通风机械损耗，提高了冷却器的热交换效率，总效率达到了国家标准《GB30254-2013高压电机能效限定值及能效等级》中规定的2级高效电机标准值96.8%。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中空水冷却系统的结构示意图；

图3是图2中的A向视图；

图4是本发明中吹扫管道的俯视图；

图5是本发明中吹扫管道的装配图；

图6是本发明中转子的结构示意图；

图7本发明中转子冲片槽的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，附图中的箭头表示气流走向。

如图1至图7所示，本发明的一种二极高功率密度空水冷正压型防爆感应电动机，包括电机主体和安装在电机主体上的空水冷却系统4，电机主体包括机座1、转子3和定子2，机座顶部设有与空水冷却系统连接4的出风孔和进风孔，所述空水冷却系统包括设置在电机主体上方的冷却器外罩41，冷却器外罩41的底部与所述出风孔对应处设有进气口42，冷却器外罩41内部水平穿设有呈多排多列布置的冷却管组43，冷却管组43的管内通冷却液；冷却管组43位于进气口的上方，且冷却管组43与进气口之间设有将气流从进气口导向冷却管组43的隔风筒44，冷却管组43与冷却器外罩41顶板之间形成横向导风通道45，冷却器外罩41与隔风筒44外侧之间形成纵向导风通道46，冷却器外罩41底部与所述进风孔对应处设有出气口47，出气口47通过对应的纵向导风通道46与横向导风通道45连通；冷却管材采用海军铜设计，海军铜冷却管材质和普通铜管材质相比，抗腐蚀性强。

所述冷却器外罩41内位于冷却管组43的下方设有接水槽结构，接水槽结构包括位于上部并横向间隔排列的两个接水板49，以及位于两个接水板49下部中间位置的接水槽50，两个接水板49均朝向接水槽50倾斜布置，接水槽的末端连接有导向冷却器外罩41外部的排水管51，冷凝在冷却管组43上的冷凝水先滴落在接水板49上或直接滴落在接水槽50内，滴落在接水板49上的冷凝水倾斜流出并滴落在接水槽50内，之后随接水槽50内的冷凝水一块从排水管51排出。接水板之间以及接水板与接水槽50之间保留的间隙用于气流通过，保证了气流的顺畅流通，同时保证了对冷凝水的接水排水效果。

本实施例中，接水槽50由首端向尾端倾斜布置，方便排水。

通过上述空水冷却系统的设置，电机主体内产生的气流经出风孔及进气口42进入空水冷却系统4，在空水冷却系统4内气流经隔风筒44导向冷却管组43，经冷却管组43冷却后的气流依次经过横向导风通道45和纵向导风通道46从出气口47排出空水冷却系统4并经进风孔再次进入电机主体内，延长了冷却路径，冷却效果好。

本实施例中，冷却器外罩41的内层配设有消音层48。

机座1包括机座外壳和机座中间支板12，机座中间支板12设置于机座外壳1内部，机座中间支板12开设有与定子相匹配的定子孔，定子2通过定子孔固定于机座1内部。

机座外壳为由底板、前端板、后端板、左侧板、右侧板和顶板组成的中空的腔体，前端板、后端板和机座中间支板的边缘由不少于四根的加强管均匀贯通并将前端板、后端板和机座中间支板焊接连接为一体，焊接后机座的整体性更好，可有效防止电动机发生振动。

所述机座中左侧板和右侧板的长度为2400mm，前端板和后端板的厚度为40mm，底板、左侧板和右侧板厚度为10mm。所述机座高度为1350mm，机座长度为2400mm，与现有的正压型防爆电动机相比，机座的整体重量大大减轻，中心高降低，通用性好。

机座外壳内设有吹扫管道13，吹扫管道13呈U型固定在机座外壳的底板上，且该U型底部131位于机座外壳的轴伸端，吹扫管道的一端敞口、一端封闭、且管体上排布设置有泄风口，吹扫管道13的敞口端132通过穿过机座外壳的连接管14与吹扫系统15连接。吹扫系统向吹扫管道13内吹风，风经吹扫管道13上排布的泄风口排出，将电机内的危险性气体经通风孔16吹进空空冷却系统4并经其排气口排出，提高电机防爆能力。

所述转子包括转子铁芯31、转子轴32和转子内风扇33，转子内风扇33为轴流式内风扇，转子内风扇33外径为620mm；所述转子轴32的轴承台的直径为180mm，轴承距的长度为2493mm。

所述转子轴承台上设置的转子轴承7为滑动轴承，滑动轴承的轴承端盖71为钢板，其厚度为65mm，可有效的降低由于轴承摩擦损耗，从而提高防爆电动机的效率。

所述定2子包括定子铁芯20、定子绕组21和定子测温元件，其中定子绕组整体采用VPI真空高压力浸漆，整体浸漆后，绕组各部分浑然一体，能够承受更大的电磁拉力和过电压冲击力。

所述定子铁芯20由定子冲片叠压而成，定子冲片外径为1120mm；所述转子铁芯由转子冲片叠压而成，转子冲片外径为632mm。

所述转子冲片外周均布排列设置有多个转子冲片槽34，转子冲片槽34为内腔大、槽口小的梨形槽结构，且内腔由靠近槽口一端向内腔底部逐渐平滑变大。其采用的梨形槽结构，与现有的矩形槽或其他梨形槽相比，优点为：一方面可降低启动电流倍数，使启动电流由常规的6.5倍额定电流降低至5.5倍额定电流，大大降低电机启动时产生较大的启动电流，较大的启动电流对电网冲击巨大，严重时可使电网跳闸断电。

通过上述技术方案，本发明成功的将2极5600千瓦空水冷正压型防爆电动机的机座号由常规的710mm降低至630mm，具有体积小，重量轻，效率高，噪声低的产品竞争优势，同时可以替换进口电机；本发明降低了现有2极空水冷正压型防爆电动机的中心高，降低成本，提高效率。

所述转子轴承7为滑动轴承，轴承距为长度为2493mm，转子内风扇2外径为620mm，与现有技术滑动轴承台直径200mm、轴承距2475mm，内风扇外径670mm相比，可有效的降低轴承摩擦机械损耗和风扇通风机械损耗，提高电动机效率0.8%。转子轴承7的端盖71为钢板结构，端盖为整圆结构，厚度为65mm，与常规100mm厚半圆型端盖相比，电机运转时，端盖轴承不易振动，重量轻。

本实施例的空水冷正压型防爆电动机的转子轴承台直径由200mm减小至180mm，转子重量由5.5吨降低至4.3吨，有效降低了转子轴承台和轴承的摩擦机械损耗；内风扇外径由670mm减小至620mm，冷却管组设计为单冷却芯体矩形结构，与传统的双冷却器芯体管型相比，有效减小了转子内风扇和冷却器的通风机械损耗，提高了冷却器的热交换效率，总效率达到了国家标准《GB30254-2013高压电机能效限定值及能效等级》中规定的2级高效电机标准值96.8%。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种二极高功率密度空水冷正压型防爆感应电动机，包括电机主体和安装在电机主体上的空水冷却系统，电机主体包括机座、转子和定子，机座顶部设有与空水冷却系统连接的出风孔和进风孔，其特征在于：所述空水冷却系统包括设置在电机主体上方的冷却器外罩，冷却器外罩的底部与所述出风孔对应处设有进气口，冷却器外罩内部水平穿设有呈多排多列布置的冷却管组，冷却管组的管内通冷却液；冷却管组位于进气口的上方，且冷却管组与进气口之间设有将气流从进气口导向冷却管组的隔风筒，冷却管组与冷却器外罩顶板之间形成横向导风通道，冷却器外罩与隔风筒外侧之间形成纵向导风通道，冷却器外罩底部与所述进风孔对应处设有出气口，出气口通过对应的纵向导风通道与横向导风通道连通；

电机主体内产生的气流经出风孔及进气口进入空水冷却系统，在空水冷却系统内气流经隔风筒导向冷却管组，经冷却管组冷却后的气流依次经过横向导风通道和纵向导风通道从出气口排出空水冷却系统并经进风孔再次进入电机主体内。

2.如权利要求1所述的二极高功率密度空水冷正压型防爆感应电动机，其特征在于：所述冷却器外罩41内位于冷却管组的下方设有接水槽结构，接水槽结构包括位于上部并横向间隔排列的两个接水板，以及位于两个接水板下部中间位置的接水槽，两个接水板均朝向接水槽倾斜布置，接水槽的末端连接有导向冷却器外罩外部的排水管。

3.如权利要求2所述的二极高功率密度空水冷正压型防爆感应电动机，其特征在于：所述接水槽由首端向尾端倾斜布置。

4.如权利要求1-3任一项所述的二极高功率密度空水冷正压型防爆感应电动机，其特征在于：所述机座包括机座外壳和机座中间支板，机座中间支板设置于机座外壳内部，机座中间支板开设有与定子相匹配的定子孔，定子通过定子孔固定于机座内部；

机座外壳为由底板、前端板、后端板、左侧板、右侧板和顶板组成的中空的腔体，前端板、后端板和机座中间支板的边缘由不少于十根的加强管均匀贯通并将前端板、后端板和机座中间支板固定连接为一体。

5.如权利要求4所述的二极高功率密度空水冷正压型防爆感应电动机，其特征在于：所述机座外壳内设有吹扫管道，吹扫管道呈U型固定在机座外壳的底板上，且该U型底部位于机座外壳的轴伸端，吹扫管道的一端敞口、一端封闭、且管体上排布设置有泄风口，吹扫管道的敞口端通过穿过机座外壳的连接管与吹扫系统连接；

吹扫系统向吹扫管道内吹风，风经吹扫管道上排布的泄风口排出，将电机内的危险性气体经出风孔吹进空水冷却系统。

6.如权利要求5所述的二极高功率密度空水冷正压型防爆感应电动机，其特征在于：所述转子包括转子铁芯、转子轴和转子内风扇，转子铁芯由转子冲片叠压而成，转子冲片外周均布排列设置有多个转子冲片槽，转子冲片槽为内腔大、槽口小的梨形槽结构，且内腔由靠近槽口一端向内腔底部逐渐平滑变大。

7.如权利要求6所述的二极高功率密度空水冷正压型防爆感应电动机，其特征在于：所述冷却器外罩的内层配设有消音层。

8.如权利要求7所述的二极高功率密度空水冷正压型防爆感应电动机，其特征在于：所述定子包括定子铁芯、定子绕组和定子测温元件，定子测温元件从定子铁芯的通风道引出。

9.如权利要求8所述的二极高功率密度空水冷正压型防爆感应电动机，其特征在于：所述转子内风扇为轴流式内风扇，转子内风扇外径为620mm；所述转子轴的轴承台的直径为180mm，轴承距的长度为2493mm；所述转子轴承台上设置的转子轴承为滑动轴承，滑动轴承的轴承端盖为钢板，其厚度为65mm。

10.如权利要求9所述的二极高功率密度空水冷正压型防爆感应电动机，其特征在于：所述定子铁芯由定子冲片叠压而成，定子冲片外径为1120mm；所述转子铁芯由转子冲片叠压而成，转子冲片外径为632mm；所述机座高度为1350mm，机座长度为2400mm；

所述机座中左侧板和右侧板的长度为2400mm，前端板和后端板的厚度为40mm，底板、左侧板和右侧板厚度为10mm。