CN109950986B - 一种提高屏蔽电机定子屏蔽套稳定性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提高屏蔽电机定子屏蔽套稳定性的方法，用于提高屏蔽电动机定子屏蔽套的抗变形能力。该方法为在定子屏蔽套的两段支撑筒内表面设置浅沟槽或坑，在直圆筒形的屏蔽套表面制备向外凸出的褶邹结构，褶邹结构与浅沟槽或坑的形状相互吻合，屏蔽电机工作时屏蔽套表面与两段支撑筒内表面相互贴合。电机组装完成后，可通过在定子屏蔽套与转子屏蔽套中间通入液体进行加压变形，将定子屏蔽套压入支撑筒内表面的浅沟槽或坑中。通过本发明方法将屏蔽套的直筒结构变为褶邹结构，增加支撑筒与屏蔽套之间贴合，消除装配过程中屏蔽套因配合不当产生的局部多余过松；大大加强定子屏蔽套抵抗内外压力波动及温度场不均引起变形鼓包的能力，增强其稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高屏蔽电机定子屏蔽套稳定性的方法，用于提高屏蔽电动机定子屏蔽套的抗变形能力。
背景技术
屏蔽电泵是将屏蔽电动机与泵组成一体用来输送各种易燃、有毒、贵重、有腐蚀性及带核放射性介质的液体泵。它在国民经济及国防各领域有着重要的用途。屏蔽电机最显著的特点是在电机气隙两边的定子和转子上各有一层屏蔽套。屏蔽套用来防止输送介质泄入转子和定子铁心及绕组，造成腐蚀破坏。一旦屏蔽套变形损坏电机将会被烧毁或性能严重衰减。
定子屏蔽套承受的内外压差变化，电机内部温度场不均，屏蔽套装配焊接等过程的尺寸配合过松或不一致等作用会造成屏蔽套变形或局部失稳向内凸起，产生鼓包等缺陷。
定子屏蔽套的变形和鼓包会与转子间相互摩擦，引起电机噪声，振动，磨损严重时屏蔽套会发生泄漏破坏等更严重问题。定子屏蔽套内外可能产生的压力差越大，电机尺寸越大，采用屏蔽套越薄，屏蔽套尺寸精度及装配配合精度越差，越易产生失稳鼓包现象。因此屏蔽套的失稳鼓包现象增加了屏蔽电机制造难度，减少了电机适应性，阻碍了通过屏蔽套减厚对电机效率及功率因数的提升。
发明内容
本发明的目的旨在提高屏蔽电动机定子屏蔽套的抗变形能力，防止“鼓包”等变形现象发生。
一种提高屏蔽电机定子屏蔽套稳定性的方法，包括如下步骤：在定子屏蔽套的两段支撑筒内表面设置浅沟槽或坑，在直圆筒形的定子屏蔽套表面制备向外凸出的褶皱结构，所述的褶皱结构与浅沟槽或坑的形状相互吻合，屏蔽电机工作时定子屏蔽套表面与两段支撑筒内表面相互贴合。
优选的，在定子屏蔽套表面制备向外凸出的褶皱结构的方法，包括如下步骤：首先在两段支撑筒内表面设置浅沟槽或坑，按常规程序完成对整个电机进行组装，组装完成后进行加压变形，即在定子屏蔽套与转子屏蔽套中间通入液体进行加压，将定子屏蔽套压入支撑筒内表面的浅沟槽或坑中产生与沟槽或坑形状相吻合的永久变形。加压压力应根据屏蔽套材料及厚度等计算或试验确定，保证永久变形的产生，但不超过电机设计极限压力。当然，如果制备电机过程中例行的水压试验可以产生上述加压变形的效果，也可以将水压试验与加压变形合成一个过程，此时单独的水压试验即可以实现加压变形和水压试验的双重效果。
定子屏蔽套可用1Crl8Ni9Ti，sus316L等不锈钢，也可用哈氏合金。它们的选点是强度高、耐腐蚀、电阻率高、导热性能好、焊接性能优、非磁性。为减小激磁电流，提高电机效率及功率因数，屏蔽套应尽可能薄；其厚度一般为0.2～1.0mm。
屏蔽电机装配时，将定子屏蔽套端部与定子机座两端的定子上端和定子下端焊接在一起，实现屏蔽套对定子的保护。屏蔽泵工作时定子屏蔽套内腔与被输送液体管路系统联通，承受被输送液体的工作压力，外部则由定子铁心及定子铁心两端的两个支撑筒支撑。
两段支撑筒内表面的浅沟槽或坑的形状及深度需满足下面要求，即经过加压变形后，定子屏蔽套应产生与沟槽形状相吻合的永久变形，同时相邻两个浅沟槽或坑的边缘之间的最近距离应大于定子屏蔽套厚度的3倍以上，以保证屏蔽套不产生破裂及过大的局部应力。
优选的，浅沟槽为沿筒内周均匀分布的长槽，或周向分布的浅环缝。
通过上述方法，一是使定子屏蔽套本身由直圆筒结构变为褶皱结构，增加抗外力变形稳定性，二是增加支撑筒与屏蔽套之间贴合，减少其变形的不均匀性，三是使装配过程中屏蔽套因配合不当产生的局部多余过松部分通过褶皱结构消除。这样大大加强了屏蔽套抵抗内外压力波动及在温度场不均引起变形鼓包的稳定性。同时也减少了对于屏蔽套加工及装配的精度要求，降低了屏蔽电机制造难度。
附图说明
图1为定子屏蔽套结构型式示意图。
图2为定子屏蔽套鼓包的局部放大图。
图3为实施例1的支撑筒内表面展开平面示意图。
图4为实施例2的支撑筒内表面展开平面示意图。
主要附图标记说明：
1 屏蔽套 2 定子上端
3 定子下端 4 定子铁心
5 支撑筒 6 转子
7 鼓包 8 长槽
9 周向浅环缝
具体实施方式
大型屏蔽电机多采用焊接式的定子屏蔽套结构型式。如图1所示，电机装配时，加工好的定子屏蔽套1端部与定子机座两端的定子上端2和定子下端3焊接在一起，屏蔽套1位于定子和转子6之间，完成屏蔽套1对定子的保护作用。屏蔽泵工作时定子屏蔽套1内腔与被输送液体管路系统联通，承受被输送液体的工作压力，外部则由定子铁心4及其两端的两个支撑筒5支撑。
屏蔽电机运行及检修过程中，由于与屏蔽套1内腔相联的泵管路系统存在虹吸现象等原因，会在屏蔽套1内腔形成负压。而定子屏蔽套1外部始终与大气系统相通，此时作用在定子屏蔽套1外部的大气压将对屏蔽套1产生一外向内的压力，在屏蔽套1中产生应力。屏蔽套1本身厚度直径等尺寸的局部差异以及屏蔽套1与支撑筒5和定子铁心4之间的配合不当会将造成局部应力不均。另一方面，因电机内部温度场不均，屏蔽套1装配焊接等过程的尺寸配合过松或不一致也会造成屏蔽套1产生局部应力。这些应力的单独作用或叠加作用均可能造成屏蔽套1局部失稳变形向内凸起，产生鼓包7，如图2所示。
本发明在屏蔽电机制造过程中在支撑定子屏蔽套1的两段支撑筒5内表面开出浅沟槽或坑。在直圆筒形的屏蔽套1表面设置向外凸出的褶皱结构，褶皱结构与浅沟槽或坑的形状相互吻合，装配后屏蔽套1表面的褶皱结构与两段支撑筒5内表面的浅沟槽或坑相互贴合。浅沟槽或坑形状及深度可通过计算试验经验给出，但应满足下面要求，按常规程序进行整个电机组装，组装完成后进行加压变形，即在定子屏蔽套1与转子屏蔽套中间通入液体进行加压，将定子屏蔽套1压入支撑筒5内表面的浅沟槽或坑中产生与沟槽或坑形状相吻合的永久变形。同时屏蔽套1不能破裂及产生过大的局部应力。通过该过程变屏蔽套1的直筒结构为褶皱结构，增加支撑筒5与屏蔽套1之间贴合，消除装配过程中屏蔽套1因配合不当产生的局部多余过松；大大加强定子屏蔽套1抵抗内外压力波动及温度场不均引起变形鼓包7的能力，增强其稳定性。
实施例一
某型屏蔽电机用于输送放射性冷却介质，设计电机定子内径350mm，采用焊接式的定子屏蔽套结构型式，定子屏蔽套材料为哈C276，屏蔽套厚度0.6mm，长度700mm。定子铁心段长300mm，两端支撑筒各长200mm。
该型屏蔽电机按常规设计制造装配，并对屏蔽电机进行15Mpa压力的水压试验。水压试验后利用联接管路虹吸现象在定子屏蔽套内腔产生0.3Mpa的负压，卸载后，打开电机检测定子屏蔽套内腔情况。一批试验后发现该型电机有50％左右在定子的上、下支撑筒段屏蔽套出现鼓包，鼓包平均直径80mm，高度2mm，直接造成50％屏蔽电机定子不合格需返工。
采用本发明方法对屏蔽电机制造过程局部修改，如图3所示，在两支撑筒内表面加工10个沿筒内周均布的长槽8，槽深0.5mm，宽30mm，长度200mm。长槽8在支撑筒内表面展开平面上与电机中心线夹角30度。
按本方法制备一批电机。经过15Mpa压力的水压试验后，打开电机检测定子屏蔽套内腔情况，发现定子屏蔽套已发生与支撑套内表面浅沟槽形状吻合的永久变形，并与整个定子内表面贴合良好。重新装配电机，利用联接管路虹吸现象在定子屏蔽套内腔产生0.3Mpa的负压，测试屏蔽套在负压作用下的稳定性。测试完成后，检验屏蔽套内腔情况，发现本批电机均无屏蔽套鼓包现象，证明在同样的负压条件下，采用本方法可消除屏蔽套的鼓包失稳现象。
实施例二
某型屏蔽电机用于输送腐蚀性介质，设计电机定子内径250mm，采用焊接式的定子屏蔽套结构型式，定子屏蔽套材料为不锈钢，屏蔽套厚度0.5mm，长度500mm.定子铁心段长200mm，两端支撑筒各长150mm。
该型屏蔽电机按常规设计制造装配，并对屏蔽电机进行15Mpa压力的水压试验。水压试验后利用联接管路虹吸现象在定子屏蔽套内腔产生0.7Mpa的负压，卸载后，打开电机检测定子屏蔽套内腔情况。一批试验后发现该型电机有30％左右在定子的上、下支撑筒段屏蔽套出现鼓包，鼓包平均直径60mm，高度1.8mm，直接造成30％屏蔽电机定子不合格需返工。
采用本发明方法对屏蔽电机制造过程局部修改，在两支撑筒内表面加工出二道周向浅环缝9，环缝宽25mm，深0.6mm。两道环缝间隔50mm，处于各段支撑筒轴向中间位置，如图4所示。
按本方法制备一批电机。经过15Mpa压力的水压试验后，打开电机检测定子屏蔽套内腔情况，发现定子屏蔽套已发生与支撑套内表面浅环缝形状吻合的永久变形，并与整个定子内表面贴合良好。重新装配电机，利用联接管路虹吸现象在定子屏蔽套内腔产生0.7Mpa的负压，测试屏蔽套在负压作用下的稳定性。测试完成后，检验屏蔽套内腔情况，发现本批电机均无屏蔽套鼓包现象，证明在同样的负压条件下，采用本方法可消除屏蔽套的鼓包失稳现象。
Claims (4)
1.一种提高屏蔽电机定子屏蔽套稳定性的方法，包括如下步骤：在定子屏蔽套的两段支撑筒内表面设置浅沟槽或坑，在直圆筒形的屏蔽套表面制备向外凸出的褶皱结构，所述的褶皱结构与浅沟槽或坑的形状相互吻合，屏蔽电机工作时定子屏蔽套表面与两段支撑筒内表面相互贴合；在定子屏蔽套表面设置向外凸出的褶皱结构的方法，包括如下步骤：在两段支撑筒内表面设置浅沟槽或坑，进行整个电机组装，组装完成后进行加压变形，即在定子屏蔽套与转子屏蔽套中间通入液体进行加压，将定子屏蔽套压入支撑筒内表面的浅沟槽或坑中产生与沟槽或坑形状相吻合的永久变形；加压压力不超过电机设计极限压力；所述的在定子屏蔽套的两段支撑筒内表面设置的相邻两个浅沟槽或坑的边缘之间的最近距离大于定子屏蔽套厚度的3倍以上。
2.根据权利要求1所述的提高屏蔽电机定子屏蔽套稳定性的方法，其特征在于：当制备电机过程中的水压试验可以产生所述的加压变形的效果时，可将水压试验与加压变形合为一个过程。
3.根据权利要求1所述的提高屏蔽电机定子屏蔽套稳定性的方法，其特征在于：所述的屏蔽套的材质为不锈钢或哈氏合金。
4.根据权利要求3所述的提高屏蔽电机定子屏蔽套稳定性的方法，其特征在于：所述的屏蔽套的厚度为0.2～1.0mm。
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