CN114094760A - 双压电动机 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种双压电动机，包括机座、定子组件和转子组件，其中，机座具有空腔，定子组件位于空腔内，定子组件与机座固定连接，机座支撑转子组件，定子组件包括第一绕组和第二绕组，第一绕组和第二绕组之中一个用于连接变频电源，另一个用于连接应急电源，第一绕组位于第二绕组的外侧，转子组件与定子组件同轴布置，减小定子组件的尺寸，从而减小电动机所占空间，提高空间利用率。

Description

双压电动机

技术领域

本申请涉及特殊用途电动机技术领域，具体地，涉及一种双压电动机。

背景技术

在某些特殊用途工况条件下，正常情况下电动机在中压或高压变频电源供电运行，在出现事故以及变频电源故障等异常情况下，该电动机不允许停机，但可以在低速下继续运行。

目前，常采用单独增设辅助机，确保该电动机低速运行而保证不停机，但这种单独的辅助机与电动机分开设置，需要增加辅助基座、联轴器、支架等结构部件，安装复杂、可靠性差，同时，占用空间较大。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种双压电动机，以解决现有电动机占用空间大，结构复杂的问题。

为了解决上述问题，本申请采用以下技术方案予以实现：

本申请提供了一种双压电动机，包括：

机座，具有空腔；

定子组件，位于所述空腔内，所述定子组件与所述机座固定连接，所述定子组件包括第一绕组和第二绕组，所述第一绕组位于所述第二绕组的外侧；以及

转子组件，与所述定子组件同轴布置，所述机座支撑所述转子组件；

其中，所述第一绕组和所述第二绕组之中一个用于连接变频电源，另一个用于连接应急电源。

进一步地，所述转子组件包括：

转轴，所述机座支撑所述转轴；

支架，与所述转轴键连接；以及

转子，与所述支架连接，所述支架支撑所述转子。

进一步地，所述定子组件还包括：

定子铁芯，具有开口的凹槽，所述定子铁芯与所述机座固定连接，所述第一绕组位于所述凹槽的底部，所述第二绕组位于所述凹槽的开口处；以及

分隔块，所述分隔块位于所述第一绕组和所述第二绕组之间，以将所述第一绕组和所述第二绕组分隔；

其中，所述第一绕组和所述第二绕组绕所述定子铁芯同心设置。

进一步地，所述机座具有两个安装孔，所述转子组件绕竖直方向转动，所述双压电动机还包括：

第一滑动轴承，设置于所述机座的一所述安装孔，所述第一滑动轴承位于所述转子组件的下部；以及

第二滑动轴承，设置于所述机座的另一所述安装孔，所述第二滑动轴承位于所述转子组件的上部，所述第二滑动轴承与所述第一滑动轴承承载所述转子组件。

进一步地，所述第一滑动轴承为推力滑动轴承；和/或，

所述第一滑动轴承的重量大于所述第二滑动轴承的重量；和/或，

所述第一滑动轴承与所述双压电动机的重心之间距离小于所述第二滑动轴承与所述双压电动机的重心之间距离；和/或，

所述第一滑动轴承的轴瓦为塑料瓦或金属瓦。

进一步地，所述双压电动机还包括：

第一冷却器，位于所述机座的下部，所述第一冷却器配置为对所述第一滑动轴承冷却；以及

第二冷却器，位于所述机座的上部，所述第二冷却器配置为对所述第二滑动轴承冷却。

进一步地，所述双压电动机还包括冷却罩体，所述冷却罩体具有油腔，两个所述冷却罩体分别位于所述机座的上部和下部，所述第一冷却器和所述第二冷却器分别位于一所述油腔内。

进一步地，所述双压电动机还包括第三冷却器，第三冷却器位于所述机座与定子组件之间，且固定于所述机座，所述第三冷却器用于对所述定子组件和所述转子组件散热。

进一步地，所述第三冷却器为多个，多个所述第三冷却器沿所述定子组件周向均匀布置。

进一步地，所述定子组件的槽数为110～170，所述转子组件的槽数为90～160。

本申请提供的双压电动机，定子组件位于机座的空腔内，定子组件与机座固定连接，机座支撑转子组件，定子组件包括第一绕组和第二绕组，第一绕组和第二绕组之中一个用于连接变频电源，另一个用于连接应急电源。第一绕组位于第二绕组的外侧，转子组件与定子组件同轴布置，减小定子组件的尺寸和重量，从而减小电动机所占空间，提高空间利用率，同时，双压电动机安装与拆卸简单、提高双压电动机的可靠性。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种双压电动机的半剖示意图；

图2为图1中B处局部放大图；

图3为图2中另一视角下的局部示意图；

图4为本申请实施例提供的一种转子组件的半剖示意图；

图5为本申请实施例提供的一种双压电动机的半剖示意图

图6为图1中A处局部放大图；以及

图7为图1中C处局部放大图。

附图标记说明：

1-机座，1A-空腔，1B-安装孔，2-定子组件，21-第一绕组，22-第二绕组，23-定子铁芯，24-分隔块，25-凹槽，3-转子组件，31-转轴，32-支架，33-转子，4-第一滑动轴承，5-第二滑动轴承，6-第一冷却器，7-第二冷却器，8-冷却罩体，8A-油腔，9-第三冷却器，10-飞轮。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的具体实施方式进行详细的描述。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合，具体实施方式中的详细描述应理解为本申请宗旨的解释说明，不应视为对本申请的不当限制。

应该理解的是，方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些方位术语仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在某些特殊用途工况条件下，例如，用于反应堆冷却的电动机，主循环钠泵(以下简称“主泵”)驱动反应堆内冷却剂循环，主泵需要在反应堆中连续运转，以排出堆芯产生的热量，带动主泵运转的电动机电机则是驱动反应堆内冷却剂循环的关键，正常工况下，电动机由变频电源供电，驱动主泵在反应堆需要的转速下运行。在失去场外电等情况下，柴油应急电源启动，此时，不允许主泵全部停止转动，须持续运行以将反应堆的余热排出，保证反应堆安全运行。

由于应急电源容量的限制，难以直接带动电动机运行。通常，为实现电动机连续运转，设置主电动机和辅助电动机分别连接中压或高压变频电源和应急电源。但若设置两个电动机，必然会导致结构复杂，安全性、可靠性、维修性均大幅度降低，且不满足反应堆的空间要求。

因此，实现主辅电动机一体化设计成为重中之重。而现有的一种双压多转速立式电动机中，主电动机定子位于辅助电动机定子上方或下方，转轴上分别安装与之配合的转子铁心，这种电动机的主、辅定子采用上、下布置形式，导致电动机高度增加，重量增大，不利于振动控制和抵御地震载荷，并且由于其设有两个转子铁心，增加结构的复杂性，并减小电动机可靠性。

有鉴于此，如图1～图3所示，本申请实施例提供了一种双压电动机，包括机座1、定子组件2和转子组件3，其中，机座1具有空腔1A，定子组件2位于空腔1A内，定子组件2与机座1固定连接，定子组件2包括第一绕组21和第二绕组22，第一绕组21位于第二绕组22的外侧，转子组件3与定子组件2同轴布置，机座1支撑转子组件3，第一绕组21和第二绕组22之中一个用于连接变频电源，另一个用于连接应急电源。

具体地，双压电动机包括飞轮10、机座1、定子组件2和转子组件3，飞轮10与转子组件3连接，定子组件2固定于机座1上，机座1支撑转子组件3，转子组件3转动时，飞轮10进行储能。定子组件2与转子组件3同轴设置，例如，机座1的空腔1A呈圆柱状，转子组件3的转动中心与圆柱状的空腔1A的中心轴线重合，定子组件固定于机座1的空腔1A的内侧。定子组件2包括第一绕组21和第二绕组22，第一绕组21位于第二绕组22的外侧，第一绕组21和第二绕组22之中一个连接变频电源，另一个连接应急电源，使得双压电动机在正常工作情况下，第一绕组21和第二绕组22之中一个在变频电源供电下驱动转子组件3转动，从而带动反应堆的主泵运转，冷却剂循环。在变频电源故障等情况下，另外一个绕组连接应急电源，进而使得主泵继续运转，带走多余的热量，提高反应堆运行的安全性与可靠性。

例如，变频电源为10kV，应急电源为0.4kV。第一绕组21采用10kV的电压，并通过变频器根据需要进行调速，第二绕组22采用0.4kV，并通过安全级的变压器直接供电。

应该理解的是，上述仅以第一绕组21采用10kV的电压，第二绕组22采用0.4kV为例进行说明，不应当理解为对本申请的限定。例如，第二绕组22采用10kV的电压，并通过变频器根据需要进行调速，第一绕组21采用0.4kV，并通过安全级的变压器直接供电。

由于第一绕组21位于第二绕组22的外侧，转子组件3与定子组件2同轴布置，机座1支撑转子组件3，第一绕组21和第二绕组22之中一个连接变频电源，另一个连接应急电源，从而在满足双电压的需求下，减少了双压电动机的尺寸，降低双压电动机所占空间，进而减小结构的复杂性，提高可靠性。

在一实施例中，如图2和图3所示，定子组件2还包括定子铁芯23和分隔块24，定子铁芯23具有开口的凹槽25，定子铁芯23与机座1固定连接，第一绕组21位于凹槽25的底部，第二绕组22位于凹槽25的开口处，分隔块24位于第一绕组21和第二绕组22之间，以将第一绕组21和第二绕组22分隔，第一绕组21和第二绕组22绕定子铁芯23同心设置。

具体地，定子铁芯23位于空腔1A内，且定子铁芯23固定于机座1上，第二绕组22位于定子铁芯23的凹槽25的开口处，第一绕组21位于凹槽25的底部，分隔块24位于第一绕组21和第二绕组22之间，以将第一绕组21和第二绕组22分隔，从而降低双压电动机运转时第一绕组21和第二绕组22之间相互影响，提高定子组件2的抗干扰能力。例如，定子铁芯23上设有多个凹槽25，第一绕组21依次穿设于多个凹槽25，且均位于多个凹槽25的底部，第二绕组22按照相同的穿设次序穿设于多个凹槽25的开口处。

应该理解的是，第一绕组21和第二绕组22绕定子铁芯23同心设置，指的是第一绕组21位于凹槽25的底部，依次穿设于多个凹槽25，第二绕组22按照第一绕组21的穿设次序，依次穿设于多个凹槽25的开口处，使得第一绕组21和第二绕组22均位于转子组件3的旋转中心轴的周侧。

在一实施例中，如图4所示，转子组件3包括转轴31、支架32和转子33，其中，机座1支撑转轴31，支架32与转轴31键连接，转子33与支架32连接，支架32支撑转子33。

具体地，多个铜条沿转轴31圆周设置，形成转子33，支架32与转子33连接，并支撑转子33，机座1支撑转轴31，转轴31通过与支架32的键连接，从而在定子组件2的驱动下，转子33带动转轴31进行转动，使得转子组件3带动主泵运转，驱动冷却循环。

例如，在正常工作的情况下，第一绕组21通过10kV的变频电源供电，驱动转子33运动，进而通过支架32带动转轴31进行转动；在高压变频电源供电的故障情况下，第二绕组22通过0.4kV的电压变压供电，驱动转子33运动，进而通过支架32带动转轴31进行转动。

在一实施例中，定子组件2的槽数为110～170，转子组件3的槽数为90～160。具体地，定子组件2的定子铁芯23的槽数为110～170，第一绕组21与第二绕组22均依次穿设于定子组件2的多个凹槽25中，分隔块24将第一绕组21与第二绕组22分隔，转子组件3的转子33槽数为90～160。由于定子组件2的槽数为110～170，转子组件3的槽数为90～160，从而降低双压电动机的附加损耗，双压电动机的噪音与振动。特别地，双压电动机空载稳态运行时噪声不超过82dB(A)(根据标准GB10069.3测试)，空载振动速度不超过0.5mm/s(根据标准GB10068测试)，电压380V时应急电源驱动下双压电动机的启动转矩超过26000N.m。

在一实施例中，如图5～7所示，机座1具有两个安装孔1B，转子组件3绕竖直方向转动，双压电动机还包括第一滑动轴承4和第二滑动轴承5，其中，第一滑动轴承4设置于机座1的一安装孔1B，第一滑动轴承4位于转子组件3的下部，第二滑动轴承5设置于机座1的另一安装孔1B，第二滑动轴承5位于转子组件3的上部，第二滑动轴承5与第一滑动轴承4承载转子组件3。

具体地，双压电动机沿竖直方向布置，转子组件3绕竖直方向转动，第一滑动轴承4位于转子组件3的下部，第二滑动轴承5位于转子组件3的上部，机座1在竖直方向设置有两个安装孔1B，第一滑动轴承4安装于机座1的其中一个安装孔1B，第二滑动轴承5安装于机座1的另一安装孔1B，通过第二滑动轴承5与第一滑动轴承4对转子组件3进行支撑承载。特别地，第一滑动轴承4为推力滑动轴承。例如，第二滑动轴承5位于转子组件3的转轴31上部，第一滑动轴承4位于转子组件3的转轴31下部，第二滑动轴承5和第一滑动轴承4共同支撑转轴31，在定子组件2与转子组件3驱动下，第二滑动轴承5、第一滑动轴承4支撑转轴31转动。飞轮10设置于第一滑动轴承4的下方，提高双压电动机的转动惯量，同时，降低转子组件3的重心高度，进而降低双压电动机转动，提高双压电动机运行的稳定性。

在一实施例中，第一滑动轴承4的重量大于第二滑动轴承5的重量，从而降低转子组件3的重心，进一步降低双压电动机的重心，提高双压电动机的稳定性与抗震性。例如，第一滑动轴承4为推力滑动轴承，第二滑动轴承5的重量小于推力滑动轴承。

在一实施例中，第一滑动轴承4与双压电动机的重心之间距离小于第二滑动轴承5与双压电动机的重心之间距离。具体地，与第二滑动轴承5相比，第一滑动轴承4更靠近双压电动机的重心，从而减小双压电动机振动，双压电动机运行更稳定。

在一实施例中，第一滑动轴承4的轴瓦为塑料瓦或金属瓦。具体地，第一滑动轴承4的推力瓦采用低摩擦系数塑料瓦或低摩擦系数金属瓦，例如，第一滑动轴承4的推力瓦采用低摩擦系数塑料，从而降低转轴31与轴瓦的摩擦转矩，使得转轴31与第一滑动轴承4转动更平顺。特别地，在应急电源供电的情况下，由于第一滑动轴承4的推力瓦采用低摩擦系数塑料，双压电动机能够顺利启动，提高双压电动机运行的可靠性。

在一实施例中，如图6和图7所示，双压电动机还包括第一冷却器6和第二冷却器7，其中，第一冷却器6位于机座1的下部，第一冷却器6配置为对第一滑动轴承4冷却，第二冷却器7位于机座1的上部，第二冷却器7配置为对第二滑动轴承5冷却。

具体地，第一冷却器6位于机座1的下部，第一冷却器6围设于第一滑动轴承4的外侧，以对第一滑动轴承4进行冷却。第二冷却器7位于机座1的上部，第二冷却器7围设于第二滑动轴承5的外侧，以对第二滑动轴承5进行冷却。

例如，第一冷却器6和第二冷却器7均为冷却水管，第二滑动轴承5和第一滑动轴承4均采用冷却水外循环的形式，冷却水管围设于第二滑动轴承5和第一滑动轴承4，从而提高对第二滑动轴承5和第一滑动轴承4的冷却效率。

在一实施例中，双压电动机还包括冷却罩体8，冷却罩体8具有油腔8A，两个冷却罩体8分别位于机座1的上部和下部，第一冷却器6和第二冷却器7分别位于一油腔8A内。

具体地，位于机座1的下部的冷却罩体8罩设第一冷却器6，第一冷却器6位于油腔8A内。位于机座1的上部的冷却罩体8罩设第二冷却器7，第二冷却器7位于油腔8A内，由于设有冷却罩体8的油腔8A，从而避免设置额外外置油站，降低了主泵的辅助系统复杂度，节省辅助系统布置空间，提高主泵可靠性。

例如，第二滑动轴承5和第一滑动轴承4均采用润滑油内循环、冷却水外循环的形式，第一冷却器6和第二冷却器7均为冷却水管，冷却水管围设于第二滑动轴承5和第一滑动轴承4，从而提高对第二滑动轴承5和第一滑动轴承4的冷却效率。由于第二滑动轴承5和第一滑动轴承4采用一次性注油、浸油自润滑的润滑方式，可免除设置外置油站为第二滑动轴承5和第一滑动轴承4供油，简化了对主泵辅助系统的需要，降低了辅助系统复杂度，节省辅助系统布置空间，降低了维护工作量，同时提高主泵可靠性。

在一实施例中，双压电动机还包括第三冷却器9，第三冷却器9位于机座1与定子组件2之间，且固定于机座1，第三冷却器9用于对定子组件2和转子组件3散热(参见图5)。

具体地，第三冷却器9与机座1固定，第三冷却器9位于机座1与定子组件2之间，通过第三冷却器9对定子组件2和转子组件3散热。双压电动机采用空水冷却的形式，在定子铁芯23的外侧设置空水冷却器，空水冷却器与机座1固定连接，并位于空腔1A的内侧，例如，通过紧固件将空水冷却器的法兰与机座1固定在一起。

特别地，第三冷却器9为多个，多个第三冷却器9沿定子组件2周向均匀布置。例如，在机座1的空腔1A内布置来四个空水冷却器，四个空水冷却器沿定子组件2周向均匀布置，空水冷却器设置于定子铁芯23的外侧。

为了更好地理解本申请实施例的双压电动机，现结合双绕组上下布置的电动机进行对比说明。

表1两种主辅绕组一体化电机结构对比分析

表1中，主电机额定功率为双压电动机正常工作情况下的额定功率，例如，在变频电源为10kV连接下的额定功率，辅助电机额定功率为双压电动机在应急电源作用下的额定功率，例如，应急电源为380V。

由表1中，可以看出本申请的双压电动机的总高度，转子重量，和总重量均低于双绕组上下布置的电动机，特别在机座高度、泵组系统、维修便利性和振动控制等方面，本申请的双压电动机均具有巨大优势。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种双压电动机，其特征在于，包括：

机座，具有空腔；

定子组件，位于所述空腔内，所述定子组件与所述机座固定连接，所述定子组件包括第一绕组和第二绕组，所述第一绕组位于所述第二绕组的外侧；以及

转子组件，与所述定子组件同轴布置，所述机座支撑所述转子组件；

其中，所述第一绕组和所述第二绕组之中一个用于连接变频电源，另一个用于连接应急电源。

2.根据权利要求1所述的双压电动机，其特征在于，所述转子组件包括：

转轴，所述机座支撑所述转轴；

支架，与所述转轴键连接；以及

转子，与所述支架连接，所述支架支撑所述转子。

3.根据权利要求1所述的双压电动机，其特征在于，所述定子组件还包括：

定子铁芯，具有开口的凹槽，所述定子铁芯与所述机座固定连接，所述第一绕组位于所述凹槽的底部，所述第二绕组位于所述凹槽的开口处；以及

分隔块，所述分隔块位于所述第一绕组和所述第二绕组之间，以将所述第一绕组和所述第二绕组分隔；

其中，所述第一绕组和所述第二绕组绕所述定子铁芯同心设置。

4.根据权利要求1所述的双压电动机，其特征在于，所述机座具有两个安装孔，所述转子组件绕竖直方向转动，所述双压电动机还包括：

第一滑动轴承，设置于所述机座的一所述安装孔，所述第一滑动轴承位于所述转子组件的下部；以及

第二滑动轴承，设置于所述机座的另一所述安装孔，所述第二滑动轴承位于所述转子组件的上部，所述第二滑动轴承与所述第一滑动轴承承载所述转子组件。

5.根据权利要求4所述的双压电动机，其特征在于，所述第一滑动轴承为推力滑动轴承；和/或，

所述第一滑动轴承的重量大于所述第二滑动轴承的重量；和/或，

所述第一滑动轴承与所述双压电动机的重心之间距离小于所述第二滑动轴承与所述双压电动机的重心之间距离；和/或，

所述第一滑动轴承的轴瓦为塑料瓦或金属瓦。

6.根据权利要求4所述的双压电动机，其特征在于，所述双压电动机还包括：

第一冷却器，位于所述机座的下部，所述第一冷却器配置为对所述第一滑动轴承冷却；以及

第二冷却器，位于所述机座的上部，所述第二冷却器配置为对所述第二滑动轴承冷却。

7.根据权利要求6所述的双压电动机，其特征在于，所述双压电动机还包括冷却罩体，所述冷却罩体具有油腔，两个所述冷却罩体分别位于所述机座的上部和下部，所述第一冷却器和所述第二冷却器分别位于一所述油腔内。

8.根据权利要求1所述的双压电动机，其特征在于，所述双压电动机还包括第三冷却器，第三冷却器位于所述机座与定子组件之间，且固定于所述机座，所述第三冷却器用于对所述定子组件和所述转子组件散热。

9.根据权利要求8所述的双压电动机，其特征在于，所述第三冷却器为多个，多个所述第三冷却器沿所述定子组件周向均匀布置。

10.根据权利要求1～9任意一项所述的双压电动机，其特征在于，所述定子组件的槽数为110～170，所述转子组件的槽数为90～160。

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