CN204906143U - 低压大功率变频三相异步电动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及低压大功率变频三相异步电动机，有效的解决了扫镗绕组烧毁等问题；其解决的技术方案是包括定子和转子，定子由定子冲片、定子通风槽片叠压而成，定子的两端焊接有定子压圈，定子的外圆面焊接有多个定子筋，定子槽内镶嵌有定子线圈，定子线圈经极相组连接并联环，定子线圈内部固定有热敏电阻，定子线圈的两端绑定有端箍，定子冲片槽口设有槽楔，定子置于机座的内部，机座与定子筋焊接连接为一体，机座的顶部装配有空气冷却器，机座的右侧装有主线盒、测温接线盒，转子由轴、铸铝转子、转子冲片、转子鼠笼、转子风扇组成，转子置于定子内，定子的两端设有挡风板；本实用新型可以避免轴电流对大功率变频电机的隐患存在。

Description

低压大功率变频三相异步电动机

技术领域

本实用新型涉及电动机技术领域，特别是一种低压大功率变频三相异步电动机。

背景技术

变频调速低压大功率高效三相异步电动机由于采用变频器供电，在运行中不可避免产生谐波电压和谐波电流。最显著的特征是对电动机带来共振现象，加大电磁噪音、温升高、绝缘加速老化、电机轴承烧毁、更严重因电机温升急剧升高，同时在轴电流作用下轴承润滑失效，导致保持架破碎并使电机扫镗绕组烧毁，更严重的是扫镗致定、转子铁芯磨损报废无法修复。而这一切故障发生迅速，来不及值班人员发现，对工况企业生产造成重大经济损失。在设计中，必须考虑变频器供电特点对电动机产生影响，有针对性对低压较大功率箱式电机进行优化设计，采取一系列技术措施，保证电机满足变频调速下保持高效率长期连续运行。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型之目的就是提供一种低压大功率变频三相异步电动机，有效的解决了传统的变频三相异步电动机扫镗绕组烧毁、扫镗致定、转子铁芯磨损报废无法修复等问题。

其解决的技术方案是，包括定子和转子，定子由定子冲片、定子通风槽片叠压而成，定子的两端焊接有定子压圈，定子的外圆面焊接有多个定子筋，定子槽内镶嵌有定子线圈，定子线圈经极相组连接并联环，定子线圈内部固定有热敏电阻，定子线圈的两端绑定有端箍，定子冲片槽口设有槽楔，定子置于机座的内部，机座与定子筋焊接连接为一体，机座的顶部装配有空气冷却器，机座的右侧装有主线盒、测温接线盒，转子由轴、铸铝转子、转子冲片、转子鼠笼、转子风扇组成，转子置于定子内，定子的两端设有挡风板，机座和轴交接处的前端和后端分别设有前轴承装配和后轴承装配。

本实用新型结构简单，排除了目前制造低压大功率电机时，使用钢板焊接挡风板，钢板焊接后变形严重，容易与电机转子风扇摩擦打火，直接烧毁电机线圈；同时排除了变频电机使用过于高昂的绝缘轴承，直接采用普通国内轴承即可满足电机使用要求，以及不采用在轴承套与轴承配合面喷涂绝缘材料的措施，使电机制造结构简单，同时完全可以避免轴电流对大功率变频电机的隐患存在。

附图说明

图1为本实用新型主视图。

图2为本实用新型左视图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。

由图1至图2给出，本实用新型包括定子7和转子，定子7由定子冲片9、定子通风槽片10叠压而成，定子7的两端焊接有定子压圈，定子7的外圆面焊接有多个定子筋11，定子7槽内镶嵌有定子线圈8，定子线圈8经极相组连接并联环24，定子线圈8内部固定有热敏电阻26，定子线圈8的两端绑定有端箍12，定子冲片9槽口设有槽楔25，定子7置于机座13的内部，机座13与定子筋11焊接连接为一体，机座13的顶部装配有空气冷却器21，机座13的右侧装有主线盒22、测温接线盒23，转子由轴14、铸铝转子15、转子冲片16、转子鼠笼17、转子风扇18组成，转子置于定子7内，定子7的两端设有挡风板6，机座13和轴14交接处的前端和后端分别设有前轴承装配1和后轴承装配19。

所述的定子筋11有8个。

所述的定子7槽内设有定子槽主绝缘。

所述的并联环24包扎有并联环绝缘。

所述的机座13由钢板焊接而成，机座13上设有台阶位。

所述的挡风板6为前挡风板和后挡风板，挡风板采用树脂玻璃钢制成筒状，经双头螺栓固定在定子7的端部，双头螺栓材质为钢制螺栓，双头螺栓外围包裹有绝缘材质。

所述的前轴承装配1和后轴承装配19包括单列圆柱滚子轴承，单列圆柱滚子轴承外设有轴承套2，轴承套2内部组装有轴承内盖3，轴承套2外部组装有轴承外盖4，单列圆柱滚子轴承上端设有端盖5。

所述的轴承套2、轴承内盖3、轴承外盖4、端盖5经绝缘材料隔开。

本实用新型使用时，低压大功率变频三相异步电动机，前轴承装配1是将单列圆柱滚子轴承外圈冷压在铸铁材料的轴承套2内，轴承套2内部组装轴承内盖3，外部组装轴承外盖4，连接钢板材料的端盖5组成前轴承装配体，前轴承装配1是在电动机轴伸前端，承受较大的径向载荷，温度极易升高。

挡风板6本次使用两件，包括前端挡风板和后端挡风板，采用树脂玻璃钢制造成筒状，用双头螺栓固定在电机定子7端部，其中双头螺栓材料为钢制螺栓，所以对螺栓采取绝缘包裹措施，防止定子线圈8端部漏电。

定子7是由定子冲片9、定子通风槽片10按照分段尺寸进行叠压至规定的铁心长度，两端焊接定子压圈，定子7外圆分布焊接8根定子筋11。定子7槽内放置主绝缘后，将成型预制完成的定子线圈8，按照先后顺序，嵌进槽内并连接极相组至并联环24，同时定子线圈8内部固定每相两只的热敏电阻26。定子线圈8两端绑扎端箍12，用于对定子线圈的端部固定，绝缘系统包扎相对应的并联环24绝缘。再将槽楔25压入定子冲片9槽口，逐一检查槽楔25不能松动。

真空压力浸漆处理完成后，将定子7冷压到机座13内部，机座13用钢板焊接，经过时效处理后加工，压入时有预留定位台阶，同时对机座13与定子筋11配合处进行焊接，形成牢固一体。

转子由轴14，铸铝转子15，转子冲片16，转子鼠笼17，转子风扇18组成，通过轴14与铸铝转子15，转子风扇18的配合并加工，成为转子结构体并穿入定子7内圆。

后轴承装配19是将绝缘轴承套2组装轴承内盖3，轴承外盖4，端盖5）深沟球轴承组成后轴承装配体，通过制作需要形状尺寸的绝缘材料隔离端盖5与轴承套2、端盖及连接螺栓的措施，断开轴电流回路。

电动机机座13顶部装配空气冷却器21，右侧再装主接线盒22、测温接线盒23。其中主接线盒22将并联环24用电缆连接后焊接接头；将定子线圈8间的热敏电阻26频闭引接线接到测温接线盒23对应端子上完成电机装配。

本实用新型主要由前轴承装配1、挡风板6、定子7、转子、后轴承装配19、空气冷却器21、主接线盒22、测温接线盒23构成。其中定子7包括：端箍12、定子线圈8、定子冲片9(材料为无取向0.5mm厚冷轧硅钢片：50WW470)、定子通风槽片10(材料为8X10工字钢加工而成)、定子端板、定子筋11、并联环24、槽楔25、热敏电阻26，绝缘系统；转子包括：轴14、风扇18、铸铝转子15、转子冲片16(材料为无取向0.5mm厚冷轧硅钢片：50WW470)、转子通风槽板、转子鼠笼17。

经过对以上零部件的优化设计，针对不同使用设备和环境的工况，满足在我国大力推进节能减排和产业升级改造过程中，尤其是在钢铁、冶金、玻璃、火力、化工等行业加大余热回收利用的发电项目等节能减排措施上，用于驱动余热发电水泵、风机等设备，实现配电的较小投入和电机的高效运行。电机的电源电压在380V～1140V之间，功率在355kW～2000kW范围内，机座号为400～560mm。较同等功率高压电机，具有投资小、成本低、易于调速等特点。

变频器产生的高次谐波，主要会引起电机定子铜耗增加、转子铝耗增加、铁耗和杂散损耗加大。而机械耗与同型号工频电机相比有所下降，这主要是去掉外置自带冷却风扇。目前由于较多采用电压型变频器，为了充分抑制高次谐波，必须增大电机的电感量，采用较大的定子漏抗和较小的转子漏抗。这主要是转子槽漏抗和转子集肤效应成正比，定子和转子抑制高次谐波的不同效应，以及电机在运行中需要具有一定的过载能力要求。

对笼型铸铝转子结构的变频调速低压大功率而言，定、转子槽配合的设计是否合理不但影响电机主要性能，更重要的是给电机带来致命缺陷。主要体现在电机噪音、振动、起动困难、温升等显著故障。

变频电机处于逆变电源供电下，其定子主绝缘比工频下承受更高的介电强度。经过长期关注，分析发现变频低压大功率电机绝缘极易击穿的是绕组端部过桥、极相组的首末匝间绝缘和电机引出线绝缘。这主要是运行电压和变频逆变器同时产生的尖峰电压的叠加，导致绝缘产生强电晕加速老化。同时，变频电机在绕组首匝上要承受80%以上的过电压幅值，匝间电压超过平均值并在10倍以上，电机绝缘承受局部放电、电磁激振、空间电荷感应、介质损耗发热、大电流电应力等作用。

变频调速低压大功率三相异步电动机尤其要从设计上考虑轴电流。逆变器工作时，电机磁路不对称产生环形磁通而感应交流电压、转轴上静电聚集产生电压以及变频器三相输出电压瞬时值不为零，导致中性点不为零，从而产生共模电压等因素合成产生轴到地电压，其中共模电压是造成轴电压和轴承与泄漏电流的主要原因。若轴电压超过轴承润滑剂的介质能力，对轴承产生放电作用。由于轴承的滚道上有可能存在凸出点，旋转时通过该处的轴承电流断开，从而引起电弧，灼伤金属表面，在轴承的座圈内出现横向沟槽、凹坑或粗糙面，明显加速轴承的磨损、烧毁。

为避免轴承受到电腐蚀，就要求对轴承采用绝缘措施。这项轴承绝缘技术措施，不需要同时在轴承内外圈表面喷涂绝缘层、不需要导电润滑脂、减去了结构复杂的轴接地系统，即采用接地电刷装置等。使电机成本降低、结构简化、工艺易于实现。

由于电机使用在不同工况负载下，要求工作频率调速范围宽，转速变化大，会带来冲击和脉振，通风冷却，高速润滑等问题。

通过合理的优化设计，磁路计算和分布，避开变频电源下的高次谐波，降低噪音、提高电机整体质量，改善电机运行时对电网干扰；另外，在设计中，应用先进仿真软件，对电机通风冷却进行分析，降低不同频率下、不同转速下的电机散热和通风要求，使电机在各个工况环境下，满足各种环境变化的考验。尤其考虑到绝大部分矿山、钢铁、化工、冶金、发电的特殊要求，对于轴承密封，各装配体之间的密封经过防护等级IP55规定的试验，有效保证电机使用周期和运行质量。

设计选用较小的磁负荷，定子、转子齿部、轭部磁密在14500～15000高斯以内，气隙磁密控制在6000～6500高斯范围。主磁路设计成不饱和状态，目的是高次谐波会加深磁路饱和，同时在恒转矩调速的低频率下运行，有效提高变频器输出电压降低对电机的不利影响；为解决电机运转时的高温、噪音、振动现象发生，选用定子槽数大于转子槽数，可以减低杂散损耗、谐波损耗，使异步附加转矩越小。另外，转子采用集肤效应小的平底槽，上宽下窄直槽结构，不采用斜槽。在减少负载损耗的同时有效保证转子槽间间隙，从而保证通风散热面积。

设计采用200级聚酯或聚酯亚胺/聚酰胺酰亚胺复合漆包铜扁线，经匝间绝缘热胶化处理、绕组端部半跌包0.05×25聚酰亚胺薄膜6050、真空压力浸漆工艺（VPI）后，使整个绝缘结构内部空隙由无溶剂浸渍漆填满，形成一个整体。从而有效提高了电机防潮、耐热、导热的能力又增强了电机绝缘的机械、电气强度，保证电机在变频电源下可靠、长期使用。

设计中，充分考虑电机构件的整体刚度，采用机座退火后再喷砂处理工艺，降低应力变形和提高固有频率，有效避开与各次力波的共振现象；电机散热沿用外罩强迫冷却风机，采用独立电机驱动冷却器内部离心风扇结构，使其在低频低速时保证足够的散热风量在电机内部循环；轴承的选用和润滑，考虑到满足恒功率时，转速会超过同步转速3000r/min，采用NSK系列C3游隙轴承和耐高温特殊润滑脂，来补偿轴承温度升高；在较大功率的电机上，转子由于采用铜笼转子，考虑到转速高，要对端环采取加强处理，即增加非磁性护环，保证高速旋转由离心力作用下导致端环导条焊接开裂等现象；为配合变频调速实现转速的精确控制和转速精确测量，根据用户需要在电机内部非轴伸端安装环形非接触式增量型编码器。

由于低压大功率电机功率范围在355kW～2000kW之间，其对应额定电流650A～1250A(最大功率电压1140V时)，接线盒设计成导电排结构，每根导电排设多个接线端子，每相一根导电排，同时达到短时过负载时的分流目的。

本实用新型结构简单，排除了目前制造低压大功率电机时，使用钢板焊接挡风板，钢板焊接后变形严重，容易与电机转子风扇摩擦打火，直接烧毁电机线圈；同时排除了变频电机使用过于高昂的绝缘轴承，直接采用普通国内轴承即可满足电机使用要求，以及不采用在轴承套与轴承配合面喷涂绝缘材料的措施，使电机制造结构简单，同时完全可以避免轴电流对大功率变频电机的隐患存在。

Claims (8)

1.一种低压大功率变频三相异步电动机，包括定子（7）和转子，其特征在于，定子（7）由定子冲片（9）、定子通风槽片（10）叠压而成，定子（7）的两端焊接有定子压圈，定子（7）的外圆面焊接有多个定子筋（11），定子（7）槽内镶嵌有定子线圈（8），定子线圈（8）经极相组连接并联环（24），定子线圈（8）内部固定有热敏电阻（26），定子线圈（8）的两端绑定有端箍（12），定子冲片（9）槽口设有槽楔（25），定子（7）置于机座（13）的内部，机座（13）与定子筋（11）焊接连接为一体，机座（13）的顶部装配有空气冷却器（21），机座（13）的右侧装有主线盒（22）、测温接线盒（23），转子由轴（14）、铸铝转子（15）、转子冲片（16）、转子鼠笼（17）、转子风扇（18）组成，转子置于定子（7）内，定子（7）的两端设有挡风板（6），机座（13）和轴（14）交接处的前端和后端分别设有前轴承装配（1）和后轴承装配（19）。

2.根据权利要求1所述的一种低压大功率变频三相异步电动机，其特征在于,所述的定子筋（11）有8个。

3.根据权利要求1所述的一种低压大功率变频三相异步电动机，其特征在于,所述的定子（7）槽内设有定子槽主绝缘。

4.根据权利要求1所述的一种低压大功率变频三相异步电动机，其特征在于,所述的并联环（24）包扎有并联环绝缘。

5.根据权利要求1所述的一种低压大功率变频三相异步电动机，其特征在于,所述的机座（13）由钢板焊接而成，机座（13）上设有台阶位。

6.根据权利要求1所述的一种低压大功率变频三相异步电动机，其特征在于,所述的挡风板（6）为前挡风板和后挡风板，挡风板采用树脂玻璃钢制成筒状，经双头螺栓固定在定子（7）的端部，双头螺栓材质为钢制螺栓，双头螺栓外围包裹有绝缘材质。

7.根据权利要求1所述的一种低压大功率变频三相异步电动机，其特征在于,所述的前轴承装配（1）和后轴承装配（19）包括单列圆柱滚子轴承，单列圆柱滚子轴承外设有轴承套（2），轴承套（2）内部组装有轴承内盖（3），轴承套（2）外部组装有轴承外盖（4），单列圆柱滚子轴承上端设有端盖（5）。

8.根据权利要求7所述的一种低压大功率变频三相异步电动机，其特征在于,所述的轴承套（2）、轴承内盖（3）、轴承外盖（4）、端盖（5）经绝缘材料隔开。