CN213693309U - 一种防爆电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种防爆电机，包括自冷却防爆机壳，自冷却防爆机壳的一端设置有机壳前端盖，另一端设置有机壳中盖，机壳中盖外侧设置有机壳后盖；自冷却防爆机壳的内部设置有电机转轴，电机转轴的一端与机壳前端盖连接，另一端与机壳中盖连接，机壳前端盖与电机转轴之间设置有转轴隔爆接合面和油封，电机转轴上依次套装电机转子和电机定子，通过自冷却防爆机壳与机壳前端盖、机壳中盖、机壳后端盖之间设置的隔爆接合面，油封以及电机转轴与机壳前端盖、机壳中盖、机壳后端盖之间设置的转轴隔爆接合面实现密封连接。本实用新型电机运行稳定性好、精度高、发热低，具有密封性能好、防爆隔爆性能优良等明显的优势。

Description

一种防爆电机

技术领域

本实用新型属于电机技术领域，具体涉及一种自冷却防爆电机。

背景技术

工业生产、食品加工、医药制造等多种行业对防爆电机的需求与日俱增，同时，防爆电机在石油、化工、煤矿行业的动力系统中更是必不可少，正因防爆电机在各个行业的大量应用和使用环境的特殊性，使得防爆电机在安全性、可靠性以及防爆性等方面的性能提升对于设备的安全生产和人员的人身安全具有极为突出的重要意义。

防爆电机在易燃易爆的环境下进行工作,势必会导致外部环境中的混合物进入电机内部，为降低可燃物进入防爆电机内部，大多采用相对密闭的电机机壳设计，为了提升防爆电机机壳的密闭性，需要对防爆电机的各部件连接设计具有紧密配合能力的的防爆结合面，可见防爆结合面的合理化设计成为了防爆电机实现防爆隔爆的重要屏障。

然而防爆结合面的引入却阻隔了电机内部热量对外传导的通道，使得防爆电机内部热量容易集中，而电机内部的局部高温极易引燃进入电机内部的混合物而发生爆炸，为防止电机内部的爆炸将机壳损坏进而引燃电机外部的混合物，往往采用加厚的铸铁机壳，这个更加剧了电机内部热量无法有效散失的情况，目前现有的防爆电机很多都采用了外加散热风扇的设计，然而这种方式却增加了散热风扇与易燃易爆混合物接触导致引燃的可能性，极大地降低了安全性。

与此同时，防爆电机的自发热、引线自燃、接点火花问题对于防爆电机的安全性也有着至关重要的决定性作用。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种自冷却防爆电机，以解决现有防爆电机可靠性差、安全系数低、发热严重、对外热传导能力差等问题。

本实用新型采用以下技术方案：

一种防爆电机，包括自冷却防爆机壳，自冷却防爆机壳的一端设置有机壳前端盖，另一端设置有机壳中盖，机壳中盖外侧设置有机壳后盖；自冷却防爆机壳的内部设置有电机转轴，电机转轴的一端与机壳前端盖连接，另一端与机壳中盖连接，机壳前端盖与电机转轴之间设置有转轴隔爆接合面和油封，电机转轴上依次套装电机转子和电机定子，通过自冷却防爆机壳与机壳前端盖、机壳中盖、机壳后端盖之间设置的隔爆接合面，油封以及电机转轴与机壳前端盖、机壳中盖、机壳后端盖之间设置的转轴隔爆接合面实现密封连接。

具体的，自冷却防爆机壳内部设置有自冷却导热管，自冷却导热管为中空结构，内部填充有导热介质，自冷却导热管的内壁与电机定子紧密贴合连接。

进一步的，自冷却导热管的内部设置有散热齿。

进一步的，自冷却导热管沿自冷却防爆机壳的径向方向呈圆弧形设置，包括第一自冷却导热管和第二自冷却导热管。

更进一步的，自冷却防爆机壳内部沿自冷却防爆机壳的径向交替排布有第一内嵌槽和第二内嵌槽，第一内嵌槽位于自冷却防爆机壳的前部和外部，用于安装第一自冷却导热管；第二内嵌槽位于自冷却防爆机壳的后部和外部，用于安装第二自冷却导热管。

具体的，电机定子与自冷却防爆机壳采用过盈装配方式连接。

进一步的，电机定子的定子叠片具有若干绕线槽，绕线槽内设置有定子绕组与绕组温度传感器，定子绕组的引出线和绕组温度传感器的接线与电缆防爆接头连接，电缆防爆接头设置在自冷却防爆机壳防爆隔爆接合面外侧的防爆接线盒上。

更进一步的，自冷却防爆机壳、电机定子的外部、防爆接线盒的内部以及定子绕组的引出线和绕组温度传感器接线为一体结构。

具体的，电机转子的前后两侧分别安装有第一平衡盘和第二平衡盘。

具体的，电机转轴的前端设置有输出接口，电机转轴的后端安装有编码器；编码器的输出线缆与机壳中盖顶端设置的防爆接头连接。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：

本实用新型一种自冷却防爆电机，在机壳和端盖结合面均采用隔爆接合面，采用前端盖、中盖、后端盖的形式实现整机全密封，在电机转轴与端盖之间均采用转轴隔爆接合面，并在电机转轴输出端设置油封，最大限度的将防爆电机内外部进行了防暴隔绝，具有较高的效率和较低的发热量和更高的安全性能，无需采用外加散热风扇等的辅助散热设备，消除了外加散热风扇与易燃易爆混合物的接触，避免了外加散热风扇引起的安全性问题。

进一步的，自冷却导热管采用中空结构为导热介质提供了流通通道。

进一步的，自冷却导热管内部具有散热齿，能够有效提高导热介质与自冷却导热管之间的热传导能力，促进自冷却导热管的散热能力。

进一步的，采用自冷却导热管嵌入自冷却防爆机壳中对电机本体进行冷却，自冷却导热管沿电机径向交替分布若干个，使得电机本体散热非常均匀，不会使电机本体前后温度场分布不平衡，而传统外加散热风扇的方式极易导致电机本体前后温度不平衡的情况，并且自冷却导热管与自冷却防爆机壳为一体化结构，与电机本体贴合特别紧密。

进一步的，自冷却防爆机壳的内嵌槽有助于充分利用空间，且由于内嵌槽的加入使得自冷却防爆机壳表面形成了齿形的散热结构，更有利于热量的传递和散失。

进一步的，过盈装配使得电机定子和自冷却防爆机壳内嵌的散热管更加紧密的接触，更有利于将电机本体产生热量通过自冷却散热管形成的通道进行散热。

进一步的，电机定子提供了高效能的机电能量转化基础。

进一步的，定子绕组、定子引出线、防爆接线盒、绕组温度传感器接线等均利用固化材料进行了固化，与自冷却防爆机壳形成一体化结构，阻隔了发热、易燃器件与易燃易爆混合物的接触，有效防止了此类器件在意外情况下产生的燃烧爆炸物的对外释放。

进一步的，平衡盘的设置有利于在电机的生产制造过程中对转动部件进行平衡状态的调整，使得电机能够持续运行在最佳状态下，良好的平衡状态能够极大地促进电机的使用寿命。

进一步的，配合高精度的编码器使得永磁同步电机具有更好的可控性，对于转速、位置地输出可以更加精确的控制。

综上所述，本实用新型电机运行稳定性好、精度高、发热低，并且无需采用外加散热风扇就可实现高效能的自冷却功能，具有密封性能好、防爆隔爆性能优良等明显的优势。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型冷却散热管排布位置示意图；

图3为本实用新型冷却散热管截面示意图；

图4为本实用新型冷却散热管结构示意图；

图5为本实用新型防爆电机散热散热示意图，其中，(a)为本实用新型结构，(b)为普通机壳。

其中：2.自冷却防爆机壳；3.电机定子；9.电缆防爆接头；10.电机转子；11.电机转轴；12.机壳前端盖；13.前轴承；14.机壳中盖；15.后轴承；16.编码器码盘；17.编码器读数解码器；19.防爆接头；20.机壳后盖；30.第一平衡盘；31.第二平衡盘；38.第一自冷却导热管；39.第二自冷却导热管；50.油封。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“一侧”、“一端”、“一边”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在附图中示出了根据本实用新型公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

请参阅图1，本实用新型一种自冷却防爆电机，电机本体采用永磁同步电机，包括自冷却防爆机壳2、机壳前端盖12、机壳中盖14、机壳后端盖20、电机转轴11、滚动支撑部件、转速位置传感系统和防爆接线器件。

自冷却防爆机壳2的一端设置有机壳前端盖12，另一端设置有机壳中盖14，机壳中盖14后侧设置有机壳后盖20，自冷却防爆机壳2的内部设置电机定子3，电机定子3内部设置有电机转子10，电机转子10套装在电机转轴11上，电机转轴11的一端与机壳前端盖12上设置的前轴承13连接，另一端与机壳中盖14上设置的后轴承15连接，并分别通过预置弹簧以及电机转轴11前后两端设置的第一定位面42和第二定位面43进行预紧和定位，机壳前端盖12具有转轴隔爆接合面和油封50供电机转轴11穿过，电机转轴11的前端具有输出接口，电机转轴11的后端安装有编码器，用于实现伺服驱动系统对电机的转速、位置进行精确控制，自冷却防爆机壳2内部嵌有自冷却导热管，自冷却导热管的内壁与电机定子3紧密贴合，自冷却导热管外壁位于自冷却防爆机壳2的外部，自冷却导热管为具有内部散热齿的中空结构且充满导热介质，通过自冷却防爆机壳2与机壳前端盖12、机壳中盖14、机壳后端盖20之间的隔爆接合面，电机转轴11与机壳前端盖12、机壳中盖14、机壳后端盖20之间的转轴隔爆接合面以及油封50实现防爆电机的全密封结构，降低易燃易爆混合物进入电机内部，同时防止燃烧爆炸物的对外释放。

机壳前端盖12安装于自冷却防爆机壳2前端，机壳前端盖12与自冷却防爆机壳2的安装通过第一隔爆接合面实现，并具有第一密封圈，还利用若干螺钉锁紧，螺钉数量不少于2个；机壳中盖14安装于自冷却防爆机壳2的后端，机壳中盖14与自冷却防爆机壳2之间通过第二隔爆接合面实现安装，并具有第二密封圈，利用若干螺钉锁紧，螺钉数量不少于2个；机壳后端盖20安装于机壳中盖14的后端，机壳后端盖20与机壳中盖14之间通过第三隔爆接合面实现安装，并利用若干螺钉锁紧，螺钉数量不少于2个。

前轴承13位于机壳前端盖12的第一轴承腔中，并通过预置弹簧进行预紧和定位，机壳前端盖12的中孔供电机转轴11穿过且为转轴隔爆接合面，机壳前端盖12的中孔前端通过油封50隔绝防爆电机内、外部。

后轴承15位于机壳中盖14的第二轴承腔中，机壳中盖14的中孔供电机转轴11穿过且为转轴接合面，以此隔绝防爆电机内、外部，机壳中盖14的顶端具有防爆接头19，防爆接头19用于将编码器的输出线缆对外输出，防爆接头19与机壳中盖14之间通过螺纹安装并配有密封圈。

编码器包括编码器码盘16和编码器读数解码器17，编码器码盘16安装在电机转轴11的尾端，编码器读数解码器17对应安装在机壳中盖14的后端，编码器读数解码器17用于实现伺服驱动系统对电机的转速、位置进行精确控制。

自冷却防爆机壳2上设置有定位槽、第一内嵌槽、第二内嵌槽、第一隔爆接合面、第二隔爆接合面和安装平面，定位槽位于自冷却防爆机壳2的内部，用于定位安装电机定子3，第一内嵌槽和第二内嵌槽具有相同的数量p，并沿自冷却防爆机壳2的径向交替排布，第一内嵌槽位于自冷却防爆机壳2的内部、前部和外部，用于安装第一自冷却导热管38，第二内嵌槽位于自冷却防爆机壳2的内部、后部和外部，用于安装第二自冷却导热管39，第一隔爆接合面位于自冷却防爆机壳2的前端，用于安装机壳前端盖12，第二隔爆接合面位于自冷却防爆机壳2的后端，用于安装机壳中盖14，安装平面位于自冷却防爆机壳2的外端面，用于安装防爆接线盒。

请参阅图2，第一自冷却导热管38和第二自冷却导热管39同样具有p个，第一自冷却导热管38安装在自冷却防爆机壳2的第一内嵌槽之中，第二自冷却导热管39安装在自冷却防爆机壳2的第二内嵌槽之中，由此使得第一自冷却导热管38和第二自冷却导热管39同样沿自冷却防爆机壳径向交替排布，第一自冷却导热管38的厚度和宽度应与第一内嵌槽的深度和宽度相匹配，第二自冷却导热管38的厚度和宽度应与第二内嵌槽的深度和宽度相匹配，并保证第一自冷却导热管38和第二自冷却导热管39与自冷却防爆机壳2的贴合面紧密贴合。

请参阅图3和图4，第一自冷却导热管38和第二自冷却导热管39为内部具有散热齿的中空结构，且在内部充满导热介质，第一自冷却导热管38和第二自冷却导热管39沿自冷却防爆机壳2的径向方向呈圆弧形，且内壁与电机定子3紧密贴合，将电机内部尤其是电机定子的发热传导到电机外部，从而将电机内部热量散失。

第一自冷却导热管38将电机定子3产生的热量通过热传导的形式传递至第一自冷却导热管38的导热介质，第一自冷却导热管38的导热介质受热汽化流经自冷却防爆机壳2前端面到达位于自冷却防爆机壳2外侧的第一自冷却导热管38之中，继而将第一自冷却导热管38吸收的热量散失在外界的低温环境之中，第一自冷却导热管38中导热介质散热后冷凝回流，由此将电机定子的发热经自冷却防爆机壳2前端面传导到电机外部并将热量散失。

第二自冷却导热管38将电机定子3产生的热量通过热传导的形式传递至第二自冷却导热管38的导热介质，第二自冷却导热管38的导热介质受热汽化流经自冷却防爆机壳2后端面到达位于自冷却防爆机壳2外侧的第二自冷却导热管38之中，继而将第二自冷却导热管38吸收的热量散失在外界的低温环境之中，第二自冷却导热管38中导热介质散热后冷凝回流，由此将电机定子的发热经自冷却防爆机壳2后端面传导到电机外部并将热量散失。

第一自冷却导热管38和第二自冷却导热管39将电机定子3产生的热量经自冷却防爆机壳2的前、后端面分别传导散热，并且由于第一自冷却导热管38和第二自冷却导热管39的交替分布，使得电机本体1的温度场分布均匀，对电机运行的稳定性具有极大的促进作用。

电机定子3采用过盈装配的方式安装在自冷却防爆机壳2的内部，并利用自冷却防爆机壳2的定位槽定位安装；电机定子3包括定子叠片、定子绕组和定子引出线，定子引出线通过防爆接线盒引出，防爆接线盒输出端具有电缆防爆接头9，防爆接线盒安装在自冷却防爆机壳2的安装平面外侧，安装平面为防爆隔爆接合面；定子叠片具有若干绕线槽，定子绕组与绕组温度传感器于定子叠片的绕线槽内，定子引出线与对应的定子绕组相连接，并与绕组温度传感器的接线共同引出。

电机转子10包括转子空心轴和转子永磁体，转子空心轴具有若干永磁体安装槽，转子永磁体内嵌在转子空心轴上的永磁体安装槽内，电机转子10的转子空心轴与电机转轴11固定，前后两侧分别安装有第一平衡盘30和第二平衡盘31，第一平衡盘30和第二平衡盘31用于控制转子空心轴与电机转轴11定位，并且第一平衡盘30和第二平衡盘31能够在电机转子10和电机转轴11安装完成后调整转子的动平衡状态，以保证电机运行的平稳性。

电机定子3与自冷却防爆机壳2装配完成后，配合固化辅助器件，利用固化材料将自冷却防爆机壳2、电机定子3的外部、防爆接线盒的内部以及定子引出线和绕组温度传感器接线固化为一体结构，以此阻隔发热、易燃器件与易燃易爆混合物的接触，同时还能有效防止此类器件在意外情况下产生的燃烧爆炸物的对外释放。

自冷却防爆机壳2、机壳前端盖12、机壳中盖14、机壳后端盖20在装配前需进行水压试验，不得发生渗漏和变形，螺钉及其他起锁紧作用的螺钉均需在添加螺纹胶后使用。

本实用新型所述的防爆电机在散热方面具有明显的优势，对同等发热条件下，采用本实用新型提出的电机和采用普通机壳的电机热特性比较结果如图5所示，实验结果可以明显看出，在相同的时间下，本实用新型提出的防爆机壳温度明显低于普通机壳温度，由此可见，本实用新型提出的结构、方法及理念对于防爆电机的散热性能具有极大的提升，并且对于相近的应用场景极具参考价值。

综上所述，本实用新型一种自冷却防爆电机，具有全密封的防爆隔爆结构，未采用外加辅助散热设备就实现了自冷却降温，并且利用交错排列的自冷却导热管均衡了电机前后的散热效果，使得电机具有极其平衡的低温温度场，在提高了电机防爆性能的同时极大地发挥了电机本体的运行特性。

以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种防爆电机，其特征在于，包括自冷却防爆机壳(2)，自冷却防爆机壳(2)的一端设置有机壳前端盖(12)，另一端设置有机壳中盖(14)，机壳中盖(14)外侧设置有机壳后盖(20)；自冷却防爆机壳(2)的内部设置有电机转轴(11)，电机转轴(11)的一端与机壳前端盖(12)连接，另一端与机壳中盖(14)连接，机壳前端盖(12)与电机转轴(11)之间设置有转轴隔爆接合面和油封(50)，电机转轴(11)上依次套装电机转子(10)和电机定子(3)，通过自冷却防爆机壳(2)与机壳前端盖(12)、机壳中盖(14)、机壳后端盖(20)之间设置的隔爆接合面，油封(50)以及电机转轴(11)与机壳前端盖(12)、机壳中盖(14)、机壳后端盖(20)之间设置的转轴隔爆接合面实现密封连接。

2.根据权利要求1所述的防爆电机，其特征在于，自冷却防爆机壳(2)内部设置有自冷却导热管，自冷却导热管为中空结构，内部填充有导热介质，自冷却导热管的内壁与电机定子(3)紧密贴合连接。

3.根据权利要求2所述的防爆电机，其特征在于，自冷却导热管的内部设置有散热齿。

4.根据权利要求2所述的防爆电机，其特征在于，自冷却导热管沿自冷却防爆机壳(2)的径向方向呈圆弧形设置，包括第一自冷却导热管(38)和第二自冷却导热管(39)。

5.根据权利要求4所述的防爆电机，其特征在于，自冷却防爆机壳(2)内部沿自冷却防爆机壳(2)的径向交替排布有第一内嵌槽和第二内嵌槽，第一内嵌槽位于自冷却防爆机壳(2)的前部和外部，用于安装第一自冷却导热管(38)；第二内嵌槽位于自冷却防爆机壳(2)的后部和外部，用于安装第二自冷却导热管(39)。

6.根据权利要求1所述的防爆电机，其特征在于，电机定子(3)与自冷却防爆机壳(2)采用过盈装配方式连接。

7.根据权利要求6所述的防爆电机，其特征在于，电机定子(3)的定子叠片具有若干绕线槽，绕线槽内设置有定子绕组与绕组温度传感器，定子绕组的引出线和绕组温度传感器的接线与电缆防爆接头(9)连接，电缆防爆接头(9)设置在自冷却防爆机壳(2)防爆隔爆接合面外侧的防爆接线盒上。

8.根据权利要求7所述的防爆电机，其特征在于，自冷却防爆机壳(2)、电机定子(3)的外部、防爆接线盒的内部以及定子绕组的引出线和绕组温度传感器接线为一体结构。

9.根据权利要求1所述的防爆电机，其特征在于，电机转子(10)的前后两侧分别安装有第一平衡盘(30)和第二平衡盘(31)。

10.根据权利要求1所述的防爆电机，其特征在于，电机转轴(11)的前端设置有输出接口，电机转轴(11)的后端安装有编码器；编码器的输出线缆与机壳中盖(14)顶端设置的防爆接头(19)连接。

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