內置式循環壓縮機用電動機的製作方法
2023-10-09 17:10:19
專利名稱：內置式循環壓縮機用電動機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電動機，尤其涉及內置式循環壓縮機用電動機。
背景技術：
現有內置式循環壓縮機用電動機為三相交流鼠籠式感應電動機，它的特點是細而長，便 於與透平壓縮機的直接連接和方便置於高壓筒體內使用；其外殼表面有冷卻筋，以便於電動 機熱量的散發；電動機軸承的潤滑方式由高壓筒體外的注油泵注入機油與定時排油系統共同 工作完成電動機軸承的潤滑；電動機運行中還使用了乾燥器、電加熱器等用來乾燥電動機保 護氣體和矽膠再生的附屬設備。
但上述內置式循環壓縮機用電動機還存在一些不足之處，它嚴重影響電動機的正常運行 和使用壽命如電動機繞組和線圈結構及製作工藝不合理而影響電動機的使用壽命，電動機 轉子需要有小於1. 6mm的軸向竄動量和較高的同軸度、同心度要求而影響電動機的正常運行。 電動機繞組與線圈結構及製作工藝不合理的表現為其一，電動機線圈繞組的絕緣層是採用 先套管後成型的工藝製作，因繞組本體截面為矩型，在成型過程中套管套上繞組時容易弄破 套管而造成繞組的絕緣層損壞而降低了對地電阻；其二，圓形套管作絕緣層，使線圈的密封 性能降低，圓形套管與矩型繞組之間存在容易積聚油膩、汙垢的容腔，也會嚴重降低對地電 阻；其三，繞組與繞組之間，繞組與線圈之間，上層繞組與下層繞組之間的連接處均無連接 頭和隔離間距，其相間與匝間無散熱空間和安全隔離間距，容易導致相間和匝間絕緣電阻對 零而燒毀電動機；再有，線圈繞組的絕緣層採用圓形F4管制作，導致維護、維修均不方便； 其四，繞組端頭的連接採用錫焊焊接，錫焊焊縫有如下不足之處①焊縫焊接不牢固，在電 機啟動時，因啟動電流的強力衝擊易松焊，造成電動機燒毀；②焊縫虛焊，使線圈繞組連接 頭的接觸面積減小，造成接觸不良、發熱、脫焊，導致最後燒毀電動機；③焊縫耐高溫性差 至三相直流電阻不平衡，引發其他設備運行不穩定，其傳統處理方法是採用大變壓器與電動 機配套使用，導致既浪費能源又增加了成本；其五，電動機殼體較長，加工誤差大，軸向竄 動與同軸度、同心度無法滿足運行要求；而電動機轉子的軸向竄動量和較高的同軸度、同心 度要求表現為電動機工作時，因透平壓縮機運行時需要給電動機選定合適的軸承，使電動機 轉軸軸向有少量的竄動，在偶合時一定要按電動機檢測時的磁場中心參數進行聯接。安裝時， 電動機和透平壓縮機的偶合須在平臺上進行，而且應與實際安裝方式相同，並正確檢查兩軸的同軸度和同心度。所以對電動機定、轉子的配合精度要求較高。至此，前述的這些缺陷會 嚴重影響電動機的使用壽命和生產效率。
發明內容
針対上述情況，本發明的目的在於提供一種內置式循環壓縮機用電動機，它既使用壽命 長又生產效率高還運行安全可靠，維護、使用方便，製造工藝簡單且不需投入大型專用加工 設備。
為了實現上述目的， 一種內置式循環壓縮機用電動機，它主要包括殼體、轉軸、轉子鐵
芯、定子鐵芯和線圈，所述線圈的上、下層繞組之間的連接處設連接頭和隔離間距s。
為了實現結構優化，其進一步的措施是
隔離間距S為8 15mra。 繞組的外層設置耐高溫耐腐蝕絕緣固化層。
連接頭的連接固定焊縫是由氬弧焊焊接組成。焊縫的焊接溫度不低於1S0(TC。 殼體上的各配合孔D1、 D2、 D3及軸向端面H1、 H2與端蓋和轉軸配合安裝後的同軸度和 同心度均《0.03mm。殼體上的各配合孔D1、 D2、 D3及軸向端面H1、 H2與端蓋和轉軸配合安 裝後的軸向間隙《1.5mm。殼體上的各配合孔D1、 D2、 D3和軸向端面H1、 H2均是使用鏜杆刀 加工。
本發明採用於線圈的上、下層繞組之間的連接處設連接頭和隔離間距S及使用氬弧焊焊 接和採用鏜杆刀加工殼體各配合孔與軸向端面的技術方案，克服了現有內置式循環壓縮機用 電動機的使用壽命短、運行穩定性差、生產效率低和維護、維修不方便的缺陷。
本發明相比現有技術所產生的有益效果
(I )在線圈的上、下層繞組之間的連接處增設連接頭和隔離間距S，增加了相間線圈 層間的散熱空間和線圈層間的安全隔離間距，使線圈及繞組的連接結構更簡單'、科學，加工 更容易，成本更低，安裝、維護更方便，從而有效防止了電動機相間發熱、短路現象的頻繁 發生。
(II) 繞組的外層設置耐高溫耐腐蝕絕緣固化層，並採用先成型後包帶的處理工藝，其 包帶採用高溫溶解固化技術，既保證了絕緣固化層的完好率在100%又使絕緣包帶與銅質導體 溶為一體便於高溫施焊，從而消除了傳統線圈及繞組的絕緣層內即繞組導體外部套管內易積 聚油汙和空氣，使電動機在運行過程中絕緣電阻容易下降的缺陷。
(III) 在線圈的上、下層繞組之間連接處設置連接頭，並使用氬弧焊焊接工藝的連接固 定焊縫，使焊縫的焊接溫度不低於180(TC，從而實現了耐高溫耐腐蝕連接焊縫，因此、在高溫高腐蝕環境中不容易松焊，它既保證了三相直流電阻的平衡又保證了其他運行設備不受影 響，故系統運行安全可靠，電動機使用壽命明顯延長。
(IV) 殼體上的各配合孔Dl、 D2、 D3與端蓋和轉軸配合安裝後的同軸度和同心度《 0.03mm，有效減少了電動機運行過程中的震動，顯著降低了電動機的運行燥聲。
(V) 殼體上的各配合孔D1、 D2、 D3及軸向端面H1、 H2與端蓋和轉軸配合安裝後的軸 向間隙《1.5mm,軸承使用壽命延長，電動機運行效率提高。
(VI) 殼體上的各配合孔D1、 D2、 D3及軸向端面H1、 H2均使用鏜杆刀加工，既保證了 電動機安裝精度要求又節約了昂貴的專用設備投資。
它適合於化工行業中特別是18萬噸合成氨和30萬噸尿素企業的生產用設備。 下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明。
圖1為本發明內置式循環壓縮機用電動機的主視圖。 圖2為本發明中轉軸與殼體及端蓋相互配合安裝的主視圖。 圖3為本發明中殼體上各配合安裝處的加工示意圖。 圖4為本發明中半波線圈及繞組連接結構示意圖。
圖5為圖4中線圈上、下層繞組之間的連接頭、繞組外部絕緣固化層的I處局部放大示意圖。
圖6為圖4中線圈上、下層繞組之間的連接頭、連接焊縫、隔離間距S位置的J處局部 放大示意圖。
圖7為本發明中繞組的連接展開示意圖。
圖中1、殼體，2、轉軸，3、轉子鐵芯，4、定子鐵芯，5、線圈，6、繞組，7、連接 頭，8、隔離間距S， 9、絕緣固化層，10、焊縫，11、配合孔D1、 D2、 D3， 12、端蓋，13、 軸向端面H1、 H2， 14、鏜杆刀。
具體實施例方式
參看附圖， 一種內置式循環壓縮機用電動機，它主要包括殼體l、轉軸2、轉子鐵芯3、 定子鐵芯4和線圈5，尤其在線圈5的上、下層繞組6之間的連接處設置連接頭7和隔離間 距S8。當繞組6的側端用連接頭7連接固定後，嵌入定子鐵芯4磁槽內各線圈5上下層之間 的隔離間距S就以轉軸為中心自然形成了環形間距區，該環形間距區的隔離間距S為8 15mm， S大小的確定與定子繞組的節距設置有關，環形間距區使線圈5上下層繞組6之間有散熱空 間，使繞組6的連接結構更簡單、科學，可有效防止電動機相間發熱、短路和絕緣電阻擊穿現象的發生。
為了解決長期存在於線圈5及繞組6外部絕緣處理採用套管隔離結構及處理工藝，至導 體外部套管內易積聚油汙和空氣而使絕緣電阻下降，和線圈5及繞組6連接處因錫焊工藝導 致電動機線圈5及繞組6連接處焊縫及整個絕緣層均不適應耐高溫耐腐蝕工作環境的難題， 本發明採取如下技術措施
參看附圖，對定子線圈5的絕緣處理，各繞組6外層設置耐高溫耐腐蝕絕緣固化層9， 採用將繞組6先成型後包帶的處理工藝，包帶纏繞後用高溫溶解成固化層，使絕緣包帶與銅 質導體溶為一體，此工序為線圈5上、下層繞組6之間連接處連接頭7應用高溫焊接作了基 礎保證。為了改進焊縫10的性能，達到耐高溫的效果，本發明使用氬弧焊焊接工藝的連接固 定焊縫IO，使焊縫10的焊接溫度不低於180(TC。最後進行防腐蝕處理，使繞組6之間的連 接頭7和線圈5外部，達到了絕緣固化層9的完好率在100%，連接焊縫10和絕緣固化層9 的性能顯著改善，使線圈5及繞組6在高溫高腐蝕環境中不容易松焊和運行過程中的絕緣電 阻不會低於IOMQ，既保證了三相直流電阻的平衡又保證了其他運行設備不受影響，實現了 系統運行安全可靠，電動機使用壽命明顯延長，生產效率大幅提升的極佳效果。
由附圖所示，轉子鐵芯3裝於轉軸2上並與定子鐵芯4經端蓋12安裝於殼體1內，為了 達到各配合孔11Dl、 D2、 D3及軸向端面13H1、 H2與端蓋12和轉軸2配合安裝後的同軸度和 同心度小於等於0.03mm (《0.03mm)的要求，以及殼體1上的各配合孔11DK D2、 D3及軸 向端面13H1、 H2與端蓋12和轉軸2配合安裝後的軸向間隙小於等於1.5mm (《1.5mm)的要 求，它們均與殼體l的各配合孔11D1、 D2、 D3和各軸向端面13H1、 H2處適配並使用鏜杆刀 14加工，以確保配合安裝後的同軸度、同心度和軸向間隙均達到精度的控制要求。
圖7是本發明定子槽數為48槽三相雙層短節距繞組6的連接展開圖。
總之，上述技術措施使電動機與透平壓縮機的聯動性能更平穩、可靠，消除了聯動時的 燥聲，改善了軸承運行環境，擴大了轉子鐵芯3與定子鐵芯4之間的散熱空間，延長了軸承 的使用壽命，降低了設備維護成本，從而實現了內置式循環透平壓縮機一年以上運行時間再 進行檢修的高效率運行和長壽命運行(電動機一般運行4000小時，應進行檢修，更換軸承)，
大大減少了檢修成本，更是保證了機組的長周期運行，提高了生產效率。 本發明電動機配套的透平循環壓縮機的工作原理
電動機與透平壓縮機聯接後置於高壓筒體內，透平壓縮機為多級離心式，其工作原理與 一般離心式透平壓縮機相同。級數的選擇取決於氣體狀態和循環系統中的壓差。透平壓縮機 在設計時，葉輪級數有一定的備用量，用戶可根據所需壓差大小而增減葉輪級數。本發明電動機配套的透平循環壓縮機的基本參數(680KW)
設計流量
進口壓力
出口壓力
葉輪級數
保護氣流量-
軸承溫度
最小輸出量-
升降壓速度
電動機功率
電壓 電流 轉速
電動機絕緣 電加熱器功率 電加熱器電壓 電加熱器出口溫度:
620m3/h 29. 4MPa 32MPa 13級
400—500m3/h 《65° C 》50%
0. 6MPa/min 680KW 380V 1154A 2970轉/分 》0. 5MQ 20KW 220V
200—250° C
本發明電動機配套的透平循環壓縮機的運行與維護-
1、 電源的電壓、頻率應符合一般三相異步電動機的使用要求。 循環氣入口溫度小於40。 C，含氫量大於56%。
保護氣電動機入口溫度在5—10° C，含氫量大於62%，進入電動機的保護氣入口壓力 必須高於運行中的循環氣吸入壓力，其壓力應在l一2Mpa之間，如高於上值時，對電動機潤 滑系統的進油量適當增加。不論何種系統二者壓差應在5Mpa以下。
2、 開車前的準備
A 、關閉透平壓縮機的出口閥，打開系統保護氣閥門，通過電動機向透平機組內充壓， 直到機組內壓力與系統內壓力平衡，處於操作壓力。
B、 開啟注油泵，向軸承油路中注油。
C、 電動機冷態絕緣電阻應大於3MQ。
D、 檢查相序正確。
E、 保護氣符合要求。3、 起動，電動機可直接起動，起動後方可對透平壓縮機的出口閥進行調節。
4、 運行監視，包括電壓、電流、功率、絕緣電阻、潤滑油和保護氣的供應及各種溫度、 壓力、流量的記錄。
5、 停車，電動機應在帶負荷下停車；保護氣以每分鐘2.5Mpa卸壓。
6、 製造好的全新電動機在常溫下絕緣電阻應大於100MQ以上，因電動機長期存放其絕 緣電阻低於10MQ時，被認為已受潮，需進行電動機的乾燥。
7、 電動機的乾燥，略。
8、 電動機按運行要求應進行檢修、更換軸承。 本發明內置式循環壓縮機用電動機的使用特別說明
1、 電動機應在規定的條件下運行，其各項指標均達到設計值。
2、 電動機在筒體外做空載試驗，各部位的溫升很快，因此，試驗運行時間不宜超過一 小時，如其它原因需延長時應採取冷卻措施。'
以上僅僅是本發明的較佳實施例，根據本發明的上述構思，本領域的熟練人員還可對此 作出各種修改和變換。例如，繞組的側端設置連接頭，並使用鏜杆刀加工殼體上的各配合孔 Dl、 D2、 D3及軸向端面Hl、 H2的工藝的修改和變換。然而，類似的這種變換和修改均屬於 本發明的實質。
8
權利要求
1、一種內置式循環壓縮機用電動機，它主要包括殼體(1)、轉軸(2)、轉子鐵芯(3)、定子鐵芯(4)和線圈(5)，其特徵在於所述線圈(5)的上、下層繞組(6)之間的連接處設連接頭(7)和隔離間距S(8)。
2、 根據權利要求1所述的內置式循環壓縮機用電動機，其特徵在於隔離間距S(8)為8 15mm。
3、 根據權利要求1所述的內置式循環壓縮機用電動機，其特徵在於繞組(6)的外層設 置耐高溫耐腐蝕絕緣固化層(9)。
4、 根據權利要求1所述的內置式循環壓縮機用電動機，其特徵在於連接頭(7)的連接 固定焊縫(10)是由氬弧焊焊接組成。
5、 根據權利要求4所述的內置式循環壓縮機用電動機，其特徵在於焊縫(10)的焊接溫 度不低於1800'C
6、 根據權利要求1所述的內置式循環壓縮機用電動機，其特徵在於殼體(1)上的各配 合孔(11) Dl、 D2、 D3及軸向端面(13) Hl、 H2與端蓋(12)和轉軸(2)配合安裝後的同 軸度和同心度均《0. 03mm。
7、 根據權利要求l所述的內置式循環壓縮機用電動機，其特徵在於殼體(1)上的各配 合孔(11) Dl、 D2、 D3及軸向端面(13) Hl、 H2與端蓋(12)和轉軸(2)配合安裝後的軸 向間隙《1.5mm。
8、 根據權利要求6、 7所述的內置式循環壓縮機用電動機，其特徵在於殼體(1)上的各 配合孔(11) Dl、 D2、 D3和軸向端面(13) Hl、 H2均是使用鏜杆刀(14)加工。
全文摘要
一種內置式循環壓縮機用電動機，它主要包括殼體、轉軸、轉子鐵芯、定子鐵芯和線圈，其線圈的上、下層繞組之間的連接處設連接頭和隔離間距S。它採用於線圈的上、下層繞組之間的連接處設連接頭和隔離間距S及使用氬弧焊焊接和採用鏜杆刀加工殼體各配合孔與軸向端面的技術方案，克服了現有內置式循環壓縮機用電動機的使用壽命短、運行穩定性差、生產效率低和維護、維修不方便的缺陷。它適合於化工行業中特別是18萬噸合成氨和30萬噸尿素企業的生產用設備。
文檔編號H02K3/04GK101453140SQ20081014327
公開日2009年6月10日 申請日期2008年9月24日 優先權日2008年9月24日
發明者郭正華 申請人:湘潭市金陽電機修制有限責任公司