交流電機的通風冷卻裝置製造方法
2023-10-11 14:13:39
交流電機的通風冷卻裝置製造方法
【專利摘要】本發明是一種交流電機的通風冷卻裝置，包括冷卻背包風機、風道軟接頭和風道集風接口；冷卻背包風機包括風機機殼、安裝在風機機殼上的風機電機、安裝於風機機殼內的離心式葉輪、弧形集風器和空氣冷卻背包；離心式葉輪安裝在風機電機的出軸上，弧形集風器套設在離心式葉輪上，空氣冷卻背包抵接在弧形集風器上並安裝在風機機殼的進風端外壁上，風道集風接口安裝在風機機殼的出風埠上，風道軟接頭的一端安裝在風道集風接口上，其另一端與罩殼連接。本發明的交流電機的通風冷卻裝置可使交流電機溫升正常、其繞組絕緣穩定，有效地防止了絕緣材料老化變脆，延長了電機使用壽命，並且通風冷卻裝置便於安裝，通風效果好，穩定性高，便於維護。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種交流電機，具體說有關一種交流電機的通風冷卻裝置。 交流電機的通風冷卻裝置
【背景技術】
[0002] 交流電機在各行業，如鋼鐵、電力、煤炭、造紙、醫藥造紙等領域運用十分廣泛。交 流電機溫升正常與否，不僅跟它的工作負荷有關，而且跟它的工作制有關。電機工作制的選 擇，通常根據現場的工況而定。但在實際使用過程中，許多電機發生絕緣故障，不是絕緣材 料不好，而是在運行過程時常發生因負載偏大，電機通風冷卻效果不理想，造成電機最高 溫度超過繞組絕緣材料的最大允許值，超過這一限度時，將使絕緣材料老化變脆使電機使 用年限大大縮短，甚至引起電機內的繞組匝間短路，使電機無法正常運行。要確保電機絕緣 良好，不僅要選擇良好的絕緣材料，完善交流傳動保護裝置，而且更要解決電機通風冷卻問 題。
[0003] 目前帶有冷卻風機的交流電機的結構如圖1所示，包括冷卻風機35和交流電機 11' ；交流電機11'包括電機傳動側出軸1、定子繞組2、轉子3、散熱片4、編碼器接手5、編 碼器6 ;冷卻風機35包括軸流式葉輪7、風機電機8和風葉罩殼9。風葉罩殼9焊接有一個 安裝板9'，風機電機8固定在安裝板9'上，軸流式葉輪7安裝在風機電機8的出軸8'上。 上述交流電機11'在電機非負荷側罩殼9內安裝獨立風機35進行冷卻的方式在使用過程 中存在以下問題：
[0004] 電機的散熱效果差：該冷卻風機35採用軸流式葉輪7其特點是風量較大、風壓偏 低、冷卻效果不夠理想。電機11'在額定負載下運行，其冷卻風機35能控制電機11'的溫 度在理想範圍內；但當電機1Γ在超額定負載情況下運行，冷卻風機35就不能滿足電機1Γ 的散熱需要。其主要原因是風壓偏低，電機11'產生熱量在散熱片4上短時間不易散發，這 會引起電機11'溫度偏高，造成其絕緣材料老化變脆而使電機11'使用年限大大縮短，甚至 使電機繞組2產生匝間短路。
[0005] 風機電機8由於受到頻繁負荷衝擊產生頻繁振動而溫升：風機電機8是安裝在風 葉罩殼9內的安裝板9'上，主電機是夾送輥電機(如功率：550KW，轉速：1200轉/分鐘)，帶 鋼在進入夾送輥時衝擊負荷較大，風葉罩殼9會產生明顯振動，安裝在風葉罩殼9內的風機 電機8隨之振動。由於熱軋生產的節奏較快，平均每3分鐘軋制一卷，也就是說平均3分鐘 帶鋼進入夾送輥一次，帶鋼在夾送輥內工作時間約2. 5分鐘左右，由於主電機頻繁受到衝 擊負荷的影響，引起安裝在風葉罩殼9內的風機電機8頻繁振動，從而引起風機電機8的軸 承發熱，造成風機電機8的電流上升，溫度偏高，使用壽命縮短，冷卻效果降低，且故障頻率 較高，直接影響主電機11'的散熱。
[0006] 主電機11'內有編碼器6,較多的粉塵、油汙吸附在編碼器6的表面，使之散熱不 好，影響其精度；安裝編碼器上的編碼器接手5沾滿了粉塵、油汙，容易引起彈性接手緩衝 性能變差，使編碼器6產生計算誤差；較多的粉塵、油汙吸附在葉輪7的葉片上，使風機35 的輸出效率降低，並且使葉輪7動平衡穩定性變差。
[0007] 綜上所述，原有交流電機在通風冷卻方面存在以上缺陷，不僅影響主電機的絕緣、 縮短其使用壽命，而且影響產生產的節奏。要確保主電機散熱效果良好，延長其使用壽命， 尤其是保證正常生產節奏，必須對原有主電機的冷卻裝置進行改進。
【發明內容】
[0008] 本發明的目的是提供一種交流電機的通風冷卻裝置，可降低其中風機電機的故 障、有效提高交流電機的通風冷卻效果，以確保交流電機繞組絕緣的穩定性，從而保證交流 電機正常運行。
[0009] 本發明的交流電機的通風冷卻裝置，所述交流電機包括罩殼，所述通風冷卻裝置 包括冷卻背包風機、風道軟接頭和風道集風接口；其中，所述冷卻背包風機包括風機機殼、 安裝在所述風機機殼上的風機電機、安裝於所述風機機殼內的離心式葉輪、弧形集風器和 空氣冷卻背包；所述離心式葉輪安裝在所述風機電機的出軸上，所述弧形集風器套設在所 述離心式葉輪上，所述空氣冷卻背包抵接在所述弧形集風器上並安裝在所述風機機殼的進 風端外壁上，所述風道集風接口安裝在所述風機機殼的出風埠上，所述風道軟接頭的一 端安裝在所述風道集風接口上，所述風道軟接頭的另一端與所述罩殼連接。
[0010] 所述離心式葉輪採用大直徑的葉輪，在所述葉輪上布置有多個弧形長葉片，並在 葉輪內均布安裝有3個直杆。
[0011] 所述空氣冷卻背包內設有過濾器。
[0012] 所述過濾器呈摺疊的Μ型結構，並由複合型過濾材料製成。
[0013] 所述風機電機的外殼形成有法蘭和底腳，法蘭與所述風機機殼的法蘭連接。
[0014] 所述風機機殼上還安裝有風壓檢測器。
[0015] 所述風道軟接頭包括一體的骨架層、分別包覆在骨架層內、外側的內膠層和外膠 層、位於兩端的增強圈、以及軟接頭前端法蘭和軟接頭後端法蘭；所述風道軟接頭的一端通 過所述的後端法蘭安裝在所述風道集風接口的法蘭上，所述風道軟接頭的另一端通過所述 前端法蘭與所述罩殼連接。
[0016] 本發明的有益效果是：由於採用離心式葉輪，並對其結構進行優化，增加了風壓、 風量，減少了氣流損失，確保了離心式葉輪高速旋轉時具有高強度、剛度、動平衡穩定性；由 於將風機電機與交流電機分離，風機電機為底腳和法蘭的安裝形式，避免了風機電機軸承 發熱、風機電機電流上升、溫升偏高、效率下降、使用壽命縮短和故障頻率較高的問題；由於 裝有空氣冷卻背包，實現了低阻高效和淨化進入風機內的空氣；由於採用風道軟接頭，具有 很好避震的作用，便於拆裝。總之，本發明的交流電機的通風冷卻裝置可避免了交流電機 的溫度超過最高上限值，使交流電機溫升正常、其繞組絕緣穩定，有效地防止了絕緣材料老 化變脆，延長了電機使用壽命，並且通風冷卻裝置便於安裝，通風效果好，穩定性高，便於維 護，尤其適用於高速旋轉及衝擊性負荷的交流電機上使用。本發明的通風冷卻裝置可以在 負載偏高，通風冷卻效果差的交流電機上推廣應用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017] 圖1是現有的具有風機冷卻裝置的交流電機的結構示意圖；
[0018] 圖2是本發明一個實施例的交流電機的通風冷卻裝置與交流電機裝配總成示意 圖；
[0019] 圖3是圖2中的交流電機的結構示意圖；
[0020] 圖4是圖2實施例中的交流電機的通風冷卻裝置的分解立體圖；
[0021] 圖5是圖2實施例中的風道軟接頭的縱向剖視圖；
[0022] 圖6是圖2實施例中的風道集風接口的示意立體圖；
[0023] 圖7是圖2實施例中的冷卻背包風機的分解立體圖；
[0024] 圖8是圖7中的風機機殼的示意立體圖；
[0025] 圖9a是圖7中的離心式葉輪的示意立體圖；
[0026] 圖9b是圖9a的離心式葉輪中的葉片的示意圖；
[0027] 圖10a是圖7中的弧形集風器的示意立體圖；
[0028] 圖10b是圖10a的弧形集風器的主視圖；
[0029] 圖11a是圖7中的空氣冷卻包的俯視圖；以及
[0030] 圖lib是圖11a的前視圖。
【具體實施方式】
[0031] 為讓本發明的上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，以下結合附圖對本發明的具 體實施方式作詳細說明。首先需要說明的是，本發明並不限於下述【具體實施方式】，本領域的 技術人員應該從下述實施方式所體現的精神來理解本發明，各技術術語可以基於本發明的 精神實質來作最寬泛的理解。圖中相同或相似的構件採用相同的附圖標記表示。
[0032] 本發明一個實施例的交流電機的通風冷卻裝置，其結構及各部分連接關係和位置 關係如圖2至圖lib所示。本發明的通風裝置設置在交流電機的罩殼9之外，如圖2和3 所示。如圖2所示，該實施例的交流電機的通風冷卻裝置包括冷卻背包風機36、風道軟接頭 13和風道集風接口 14。冷卻背包風機36包括風機機殼16、安裝在風機機殼上的風機電機 15、位於所述風機機殼內的離心式葉輪17、弧形集風器18和空氣冷卻背包19,如圖7所示。 其中，離心式葉輪安裝在風機電機15的出軸上，弧形集風器18套設在離心式葉輪17上，空 氣冷卻背包19抵接在弧形集風器18上並安裝在風機機殼16的進風端外壁上即通過冷卻 背包法蘭35 (見圖11a)與風機機殼進風接口 29相連接。風道集風接口 14安裝在風機機 殼16的出風埠上即其風道接口 26 (見圖6)與風機機殼出風接口 27相連接。風道軟接 頭13,如圖5所示，包括一體的骨架層22、分別包覆在骨架層內、外側的內膠層20和外膠層 21、位於兩端的增強圈24、以及軟接頭前端法蘭12和軟接頭後端法蘭23。風道軟接頭13 的一端通過後端法蘭23安裝在風道集風接口 14的法蘭上即與風道法蘭接口 25 (見圖6) 相連接，風道軟接頭13的另一端則通過前端法蘭12與罩殼9連接並與其連通。
[0033] 空氣冷卻背包19,如圖11a和圖lib所示，包括空氣冷卻背包箱體34、安裝在箱體 進口端上的冷卻背包進風口網罩32、在箱體34內的過濾器33以及冷卻背包法蘭35。過濾 器33是一種低阻高效過濾器，呈摺疊的Μ型結構，並由複合型過濾材料製成。空氣冷卻背 包19的作用是淨化進入風機內的空氣。
[0034] 風機電機15的外殼形成有法蘭和底腳（未標示)，法蘭與所述風機機殼16的法蘭 連接(未標示)。在風機機殼16上還安裝有風壓檢測器30,如圖8所示。風機機殼通過其安 裝支架28固定安裝在場地的基礎上。
[0035] 為了滿足交流電機11即主電機的通風冷卻，對本發明的離心式葉輪17的結構進 行了以下改進：放大離心式葉輪的直徑，例如比普通的放大25%，目的是增加風壓；增加葉 片的長度，例如比普通的放大32%，目的是增加風量；改變葉輪的葉片形狀，將原平板葉片 改為弧形葉片31，目的是改變流量，減少氣流損失；在離心式葉輪17上裝有3個直杆17'， 其作用確保高速旋轉的離心式葉輪強度好、剛度大，動平衡穩定。改進後的離心式葉輪7如 圖9a和圖9b所示。
[0036] 風機電機15的安裝方式選用底腳和法蘭的安裝形式。由於對離心式葉輪的結構 進行了改進，增加了離心式葉輪17的實際輸出功率，風機電機工作採用連續運行方式，要 保證其運行的穩定性，風機電機輸出功率應〈80%額定功率左右；考慮以上因素，風機電機 15的額定功率選用為5. 5KW。（原風機電機功率為3KW，電機工作在滿負荷狀態，通風量也不 能滿足主電機的通風冷卻）。
[0037] 本發明的通風冷卻裝置與交流電機即主電機11通過風道軟接頭13連接，具有以 下優點：風道軟接頭13起到避震的作用；當主電機11受到負荷衝擊產生振動時，由於風道 軟接頭13有避震作用，使振動能量不能傳遞給通風冷卻裝置，確保通風冷卻裝置的風機電 機15穩定運行；便於拆裝：如主電機11或通風冷卻裝置內的風機電機15需維護保養時，只 要將風道軟接頭13拆卸即可。
[0038] 本發明的通風冷卻裝置改變了原交流電機的冷卻方式，避免了電機的溫度超過上 線報警值（ll〇°C )，使電機溫升正常、繞組絕緣穩定，有效地防止了絕緣材料老化變脆，延長 了電機使用壽命。
[0039] 現進一步具體說明本發明實施例的改進部分所起的作用和與現有技術相比較所 達到的有益效果。
[0040] 原風機電機8安裝在風葉罩殼9內固定在安裝板9'上，如圖1所示，因主電機頻 繁振動，引起風機電機軸承發熱，風機電機電流上升、溫升偏高、效率下降、使用壽命縮短， 故障頻率較高。本發明採用分離式通風冷卻方式，將風機電機15與交流電機即主電機11 分離，如圖2所示，風機電機15為底腳+法蘭的安裝形式，避免了主電機11的振動傳遞給 通風冷卻裝置。由於對離心式葉輪17的結構進行了改進，增加葉輪的實際輸出功率，風機 電機工作制可為連續運行方式，並保證其運行的穩定性
[0041] 原有冷卻風機安裝在電機非負荷側罩殼9內，沒有空氣冷卻背包；本發明加裝空 氣冷卻背包19,其結構緊湊，背包內的過濾器33採用複合型過濾材料加工製作，過濾材料 摺疊成Μ型結構，通風面積為冷卻背包進風口網罩32的1.8倍，實現了低阻高效的功能，淨 化進入風機內的空氣。在風機機殼16上安裝了風壓檢測器30,當過濾器汙染阻力增加，通 風量降低，當過濾器阻力達到180Pa時，風壓檢測器30報警，提示過濾器已到使用壽命需更 換。空氣冷卻背包的作用有以下幾點：①避免空氣中粉塵、油汙吸附在編碼器6的表面的主 電機內有編碼器，使之散熱不好，精度下降；②避免空氣中粉塵、油汙沾吸附在彈性接手5 上，使之緩衝性能變差，造成編碼器計算誤差；③避免空氣中粉塵、油汙沾吸附在離心式葉 輪17的葉片31上，使風機的輸出效率降低，並且使葉輪動平衡穩定性變差。
[0042] 風道軟接頭13具有收縮性好、強度大，它的優點是：①風道軟接頭13具有很好避 震的作用；當主電機受到負荷衝擊產生振動時，由於風道軟接頭的避震作用，使振動能量不 能傳遞給通風冷卻裝置，確保通風冷卻裝置的風機電機15穩定運行②便於拆裝：如主電機 11、編碼器6、通風冷卻裝置內的風機電機15等需檢查、維護保養時，將風道軟接頭13拆卸 即可。
[0043] 總之，本發明的交流電機的通風冷卻裝置具有通風量大，穩定性高的特點，避免了 電機的溫度超過最高上限值，使電機溫升正常、繞組絕緣穩定，有效地防止了絕緣材料老化 變脆，延長了電機使用壽命；通風冷卻裝置便於安裝，通風效果好，穩定性高，便於維護，尤 其適用於高速旋轉及衝擊性負荷的交流電機上使用。
[0044] 本發明的通風冷卻裝置在實際使用中被證明具有上述優點：
[0045] 1.用於2050主軋線卷取2#夾送輥主電機，主要的功能是將軋制的鋼板送入到卷 取機上。在軋制高強鋼、管線鋼時，電機的最大電流為額定電流的2. 5倍，電機的繞組溫度 上升較快，由於本發明的通風冷卻裝置的通風良好，主電機的冷卻效果明顯，電機的繞組溫 度有效地控制在65°C以下。
[0046] 2.用於2050主軋線卷取3 #夾送輥主電機，帶鋼在卷取過程中發生故障，帶鋼堆 積在捲筒與3 #夾送輥之間，處理廢鋼是通過3 #夾送輥的反向點動，在3 #夾送輥點動過 程中，主電機長時間的超負荷運行，即相當於電機堵轉，電機的溫度在1 一 2分鐘內上升至 極限報警溫度（ll〇°C )，由於主電機通風冷卻效果明顯，主電機在8 - 10分鐘左右溫度下降 至80°C左右，一旦廢鋼處理結束，主電機溫度迅速下降至60°C左右，有效地控制了繞組絕 緣的老化，確保主電機溫升正常穩定運行。
[0047] 應理解，在閱讀了本發明的上述講授內容之後，本領域技術人員可以對本發明作 各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定的範圍。
【權利要求】
1. 一種交流電機的通風冷卻裝置，所述交流電機包括罩殼，其特徵在於，所述通風冷卻 裝置包括冷卻背包風機、風道軟接頭和風道集風接口；其中，所述冷卻背包風機包括風機機 殼、安裝在所述風機機殼上的風機電機、安裝於所述風機機殼內的離心式葉輪、弧形集風器 和空氣冷卻背包；所述離心式葉輪安裝在所述風機電機的出軸上，所述弧形集風器套設在 所述離心式葉輪上，所述空氣冷卻背包抵接在所述弧形集風器上並安裝在所述風機機殼的 進風端外壁上，所述風道集風接口安裝在所述風機機殼的出風埠上，所述風道軟接頭的 一端安裝在所述風道集風接口上，所述風道軟接頭的另一端與所述罩殼連接。
2. 根據權利要求1所述的交流電機的通風冷卻裝置，其特徵在於，所述離心式葉輪採 用大直徑的葉輪，在所述葉輪上布置有多個弧形長葉片，並在葉輪內均布安裝有3個直杆。
3. 根據權利要求1所述的交流電機的通風冷卻裝置，其特徵在於，所述空氣冷卻背包 內設有過濾器。
4. 根據權利要求3所述的交流電機的通風冷卻裝置，其特徵在於，所述過濾器呈摺疊 的Μ型結構，並由複合型過濾材料製成。
5. 根據權利要求1所述的交流電機的通風冷卻裝置，其特徵在於，所述風機電機的外 殼形成有法蘭和底腳，法蘭與所述風機機殼的法蘭連接。
6. 根據權利要求1所述的交流電機的通風冷卻裝置，其特徵在於，所述風機機殼上還 安裝有風壓檢測器。
7. 根據權利要求1所述的交流電機的通風冷卻裝置，其特徵在於，所述風道軟接頭包 括一體的骨架層、分別包覆在骨架層內、外側的內膠層和外膠層、位於兩端的增強圈、以及 軟接頭前端法蘭和軟接頭後端法蘭；所述風道軟接頭的一端通過所述的後端法蘭安裝在所 述風道集風接口的法蘭上，所述風道軟接頭的另一端通過所述前端法蘭與所述罩殼連接。
【文檔編號】F04D29/28GK104065206SQ201310086859
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2013年3月18日 優先權日:2013年3月18日
【發明者】盧海峰, 郭耀武, 謝捷, 沈亮財, 陳勤, 沈榮, 胡強, 葉士欽, 王春彬, 吳榮華 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司