煤礦帶式輸送機用高壓隔爆型三相異步電動機的製作方法

2023-11-10 12:19:23

本發明涉及電動機領域，特別涉及一種煤礦帶式輸送機用高壓隔爆型三相異步電動機。

背景技術：

帶式輸送機是現代煤礦關鍵的輸送工具，其可靠性直接影響煤礦行業的發展和效益。然而，近年來配套帶式輸送機的高壓電機卻在山西、寧夏、內蒙古等大型礦山頻頻出現電機啟動時間長、電機溫升高、轉子端環脫落或融化、槽楔脫落、定子燒毀等質量問題。從煤礦帶式輸送機的使用工況出發，主要原因為以下幾點：

1.與地面工廠環境相比，煤礦井下環境惡劣，溼度大(87％～100％)、粉塵濃度高(50～100mg/m3)，有的甚至有滲水的情況，對電機性能提出了更高的要求；

2.根據大型帶式輸送機長距離、高帶速、大功率的特點，要求電機功率很大，但是為了降低單機大容量電機對電網的衝擊影響，帶式輸送機在設計時均採用多機驅動，在實際應用中就存在電機功率不平衡的問題；

3.從採掘工作面運輸出來的煤炭常伴有矸石、鐵料、木棒等，為保證輸送系統運行安全需要將電機停機檢出，另外由於帶式輸送機控制系統故障原因，也要經常停機，這就造成帶式輸送機電機的頻繁重載啟動。

技術實現要素：

有鑑於此，本發明的目的在於提供一種煤礦帶式輸送機用高壓隔爆型三相異步電動機，可滿足煤礦帶式輸送機的負載特性要求，以避免電動機啟動時間長、電機溫升高、轉子端環脫落或融化、槽楔脫落、定子燒毀等質量問題，提升電動機的整體性能，延長使用壽命。

本發明的煤礦帶式輸送機用高壓隔爆型三相異步電動機，包括定子、轉子、冷卻裝置；所述定子包括機座和設置於機座內部的有繞組定子鐵心；所述轉子包括軸和設置在軸上的鼠籠轉子，所述軸一端伸出機座外形成軸伸端，另一端位於機座的端罩內形成非軸伸端，軸伸端和非軸伸端分別通過端蓋組件支撐於定子內；所述冷卻裝置包括導風筒、內風扇以及外風扇，所述導風筒和內風扇位於機座內，且固定在軸上，所述導風筒與內風扇連通，所述外風扇位於端罩內，且固定在軸的非軸伸端上。

進一步，所述機座採用ic411冷卻方式，機座外圓周上設置有若干漸變式散熱片。

進一步，所述端蓋組件包括用於對軸支撐的軸承件和設置在機座端部用於安裝軸承件的端蓋，所述端蓋以可拆卸的方式固定於機座端部，且端蓋內外端面設置有水平垂直分布的散熱筋，所述軸承件與端蓋連接處設有平面隔爆面，所述端蓋與機座連接處、軸承件與軸連接處分別設有圓筒隔爆面。

進一步，所述軸承件由深溝球軸承和柱軸承組成。

進一步，所述鼠籠轉子包括轉子鐵心、固定於轉子鐵心槽內的轉子導條以及固定於轉子導條兩端用於短路的轉子端環，所述轉子鐵心採用高導磁且相互絕緣的矽鋼片疊壓而成，所述轉子導條採用鋁條或銅條。

進一步，所述鼠籠轉子的電流密度不大於2.0a/mm2，轉子端環電流密度不大於1.1a/mm2，堵轉電流倍數不高於5.5。

進一步，所述有繞組定子鐵心包括定子鐵心和固定於定子鐵心槽內的定子線圈，所述定子鐵心採用高導磁且相互絕緣的矽鋼片疊壓而成，所述定子線圈採用變頻電磁線繞制而成。

進一步，所述有繞組定子鐵心電流密度不大於2.3a/mm2，堵轉轉矩倍數不低於1.2，最大轉矩倍數不低於2.5。

進一步，所述內風扇和外風扇均為雙向風扇，所述內風扇採用徑向離心式結構，外風扇採用盆式離心結構。

進一步，所述機座外壁上設置有出線裝置，所述出線裝置包括固定在機座上的輔助接線盒、接線盒支座以及固定在接線盒支座外部的主接線盒，所述機座與輔助接線盒和接線盒支座的連接處、主接線盒與接線盒支座的連接處分別設有止口隔爆面。

本發明的有益效果：本發明的煤礦帶式輸送機用高壓隔爆型三相異步電動機，能夠提高電機使用係數，不僅可解決帶式輸送機用電機功率分配不平衡引起過載問題，避免電控系統頻繁報警停機或電機燒毀，又可在電機表面堆積潮溼帶粘度粉塵降低機殼散熱能力的情況下，控制電機溫升；通過減少定子線圈匝數、調整轉子槽口形狀，能夠提高電機堵轉轉矩倍數和最大轉矩倍數、控制堵轉電流倍數，從而既可縮短電機啟動時間，降低轉子導條和轉子端環的啟動溫升，減小電流衝擊對繞組絕緣和轉子的損傷，也可滿足帶式輸送機頻繁重載啟動工況要求，能夠有效減少甚至杜絕繞組燒毀、定子槽楔脫落、轉子端環脫落等諸多問題。同時採用變頻電磁線及變頻絕緣體系以滿足變頻器供電需求。冷卻裝置採用內外雙向風路，在控制機械損耗以及外風路風速以達到保證效率達到gb30254-2013《高壓三相籠型異步電動機能效限定值及能效等級》2級能效要求、控制溫升的前提下，滿足帶式輸送機用電機多機驅動應急呼喚的通用要求。因此本發明能夠很好的適應煤礦帶式輸送機的負載特性，以避免電動機啟動時間長、電機溫升高、轉子端環脫落或融化、槽楔脫落、定子燒毀等質量問題，提升電動機的整體性能，延長使用壽命。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述：

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為圖1的側視圖。

具體實施方式

圖1為本發明的結構示意圖，圖2為圖1的側視圖，如圖所示：本實施例的煤礦帶式輸送機用高壓隔爆型三相異步電動機，包括定子、轉子、冷卻裝置；所述定子包括機座4和設置於機座4內部的有繞組定子鐵心；所述轉子包括軸1和設置在軸1上的鼠籠轉子，所述軸1一端伸出機座4外形成軸伸端，另一端位於機座4的端罩14內形成非軸伸端，軸伸端和非軸伸端分別通過端蓋組件支撐於定子內；所述冷卻裝置包括導風筒10、內風扇11以及外風扇13，所述導風筒10和內風扇11位於機座4內，且固定在軸1上，所述導風筒10與內風扇11連通，所述外風扇13位於端罩14內，且固定在軸1的非軸伸端上，通過軸1將鼠籠轉子所產生的電磁轉矩傳遞到電動機所拖動的負載，即輸出機械能。

本實施例中，所述機座4採用ic411冷卻方式，機座4外圓周上設置有若干漸變式散熱片，散熱效果好。

本實施例中，所述端蓋組件包括用於對軸1支撐的軸承件(軸伸端軸承件2、非軸伸端軸承件15)和設置在機座4端部用於安裝軸承件的端蓋(軸伸端端蓋3、非軸伸端端蓋12)，所述端蓋(軸伸端端蓋3、非軸伸端端蓋12)以可拆卸的方式固定於機座4端部，且端蓋(軸伸端端蓋3、非軸伸端端蓋12)內外端面設置有水平垂直分布的散熱筋，以增加散熱面積，提高整體散熱能力，所述軸承件(軸伸端軸承件2、非軸伸端軸承件15)與端蓋(軸伸端端蓋3、非軸伸端端蓋12)連接處設有平面隔爆面，所述端蓋(軸伸端端蓋3、非軸伸端端蓋12)與機座4連接處、軸承件(軸伸端軸承件2、非軸伸端軸承件15)與軸1連接處分別設有圓筒隔爆面，本實施例的軸伸端端蓋3、非軸伸端端蓋12分別通過螺栓固定在機座4兩端，軸伸端端蓋3、非軸伸端端蓋12與機座4的連接處分別設有圓筒隔爆面，所有隔爆面均符合gb3836.2-2010exdⅰ要求。。

本實施例中，所述軸承件由深溝球軸承和柱軸承組成，其中深溝球軸承既可承受軸向力又可承受徑向力，柱軸承則單獨承受徑向力。本實施例的軸伸端軸承件2、非軸伸端軸承件15分別通過螺栓與所對應的端蓋安裝固定，以支撐軸1平穩自如旋轉，並與軸伸端端蓋3、非軸伸端端蓋12一起作用確定鼠籠轉子的軸向定位，確保定子鐵心6、轉子鐵心7軸向對齊，除了可減少軸向磁拉力之外，還可充分利用有效鐵心原材料；同時該種軸承組合結構更適用於產生較大軸向力的風機負載，減少軸承故障，保證電機長期可靠運行。

本實施例中，所述鼠籠轉子包括轉子鐵心7、固定於轉子鐵心7槽內的轉子導條8以及固定於轉子導條8兩端用於短路的轉子端環9，所述轉子鐵心7採用高導磁且相互絕緣的矽鋼片疊壓而成，所述轉子導條8採用鋁條或銅條，本實施例的轉子導條8澆注或嵌入轉子鐵心7的槽內，鼠籠轉子能夠在有繞組定子鐵心產生的旋轉磁場下感應電動勢，並產生電磁轉矩，實現由電能轉化為機械能。

本實施例中，所述鼠籠轉子的電流密度不大於2.0a/mm2，轉子端環9電流密度不大於1.1a/mm2，堵轉電流倍數不高於5.5，通過調整轉子衝片槽口尺寸，控制堵轉電流倍數不高於5.5。

本實施例中，所述有繞組定子鐵心包括定子鐵心6和固定於定子鐵心6槽內的定子線圈5，所述定子鐵心6採用高導磁且相互絕緣的矽鋼片疊壓而成，所述定子線圈5採用變頻電磁線繞制而成，本實施例的定子線圈5嵌於定子鐵心6的槽內，定子線圈5按星形或三角形連接並通過三相交流電源產生旋轉磁場，其絕緣體系採用耐熱、耐潮、耐衝擊絕緣體系統，本實施例的定子線圈5採用聚醯亞胺薄膜-氟46符合薄膜繞包銅扁線，絕緣系統採用h級聚醯亞胺薄膜粉雲母帶，6kv半疊包5層，10kv半疊包8層，採用2640-2w低阻帶、熱縮性0.15x20中阻帶、熱縮性0.15x20高阻帶各半疊包1層，採用h級無溶劑浸漬樹脂vpi浸漆，滿足變頻器脈衝電源的使用要求，並設置有定子繞組加熱器，根據電機體積不同，加熱器功率為400～800w，以避免電機繞組受潮損壞。

本實施例中，所述有繞組定子鐵心電流密度不大於2.3a/mm2，堵轉轉矩倍數不低於1.2，最大轉矩倍數不低於2.5，通過減少定子線圈5匝數，控制堵轉轉矩倍數不低於1.1，最大轉矩倍數不低於2.5。

本實施例中，所述內風扇11和外風扇13均為雙向風扇，所述內風扇11採用徑向離心式結構，通過軸1帶動旋轉形成內風路供電機內部冷卻；外風扇13採用盆式離心結構，通過軸1帶動旋轉形成外風路供電機表面冷卻。本實施例的端罩14安裝在電動機非軸伸端，用於外風路進風及導風作用；內風扇11、外風扇13與導風筒10、端罩14一起構成電動機的冷卻裝置，冷卻風速和機械損耗按下表控制，並考慮低頻運行時其風速滿足電機散熱需求。

本實施例中，所述機座4外壁上設置有出線裝置，所述出線裝置包括固定在機座4上的輔助接線盒17、接線盒支座16以及固定在接線盒支座16外部的主接線盒18，所述機座4與輔助接線盒17和接線盒支座16的連接處、主接線盒18與接線盒支座16的連接處分別設有止口隔爆面，本實施例的輔助接線盒17通過螺栓與機座4安裝，用於軸承、有繞組定子鐵心溫度監控和加熱器供電；主接線盒18通過螺栓與接線盒支座16安裝，用於通入三相交流電源；主接線盒18與接線盒支座16連接處的外形和安裝孔排布均設計成圓形結構，主接線盒18可以在360°範圍內每隔一定角度(最小10°)靈活調整出線方向；所有隔爆面均符合gb3836.2-2010exdⅰ要求。

本實施例中外殼零部件之間採用圓筒、止口配合設計，提高外殼防護等級，一方面是為了防止水進入電機機殼內部，導致電機絕緣電阻下降、老化的問題，另一方面是防止粉塵進入電機機殼內部。圓筒形的設計使得接線盒任意方向旋轉以調整出線口方向更加方便。

本實施例中通過調整定子線圈5匝數n，定子鐵心6、轉子鐵心7長度l，定轉子槽型，轉子端環9形狀等電磁參數降低電機溫升，提高過載能力及啟動性能，合理分配鐵耗、銅耗，優化內風扇11、外風扇13降低機械損耗，提高效率。合理設計定轉子，使其固有頻率避開變頻範圍，避免電機運行引起共振。

最後說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗旨和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。