CN101976911B - 一种隔爆型卧式电动机及卧式电动机内置式冷凝结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种卧式电动机内置式冷凝结构，包括套装在定子与转子之间的套筒，所述套筒与机壳之间形成用于容置定子的密封腔，所述密封腔内承载有冷却介质，所述冷却介质上方的壳体内侧设置有冷凝管，所述冷凝管的进口和出口分别位于所述机壳的外部。采用本发明所提供的卧式电动机内置式冷凝结构能够将蒸发冷却技术应用于隔爆型电动机等对密封要求较高的电动机，扩大了蒸发冷却技术的应用范围，并且结构简单。此外，本发明还提供了一种具有上述卧式电动机内置式冷凝结构的隔爆型卧式电动机。

Description

一种隔爆型卧式电动机及卧式电动机内置式冷凝结构

技术领域

本发明涉及电动机冷凝技术领域，尤其涉及一种电动机内置式冷凝结构，此外，本发明还涉及电动机领域，尤其涉及一种隔爆型异步电动机。

背景技术

随着电子技术的发展，电动机在工农业生产、交通运输、国防、商业及家用电器、医疗电器设备等各方面广泛应用，为泵类、风机类或者压缩机类设备提供动力。在通常情况下，电动机除按规定的检修期检查外，不允许出现临时故障或者停机维修，用户对该设备的使用要求是可靠、平稳，以便保证大工业生产的连续进行。电动机在运转过程中发生故障的原因有很多，但电动机过热是常见的故障原因。

目前，电动机的散热较常规的做法是采用风冷却的方式，此外，对于水轮发电机和汽轮发电机可以采用蒸发冷却的冷却方式。蒸发冷却方式使定子浸泡的各部分均匀冷却，无局部过热点，是一种具有发展潜力的电动机冷却方式。以蒸发冷却汽轮发电机的冷却方式为例来说明现有技术中所采用的冷却结构。

该结构中，在定子和转子之间设置有绝缘密封筒，绝缘密封筒的两端与机壳密封连接，这样就将绝缘密封筒与机壳一起将整个定子完全密封在一个腔体内。腔体内充放有低沸点、高绝缘、不燃烧、无毒、化学性质稳定的液态蒸发冷却介质，定子完全浸在蒸发冷却介质中。在机壳顶端外部设置有水冷凝装置，即将水冷凝装置安装在机壳外部，在水冷凝装置与机壳的外壳顶部之间通过螺栓孔等紧固件连接，实现定子的蒸发冷却。

上述冷凝结构仅能在普通的电动机上使用，不能应用于隔爆型异步电动机这种对密封要求较高的电动机。这是由于隔爆型异步电动机多应用于矿山、冶炼等各类爆炸性危险环境中，在工作过程中电动机运行中产生的火花会给生产带来很大的安全隐患，其应能承受通过外壳任何接合面渗透到外壳内部的可燃性混合物在内部爆炸而不损坏，并且不会引起外部爆炸性环境的点燃。按照隔爆型电动机的结构规范，其壳体与机座不能有外露的连接部件或者零件，比如不能有露出的螺丝等，并且对于隔爆结合面也有相应的参数要求。因此，现有技术中将冷凝装置整体与电动机机壳外部连接的方式并不能适用于对密封要求较高的隔爆型电动机。

因此，提供一种能应用于隔爆型电动机这种对密封要求较高的电动机的蒸发冷却结构是本领域技术人员所要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种卧式电动机的内置式冷凝结构，该内置式冷凝结构能够将蒸发冷却技术应用于隔爆型电动机等对密封性要求较高的电动机，结构简单。本发明的另一个目的是提供一种具备上述内置式冷凝结构的隔爆型异步电动机。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种卧式电动机内置式冷凝结构，包括套装在定子与转子之间的套筒，所述套筒与机壳之间形成用于容置定子的密封腔，所述密封腔内承载有冷却介质，所述冷却介质上方的壳体内侧设置有冷凝管，所述冷凝管的进口和出口分别位于所述机壳的外部。

优选地，所述套筒的两端与所述机壳密封连接，所述冷凝管与所述机壳的连接处密封。

优选地，还包括分别设置在所述定子两侧的侧壁部件，所述冷凝管穿过两侧的所述侧壁部件并与所述侧壁部件封固连接，所述侧壁部件与所述机壳和所述套筒构成所述密封腔。

优选地，所述侧壁部件为环状板，所述侧壁部件的外缘与所述机壳连接，且两侧所述侧壁部件的内缘分别与所述套筒的两端部连接。

优选地，所述侧壁部件与所述套筒之间通过连接件连接，所述连接件包括套装于所述套筒外沿的筒部，沿所述筒部外侧端面周向设置法兰部，所述法兰部与所述侧壁部件的内缘连接。

优选地，所述连接件的法兰部和所述侧壁部件的内缘均设置有螺纹孔，所述连接件与所述侧壁部件之间通过螺纹紧固件密封连接。

优选地，所述套筒与所述机壳的两侧壳体连接，所述侧壁部件包括环状部和筒状部，所述环状部设置于所述筒状部的外沿周向位置，所述环状部与所述机壳的顶部壳体连接，所述筒状部与所述机壳的侧部壳体连接，所述环状部设置有用于安装冷凝管的安装孔。

优选地，所述冷凝管具体为通风管。

优选地，所述冷凝管的管体与所述定子之间设置有固定板。

本发明还提供了一种隔爆型卧式电动机，包括机壳，所述机壳内设置有定子，所述定子内设置有转子，所述隔爆型卧式电动机采用上述任一项所述的内置式冷凝结构。

本发明所提供的卧式电动机内置式冷凝结构，包括套装于定子和转子之间的套筒，套筒和机壳之间形成能够容置定子的密封腔，密封腔内承载有冷却介质，定子浸在冷却介质中，在冷却介质的上方设置有冷凝管，冷凝管的进口和出口分别位于机壳的外部。电动机工作时，被单独密封的定子由于各种损耗产生大量热量，使充满在其周围的液态冷却介质温度升高，直到达到饱和温度沸腾，冷却介质吸热汽化上浮，遇到位于冷却介质上方的冷凝管，由于冷凝管与汽化的冷却介质之间存在温差，汽化的冷却介质将热量传递给冷凝管后液化，又滴回到冷却介质中。采用内置式冷凝结构，将蒸发冷却技术中的冷凝装置设置在机壳内，使蒸发冷却的冷凝过程在电动机的机壳内完成。本发明中的冷凝管进口和出口分别设置在机壳的外部，即将冷凝装置的动力装置设置在机壳外，不会影响对其正常的维护保养，仅将起到冷却作用的冷凝管设置在机壳内，使冷凝管与定子密封在同一密封腔内；显然，本方案的外设接口较少，机壳上待密封部位也相应的减少，从而能将蒸发冷却技术可靠的应用于隔爆型异步电动机等对密封要求较高的电动机。

在另一种优选的实施方式中，本发明所提供的内置式冷凝结构还包括位于定子两侧的侧壁部件，该侧壁部件为环状板其外缘与机壳连接，且两侧所述侧壁部件的内缘分别与所述套筒的两端部连接，冷凝管穿过两侧侧壁部件并与侧壁部件封固连接，套筒与侧壁部件以及机壳构成了密封腔。采用这种结构，不仅能够实现蒸发冷却技术在隔爆型异步电动机等对密封要求较高的电动机上的应用，并能解决套筒与机壳连接工艺复杂，密封腔的实现不方便的问题，简化密封腔的实现工艺，减少介质的使用量。

附图说明

图1为本发明所提供的卧式电动机内置式冷凝结构的示意图；

图2为本发明所提供的卧式电动机内置式冷凝结构一种具体实施方式的示意图；

图3为图2所示卧式电动机内置式冷凝结构所提供的侧壁部件的主视图；

图4为图2所示A处的局部放大图；

图5为图2所示卧式电动机内置式冷凝结构所提供的连接件的右视图；

图6为图2所示卧式电动机内置的冷凝结构所提供的连接件的主视图；

图7为本发明所提供的卧式电动机内置式冷凝结构的另一种具体实施方式的示意图；

图8为图7所示卧式电动机内置式冷凝结构所提供的侧壁部件的剖视图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种卧式电动机内置式冷凝结构，该内置式冷凝结构能够将蒸发冷却技术应用于隔爆型电动机等对密封要求较高的电动机，扩大了蒸发冷却技术的应用范围，并且结构简单。本发明的另一核心是提供一种具有上述内置式冷凝结构的隔爆型卧式电动机。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本发明所提供的卧式电动机内置式冷凝结构的示意图。

如图中所示，套筒4套装在定子2和转子6之间，套筒4用于将定子2单独密封，其与机壳3之间形成能够容纳定子2的密封腔，在密封腔内充放有冷却介质5，定子2浸在冷却介质5中，冷却介质5可以是具有低沸点、高绝缘、不燃烧、化学性质稳定等特点的任何冷却液，在冷却介质5的上方设置有冷凝管1，冷凝管1的进口和出口设置在机壳3的外部。

套筒4由于设置在定子2和转子6之间，因此，套筒4应当选用绝缘的、非导磁的材料。

这里套筒4与机壳3之间所形成的密封腔，可以是仅由两者密封形成密封腔，也可以借助其他的部件在套筒4和机壳3之间形成密封腔。

电动机运行前，先将密封腔抽成一定程度的真空，将常温下为液态的冷却介质5质充入密封腔体内，冷却介质5可以浸没定子铁心，将定子2完全浸泡。但最好不要充入过多的冷却介质5，以免减小密封腔内的蒸发空间，导致压力过大，沸点温度上升等不良现象出现。电动机运行时，定子2整体因各种损耗产生大量的热，加热了密封腔内的冷却介质5，液态的冷却介质5温度升高，直到达到饱和温度沸腾，冷却介质5吸热汽化上浮，遇到位于冷却介质5上方的冷凝管1，由于冷凝管1与汽化的冷却介质5之间存在温差，汽化的冷却介质5将热量传递给冷凝管1后液化，又滴回到冷却介质5中，这样就将定子2的热量及时散到电动机的外部，形成自循环的蒸发冷却过程。

采用上述冷凝结构，将冷凝管1设置在机壳3内并与定子2密封在同一密封腔内，也就是将冷却介质5汽化后的二次冷凝过程，在电动机的内部完成，不需要设置外置的水冷凝装置。这样就将蒸发冷却技术应用到隔爆型电动机等对密封要求较高的电动机中，扩大了蒸发冷却技术的应用范围，并且结构简单。

套筒4与机壳3两者密封构成密封腔的情况如图中所示，此时，应当将套筒4与机壳3之间采用密封连接的方式，在冷凝管1与机壳3的连接处也采用密封连接。可以采用焊接或者密封件将套筒4与机壳3、冷凝管1与机壳3密封。

采用这种方式不需要其他的辅助部件就可以很方便的解决本发明所要解决的技术问题，将冷凝管1与定子2密封同一密封腔体内，实现定子2的蒸发冷却。

请参考图2，图2为本发明所提供的卧式电动机内置式冷凝结构一种具体实施方式的示意图。

如图中所示，在定子25两侧设置有侧壁部件22，冷凝管23穿过两侧的侧壁部件22并与侧壁部件22封固连接，侧壁部件22与机壳21和套筒27构成密封腔，冷却介质26充放在密封腔内。

此种实施方式即为前述提到的利用其他的部件在套筒与机壳之间形成密封腔。设置侧壁部件22可以简化加工过程，原本需要在机壳21上设置安装孔，将冷凝管23与机壳21进行封固连接，增加侧壁部件22后只要在侧壁部件22上进行加工即可，使加工更为简便。

在定子25与冷凝管23管体之间设置有固定板24。对于一些大型电动机，设置固定板24可以保证部件之间的结构紧凑，尤其在非正常的状态下，比如电动机发生爆炸时，可以防止部件过于散落，对施工带来更大的危害。

固定板24与冷凝管23和定子25的安装方式可以根据加工需要采用焊接或者其他方式。

此外，套筒27靠近转子的内壁在加工制造过程中由于拔模的需要，形成很小锥度，一般不超过5度，从而在定子25和转子28之间形成楔形气隙，有助于转子28的散热。

具体地，请参考图3，图3为图2所示卧式电动机内置式冷凝结构所提供的侧壁部件的主视图。

侧壁部件22为环状板，侧壁部件22的外缘与机壳21连接，且位于定子25两侧的侧壁部件22的内缘分别与套筒27的两端部连接，侧壁部件22相应的设置有用于安装冷凝管23的安装孔221。安装孔221的在侧壁部件22上的具体位置根据安装需要进行设置，如图中所示，安装孔221只设置在侧壁部件22的局部。此外，安装孔221的形状可以根据冷凝管23的结构形状相应设置。

侧壁部件22设置为环形板，不仅能够实现蒸发冷却技术在隔爆型异步电动机等对密封要求较高的电动机上的应用，并能解决套筒与机壳连接工艺复杂，密封腔的实现不方便的问题，简化密封密封腔的实现工艺。同时侧壁部件22与套筒27连接与机壳21构成密封腔，相比于套筒与机壳连接够成密封腔，只利用了定子两端的小部分空间，不必耗费大量的介质。

侧壁部件22的外缘与机壳21可以采用焊接密封或者其他密封连接方式，其内缘与套筒27的端部可以也采用焊接或者通过连接件连接等其他密封方式。

请参考图4、图5和图6，图4为图2所示A处的局部放大图，图5为图2所示卧式电动机内置式冷凝结构所提供的连接件的右视图，图6为图2所示卧式电动机内置的冷凝结构所提供的连接件的主视图。

如图4中所示，采用连接件29将侧壁部件22的内缘与套筒27连接。

由于套筒27采用的是绝缘材料，其材质与侧壁部件22焊接工艺较复杂，因此，通过连接件29连接侧壁部件22和套筒27能够使装配过程更为简便。

连接件29的材料优选为强度较高的环氧层压板，尤其有机硅环氧层压板具有较高机械强度、耐热性和介电性能，适于本发明中所使用的具有绝缘性能的套筒连接。当然，连接件29也可以为其他能够达到密封和强度要求的材料。

进一步地，如图5和图6所示，连接件29包括筒部292，筒部292套装于套筒27的外沿，沿筒部292外侧端面周向设置有法兰部291，法兰部291与侧壁部件22的内缘连接。

将连接件29设置为法兰部291和筒部292的组合，主要是根据侧壁部件22和套筒27的结构形式所进行的设置，更方便于连接件29与侧壁部件22和套筒27的安装。

连接件29的具体结构可以采用上述的形式，也可以为其他能起到密封连接的结构形式。

法兰部291与侧壁部件22的连接可以采用螺纹紧固件进行密封，此时，在法兰部291上均匀设置有若干法兰螺纹孔293，侧壁部件22上均匀设置有与法兰部螺纹孔293相应的侧壁螺纹孔222，螺纹紧固件插装在在法兰螺纹孔293和侧壁螺纹孔222之间。螺纹紧固件可以选用螺栓、螺丝钉等。

在法兰部291和侧壁部件22之间通过螺纹紧固件连接主要是为了方便部件的安装。两者也可以采用其他的连接方式。

请参考图7和图8，图7为本发明所提供的卧式电动机内置式冷凝结构的另一种具体实施方式的示意图，图8为图7所示卧式电动机内置式冷凝结构所提供的侧壁部件的剖视图。

如图中所示，在本实施方式中，套筒33设置在定子35与转子37之间，其两端与机壳32连接，侧壁部件31包括环状部311和筒状部312，环状部311设置在筒状部312的外沿周向，环状部311与机壳32的顶部壳体连接，筒状部312与机壳32的侧部壳体连接，在环状部311设置有用于安装冷凝管34的安装孔，侧壁部件31、机壳32和套筒33三者共同构成了容纳定子35的密封腔，密封腔内充放冷却介质36。

将侧壁部件31设置为环状部311和筒状部312的组合，能够将冷凝管34与机壳32密封，在机壳32上设置安装孔的加工，简化为冷凝管34与侧壁部件31的环状部311密封的方式，同时将侧壁部件31的筒状部312与机壳32密封连接，使侧壁部件31与机壳32和套筒33构成密封腔。

此外，筒状部312的直径可以大于定子35直径，也可以小于定子35的直径，当然在筒状部312不同直径的情况下，密封腔的容积会有不同，所承载的冷却介质的量也会有所不同，在保证冷却效果的前提下尽量减少冷却介质的用量为宜。

进一步地，上述任一实施方式中冷凝管具体为通风管。

采用通风管结构简单，并且风冷却技术成熟应用范围广泛。

具体地，通风管可以采用直管，插装在机壳之间，其进风口和出风口均设置在机壳的外部并分别设置在机壳的两侧，与定子密封在同一密封腔的管体之间不存在任何隔离。通风管的材料和尺寸可以根据电动机的尺寸、容量和损耗情况来确定，如采用铁材料，内径2-2.5毫米，管壁厚2毫米等。通风管使用铁材料能够方便通风管与机壳或者侧壁部件的焊接密封，当然通风管也可以采用铜或者铝等易于导热的材料。

此外，通风管也可以为盘形管，增加通风管与汽化冷却介质的接触面积，达到更高的冷却效率。在这种结构中，通风管的进风口和出风口同样均设置在机壳的外部。

进一步地，上述任一实施方式中的冷凝管具体可以为通水管。

在冷凝管中充放水作为冷却液体同样能够达到较好的冷却效果，并且水冷却也是一种常见的冷却方式，应用方便。

除上述卧式电动机内置式冷凝结构，本发明还提供了一种隔爆型卧式电动机，包括机壳，机壳内设置有定子，定子内设置有转子，该隔爆型卧式电动机采用上述内置式冷凝结构。需要说明的是，该隔爆型卧式电动机的其他结构部件请参考现有技术，本文不再赘述。

以上对本发明所提供的隔爆型卧式电动机及卧式电动机内置式冷凝结构进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种卧式电动机内置式冷凝结构，包括套装在定子与转子之间的套筒，所述套筒与机壳之间形成用于容置定子的密封腔，所述密封腔内承载有冷却介质，其特征在于，所述冷却介质上方的壳体内侧设置有冷凝管，所述冷凝管的进口和出口分别位于所述机壳的外部。

2.根据权利要求1所述的卧式电动机内置式冷凝结构，其特征在于，所述套筒的两端与所述机壳密封连接，所述冷凝管与所述机壳的连接处密封。

3.根据权利要求1所述的卧式电动机内置式冷凝结构，其特征在于，还包括分别设置在所述定子两侧的侧壁部件，所述冷凝管穿过两侧的所述侧壁部件并与所述侧壁部件封固连接，所述侧壁部件与所述机壳和所述套筒构成所述密封腔。

4.根据权利要求3所述的卧式电动机内置式冷凝结构，其特征在于，所述侧壁部件为环状板，所述侧壁部件的外缘与所述机壳连接，且两侧所述侧壁部件的内缘分别与所述套筒的两端部连接。

5.根据权利要求4所述的卧式电动机内置式冷凝结构，其特征在于，所述侧壁部件与所述套筒之间通过连接件连接，所述连接件包括套装于所述套筒外沿的筒部，沿所述筒部外侧端面周向设置法兰部，所述法兰部与所述侧壁部件的内缘连接。

6.根据权利要求5所述的卧式电动机内置式冷凝结构，其特征在于，所述连接件的法兰部和所述侧壁部件的内缘均设置有螺纹孔，所述连接件与所述侧壁部件之间通过螺纹紧固件密封连接。

7.根据权利要求3所述的卧式电动机内置式冷凝结构，其特征在于，所述套筒与所述机壳的两侧壳体连接，所述侧壁部件包括环状部和筒状部，所述环状部设置于所述筒状部的外沿周向位置，所述环状部与所述机壳的顶部壳体连接，所述筒状部与所述机壳的侧部壳体连接，所述环状部设置有用于安装冷凝管的安装孔。

8.根据权利要求1-7任一项所述的卧式电动机内置式冷凝结构，其特征在于，所述冷凝管具体为通风管。

9.根据权利要求1-7任一项所述的卧式电动机内置式冷凝结构，其特征在于，所述冷凝管的管体与所述定子之间设置有固定板。

10.一种隔爆型卧式电动机，包括机壳，所述机壳内设置有定子，所述定子内设置有转子，其特征在于，所述隔爆型卧式电动机采用上述1-9任一项所述的内置式冷凝结构。

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