交流电机的通风冷却装置制造方法
【专利摘要】本发明是一种交流电机的通风冷却装置，包括冷却背包风机、风道软接头和风道集风接口；冷却背包风机包括风机机壳、安装在风机机壳上的风机电机、安装于风机机壳内的离心式叶轮、弧形集风器和空气冷却背包；离心式叶轮安装在风机电机的出轴上，弧形集风器套设在离心式叶轮上，空气冷却背包抵接在弧形集风器上并安装在风机机壳的进风端外壁上，风道集风接口安装在风机机壳的出风端口上，风道软接头的一端安装在风道集风接口上，其另一端与罩壳连接。本发明的交流电机的通风冷却装置可使交流电机温升正常、其绕组绝缘稳定，有效地防止了绝缘材料老化变脆，延长了电机使用寿命，并且通风冷却装置便于安装，通风效果好，稳定性高，便于维护。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种交流电机，具体说有关一种交流电机的通风冷却装置。 交流电机的通风冷却装置
【背景技术】
[0002] 交流电机在各行业，如钢铁、电力、煤炭、造纸、医药造纸等领域运用十分广泛。交 流电机温升正常与否，不仅跟它的工作负荷有关，而且跟它的工作制有关。电机工作制的选 择，通常根据现场的工况而定。但在实际使用过程中，许多电机发生绝缘故障，不是绝缘材 料不好，而是在运行过程时常发生因负载偏大，电机通风冷却效果不理想，造成电机最高 温度超过绕组绝缘材料的最大允许值，超过这一限度时，将使绝缘材料老化变脆使电机使 用年限大大缩短，甚至引起电机内的绕组匝间短路，使电机无法正常运行。要确保电机绝缘 良好，不仅要选择良好的绝缘材料，完善交流传动保护装置，而且更要解决电机通风冷却问 题。
[0003] 目前带有冷却风机的交流电机的结构如图1所示，包括冷却风机35和交流电机 11' ；交流电机11'包括电机传动侧出轴1、定子绕组2、转子3、散热片4、编码器接手5、编 码器6 ;冷却风机35包括轴流式叶轮7、风机电机8和风叶罩壳9。风叶罩壳9焊接有一个 安装板9'，风机电机8固定在安装板9'上，轴流式叶轮7安装在风机电机8的出轴8'上。 上述交流电机11'在电机非负荷侧罩壳9内安装独立风机35进行冷却的方式在使用过程 中存在以下问题：
[0004] 电机的散热效果差：该冷却风机35采用轴流式叶轮7其特点是风量较大、风压偏 低、冷却效果不够理想。电机11'在额定负载下运行，其冷却风机35能控制电机11'的温 度在理想范围内；但当电机1Γ在超额定负载情况下运行，冷却风机35就不能满足电机1Γ 的散热需要。其主要原因是风压偏低，电机11'产生热量在散热片4上短时间不易散发，这 会引起电机11'温度偏高，造成其绝缘材料老化变脆而使电机11'使用年限大大缩短，甚至 使电机绕组2产生匝间短路。
[0005] 风机电机8由于受到频繁负荷冲击产生频繁振动而温升：风机电机8是安装在风 叶罩壳9内的安装板9'上，主电机是夹送辊电机(如功率：550KW，转速：1200转/分钟)，带 钢在进入夹送辊时冲击负荷较大，风叶罩壳9会产生明显振动，安装在风叶罩壳9内的风机 电机8随之振动。由于热轧生产的节奏较快，平均每3分钟轧制一卷，也就是说平均3分钟 带钢进入夹送辊一次，带钢在夹送辊内工作时间约2. 5分钟左右，由于主电机频繁受到冲 击负荷的影响，引起安装在风叶罩壳9内的风机电机8频繁振动，从而引起风机电机8的轴 承发热，造成风机电机8的电流上升，温度偏高，使用寿命缩短，冷却效果降低，且故障频率 较高，直接影响主电机11'的散热。
[0006] 主电机11'内有编码器6,较多的粉尘、油污吸附在编码器6的表面，使之散热不 好，影响其精度；安装编码器上的编码器接手5沾满了粉尘、油污，容易引起弹性接手缓冲 性能变差，使编码器6产生计算误差；较多的粉尘、油污吸附在叶轮7的叶片上，使风机35 的输出效率降低，并且使叶轮7动平衡稳定性变差。
[0007] 综上所述，原有交流电机在通风冷却方面存在以上缺陷，不仅影响主电机的绝缘、 缩短其使用寿命，而且影响产生产的节奏。要确保主电机散热效果良好，延长其使用寿命， 尤其是保证正常生产节奏，必须对原有主电机的冷却装置进行改进。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的是提供一种交流电机的通风冷却装置，可降低其中风机电机的故 障、有效提高交流电机的通风冷却效果，以确保交流电机绕组绝缘的稳定性，从而保证交流 电机正常运行。
[0009] 本发明的交流电机的通风冷却装置，所述交流电机包括罩壳，所述通风冷却装置 包括冷却背包风机、风道软接头和风道集风接口；其中，所述冷却背包风机包括风机机壳、 安装在所述风机机壳上的风机电机、安装于所述风机机壳内的离心式叶轮、弧形集风器和 空气冷却背包；所述离心式叶轮安装在所述风机电机的出轴上，所述弧形集风器套设在所 述离心式叶轮上，所述空气冷却背包抵接在所述弧形集风器上并安装在所述风机机壳的进 风端外壁上，所述风道集风接口安装在所述风机机壳的出风端口上，所述风道软接头的一 端安装在所述风道集风接口上，所述风道软接头的另一端与所述罩壳连接。
[0010] 所述离心式叶轮采用大直径的叶轮，在所述叶轮上布置有多个弧形长叶片，并在 叶轮内均布安装有3个直杆。
[0011] 所述空气冷却背包内设有过滤器。
[0012] 所述过滤器呈折叠的Μ型结构，并由复合型过滤材料制成。
[0013] 所述风机电机的外壳形成有法兰和底脚，法兰与所述风机机壳的法兰连接。
[0014] 所述风机机壳上还安装有风压检测器。
[0015] 所述风道软接头包括一体的骨架层、分别包覆在骨架层内、外侧的内胶层和外胶 层、位于两端的增强圈、以及软接头前端法兰和软接头后端法兰；所述风道软接头的一端通 过所述的后端法兰安装在所述风道集风接口的法兰上，所述风道软接头的另一端通过所述 前端法兰与所述罩壳连接。
[0016] 本发明的有益效果是：由于采用离心式叶轮，并对其结构进行优化，增加了风压、 风量，减少了气流损失，确保了离心式叶轮高速旋转时具有高强度、刚度、动平衡稳定性；由 于将风机电机与交流电机分离，风机电机为底脚和法兰的安装形式，避免了风机电机轴承 发热、风机电机电流上升、温升偏高、效率下降、使用寿命缩短和故障频率较高的问题；由于 装有空气冷却背包，实现了低阻高效和净化进入风机内的空气；由于采用风道软接头，具有 很好避震的作用，便于拆装。总之，本发明的交流电机的通风冷却装置可避免了交流电机 的温度超过最高上限值，使交流电机温升正常、其绕组绝缘稳定，有效地防止了绝缘材料老 化变脆，延长了电机使用寿命，并且通风冷却装置便于安装，通风效果好，稳定性高，便于维 护，尤其适用于高速旋转及冲击性负荷的交流电机上使用。本发明的通风冷却装置可以在 负载偏高，通风冷却效果差的交流电机上推广应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1是现有的具有风机冷却装置的交流电机的结构示意图；
[0018] 图2是本发明一个实施例的交流电机的通风冷却装置与交流电机装配总成示意 图；
[0019] 图3是图2中的交流电机的结构示意图；
[0020] 图4是图2实施例中的交流电机的通风冷却装置的分解立体图；
[0021] 图5是图2实施例中的风道软接头的纵向剖视图；
[0022] 图6是图2实施例中的风道集风接口的示意立体图；
[0023] 图7是图2实施例中的冷却背包风机的分解立体图；
[0024] 图8是图7中的风机机壳的示意立体图；
[0025] 图9a是图7中的离心式叶轮的示意立体图；
[0026] 图9b是图9a的离心式叶轮中的叶片的示意图；
[0027] 图10a是图7中的弧形集风器的示意立体图；
[0028] 图10b是图10a的弧形集风器的主视图；
[0029] 图11a是图7中的空气冷却包的俯视图；以及
[0030] 图lib是图11a的前视图。
【具体实施方式】
[0031] 为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具 体实施方式作详细说明。首先需要说明的是，本发明并不限于下述【具体实施方式】，本领域的 技术人员应该从下述实施方式所体现的精神来理解本发明，各技术术语可以基于本发明的 精神实质来作最宽泛的理解。图中相同或相似的构件采用相同的附图标记表示。
[0032] 本发明一个实施例的交流电机的通风冷却装置，其结构及各部分连接关系和位置 关系如图2至图lib所示。本发明的通风装置设置在交流电机的罩壳9之外，如图2和3 所示。如图2所示，该实施例的交流电机的通风冷却装置包括冷却背包风机36、风道软接头 13和风道集风接口 14。冷却背包风机36包括风机机壳16、安装在风机机壳上的风机电机 15、位于所述风机机壳内的离心式叶轮17、弧形集风器18和空气冷却背包19,如图7所示。 其中，离心式叶轮安装在风机电机15的出轴上，弧形集风器18套设在离心式叶轮17上，空 气冷却背包19抵接在弧形集风器18上并安装在风机机壳16的进风端外壁上即通过冷却 背包法兰35 (见图11a)与风机机壳进风接口 29相连接。风道集风接口 14安装在风机机 壳16的出风端口上即其风道接口 26 (见图6)与风机机壳出风接口 27相连接。风道软接 头13,如图5所示，包括一体的骨架层22、分别包覆在骨架层内、外侧的内胶层20和外胶层 21、位于两端的增强圈24、以及软接头前端法兰12和软接头后端法兰23。风道软接头13 的一端通过后端法兰23安装在风道集风接口 14的法兰上即与风道法兰接口 25 (见图6) 相连接，风道软接头13的另一端则通过前端法兰12与罩壳9连接并与其连通。
[0033] 空气冷却背包19,如图11a和图lib所示，包括空气冷却背包箱体34、安装在箱体 进口端上的冷却背包进风口网罩32、在箱体34内的过滤器33以及冷却背包法兰35。过滤 器33是一种低阻高效过滤器，呈折叠的Μ型结构，并由复合型过滤材料制成。空气冷却背 包19的作用是净化进入风机内的空气。
[0034] 风机电机15的外壳形成有法兰和底脚（未标示)，法兰与所述风机机壳16的法兰 连接(未标示)。在风机机壳16上还安装有风压检测器30,如图8所示。风机机壳通过其安 装支架28固定安装在场地的基础上。
[0035] 为了满足交流电机11即主电机的通风冷却，对本发明的离心式叶轮17的结构进 行了以下改进：放大离心式叶轮的直径，例如比普通的放大25%，目的是增加风压；增加叶 片的长度，例如比普通的放大32%，目的是增加风量；改变叶轮的叶片形状，将原平板叶片 改为弧形叶片31，目的是改变流量，减少气流损失；在离心式叶轮17上装有3个直杆17'， 其作用确保高速旋转的离心式叶轮强度好、刚度大，动平衡稳定。改进后的离心式叶轮7如 图9a和图9b所示。
[0036] 风机电机15的安装方式选用底脚和法兰的安装形式。由于对离心式叶轮的结构 进行了改进，增加了离心式叶轮17的实际输出功率，风机电机工作采用连续运行方式，要 保证其运行的稳定性，风机电机输出功率应〈80%额定功率左右；考虑以上因素，风机电机 15的额定功率选用为5. 5KW。（原风机电机功率为3KW，电机工作在满负荷状态，通风量也不 能满足主电机的通风冷却）。
[0037] 本发明的通风冷却装置与交流电机即主电机11通过风道软接头13连接，具有以 下优点：风道软接头13起到避震的作用；当主电机11受到负荷冲击产生振动时，由于风道 软接头13有避震作用，使振动能量不能传递给通风冷却装置，确保通风冷却装置的风机电 机15稳定运行；便于拆装：如主电机11或通风冷却装置内的风机电机15需维护保养时，只 要将风道软接头13拆卸即可。
[0038] 本发明的通风冷却装置改变了原交流电机的冷却方式，避免了电机的温度超过上 线报警值（ll〇°C )，使电机温升正常、绕组绝缘稳定，有效地防止了绝缘材料老化变脆，延长 了电机使用寿命。
[0039] 现进一步具体说明本发明实施例的改进部分所起的作用和与现有技术相比较所 达到的有益效果。
[0040] 原风机电机8安装在风叶罩壳9内固定在安装板9'上，如图1所示，因主电机频 繁振动，引起风机电机轴承发热，风机电机电流上升、温升偏高、效率下降、使用寿命缩短， 故障频率较高。本发明采用分离式通风冷却方式，将风机电机15与交流电机即主电机11 分离，如图2所示，风机电机15为底脚+法兰的安装形式，避免了主电机11的振动传递给 通风冷却装置。由于对离心式叶轮17的结构进行了改进，增加叶轮的实际输出功率，风机 电机工作制可为连续运行方式，并保证其运行的稳定性
[0041] 原有冷却风机安装在电机非负荷侧罩壳9内，没有空气冷却背包；本发明加装空 气冷却背包19,其结构紧凑，背包内的过滤器33采用复合型过滤材料加工制作，过滤材料 折叠成Μ型结构，通风面积为冷却背包进风口网罩32的1.8倍，实现了低阻高效的功能，净 化进入风机内的空气。在风机机壳16上安装了风压检测器30,当过滤器污染阻力增加，通 风量降低，当过滤器阻力达到180Pa时，风压检测器30报警，提示过滤器已到使用寿命需更 换。空气冷却背包的作用有以下几点：①避免空气中粉尘、油污吸附在编码器6的表面的主 电机内有编码器，使之散热不好，精度下降；②避免空气中粉尘、油污沾吸附在弹性接手5 上，使之缓冲性能变差，造成编码器计算误差；③避免空气中粉尘、油污沾吸附在离心式叶 轮17的叶片31上，使风机的输出效率降低，并且使叶轮动平衡稳定性变差。
[0042] 风道软接头13具有收缩性好、强度大，它的优点是：①风道软接头13具有很好避 震的作用；当主电机受到负荷冲击产生振动时，由于风道软接头的避震作用，使振动能量不 能传递给通风冷却装置，确保通风冷却装置的风机电机15稳定运行②便于拆装：如主电机 11、编码器6、通风冷却装置内的风机电机15等需检查、维护保养时，将风道软接头13拆卸 即可。
[0043] 总之，本发明的交流电机的通风冷却装置具有通风量大，稳定性高的特点，避免了 电机的温度超过最高上限值，使电机温升正常、绕组绝缘稳定，有效地防止了绝缘材料老化 变脆，延长了电机使用寿命；通风冷却装置便于安装，通风效果好，稳定性高，便于维护，尤 其适用于高速旋转及冲击性负荷的交流电机上使用。
[0044] 本发明的通风冷却装置在实际使用中被证明具有上述优点：
[0045] 1.用于2050主轧线卷取2#夹送辊主电机，主要的功能是将轧制的钢板送入到卷 取机上。在轧制高强钢、管线钢时，电机的最大电流为额定电流的2. 5倍，电机的绕组温度 上升较快，由于本发明的通风冷却装置的通风良好，主电机的冷却效果明显，电机的绕组温 度有效地控制在65°C以下。
[0046] 2.用于2050主轧线卷取3 #夹送辊主电机，带钢在卷取过程中发生故障，带钢堆 积在卷筒与3 #夹送辊之间，处理废钢是通过3 #夹送辊的反向点动，在3 #夹送辊点动过 程中，主电机长时间的超负荷运行，即相当于电机堵转，电机的温度在1 一 2分钟内上升至 极限报警温度（ll〇°C )，由于主电机通风冷却效果明显，主电机在8 - 10分钟左右温度下降 至80°C左右，一旦废钢处理结束，主电机温度迅速下降至60°C左右，有效地控制了绕组绝 缘的老化，确保主电机温升正常稳定运行。
[0047] 应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作 各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
【权利要求】
1. 一种交流电机的通风冷却装置，所述交流电机包括罩壳，其特征在于，所述通风冷却 装置包括冷却背包风机、风道软接头和风道集风接口；其中，所述冷却背包风机包括风机机 壳、安装在所述风机机壳上的风机电机、安装于所述风机机壳内的离心式叶轮、弧形集风器 和空气冷却背包；所述离心式叶轮安装在所述风机电机的出轴上，所述弧形集风器套设在 所述离心式叶轮上，所述空气冷却背包抵接在所述弧形集风器上并安装在所述风机机壳的 进风端外壁上，所述风道集风接口安装在所述风机机壳的出风端口上，所述风道软接头的 一端安装在所述风道集风接口上，所述风道软接头的另一端与所述罩壳连接。
2. 根据权利要求1所述的交流电机的通风冷却装置，其特征在于，所述离心式叶轮采 用大直径的叶轮，在所述叶轮上布置有多个弧形长叶片，并在叶轮内均布安装有3个直杆。
3. 根据权利要求1所述的交流电机的通风冷却装置，其特征在于，所述空气冷却背包 内设有过滤器。
4. 根据权利要求3所述的交流电机的通风冷却装置，其特征在于，所述过滤器呈折叠 的Μ型结构，并由复合型过滤材料制成。
5. 根据权利要求1所述的交流电机的通风冷却装置，其特征在于，所述风机电机的外 壳形成有法兰和底脚，法兰与所述风机机壳的法兰连接。
6. 根据权利要求1所述的交流电机的通风冷却装置，其特征在于，所述风机机壳上还 安装有风压检测器。
7. 根据权利要求1所述的交流电机的通风冷却装置，其特征在于，所述风道软接头包 括一体的骨架层、分别包覆在骨架层内、外侧的内胶层和外胶层、位于两端的增强圈、以及 软接头前端法兰和软接头后端法兰；所述风道软接头的一端通过所述的后端法兰安装在所 述风道集风接口的法兰上，所述风道软接头的另一端通过所述前端法兰与所述罩壳连接。
【文档编号】F04D29/28GK104065206SQ201310086859
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2013年3月18日 优先权日:2013年3月18日
【发明者】卢海峰, 郭耀武, 谢捷, 沈亮财, 陈勤, 沈荣, 胡强, 叶士钦, 王春彬, 吴荣华 申请人:宝山钢铁股份有限公司