一种增安隔爆型变频调速一体机的制作方法

1.本发明涉及电动机技术领域，尤其涉及一种增安隔爆型变频调速一体机，用于距离可燃性气体较近的工况环境。


背景技术：

2.矿用设备的转速常常需要根据不同工况需求而做相应的调整，因此，变频调速电机广泛应用于矿用设备中。目前变频调速电机的实施方案是变频器和电机单独放置、安装，二者都要占用一定的空间，并且二者之间用来传输控制信号、动力信号的电缆等连接件也要占用一定的空间，并随着电缆长度的增加，二者之间传输的信号容易受到环境噪声的干扰，传输效率受到噪声影响而降低，因此该变频调速电机存在着空间利用率低、信号抗干扰能力弱的缺点。
3.为了解决这一问题，现有技术中公开了一种永磁变频电机，由永磁电机和变频器构成；所述的永磁电机和变频器设置在两个独立的腔体内，通过设置在变频器下部的水冷板和设置在永磁电机上部的隔爆面板固定连接在一起；永磁电机的圆柱形壳体壁内铣有电机冷却水槽，变频器由变频功率转换器和滤波电抗器构成；变频器底部的冷水板内设有变频功率转换器冷却水槽。该永磁变频电机通过将永磁电机和变频器设置在一起，解决了空间利用率低、信号抗干扰能力弱的问题。
4.上述永磁变频电机在石油钻井平台上井口等离可燃性气体很近的环境中使用时，其外壳应当采用隔爆外壳，具有隔爆外壳的电机，能够承受已进入外壳内的可燃性混合物，内部爆炸而不损坏，从而不会引燃由一种或多种气体或蒸汽所形成的外部爆炸环境。而隔爆型壳体较其他类型的防爆产品，需要选用更高强度的材料，做出的产品也会显的更加高大、笨重。再加上该永磁变频电机使用的水冷板、冷却水槽、散热水泵、散热管路、防冻液等结构，使得该永磁变频电机需要占据较大的空间，而且运输不便。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种增安隔爆型变频调速一体机，能够应用于距离可燃性气体较近的工况环境，并且体积小、重量轻、运输方便。
6.为了实现上述目的，本发明提供了一种增安隔爆型变频调速一体机，包括电机、设置在所述电机上方的变频器、连接所述电机和变频器的连接壳体、以及风机，所述变频器包括导热板、安装在所述导热板上的功率器件和隔爆外壳，所述功率器件位于所述导热板和所述隔爆外壳围成的封闭腔体内，所述连接壳体、导热板和所述电机的电机壳体之间围成第一散热通道，所述第一散热通道上开设有第一进风口和第一出风口，所述电机的电机壳体上开设有第二进风口和第二出风口，所述第二进风口连通所述第一散热通道，所述风机的风机出风口与所述第一进风口连通，当所述风机工作时，风机产生的气流经第一进风口进入所述第一散热通道内，并流经所述第一散热通道后从第一出风口流出，同时所述第一散热通道内的气流从第二进风口进入电机壳体内，并流经定子铁心、转子铁心和绕组后从
第二出风口流出。
7.在一个实施例中，所述电机的绕组电磁线采用0.038mm聚酰亚胺薄膜66％叠包2层。
8.在一个实施例中，所述绕组的每个线圈的底引线或面引线直接焊接在中心环上，所述底引线或面引线在中心环上均布，所述中心环采用扁铜线制作。
9.在一个实施例中，所述扁铜线的规格为20mm
×
6mm。
10.在一个实施例中，所述电机的定子铁心和转子铁心上均设置有径向通风槽。
11.在一个实施例中，所述风机的风机进风口上安装有防护网。
12.在一个实施例中，所述风机的风机进风口朝下设置。
13.在一个实施例中，所述变频器的一端向内凹陷形成风机安装槽，所述风机安装在所述连接壳体上并且部分位于所述风机安装槽内。
14.在一个实施例中，所述连接壳体上设置有风机安装座，所述风机固定在风机安装座上，所述第一进风口开设在所述风机安装座上。
15.在一个实施例中，所述第二进风口正对所述第一进风口，所述第一出风口上安装有栅栏。
16.本发明与现有技术的不同之处在于，本发明提供的增安隔爆型变频调速一体机通过将变频器的功率器件(如整流器、逆变器、主电路等)安装在由导热板和隔爆外壳形成的封闭腔体内，可以有效保证其隔爆增安性能，使得整机可以应用于距离可燃性气体较近的工况环境。另外，通过在连接壳体、导热板和电机壳体之间围成第一散热通道，风机产生的气流可以流经该第一散热通道，与导热板进行换热，然后从第一散热通道的第一出风口流出，从而为变频器散热；同时第一散热通道内的气流还从第二进风口进入电机壳体内，并流经定子铁心、转子铁心和绕组后从第二出风口流出，为电机散热。本发明通过为变频器和电机形成两个散热通道，两个散热通道分别直接与外部环境连通，可以在为电机有效散热的同时，实现变频器的高效散热。本发明通过连接壳体连接电机和变频器，并通过该连接壳体形成风冷散热通道，相对于现有的水冷散热结构，在实现有效散热的同时，可以减小整机体积，减轻重量。因此本发明提供的增安隔爆型变频调速一体机能够应用于距离可燃性气体较近的工况环境，并且体积小、重量轻、运输方便。
附图说明
17.通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：
18.图1是本发明提供的一种实施方式的增安隔爆型变频调速一体机的结构示意图；
19.图2是图1所示的增安隔爆型变频调速一体机的主视剖视图；
20.图3是图2中m处的放大视图；
21.图4是图1所示的增安隔爆型变频调速一体机的右视图；
22.图5是图1所示的增安隔爆型变频调速一体机的导热板的结构示意图；
23.附图标记说明：
24.1-电机；11-电机壳体；12-绕组；13-第二出风口；14-基座；2-变频器；21-导热板；
22-隔爆外壳；23-风机安装槽；3-连接壳体；31-风机安装座；4-风机；41-风机进风口；5-第一散热通道；51-第一出风口。
具体实施方式
25.下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
26.下面结合附图来详细描述本公开的具体实施方式。
27.在本说明书的上述描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“固定”、“安装”、“相连”或“连接”等术语应该做广义的理解。例如，就术语“连接”来说，其可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。因此，除非本说明书另有明确的限定，本领域技术人员可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
28.在本发明中限定了一些方位词，在未作出相反说明的情况下，所使用的方位词如“上、下、左、右”是指本发明提供的增安隔爆型变频调速一体机在正常使用情况下定义的，并与附图2中所示的上下左右方向一致。“内、外”是指相对于各零部件本身轮廓的内外。这些方位词是为了便于理解而采用的，因而不构成对本发明保护范围的限制。
29.另外，本说明书中所使用的术语“第一”或“第二”等用于指代编号或序数的术语仅用于描述目的，而不能理解为明示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”或“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本说明书的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个或更多个等，除非另有明确具体的限定。
30.适当参考图1所示，本发明提供的基本实施方式的增安隔爆型变频调速一体机包括电机1、设置在所述电机1上方的变频器2、连接所述电机1和变频器2的连接壳体3、以及风机4。在一个实施例中，所述电机1可以采用现有的电机，包括电机壳体11、安装在电机壳体11上的转轴、设置在电机壳体11底部的基座14、定子铁心、转子铁心、绕组和接线盒等部件。
31.所述变频器2包括导热板21、安装在所述导热板21上的功率器件和隔爆外壳22。所述导热板21和所述隔爆外壳22围成的封闭腔体内，所述功率器件位于该封闭腔体内。所述功率器件可以包括主电路、整流器、逆变器、平波回路等器件。如图5所示，所述导热板21可以选用导热性能较好的铜质导热板，在将功率器件安装在导热板21上时，可以在导热板21上涂抹导热硅脂，以提高功率器件与导热板21之间的传热能力。安装有所述隔爆外壳22的变频器2能够使得进入其内的可燃性混合气体在内部爆炸而不发生损坏，并且隔爆外壳22上的任何接合面和结构孔不会引燃由一种或多种气体或蒸汽所形成的外部爆炸环境。在一个实施例中，所述隔爆外壳22为ii类隔爆型壳体。ii类隔爆型壳体要承受至少1.5mpa的水压试验，因此，ii类隔爆型壳体较其他类型的防爆产品，需要选用更高强度的材料。
32.如图2所示，所述连接壳体3、导热板21和所述电机1的电机壳体11之间围成第一散热通道5，所述第一散热通道5上开设有第一进风口和第一出风口51，所述第一进风口位于
所述第一散热通道5的左端，第一出风口51位于所述第一散热通道5的右端。
33.所述电机1的电机壳体11上开设有第二进风口和第二出风口13，所述第二进风口连通所述第一散热通道5，所述风机4的风机出风口与所述第一进风口连通。
34.参考图1、图2中箭头所示，当所述风机4工作时，风机4产生的气流经第一进风口进入所述第一散热通道5内，并流经所述第一散热通道5后从第一出风口51流出，同时所述第一散热通道5内的气流从第二进风口进入电机壳体11内，并流经定子铁心、转子铁心和绕组12后从第二出风口13流出。
35.上述基本实施方式提供增安隔爆型变频调速一体机在使用时，风机4工作，将外部环境中的空气输送到第一散热通道5中，并在第一散热通道5中被分成两部分，其中一部分气流经第一散热通道5，与导热板21进行换热，然后从第一散热通道5的第一出风口51流出。由于变频器的功率器件安装在由导热板21和隔爆外壳22形成的封闭腔体内，可以避免与外部环境气体接触，同时变频器2的功率器件安装在导热板21上，而导热板21又能够与第一散热通道5内流动的气体直接换热，从而降低功率器件的温度，因此可以有效保证隔爆增安性能，使得一体机可以应用于距离可燃性气体较近的工况环境。其中另一部气流从第二进风口进入电机壳体11内，并流经定子铁心、转子铁心和绕组12后从第二出风口13流出，为电机散热。本发明通过连接壳体3为变频器2和电机1形成两个散热通道，两个散热通道分别直接与外部环境连通，可以在为电机1有效散热的同时，实现变频器2的高效散热。
36.本发明通过连接壳体3连接电机1和变频器2，并通过该连接壳体3形成第一散热通道5，相对于现有的水冷散热结构，在实现有效散热的同时，可以减小整机体积，减轻重量。
37.在本发明中，如图2、图3所示，电机壳体11中流过的空气将流经绕组12，所述电机1的绕组电磁线应当采用耐电晕薄膜电磁线，以避免绕组12发生局部放电而引爆外部环境中的可燃气体。在一个实施例中，所述电机1的绕组电磁线采用myfcrb-45/200烧结线，0.038mm聚酰亚胺薄膜66％叠包2层。该薄膜有很好的耐高低温性能和优良的力学性能，在很宽的温度范围和频率范围内保持其稳定的介电性能、良好的化学稳定性及耐湿热性，并且还有很好的抗辐射性。
38.在本发明中，进一步优选地，所述绕组12的每个线圈的底引线或面引线直接焊接在中心环上，所述底引线或面引线在中心环上均布，所述中心环采用扁铜线制作。将y接回路的每个线圈的底引线或面引线直接焊接在中心环上，可以避免多股引线相互焊接导致的端部焊接包头过大，虚焊、漏焊等焊接不良现象。同时均布焊接，能避免局部热量集中而产生过热影响。所述扁铜线的规格优选为20
×
6mm，即扁铜线的横截面长度为20毫米，宽度为6毫米。
39.在本发明中，如图2所示，电机壳体11上开设的第二进风口和第二出风口13分别位于电机壳体11的两端，第二进风口位于电机壳体11的上端，第二出风口位于电机壳体11的下端，使得电机壳体11内流过的气流能够更好地为其中的定子铁心、转子铁心、绕组等部件散热。为了使得流经电机壳体11内的气流能够更好地为定子铁心和转子铁心散热，在一个实施例中，所述电机1的定子铁心和转子铁心上均设置有径向通风槽。通过在定子铁心和转子铁心上设置径向通风槽，可以使得气流流经这些径向通风槽，实现定子铁心和转子铁心的高效散热。
40.在本发明中，如图2、图4所示，构成所述第一散热通道5的电机壳体11的上表面为
圆柱面，导热板21为平面，连接壳体3的前后两个侧面为竖直侧壁，从而使得第一散热通道5形成中部高度小、前后两侧高度大的通道，可以使得可能进入第一散热通道5的颗粒物聚集在第一散热通道5前后两侧较深的沟槽位置，并且第二进风口位于该圆柱面的上端，从而减少颗粒物从第二进风口进入电机1内部堵塞定子铁心和转子铁心上的径向通风槽的可能性。
41.如图1所示，所述风机4的风机进风口41设置在一体机的上侧，电机1的第二出风口13设置在一体机的底部，相对于现有技术中将进风口设置在底部的情形，可以避免一体机受到外部环境中的灰尘、柳絮的影响，从而避免由于不容易发现位于底部的进风口被堵塞而使得电机绕组的温度超过增安型电机绝缘绕组极限温度的情形。在本发明中，所述风机4的风机进风口41上安装有防护网，可以避免外部环境中的杂物被吸入风机4中。同时防护网位于高处，操作人员能够及时发现防护网堵塞，便于操作人员及时清理更换，从而可以有效避免进风不足导致的绕组超温，避免电机失爆。进一步，所述风机4的风机进风口41朝下设置。将所述风机进风口41的开口朝下设置，可以降低外部环境中的杂物进入风机4的可能性。
42.如图1、图2、图5所示，所述变频器2的一端向内凹陷形成风机安装槽23，所述风机4部分位于所述风机安装槽23内。具体地，变频器2壳体的左端中部设置有矩形的风机安装槽23，所述风机4部分容纳在该风机安装槽23内，可以进一步减小一体机的体积，使得一体机小型化，方便一体机的运输。
43.在本发明中，所述风机4可以安装在一体机的任何适当位置。在一个实施例中，如图2所示，所述风机4安装在所述连接壳体3上。具体地，在所述连接壳体3上设置有风机安装座31，所述风机4通过螺栓固定在风机安装座31上，所述第一进风口开设在所述风机安装座31上。通过将风机4固定安装在风机安装座31上，可以使得风机4的风机出风口与连接壳体3上的第一进风口直接连通，从而使得一体机结构更简单。
44.在本发明中，进一步优选地，如图2所示，所述第二进风口正对所述第一进风口，如图4所示，所述第一出风口51上安装有栅栏。通过将第二进风口设置为正对第一进风口，可以使得风机4产生的气流更容易进入电机1内。通过在第一出风口51上安装栅栏，可以调节第一散热通道5和电机壳体11内的第二散热通道之间的风量，从而实现变频器2和电机1均能够有效散热。
45.综上，本发明提供的增安隔爆型变频调速一体机通过连接壳体3将电机1和变频器2集成为一体，并且通过电机1、变频器2、风机4和连接壳体3的合理配置，使得一体机体积小、重量轻，不需要单独设计变频器房，可以有效减少维护成本。同时，通过设置为变频器2散热的第一散热通道5和为电机1散热的第二散热通道，配合电机绕组绝缘设计，使得一体机整体散热效果好，升温低，更加适合于距离可燃性气体较近的工况环境。
46.虽然本说明书已经示出和描述了本发明的多个实施方式，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施方式只是以示例的方式提供的。本领域技术人员会在不偏离本发明思想和精神的情况下想到许多更改、改变和替代的方式。应当理解的是在实践本发明的过程中，可以采用对本文所描述的本发明实施例的各种替代方案。所附权利要求书旨在限定本发明的保护范围，并因此覆盖这些权利要求范围内的模块组成、等同或替代方案。