[实用新型]蒸发冷却异步电动机定子的密封装置及其冷凝装置

说明书

技术领域

本实用新型是有关于一种蒸发冷却异步电动机定子的密封装置及其冷凝装置。

背景技术

高电压、大功率(隔爆型)异步电动机是一种工业生产中常用的大型异步电动机，也是运用电磁力定律将交流电能转换为机械能，驱动负载运动。

异步电动机由静止部分(定子)、定转子中间间隔(气隙)、旋转部分(转子)构成。高压三相交流电源接到异步电动机的定子三相绕组，产生旋转磁场，通过定子铁心、气隙、转子铁心所构成的磁路，进行电磁感应，在转子绕组内感应出电压进而感应出电流，转子电流在旋转磁场作用下，根据电磁力定律，产生作用在转子表面的电磁力，再进一步形成对转子轴的电磁转矩，然后带动转子轴上连接的驱动设备(或称负载)产生旋转运动。

在异步电动机中，当电机稳态运行时，转子绕组中存在较小的感应电流，使得转子部分的发热不严重，一般的通风措施就能够带走转子运行时产生的热量。但是，定子绕组中的电流是比较大的，相应的电阻损耗较大，而且，定子铁心在旋转磁场的作用下也会产生涡流与磁滞损耗，这些损耗基本上转变成热而使整个定子的温度升高，当温度升高达到一定程度时，定子绕组的绝缘材料会急剧老化导致绝缘失效，致使电机发生重大故障而无法继续运行。因此，保证异步电动机可靠稳定运行的前提条件是，电机运行时发热部件(特别是定子)产生的热量能够被及时有效地散掉。

隔爆型异步电动机，其发热与冷却问题将更为突出，因为隔爆型异步电动机的机座与外壳采用十分严格的密封结构，电机内部与周围环境是完全隔离的，进而阻断了自然散热的渠道。其中，在隔爆型异步电动机的散热冷却方式具有两种。

第一种为风冷冷却方式。具体是，在机壳与机座的四周安装有与外部环境进行强力通风散热的风管，风管的两端出口与外部周围大气相通，风管直线部分被密封在电机内部，位于定子铁心背部的上部。电机运行时，将大量的外界冷风引入风管内，流过风管的过程中与定子铁心背部的热空气进行热量交换，将定子热空气降温，再从风管的另一端排出到外界环境，从而带走电机内部产生的热量，因此，现有的(隔爆)异步电动机定、转子是作为一个整体由共同的风系统冷却，但定子侧不能密封，否则不能实现定、转子同时冷却的过程与效果。

上述风冷冷却方式的缺点是，电机内部的气流总是不断在其密封体内循环往复，不能与外界直接接触，换言之，电机内的发热体特别是定子部分，不能与位于外界的冷却介质-空气直接接触，由此造成的结果是温度分布很不均匀，尤其是定子的端部往往存在局部过热点。此外，空气的比热容与导热率均较小，比重又较大，在高速电机中引起的摩擦损耗很大，噪音很大，则换热的效率很低。

第二种为蒸发冷却方式。具体是，将整个定子完全密封在腔体内，被其内充放的低沸点(一般在50℃至80℃之间)、高绝缘、不燃烧、无毒、化学性质稳定的液态蒸发冷却介质浸泡，该定子亦称为浸润式蒸发冷却定子。电机运行时，绕组、铁心以及其它结构部件由于各种损耗而产生大量热量，使充满在其周围的冷却介质液体温度升高，直至达到与腔体内的压力相对应的液态介质的饱和温度开始沸腾，液态介质吸热汽化，呈气、液两相状态，使发热部件得以充分冷却，又因沸腾换热期间沸腾工质的温度基本分布在饱和温度点附近，使介质浸泡的各个定子部位温度分布比较均匀，尤其是定子端部无局部过热点。

要在异步电动机上对定子实施蒸发冷却，则需要机壳上安装一个冷凝装置。参见图1所示，相关的冷凝装置包括两个定子密封腔体壁2’，其分别安装在机壳1’上，定子密封腔体壁2’的底部安装套筒壁4’，套筒壁4’位于定子3’和转子5’之间。密封腔体壁2’、机壳1’和套筒壁4’形成定子密封腔体，整个定子3’位于定子密封腔体内，且定子3’的端部31’与定子密封腔体壁2’之间具有间隙，冷却介质6’设置在定子密封腔体内，且围绕在定子3’周围。

上述相关的冷凝装置的缺点是：

一、异步电动机定子的端部主要由端部铁心和端部绕组构成，电动机运行时，在定子绕组上将产生很强的电动力及电磁振动等，必须对端部的定子绕组加以牢固的固定，如采用端箍、绑扎带、加强筋板等，但是上述端部的定子绕组伸出铁心较长一段，且定子端部31’与定子密封腔体壁2’之间具有间隙，即定子端部31’是悬空的，因此容易在定子端部31’处出现定子绕组松动与脱落等事故。

二、其定子密封套筒壁4’直接套接在定子密封腔体壁2’的底部，定子绕组端部31’下面会有很大的空间被包括进来，使得定子密封腔体的体积过大，需在该腔体内存放较大量的冷却介质，目前使用的蒸发冷却介质是一种绿色环抱型的化工产品，其价格昂贵，因此，使得异步电动机的造价较高，市场竞争力低。