一種具有絕緣軸承結構的超高速永磁同步電動的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種具有絕緣軸承結構的超高速永磁同步電動機，包括外殼、設于外殼內的定子、設于定子內的轉子、以及連接到外殼的開口的端蓋，轉子由設于端蓋上的軸承選擇支撐；端蓋包括連接到外殼的外端蓋以及內端蓋；內端蓋內側的外緣設有一個以端壁和側壁為界的呈封閉圓環狀的臺階，且端壁、側壁、內端蓋外圓周面以及內端蓋內側表面均設置有絕緣層，端壁上均布有若干螺孔；外端蓋套設在該臺階并通過螺栓與內端蓋栓接；外端蓋和內端蓋之間、螺栓頭部和所述外端蓋之間設有絕緣墊片，通孔和螺栓之間設有絕緣套管。其優點是：通過將端蓋設置成分體的外端蓋和內端蓋，并使外端蓋和內端蓋之間絕緣，實現了避免了電動機軸承的軸電流腐蝕的目的。
【專利說明】一種具有絕緣軸承結構的超高速永磁同步電動機
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電機冷卻【技術領域】，尤其涉及一種具有絕緣軸承結構的超高速永磁同 步電動機。
【背景技術】
[0002] 在發電機在轉動過程中，只要有不平衡的磁通交鏈在轉軸上，則在發電機轉軸的 兩端就會產生感應電勢。這個感應電勢稱為軸電壓。軸電壓主要可分為2部分：①轉軸在 旋轉時切割不平衡磁通而在軸兩端產生的軸電壓；②由于存在軸向漏磁通而在轉軸兩端產 生的軸電壓。造成發電機磁場不平衡，進而產生軸電壓的原因有3個方面：①由于制造及 安裝工藝等原因造成的磁路不均衡及氣隙不對稱，這是無法避免的因素。②發電機內部或 外部發生不對稱短路時產生軸電壓。這是因為定子繞組的短路部分有感應電流，它阻止合 成磁通通過這部分繞組所在的定子區域；而此時，定子繞組的未短路部分卻沒有此現象，這 種作用與定子磁路不對稱等價，產生軸向以基頻為主的交變磁通。如果定子繞組引出線位 于發電機長度方向的兩側，則不對稱的外部短路也可能產生軸電壓。③勵磁回路接地或轉 子繞組匝間短路也會產生很強的軸向不平衡磁通口。當軸電壓達到一定值時，通過軸承及 其底座等形成閉合回路產生電流，這個電流稱為軸電流。當通過軸承滾子的電流密度超過 0.2A / cm2,就可能對軸承產生電腐蝕，軸承滾子遭到破壞，危及機組安全運行。
[0003] 對于超高轉速的永磁同步電動機(轉速在6500r/min及以上的）而言，在超高速轉 動下更容易發生較高的軸電壓，因此合理配置及裝設可靠的軸電流保護裝置，對于超高速 永磁同步電動機保護中顯得尤為重要。
【發明內容】
[0004] 本發明實施例的目的是針對現有技術結構上的缺點，提出一種具有絕緣軸承結構 的超高速永磁同步電動機，通過將端蓋設置成分體的外端蓋和內端蓋，并使外端蓋和內端 蓋之間絕緣，避免了電動機軸承的軸電流腐蝕。
[0005] 為了達到上述發明目的，本發明實施例提出的一種具有絕緣軸承結構的超高速永 磁同步電動機是通過以下技術方案實現的：
[0006] -種具有絕緣軸承結構的超高速永磁同步電動機，包括外殼、設于外殼內的定子、 設于定子內的轉子、以及連接到所述外殼的開口的端蓋，所述轉子由設于所述端蓋上的軸 承選擇支撐，其特征在于：所述端蓋包括連接到所述外殼的外端蓋，以及設有軸承室的內端 蓋，所述軸承固定設于所述軸承室內；所述內端蓋內側的外緣設有一個以端壁和側壁為界 的呈封閉圓環狀的臺階，且所述端壁、側壁、與所述端壁相接的內端蓋外圓周面以及與所述 側壁相接的內端蓋內側表面均設置有由玻璃絲布制成的絕緣層，另外，所述端壁上均布有 若干螺孔；呈圓環狀的所述外端蓋的內圓周部相應所述螺孔開設有通孔，所述外端蓋套設 在該臺階并通過螺栓與所述內端蓋栓接；所述外端蓋和端壁之間、所述外端蓋和側壁之間、 所述螺栓頭部和所述外端蓋之間設有絕緣墊片，所述通孔和螺栓之間設有絕緣套管。
[0007] 所述端壁、側壁、內端蓋外圓周面以及內端蓋內側表面上均設有燕尾形環槽，所述 絕緣層與所述端壁、側壁、內端蓋外圓周面以及內端蓋內側表面的相接的表面上設有嵌入 所述燕尾形環槽的燕尾形凸緣環。
[0008] 所述內端蓋內側表面僅在與所述側壁相接的外緣部分設置圓環狀的所述絕緣層。
[0009] 所述軸承的外圈還設置用于使其和所述轉子的軸電導通的電刷。
[0010] 所述電刷為碳刷。
[0011] 所述外殼上設有用于接地的連接件。
[0012] 所述螺孔為盲孔。
[0013] 與現有技術相比，本發明的有益效果是：通過將端蓋設置成分體的外端蓋和內端 蓋，并使外端蓋和內端蓋之間絕緣，實現了避免了電動機軸承的軸電流腐蝕的目的。采用本 實施例中的端蓋機構，即使安裝普通軸承也能有效防止電機產生的軸電流對電機軸承的電 腐蝕，而且不影響軸承的熱傳遞性能，從而有效的延長軸承壽命和電機的壽命，該端蓋結構 簡單、具有低成本、拆裝方便、強度高的優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014] 通過下面結合附圖對其示例性實施例進行的描述，本發明上述特征和優點將會變 得更加清楚和容易理解。
[0015] 圖1為本發明實施例中電動機的整體結構示意圖；
[0016] 圖2為本發明實施例中電動機的側視圖；
[0017] 圖3為本發明實施例中端蓋的整體結構示意圖；
[0018] 圖4為本發明實施例中端蓋的整體剖面示意圖；
[0019] 圖5為本發明實施例中內端蓋的結構示意圖；
[0020] 圖6為本發明實施例中內端蓋的剖面示意圖。
【具體實施方式】
[0021] 下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明，以便于同行業技術人員的理解：
[0022] 如圖1-3所示，標號分別表示：
[0023] 接地螺釘1、外殼2、轉子軸3、刷架4、軸承5、內端蓋6、外端蓋7、擋風圈8、接地搭 子9、冷卻器10、出水口 11、進水口 12、定子體13、定子繞組14、永磁體15、轉子軛部16、測 速保護裝置17、出線盒18、加熱器19、蓋板20、通孔21、軸承室22、螺栓23、通孔24、絕緣層 25、第一絕緣墊片26、絕緣套管27、第二絕緣墊片28、第三絕緣墊片29、凸緣環30。
[0024] 參見圖1-6所示，本實施例中提供一種具有絕緣軸承結構的超高速永磁同步電動 機，包括電動機機殼、轉子、定子和冷卻器10。其中：
[0025] 該電動機機殼包括外殼2以及固定在外殼2兩端面的端蓋，并由此外殼2和端蓋 共同界定出一個中空的腔體。外端蓋7的外緣即固定在外殼2的端部。在外殼2的兩端還 設置有環繞端蓋的蓋板20。
[0026] 端蓋包括用于和電動機外殼2連接的外端蓋7,以及具有軸承室22的內端蓋6。
[0027] 內端蓋6內側的外緣設有一個呈封閉圓環狀的臺階，該臺階以端壁和側壁為界， 其中端壁指的是呈圓環狀的臺階面，而側壁指的是呈圓面的臺階立面。所述端壁、側壁、與 所述端壁相接的內端蓋6外圓周面以及與所述側壁相接的內端蓋6內側表面的局部均設置 有由玻璃絲布制成的絕緣層25。具體的說就是內端蓋6內側表面僅在與所述側壁相接的外 緣部分設置圓環狀的絕緣層25。這些設置在不同位置的絕緣層25為一體結構。為使絕緣 層25牢固的固定在內端蓋6上，所述端壁、側壁、內端蓋6外圓周面以及內端蓋6內側表面 上均設有燕尾形環槽，所述絕緣層25與所述端壁、側壁、內端蓋外圓周面以及內端蓋內側 表面的相接的表面上設有嵌入所述燕尾形環槽的燕尾形凸緣環30。另外，所述端壁上均布 有若干螺孔，所述螺孔為盲孔。
[0028] 軸承5固定安裝于內端蓋6的軸承室22內。
[0029] 外端蓋7呈圓環狀，所述外端蓋7的內圓周部相應所述螺孔開設有通孔24。所述 外端蓋7的內圓周部套設在內端蓋6的臺階處并通過螺栓23與所述內端蓋6栓接。為實 現外端蓋7和內端蓋6之間的絕緣，所述外端蓋7和端壁之間設置成圓環狀的第一絕緣墊 片26,所述外端蓋7和側壁之間設置呈圓筒狀的第三絕緣墊片29、所述螺栓23的頭部和所 述外端蓋7之間均設有第二絕緣墊片28,另外，所述的通孔24和螺栓23之間設有絕緣套管 27〇
[0030] 通過這樣的結構，外端蓋7和內端蓋6之間通過絕緣層25、多個絕緣墊片以及絕緣 套管27實現絕緣，即使任意部分出現破損影響絕緣性能，其它的絕緣結構仍然可將二者絕 緣，這樣避免了電動機軸承的軸電流腐蝕。采用本實施例中的端蓋機構，即使安裝普通軸承 也能有效防止電機產生的軸電流對電機軸承的電腐蝕，而且不影響軸承的熱傳遞性能，從 而有效的延長軸承壽命和電機的壽命，該端蓋結構簡單、具有低成本、拆裝方便、強度高的 優點。
[0031] 定子由定子體13和定子繞組14構成，定子體13固定安裝在該外殼2的內側表面 上。轉子設于定子內，包括轉子軸3以及從轉子軸3沿徑向延伸的轉子軛部16,轉子軛部 16上設置永磁體14,永磁體14和定子被配置為在它們之間形成軸向間隙。轉子軸7由軸 承5支持并伸出外殼2外。外殼2內于轉子軛部16的兩端還固定設置擋風圈8,用于阻擋 轉子旋轉產生的氣流。
[0032] 為進一步起到避免軸電流的目的,在軸承5的外圈上還固定設置有刷架4,刷架4 上設置和轉子軸3接觸的碳刷。
[0033] 另外，在外殼2的內部設置有冷卻水道，對應的，所述外殼2的上部即設置冷卻器 10,冷卻器10與冷卻水道相互連通，冷卻器10的側面開設有用于冷卻水進入的進水口 12 和用于冷卻水流出的出水口11。
[0034] 外殼2上還固定設置有加熱器19、接地螺釘1、接地搭子9、測速保護裝置17和出 線盒18。接地螺釘1和接地搭子9均與外殼2電連接，用于將外殼2接地。加熱器19用于 加熱電機，其供電電壓采用市電。出線盒18用于將此電機與外部的供電系統電連接。測速 保護裝置17則用來實時測量轉子的轉速。
[0035] 通過上述結構可看出，本發明通過將端蓋設置成分體的外端蓋和內端蓋，并使外 端蓋和內端蓋之間絕緣，實現了避免了電動機軸承的軸電流腐蝕的目的。采用本實施例中 的端蓋機構，即使安裝普通軸承也能有效防止電機產生的軸電流對電機軸承的電腐蝕，而 且不影響軸承的熱傳遞性能，從而有效的延長軸承壽命和電機的壽命，該端蓋結構簡單、具 有低成本、拆裝方便、強度高的優點。
[0036] 以上通過實施例對于本發明的發明意圖和實施方式進行詳細說明，但是本發明所 屬領域的一般技術人員可以理解，本發明以上實施例僅為本發明的優選實施例之一，為篇 幅限制，這里不能逐一列舉所有實施方式，任何可以體現本發明權利要求技術方案的實施， 都在本發明的保護范圍內。
[0037] 需要注意的是，以上內容是結合具體的實施方式對本發明所作的進一步詳細說 明，不能認定本發明的【具體實施方式】僅限于此，在上述實施例的指導下，本領域技術人員可 以在上述實施例的基礎上進行各種改進和變形，而這些改進或者變形落在本發明的保護范 圍內。
【權利要求】
1. 一種具有絕緣軸承結構的超高速永磁同步電動機，包括外殼、設于外殼內的定子、 設于定子內的轉子、以及連接到所述外殼的開口的端蓋，所述轉子由設于所述端蓋上的軸 承選擇支撐，其特征在于：所述端蓋包括連接到所述外殼的外端蓋，以及設有軸承室的內端 蓋，所述軸承固定設于所述軸承室內；所述內端蓋內側的外緣設有一個以端壁和側壁為界 的呈封閉圓環狀的臺階，且所述端壁、側壁、與所述端壁相接的內端蓋外圓周面以及與所述 側壁相接的內端蓋內側表面均設置有由玻璃絲布制成的絕緣層，另外，所述端壁上均布有 若干螺孔；呈圓環狀的所述外端蓋的內圓周部相應所述螺孔開設有通孔，所述外端蓋套設 在該臺階并通過螺栓與所述內端蓋栓接；所述外端蓋和端壁之間、所述外端蓋和側壁之間、 所述螺栓頭部和所述外端蓋之間設有絕緣墊片，所述通孔和螺栓之間設有絕緣套管。
2. 根據權利要求1所述的一種具有絕緣軸承結構的超高速永磁同步電動機，其特征在 于：所述端壁、側壁、內端蓋外圓周面以及內端蓋內側表面上均設有燕尾形環槽，所述絕緣 層與所述端壁、側壁、內端蓋外圓周面以及內端蓋內側表面的相接的表面上設有嵌入所述 燕尾形環槽的燕尾形凸緣環。
3. 根據權利要求2所述的一種具有絕緣軸承結構的超高速永磁同步電動機，其特征在 于：所述內端蓋內側表面僅在與所述側壁相接的外緣部分設置圓環狀的所述絕緣層。
4. 根據權利要求1-3任意一項所述的一種具有絕緣軸承結構的超高速永磁同步電動 機，其特征在于：所述軸承的外圈還設置用于使其和所述轉子的軸電導通的電刷。
5. 根據權利要求4所述的一種具有絕緣軸承結構的超高速永磁同步電動機，其特征在 于：所述電刷為碳刷。
6. 根據權利要求5所述的一種具有絕緣軸承結構的超高速永磁同步電動機，其特征在 于：所述外殼上設有用于接地的連接件。
7. 根據權利要求6所述的一種具有絕緣軸承結構的超高速永磁同步電動機，其特征在 于：所述螺孔為盲孔。
【文檔編號】H02K5/08GK104143873SQ201310170303
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2013年5月9日 優先權日:2013年5月9日
【發明者】張曉敏, 張鵬, 金志芳 申請人:上海電氣集團上海電機廠有限公司