變頻控制裝置及具有它的防爆變頻電的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種變頻控制裝置及具有它的防爆變頻電機，變頻控制裝置包括：直流疊層母排；多個單相變頻模塊，所述多個單相變頻模塊均與所述直流疊層母排連接；用于對所述單相變頻模塊進行冷卻的內水冷單元；以及多個直流濾波電容組。根據本發明的用于防爆變頻電機的變頻控制裝置，通過將單相變頻模塊和直流濾波電容組層疊放置，提高了變頻控制裝置在長度、寬度以及高度空間上的結構緊湊度，不但可以減小變頻控制裝置的體積，使變頻控制裝置的結構更加緊湊、合理，而且還有利于增加高壓元件與殼體之間的電氣間距，也有利于在高壓元件周圍增設電氣絕緣保護裝置，提高了變頻控制裝置的高壓絕緣性能。
【專利說明】變頻控制裝置及具有它的防爆變頻電機
【技術領域】
[0001]本發明涉及防爆變頻【技術領域】，具體而言，特別涉及一種變頻控制裝置及具有它的防爆變頻電機。
【背景技術】
[0002]變頻器是利用半導體功率器件的開通和關斷作用將工頻交流電變換為頻率可調的交流電的變換裝置。該裝置先把工頻交流電變換為直流電，再把直流電變換為頻率可調的交流電來驅動負載。考慮煤礦等井下作業環境具有空間狹小、潮濕、空氣中含有易燃易爆成分的特點，通用型的變頻器是嚴禁在井下應用的。防爆變頻器正是針對這種特殊環境電機設備進行調頻的產品。
[0003]用于煤礦井下的變頻器與電機都是分離的，即一個防爆變頻器通過上百米電纜連接一臺或兩臺電機。此種連接方式存在如下缺點:總體空間占用大、接線不便、變頻器與電機連接電纜對空間的電磁輻射干擾周邊設備運行、變頻器到電機電纜較長，會造成諧波的反射和疊加，提高峰值電壓，容易損毀電機絕緣、變頻器和電機在井下散熱差等。
[0004]此外，因為受體積的限制，防爆變頻器的電壓等級只能做到1140V內，無法滿足煤炭企業對高壓大功率變頻器的需求。
【發明內容】
[0005]本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出一種結構緊湊、散熱效果好的用于防爆變頻電機的變頻控制裝置。本發明的另一個目的在于提出一種具有上述變頻控制裝置的防爆變頻電機。
[0006]根據本發明的一個方面提供了一種用于防爆變頻電機的變頻控制裝置，包括:直流疊層母排；多個單相變頻模塊，所述多個單相變頻模塊均與所述直流疊層母排連接；用于對所述單相變頻模塊進行冷卻的內水冷單元，由此，可以提高單相變頻模塊的散熱效率。直流濾波電容組可以為層疊放置的四組電容，由此，可以進一步減小變頻控制裝置的體積，使變頻控制裝置的結構更加緊湊、合理。多個直流濾波電容組，所述直流濾波電容組與所述直流疊層母排連接。
[0007]根據本發明實施例的用于防爆變頻電機的變頻控制裝置，通過將單相變頻模塊和直流濾波電容組層疊放置，提高了變頻控制裝置在長度、寬度以及高度空間上的結構緊湊度，不但可以減小變頻控制裝置的體積，使變頻控制裝置的結構更加緊湊、合理，而且還有利于增加高壓元件與殼體之間的電氣間距，也有利于在高壓元件周圍增設電氣絕緣保護裝置，提高了變頻控制裝置的高壓絕緣性能。此外，在變頻控制裝置內設置內水冷單元，提高了變頻控制裝置的散熱效率。
[0008]另外，根據本發明上述實施例的用于防爆變頻電機的變頻控制裝置還可以具有如下附加的技術特征:
[0009]根據本發明的一個實施例，所述內水冷單元包括:水泵；至少一個冷卻水道，所述至少一個冷卻水道設在所述單相變頻模塊內，每個所述冷卻水道具有進水口和出水口 ；進水分離器，所述進水分離器分別與所述水泵和所述至少一個冷卻水道的進水口連通；出水分離器，所述出水分離器分別與所述水泵和所述至少一個冷卻水道的出水口連通。由此，可對變頻控制裝置進行散熱。
[0010]進一步地，所述內水冷單元還包括水水換熱器，所述水水換熱器連接在所述出水分離器和所述水泵之間。由此，提高了內水冷單元的換熱效率，簡化了變頻控制裝置的結構。
[0011]根據本發明的一個實施例，所述多個單相變頻模塊層疊放置且連接在所述直流疊層母排一側，所述多個直流濾波電容組層疊放置且連接在所述直流疊層母排的另一側。由此，可以充分利用變頻控制裝置的高度空間，有利于高低壓元件分區布置，避免高壓元件對低壓元件產生電磁干擾。
[0012]根據本發明的一個實施例，相鄰的兩個所述單相變頻模塊之間設有多個支撐部。由此，可使多個單相變頻模塊牢固地連接在一起，從而提高了變頻控制裝置的結構穩定性。
[0013]根據本發明的一個實施例，所述單相變頻模塊包括三個。
[0014]具體地，每個所述單相變頻模塊包括:多疊層母排，所述多疊層母排包括由上至下依次層疊的正負極層、互連層、零層以及交流連接層，其中所述正負極層、互連層、零層以及交流連接層之間的每相鄰兩層之間分別設有層間絕緣層，所述正負極層的上表面鋪設有第一絕緣包覆層，所述交流連接層的下表面鋪設有第二絕緣包覆層；金屬支撐部，所述金屬支撐部間隔設置在所述多疊層母排的下方，其中所述金屬支撐部內具有所述冷卻水道；以及絕緣附件，所述絕緣附件設在所述金屬支撐部的一側且與所述多疊層母排和所述金屬支撐部連接。
[0015]需要說明的是，在多疊層母排與金屬支撐部之間增設絕緣附件，通過控制絕緣附件的長度來增加多疊層母排與金屬支撐部之間的爬電距離，進而使多疊層母排與金屬支撐部之間的間距減小到絕緣附件的厚度，從而使單相變頻模塊不必受電氣間距影響，由此，提高了單相變頻模塊的結構緊湊度，減小了變頻控制裝置的體積。另外，將多疊層母排的層數增加至四層，可使單相變頻模塊適用于大功率變頻控制裝置。
[0016]根據本發明的一些示例，所述金屬支撐部內具有至少一條所述冷卻水道。優選地，每條所述冷卻水道的進水口和出水口均位于所述金屬支撐部的同一側。由此，便于冷卻水道的排布，降低了內水冷單元的設計難度。更具體地，每條所述冷卻水道均形成為U形水道。
[0017]為方便多疊層母排與絕緣附件以及其他電器元件連接，根據本發明的一個實施例，所述交流連接層的鄰近所述絕緣附件的一端具有多個間隔分布的第一連接端子，所述第一連接端子與所述絕緣附件連接。
[0018]根據本發明的一個具體實施例，所述第一連接端子包括:平直部，所述平直部從所述交流連接層延伸出且與所述交流連接層位于同一平面上；以及與所述平直部垂直連接的折彎部，所述折彎部與所述絕緣附件連接。可選地，所述折彎部與所述絕緣附件通過螺栓連接。
[0019]為方便多疊層母排與直流疊層母排以及其他電器元件連接，根據本發明的一個具體實施例，所述零層的鄰近所述直流疊層母排的一端構造有第二連接端子，所述正負極層的鄰近所述直流疊層母排的一端構造有兩個間隔分布的第三連接端子，所述第二連接端子和所述第三連接端子分別與所述直流疊層母排連接。
[0020]更進一步地，所述多疊層母排還包括:絕緣條，其中所述正負極層、互連層以及交流連接層中的每一層均設有所述絕緣條，由此，增加了多疊層母排與電器元件連接位置的電氣間距，增大了爬電距離，提高了多疊層母排整體絕緣性能；以及導電柱，其中所述正負極層、互連層、零層以及交流連接層中每一層上均鉚接有多個所述導電柱，其中每層上的所述多個導電柱與其他層通過絕緣墊圈電氣隔離。通過絕緣墊圈切斷多疊層母排與相應的電器元件之間的連接關系，從而減小了多疊層母排內部電流形成的環路面積，降低了多疊層母排雜散電感。
[0021]根據本發明的一些具體實施例，所述多疊層母排的所述正負極層、互連層、零層以及交流連接層均由厚度為1.5mm-2.5mm的紫銅板折制而成。為了提高紫銅板的抗氧化能力，所述多疊層母排的所述正負極層、互連層、零層以及交流連接層的表面均進行鍍錫處理，鍍層厚度大于5 μ m,所述金屬支撐部的上表面粗糙度要求低于1.6um-3.2um,平面度要求低于0.lmm/m。由此，可使電器元件與金屬支撐部之間有良好的接觸效果，有利于內水冷單元對金屬支撐部上的電器元件進行散熱。
[0022]為了防止因灰塵、潮氣進入到多疊層母排內而導致多疊層母排的絕緣性能下降，根據本發明的一個具體實施例，所述第一絕緣包覆層與所述第二絕緣包覆層外周邊沿采用壓合封邊工藝處理，以使第一絕緣包覆層與第二絕緣包覆層之間形成全密閉結構。由此，提高了多疊層母排在潮濕、風沙等惡劣的環境下的絕緣性能。
[0023]根據本發明的另一個方面提供了一種防爆變頻電機，包括上述的變頻控制裝置。
[0024]根據本發明實施例的防爆變頻電機，通過將單相變頻模塊和直流濾波電容組層疊放置，提高了變頻控制裝置在長度、寬度以及高度空間上的結構緊湊度，不但可以減小變頻控制裝置的體積，使變頻控制裝置的結構更加緊湊、合理，而且還有利于增加高壓元件與殼體之間的電氣間距，也有利于在高壓元件周圍增設電氣絕緣保護裝置，提高了變頻控制裝置的高壓絕緣性能。此外，在變頻控制裝置內設置內水冷單元，提高了變頻控制裝置的散熱效率。
[0025]還需說明的是，通過將電機組件、變頻控制裝置以及濾波接線裝置設在相互連通的第一至第三腔室內，使防爆變頻電機的結構更加緊湊、合理。同時，降低了電機組件、變頻控制裝置以及濾波接線裝置之間的接線難度，減少了電纜對殼體外部的其他設備的電磁干擾，提聞了防爆變頻電機的穩定性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1是根據本發明的一個實施例的用于防爆變頻電機的變頻控制裝置的主視圖；
[0027]圖2是根據本發明的一個實施例的用于防爆變頻電機的變頻控制裝置的俯視圖；
[0028]圖3是根據本發明的一個實施例的用于防爆變頻電機的變頻控制裝置的單相變頻模塊的主視圖；
[0029]圖4是根據本發明的一個實施例的用于防爆變頻電機的變頻控制裝置的單相變頻豐吳塊的仰視圖；
[0030]圖5是根據本發明的一個實施例的用于防爆變頻電機的變頻控制裝置的單相變頻模塊的立體圖；
[0031]圖6是根據本發明的一個實施例的用于防爆變頻電機的變頻控制裝置的金屬支撐部的剖視圖；
[0032]圖7是根據本發明的一個實施例的用于防爆變頻電機的變頻控制裝置的多疊層母排的立體分解示意圖；
[0033]圖8是根據本發明的一個實施例的用于防爆變頻電機的變頻控制裝置的水水換熱器的立體圖；
[0034]圖9是根據本發明的一個實施例的用于防爆變頻電機的變頻控制裝置的內水冷單元的示意圖；
[0035]圖10是根據本發明的另一個實施例的防爆變頻電機的殼體的立體圖；
[0036]圖11是根據本發明的另一個實施例的防爆變頻電機的部分殼體的立體圖；
[0037]圖12是根據本發明的另一個實施例的防爆變頻電機的部分殼體的立體圖；
[0038]圖13是根據本發明的另一個實施例的防爆變頻電機的部分殼體的立體圖。
[0039]附圖標記:
[0040]殼體100，
[0041]第一腔室110，豁口 111，圓筒形定子套112，
[0042]第二腔室120，第三腔室130，
[0043]變頻控制裝置200，
[0044]直流疊層母排210，
[0045]單相變頻模塊220，
[0046]多疊層母排221，正負極層2211，第三連接端子22111，互連層2212，零層2213，第二連接端子22131，交流連接層2214，第一連接端子22141，平直部22142，折彎部22143，層間絕緣層2215，第一絕緣包覆層2216，第二絕緣包覆層2217，絕緣條2218，導電柱2219，絕緣墊圈2220，
[0047]金屬支撐部222，絕緣附件223，防爬電絕緣塊224，
[0048]內水冷單元230，
[0049]水泵231，冷卻水道232，進水口 2321，出水口 2322，
[0050]進水分離器233，出水分離器234，水水換熱器235，
[0051 ] 直流濾波電容組240，
[0052]支撐部250。
【具體實施方式】
[0053]下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
[0054]在本發明的描述中，需要理解的是，術語“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
[0055]此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發明的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。
[0056]如圖1-圖9所示，根據本發明實施例的用于防爆變頻電機的變頻控制裝置200，包括:直流疊層母排210、多個單相變頻模塊220、內水冷單元230以及多個直流濾波電容組240。
[0057]具體而言，多個層疊放置的單相變頻模塊220、直流濾波電容組240均與直流疊層母排210連接。內水冷單元230用于對單相變頻模塊220進行冷卻，由此，可以提高單相變頻模塊220的散熱效率。直流濾波電容組240可以為層疊放置的四組電容，由此，可以進一步減小變頻控制裝置200的體積，使變頻控制裝置200的結構更加緊湊、合理。
[0058]多個層疊放置的單相變頻模塊220、直流濾波電容組240均與直流疊層母排210連接。內水冷單元230用于對單相變頻模塊220進行冷卻，由此，可以提高單相變頻模塊220的散熱效率。直流濾波電容組240可以為層疊放置的四組電容，由此，提高了變頻控制裝置200在長度、寬度以及高度空間上的結構緊湊度，不但可以減小變頻控制裝置200的體積，使變頻控制裝置200的結構更加緊湊、合理，而且還有利于增加高壓元件與殼體100之間的電氣間距，也有利于在高壓元件周圍增設電氣絕緣保護裝置，提高了變頻控制裝置200的高壓絕緣性能。
[0059]根據本發明實施例的用于防爆變頻電機的變頻控制裝置200，通過將單相變頻模塊220和直流濾波電容組240層疊放置，提高了變頻控制裝置200在長度、寬度以及高度空間上的結構緊湊度，不但可以減小變頻控制裝置200的體積，使變頻控制裝置200的結構更加緊湊、合理，而且還有利于增加高壓元件與殼體100之間的電氣間距，也有利于在高壓元件周圍增設電氣絕緣保護裝置，提高了變頻控制裝置200的高壓絕緣性能。此外，在變頻控制裝置200內設置內水冷單元230，提高了變頻控制裝置200的散熱效率。
[0060]如圖9所示，根據本發明的一個實施例，內水冷單元230包括:水泵231、冷卻水道232、進水分離器233以及出水分離器234。具體地，單相變頻模塊220內設有至少一個冷卻水道232，每個冷卻水道232具有進水口 2321和出水口 2322。進水分離器233分別與水泵231和至少一個冷卻水道232的進水口 2321連通。出水分離器234分別與水泵231和至少一個冷卻水道232的出水口 2322連通。
[0061]在水泵231的作用下，去離子水通過進水分離器233進入冷卻水道232，并在冷卻水道232內進行換熱，最后由出水分離器234返回到水泵231內，進而實現了內水冷單元230對單相變頻模塊220的冷卻。由此，提高了單相變頻模塊220散熱效率。
[0062]如圖8-圖9所示，更進一步地，內水冷單元230還包括水水換熱器235，水水換熱器235連接在出水分離器234和水泵231之間，其中外水冷單元300通過水水換熱器235與內水冷單元230連接以實現換熱。具體地，水水換熱器235內部焊接有換熱片，內水冷單元230與外水冷單元300通過換熱片進行換熱。
[0063]內水冷單元230中溫度較高的去離子水經過水水換熱器235后變成低溫度的去離子水，溫度較低的去離子水又經過水泵231、進水分離器233進入到冷卻水道232中，并對單相變頻模塊220進行降溫。由此，提高了內水冷單元230的換熱效率，簡化了變頻控制裝置200的結構。可以理解的是，內水冷單元230與外水冷單元300的換熱方式并不限于此，例如，還可以采用熱管、水油換熱器等其他換熱方式替代水水換熱器235，以使變頻控制裝置200的結構更加緊湊。
[0064]如圖1-圖2所示，根據本發明的一個實施例，多個單相變頻模塊220層疊放置且連接在直流疊層母排210 —側，多個直流濾波電容組240層疊放置且連接在直流疊層母排210的另一側。由此，可以充分利用變頻控制裝置200的高度空間，有利于高低壓元件分區布置，避免高壓元件對低壓元件產生電磁干擾。
[0065]層疊放置的單相變頻模塊220和直流濾波電容組240減小了直流疊層母排210的設計難度，降低了直流疊層母排210的雜散電感，減少了電壓尖峰對電器元件及母排絕緣性能造成的損害，使直流疊層母排210具有較強的電磁兼容能力。同時，還有利于增加高壓元件與殼體100之間的電氣間距，便于在高壓元件周圍增設電氣絕緣保護裝置，提高防爆變頻電機的高壓絕緣性能。此外，將單相變頻模塊220層疊放置在直流母排層的一側，便于內水冷單元230對每一個單相變頻模塊220進行獨立散熱，降低了內水冷單元230的設計難度。將直流濾波電容組240層疊放置在直流疊層母排210的另一側，還可以使變頻控制裝置200的結構更加緊湊，減小了變頻控制裝置200的體積。
[0066]如圖1所示，根據本發明的一個實施例，相鄰的兩個單相變頻模塊220之間設有多個支撐部250。由此，可使多個單相變頻模塊220牢固地連接在一起，從而提高了變頻控制裝置200的結構穩定性。
[0067]在本發明的一些具體的實施例中，單相變頻模塊220包括三個。如圖1-圖7所示，每個單相變頻模塊220包括:多疊層母排221、金屬支撐部222以及絕緣附件223。具體地，如圖11所示，多疊層母排221又包括由上至下依次層疊的正負極層2211、互連層2212、零層2213以及交流連接層2214。可選地，多疊層母排221的正負極層2211、互連層2212、零層2213以及交流連接層2214均可以由厚度為1.5mm_2.5mm的紫銅板折制而成。為了提高紫銅板的抗氧化能力，多疊層母排221的正負極層2211、互連層2212、零層2213以及交流連接層2214的表面均進行鍍錫處理，鍍層厚度大于5 μ m。優選地，正負極層2211、互連層2212、零層2213以及交流連接層2214之間的每相鄰兩層之間分別設有層間絕緣層2215。
[0068]正負極層2211的上表面鋪設有第一絕緣包覆層2216，交流連接層2214的下表面鋪設有第二絕緣包覆層2217。由此，提高了多疊層母排221在潮濕、風沙等惡劣的環境下的絕緣性能。其中為了防止因灰塵、潮氣進入到多疊層母排221內而導致多疊層母排221的絕緣性能下降，優選地，第一絕緣包覆層2216與第二絕緣包覆層2217外周邊沿采用壓合封邊工藝處理，以使第一絕緣包覆層2216與第二絕緣包覆層2217之間形成全密閉結構。
[0069]金屬支撐部222間隔設置在多疊層母排221的下方，用以支撐設在金屬支撐部222上的電器元件(圖未示出)。可選地，金屬支撐部222的上表面粗糙度要求低于
1.6um-3.2um，平面度要求低于0.lmm/m。由此，可使電器元件與金屬支撐部222之間有良好的接觸效果，有利于內水冷單元230對金屬支撐部222上的電器元件進行散熱。如圖6所示，金屬支撐部222內還具有冷卻水道232。為減小金屬支撐部222的體積，冷卻水道232可以采用截面扁寬且成矩形的冷卻水道。由此，在相同的進出水流量的情況下，降低了金屬支撐部222溫升，提高了內水冷單元230的散熱能力。[0070]絕緣附件223設在金屬支撐部222的一側，且與金屬支撐部222和多疊層母排221連接，用以增大多疊層母排221輸出端與金屬支撐部222之間的爬電距離。通過設置絕緣附件223，可以將多疊層母排221與金屬支撐部222之間的間距減小到絕緣附件223的厚度，從而不必受電氣間距影響，進而提高了單相變頻模塊220的結構緊湊度，減小了變頻控制裝置200的體積。
[0071]需要說明的是，在多疊層母排221與金屬支撐部222之間增設絕緣附件223，通過控制絕緣附件的長度來增加多疊層母排與金屬支撐部之間的爬電距離，進而使多疊層母排221與金屬支撐部222之間的間距減小到絕緣附件223的厚度，從而使單相變頻模塊220不必受電氣間距影響，由此，提高了單相變頻模塊220的結構緊湊度，減小了變頻控制裝置200的體積。另外，將多疊層母排221的層數增加至四層，可使單相變頻模塊220適用于大功率變頻控制裝置。
[0072]如圖6所示，根據本發明的一些實施例，金屬支撐部222內具有至少一條冷卻水道232，以對單相變頻模塊220進行冷卻。優選地，每條冷卻水道232的進水口 2321和出水口2322均可以位于金屬支撐部222的同一側。由此，便于冷卻水道232的排布，降低了內水冷單元230的設計難度。具體地，每條冷卻水道232均可以形成為U形水道。當然，冷卻水道232的結構并不限于此，只要其可滿足單相變頻模塊220的散熱要求即可。
[0073]如圖7所示，為方便將多疊層母排221與絕緣附件223連接在一起，根據本發明的一個實施例，交流連接層2214的鄰近絕緣附件223的一端具有多個間隔分布的第一連接端子22141，第一連接端子22141與絕緣附件223連接。當然，在交流連接層2214的鄰近絕緣附件223的一端設置多個間隔分布的第一連接端子22141，還便于多疊層母排221與其他電器元件連接。
[0074]在本發明的一些具體的示例中，第一連接端子22141包括:平直部22142和折彎部22143。具體地，平直部22142從交流連接層2214延伸出且與交流連接層2214位于同一平面上，折彎部22143與平直部22142垂直連接。需要說明的是，對于多疊層母排221與絕緣附件223的連接方式并不做特殊限制。例如，在本發明的一個可選的實施例中，折彎部22143與絕緣附件223通過螺栓連接。
[0075]為方便多疊層母排221與直流疊層母排210連接，如圖7所示，根據本發明的一個實施例，零層2213上鄰近直流疊層母排210的一端設有第二連接端子22131，正負極層2211上鄰近直流疊層母排210的一端設有兩個間隔分布的第三連接端子22111，第二連接端子22131和第三連接端子22111分別與直流疊層母排210連接。對于第二連接端子22131和第三連接端子22111的相對位置不做特殊限定，只要其可便于多疊層母排221與其他電器元件連接即可。例如，如圖1所示，第二連接端子22131位于兩個第三連接端子22111之間。
[0076]如圖7所示，根據本發明的一個實施例，多疊層母排221進一步包括:絕緣條2218和導電柱2219。具體地，正負極層2211、互連層2212以及交流連接層2214中的每一層均設有絕緣條2218。需要說明的是，每一層上的絕緣條2218的個數以及位置可以根據具體情況而定，例如，正負極層2211上可以設有一個絕緣條2218，互連層2212上可以設有四個絕緣條2218。正負極層2211、互連層2212、零層2213以及交流連接層2214中每一層上均鉚接有多個導電柱2219，其中每層上的多個導電柱2219與其他層通過絕緣墊圈2220電氣隔離。
[0077]還需要說明的是，如圖7所示，多疊層母排221的上表面和下表面上均設有多個防爬電絕緣塊224。在與多疊層母排221連接的電器元件的頂部設有與防爬電絕緣塊224的相匹配的防爬電溝槽。由此，增加了多疊層母排221與電器元件連接位置的電氣間距，增大了爬電距離，提高了多疊層母排221整體絕緣性能。
[0078]此外，還需要說明的是，多疊層母排221通過導電柱2219與相應的電器元件之間相互接觸實現電氣連接。連接電器元件一側的導電柱2219伸出的高度一致。由此，可使多疊層母排221的結構更加合理、緊湊。在不同母排層壓鉚導電柱2219時，可以通過絕緣墊圈2220切斷多疊層母排221與相應的電器元件之間的連接關系，從而減小了多疊層母排221內部電流形成的環路面積，降低了多疊層母排221雜散電感。
[0079]如圖10-圖13所示，根據本發明實施例的防爆變頻電機，包括:殼體100、電機組件(未示出)、變頻控制裝置200、濾波接線裝置(未示出)以及外水冷單元300 (未示出)。
[0080]具體而言，殼體100內具有三個彼此間隔開且連通的第一腔室110、第二腔室120和第三腔室130。第一至第三腔室130之間通過隔爆結合面相互連通，可以有效減少隔爆面的數量，降低了防爆變頻電機的結構復雜程度。電機組件設在第一腔室110內，變頻控制裝置200設在第二腔室120內，濾波接線裝置設在第三腔室130內。相互連通的第一至第三腔室130構造成同一隔爆腔，再將電機組件、變頻控制裝置200以及濾波接線裝置之間的連接電纜屏蔽在隔爆腔內，避免了接線腔、接線柱等復雜結構的設計，降低了接線難度，減少了電纜對殼體100外部的其他設備的電磁干擾，提高了防爆變頻電機的穩定性。
[0081]電機組件與變頻控制裝置200和濾波接線裝置分別連接。外水冷單元300設在殼體100外側壁上以對變頻控制裝置200和濾波接線裝置換熱。由此，減小了防爆變頻電機的體積，提高了外水冷單元300的換熱效率。
[0082]根據本發明實施例的防爆變頻電機，通過將單相變頻模塊220和直流濾波電容組240層疊放置，提高了變頻控制裝置200在長度、寬度以及高度空間上的結構緊湊度，不但可以減小變頻控制裝置200的體積，使變頻控制裝置200的結構更加緊湊、合理，而且還有利于增加高壓元件與殼體100之間的電氣間距，也有利于在高壓元件周圍增設電氣絕緣保護裝置，提高了變頻控制裝置200的高壓絕緣性能。此外，在變頻控制裝置200內設置內水冷單元230，提高了變頻控制裝置200的散熱效率。
[0083]還需說明的是，通過將電機組件、變頻控制裝置200以及濾波接線裝置設在相互連通的第一至第三腔室130內，使防爆變頻電機的結構更加緊湊、合理。同時，降低了電機組件、變頻控制裝置200以及濾波接線裝置之間的接線難度，減少了電纜對殼體100外部的其他設備的電磁干擾，提高了防爆變頻電機的穩定性。
[0084]如圖10所示，為了進一步減小防爆變頻電機的體積，根據本發明的一個實施例，第二腔室120位于第一腔室110的上方，第三腔室130位于第一腔室110和第二腔室120的一端(如圖10中所示的右端)。第一腔室110可以與第二腔室120、第三腔室130分別連通。利用電機組件的長度(如圖10中所示的上下方向)和高度(如圖10中所示的上下方向)空間，將變頻控制裝置200、濾波接線裝置以及電機組件集成為一體，減小了防爆變頻電機的體積，縮短了電機組件與變頻控制裝置200之間連接電纜的長度，降低了諧波的反射和疊加，同時，也降低了峰值電壓對防爆變頻電機絕緣性能的影響。[0085]此外，還需說明的是，將第二腔室120設于第一腔室110的上方，還有利于高低壓元件的分區布置，從而避免了高壓元件對低壓元件的電磁干擾，提高了第二腔室120內高度、長度以及寬度空間上的結構緊湊度，不僅有利于增加高壓元件與殼體100之間的電氣間距，也有利于在高壓元件周圍增設電氣絕緣保護裝置，提高防爆變頻電機的高壓絕緣性倉泛。
[0086]如圖11所示，根據本發明的一個實施例，第二腔室120與第一腔室110之間通過形成在第一腔室110頂壁上的豁口 111連通。由此，簡化了接線過程，減少了電纜對殼體100外部的其他設備的電磁干擾，提高了防爆變頻電機的穩定性。在本發明的一些具體示例中，豁口 111可以為矩形或者圓形豁口。可以理解的是，豁口 111的結構并不限于此，只要其可便于電機組件和變頻控制裝置200之間相互連接即可。
[0087]如圖11所示，根據本發明的一個具體的示例，第一腔室110由設在殼體100內的圓筒形定子套112限定出，電機組件可以置于圓筒形定子套112內。可選地，圓筒形定子套112可以焊接至殼體100內的下部。當然，可以理解的是，圓筒形定子套112與殼體100的連接方式并不限于此，例如，圓筒形定子套112還可以與殼體100 —體成型。
[0088]如圖11所示，根據本發明的一個實施例，變頻控制裝置200支撐在圓筒形定子套112的頂部。由此，可使變頻控制裝置200牢固地設置在第二腔室120內。具體地，在本發明的一個實施例中，圓筒形定子套112的頂壁上具有向上(如圖11中的方向所示)延伸的支撐柱(圖未示出)，變頻控制裝置200通過支撐柱支撐在圓筒形定子套112的頂部。支撐柱可以焊接在圓筒形定子套112的頂壁上。需要說明的是，對于支撐柱與圓筒形定子套112的連接方式并不限于此。當然，變頻控制裝置200的放置方式可以根據具體情況而定。例如，變頻控制裝置200還可以懸掛在第二腔室120內。
[0089]綜上所述，根據本發明實施例的防爆變頻電機具有以下優點:
[0090]I)通過將電機組件、變頻控制裝置200以及濾波接線裝置設在相互連通的第一至第三腔室130內，使防爆變頻電機的結構更加緊湊合理，降低了電機組件、變頻控制裝置200以及濾波接線裝置之間的接線難度；
[0091]2)相互連通的第一至第三腔室130構造成一個隔爆腔，并將電機組件、變頻控制裝置200以及濾波接線裝置設在隔爆腔內，減少了隔爆面的數量，降低了防爆變頻電機的結構復雜程度。同時，也縮短了電機組件、變頻控制裝置200以及濾波接線裝置之間的電纜的長度，降低了電纜對殼體100外部的其他設備的電磁干擾，提高了防爆變頻電機的穩定性；
[0092]3)通過將單相變頻模塊220和直流濾波電容組240層疊放置，提高了變頻控制裝置200在長度、寬度以及高度空間上的結構緊湊度，不但減小了變頻控制裝置200的體積，而且還有利于增加高壓元件與殼體100之間的電氣間距，減少直流疊層母排210的雜散電感及電壓尖峰對電器元件及母排絕緣性能造成的損害，有利于在高壓元件周圍增設電氣絕緣保護裝置，提高了防爆變頻電機的高壓絕緣性能；
[0093]4)在變頻控制裝置200的單相變頻模塊220內設置內水冷單元230，降低了內水冷單元230的設計難度，提高了變頻控制裝置200的散熱效率；
[0094]5)通過在多疊層母排221與金屬支撐部222之間增設絕緣附件223，可將多疊層母排221與金屬支撐部222之間的間距減小到絕緣附件223的厚度，從而使單相變頻模塊220不必受電氣間距影響，進而提高了單相變頻模塊220的結構緊湊度，減小了變頻控制裝置的體積；
[0095]6)將多疊層母排221的層數增加至四層，可使單相變頻模塊220適用于大功率變頻控制裝置200。
[0096]在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結合和組合。
[0097]盡管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
【權利要求】
1.一種用于防爆變頻電機的變頻控制裝置，其特征在于，包括: 直流疊層母排； 多個層疊放置的單相變頻模塊，所述多個單相變頻模塊均與所述直流疊層母排連接； 用于對所述單相變頻模塊進行冷卻的內水冷單元；以及 多個直流濾波電容組，所述直流濾波電容組與所述直流疊層母排連接。
2.根據權利要求1所述的用于防爆變頻電機的變頻控制裝置，其特征在于，所述內水冷單元包括: 水泵； 至少一個冷卻水道，所述至少一個冷卻水道設在所述單相變頻模塊內，每個所述冷卻水道具有進水口和出水口； 進水分離器，所述進水分離器分別與所述水泵和所述至少一個冷卻水道的進水口連通； 出水分離器，所述出水分離器分別與所述水泵和所述至少一個冷卻水道的出水口連通。
3.根據權利要求2所述的用于防爆變頻電機的變頻控制裝置，其特征在于，所述內水冷單元還包括水水換熱器，所述水水換熱器連接在所述出水分離器和所述水泵之間。
4.根據權利要求1所述的用于防爆變頻電機的變頻控制裝置，其特征在于，所述多個單相變頻模塊層疊放置且連接在`所述直流疊層母排一側，所述多個直流濾波電容組層疊放置且連接在所述直流疊層母排的另一側。
5.根據權利要求1所述的用于防爆變頻電機的變頻控制裝置，其特征在于，相鄰的兩個所述單相變頻模塊之間設有多個支撐部。
6.根據權利要求1所述的用于防爆變頻電機的變頻控制裝置，其特征在于，所述單相變頻模塊包括三個。
7.根據權利要求1所述的用于防爆變頻電機的變頻控制裝置，其特征在于，每個所述單相變頻模塊包括: 多疊層母排，所述多疊層母排包括由上至下依次層疊的正負極層、互連層、零層以及交流連接層，其中所述正負極層、互連層、零層以及交流連接層之間的每相鄰兩層之間分別設有層間絕緣層，所述正負極層的上表面鋪設有第一絕緣包覆層，所述交流連接層的下表面鋪設有第二絕緣包覆層； 金屬支撐部，所述金屬支撐部間隔設置在所述多疊層母排的下方，其中所述金屬支撐部內具有所述冷卻水道；以及 絕緣附件，所述絕緣附件設在所述金屬支撐部的一側且與所述多疊層母排和所述金屬支撐部連接。
8.根據權利要求7所述的用于防爆變頻電機的變頻控制裝置，其特征在于，所述金屬支撐部內具有至少一條所述冷卻水道。
9.根據權利要求8所述的用于防爆變頻電機的變頻控制裝置，其特征在于，每條所述冷卻水道的進水口和出水口均位于所述金屬支撐部的同一側。
10.根據權利要求9所述的用于防爆變頻電機的變頻控制裝置，其特征在于，每條所述冷卻水道均形成為U形水道。
11.根據權利要求7所述的用于防爆變頻電機的變頻控制裝置，其特征在于，所述交流連接層的鄰近所述絕緣附件的一端具有多個間隔分布的第一連接端子，所述第一連接端子與所述絕緣附件連接。
12.根據權利要求11所述的用于防爆變頻電機的變頻控制裝置，其特征在于，所述第一連接端子包括: 平直部，所述平直部從所述交流連接層延伸出且與所述交流連接層位于同一平面上；以及 與所述平直部垂直連接的折彎部，所述折彎部與所述絕緣附件連接。
13.根據權利要求12所述的用于防爆變頻電機的變頻控制裝置，其特征在于，所述折彎部與所述絕緣附件通過螺栓連接。
14.根據權利要求7所述的用于防爆變頻電機的變頻控制裝置，其特征在于，所述零層的鄰近所述直流疊層母排的一端構造有第二連接端子，所述正負極層的鄰近所述直流疊層母排的一端構造有兩個間隔分布的第三連接端子，所述第二連接端子和所述第三連接端子分別與所述直流疊層母排連接。
15.根據權利要求7所述的用于防爆變頻電機的變頻控制裝置，其特征在于，所述多疊層母排進一步包括: 絕緣條，其中所述正負極層、互連層以及交流連接層中的每一層均設有所述絕緣條；以及 導電柱，其中所述正負極層、互連層、零層以及交流連接層中每一層上均鉚接有多個所述導電柱，其中每層上的所述 多個導電柱與其他層通過絕緣墊圈電氣隔離。
16.根據權利要求7所述的用于防爆變頻電機的變頻控制裝置，其特征在于，所述多疊層母排的所述正負極層、互連層、零層以及交流連接層均由厚度為1.5mm-2.5mm的紫銅板折制而成。
17.根據權利要求7所述的用于防爆變頻電機的變頻控制裝置，其特征在于，所述多疊層母排的所述正負極層、互連層、零層以及交流連接層的表面均進行鍍錫處理，鍍層厚度大于 5 μ m0
18.根據權利要求7所述的用于防爆變頻電機的變頻控制裝置，其特征在于，所述第一絕緣包覆層與所述第二絕緣包覆層外周邊沿采用壓合封邊工藝處理，以使第一絕緣包覆層與第二絕緣包覆層之間形成全密閉結構。
19.根據權利要求7所述的用于防爆變頻電機的變頻控制裝置，其特征在于，所述金屬支撐部的上表面粗糙度要求低于1.6um-3.2um，平面度要求低于0.lmm/m。
20.一種防爆變頻電機，其特征在于，包括根據權利要求1-19中任一項所述的變頻控制裝置。
【文檔編號】H05K7/20GK103872924SQ201410060332
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年2月21日 優先權日:2014年2月21日
【發明者】李元月, 王春雨, 楊曉洲, 楊聖魁, 王東 申請人:航天科工海鷹集團有限公司, 撫順煤礦電機制造有限責任公司