1高压变频隔爆型三相异步电动机的结构设计
高压变频技术隔爆型三相异步电动机由定子、转子、四轴承结构、强制风冷装置、轴电流引出装置、轴承液压泵润滑系统装置等主要结构组成。电动机主体安装在对旋风机主风筒的最里层，1台对旋风机用2台电动机(左右出线各1台)。电动机的主要结构介绍如下:1)电动机定、转子铁心。铁心用径向通风道隔开，分段迭成。材料采用DW360硅钢片，使电动机的效率、功率因数都有所提高。2)电动机定子绕组。定子线圈采用经特殊绝缘处理的变频电动机专用电磁线(耐电晕220级)———聚酰亚胺－氟树脂复合薄膜绕包双玻璃丝包铜扁线。电动机每相绕组埋有2支Pt100，共6支，分为2组，一组使用，一组备用，以模拟方式输出信号，实现绕组的温度保护。3)电动机转子。转子为鼠笼式结构。采用铜条焊接，与轴采用热套配合，刚度好。轴由45号的圆钢和Q235－A的筋板组焊而成，并经严格的退后处理和时效振动处理。4)电动机的机座和轴承室。机座材料均采用了优质碳素钢Q235－A，并按工艺要求焊接完后，进行了有效的退火处理。机座采用圆机座，通过机座两壁板上的通风管散热，并且加强机座刚度。变频电动机，由于谐波与磁路的问题，产生轴电流很大，轴电流又对轴承的危害很大，大大缩短轴承寿命。因此需要用绝缘轴承或将轴承室绝缘以达到对轴承绝缘。轴承室零件材料采用了铸钢ZG230－450。保证了零件的钢性和加工性。5)冷却方式。为了保证对旋风机在低转速下有足够的风量，电动机冷却采用强制通风冷却方式。强制通风用的冷却电动机有良好的工作性能和耐用年限，该电动机采用双法兰不带底脚强构，轴承采用了进口SKF轴承，并加装了Pt100测温传感器。6)轴承润滑装置。电动机轴承轴伸端轴承采用一盘球面调心滚子轴承，非轴伸端轴承采用三轴承同心式组合结构，轴承全部采用进口SKF轴承。轴承润滑方式采用液压泵站强制润滑。轴承室防护等级达到IP54。7)其它装置。电动机设有空间加热器，当电动机停机时，加热器开始投入使用，保证电动机内部温度高出环境温度5℃以上，以防止电动机在停机状态下结露。为防止产生的轴电流对轴承形成电腐蚀作用，除采用绝缘轴承室外，还加设有轴电流引出装置，轴电流引出装置安装在电动机轴承的非轴伸端外盖上，并用防护罩做保护。
2高压变频技术隔爆型三相异步电动机的创新点
2．1绝缘轴承组结构应对电腐蚀
变频技术与电动机在运行过程中会产生电腐蚀现象。传统应对轴承电腐蚀的措施的主要方法有两种:一是选用绝缘轴承;二是选用绝缘轴承室。但这两种方法都存在一定问题。直接采购绝缘轴:一是价格昂贵;二是市场资源少，供货周期长;三是电机的绝缘轴承在装配与拆卸过程中，容易将外圈涂层和内圈涂层拉坏，对轴承维护保养造成困难。如果采用绝缘轴承室，虽然它有价格不高的优点，但在使用或维护过程中容易损坏。而且一旦损坏，需要返厂采用特殊工艺进行恢复。经过多次实践探索，一种新的绝缘轴承室被设计出来，它是在轴承的端盖内孔与轴承套之间夹绝缘层，首先将轴承套与绝缘层采用特殊工艺固化在一起，然后与轴承端盖内孔套起来，并在其端面用螺栓紧固。这种新型绝缘轴承室有价格不高、不易造成绝缘层损坏等优点，解决了电机轴承绝缘的难题。
2．2四轴承结构解决轴承易损问题
五阳煤矿主通风机原有电动机的轴伸端是选用了1套NU系列的短圆柱滚子轴承和1套6系列深沟球轴承，非轴伸端是1套NU系列的短圆柱滚子轴承。在电动机运行过程中，其轴伸端短圆柱滚子轴承承受绝大部分叶轮与转子重量，6系列的深沟球轴承承受来自叶轮的轴向力，非轴伸端轴承承受剩余一小部分转子重量。矿用大功率通风机叶轮的重量最大可达3t，叶轮的轴向力也有10～30kN。而叶轮是靠电动机轴伸悬臂支撑，叶轮的重量和挠动力常常会造成电动机轴承发生挠曲变形。一般来讲，深沟球轴承主要用于承受径向载荷，也承受一部分轴向载荷，但承受轴向力的能力比径向力弱。因此，五阳煤矿原有电动机的轴承的受力状况环境比较恶劣。其次，它的电动机采用润滑脂进行轴承润滑，其注排油难度非常大，经常发生缺脂或注脂过量等问题，并且不容易及时发现，电动机轴承损坏率比较高。因此，设计出了一种新型的轴承组合———四轴承结构。四轴承结构原理如图1所示。四轴承结构为:轴伸端是1套球面向心轴承，非轴伸端两端为球面推力轴承、中间是1套球面向心轴承。轴承结构中的这4套轴承都具有调心功能，值得特别指出的是，非轴伸端的3套轴承有1个共同的球心，这样在调心过程中就能步调一致。各轴承在运转过程中，各司其职，配合完美，其轴伸端轴承承受大部分叶轮与转子的重量，非轴伸端的球面向心轴承承受剩余部分的向力，前后两套轴承分别承受正、反转时的不同方向的轴向力。这套轴承的自动调心功能，很好地解决了传统电动机存在的前后轴承的不同心问题、叶轮的重量和挠动力造成电动机轴承发生挠曲变形的问题。
2．3轴承采用稀油强制润滑
传统的三相交流电动机一般采用润滑脂进行轴承润滑，但润滑脂使用时间过长后会失效。目前国内普遍采用的是在轴承外盖上增设排油管装置，但由于没有压力，油脂一般很难排除，如果采用加新的油脂将废油挤出来，会造成如下问题:①通过新油脂将废油脂排除，势必轴承内要充满油脂，这样就将影响轴承散热;②由于轴承内盖与转轴有一定的间隙，有很多油脂会通过此间隙进入电动机内部，覆盖在定子线圈上，往往会导致定子绕组绝缘电阻降低，甚至造成击穿。新设计的电动机轴承采用了稀油强制润滑，如果要对轴承进行换油，打开排油口即可。轴承维护工作量也几乎没有。
3结语
目前，五阳煤矿主通风机系统已运行近4a，系统整体状态较为稳定。高压变频隔爆型三相异步电动机为五阳煤矿整个通风系统的安全稳定运行提供了强有力的技术支持，设备的整体状态也达到了预期要求，同时系统的节能效果也较为突出。
作者：马飞仙 单位：潞安环能股份公司
