大型直联式直流矿井提升电动机增容改造

肇东升,纪繁祥,高玉爽

(1哈电集团哈尔滨电气动力装备有限公司，黑龙江哈尔滨150040；

2海军驻哈尔滨地区舰船军事代表室，黑龙江哈尔滨150040)



大型直联式直流矿井提升电动机增容改造

肇东升1,纪繁祥2,高玉爽1

(1哈电集团哈尔滨电气动力装备有限公司，黑龙江哈尔滨150040；

2海军驻哈尔滨地区舰船军事代表室，黑龙江哈尔滨150040)

摘要介绍了增容改造前后电机电磁参数的对比，新电机结构设计特点，电机的通风、散热，安装现场时新旧电枢拆装等。在结构设计方面，详细介绍了定子、电枢、刷杆座圈的特点。着重讲述新旧电机电磁参数的对比，新旧电枢拆装。

关键词矿井提升；直联式；直流电动机；增容改造

0引言

矿井提升机是煤矿、有色金属矿生产过程中的重要设备，是联系井下与地面的主要运输工具[1]。我公司生产的ZKJ系列大型直流电动机专门用于矿井提升用的主传动直联直流电动机，其主要特点是电机不带轴和轴承座，与提升机主机的联结采用锥套液压联接的结构，具有占地面积小、节省投资、现场噪声低、用户维修方便等优点。我公司承接山东某金矿矿井提升直流电机增容改造项目，该矿随着产量的不断提高，原有的800kW直流电机已不能满足生产需要，需将电机容量提升到1100kW，转速由原来的70r/min提高到78r/min。

1电机主要参数

电机的主要参数见表1。

表1　改造前后参数对比

其他技术要求：工作制：S1；绝缘等级：F级(B级考核)；防护等级： IP01； 冷却方式： 自然通风；安装型式： IM5710。

2电机的设计及制造特点

2.1电磁设计

增容前技术参数

电枢直径Da=2150mm；电枢铁心lt=450mm；主极极数2P=12，电枢槽数Z=280；气隙磁密Bδ=9863GS；电枢1/3齿磁密BZ1/3=22586GS；额定负载时电枢回路的电压降△U=71.13V；热参数ASja=1847；效率η=0.89；主极单边气隙δ=7mm。

增容后技术参数

电枢直径Da=2150mm，电枢铁心lt=550mm；主极极数2P=12，电枢槽数Z=280；气隙磁密Bδ=8043GS；电枢1/3齿磁密BZ1/3=21917GS；额定负载时电枢回路的电压降△U=72.78V；热参数ASja=1909 ；效率η=0.9；主极单边气隙δ=8mm。

2.2改造后直流电动机结构设计

2.2.1改造后直流电动机结构图

图1改造后直流电机结构图

2.2.2定子

定子采用上、下两半可拆式结构，接逢处用定位销及把合螺栓紧固，上、下半均有起吊孔，供定子吊运之用，但定子不能整体吊装，需单独吊装后把合在一起。机座采用叠片机座，主极、换向极铁心也均采用钢板叠片，冲片表面绝缘。

主极线圈采用扁铜线绕制，绕制过程中，层间刷单马胶，绕好后套在包有极身绝缘的主极铁心上，然后真空浸漆。换向极线圈采用裸铜扁线绕制架空式结构，这种结构即解决了该类电机换向极线圈匝数较多，空间难以布置的问题，又减小了风阻，有利于电机通风散热。

2.2.3电枢

电枢采用斜槽结构，斜度一个齿距，斜槽可以消除由电枢齿、槽产生的磁通脉动，还可以降低片间电压峰值，防止低速运行时的转速脉动和转矩脉动并降低电机噪音，改善现场运行环境。

电枢铁心由电枢冲片叠压而成，电枢冲片采用两面刷漆的优质硅钢片冲制，铁心分成11段，段间设有径向通风。电枢支架由整体轴毂、盒型臂、铁心固定筋和圆筒式换向器支架结构成，这种结构能很好地传递扭矩，防止开焊、开裂。电枢绕组采用不交叉双波异槽绕组结构型式。

电枢非换向器端装有均压线，采用渐开线式单独成形的圆盘式结构，即可削弱由于生产过程中制造误差等原因造成磁路不对称现象而导致的各并联支路的感应电动势不等，又能充分利用电机的有效空间，使结构更加紧凑、合理。

电枢转子与提升机直联悬挂，转子支架的支架毅采用油压胀孔锥套于提升机轴伸上。在支架毅上加工有锥孔(锥度1:30)的锥套结构，与提升机的带有锥度的轴伸有不小于的过盈配合[1]。

换向器采用拱形结构，外径Φ1280mm，换向器片采用银铜合金材料，增加换向器的耐磨性能、热稳定性，有利于改善电机的换向性能。由于升高片高度较高，为提高其固有频率、机械强度及抗疲劳断裂，升高片采用三段式结构：铜-钢-钢，硬钎焊连接，升高片之间用适形材料撑紧。

2.2.4刷杆座圈

刷杆座圈中刷杆，一端固定于座圈上，另一端连接导电环上，三者互为一体，结构简单、稳定性好、所占位置极小，易于更换电刷、刷握，以及调整维护换向器。

电刷排放位置采用同极性轴向错位排放，沿换向器圆周分布，使换向器表面磨损均匀，不产生沟槽。

2.2.5改善通风、散热方面

由于电机是开起式电机，发热参数不能太高，合理的通风结构、绝缘结构，是电机各绕组温升不超过B级考核温升限值及电机在用户处长期安全运行的根本保障。

合理安排电机的通风风路，在外罩内部安装挡风板，使电枢旋转时产生的冷却风大部分直接进入电枢的径向风道再到定子，部分流向换向器表面。

采用我公司自主开发的绝缘结构，环氧聚酯薄膜少胶粉云母带箔绕半叠绕绕包绝缘结构，线圈的绝缘层薄，利于散热。经VPI真空整浸处理后，线圈与铁心之间气体被去除，充满绝缘漆，增强了电机的整体性，同时也大大提高了线圈导热、散热能力。

3电机电枢现场拆装

以往同类直流电机改造中，电枢的拆装是现场安装的重要难点，原电机电枢悬挂在提升机主轴的一端，结构示意图见图2。

1.轴；2.电枢；3.放气塞；4.液压盖；5.高压进油孔

6.分流器；7.超高压油泵；8.高压油泵；9.O形密封圈

图2结构示意图

轴锥度为1：30，紧量根据提升机力矩决定，一般为0.5～0.7mm。卸轴前先清理液压油盖及各配合零件表面，将O型密封圈嵌入油压盖密封槽内。用200×200框架水平尺校正轴的水平。将液压盖固定于提升机轴端上，排气孔要位于上方，进油孔在下方[2]。起动高压油泵让油冲满支架毂与液压盖之间腔体，当放气塞排出空气并有油喷出后拧紧放气塞。关闭高压油泵。起动超高压油泵向轴端面上两进油孔注入高压油，其压力表指针微动，逐渐增加超高压油泵的油压约65MPa，电枢与提升机主轴脱离。

将新电机电枢套入轴上，将液压盖重新固定于提升机轴端上，排气孔要位于上方，进油孔在下方。起动高压油泵让油冲满电枢与液压盖腔体，气塞排气并有油喷出后拧紧放气塞。关闭高压油泵。

起动高压油泵再次向轴端腔体注入高压油，向轴大端移动电枢，逐渐增加高压油泵的油压，同时起动超高压油泵向轴端面上两进油孔输油，这时电枢在轴向油压的推动下向主轴大端移动，逼近原标记。当超高压油泵的油压至约60MPa，电枢到达标记处。

4结语

该电机于2015年2月投产运行至今，各项指标正常。由此可见在原基础不变的情况下，电机功率由800kW提升至1100kW，设计方案是可行的；现场反应温升值最高时不超过55K，满足了考核要求。此次矿井提升直流电机增容改造项目，不仅得到了用户的好评，也为我公司在此类电机增容改造积累了宝贵的经验。

参考文献

[1]肇东升.2500kW大型直联式矿井提升直流电动机设计简述.上海大中型电机，2013.

[2]中国电气工程大典(第9卷).电机工程.北京：中国电力出版社，2008.

[3]张飞飞，张东宇.高压绕线电机转子绕组制造工艺.防爆电机，2015.4.

[4]杨光，周勤凤.永磁三相同步电动机装配工艺.防爆电机，2012.6.

Brief Description on Capacity Expansion Reformation of Large Direct-Connected DC Mine Lifting Motor

ZhaoDongsheng,JiFanxiang,andGaoYushuang

(1.Harbin Electric Power Equipment Co.,Ltd.,Harbin 150040, China；2.Naval Ship Military Representative Office Stationed in Harbin, Harbin 150040, China)

AbstractThis paper introduces electromagnetic parameter of the motor before and after capacity expansion reformation, structural design characteristics of new motor, ventilation and heat dissipation of the motor, onsite disassembly and assembly of old and new armature and so on. In aspect of structural design, this paper introduces the characteristics of stator, armature and brush rod seat ring in detail, and emphasizes the comparison of electromagnetic parameters between old and new motors as well as the disassembly and assembly of old and new armatures.

Key wordsMine lifting；direct-connected type；DC motor；capacity expansion reformation

收稿日期：2016-01-22

作者简介：肇东升 男1982年生；毕业于沈阳工业大学电气工程及自动化专业电机方向，现从事大中型直流电机研发设计工作.

中图分类号：TM331

文献标识码：B

文章编号：1008-7281(2016)02-0049-003

DOI:10.3969/J.ISSN.1008-7281.2016.02.14