CN103872924B - 变频控制装置及具有它的防爆变频电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变频控制装置及具有它的防爆变频电机，变频控制装置包括：直流叠层母排；多个单相变频模块，所述多个单相变频模块均与所述直流叠层母排连接；用于对所述单相变频模块进行冷却的内水冷单元；以及多个直流滤波电容组。根据本发明的用于防爆变频电机的变频控制装置，通过将单相变频模块和直流滤波电容组层叠放置，提高了变频控制装置在长度、宽度以及高度空间上的结构紧凑度，不但可以减小变频控制装置的体积，使变频控制装置的结构更加紧凑、合理，而且还有利于增加高压元件与壳体之间的电气间距，也有利于在高压元件周围增设电气绝缘保护装置，提高了变频控制装置的高压绝缘性能。

Description

变频控制装置及具有它的防爆变频电机

技术领域

本发明涉及防爆变频技术领域，具体而言，特别涉及一种变频控制装置及具有它的防爆变频电机。

背景技术

变频器是利用半导体功率器件的开通和关断作用将工频交流电变换为频率可调的交流电的变换装置。该装置先把工频交流电变换为直流电，再把直流电变换为频率可调的交流电来驱动负载。考虑煤矿等井下作业环境具有空间狭小、潮湿、空气中含有易燃易爆成分的特点，通用型的变频器是严禁在井下应用的。防爆变频器正是针对这种特殊环境电机设备进行调频的产品。

用于煤矿井下的变频器与电机都是分离的，即一个防爆变频器通过上百米电缆连接一台或两台电机。此种连接方式存在如下缺点：总体空间占用大、接线不便、变频器与电机连接电缆对空间的电磁辐射干扰周边设备运行、变频器到电机电缆较长，会造成谐波的反射和叠加，提高峰值电压，容易损毁电机绝缘、变频器和电机在井下散热差等。

此外，因为受体积的限制，防爆变频器的电压等级只能做到1140V内，无法满足煤炭企业对高压大功率变频器的需求。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种结构紧凑、散热效果好的用于防爆变频电机的变频控制装置。本发明的另一个目的在于提出一种具有上述变频控制装置的防爆变频电机。

根据本发明的一个方面提供了一种用于防爆变频电机的变频控制装置，包括：直流叠层母排；多个单相变频模块，所述多个单相变频模块均与所述直流叠层母排连接；用于对所述单相变频模块进行冷却的内水冷单元，由此，可以提高单相变频模块的散热效率。直流滤波电容组可以为层叠放置的四组电容，由此，可以进一步减小变频控制装置的体积，使变频控制装置的结构更加紧凑、合理。多个直流滤波电容组，所述直流滤波电容组与所述直流叠层母排连接。

根据本发明实施例的用于防爆变频电机的变频控制装置，通过将单相变频模块和直流滤波电容组层叠放置，提高了变频控制装置在长度、宽度以及高度空间上的结构紧凑度，不但可以减小变频控制装置的体积，使变频控制装置的结构更加紧凑、合理，而且还有利于增加高压元件与壳体之间的电气间距，也有利于在高压元件周围增设电气绝缘保护装置，提高了变频控制装置的高压绝缘性能。此外，在变频控制装置内设置内水冷单元，提高了变频控制装置的散热效率。

另外，根据本发明上述实施例的用于防爆变频电机的变频控制装置还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述内水冷单元包括：水泵；至少一个冷却水道，所述至少一个冷却水道设在所述单相变频模块内，每个所述冷却水道具有进水口和出水口；进水分离器，所述进水分离器分别与所述水泵和所述至少一个冷却水道的进水口连通；出水分离器，所述出水分离器分别与所述水泵和所述至少一个冷却水道的出水口连通。由此，可对变频控制装置进行散热。

进一步地，所述内水冷单元还包括水水换热器，所述水水换热器连接在所述出水分离器和所述水泵之间。由此，提高了内水冷单元的换热效率，简化了变频控制装置的结构。

根据本发明的一个实施例，所述多个单相变频模块层叠放置且连接在所述直流叠层母排一侧，所述多个直流滤波电容组层叠放置且连接在所述直流叠层母排的另一侧。由此，可以充分利用变频控制装置的高度空间，有利于高低压元件分区布置，避免高压元件对低压元件产生电磁干扰。

根据本发明的一个实施例，相邻的两个所述单相变频模块之间设有多个支撑部。由此，可使多个单相变频模块牢固地连接在一起，从而提高了变频控制装置的结构稳定性。

根据本发明的一个实施例，所述单相变频模块包括三个。

具体地，每个所述单相变频模块包括：多叠层母排，所述多叠层母排包括由上至下依次层叠的正负极层、互连层、零层以及交流连接层，其中所述正负极层、互连层、零层以及交流连接层之间的每相邻两层之间分别设有层间绝缘层，所述正负极层的上表面铺设有第一绝缘包覆层，所述交流连接层的下表面铺设有第二绝缘包覆层；金属支撑部，所述金属支撑部间隔设置在所述多叠层母排的下方，其中所述金属支撑部内具有所述冷却水道；以及绝缘附件，所述绝缘附件设在所述金属支撑部的一侧且与所述多叠层母排和所述金属支撑部连接。

需要说明的是，在多叠层母排与金属支撑部之间增设绝缘附件，通过控制绝缘附件的长度来增加多叠层母排与金属支撑部之间的爬电距离，进而使多叠层母排与金属支撑部之间的间距减小到绝缘附件的厚度，从而使单相变频模块不必受电气间距影响，由此，提高了单相变频模块的结构紧凑度，减小了变频控制装置的体积。另外，将多叠层母排的层数增加至四层，可使单相变频模块适用于大功率变频控制装置。

根据本发明的一些示例，所述金属支撑部内具有至少一条所述冷却水道。优选地，每条所述冷却水道的进水口和出水口均位于所述金属支撑部的同一侧。由此，便于冷却水道的排布，降低了内水冷单元的设计难度。更具体地，每条所述冷却水道均形成为U形水道。

为方便多叠层母排与绝缘附件以及其他电器元件连接，根据本发明的一个实施例，所述交流连接层的邻近所述绝缘附件的一端具有多个间隔分布的第一连接端子，所述第一连接端子与所述绝缘附件连接。

根据本发明的一个具体实施例，所述第一连接端子包括：平直部，所述平直部从所述交流连接层延伸出且与所述交流连接层位于同一平面上；以及与所述平直部垂直连接的折弯部，所述折弯部与所述绝缘附件连接。可选地，所述折弯部与所述绝缘附件通过螺栓连接。

为方便多叠层母排与直流叠层母排以及其他电器元件连接，根据本发明的一个具体实施例，所述零层的邻近所述直流叠层母排的一端构造有第二连接端子，所述正负极层的邻近所述直流叠层母排的一端构造有两个间隔分布的第三连接端子，所述第二连接端子和所述第三连接端子分别与所述直流叠层母排连接。

更进一步地，所述多叠层母排还包括：绝缘条，其中所述正负极层、互连层以及交流连接层中的每一层均设有所述绝缘条，由此，增加了多叠层母排与电器元件连接位置的电气间距，增大了爬电距离，提高了多叠层母排整体绝缘性能；以及导电柱，其中所述正负极层、互连层、零层以及交流连接层中每一层上均铆接有多个所述导电柱，其中每层上的所述多个导电柱与其他层通过绝缘垫圈电气隔离。通过绝缘垫圈切断多叠层母排与相应的电器元件之间的连接关系，从而减小了多叠层母排内部电流形成的环路面积，降低了多叠层母排杂散电感。

根据本发明的一些具体实施例，所述多叠层母排的所述正负极层、互连层、零层以及交流连接层均由厚度为1.5mm-2.5mm的紫铜板折制而成。为了提高紫铜板的抗氧化能力，所述多叠层母排的所述正负极层、互连层、零层以及交流连接层的表面均进行镀锡处理，镀层厚度大于5μm，所述金属支撑部的上表面粗糙度要求低于1.6um-3.2um，平面度要求低于0.1mm/m。由此，可使电器元件与金属支撑部之间有良好的接触效果，有利于内水冷单元对金属支撑部上的电器元件进行散热。

为了防止因灰尘、潮气进入到多叠层母排内而导致多叠层母排的绝缘性能下降，根据本发明的一个具体实施例，所述第一绝缘包覆层与所述第二绝缘包覆层外周边沿采用压合封边工艺处理，以使第一绝缘包覆层与第二绝缘包覆层之间形成全密闭结构。由此，提高了多叠层母排在潮湿、风沙等恶劣的环境下的绝缘性能。

根据本发明的另一个方面提供了一种防爆变频电机，包括上述的变频控制装置。

根据本发明实施例的防爆变频电机，通过将单相变频模块和直流滤波电容组层叠放置，提高了变频控制装置在长度、宽度以及高度空间上的结构紧凑度，不但可以减小变频控制装置的体积，使变频控制装置的结构更加紧凑、合理，而且还有利于增加高压元件与壳体之间的电气间距，也有利于在高压元件周围增设电气绝缘保护装置，提高了变频控制装置的高压绝缘性能。此外，在变频控制装置内设置内水冷单元，提高了变频控制装置的散热效率。

还需说明的是，通过将电机组件、变频控制装置以及滤波接线装置设在相互连通的第一至第三腔室内，使防爆变频电机的结构更加紧凑、合理。同时，降低了电机组件、变频控制装置以及滤波接线装置之间的接线难度，减少了电缆对壳体外部的其他设备的电磁干扰，提高了防爆变频电机的稳定性。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的用于防爆变频电机的变频控制装置的主视图；

图2是根据本发明的一个实施例的用于防爆变频电机的变频控制装置的俯视图；

图3是根据本发明的一个实施例的用于防爆变频电机的变频控制装置的单相变频模块的主视图；

图4是根据本发明的一个实施例的用于防爆变频电机的变频控制装置的单相变频模块的仰视图；

图5是根据本发明的一个实施例的用于防爆变频电机的变频控制装置的单相变频模块的立体图；

图6是根据本发明的一个实施例的用于防爆变频电机的变频控制装置的金属支撑部的剖视图；

图7是根据本发明的一个实施例的用于防爆变频电机的变频控制装置的多叠层母排的立体分解示意图；

图8是根据本发明的一个实施例的用于防爆变频电机的变频控制装置的水水换热器的立体图；

图9是根据本发明的一个实施例的用于防爆变频电机的变频控制装置的内水冷单元的示意图；

图10是根据本发明的另一个实施例的防爆变频电机的壳体的立体图；

图11是根据本发明的另一个实施例的防爆变频电机的部分壳体的立体图；

图12是根据本发明的另一个实施例的防爆变频电机的部分壳体的立体图；

图13是根据本发明的另一个实施例的防爆变频电机的部分壳体的立体图。

附图标记：

壳体100，

第一腔室110，豁口111，圆筒形定子套112，

第二腔室120，第三腔室130，

变频控制装置200，

直流叠层母排210，

单相变频模块220，

多叠层母排221，正负极层2211，第三连接端子22111，互连层2212，零层2213，第二连接端子22131，交流连接层2214，第一连接端子22141，平直部22142，折弯部22143，层间绝缘层2215，第一绝缘包覆层2216，第二绝缘包覆层2217，绝缘条2218，导电柱2219，绝缘垫圈2220，

金属支撑部222，绝缘附件223，防爬电绝缘块224，

内水冷单元230，

水泵231，冷却水道232，进水口2321，出水口2322，

进水分离器233，出水分离器234，水水换热器235，

直流滤波电容组240，

支撑部250。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

如图1-图9所示，根据本发明实施例的用于防爆变频电机的变频控制装置200，包括：直流叠层母排210、多个单相变频模块220、内水冷单元230以及多个直流滤波电容组240。

具体而言，多个层叠放置的单相变频模块220、直流滤波电容组240均与直流叠层母排210连接。内水冷单元230用于对单相变频模块220进行冷却，由此，可以提高单相变频模块220的散热效率。直流滤波电容组240可以为层叠放置的四组电容，由此，可以进一步减小变频控制装置200的体积，使变频控制装置200的结构更加紧凑、合理。

多个层叠放置的单相变频模块220、直流滤波电容组240均与直流叠层母排210连接。内水冷单元230用于对单相变频模块220进行冷却，由此，可以提高单相变频模块220的散热效率。直流滤波电容组240可以为层叠放置的四组电容，由此，提高了变频控制装置200在长度、宽度以及高度空间上的结构紧凑度，不但可以减小变频控制装置200的体积，使变频控制装置200的结构更加紧凑、合理，而且还有利于增加高压元件与壳体100之间的电气间距，也有利于在高压元件周围增设电气绝缘保护装置，提高了变频控制装置200的高压绝缘性能。

根据本发明实施例的用于防爆变频电机的变频控制装置200，通过将单相变频模块220和直流滤波电容组240层叠放置，提高了变频控制装置200在长度、宽度以及高度空间上的结构紧凑度，不但可以减小变频控制装置200的体积，使变频控制装置200的结构更加紧凑、合理，而且还有利于增加高压元件与壳体100之间的电气间距，也有利于在高压元件周围增设电气绝缘保护装置，提高了变频控制装置200的高压绝缘性能。此外，在变频控制装置200内设置内水冷单元230，提高了变频控制装置200的散热效率。

如图9所示，根据本发明的一个实施例，内水冷单元230包括：水泵231、冷却水道232、进水分离器233以及出水分离器234。具体地，单相变频模块220内设有至少一个冷却水道232，每个冷却水道232具有进水口2321和出水口2322。进水分离器233分别与水泵231和至少一个冷却水道232的进水口2321连通。出水分离器234分别与水泵231和至少一个冷却水道232的出水口2322连通。

在水泵231的作用下，去离子水通过进水分离器233进入冷却水道232，并在冷却水道232内进行换热，最后由出水分离器234返回到水泵231内，进而实现了内水冷单元230对单相变频模块220的冷却。由此，提高了单相变频模块220散热效率。

如图8-图9所示，更进一步地，内水冷单元230还包括水水换热器235，水水换热器235连接在出水分离器234和水泵231之间，其中外水冷单元300通过水水换热器235与内水冷单元230连接以实现换热。具体地，水水换热器235内部焊接有换热片，内水冷单元230与外水冷单元300通过换热片进行换热。

内水冷单元230中温度较高的去离子水经过水水换热器235后变成低温度的去离子水，温度较低的去离子水又经过水泵231、进水分离器233进入到冷却水道232中，并对单相变频模块220进行降温。由此，提高了内水冷单元230的换热效率，简化了变频控制装置200的结构。可以理解的是，内水冷单元230与外水冷单元300的换热方式并不限于此，例如，还可以采用热管、水油换热器等其他换热方式替代水水换热器235，以使变频控制装置200的结构更加紧凑。

如图1-图2所示，根据本发明的一个实施例，多个单相变频模块220层叠放置且连接在直流叠层母排210一侧，多个直流滤波电容组240层叠放置且连接在直流叠层母排210的另一侧。由此，可以充分利用变频控制装置200的高度空间，有利于高低压元件分区布置，避免高压元件对低压元件产生电磁干扰。

层叠放置的单相变频模块220和直流滤波电容组240减小了直流叠层母排210的设计难度，降低了直流叠层母排210的杂散电感，减少了电压尖峰对电器元件及母排绝缘性能造成的损害，使直流叠层母排210具有较强的电磁兼容能力。同时，还有利于增加高压元件与壳体100之间的电气间距，便于在高压元件周围增设电气绝缘保护装置，提高防爆变频电机的高压绝缘性能。此外，将单相变频模块220层叠放置在直流母排层的一侧，便于内水冷单元230对每一个单相变频模块220进行独立散热，降低了内水冷单元230的设计难度。将直流滤波电容组240层叠放置在直流叠层母排210的另一侧，还可以使变频控制装置200的结构更加紧凑，减小了变频控制装置200的体积。

如图1所示，根据本发明的一个实施例，相邻的两个单相变频模块220之间设有多个支撑部250。由此，可使多个单相变频模块220牢固地连接在一起，从而提高了变频控制装置200的结构稳定性。

在本发明的一些具体的实施例中，单相变频模块220包括三个。如图1-图7所示，每个单相变频模块220包括：多叠层母排221、金属支撑部222以及绝缘附件223。具体地，如图11所示，多叠层母排221又包括由上至下依次层叠的正负极层2211、互连层2212、零层2213以及交流连接层2214。可选地，多叠层母排221的正负极层2211、互连层2212、零层2213以及交流连接层2214均可以由厚度为1.5mm-2.5mm的紫铜板折制而成。为了提高紫铜板的抗氧化能力，多叠层母排221的正负极层2211、互连层2212、零层2213以及交流连接层2214的表面均进行镀锡处理，镀层厚度大于5μm。优选地，正负极层2211、互连层2212、零层2213以及交流连接层2214之间的每相邻两层之间分别设有层间绝缘层2215。

正负极层2211的上表面铺设有第一绝缘包覆层2216，交流连接层2214的下表面铺设有第二绝缘包覆层2217。由此，提高了多叠层母排221在潮湿、风沙等恶劣的环境下的绝缘性能。其中为了防止因灰尘、潮气进入到多叠层母排221内而导致多叠层母排221的绝缘性能下降，优选地，第一绝缘包覆层2216与第二绝缘包覆层2217外周边沿采用压合封边工艺处理，以使第一绝缘包覆层2216与第二绝缘包覆层2217之间形成全密闭结构。

金属支撑部222间隔设置在多叠层母排221的下方，用以支撑设在金属支撑部222上的电器元件（图未示出）。可选地，金属支撑部222的上表面粗糙度要求低于1.6um-3.2um，平面度要求低于0.1mm/m。由此，可使电器元件与金属支撑部222之间有良好的接触效果，有利于内水冷单元230对金属支撑部222上的电器元件进行散热。如图6所示，金属支撑部222内还具有冷却水道232。为减小金属支撑部222的体积，冷却水道232可以采用截面扁宽且成矩形的冷却水道。由此，在相同的进出水流量的情况下，降低了金属支撑部222温升，提高了内水冷单元230的散热能力。

绝缘附件223设在金属支撑部222的一侧，且与金属支撑部222和多叠层母排221连接，用以增大多叠层母排221输出端与金属支撑部222之间的爬电距离。通过设置绝缘附件223，可以将多叠层母排221与金属支撑部222之间的间距减小到绝缘附件223的厚度，从而不必受电气间距影响，进而提高了单相变频模块220的结构紧凑度，减小了变频控制装置200的体积。

需要说明的是，在多叠层母排221与金属支撑部222之间增设绝缘附件223，通过控制绝缘附件的长度来增加多叠层母排与金属支撑部之间的爬电距离，进而使多叠层母排221与金属支撑部222之间的间距减小到绝缘附件223的厚度，从而使单相变频模块220不必受电气间距影响，由此，提高了单相变频模块220的结构紧凑度，减小了变频控制装置200的体积。另外，将多叠层母排221的层数增加至四层，可使单相变频模块220适用于大功率变频控制装置。

如图6所示，根据本发明的一些实施例，金属支撑部222内具有至少一条冷却水道232，以对单相变频模块220进行冷却。优选地，每条冷却水道232的进水口2321和出水口2322均可以位于金属支撑部222的同一侧。由此，便于冷却水道232的排布，降低了内水冷单元230的设计难度。具体地，每条冷却水道232均可以形成为U形水道。当然，冷却水道232的结构并不限于此，只要其可满足单相变频模块220的散热要求即可。

如图7所示，为方便将多叠层母排221与绝缘附件223连接在一起，根据本发明的一个实施例，交流连接层2214的邻近绝缘附件223的一端具有多个间隔分布的第一连接端子22141，第一连接端子22141与绝缘附件223连接。当然，在交流连接层2214的邻近绝缘附件223的一端设置多个间隔分布的第一连接端子22141，还便于多叠层母排221与其他电器元件连接。

在本发明的一些具体的示例中，第一连接端子22141包括：平直部22142和折弯部22143。具体地，平直部22142从交流连接层2214延伸出且与交流连接层2214位于同一平面上，折弯部22143与平直部22142垂直连接。需要说明的是，对于多叠层母排221与绝缘附件223的连接方式并不做特殊限制。例如，在本发明的一个可选的实施例中，折弯部22143与绝缘附件223通过螺栓连接。

为方便多叠层母排221与直流叠层母排210连接，如图7所示，根据本发明的一个实施例，零层2213上邻近直流叠层母排210的一端设有第二连接端子22131，正负极层2211上邻近直流叠层母排210的一端设有两个间隔分布的第三连接端子22111，第二连接端子22131和第三连接端子22111分别与直流叠层母排210连接。对于第二连接端子22131和第三连接端子22111的相对位置不做特殊限定，只要其可便于多叠层母排221与其他电器元件连接即可。例如，如图1所示，第二连接端子22131位于两个第三连接端子22111之间。

如图7所示，根据本发明的一个实施例，多叠层母排221进一步包括：绝缘条2218和导电柱2219。具体地，正负极层2211、互连层2212以及交流连接层2214中的每一层均设有绝缘条2218。需要说明的是，每一层上的绝缘条2218的个数以及位置可以根据具体情况而定，例如，正负极层2211上可以设有一个绝缘条2218，互连层2212上可以设有四个绝缘条2218。正负极层2211、互连层2212、零层2213以及交流连接层2214中每一层上均铆接有多个导电柱2219，其中每层上的多个导电柱2219与其他层通过绝缘垫圈2220电气隔离。

还需要说明的是，如图7所示，多叠层母排221的上表面和下表面上均设有多个防爬电绝缘块224。在与多叠层母排221连接的电器元件的顶部设有与防爬电绝缘块224的相匹配的防爬电沟槽。由此，增加了多叠层母排221与电器元件连接位置的电气间距，增大了爬电距离，提高了多叠层母排221整体绝缘性能。

此外，还需要说明的是，多叠层母排221通过导电柱2219与相应的电器元件之间相互接触实现电气连接。连接电器元件一侧的导电柱2219伸出的高度一致。由此，可使多叠层母排221的结构更加合理、紧凑。在不同母排层压铆导电柱2219时，可以通过绝缘垫圈2220切断多叠层母排221与相应的电器元件之间的连接关系，从而减小了多叠层母排221内部电流形成的环路面积，降低了多叠层母排221杂散电感。

如图10-图13所示，根据本发明实施例的防爆变频电机，包括：壳体100、电机组件（未示出）、变频控制装置200、滤波接线装置（未示出）以及外水冷单元300（未示出）。

具体而言，壳体100内具有三个彼此间隔开且连通的第一腔室110、第二腔室120和第三腔室130。第一至第三腔室130之间通过隔爆结合面相互连通，可以有效减少隔爆面的数量，降低了防爆变频电机的结构复杂程度。电机组件设在第一腔室110内，变频控制装置200设在第二腔室120内，滤波接线装置设在第三腔室130内。相互连通的第一至第三腔室130构造成同一隔爆腔，再将电机组件、变频控制装置200以及滤波接线装置之间的连接电缆屏蔽在隔爆腔内，避免了接线腔、接线柱等复杂结构的设计，降低了接线难度，减少了电缆对壳体100外部的其他设备的电磁干扰，提高了防爆变频电机的稳定性。

电机组件与变频控制装置200和滤波接线装置分别连接。外水冷单元300设在壳体100外侧壁上以对变频控制装置200和滤波接线装置换热。由此，减小了防爆变频电机的体积，提高了外水冷单元300的换热效率。

根据本发明实施例的防爆变频电机，通过将单相变频模块220和直流滤波电容组240层叠放置，提高了变频控制装置200在长度、宽度以及高度空间上的结构紧凑度，不但可以减小变频控制装置200的体积，使变频控制装置200的结构更加紧凑、合理，而且还有利于增加高压元件与壳体100之间的电气间距，也有利于在高压元件周围增设电气绝缘保护装置，提高了变频控制装置200的高压绝缘性能。此外，在变频控制装置200内设置内水冷单元230，提高了变频控制装置200的散热效率。

还需说明的是，通过将电机组件、变频控制装置200以及滤波接线装置设在相互连通的第一至第三腔室130内，使防爆变频电机的结构更加紧凑、合理。同时，降低了电机组件、变频控制装置200以及滤波接线装置之间的接线难度，减少了电缆对壳体100外部的其他设备的电磁干扰，提高了防爆变频电机的稳定性。

如图10所示，为了进一步减小防爆变频电机的体积，根据本发明的一个实施例，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（如图10中所示的右端）。第一腔室110可以与第二腔室120、第三腔室130分别连通。利用电机组件的长度（如图10中所示的上下方向）和高度（如图10中所示的上下方向）空间，将变频控制装置200、滤波接线装置以及电机组件集成为一体，减小了防爆变频电机的体积，缩短了电机组件与变频控制装置200之间连接电缆的长度，降低了谐波的反射和叠加，同时，也降低了峰值电压对防爆变频电机绝缘性能的影响。

此外，还需说明的是，将第二腔室120设于第一腔室110的上方，还有利于高低压元件的分区布置，从而避免了高压元件对低压元件的电磁干扰，提高了第二腔室120内高度、长度以及宽度空间上的结构紧凑度，不仅有利于增加高压元件与壳体100之间的电气间距，也有利于在高压元件周围增设电气绝缘保护装置，提高防爆变频电机的高压绝缘性能。

如图11所示，根据本发明的一个实施例，第二腔室120与第一腔室110之间通过形成在第一腔室110顶壁上的豁口111连通。由此，简化了接线过程，减少了电缆对壳体100外部的其他设备的电磁干扰，提高了防爆变频电机的稳定性。在本发明的一些具体示例中，豁口111可以为矩形或者圆形豁口。可以理解的是，豁口111的结构并不限于此，只要其可便于电机组件和变频控制装置200之间相互连接即可。

如图11所示，根据本发明的一个具体的示例，第一腔室110由设在壳体100内的圆筒形定子套112限定出，电机组件可以置于圆筒形定子套112内。可选地，圆筒形定子套112可以焊接至壳体100内的下部。当然，可以理解的是，圆筒形定子套112与壳体100的连接方式并不限于此，例如，圆筒形定子套112还可以与壳体100一体成型。

如图11所示，根据本发明的一个实施例，变频控制装置200支撑在圆筒形定子套112的顶部。由此，可使变频控制装置200牢固地设置在第二腔室120内。具体地，在本发明的一个实施例中，圆筒形定子套112的顶壁上具有向上（如图11中的方向所示）延伸的支撑柱（图未示出），变频控制装置200通过支撑柱支撑在圆筒形定子套112的顶部。支撑柱可以焊接在圆筒形定子套112的顶壁上。需要说明的是，对于支撑柱与圆筒形定子套112的连接方式并不限于此。当然，变频控制装置200的放置方式可以根据具体情况而定。例如，变频控制装置200还可以悬挂在第二腔室120内。

综上所述，根据本发明实施例的防爆变频电机具有以下优点：

1）通过将电机组件、变频控制装置200以及滤波接线装置设在相互连通的第一至第三腔室130内，使防爆变频电机的结构更加紧凑合理，降低了电机组件、变频控制装置200以及滤波接线装置之间的接线难度；

2）相互连通的第一至第三腔室130构造成一个隔爆腔，并将电机组件、变频控制装置200以及滤波接线装置设在隔爆腔内，减少了隔爆面的数量，降低了防爆变频电机的结构复杂程度。同时，也缩短了电机组件、变频控制装置200以及滤波接线装置之间的电缆的长度，降低了电缆对壳体100外部的其他设备的电磁干扰，提高了防爆变频电机的稳定性；

3）通过将单相变频模块220和直流滤波电容组240层叠放置，提高了变频控制装置200在长度、宽度以及高度空间上的结构紧凑度，不但减小了变频控制装置200的体积，而且还有利于增加高压元件与壳体100之间的电气间距，减少直流叠层母排210的杂散电感及电压尖峰对电器元件及母排绝缘性能造成的损害，有利于在高压元件周围增设电气绝缘保护装置，提高了防爆变频电机的高压绝缘性能；

4）在变频控制装置200的单相变频模块220内设置内水冷单元230，降低了内水冷单元230的设计难度，提高了变频控制装置200的散热效率；

5）通过在多叠层母排221与金属支撑部222之间增设绝缘附件223，可将多叠层母排221与金属支撑部222之间的间距减小到绝缘附件223的厚度，从而使单相变频模块220不必受电气间距影响，进而提高了单相变频模块220的结构紧凑度，减小了变频控制装置的体积；

6）将多叠层母排221的层数增加至四层，可使单相变频模块220适用于大功率变频控制装置200。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (18)

1.一种用于防爆变频电机的变频控制装置，其特征在于，包括：

直流叠层母排；

多个层叠放置的单相变频模块，所述多个单相变频模块均与所述直流叠层母排连接，每个所述单相变频模块包括金属支撑部、绝缘附件以及多叠层母排，所述多叠层母排包括由上至下依次层叠的正负极层、互连层、零层以及交流连接层，其中所述正负极层、互连层、零层以及交流连接层之间的每相邻两层之间分别设有层间绝缘层，所述正负极层的上表面铺设有第一绝缘包覆层，所述交流连接层的下表面铺设有第二绝缘包覆层，所述金属支撑部间隔设置在所述多叠层母排的下方，其中所述金属支撑部内具有冷却水道，所述绝缘附件设在所述金属支撑部的一侧且与所述多叠层母排和所述金属支撑部连接；

用于对所述单相变频模块进行冷却的内水冷单元；以及

多个直流滤波电容组，所述直流滤波电容组与所述直流叠层母排连接。

2.根据权利要求1所述的用于防爆变频电机的变频控制装置，其特征在于，所述内水冷单元包括：

水泵；

至少一个冷却水道，所述至少一个冷却水道设在所述单相变频模块内，每个所述冷却水道具有进水口和出水口；

进水分离器，所述进水分离器分别与所述水泵和所述至少一个冷却水道的进水口连通；

出水分离器，所述出水分离器分别与所述水泵和所述至少一个冷却水道的出水口连通。

3.根据权利要求2所述的用于防爆变频电机的变频控制装置，其特征在于，所述内水冷单元还包括水水换热器，所述水水换热器连接在所述出水分离器和所述水泵之间。

4.根据权利要求1所述的用于防爆变频电机的变频控制装置，其特征在于，所述多个单相变频模块层叠放置且连接在所述直流叠层母排一侧，所述多个直流滤波电容组层叠放置且连接在所述直流叠层母排的另一侧。

5.根据权利要求1所述的用于防爆变频电机的变频控制装置，其特征在于，相邻的两个所述单相变频模块之间设有多个支撑部。

6.根据权利要求1所述的用于防爆变频电机的变频控制装置，其特征在于，所述单相变频模块包括三个。

7.根据权利要求1所述的用于防爆变频电机的变频控制装置，其特征在于，所述金属支撑部内具有至少一条所述冷却水道。

8.根据权利要求7所述的用于防爆变频电机的变频控制装置，其特征在于，每条所述冷却水道的进水口和出水口均位于所述金属支撑部的同一侧。

9.根据权利要求8所述的用于防爆变频电机的变频控制装置，其特征在于，每条所述冷却水道均形成为U形水道。

10.根据权利要求6所述的用于防爆变频电机的变频控制装置，其特征在于，所述交流连接层的邻近所述绝缘附件的一端具有多个间隔分布的第一连接端子，所述第一连接端子与所述绝缘附件连接。

11.根据权利要求10所述的用于防爆变频电机的变频控制装置，其特征在于，所述第一连接端子包括：

平直部，所述平直部从所述交流连接层延伸出且与所述交流连接层位于同一平面上；以及

与所述平直部垂直连接的折弯部，所述折弯部与所述绝缘附件连接。

12.根据权利要求11所述的用于防爆变频电机的变频控制装置，其特征在于，所述折弯部与所述绝缘附件通过螺栓连接。

13.根据权利要求1所述的用于防爆变频电机的变频控制装置，其特征在于，所述零层的邻近所述直流叠层母排的一端构造有第二连接端子，所述正负极层的邻近所述直流叠层母排的一端构造有两个间隔分布的第三连接端子，所述第二连接端子和所述第三连接端子分别与所述直流叠层母排连接。

14.根据权利要求1所述的用于防爆变频电机的变频控制装置，其特征在于，所述多叠层母排进一步包括：

绝缘条，其中所述正负极层、互连层以及交流连接层中的每一层均设有所述绝缘条；以及

导电柱，其中所述正负极层、互连层、零层以及交流连接层中每一层上均铆接有多个所述导电柱，其中每层上的所述多个导电柱与其他层通过绝缘垫圈电气隔离。

15.根据权利要求1所述的用于防爆变频电机的变频控制装置，其特征在于，所述多叠层母排的所述正负极层、互连层、零层以及交流连接层均由厚度为1.5mm-2.5mm的紫铜板折制而成。

16.根据权利要求1所述的用于防爆变频电机的变频控制装置，其特征在于，所述多叠层母排的所述正负极层、互连层、零层以及交流连接层的表面均进行镀锡处理，镀层厚度大于5μm。

17.根据权利要求1所述的用于防爆变频电机的变频控制装置，其特征在于，所述第一绝缘包覆层与所述第二绝缘包覆层外周边沿采用压合封边工艺处理，以使第一绝缘包覆层与第二绝缘包覆层之间形成全密闭结构。

18.一种防爆变频电机，其特征在于，包括根据权利要求1-17中任一项所述的变频控制装置。