CN104377929A - 隔爆型双永磁三相无刷同步发电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隔爆型双永磁三相无刷同步发电机，该发电机包括在机壳内围合而成的静止隔爆腔和在机壳外围合而成的旋转隔爆腔，静止隔爆腔内安置有主发电机与补偿发电机的组合定子、永磁励磁机定子和双永磁发电机转子；双永磁发电机转子包括转轴和安设在转轴上的内风扇，转轴的两末端均延伸出该静止隔爆腔外；旋转隔爆腔内置有旋转AVR；组合定子与机壳内的铁质机座之间设置有可消除轴向漏磁的隔磁通风铝套管，且隔磁通风铝套管的表面上设置通风孔后与内风扇结合形成静止隔爆腔的内路循环风道。本发明体积小、重量轻、散热效果好、运行安全可靠、维修更换便捷，且实现了发电机整体的密封隔爆的问题。

Description

隔爆型双永磁三相无刷同步发电机

技术领域

本发明涉及一种发电机，尤其涉及一种隔爆型双永磁三相无刷同步发电机。 

背景技术

    随着全球对煤矿安全及燃气库、油库、化工厂、油气田等设施安全的重视，当今市场大量需求高性能、低成本的供电用的隔爆型发电机组。而目前使用的防爆发电机组配套的防爆同步发电机均采用电励磁的同步发电机，而电励磁发电机转子铜损耗很大，发热严重，全封闭的隔爆型防爆发电机散热困难，所以电励磁的防爆同步发电机要求达到隔爆的防爆标准，必须通过复杂的工艺结构设计解决内部的通风散热问题；同时因隔爆密封而导致励磁系统检修异常困难。

   中国发明专利ZL200810140601.7 公开了一种隔爆型低压防爆发电机，其主要特点是：交流励磁机和永磁副励磁机位于主发电机机座腔内，主发电机具有与机座分体套装连接的定子和通过端盖轴承与机座支撑连接的转子转轴，内置冷却风扇、主发电机转子、励磁发电机、旋转整流组件和永磁副励磁机分别通过连接轴套依次套装在主发电机的转子主轴上，并随其同步转动，在机座的外表面布设有焊接连接并与机座内腔连通的散热管。因其采用了电励磁方式，尽管在理论上来说该机具有发电机电压波形优良、各部件结构紧凑、冷却系统设计巧妙、振动小、散热效果好、温升合理等效果，然而由于其制造工艺复杂，装配高难度、高成本、低可靠性、检修困难，使得该隔爆型低压防爆发电机一直停留在实验阶段。

中国发明专利：201110007671公开了一种隔爆型防爆发电机，其主要特点是：直接采用稀土永磁作为发电机的励磁转子，发电机的转子和定子完全密封在隔爆的机壳腔体内，该发电机无励磁调节系统。该发电机虽然温升/外壳温度均较低，具有安全可靠、工艺结构简单、体积小、重量轻等优点，但因该发电机电压不可调节、电压不可控，使其供电品质差，满足不了标准柴油发电机组的性能指标要求，未能推广使用。 

发明内容

针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种体积小、重量轻、散热效果好、运行安全可靠、维修更换便捷、温升合理的隔爆型双永磁三相无刷同步发电机，该发电机有效解决了传统电励发电机转子发热量大可靠性差而很难实现发电机整体的密封隔爆的问题，并保证了电压调节的性能和供电品质。

为实现上述目的，本发明提供一种隔爆型双永磁三相无刷同步发电机，包括在机壳内围合而成的静止隔爆腔和在机壳外围合而成的旋转隔爆腔；

所述静止隔爆腔内安置有主发电机与补偿发电机的组合定子、永磁励磁机定子和双永磁发电机转子，所述组合定子和永磁励磁机定子分别套置于双永磁发电机的转子之上；所述双永磁发电机转子包括转轴和安设在转轴上的内风扇、永磁主转子、补偿转子、旋转变压器和励磁机转子，所述转轴的两末端均延伸出该静止隔爆腔外；

所述旋转隔爆腔固定在转轴的后轴伸端上且与该转轴同步转动，且所述旋转隔爆腔内置有旋转AVR及AVR插座；

所述机壳外在旋转隔爆座上安装有外风扇，所述外风扇工作时与外风扇罩及机座形成该发电机的外风路通道；

所述组合定子与机壳内的铁质机座之间设置有可消除轴向漏磁的隔磁通风铝套管，且所述隔磁通风铝套管的表面上设置通风孔后与内风扇结合形成静止隔爆腔的内部循环风道。

其中，所述永磁主转子、补偿转子、励磁机转子和旋转变压器依次安设在转轴上且与转轴同步转动，且所述内风扇置于永磁主转子的侧边。

其中，所述组合定子由一体成型的定子冲片构成定子铁心，所述定子铁心上缠绕有定子绕组，且所述隔磁通风铝套管是通过热套工艺装到定子铁心上。

其中，所述双永磁发电机转子采用工作温度为180℃的钕铁硼材料制成。

与现有技术相比，本发明提供的隔爆型双永磁三相无刷同步发电机，具有以下有益效果：

1）该发电机设计成两个独立的隔爆防爆腔体的结构，一个是大的静止隔爆腔，转子和定子均被安全密封在静止隔爆腔内，另一个是小的旋转隔爆腔，旋转隔爆腔位于转轴的后轴伸端，旋转AVR被单独密封在旋转隔爆腔内，将上述部件分开隔爆，达到了运行安全可靠和维修方便的效果；

2）在组合定子与机壳内的铁质机座之间设置有可消除轴向漏磁的隔磁通风铝套管，该隔磁通风铝套管有效解决了双永磁发电机存在的轴向漏磁问题，且保证了电压的调节性能；

3）隔磁通风铝套管的表面上设置通风孔后与内风扇结合形成静止隔爆腔的内部循环风道，可将转子热量传到机壳上，散发出去；又可利用铝质材料的优良导热性能，将定子发热的热量传到机壳上，借助外风扇，将其散发出去；该结构形成独特合理的风路设计，可实现发电机的全封闭隔腔化设计，且达到了温升合理的效果；

4）将旋转AVR密封在旋转隔爆腔内，既解决了旋转AVR便于维护、检修或者更换的问题，也解决了旋转AVR的隔爆防爆问题；

5）本发明具有体积小、重量轻、散热效果好、运行安全可靠、维修更换便捷、温升合理等特点，该发电机有效解决了传统电励磁发电机转子发热量大可靠性差及制造工艺困难的问题，并保证了电压调节的性能和供电品质。 

附图说明

图1 为本发明的隔爆型双永磁三相无刷同步发电机的二个隔爆腔的位置图；

图2为本发明的隔爆型双永磁三相无刷同步发电机的结构示意图；

图3为本发明中双永磁发电机转子的结构图；

图4为本发明中组合定子的俯视图；

图5为图4的截面图。

主要元件符号说明如下：

10、机壳                  11、静止隔爆腔

12、旋转隔爆腔            13、外风扇

14、组合定子              15、永磁励磁机定子

16、双永磁发电机转子      17、旋转AVR 

18、隔磁通风铝套管        19、AVR插座

20、外风扇罩              121、旋转隔爆座  

122、旋转隔爆盖           141、定子冲片   

142、通风孔槽             143、定子铁芯

144、定子绕组             161、转轴     

162、内风扇               163、主永磁转子   

164、补偿转子             165、励磁机转子  

166、旋转变压器。

具体实施方式

为了更清楚地表述本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述。

请参阅图1-3，本发明的隔爆型双永磁三相无刷同步发电机，包括在机壳10内围合而成的静止隔爆腔11和在机壳10外围合而成的旋转隔爆腔12，机壳10外安装有外风扇13，外风扇13工作时形成该发电机的外风路通道；

静止隔爆腔11内安置有主发电机与补偿发电机的组合定子14、永磁励磁机定子15和双永磁发电机转子16，组合定子14和永磁励磁机定子15分别置于双永磁发电机转子16上；双永磁发电机转子16包括转轴161和安设在转轴161上的内风扇162，转轴161的两末端均延伸出该静止隔爆腔11外；

旋转隔爆腔12固定在转轴161的后轴伸端上且与该转轴161同步转动，且旋转隔爆腔12内置有旋转AVR17及AVR插座19；

机壳10外在旋转隔爆座121上安装有外风扇13，外风扇13工作时与外风扇罩20及机座形成该发电机的外风路通道；

组合定子14与机壳10内的铁质机座101之间设置有可消除轴向漏磁的隔磁通风铝套管16，且隔磁通风铝套管16的表面上设置通风孔142后与内风扇162结合形成静止隔爆腔11的内部循环风道，机壳10外还安装有外风扇罩20，外风扇13置于旋转隔爆腔座121上，且与外风扇罩20及机座构成外部冷却风

相较于现有技术的情况，本发明提供的隔爆型双永磁三相无刷同步发电机，具有以下有益效果：

1）该发电机设计成两个独立的隔爆防爆腔体的结构，一个是大的静止隔爆腔，转子和定子均被安全密封在静止隔爆腔内，另一个是小的旋转隔爆腔，旋转隔爆腔位于转轴的后轴伸端，旋转AVR被单独密封在旋转隔爆腔内，将上述部件分开隔爆，达到了运行安全可靠和维修方便的效果；

2）在组合定子与机壳内的铁质机座之间设置有可消除轴向漏磁的隔磁通风铝套管，该隔磁通风铝套管有效解决了双永磁发电机存在的轴向漏磁问题，且保证了电压的调节性能；

3）隔磁通风铝套管的表面上设置通风孔后与内风扇结合形成静止隔爆腔的内部循环风道，可将转子热量传到机壳上，散发出去；又可利用铝质材料的优良导热性能，将定子发热的热量传到机壳上，借助外风扇，将其散发出去；该结构形成独特合理的风路设计，可实现发电机的全封闭隔腔化设计，且达到了温升合理的效果；

4）将旋转AVR密封在旋转隔爆腔内，既解决了旋转AVR便于维护、检修或者更换的问题，也解决了旋转AVR的隔爆防爆问题；

5）本发明具有体积小、重量轻、散热效果好、运行安全可靠、维修更换便捷、温升合理等特点，该发电机有效解决了传统电励磁发电机转子发热量大可靠性差及制造工艺困难的问题，并保证了电压调节的性能和供电品质。

在本实施例中，双永磁发电机转子16还包括主永磁转子163、补偿转子164、励磁机转子165和旋转变压器166；主永磁转子163、补偿转子164、励磁机转子165和旋转变压器166依次安设在转轴161上且与转轴161同步转动，且内风扇162置于主永磁转子163的侧边。该结构的设计，实现了腔体内结构的紧凑设计，提高了组装的便捷性，且大大减小了体积。

请进一步参阅图4-5，组合定子14由一体成型的定子冲片141构成，该定子冲片141的外圆均向内冲压有多个通风孔槽142，定子冲片141内置有定子铁芯143，定子铁芯143上缠绕有定子绕组144，且隔磁通风铝套管18通过热套工艺装到定子铁芯143上。定子绕组144采用F级绝缘，且通风孔槽142的设计形成单独的内散热风路通道对全封闭空间进行散热，可及时有效的将转子的热量散发出去，该设计可使转子发热量很小，本发明中转子补偿励磁绕组的发热量只是电励磁的转子励磁绕组发热量的1/4左右，所以较易实现发电机整体的密封隔爆，且发电机电压可调可控，发电机供电品质优异。

在本实施例中，双永磁发电机转子16采用工作温度为180℃的钕铁硼材料制成。机壳10是采用IP55且符合隔爆标准的材料制成。

本发明还具有以下优势：

1）该发电机与电励磁隔爆型防爆无刷同步发电机相比较，具有同样优秀的电气性能指标，但比它要小1 ∽2个机座号，效率高2%∽10%，且制造工艺简单方便；

2）该发电机还增加了上述二种发电机所没有的一种新功能，即既能带传统的电感性负载，又能带现代负载中的电容性负载

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种隔爆型双永磁三相无刷同步发电机，其特征在于，包括在机壳内围合而成的静止隔爆腔和在机壳外围合而成的旋转隔爆腔；

所述静止隔爆腔内安置有主发电机与补偿发电机的组合定子、永磁励磁机定子和双永磁发电机转子，所述组合定子和永磁励磁机定子分别套置于双永磁发电机的转子之上；所述双永磁发电机转子包括转轴和安设在转轴上的内风扇、永磁主转子、补偿转子、旋转变压器和励磁机转子，所述转轴的两末端均延伸出该静止隔爆腔外；

所述旋转隔爆腔固定在转轴的后轴伸端上且与该转轴同步转动，且所述旋转隔爆腔内置有旋转AVR及AVR插座；

所述机壳外在旋转隔爆座上安装有外风扇，所述外风扇工作时与外风扇罩及机座形成该发电机的外风路通道；

所述组合定子与机壳内的铁质机座之间设置有可消除轴向漏磁的隔磁通风铝套管，且所述隔磁通风铝套管的表面上设置通风孔后与内风扇结合形成静止隔爆腔的内部循环风道。

2.根据权利要求1所述的隔爆型双永磁三相无刷同步发电机，其特征在于，所述永磁主转子、补偿转子、励磁机转子和旋转变压器依次安设在转轴上且与转轴同步转动，且所述内风扇置于永磁主转子的侧边。

3.根据权利要求1所述的隔爆型双永磁三相无刷同步发电机，其特征在于，所述组合定子由一体成型的定子冲片构成定子铁心，所述定子铁心上缠绕有定子绕组，且所述隔磁通风铝套管是通过热套工艺装到定子铁心上。

4.根据权利要求1所述的隔爆型双永磁三相无刷同步发电机，其特征在于，所述双永磁发电机转子采用工作温度为180℃的钕铁硼材料制成。