CN109347291A - 矿用刮板机防爆常速永磁同步电动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿用刮板机防爆常速永磁同步电动机，包括：防爆机壳、定子、永磁转子和防爆端壳；防爆机壳的壳体内设有冷却通道，防爆机壳外设有散热筋，永磁转子包括转子铁芯、转子轴和永磁体，转子铁芯包括多片转子冲片，转子轴上设有用于散热的风扇，转子轴为绝缘转子轴，转子轴的两端通过绝缘轴承安装在防爆端壳上，防爆端壳和防爆机壳密封连接。常速永磁同步电机起动转矩大，由于永磁转子没有损耗，没有无用功，功率因素高，其次体积小、重量轻，可以满足矿用刮板机狭窄空间的要求。此外通过防爆机壳上设置的冷却通道和散热筋以及转子轴上设置的风扇，可有效提高散热效果，继而保证刮板机的正常运行。

Description

矿用刮板机防爆常速永磁同步电动机

技术领域

本发明涉及电动机技术领域，特别是涉及一种矿用刮板机防爆常速永磁同步电动机。

背景技术

目前煤矿井下煤炭的运输设备主要是刮板机、转载机、皮带机，其带动这三种设备的动力主要是防爆三相常速异步电动机。

现有刮板机所采用的防爆三相常速异步电动机虽然也能运行，但在运行过程中会出现诸多问题，主要分为以下几个方面：

一、采煤机采的煤都是落在刮板机上，由刮板机运输到转载机上，这样刮板机在停止后通常有大量的煤堆积在刮板机上，特别是一些重型刮板机，当再次启动时，普通的异步电机没有这么大的起动转矩，没法做到重载起动。刮板机的设计主要是依据刮板机正常运行的所需要的力矩和电机的额定转矩来进行选择电动机的，而这样选择的防爆三相常速异步电动机并不能满足重型刮板机的重载起动。所以煤矿井下为了不耽搁生产，保证起动转矩的要求，通常要选择更大功率的电动机来拖动刮板机，以保证刮板机的正常起动，而这样所选用的电动机的额定转矩远远大于刮板机正常运行所需要的转矩。这样不仅造成了企业成本的浪费，而且也造成了电能的浪费，不符合国家环保节能的要求。这就是俗称的“大马拉小车”现象。

二、现在刮板机所采用的都是防爆三相常速异步电动机来驱动其运转的。由于异步电动机的转子本身是不产生磁场的，是依靠定子的磁场来带动转子运转，所以无法达到同步转速，所以无法做到精准控制，即无法做到多台电动机的力矩平衡。这时就会出现刮板机俗称的“断链”现象。出现此现象的主要原因是：1、由于普通异步电机是直接起动的，即：电机一通电后瞬间就达到了额定转速，这样就会给刮板机一个大的冲击力，当冲击力过大时，就会发生刮板链断链的现象。2、由于无法做到异步电动机的精准控制，所以导致多台电动机的力矩不平衡，刮板链的多段受力不均匀，当某一点达到其链条的承受极限时，就会出现断链现象。

三、由于异步电动机的转子跟定子旋转磁场不同步，定子旋转磁场要一直拖着转子走，所以有一部分耗能，这部分就是俗称的“无功功率”这个耗能比例就叫功率因数。这也是异步电机功率因数和效率不高的主要原因。

因此，如何提供一种矿用刮板机防爆常速永磁同步电动机，以满足重载启动、节能和避免断链情况，是本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种矿用刮板机防爆常速永磁同步电动机，可以有效解决能源浪费、断链等问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种矿用刮板机防爆常速永磁同步电动机，包括：防爆机壳、定子、永磁转子和防爆端壳；所述防爆机壳的壳体内设有冷却通道，所述防爆机壳外设有散热筋，所述永磁转子包括转子铁芯、转子轴和永磁体，所述转子铁芯包括多片叠压而成的转子冲片，所述永磁体通过表贴式或者内嵌式安装在所述转子铁芯上，所述转子轴上设有用于散热的风扇，所述转子轴为绝缘转子轴，所述转子轴的两端通过绝缘轴承安装在所述防爆端壳上，所述防爆端壳和所述防爆机壳密封连接。

优选地，所述防爆机壳上方或侧方焊接有防爆接线盒，所述防爆接线盒为单腔或者多腔。

优选地，所述冷却通道沿所述防爆机壳的周向螺旋分布。

优选地，所述冷却通道的延伸方向和所述防爆机壳的轴向方向平行。

优选地，所述防爆机壳的壳体内设有多条首尾相通的冷却通道。

优选地，所述防爆机壳包括外筒体、内筒体和水道筋，所述外筒体套设在所述内筒体外部，所述水道筋设置在所述外筒体和所述内筒体之间，所述外筒体和所述外筒体以及所述水道筋构成所述冷却通道。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

本发明所提供的一种矿用刮板机防爆常速永磁同步电动机，包括：防爆机壳、定子、永磁转子和防爆端壳；防爆机壳的壳体内设有冷却通道，防爆机壳外设有散热筋，永磁转子包括转子铁芯、转子轴和永磁体，转子铁芯包括多片叠压而成的转子冲片，永磁体通过表贴式或者内嵌式安装在转子铁芯上，转子轴上设有用于散热的风扇，转子轴为绝缘转子轴，转子轴的两端通过绝缘轴承安装在防爆端壳上，防爆端壳和防爆机壳密封连接。常速永磁同步电机起动转矩大，由于永磁转子没有损耗，没有无用功，功率因素高，其次体积小、重量轻，可以满足矿用刮板机狭窄空间的要求。此外通过防爆机壳上设置的冷却通道和散热筋以及转子轴上设置的风扇，可有效提高散热效果，继而保证刮板机的正常运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种具体实施方式所提供的一种矿用刮板机防爆常速永磁同步电动机的剖视图；

图2为本发明一种具体实施方式所提供的一种矿用刮板机防爆常速永磁同步电动机的防爆机壳的剖视图；

图3为本发明一种具体实施方式所提供的一种矿用刮板机防爆常速永磁同步电动机的防爆机壳的俯视透视图；

图4为本发明另一种具体实施方式所提供的一种矿用刮板机防爆常速永磁同步电动机的防爆机壳的俯视透视图。

附图标记如下：

1为防爆机壳，11为外筒体，12为内筒体，13为冷却通道，14为水道筋，2为定子，3为永磁转子，4为防爆端壳，5为防爆接线盒。

具体实施方式

为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

请参考图1-图4，图1为本发明一种具体实施方式所提供的一种矿用刮板机防爆常速永磁同步电动机的剖视图；图2为本发明一种具体实施方式所提供的一种矿用刮板机防爆常速永磁同步电动机的防爆机壳的剖视图；图3为本发明一种具体实施方式所提供的一种矿用刮板机防爆常速永磁同步电动机的防爆机壳的俯视透视图；图4为本发明另一种具体实施方式所提供的一种矿用刮板机防爆常速永磁同步电动机的防爆机壳的俯视透视图。

本发明的一种具体实施方式提供了一种矿用刮板机防爆常速永磁同步电动机，包括：防爆机壳1、定子2、永磁转子3和防爆端壳4；防爆机壳1的壳体内设有冷却通道13，防爆机壳1外设有散热筋，永磁转子3包括转子铁芯、转子轴和永磁体，转子铁芯包括多片叠压而成的转子冲片，永磁体通过表贴式或者内嵌式安装在转子铁芯上，转子轴上设有用于散热的风扇，转子轴为绝缘转子轴，转子轴的两端通过绝缘轴承安装在防爆端壳4上，防爆端壳4和防爆机壳1密封连接。

在本实施例中，常速永磁同步电机和普通异步电机或者变频异步电机相比，起动转矩大，是普通异步电机的1.3～1.5倍，可以彻底解决刮板机满载起动的困难，而且起动转矩的增大，可以完全避免刮板机“大马拉小车”的现象；由于永磁转子3没有损耗，没有无用功，功率因素高，可以达到0.96以上，达到有效的节能节电的效果，实现国家环保节能的要求；由于转子里有永磁体，所以转子本身就产生永磁磁场，这样就可以和定子2磁场达到同步，可以实现同步转速，便于控制。其次与专用变频器相结合，可以对同步机实现精准控制，实现多台电动机的力矩平衡，同时由于变频的缓慢起动，避免了刮板链的冲击，可以从根本上解决刮板链断裂的问题。此外常速永磁同步电机体积小、重量轻，可以满足矿用刮板机狭窄空间的要求。

其中，通过防爆机壳1上设置的冷却通道13和散热筋以及转子轴上设置的风扇，可有效提高散热效果，继而保证刮板机的正常运行。常速永磁同步电机在运行过程中，轴电流对电机的损坏相当严重，因此通过绝缘转子轴和绝缘轴承可有效提高常速永磁同步电机的使用寿命。

进一步地，防爆机壳1上方或侧方焊接有防爆接线盒5，防爆接线盒5为单腔或者多腔。此外防爆机壳1可根据实际情况设置为不同的形状，如圆形、方形等。

更进一步地，冷却通道13沿防爆机壳1的周向螺旋分布。其中可将水通入冷却通道13内，以实现对防爆机壳1冷却的目的。其次为了避免温度梯度的出现，进而产生散热不均的情况，可沿防爆机壳1的轴向方向上设置多条呈螺旋分布的冷却通道13，相当于缩短了冷却通道13的轴向延伸长度，即减小冷却液的流通时间，进而减小温度梯度的影响。

此外，冷却通道13的延伸方向和防爆机壳1的轴向方向平行。其中可将冷却通道13的进出口分别设置在防爆机壳1的两端，其结构简单、制造工艺简单，散热均匀，其中为了减小水流阻力的影响，所以要加大入口压力。

进一步地，防爆机壳1的壳体内设有多条首尾相通的冷却通道13。

具体地，防爆机壳1包括外筒体11、内筒体12和水道筋14，外筒体11套设在内筒体12外部，水道筋14设置在外筒体11和内筒体12之间，外筒体11和外筒体11以及水道筋14构成冷却通道13。在制造时，水道筋14与内筒体12的外侧壁焊接完成后，外筒体11采用热转法与内筒体12进行装配，之后焊接两端外法兰即可。

综上所述，防爆常速永磁同步电动机是由防爆机壳1、防爆端盖、定子2、永磁转子3组成。防爆机壳1主要作用是保护电机的定子2、转子，提供防爆保护，是定子绕组热量散发的主要途径。它是由钢板卷压焊接后精加工而成，它分为水冷机壳和风冷机壳两种形式。它的冷却结构可以设计成水冷和风冷两种结构，水路结构按照水流结构可分为轴向冷却和周向冷却两种结构，轴向冷却系统是将各个水道筋14沿着内筒体12交轴向错均匀分布。这种电机结构很容易将进出口设计在一端，散热效果好，结构简单，制造工艺简单，散热均匀，不会出现温度梯度，但有很多转角，水流阻力大，所以通常入口压力要足够大。周向水路结构是将水道筋14均匀的沿着内筒周向分布，这种结构接触面积大，冷却效果好。风冷结构主要是由外筒体11焊接散热筋组和转子轴上的风扇组成。防爆端盖与防爆机壳1形成一个密闭空间，防止电火花外泄引起爆炸。防爆端壳4由钢板焊接后精加工完成的，其通常是采用风冷的形式，即：防爆端盖外表面附有大量的散热片。如果电机使用环境恶劣，发热量高，也可以考虑采用水冷的形式，方法和形式同防爆机壳1一样。定子2通电后，产生一个旋转磁场，定子2是由定子铁芯和定子绕组组成。定子铁芯是由一片片定子冲片叠压而成。永磁电机要想获得大的起动转矩，必须要有相应大的起动电流，而大的起动电流不仅会对矿下电网形成大的冲击，而且会使定子绕组发热厉害，带来定子绕组被击穿和永磁体失磁等危害。在保证大的起动转矩的前提下，通过对定子槽型的有效改进，已经将起动电流控制在可控范围内，实现了大起动转矩的目的。

定子绕组可分为软绕组和硬绕组两种形式。电压1140V以下(包括1140V)的电机通常采用软绕组。电压3300V(包括3300V)以上的电机通常采用硬绕组。软绕组是由一根根圆铜线叠绕而成，铜线外表面有绝缘层，由于其电压等级不高，所以不需要在进行额外的绝缘处理。硬绕组是由一根根扁铜线叠加而成，铜线表面有厚的绝缘层，由于其电压等级高，需要先将扁铜线涨型，将多层扁铜线先用聚氯乙烯薄膜半叠包一层后，之后进行浸漆，浸漆完毕后上热模机热模，等冷却后用玻璃丝白布带半叠包8层即可完成工艺。这样就可以有效的防止电压被击穿。

永磁转子3可以在永磁体的作用下自身产生永磁磁场，是电机转动的主要部件。普通的异步电动机需要电机的一部分功率产生磁场，而成来提供电机的运转，这部分功率俗称“无功功率”这部分功率是不会传输到外面，只存在于电机与电源之间。而永磁电机的永磁转子3可以通过永磁材料自身产生永磁场来提供电机运转，没有无功消耗。所以永磁电机的功率因数可以达到0.95～1之间。它主要是由转子铁芯，转子轴和永磁体三部分组成。转子铁芯是由一片片转子冲片叠压而成。永磁体的安装可分为表贴式和内嵌式两种形式。表贴式永磁体通常是扇形的，加工工艺复杂，而且安装不牢固，优点是用的永磁材料少。内嵌式永磁体通常是长方形或者正方形，由于是在转子冲片内部开槽，所以会有少量的漏磁现象，自然用料就增加了。转子轴通过平键连接转子铁芯。电机运行过程中，轴电流对电机的损坏是相当严重的。通过采用绝缘轴承或者对轴进行绝缘处理来解决此问题。转子轴的后端装有编码器，用于检测转子的位置。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的矿用刮板机防爆常速永磁同步电动机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种矿用刮板机防爆常速永磁同步电动机，其特征在于，包括：防爆机壳、定子、永磁转子和防爆端壳；所述防爆机壳的壳体内设有冷却通道，所述防爆机壳外设有散热筋，所述永磁转子包括转子铁芯、转子轴和永磁体，所述转子铁芯包括多片叠压而成的转子冲片，所述永磁体通过表贴式或者内嵌式安装在所述转子铁芯上，所述转子轴上设有用于散热的风扇，所述转子轴为绝缘转子轴，所述转子轴的两端通过绝缘轴承安装在所述防爆端壳上，所述防爆端壳和所述防爆机壳密封连接。

2.根据权利要求1所述的矿用刮板机防爆常速永磁同步电动机，其特征在于，所述防爆机壳上方或侧方焊接有防爆接线盒，所述防爆接线盒为单腔或者多腔。

3.根据权利要求2所述的矿用刮板机防爆常速永磁同步电动机，其特征在于，所述冷却通道沿所述防爆机壳的周向螺旋分布。

4.根据权利要求1所述的矿用刮板机防爆常速永磁同步电动机，其特征在于，所述冷却通道的延伸方向和所述防爆机壳的轴向方向平行。

5.根据权利要求3所述的矿用刮板机防爆常速永磁同步电动机，其特征在于，所述防爆机壳的壳体内设有多条首尾相通的冷却通道。

6.根据权利要求5所述的矿用刮板机防爆常速永磁同步电动机，其特征在于，所述防爆机壳包括外筒体、内筒体和水道筋，所述外筒体套设在所述内筒体外部，所述水道筋设置在所述外筒体和所述内筒体之间，所述外筒体和所述外筒体以及所述水道筋构成所述冷却通道。