CN207853591U - 矿用隔爆型永磁直驱三相同步电动机 - Google Patents

Abstract

矿用隔爆型永磁直驱三相同步电动机，涉及矿用隔爆型永磁电动机，为了解决采用异步电动机驱动煤矿井下皮带机设备需要引入减速机，减速机的引入会带来一系列问题及异步电动机的起动转矩小、功率因数低、传动效率低且耗电大的问题。电动机的隔爆机壳的前后两端分别安装有隔爆前端盖和隔爆后端盖，定子设置于隔爆机壳内圆表面，永磁转子固定在转轴上，永磁转子与定子之间存在气隙，转轴分别穿过隔爆前端盖和隔爆后端盖，且与皮带输送机滚筒联结，永磁转子为切向磁极结构。本实用新型适用于驱动皮带输送机。

Description

矿用隔爆型永磁直驱三相同步电动机

技术领域

本实用新型涉及矿用隔爆型永磁电动机。

背景技术

现有煤矿井下皮带机设备采用异步电动机驱动，为了匹配低速大转矩负载的驱动需求，需要在传动装置中引入了机械减速装置即减速机，减速机的存在易造成系统传动效率降低、设备体积增大、噪音高、润滑油污染严重和维护费用高等问题，异步电动机的起动转矩小、功率因数低、传动效率低且耗电大。

实用新型内容

本实用新型是为了解决采用异步电动机驱动煤矿井下皮带机设备需要引入减速机，减速机的引入会带来一系列问题及异步电动机的起动转矩小、功率因数低、传动效率低且耗电大的问题，从而提供矿用隔爆型永磁直驱三相同步电动机。

本实用新型所述的矿用隔爆型永磁直驱三相同步电动机，包括隔爆机壳1、隔爆前端盖2、隔爆后端盖3、定子4、永磁转子5和转轴6；

隔爆机壳1的前后两端分别安装有隔爆前端盖2和隔爆后端盖3，定子4设置于隔爆机壳1内圆表面，永磁转子5固定在转轴6上，永磁转子5与定子4之间存在气隙，转轴6分别穿过隔爆前端盖2和隔爆后端盖3，且与皮带输送机滚筒联结，永磁转子5为切向磁极结构。

优选的是，永磁转子5包括多个磁极铁心5-1、多个永磁体5-2、隔磁套5-3和转子支架5-4；

转子支架5-4固定在转轴6上，隔磁套5-3套在转子支架5-4上，磁极铁心5-1和永磁体5-2沿隔磁套5-3的外圆表面周向紧密相间排列。

优选的是，每个磁极铁心5-1包括多片磁极冲片5-1-1和定位键5-1-2；

定位键5-1-2将多片磁极冲片5-1-1叠压固定。

优选的是，磁极冲片5-1-1的气隙侧为弧形。

优选的是，永磁体5-2嵌固在相邻2个磁极铁心5-1之间。

优选的是，永磁体5-2为长方体。

优选的是，隔磁套5-3采用铝或不导磁合金钢套管实现。

优选的是，永磁转子5还包括定位螺钉5-5，通过定位螺钉5-5将磁极铁心5-1固定在隔磁套5-3和转子支架5-4上。

优选的是，还包括隔爆冷却风机7和隔爆接线盒8；

隔爆接线盒8位于隔爆机壳1外部前端的正上方，隔爆冷却风机7位于隔爆机壳1外部后端的正上方。

优选的是，转轴6与隔爆前端盖2和隔爆后端盖3之间通过轴承转动连接。

本实用新型的三相同步电动机，很容易设计制造成多极，由变频器驱动，其额定转速可以与负载直接匹配，从而省却中间减速机构，可以大大提升整个系统的效率，并且可以增加系统的可靠性，延长系统的维护周期，甚至可以做到免维护。本实用新型改变了现有煤矿井下皮带机的驱动方式，解决了现有设备传动环节较多、传动链较长、传动效率低的问题；取消了变速箱等传动机构，与生产设备直接对接，使得系统效率和可靠性大大提升；解决了现有隔爆型异步电动机起动转矩低、效率低、功率因数低的问题，实现了真正意义上的节能减排，平均节电率20％以上。

附图说明

图1是本实用新型的矿用隔爆型永磁直驱三相同步电动机的局部剖示图；

图2是永磁转子的局部剖示图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。

我国稀土永磁材料占全世界的80％，可以把资源优势转化为产品优势，提高稀土永磁材料的附加值。如果将异步电动机更换为永磁电动机，电动机的效率和整个电网的运行指标将会得到显著地提高，从而减少二氧化碳排放量，节省大量的煤炭资源，对保护环境、节约资源、保持经济可持续发展起到积极的推动作用。

永磁同步电动机与异步电动机相比，不仅普遍存在效率、功率因数高等优势，而且在很宽的负载率范围内都能保持良好的工作特性。更为可贵的是，永磁同步电动机采用永磁体励磁，易于设计成多极，因而可以在取消减速器的情况下，自身实现低速大转矩，因而可以直接驱动矿用皮带输送机的滚筒。可见，永磁直驱三相同步电动机用于皮带输送机，不仅大大简化了系统结构、提高了可靠性，而且提高了系统的整体效率，具有结构紧凑、体积小、维护简单、节能环保的特点。

本实施方式的矿用隔爆型永磁直驱三相同步电动机，包括隔爆机壳1、隔爆前端盖2、隔爆后端盖3、定子4、永磁转子5和转轴6；

隔爆机壳1的前后两端分别安装有隔爆前端盖2和隔爆后端盖3，定子4设置于隔爆机壳1内圆表面，永磁转子5固定在转轴6上，永磁转子5与定子4之间存在气隙，转轴6分别穿过隔爆前端盖2和隔爆后端盖3，且与皮带输送机滚筒联结，永磁转子5为切向磁极结构。

转轴6上设有前轴孔和后轴孔，转轴6的两端均安装有轴承，前端的轴承连接隔爆前端盖2，后端的轴承连接隔爆后端盖3，

本实施方式中，永磁转子5为切向磁极结构，具体为：永磁转子5包括多个磁极铁心5-1、多个永磁体5-2、隔磁套5-3和转子支架5-4；

转子支架5-4固定在转轴6上，隔磁套5-3套在转子支架5-4上，磁极铁心5-1和永磁体5-2沿隔磁套5-3的外圆表面周向紧密相间排列。每个磁极铁心5-1包括多片磁极冲片5-1-1和定位键5-1-2；定位键5-1-2将多片磁极冲片叠压固定。通过定位螺钉5-5将磁极铁心5-1固定在隔磁套5-3和转子支架5-4上，定位螺钉5-5起到固定作用，同时承受剪切力。隔磁套5-3由不导磁材料制成。永磁体5-2经电镀处理为长方体，并经过防腐处理。

永磁转子采用切向磁极结构具有以下有益效果：

1.相比于径向结构永磁电机，永磁体尺寸不受极弧长度的限制，电机气隙磁场由相邻永磁体沿切向共同激励，气隙磁密大，适合要求大转矩起动的场合，对多极少槽永磁电机尤其适用。并且在相同输出能力的情况下，永磁体用量少，节省成本。

2.磁极冲片的气隙侧设置为弧形面，实现不均匀气隙，对减少电机谐波、降低损耗、减少振动十分有益。

3.永磁体为长方体形，避免复杂形状永磁体，降低了永磁体制作难度，降低了成本。

4.在电机装配时，可先进行磁极安装，再进行定子与转子的装配，最后进行永磁体装配，避免了定子与转子装配时强大吸引力造成的装配困难，降低定子与转子装配过程中的损伤。

本实施方式中，定子4由套在隔爆机壳内的硅钢片叠压在一起，并带有绕在叠片内的线圈组成。

矿用隔爆型永磁直驱三相同步电动机的具体有益效果如下：

由于采用永磁体励磁，易于实现多极，电机的额定转速可以直接匹配负载的额定转速，从而省去了中间减速机构，实现了直接驱动，可以大大提升整个系统的效率，并且可以增加系统的可靠性，延长系统的维护周期，甚至可以做到免维护；

节能效果更好。永磁电机除正常定子运行电流无需额外的电流励磁，而是由在转子上的永磁体励磁，所以可显著地提高功率因数(可达1甚至容性)；电机正常运行时的定子电流小，可以减小电机铜耗；由于正常运行时转子同步旋转不会产生转子感应电流，就没有转子铜耗，因而电机整体与异步电机相比发热低，就可以取消风扇或减小风扇尺寸，从而无风磨耗或产生极少的风磨耗。故永磁同步电动机一般比同规格异步电动机的效率高2～8％，且在很宽的负载变动范围内能够始终保持较高的效率和功率因数，尤其在轻载运行时相比现有异步电动机节能效果更显著；

可以很好地满足某些需求大起动转矩场合的需求。传统工业系统选取驱动电机时由于异步电机的起动转矩以及最大转矩倍数的限制，往往要选择1.5-2倍额定负载的电机，这样在正常运行时，电机就会运行于轻载状态。相比之下，永磁直驱三相同步电机由变频器控制，具有良好的起动特性，在起动时可以输出2倍的额定转矩，实现重载起动；

功率密度大。计算极弧系数比异步电动机大，在电负荷A和气隙磁密相同的条件下，体积小、重量轻。从热负荷角度分析。永磁同步电动机效率高、损耗小、发热量少，设计的电负荷A和气隙磁密可适当提高，使电动机的有效体积减小。可见永磁同步电动机体积小、重量轻、功率密度高。

永磁转子为切向磁极结构，永磁体尺寸不受极弧长度的限制，电机气隙磁场由相邻永磁体沿切向共同激励，气隙磁密大，适合要求大转矩起动的场合，对多极少槽永磁电机尤其适用；并且在相同输出能力的情况下，永磁体用量少，节省成本。此外，此种结构电机的交直轴磁路不对称，呈凸极特性，交轴电抗大于直轴电抗，提高了永磁体的抗不可逆去磁能力，电机易于控制。

本实用新型的矿用隔爆型低速大扭矩永磁直驱三相同步电动机适用于煤矿井下及其周围介质中含有甲烷与煤尘混合物的爆炸性气体的环境中，该电动机可广泛应用在矿井皮带机等大功率直驱系统，取代了异步机带减速机结构，直接与皮带输送机滚筒联结，简化了传动结构，同时大大降低了维护成本，经过特殊设计使得电机体积小、重量轻、效率高。

Claims (10)

1.矿用隔爆型永磁直驱三相同步电动机，其特征在于，包括隔爆机壳(1)、隔爆前端盖(2)、隔爆后端盖(3)、定子(4)、永磁转子(5)和转轴(6)；

隔爆机壳(1)的前后两端分别安装有隔爆前端盖(2)和隔爆后端盖(3)，定子(4)设置于隔爆机壳(1)内圆表面，永磁转子(5)固定在转轴(6)上，永磁转子(5)与定子(4)之间存在气隙，转轴(6)分别穿过隔爆前端盖(2)和隔爆后端盖(3)，且与皮带输送机滚筒联结，永磁转子(5)为切向磁极结构。

2.根据权利要求1所述的矿用隔爆型永磁直驱三相同步电动机，其特征在于，永磁转子(5)包括多个磁极铁心(5-1)、多个永磁体(5-2)、隔磁套(5-3)和转子支架(5-4)；

转子支架(5-4)固定在转轴(6)上，隔磁套(5-3)套在转子支架(5-4)上，磁极铁心(5-1)和永磁体(5-2)沿隔磁套(5-3)的外圆表面周向紧密相间排列。

3.根据权利要求2所述的矿用隔爆型永磁直驱三相同步电动机，其特征在于，每个磁极铁心(5-1)包括多片磁极冲片(5-1-1)和定位键(5-1-2)；

定位键(5-1-2)将多片磁极冲片(5-1-1)叠压固定。

4.根据权利要求3所述的矿用隔爆型永磁直驱三相同步电动机，其特征在于，磁极冲片(5-1-1)的气隙侧为弧形。

5.根据权利要求2所述的矿用隔爆型永磁直驱三相同步电动机，其特征在于，永磁体(5-2)嵌固在相邻2个磁极铁心(5-1)之间。

6.根据权利要求2所述的矿用隔爆型永磁直驱三相同步电动机，其特征在于，永磁体(5-2)为长方体。

7.根据权利要求2所述的矿用隔爆型永磁直驱三相同步电动机，其特征在于，隔磁套(5-3)采用铝或不导磁合金钢套管实现。

8.根据权利要求2所述的矿用隔爆型永磁直驱三相同步电动机，其特征在于，永磁转子(5)还包括定位螺钉(5-5)，通过定位螺钉(5-5)将磁极铁心(5-1)固定在隔磁套(5-3)和转子支架(5-4)上。

9.根据权利要求1所述的矿用隔爆型永磁直驱三相同步电动机，其特征在于，还包括隔爆冷却风机(7)和隔爆接线盒(8)；

隔爆接线盒(8)位于隔爆机壳(1)外部前端的正上方，隔爆冷却风机(7)位于隔爆机壳(1)外部后端的正上方。

10.根据权利要求1所述的矿用隔爆型永磁直驱三相同步电动机，其特征在于，转轴(6)与隔爆前端盖(2)和隔爆后端盖(3)之间通过轴承转动连接。