礦用低速無刷發電的製造方法
2023-09-23 03:03:55 1
礦用低速無刷發電的製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種礦用低速無刷發電機，包括定子、轉子及軸承，定子為連接有線圈組件的中心軸，轉子包括依次固定連接並形成隔爆腔的前殼、轉子盤及後殼，轉子盤的內表面固定有永磁片，前殼、後殼的中心分別開有用於供中心軸穿過的前軸孔、後軸孔，前軸孔、後軸孔上分別凸設有前安裝座、後安裝座，前殼、後殼與轉子盤的接合處設置平面隔爆接合面，前安裝座、後安裝座與中心軸的連接處設置轉軸隔爆接合面，中心軸設有出線孔；本發明採用中心軸為定子，前殼、轉子盤及後殼的連接體為轉子，使得結構簡單緊湊、體積較小、安裝方便，適於與空間有限的避難艙、避難硐室配合使用；隔爆面可阻止內部的爆炸向外殼周圍的爆炸性氣體傳播，增強了防爆性能。
【專利說明】礦用低速無刷發電機
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種發電機，特別涉及一種適於煤礦井下避難艙及避難硐室使用的低速無刷發電機。
【背景技術】
[0002]煤礦井下緊急避險系統是指在煤礦井下發生緊急情況下，為遇險人員安全避險提供生命保障的設施、設備、措施組成的有機整體。緊急避險系統建設的內容包括為入井人員提供自救器、建設井下緊急避險設施、合理設置避災路線、科學制定應急預案等。當煤礦井下發生瓦斯或者煤層突出、爆炸、火災、冒頂等事故時，井下巷道內可能出現有毒有害氣體瀰漫、巷道堵塞等突發情況，在無法安全撤離災害現場時，遇險人員可快速進入緊急避險設施內等待救援。井下緊急避險設施是指在井下發生災害事故時，為無法及時撤離的遇險人員提供生命保障的密閉空間，該設施對外能夠抵禦高溫煙氣、隔絕有毒有害氣體，對內能提供通風、氧氣、食物、水，並去除有毒有害氣體，創造生存基本條件，為應急救援創造條件、贏得時間。
[0003]煤礦井下避難艙和避難硐室緊急避險系統建設的重要內容，在發生災害時能夠有效地保護避難人員。煤礦避難艙和避難硐室內裝有co、co2、ch4、o2和溫溼度等傳感器，可以幫助避難人員及時了解環境參數。目前避難艙和避難硐室內各種傳感器基本採取的是井上定時充電或在艙(硐室)內設置蓄電池等供電方式，電量基本保證能夠連續使用約106個小時。然而井下的災情變幻莫測，如果在這一時間內沒有成功救援，艙(硐室)內傳感器和礦燈電量消失殆盡，則可能為避難人員的順利避難、逃生帶來嚴重影響。目前，體能發電主要應用於健身領域，還沒有適於在煤礦井下使用的體能發電裝置。當煤礦發生災害時，緊急避險系統自身電源耗盡或電源故障，整個避險系統電力將停止供給，可能會造成嚴重後果。礦用體能發電裝置在這種情況下就能發揮重要作用，可以在突發情況(如蓄電池故障)以及電源使用完時進行應急發電，保證傳感器的正常工作，從而延長避難人員的避難時間、減少事故及人員傷亡，此外還可以起到鍛鍊的目的，在艙(硐室)內食物補給等充足的情況下，進行適量運動，可以緩解避難人員緊張的心情。因此，就需要開發一種礦用應急體能發電裝置，該裝置除了用於供避難人員運動以產生機械能的操作機及用於儲蓄電能的蓄電池外，最為關鍵的部件還是用於將機械能轉化為電能的發電機。但是，現有的發電機中，大型發電機的結構複雜、體積龐大，難以與空間有限的避難艙、避難硐室配合使用，而小型發電機則防爆性能不足，在易燃易爆的煤礦井下環境反而容易形成危險隱患。
[0004]因此，有必要開發一種適於煤礦井下避難艙及避難硐室使用的低速無刷發電機，使其結構簡單緊湊、體積較小，適於與空間有限的避難艙、避難硐室配合使用，並且具有優良的防爆性能，杜絕發電時產生電弧、電火花引起井下火災、爆炸等危險因素，增強在危險區域使用的安全性。
【發明內容】
[0005]有鑑於此，本發明的目的在於提供一種適於煤礦井下避難艙及避難硐室使用的低速無刷發電機，使其結構簡單緊湊、體積較小，適於與空間有限的避難艙、避難硐室配合使用，並且具有優良的防爆性能，杜絕發電時產生電弧、電火花引起井下火災、爆炸等危險因素，增強了在危險區域使用的安全性。
[0006]本發明的礦用低速無刷發電機，包括定子、轉子及軸承，所述定子為連接有線圈組件的中心軸，所述轉子包括依次固定連接並形成隔爆腔的前殼、轉子盤及後殼，所述轉子盤的內表面固定有永磁片，所述前殼、後殼的中心分別開有用於供所述中心軸穿過的前軸孔、後軸孔，所述前軸孔、後軸孔上分別凸設有用於固定所述中心軸及所述軸承的前安裝座、後安裝座，所述前殼、後殼與所述轉子盤的接合處設置平面隔爆接合面，所述前安裝座、後安裝座與所述中心軸的連接處設置轉軸隔爆接合面，所述中心軸設有用於從所述隔爆腔中引出線纜的出線孔。
[0007]進一步，所述出線孔包括水平孔及豎直孔，所述水平孔與所述中心軸同軸，所述豎直孔垂直於所述水平孔且與所述隔爆腔連通。
[0008]進一步，還包括用於密封所述出線孔的密封墊，所述水平孔在距離末端開口的1/4至1/3處孔徑增大形成用於安裝所述密封墊的密封墊安裝座，所述密封墊呈圓環狀，所述密封墊安裝座螺接有用於固定所述密封墊的出線螺栓，所述密封墊安裝座與所述出線螺栓的接合處設置螺紋隔爆接合面。
[0009]進一步，所述前殼、後殼均呈圓盤狀，所述轉子盤呈圓環狀，所述前殼、後殼的表面設有安裝通孔，所述轉子盤設有與所述安裝通孔適配的安裝盲孔，緊固螺釘通過所述安裝通孔、安裝盲孔將所述前殼、轉子盤及後殼固定在一起。
[0010]進一步，所述永磁片粘接在所述轉子盤的內表面。
[0011]進一步，還包括用於傳動的變速飛輪，所述前安裝座與所述前殼一體成型，所述後安裝座與所述後殼一體成型，所述後安裝座與所述變速飛輪固定連接。
[0012]進一步，所述線圈組件包括矽鋼片及繞設在所述矽鋼片上的銅線圈，所述矽鋼片與所述中心軸連接，所述銅線圈的銅線為漆包線。
[0013]本發明的有益效果:本發明的礦用低速無刷發電機，採用中心軸為定子，前殼、轉子盤及後殼的連接體為轉子，使得結構簡單緊湊、體積較小、安裝方便，適於與空間有限的避難艙、避難硐室配合使用；無碳刷型式可大幅降低產生電弧、電火花的可能性，隔爆面可阻止內部的爆炸向外殼周圍的爆炸性氣體傳播，增強了防爆性能，杜絕發電時產生電弧、電火花引起井下火災、爆炸等危險因素，增強在危險區域使用的安全性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述:
[0015]圖1為本發明的結構示意圖；
[0016]圖2為圖1的左視圖。
【具體實施方式】
[0017]圖1為本發明的結構示意圖，圖2為圖1的左視圖，如圖所示:本實施例的礦用低速無刷發電機，包括定子、轉子及軸承9，所述定子為連接有線圈組件的中心軸1，所述轉子包括依次固定連接並形成隔爆腔8的前殼2、轉子盤3及後殼4，所述轉子盤3的內表面固定有永磁片5，所述前殼2、後殼4的中心分別開有用於供所述中心軸I穿過的前軸孔、後軸孔，所述前軸孔、後軸孔上分別凸設有用於固定所述中心軸I及所述軸承9的前安裝座21、後安裝座41，所述前殼2、後殼4與所述轉子盤3的接合處設置平面隔爆接合面61，所述前安裝座21、後安裝座41與所述中心軸I的連接處設置轉軸隔爆接合面62，所述中心軸I設有用於從所述隔爆腔8中引出線纜的出線孔；本發電機為無刷發電機，無碳刷型式可大幅降低產生電弧、電火花的可能性，從而滿足礦用防爆的要求，其正、負極纜線則從出線孔中引出；採用中心軸I為定子，前殼2、轉子盤3及後殼4的連接體為轉子，使得本發電機的結構簡單緊湊、體積較小、安裝方便，適於與空間有限的避難艙、避難硐室配合使用；轉子在外力作用下旋轉，定子支撐在體能發電裝置的機架上，轉子、定子相對運動從而引起切割磁感線運動產生電能；轉子旋轉的動力則通過前安裝座21和/或後安裝座41以鏈條傳動方式傳動；出線孔開設在中心軸I中，將產生的電能輸出並能夠避免線纜纏繞；前殼2、轉子盤3及後殼4的連接體為隔爆型結構，把可能產生火花、電弧和危險溫度的零部件均放入隔爆腔8，連接體使隔爆腔8與煤礦井下的易燃易爆環境隔開，而且連接體可以承受產生的爆炸壓力而不損壞；由於前殼2、後殼4與轉子盤3的接合處，以及前安裝座21、後安裝座41與中心軸I的連接處均不可避免地存在連接間隙，電氣設備呼吸作用和氣體滲透作用將使隔爆腔8可能存在爆炸性氣體混合物而引發爆炸，在相關的連接處設置平面隔爆接合面61和轉軸隔爆接合面62，這些隔爆接合面可冷卻火焰、降低火焰傳播速度或終止加速鏈，使火焰或危險的火焰生成物不能穿越連接間隙點燃外部爆炸性環境，從而達到隔爆目的；當然，由於結構較為簡單、緊湊，同時考慮到避險人員在避險環境下的體能狀況，本發電機比較適合在低速運行。
[0018]本實施例中，所述出線孔包括水平孔Ila及豎直孔11b，所述水平孔Ila與所述中心軸I同軸，所述豎直孔I Ib垂直於所述水平孔I Ia且與所述隔爆腔8連通；如圖1所示，出線孔僅設在中心軸I的一端，為保持中心軸I的強度，設有出線孔的那一端軸徑較大，從而也引起了前軸孔、後軸孔、前安裝座21、後安裝座41的大小有所差異；為了滿足隔爆需求，出線孔的孔徑只要足以引出線纜即可；出線孔呈「L」形，易於在中心軸I上進行加工製造，既能滿足引線要求，也儘量降低對中心軸I的強度造成影響。
[0019]本實施例中，還包括用於密封所述出線孔的密封墊71，所述水平孔Ila在距離末端開口的1/4至1/3處孔徑增大形成用於安裝所述密封墊71的密封墊安裝座12，所述密封墊71呈圓環狀，所述密封墊安裝座12螺接有用於固定所述密封墊71的出線螺栓72，所述密封墊安裝座12與所述出線螺栓72的接合處設置螺紋隔爆接合面63 ;密封墊71不僅用於密封出線孔，而且還是防爆結構的一部分，主要作用在於防爆，能夠儘量防止爆炸性氣體從出線孔進入隔爆腔8 ;密封墊71與出線螺栓72的中間均有孔，線纜從中間的孔伸出；出線螺栓72具有外螺紋，通過與水平孔Ila的內螺紋配合進行連接並逐漸擠壓密封墊71，以將密封墊71固定在密封墊安裝座12上；螺紋隔爆接合面63與平面隔爆接合面61、轉軸隔爆接合面62的作用相同，在此不再贅述；出線螺栓72與密封墊71之間還設有墊圈；出線螺栓72可以採用常見的礦用喇叭嘴。
[0020]本實施例中，所述前殼2、後殼4均呈圓盤狀，所述轉子盤3呈圓環狀，所述前殼2、後殼4的表面設有安裝通孔24，所述轉子盤3設有與所述安裝通孔24適配的安裝盲孔34，緊固螺釘35通過所述安裝通孔24、安裝盲孔34將所述前殼2、轉子盤3及後殼4固定在一起；前殼2、轉子盤3、後殼4連接成一體後為一圓盤，做旋轉運動時阻力較小；如圖2所示，沿前殼2、後殼4外側各均勻開設八個安裝通孔24，每個安裝通孔24與轉子盤3側面的安裝盲孔34對應，緊固螺釘35插入安裝通孔24、安裝盲孔34以實現前殼2、轉子盤3、後殼4的固定連接；這一連接結構連接穩固且可拆卸，便於安裝維護。
[0021]本實施例中，所述永磁片5粘接在所述轉子盤3的內表面；轉子盤3內表面即其靠近隔爆腔8的那一面；採用粘接方式能夠不破壞永磁片5的結構，不影響其所形成的磁場分布，且工藝快速、經濟，使永磁片5長期、牢固地連接在轉子盤3內表面；此外，粘接劑能夠隔開轉子盤3內表面與永磁片5，防止腐蝕。
[0022]本實施例中,還包括用於傳動的變速飛輪(圖中未示出),所述前安裝座21與所述前殼2 —體成型，所述後安裝座41與所述後殼4 一體成型，所述後安裝座41與所述變速飛輪固定連接；一體成型的結構使前殼2、後殼4製作工藝簡單，成本低，並且具有較高的強度和防爆性；如圖2所示，前安裝座21對應中心軸I設出線孔的一端，後安裝座41外表面則設有螺紋與變速飛輪固定連接，變速飛輪通過鏈條與機架連接以傳遞機械力。
[0023]本實施例中，所述線圈組件包括矽鋼片13及繞設在所述矽鋼片13上的銅線圈14，所述矽鋼片13與所述中心軸I連接，所述銅線圈14的銅線為漆包線；銅線圈14外表面是絕緣的，與相鄰之間的銅線圈14也是絕緣的，主要作用是轉子運轉時切割永磁片5的磁場產生電能；矽鋼片13優選以焊接方式固定在中心軸I上，連接穩固性高。
[0024]最後說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗旨和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。
【權利要求】
1.一種礦用低速無刷發電機，其特徵在於:包括定子、轉子及軸承，所述定子為連接有線圈組件的中心軸，所述轉子包括依次固定連接並形成隔爆腔的前殼、轉子盤及後殼，所述轉子盤的內表面固定有永磁片，所述前殼、後殼的中心分別開有用於供所述中心軸穿過的前軸孔、後軸孔，所述前軸孔、後軸孔上分別凸設有用於固定所述中心軸及所述軸承的前安裝座、後安裝座，所述前殼、後殼與所述轉子盤的接合處設置平面隔爆接合面，所述前安裝座、後安裝座與所述中心軸的連接處設置轉軸隔爆接合面，所述中心軸設有用於從所述隔爆腔中引出線纜的出線孔。
2.根據權利要求1所述的礦用低速無刷發電機，其特徵在於:所述出線孔包括水平孔及豎直孔，所述水平孔與所述中心軸同軸，所述豎直孔垂直於所述水平孔且與所述隔爆腔連通。
3.根據權利要求2所述的礦用低速無刷發電機，其特徵在於:還包括用於密封所述出線孔的密封墊，所述水平孔在距離末端開口的1/4至1/3處孔徑增大形成用於安裝所述密封墊的密封墊安裝座，所述密封墊呈圓環狀，所述密封墊安裝座螺接有用於固定所述密封墊的出線螺栓，所述密封墊安裝座與所述出線螺栓的接合處設置螺紋隔爆接合面。
4.根據權利要求3所述的礦用低速無刷發電機，其特徵在於:所述前殼、後殼均呈圓盤狀，所述轉子盤呈圓環狀，所述前殼、後殼的表面設有安裝通孔，所述轉子盤設有與所述安裝通孔適配的安裝盲孔，緊固螺釘通過所述安裝通孔、安裝盲孔將所述前殼、轉子盤及後殼固定在一起。
5.根據權利要求4所述的礦用低速無刷發電機，其特徵在於:所述永磁片粘接在所述轉子盤的內表面。
6.根據權利要求5所述的礦用低速無刷發電機，其特徵在於:還包括用於傳動的變速飛輪，所述前安裝座與所述前殼一體成型，所述後安裝座與所述後殼一體成型，所述後安裝座與所述變速飛輪固定連接。
7.根據權利要求6所述的礦用低速無刷發電機，其特徵在於:所述線圈組件包括矽鋼片及繞設在所述矽鋼片上的銅線圈，所述矽鋼片與所述中心軸連接，所述銅線圈的銅線為漆包線。
【文檔編號】H02K1/27GK103532329SQ201310530712
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月31日 優先權日:2013年10月31日
【發明者】伯志革, 陳波, 溫學雷, 賈海軍, 祁海瑩, 張廣勳, 唐述明, 李晶 申請人:中煤科工集團重慶研究院有限公司