[发明专利]一种隔爆型防爆发电机

说明书

技术领域

本发明涉及防爆发电机。

背景技术

随着全球对煤矿安全的重视以及大量兴建的燃气库、油库、化工厂等设施对抢险应急电力电源的配套，当今市场大量需求高性能、低成本的配电用的隔爆型防爆发电机组。而目前电力用的防爆发电机组配套的同步发电机均采用感应电励磁的方式，而电励磁发电机的励磁系统是同步发电机防爆最薄弱的地方。由于大量发热、易产生火花，其电压调节器、旋转整流器、压敏电阻等器件在电机受负荷电流冲击而损坏率颇高、电磁兼容性差等因素。所以电励磁的同步发电机要达到隔爆的防爆标准，必须通过复杂的工艺设计解决内部的通风散热，隔爆标准的要求导致电机的体积、重量、成本大幅度增加，因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。因其采用电励磁方式，尽管在理论上来说该机具有发电电压波形优良、各部结构紧凑、冷却系统设计巧妙、振动小、散热效果好、温升合理等理想效果，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试验阶段。

发明内容

本发明针对现有防爆发电机的技术缺陷，提供一种体积小、重量轻、运行安全可靠的隔爆型防爆发电机，其采用稀土永磁体取代复杂的电励磁机构，无碳刷、无副励磁机、无励磁绕组、无调压装置、无任何电子元器件，因整个结构异常简单且发热量低，所以较容易实施整体隔爆防爆，电机运行安全可靠，发电机在较长使用期间内不需专门维护。

本发明可以通过以下技术方案予以解决：

一种隔爆型防爆发电机，包括防爆外壳和隔爆接线箱，电力输出电缆通过隔爆接线箱引出；其特征在于：防爆外壳内设置采用永磁体做励磁的发电机，发电机包括定子和转子。

进一步的，隔爆型防爆发电机还包括设置于防爆外壳外部的散热风扇。进一步的，散热风扇与转子共轴。

进一步的，定子的铁芯的内圆柱表面上设有斜槽。

进一步的，转子包括转轴，转轴上覆盖着磁性材料衬套，磁性材料衬套上周向均匀分布着若干块永磁体；相邻永磁体之间充填非磁性材料；永磁体的外侧覆盖着磁钢压靴。

进一步的，磁钢压靴由导电与导磁性能良好的软铁材料制作而成。

采用永磁体做励磁可较容易解决防爆的问题，但市面上的永磁发电机应用于防爆发电机时，还需解决以下的技术难题：

①常规的永磁同步发电机均存在稳态电压偏差较大10~20%（不能满足大多数的设备要求）；

②当发电机输出发生短路时冲击电流较大（可达额定电流的15~20倍，对防爆非常不利，而电励磁发电机仅为2.5~3倍）；

③受温度影响或输出短路极容易发生不可逆的退磁（防爆机组常有移动要求，可能处于高温的应急与抢险环境、配电发生短路的机率远高于固定场合）；

④受定子齿槽吸力的影响，导致电机的静态-启动转矩较大（对机组的柴油机启动非常不利）。

针对以上技术难题，可采用以下技术手段予以解决：

①加厚转子永磁体的极向厚度，减少定子绕组的匝数（增大导线截面与减少电枢的电阻）使稳态电压偏差小于3%（满足配电要求）并减少定子发热对其的影响；

②采用导电、导磁性能良好的软铁做磁钢压靴“极靴”，极靴良好的导磁性既满足正常发电导磁的要求，而当发电机输出发生短路时“极靴”的阻尼可大大限制了短路电流，有效阻止了退磁的现象产生；

③永磁体采用工作温度≥180℃的钕铁硼（NdFeB），定子采用H级绝缘，解决电机高温环境工作的问题。另外上述加厚的磁钢、软铁极靴、较低的定子阻抗使电机同时具备了优秀的抗短路能力；

④定子采用斜槽设计，减少了电机的静态-启动转矩，满足柴油机采用常规的防爆启动装置的启动扭矩要求。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：