專利名稱：礦用隔爆型開關磁阻電動機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電動機，尤其涉及適用于礦業(yè)行業(yè)使用的電動機。
技術背景目前煤礦井下常用的調速系統(tǒng)有直流調速系統(tǒng)和交流調速系統(tǒng)。直流調速電動機調速性能好，但電機結構復雜，造價高，又是有刷結構，碳刷和整流子易產(chǎn)生火化，整流子易磨損、變形、故障率高，維護工作量大，維修費用高。交流調速系統(tǒng)，維護量少，性能較高，其電機上無碳刷和整流子，結構簡單，工作可靠，但其起動電流大，起動轉矩小，再生制動控制復雜。國內現(xiàn)有的開關磁阻電動機僅應用于地面不防爆的場合，沒有適合在煤礦井下高煤塵、易燃、易爆的惡劣工況環(huán)境中運行的開關磁阻電動機。
發(fā)明內容
本實用新型的目的是提供一種礦用隔爆型開關磁阻電動機，本實用新型的電機轉子無繞組，無碳刷也不加永磁體，維護量?。幌到y(tǒng)起動電流小，起動轉矩大，每小時起動次數(shù)不受限制，可作不間斷的連續(xù)起動制動工作，系統(tǒng)在整個調速范圍內功率因數(shù)和效率都很高，且調控性能好，能夠四象限運行，可實現(xiàn)再生制動。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的本實用新型由礦用隔爆型開關磁阻電動機、控制電機的電機控制器以及用于安裝電機控制器的隔爆外殼三部分組成；本實用新型中的電機為隔爆型，其定轉子為雙凸極12/8齒結構。定子齒上有集中繞組，每四個齒的繞組相連接，構成三組繞組。當某相繞組通電時，將產(chǎn)生一個使鄰近轉子齒與該相繞組軸線相重合的電磁轉矩。順序對各相繞組通電，則可使轉子連續(xù)轉動。改變通電次序，可改變電動機轉向。控制該電流的大小和通斷時刻，可以改變轉矩，改變轉速，還可以實現(xiàn)制動運行。
電機控制器由起動及給定電路、脈寬調制電路、通電邏輯電路以及給定積分器、速度調節(jié)器、電流調節(jié)器等組成。是根據(jù)外部操作控制要求和電動機實際運行情況連續(xù)調節(jié)輸出信號，以通過驅動電路改變電動機的通電，使電動機達到規(guī)定的運行要求，如轉向、轉矩、轉速電動與制動等，并使電動機處于最佳工作狀態(tài)。
隔爆外殼滿足機械和電氣閉鎖要求；開關內裝有隔離開關、熔斷器、抗冷凝裝置；以及用于抗干擾的進出線電抗器；設計了用于冷卻控制器功率元件的水冷腔體。
在電動機的后部，裝有高性能紅外光電元件傳感器，并且有防塵密封罩保護。
圖1為本實用新型的結構框圖；圖2為本實用新型的電機結構圖；圖3為本實用新型中控制器的功率電路示意圖；圖4為本實用新型中控制器的控制電路邏輯框圖。
圖5為本實用新型中隔爆外殼剖視圖；圖6為本實用新型中電機結構剖面圖；
如圖所示礦用隔爆型開關磁阻電動機由電機1、電機控制器3、用于安裝電機控制器的隔爆外殼三部分組成；磁阻電動機1為定轉子5雙凸極12/8齒結構，定子4齒上有集中繞組，每四個齒的繞組相連接，構成A、B、C三組繞組，當某相繞組通電時，將產(chǎn)生一個使鄰近轉子齒與該相繞組軸線相重合的電磁轉矩，順序對各相繞組通電(如A-B-C-A)，則可使轉子5連續(xù)轉動。改變通電次序，可改變電動機轉向?？刂圃撾娏鞯拇笮『屯〝鄷r刻，可以改變轉矩，改變轉速，還可以實現(xiàn)制動運行。
為了檢測電動機轉子的瞬時位置和轉速，在電動機后部裝有傳感器2。該傳感器2采用高性能紅外光電元件。其抗干擾能力強，耐熱性能好，壽命長，并且有防塵密封罩保護。
在電機控制器3的功率電路中，三相交流電源經(jīng)二極管整流橋V轉換為直流電源，六個IGBT功率開關和續(xù)流二極管組成三相半橋式逆變電路，分別向電動機三相繞組供電，當一相功率開關(如TA、T′A)導通時，經(jīng)端子(A、A′)向電動機繞組(A組)通電；當功率開關關斷時，該繞組通過續(xù)流二極管(DA、D′A)向電容C續(xù)流和回饋能量，并使電流迅速降至零。這里功率開關同電動機繞組相串聯(lián)，避免了橋式逆變電路(如變頻器)易發(fā)生上下橋臂元件直通短路的危險，故工作可靠性高，保護電路也可簡化。所有功率元件安裝在散熱板上，散熱板固定在隔爆腔的水冷面上，結構緊湊，散熱效果好。
控制電路的作用是根據(jù)外部操作控制要求和電動機實際運行情況連續(xù)調節(jié)輸出信號，以通過驅動電路改變電動機的通電，使之達到規(guī)定的運行要求，如轉向、轉矩、轉速電動與制動等，并使之處于最佳工作狀態(tài)?？刂齐娐酚梢粋€單片機及數(shù)字、模擬電路組成，抗干擾能力強，動態(tài)響應快。
由控制電路邏輯框圖可見，其調速系統(tǒng)屬轉速電流雙閉環(huán)系統(tǒng)，通過脈沖寬度調制電路調節(jié)加于電動機繞組上的電壓和電流，實現(xiàn)調速和穩(wěn)速的目的。通過邏輯電路改變通電相序改變電動機的轉向，并通過改變換向角度改變電動機的電動和制動工作狀態(tài)。電流限幅電路則改善了電動機轉動的平穩(wěn)性，并實現(xiàn)了電機控制器3和電動機1的安全工作。此外，控制電路還實現(xiàn)了多種保護和自診斷功能。由于單片機程序的可修改性，還可以較方便地滿足用戶在電動機性能等方面的各種特殊要求。
操作顯示電路用以接受手動或電氣操作信號，如起動/停止、轉向、轉速信號等，并將操作情況和電動機實際運行情況及故障情況用背光液晶顯示器顯示出來。
用于安裝電機控制器的隔爆外殼9滿足機械和電氣閉鎖要求；隔爆外殼9內裝有隔離開關8、熔斷器、抗冷凝裝置、以及用于抗干擾的進出線電抗器7；設計了用于冷卻控制器功率元件的水冷腔體6；隔爆外殼主箱門上裝有用于常規(guī)保護(控制器以外應有的保護)和控制器保護；進線電流表三個顯示窗口及各種操作按鈕。并為遠方操作按紐設計了本安先導回路。
實施例
1、在矸石山提升絞車上的應用2000年10月漳村礦矸石山提升絞車完成了礦用隔爆型開關磁阻電動機代替原異步機組作為主拖動系統(tǒng)的改造，實現(xiàn)了改善提升絞車性能的目的。礦用磁阻電動機額定功率110KW，額定電壓660VAC，起動電流小于30A，調速范圍50-2000rpm，對應車速0-2.5米/秒，點運速度為250rpm(不可調)，采用PLC控制及中文液晶顯示，實現(xiàn)了料車位置適時顯示及每日累計運量統(tǒng)計。
與原有系統(tǒng)相比，磁阻電動機起動平穩(wěn)，減少了對電網(wǎng)的沖擊，調速簡便，節(jié)約電能；系統(tǒng)自動化程度高，安全可靠，用人少，維護量小，降低了配件消耗費用；采用點動速度縮短了更換提升鋼絲繩的時間。
2、在采煤機上的應用2000年12月常村煤礦英國安德森EL-100采煤機完成了礦用隔爆型開關磁阻電動機代替原采煤機直流牽引系統(tǒng)的改造，用兩臺37KW礦用隔爆型磁阻電動機代替原有英國CT公司的兩臺直流電機作為牽引電機，并將原1140/460V變壓器去掉，牽引電機電源由原來的460VAC改為1140VAC，達到了簡化系統(tǒng)、降低維護成本的目的，與原有電氣系統(tǒng)的聯(lián)系由新增PLC實現(xiàn)。礦用SRD的參數(shù)為額定功率2×37KW；額定電壓1140V；額定電流25A；起動電流＜10A；
調速范圍80-2600rpm，對應車速0.4-12.88米/分；功率平衡兩臺電機功率平衡控制在10％以內；牽引方式無線電發(fā)射器，終端站操作，手動操作；機械特性80-1300rpm時恒轉矩，1300-2600rpm時恒功率；牽引力200-400KN(400KN對應6.44m/min，200KN對應12.88.m/min)；3、在主皮帶機上的應用2001年3月常村礦SO主皮帶運輸機完成了礦用隔爆型開關磁阻電動機代替原異步機組作為主拖動系統(tǒng)的改造，實現(xiàn)了皮帶機軟起動和提速的目的，并增加了皮帶機點動運行方式(0.7m/s)，縮短了主皮帶換帶時間。主皮帶機礦用SRD的主要參數(shù)為額定功率2×132KW；額定電壓660VAC；轉速范圍50-2000rpm；功率平衡兩臺電機功率平衡控制在10％以內。
積極效果1、礦用隔爆型開關磁阻電動機自動化程度高，安全可靠，用人少，維護量小，降低了配件消耗費用，減少了設備的機械沖擊，延長了機械設備的使用壽命。
2、磁阻電機起動平穩(wěn)，減少了對電網(wǎng)的沖擊，調速簡便，節(jié)約電能。
3、礦用隔爆型開關磁阻電動機替代井下主皮帶機異步機組，實現(xiàn)了皮帶軟起動和提速的目的，增加的皮帶機點動運行方式，縮短了主皮帶機換帶時間，降低了工人勞動強度，提高了生產(chǎn)率。
礦用隔爆型開關磁阻電動機在煤礦井下具有交流調速系統(tǒng)和直流調速系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)點，尤其工作電源從220-380VAC擴展為100-3300VAC，功率范圍從0.75-55KW擴展為4-400KW，特別適合于煤礦井下高煤塵、易燃、易爆的惡劣工況下運行。它的成功開發(fā)應用，將對煤礦井下機電設備牽引和驅動帶來一次巨大變革。
權利要求1.一種礦用隔爆型開關磁阻電動機，由礦用隔爆型開關磁阻電動機、控制電機的電機控制器以及用于安裝電機控制器的隔爆外殼等三部分組成，其特征在于電機的定轉子為雙凸極12/8齒結構，定子齒上有集中繞組，每四個齒的繞組相連接，構成一相繞組；電機控制器由起動及給定電路、脈寬調制電路、通電邏輯電路以及給定積分器、速度調節(jié)器、電流調節(jié)器等組成；電機控制器位于隔爆外殼內。
專利摘要本實用新型公開了一種礦用隔爆型開關磁阻電動機，由礦用隔爆型開關磁阻電動機、控制電機的電機控制器以及用于安裝電機控制器的隔爆外殼三部分組成。本實用新型的電機為隔爆型，定轉子為雙凸極12/8齒結構，定子齒上有集中繞組，轉子無繞組，無碳刷也不加永磁體，維護量小；系統(tǒng)起動電流小，起動轉矩大，每小時起動次數(shù)不受限制，可作不間斷的連續(xù)起動制動工作，系統(tǒng)在整個調速范圍內功率因數(shù)和效率都很高，且調控性能好，能夠四象限運行，可實現(xiàn)再生制動。
文檔編號H02K11/00GK2531568SQ01273689
公開日2003年1月15日 申請日期2001年12月7日 優(yōu)先權日2001年12月7日
發(fā)明者師文林, 高超, 李志斌, 白宏峰 申請人:潞安礦業(yè)(集團)有限責任公司, 山西潞安礦業(yè)(集團)有限責任公司