專利名稱：發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)電機(jī)。
用在諸如天然氣工廠和輸氣管泵站之類場合的發(fā)電機(jī)必須配有特殊的排風(fēng)，例如用管子或者管道以將氣體排出建筑物。此外，為保證發(fā)電機(jī)防爆，必須裝有昂貴的高強(qiáng)度殼體。提供恰到好處地排氣的防爆發(fā)電機(jī)所需的費(fèi)用會很高，特別考慮到這個(gè)事實(shí)，即一條輸氣管線可能包括高達(dá)一百五十個(gè)泵站，每個(gè)泵站配備一個(gè)壽命短至3到4年的昂貴的燃料電池發(fā)電機(jī)單元。
因而，需要有一種比較便宜的防爆發(fā)電機(jī)。本發(fā)明的目的就是滿足這種需求?！胺辣币馕吨诎l(fā)電機(jī)中爆炸的可能性降至最低值。
相應(yīng)地，本發(fā)明涉及一種發(fā)電機(jī)，它包括(a)帶有一個(gè)開口端的大致呈環(huán)形的殼體，所述殼體包含(ⅰ)外側(cè)壁，(ⅱ)內(nèi)側(cè)壁，(ⅲ)在所述外側(cè)壁和所述內(nèi)側(cè)壁的端部之間展延的環(huán)形外端壁，(ⅳ)圓形中心壁，殼體圍繞著一個(gè)中心圓柱體限定出一個(gè)環(huán)形凹槽;
(b)裝在所述中心圓柱體上的一個(gè)定子裝置;
(c)封住所述殼體裝置的所述開口端的圓蓋;
(d)在所述殼體裝置中的可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子裝置，所述轉(zhuǎn)子裝置包含(ⅰ)永磁體，(ⅱ)帶有所述磁體的外罩帽，所述外罩帽包含覆蓋所述環(huán)形凹槽和中心壁的平板、伸入處于所述定子裝置和殼體的外側(cè)壁之間的所述環(huán)形凹槽中的側(cè)壁，據(jù)此在發(fā)電機(jī)中限定了一個(gè)火焰通道，使得發(fā)電機(jī)中任何火焰的溫度都將充分降低，從而防止發(fā)電機(jī)緊鄰區(qū)域的空氣著火。
以下將參照附圖進(jìn)一步詳細(xì)地描述本發(fā)明，附圖顯示了本發(fā)明的較佳實(shí)施例，其中

圖1是本發(fā)明一種發(fā)電機(jī)的橫向剖視圖;
圖2是圖1中發(fā)電機(jī)的殼體一半的左視圖;
圖3是圖1中發(fā)電機(jī)的殼體一半的右視圖;
圖4是圖1到圖3中發(fā)電機(jī)的分解剖視圖;
圖5是轉(zhuǎn)子部件的罩帽部分從圖4中左面看的端視圖;
圖6是本發(fā)明的發(fā)電機(jī)的第二實(shí)施例的剖視圖;
圖7是圖6中發(fā)電機(jī)的左端視圖;
圖8是圖6中發(fā)電機(jī)的右端視圖;
圖9是圖6至圖8的發(fā)電機(jī)的分解剖視圖。
參見圖1到圖5，本發(fā)明的一種發(fā)電機(jī)包括總體由1表示的一個(gè)殼體和總體由2表示的一個(gè)蓋子。殼體1和蓋子2是整鑄鋁結(jié)構(gòu)的。殼體通常為環(huán)形，它由一個(gè)外側(cè)壁3、一個(gè)內(nèi)側(cè)壁4、一個(gè)與側(cè)壁3和4形成一體的外端壁5和一個(gè)與內(nèi)壁4內(nèi)端的內(nèi)邊緣形成一體的內(nèi)端壁6所構(gòu)成。在端壁5上有一個(gè)內(nèi)壁刻上螺紋的螺紋套管8，以安置電源輸出線(未在圖中示出)。殼體1由多根徑向伸展的加強(qiáng)肋10所增強(qiáng)，該肋也起到冷卻片的作用，用來散逸發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的熱量。外側(cè)壁3的內(nèi)端11較厚，以安置螺栓13，螺栓13將蓋子2與殼體1連接。
螺栓13穿過墊圈14和圓蓋2的環(huán)形邊緣15，伸入殼體1的端部11。
蓋子2由一個(gè)帶有向內(nèi)伸展的環(huán)形凸緣或凸出部18的圓盤17所形成，凸緣18用來與殼體1的端部11配合，以形成緊密封。在蓋子2上也設(shè)置了沿徑向延伸的加強(qiáng)肋19。通過伸入腳23的螺栓21和伸入凸耳或連接柱25的螺栓24，使殼體1和蓋子2固定在一個(gè)基板20上。
總體用26表示的定子繞組(圖4)固定地裝在殼體1的側(cè)壁3和4、端壁5所形成的環(huán)形凹槽27中。定子繞組26被伸入端壁5的螺栓29保持在殼體1中。定子繞組26包括疊合的金屬片30和勵(lì)磁線圈繞組32。環(huán)形金屬片30壓在殼體1的內(nèi)壁4上。繞組32伸入處在凹槽27的外端的環(huán)形井33中。
圖4中整體以35表示的轉(zhuǎn)子裝置可旋轉(zhuǎn)地裝在蓋子2中。轉(zhuǎn)子裝置35包括一根穿過滾珠軸承38和在蓋子2的軸套40中的襯套39的軸36。軸套40與平板17形成整體，從平板向外伸出以安置軸36、軸承38和襯套39。軸承38和襯套39被螺帽42和墊圈43夾持在軸36刻有螺紋的一端上(見圖1)。在軸36的外端有縱向伸展的凹槽44，用來將該軸連接到燃?xì)廨啓C(jī)(未示出)或其它動力源。
圓轂45與軸36的內(nèi)端形成一體，夾住了轉(zhuǎn)子裝置35的余下部件。這些部件包括多個(gè)矩形陶瓷永久磁體47和夾持環(huán)50、51，磁體47安裝在一個(gè)青銅制的碗形罩帽48中。采用一種環(huán)氧樹脂膠填滿磁體47和罩帽48的側(cè)壁52之間及相鄰磁體47之間的空隙，將磁體47牢固地固定在罩帽48中。內(nèi)夾持環(huán)50頂在罩帽48內(nèi)的臺肩53上，以使磁體47排齊。外夾持環(huán)51外圈刻有螺紋，用來與內(nèi)部刻有螺紋的、罩帽48的柱面?zhèn)缺?2嚙合。多個(gè)螺栓55用來將罩帽48連到轂45上，從而也就連到了軸36上。螺栓55穿過轂45的邊緣，進(jìn)入罩帽48圓形外端壁57中車有螺紋的孔56中。端壁57的外表面略呈截頭圓錐形，以限定一種特殊的火焰通道形狀，在后文將更詳細(xì)地對此加以描述。當(dāng)各部件組裝起來后，轉(zhuǎn)子的轂45伸進(jìn)處在殼體1中心的中心凹座58中。
前面描述的發(fā)電機(jī)是三相交流類型的。它不采用電刷、整流器或者集流環(huán)，電能直接從線圈32中取出。這樣，就消除了會發(fā)生在殼體1空隙中的爆炸或著火的一般原因。通過把旋轉(zhuǎn)的永久磁體47和罩帽48的機(jī)制內(nèi)圓柱表面隔絕，大體上減少或者消除了磁體發(fā)生位移或破裂的可能。在殼體1和蓋子2上的冷卻片10和19給外表面提供了足夠的冷卻，從而給發(fā)電機(jī)內(nèi)部提供了足夠的冷卻。金屬片30平齊地裝在殼體1的內(nèi)側(cè)壁4上，這是直接的金屬-金屬接觸，這種接觸保證了在殼體的很大面積上熱量高效率地轉(zhuǎn)移。
可以注意到，磁體47和罩帽48的側(cè)壁52伸入殼體1的外側(cè)壁3和定子金屬片30的外表面之間的一個(gè)間隙中。這樣，殼體1內(nèi)部的空隙減少到最少。在殼體1中僅有的空隙設(shè)計(jì)用來給任何在殼體1內(nèi)產(chǎn)生的火焰提供曲折并漸漸減小的火焰通道。如圖1中很好地示出的，產(chǎn)生于繞組32區(qū)域的火焰必須通過夾持環(huán)51和殼體端壁5之間的間隙及罩帽側(cè)壁52和罩帽48的外端之間的間隙。因?yàn)檎置?8的壁57的外表面略呈平頭圓截體形(frusto-conical)，殼體中的火焰通道漸漸地變小或者受到更多限定。
參見圖6到圖9，在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，總體表示在60(圖6)的殼體由一個(gè)大致圓環(huán)形的端部件61和通過螺栓65及墊圈66與前者和蓋子64互相連接的套筒62所形成。殼體端部件61包括一個(gè)外側(cè)壁67、一個(gè)內(nèi)側(cè)壁68和與內(nèi)、外側(cè)壁形成一體的外端壁69。在端壁69上有一個(gè)內(nèi)部車有螺紋的螺紋套管70，用來安置電源輸出導(dǎo)線(未示出)。徑向伸展的加強(qiáng)肋71增強(qiáng)了端部件61，同時(shí)起到散發(fā)熱量的冷卻片的作用。在套筒62上沿縱向伸展的冷卻片72執(zhí)行與冷卻片71相同的功能。在殼體部件61的平面環(huán)形邊緣上向內(nèi)突起的環(huán)形凸緣或臺肩73(見圖9)與套筒62配合，形成兩者之間的密封。在套筒62上裝有一對腿75(見圖7和圖8)，同來將殼體和蓋子固定在底盤76上。螺栓77穿過底盤76進(jìn)入腿75。
加上一個(gè)向外開口的內(nèi)罩帽78就完全形成了殼體60，內(nèi)罩帽78包括一個(gè)柱形側(cè)壁79和一個(gè)帶有向外伸展的平頭圓錐體形中心套管81的圓形端壁80。罩帽78通過伸入側(cè)壁79外端中車有螺紋的深孔的螺栓82連接到殼體端部件61。在罩帽78的內(nèi)表面上裝有向外逐漸變細(xì)的冷卻片83。
總體表示于84的定子裝置固定地裝在罩帽78上。定子裝置84包括疊合的金屬片85和勵(lì)磁繞組86。裝置84通過螺栓88和墊圈89連接到在罩帽78的開口端上向外伸的突緣87。當(dāng)發(fā)電機(jī)組裝好后，繞組86伸入位于殼體60的端部件61中的一個(gè)環(huán)形井90中。
整灞硎駒 2的轉(zhuǎn)子裝置可旋轉(zhuǎn)地裝在殼體60中。轉(zhuǎn)子裝置92包括一根軸93，軸93穿過分別位于罩帽78的套管81和分成三叉的夾叉96中的滾珠軸承94和95，部分地封住了殼體部件61的外開口端。軸承94被一個(gè)夾環(huán)98夾在套管81中。軸93由一個(gè)青銅襯套100可轉(zhuǎn)動地支撐在套管81中。軸承95由一個(gè)夾環(huán)103、一個(gè)鎖緊墊圈105和與軸上螺紋107配合的螺帽106夾持在軸93上夾叉96中的凹座102中，夾叉96通過螺栓110和墊圈111連到在殼體部件61的內(nèi)側(cè)壁68上沿徑向向內(nèi)伸展的凸緣109。在軸93的外端有凹槽112，用于將軸連接燃?xì)廨啓C(jī)(未示出)或其他動力源。
整體表示在114(見圖9)、用于冷卻殼體內(nèi)部的一只風(fēng)扇裝在軸93上并在罩帽78內(nèi)。風(fēng)扇114包括一只柱形襯套或套筒115和四片彼此等距離裝在套筒上的葉片116。葉片116向內(nèi)逐漸變細(xì)，也就是說，在形狀上與罩帽78的套管81和冷卻片83構(gòu)成互補(bǔ)。
圓形轂118與軸93的內(nèi)端形成整體，夾住了轉(zhuǎn)子裝置92的其余部件。這些部件包括多個(gè)裝在碗形低碳鋼罩帽120中的矩形陶瓷制永久磁體119和夾持環(huán)122、123。用一種環(huán)氧樹脂膠填滿磁體119和罩帽120的側(cè)壁124之間和相鄰磁體119之間的間隙，將磁體119牢固地固定在罩帽120中。內(nèi)夾持環(huán)122頂在罩帽120的臺肩125上，以將磁體119排齊。外夾持環(huán)123恰好放入罩帽120的開口端，并被定位螺釘127鎖在位置上，定位螺釘127等同地穿入罩帽120的柱形側(cè)壁124和夾持環(huán)123的外邊沿中。螺栓128將罩帽120連到轂118，從而也就連到軸93。螺栓128穿過罩帽120的圓形外端壁中的孔129，進(jìn)入轂118中車有螺紋的孔中。
蓋子64由一個(gè)圓盤132形成，圓盤132帶有一個(gè)向內(nèi)凸起的環(huán)形凸緣或臺肩133，以便與套筒62的端部134配合。圓環(huán)136和圓盤132上沿徑向伸展的加強(qiáng)肋137增強(qiáng)了蓋子64，并且?guī)椭税l(fā)電機(jī)的冷卻。
如同本發(fā)明的第一實(shí)施例一樣，本發(fā)明的第二實(shí)施例也是一種三相交流型發(fā)電機(jī)，不使用交流電刷、整流器或者集流環(huán)，電能直接從線圈86中取出。這樣，就消除了可能發(fā)生在殼體間隙中的爆炸或著火的一般原因。通過把旋轉(zhuǎn)的永久磁體119與罩帽120的機(jī)制內(nèi)圓柱表面隔絕，大體上減少或消除了磁體發(fā)生位移或破裂的可能。在殼體和蓋子上的冷卻片71、72、136和137給外表面提供了足夠的冷卻，并幫助了發(fā)電機(jī)內(nèi)部的冷卻。風(fēng)扇114也冷卻了發(fā)電機(jī)的內(nèi)部。定子的金屬片85平齊地裝在罩帽78的外側(cè)壁79上，這是直接的金屬-金屬接觸，這種接觸保證了在殼體的很大面積上熱量高效率地轉(zhuǎn)移。
可以注意到，磁體119和罩帽120的側(cè)壁124伸入并占據(jù)了套筒62形成的外側(cè)壁與定子金屬片85的外表面之間的大部分空隙。這樣，殼體內(nèi)部的空氣間隙減少到最少。殼體中僅存的間隙設(shè)計(jì)用于給任何產(chǎn)生于殼體中的火焰提供一個(gè)短的通道。如圖6中很好地表示出的，初始產(chǎn)生于繞組85區(qū)域的火焰必須通過最少抵抗的區(qū)域，換句話說，必須通過由軸93與襯套100之間的縫隙形成的通道。在火焰通過這樣的縫隙時(shí)，火焰的溫度充分降低，從而防止了外部氣體被點(diǎn)燃。
本發(fā)明的兩個(gè)實(shí)施例都將發(fā)電機(jī)的內(nèi)部與外部隔開，反過來也一樣。本發(fā)電機(jī)確信滿足了加拿大標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會對Ⅰ類屏蔽的定義，也就是“能夠經(jīng)受可能會發(fā)生于其中的特定氣體或蒸氣的爆炸而不遭破壞的、并能防止屏蔽周圍的特定氣體或蒸氣因屏蔽內(nèi)特定氣體或蒸氣的爆炸所產(chǎn)生的火花或火焰而被點(diǎn)燃的用于電氣裝置的屏蔽。這樣一種屏蔽在通常使用中或在實(shí)際中可能發(fā)生的任何情況下其外部溫度必須不能夠點(diǎn)燃周圍的特定氣體或蒸氣。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)電機(jī)，其特征在于，它包括(a)帶有一個(gè)開口端的大致呈環(huán)形的殼體，所述殼體包括(i)外側(cè)壁，(ii)內(nèi)側(cè)壁，(iii)在所述外側(cè)壁和內(nèi)側(cè)壁之間延伸的環(huán)形外端壁，和(iv)圓形中心壁，該殼體圍繞一個(gè)中心圓柱體限定出一個(gè)環(huán)形凹槽；(b)在所述中心圓柱體上的一個(gè)定子裝置；(c)封住所述殼體的所述開口端的圓蓋；(d)在所述殼體中的可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子裝置，所述轉(zhuǎn)子裝置包括(i)永磁體，和(ii)帶有所述磁體的外罩帽，所述外罩帽包括覆蓋所述環(huán)形凹槽和中心壁的平板、伸入處于所述定子裝置和殼體的外側(cè)壁之間的環(huán)形凹槽中的側(cè)壁，據(jù)此在發(fā)電機(jī)中限定一個(gè)火焰通道，使得發(fā)電機(jī)中任何火焰的溫度都將充分降低，防止在發(fā)電機(jī)緊鄰區(qū)域的氣體被點(diǎn)燃。
2.如權(quán)利要求1所述的一種發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述外罩帽的所述平板大體為截頭圓錐形，火焰通道從外罩帽的側(cè)壁的自由端與殼體的外壁之間開始，在罩帽的側(cè)壁與所述殼體的外壁之間前進(jìn)到所述罩帽的平板和所述蓋子之間的沿徑向向內(nèi)逐漸變細(xì)的間隙。
3.如權(quán)利要求2所述的一種發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述殼體的所述外側(cè)壁從所述一端到其開口端逐漸擴(kuò)張。
4.如權(quán)利要求1所述的一種發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述磁體包括多個(gè)在所述外罩帽的側(cè)壁的內(nèi)圓柱表面上的分立永磁體。
5.如權(quán)利要求4所述的一種發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述磁體為矩形，并且并排地安置在所述外罩帽的側(cè)壁上，以形成一個(gè)磁體環(huán)。
6.如權(quán)利要求5所述的一種發(fā)電機(jī)，其特征在于，它包括將所述磁體限制在所述外罩帽中的環(huán)形物。
7.如權(quán)利要求1所述的一種發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子裝置包括在所述蓋子中可旋轉(zhuǎn)的軸、在附帶所述外罩帽的所述軸的一個(gè)內(nèi)端上的轂。
8.如權(quán)利要求7所述的一種發(fā)電機(jī)，其特征在于，它還包括在所述殼體上的冷卻片和所述蓋子，以散發(fā)發(fā)電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的熱量。
9.如權(quán)利要求1所述的一種發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述殼體包括一個(gè)大體圓形的端部件;在所述端部件和所述蓋子裝置之間的套筒，所述套筒形成所述外側(cè)壁的一部分;形成內(nèi)側(cè)壁和用于攜帶所述定子裝置的所述中心圓柱體的內(nèi)罩帽。
10.如權(quán)利要求9所述的一種發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述內(nèi)罩帽包括用于可旋轉(zhuǎn)地支撐所述轉(zhuǎn)子裝置的套管。
11.如權(quán)利要求10所述的一種發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子裝置包括在所述內(nèi)罩帽內(nèi)可旋轉(zhuǎn)的軸、在所述軸的一個(gè)內(nèi)端上攜帶在所述內(nèi)罩帽之外并與之同軸的所述外罩帽的轂。
12.如權(quán)利要求11所述的一種發(fā)電機(jī)，其特征在于，它包括在所述內(nèi)罩帽中所述軸上的風(fēng)扇，以冷卻發(fā)電機(jī)。
13.如權(quán)利要求12所述的一種發(fā)電機(jī)，其特征在于，它還包括連接到所述端部件以可旋轉(zhuǎn)地支撐在所述內(nèi)罩帽內(nèi)的所述軸的夾叉裝置。
全文摘要
一種防爆發(fā)電機(jī)包括帶有一個(gè)開口端的大體呈環(huán)形的殼體和一個(gè)中央圓形端蓋或裝風(fēng)扇的圓柱形罩帽；一個(gè)封住殼體開口端的圓蓋；一個(gè)由疊合金屬片和設(shè)在殼體的環(huán)形凹槽中的繞組組成的定子；裝在蓋子中包括一根軸、一只其側(cè)壁帶有永磁體環(huán)并伸入定子與殼體外側(cè)壁之間的凹槽中的碗形罩帽的轉(zhuǎn)子。在殼體和蓋子上裝有冷卻片以散發(fā)發(fā)電機(jī)內(nèi)的熱量。發(fā)電機(jī)帶有曲折或小的內(nèi)火焰通道以降低火焰溫度，從而減少發(fā)電機(jī)外部著火或爆炸的可能。
文檔編號A23C19/08GK1038571SQ8910439
公開日1990年1月10日 申請日期1989年4月28日 優(yōu)先權(quán)日1988年4月29日
發(fā)明者維戈·埃爾里斯, 羅德里克·邁克爾·約翰遜, 羅伯特·羅斯·漢密爾頓, 埃利奧特·約翰·貝利 申請人:維戈·埃爾里斯, 羅德里克·邁克爾·約翰遜, 羅伯特·羅斯·漢密爾頓, 埃利奧特·約翰·貝利