[发明专利]一种永磁电动机直接驱动的钻箱

说明书

一种永磁电动机直接驱动的钻箱，属于矿山开采机械设备，它包括三相永磁同步电动机，其特征是三相永磁同步电动机与钻箱集成于一体；所述三相永磁同步电动机包括转子、定子、转轴，转轴左端通过深沟球轴承与机座连接，转轴左端设置轴封、钻套；转轴右端通过角接触球轴承与机座连接，转轴右端的端盖设有冷却水道，冷却水道与电机机座四角的冷却水道相通，冷却水道通过旋转密封与转轴连接，形成完整的水路系统；冷却水经冷却水道进入电机转轴内腔，并通过钻套与钻杆，从钻头处喷出。本发明解决了电机冷却散热问题，同时解决了湿式钻孔问题，简化了供水连接管路。

技术领域

本发明涉及矿山开采机械设备领域，主要用于煤矿锚杆钻机或钻探钻机，具体涉及一种永磁电动机直接驱动钻箱，IPC分类属于E21B3/00、E21B4/04、E21B21/14。

背景技术

现在的煤矿钻孔设备广泛依赖于单体气动或液压钻机，其钻箱一般为气动马达或液压马达驱动，存在作业效率低、劳动强度大、生产环境恶劣等问题。

近年来机载式液压钻机的逐步推广，操作人员的劳动强度和作业效率有所提高，但是受限于液压系统压力及液压马达特性的制约，不易满足高转速小扭矩钻孔、低转速大扭矩紧固锚杆两种工况的转换。此外，液压系统本身的特性也决定了其在自动化、智能化、甚至网络化控制方向上难以有较大的突破。

发明内容

为了降低劳动强度，同时满足高转速小扭矩钻孔、低转速大扭矩紧固锚杆两种工况的转换，本发明提供采用直接转矩控制（DTC）技术进行精准控制，实现大转矩输出，且电气特性能够满足自动化和网络化的发展需求的一种永磁电动机直接驱动的钻箱。

本发明技术方案：

一种永磁电动机直接驱动的钻箱，包括三相永磁同步电动机，其特征是三相永磁同步电动机与钻箱集成于一体；所述三相永磁同步电动机包括转子、定子、转轴，转轴左端通过深沟球轴承与机座连接，转轴左端设置轴封、钻套；

转轴右端通过角接触球轴承与机座连接，转轴右端的端盖设有冷却水道，冷却水道与电机机座四角的冷却水道相通，且将水路通过旋转密封与转轴连接，形成完整的水路系统；冷却水经冷却水道进入电机转轴内部，通过钻套与钻杆连接，从钻头处喷出。

定子的三相绕组内均设有温控开关和Pt100铂热电阻。

本发明的工作原理：（本发明利用永磁电动机低速大转矩和便于调速的特性，参照钻箱特性对永磁电动机的参数进行精确设计，使两者的工作特性趋于一致，采用直接转矩控制技术（DTC）进行变频控制，进一步使得永磁电动机工作时提供和钻箱钻进时同样的转速和转矩，达到钻箱的效果。同时，将永磁电动机设计为水冷却散热结构是完全考虑钻箱工作时除尘的工况，将两者合二为一，设计电动机机座结构，既满足电动机水冷却的需求，有满足钻箱的除尘需求。此外，对电机出轴的机构进行重新设计，使其满足安装钻杆或锚杆等工况的需求，从而形成一种永磁电动机直接驱动的钻箱）

本发明电机机座四角空间设计成冷却水道用于电动机冷却。提高了机座热传导效率；温控开关和Pt100铂热电阻，实时监测电机绕组内部温度，实现电动机的双重温度保护；电机冷却水经由冷却水道进入电机转轴内部，通过钻套与钻杆连接，从钻头处喷出，解决了电机冷却散热问题，同时解决了湿式钻孔问题，简化了供水连接管路。

附图说明

图1是本发明的结构图。

图2是本发明中转子的结构图。

图3是本发明中定子的结构图。

图中，1-钻套 2-转轴 3-轴封 4-深沟球轴承 5-机座 6-转子 7-定子 8-角接触球轴承 9-冷却水道 10-端盖 11-接线端子 12-接线腔盖 13-引入装置 14-水管接头。

具体实施方式