專利名稱:由制動(dòng)器控制的雙轉(zhuǎn)子交流無級調(diào)速電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及交流電動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及由制動(dòng)器控制的雙轉(zhuǎn)子交流無級調(diào)速電動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
眾所周知,電動(dòng)機(jī)尤其是交流電動(dòng)機(jī),由于其具有結(jié)構(gòu)牢固、制造簡單、價(jià)格便宜、工作可靠、過載能力強(qiáng)、維修方便等特點(diǎn),使其一直受到人們的重視,且在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防建設(shè)、科研、家電等國民經(jīng)濟(jì)和日常生活中均發(fā)揮著巨大的作用。但更多的行業(yè)如化工、起重、紡織、冶金等行業(yè)要求,當(dāng)負(fù)載在轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向經(jīng)常變化的復(fù)雜工況下,電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向要隨之改變,這就涉及到交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速問題,但長期以來,一直沒有理想的調(diào)速方案,故交流電動(dòng)機(jī)只被適用于恒速拖動(dòng)領(lǐng)域。
目前,常用的使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在0-額定轉(zhuǎn)速之間均勻變化的方法諸如機(jī)械調(diào)速、能耗制動(dòng)調(diào)速、變頻調(diào)速等均由于調(diào)速系統(tǒng)的控制較復(fù)雜、只能分級、分段調(diào)速、效率低等存在不同缺欠,另外,在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防、交通運(yùn)輸、起重、化工及家用電器等行業(yè)中,電動(dòng)機(jī)所帶負(fù)載經(jīng)常處于起、停、正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行及制動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)狀態(tài),還有更多的復(fù)雜工況及自動(dòng)控制領(lǐng)域,對電動(dòng)機(jī)調(diào)速的過高要求,使得現(xiàn)有的調(diào)速方案很難真正、可靠實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的無級調(diào)速,而由此帶來的電機(jī)、電器通斷次數(shù)增多,致使電動(dòng)機(jī)及其控制電路的機(jī)械壽命、電氣壽命均有所降低,同時(shí)電動(dòng)機(jī)的頻繁啟動(dòng)、制動(dòng),也會(huì)造成啟動(dòng)陡升電流反復(fù)沖擊電網(wǎng),極大地影響供電電網(wǎng)的供電質(zhì)量。此外,在起重、冶金行業(yè)中使用的電機(jī),由于啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩很大,為獲得良好的啟動(dòng)性能,不得不采用專用的YZR系列電動(dòng)機(jī),該系列電動(dòng)機(jī)不僅價(jià)格昂貴,而且維修困難。其它如現(xiàn)有的調(diào)速方法能耗大、變頻控制電路復(fù)雜等也使交流電動(dòng)機(jī)的無級調(diào)速成為交流電動(dòng)機(jī)在各領(lǐng)域更廣泛應(yīng)用的障礙之一。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種可進(jìn)入實(shí)用階段的新型的由制動(dòng)器控制的雙轉(zhuǎn)子交流無級調(diào)速電動(dòng)機(jī),它具有以下優(yōu)良性能1、調(diào)速范圍寬,可任意設(shè)定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,使其在0-額定轉(zhuǎn)速之間均勻變化。
2、調(diào)速精度高,該交流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、制動(dòng)平穩(wěn)、可靠、無間斷點(diǎn)。
3、節(jié)約能源,降低過大的啟動(dòng)電流,改善供電質(zhì)量,避免對電網(wǎng)過大的沖擊。
為實(shí)現(xiàn)上述目的,本實(shí)用新型的技術(shù)方案為一種由制動(dòng)器控制的雙轉(zhuǎn)子交流無級調(diào)速電動(dòng)機(jī),包括機(jī)座、制動(dòng)器、支承軸承、右端蓋、左端蓋,內(nèi)轉(zhuǎn)子與輸出軸固置在一起,置于由支承軸承、固置的外轉(zhuǎn)子內(nèi),內(nèi)、外轉(zhuǎn)子之間設(shè)有氣隙,外轉(zhuǎn)子與機(jī)座間設(shè)置有間隙,外轉(zhuǎn)子的輸入轉(zhuǎn)軸固置于右端蓋和支承軸承內(nèi),且與制動(dòng)器的輸出軸同軸,內(nèi)轉(zhuǎn)子的輸出軸固置于左端蓋和支承軸承內(nèi),及內(nèi)轉(zhuǎn)子與外轉(zhuǎn)子共同固置于機(jī)座內(nèi)。
所述內(nèi)轉(zhuǎn)子可以為普通交流鼠籠式電動(dòng)機(jī)的鼠籠,其輸出軸固置于支承軸承及左端蓋內(nèi),且與負(fù)載軸相接。
所述外轉(zhuǎn)子鐵心上繞制有對稱三相繞組,其右端通過支承軸承及右端蓋固置有輸入轉(zhuǎn)軸,且該輸入轉(zhuǎn)軸與制動(dòng)器的輸出軸同軸,所述內(nèi)轉(zhuǎn)子與所述外轉(zhuǎn)子之間設(shè)置有氣隙。
所述外轉(zhuǎn)子與機(jī)座之間設(shè)置有間隙,內(nèi)外轉(zhuǎn)子共同固置于機(jī)座內(nèi)。
由于本實(shí)用新型采用了上述技術(shù)方案,其有益效果為1、可實(shí)現(xiàn)交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速從0至額定轉(zhuǎn)速的無級調(diào)速,且調(diào)速范圍寬、平穩(wěn)、無間斷。
2、由于輸入軸與輸出軸的分離,保證了電網(wǎng)與負(fù)載的隔離,實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)空載啟動(dòng)而負(fù)載端帶載啟動(dòng),從根本上避免了陡升啟動(dòng)電流對供電電網(wǎng)的反復(fù)沖擊,改善供電電網(wǎng)的品質(zhì)因數(shù)。
3、降壓啟動(dòng)性能良好,可在電網(wǎng)電壓降至額定電壓的百分之八十五時(shí),保證電動(dòng)機(jī)正常工作。
4、可實(shí)現(xiàn)被控機(jī)械運(yùn)動(dòng)在三維空間的高精度定位,避免點(diǎn)動(dòng)就位,極大范圍地滿足各種工況使用要求。
5、本實(shí)用新型在起重作業(yè)中使用時(shí),可保證起升電動(dòng)機(jī)在不斷電情況下,使負(fù)載安全、可靠地懸浮于空中任意位置,減少啟動(dòng)次數(shù)。
6、本實(shí)用新型控制原理簡單、維修方便。
圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)原理圖其中1-內(nèi)轉(zhuǎn)子,1-2-氣隙,2-外轉(zhuǎn)子,2-6-間隙,3-制動(dòng)器,N-輸出轉(zhuǎn)軸,N1-輸入轉(zhuǎn)軸,N2-制動(dòng)器輸出轉(zhuǎn)軸,6-機(jī)座,2-1、2-2、6-1、6-2-支承軸承,6-3-右端蓋,6-4-左端蓋,具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型為由制動(dòng)器控制的雙轉(zhuǎn)子交流無級調(diào)速電動(dòng)機(jī),該電動(dòng)機(jī)具有二個(gè)獨(dú)立的轉(zhuǎn)子內(nèi)轉(zhuǎn)子1和外轉(zhuǎn)子2,內(nèi)轉(zhuǎn)子1可為鼠籠,外轉(zhuǎn)子2為普通的在鐵心上繞制的三相繞組,其兩端設(shè)置有支承軸承6-1、6-2,且右端與輸入軸N1固接,當(dāng)對外轉(zhuǎn)子2施加對稱的三相交流電壓后,在兩轉(zhuǎn)子的氣隙1-2中即產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場,該磁場在內(nèi)轉(zhuǎn)子1中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢,并有感應(yīng)電流通過,該感應(yīng)電流與上述旋轉(zhuǎn)磁場相互作用,使內(nèi)轉(zhuǎn)子1受到電磁力,并對外轉(zhuǎn)子2產(chǎn)生反作用力,而使內(nèi)轉(zhuǎn)子1與外轉(zhuǎn)子2以大小相等、方向相反的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn),內(nèi)轉(zhuǎn)子1的左端通過支承軸承2-2、6-2與輸出軸N連接在一起,輸出軸N上接有負(fù)載,機(jī)座6與外轉(zhuǎn)子2之間設(shè)置有間隙2-6,當(dāng)外轉(zhuǎn)子2的鐵芯繞組上通以三相交流電后,內(nèi)、外轉(zhuǎn)子會(huì)發(fā)生相對轉(zhuǎn)動(dòng),故稱雙轉(zhuǎn)子交流電動(dòng)機(jī),若對雙轉(zhuǎn)子電機(jī)中的一個(gè)轉(zhuǎn)子(如外轉(zhuǎn)子)施加阻力控制,則另一轉(zhuǎn)子(內(nèi)轉(zhuǎn)子)的轉(zhuǎn)速將相應(yīng)產(chǎn)生變化,兩者轉(zhuǎn)速和恒為常數(shù)即同步轉(zhuǎn)速數(shù),兩者輸出功率的和恒為定值,而輸出轉(zhuǎn)矩為恒轉(zhuǎn)矩。本實(shí)用新型中對外轉(zhuǎn)子2的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制后,其內(nèi)轉(zhuǎn)子1的輸出軸N及負(fù)載轉(zhuǎn)速即隨之變化。其方法是外轉(zhuǎn)子2的輸入軸N1與制動(dòng)器3輸出軸同軸,該制動(dòng)器3產(chǎn)生阻力矩的大小由控制電路決定,且該阻力矩同樣是作用于外轉(zhuǎn)子2的阻力矩,它使外轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速發(fā)生變化的同時(shí)也使拖動(dòng)負(fù)載的內(nèi)轉(zhuǎn)子1的轉(zhuǎn)速變化,制動(dòng)器3也可由反向電動(dòng)機(jī)代替。
自動(dòng)控制的方案為可通過速度傳感器取樣,檢測出輸出軸N轉(zhuǎn)速的變化,經(jīng)由計(jì)算機(jī)組成的控制電路及一套閉環(huán)反饋裝置即可準(zhǔn)確地調(diào)控制動(dòng)器3輸入線圈中電流的變化及引起的制動(dòng)器輸出軸N2轉(zhuǎn)速的變化變化,由于N1、N2同軸,也即可調(diào)整雙轉(zhuǎn)子交流電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速,詳見專利“由制動(dòng)器控制的雙轉(zhuǎn)子交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制裝置”,專利號(03236680.9)。
本實(shí)用新型中由于將內(nèi)、外轉(zhuǎn)子分離并設(shè)置為均可轉(zhuǎn)動(dòng)的狀態(tài),避免了普通交流電動(dòng)機(jī)由于帶載啟動(dòng)形成的過大啟動(dòng)電流對電網(wǎng)的反復(fù)沖擊、無級調(diào)速難以實(shí)現(xiàn)等弊端,可滿足生產(chǎn)、家電、航空航天或其它高新技術(shù)領(lǐng)域中各種自動(dòng)、半自動(dòng)化生產(chǎn)及自動(dòng)控制等各種復(fù)雜工況的變速要求,在提高產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量、節(jié)約能源等方面也具有極其顯著的積極效果。
權(quán)利要求1.一種由制動(dòng)器控制的雙轉(zhuǎn)子交流無級調(diào)速電動(dòng)機(jī),包括機(jī)座(6)、制動(dòng)器(3)、支撐軸承(2-1)、(2-2)、(6-1)、(6-2)、右端蓋(6-3)、左端蓋(6-4),其特征在于內(nèi)轉(zhuǎn)子(1)與輸出軸N固置在一起,置于由支承軸承(2-1)、(2-2)固置的外轉(zhuǎn)子(2)內(nèi),內(nèi)、外轉(zhuǎn)子之間設(shè)有氣隙(1-2),外轉(zhuǎn)子(2)與機(jī)座(6)間設(shè)置有間隙(2-6),外轉(zhuǎn)子(2)的輸入轉(zhuǎn)軸N1固置于右端蓋(6-3)和支承軸承(6-1)、(2-1)內(nèi),且與制動(dòng)器(3)的輸出軸N2同軸,內(nèi)轉(zhuǎn)子(1)輸出軸N固置于左端蓋(6-4)和支承軸承(6-2)、(2-2)內(nèi),內(nèi)轉(zhuǎn)子(1)與外轉(zhuǎn)子(2)共同固置于機(jī)座(6)內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的由制動(dòng)器控制雙轉(zhuǎn)子交流無級調(diào)速電動(dòng)機(jī),其特征在于所述內(nèi)轉(zhuǎn)子(1)可以為普通交流鼠籠式電動(dòng)機(jī)的鼠籠,其輸出軸N固置于支承軸承(6-2)、(2-2)及左端蓋(6-4)內(nèi)且與負(fù)載軸相接。
3.如權(quán)利要求1所述的由制動(dòng)器控制的雙轉(zhuǎn)子交流無級調(diào)速電動(dòng)機(jī),其特征在于所述外轉(zhuǎn)子(2)鐵心上繞制有對稱三相繞組,其右端通過支承軸承(6-1)、(2-1)及右端蓋(6-3)固置有輸入轉(zhuǎn)軸N1,且該輸入轉(zhuǎn)軸N1與制動(dòng)器(3)的輸出軸N2同軸,所述內(nèi)轉(zhuǎn)子(1)與所述外轉(zhuǎn)子(2)之間設(shè)置有氣隙(1-2)。
4.如權(quán)利要求1所述的由制動(dòng)器控制的雙轉(zhuǎn)子交流無級調(diào)速電動(dòng)機(jī),其特征在于所述外轉(zhuǎn)子(2)與機(jī)座(6)之間設(shè)置有間隙(2-6),內(nèi)、外轉(zhuǎn)子共同固置于機(jī)座(6)內(nèi)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及由制動(dòng)器控制的雙轉(zhuǎn)子交流無級調(diào)速電動(dòng)機(jī),其特征在于該電動(dòng)機(jī)的內(nèi)外轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸分離、均可轉(zhuǎn)動(dòng),且外轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速受同軸制動(dòng)器轉(zhuǎn)速控制,由于電磁感應(yīng),致使內(nèi)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸拖動(dòng)負(fù)載的轉(zhuǎn)速,隨外轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速均勻變化,可實(shí)現(xiàn)交流雙轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)從0-額定轉(zhuǎn)速的無級調(diào)速,調(diào)速范圍寬,無間斷,并可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)空載啟動(dòng),負(fù)載端帶載啟動(dòng),從根本上避免了過大啟動(dòng)電流對供電電網(wǎng)的反復(fù)沖擊,極大的改善供電電網(wǎng)的品質(zhì)因數(shù),并可保證在電網(wǎng)電壓降至85%額定電壓時(shí),該電動(dòng)機(jī)正常工作。
文檔編號H02K16/00GK2618353SQ03236679
公開日2004年5月26日 申請日期2003年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月28日
發(fā)明者宋慧, 周慧影 申請人:宋慧, 周慧影