專利名稱：內(nèi)轉(zhuǎn)子直驅(qū)式起重機起升機構(gòu)用永磁同步電動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電機技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種內(nèi)轉(zhuǎn)子直驅(qū)式起重機起升機構(gòu)用永磁同步電動機。
背景技術(shù)：
起重機起升機構(gòu)作為一個典型的機械、電氣為一體的設(shè)備，擔(dān)負著起升各種物品 位移動的重要任務(wù)，是起重機吊車的主要核心部件，因此電機是它的“心臟”部分，即動力源 部件。目前起重機起升機構(gòu)主要采用的電動機拖動系統(tǒng)可分為以下三類1、三相異步交流電動機拖動系統(tǒng)這是起重機起升機構(gòu)電力拖動發(fā)展的第一階段，普通的三相異步交流電動機通過 聯(lián)軸接、傳動桿、減速機的減速等措施來滿足起重機起升機構(gòu)的性能和要求。由于鼠籠型 異步電動機很難滿足提升機起動和調(diào)速性能的要求，因此多采用繞線型異步電動機進行拖 動。繞線型異步電動機轉(zhuǎn)子回路串電阻后能限制起動電流和提高起動轉(zhuǎn)矩，并能在一定范 圍內(nèi)調(diào)速。這種系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單，堅固耐用，維護方便，價格低廉，安裝調(diào)試方便等優(yōu)點。 缺點是起動階段電能損耗較大，當(dāng)用于要求頻繁起動或不同運行速度的多水平起重機起升 機構(gòu)時，這個問題就更為突出。由于靠切除轉(zhuǎn)子回路電阻進行調(diào)速，所以系統(tǒng)的調(diào)速性能不 好，調(diào)速范圍小且為有級調(diào)速。2、發(fā)電機組-直流電動機拖動系統(tǒng)由于繞線型異步電動機的調(diào)速性能不夠理想，所以人們便開始采用這種拖動方 式。直流電動機的機械特性為直線，調(diào)速性能更好，工作更加可靠。發(fā)電機_電動機直流拖 動系統(tǒng)，主提升電動機為他勵式直流電動機，由同步電動機驅(qū)動的直流發(fā)電機對其直接供 電，通過改變直流發(fā)電機的勵磁大小來改變直流電動機電樞兩端的電壓，從而改變電動機 的轉(zhuǎn)速，達到起重機起升機構(gòu)的調(diào)速目的。這種系統(tǒng)采用磁放大器和電機放大機兩級放大 的速度閉環(huán)調(diào)速方式。給定部分送來的信號，加到雙拍磁放大器的給定繞組，經(jīng)放大后供給 電機放大機的給定繞組，經(jīng)再次放大后接發(fā)電機的勵磁繞組。磁放大器和電機放大機的反 饋繞組按負反饋接法分別接到各自的輸出端，磁放大器構(gòu)成外反饋環(huán)節(jié)，電機放大機構(gòu)成 電壓負反饋環(huán)節(jié)，使磁放大器和電機放大機具有較理想的特性。通過與起重機起升機構(gòu)硬 軸連接的測速發(fā)電機獲得測速反饋信號，加到磁放大器速度反饋繞組和給定信號進行綜合 比較，構(gòu)成速度負反饋環(huán)節(jié)。發(fā)電機-電動機直流拖動系統(tǒng)的特點是過載能力強，所需設(shè)備 均為常規(guī)定型產(chǎn)品，供貨容易，運行可靠，技術(shù)要求不高，對系統(tǒng)以外的電網(wǎng)不會造成有害 的影響。缺點是效率低，平均只有75%左右；調(diào)速范圍由于剩磁影響不能過大；設(shè)備復(fù)雜、 龐大、占地面積大等。目前，這種系統(tǒng)已較少采用。3、晶閘管整流裝置供電的直流拖動系統(tǒng)自20世紀60年代初到70年代，在這近20年的時間里，伴隨著電力電子技術(shù)的飛
速發(fā)展，晶間管整流裝置供電的直流拖動系統(tǒng)得到迅速發(fā)展和普及，這是起重機起升機構(gòu)電力拖動發(fā)展的第二階段。為獲得可逆運行特性以實現(xiàn)四象限調(diào)速，這種系統(tǒng)通常有兩種 電氣控制方案一種是電樞可逆自動調(diào)速方案，通過改變直流電動機的電樞電壓的極性，改 變起升機運行方向；另一種是磁場可逆自動調(diào)速方案，通過改變直流電動機勵磁電流方向， 來改變起升機的運行方向。不論采取哪種方案，調(diào)速方法一般以調(diào)壓為主，調(diào)磁為輔。電樞 可逆方案需改變電動機電樞回路電流的方向，由于電樞回路電感較小，時間常數(shù)小(約幾 十毫秒)，反向過程進行快，因此適用于頻繁起動、制動的多水平提升系統(tǒng)。但是，這種方案 主回路需要兩套容量較大的晶間管變流裝置，一次性投資較大，起升機容量越大，這個問題 就越突出。磁場可逆方案，主回路只用一套晶閘管變流裝置，勵磁回路采用兩套晶閘管變 流裝置。由于勵磁功率較小，所以設(shè)備總?cè)萘勘入姌锌赡娣桨感〉枚?，一次性投資較少。但 是，由于勵磁回路電感量比較大，時間常數(shù)大(約零點幾秒到數(shù)秒)，因此，這種系統(tǒng)反向過 程較慢，在采用強迫勵磁之后，其快速性可得到一定程度的補償，但切換時間仍在幾百毫秒 以上。應(yīng)當(dāng)指出，磁場可逆系統(tǒng)在電動機反轉(zhuǎn)過程中，當(dāng)勵磁電流改變方向時，應(yīng)使電動機 的電樞電壓為零，以防止電動機在切換過程中由于失勵磁而“飛車”，這不僅增大了反向過 程的死區(qū)，也增加了控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。上述三類起重機起升機構(gòu)用電機及拖動系統(tǒng)，都存在著一些我們不希望存在的缺 點和問題。比如減速機的存在，不僅增加了成本，還導(dǎo)致整個傳動系統(tǒng)的傳動效率大為降 低，并且存在著維護困難等等諸多問題。減速機體積大、需要較大的安裝底座。由于減速 機輸入端連接一個高速運行的三相異步電動機，運行時其軸承噪聲大，其運行噪音一般在 60 70db左右。齒輪傳動 不可避免地存在著機械磨損，隨著運行時間的增加，磨損使運 動部件之間間隙變大，導(dǎo)致噪音加劇、傳動效率下降。在機械傳動裝置中，減速機傳動系統(tǒng) 雖具有降低轉(zhuǎn)速和增大扭矩的優(yōu)點，但其效率低、耗損能量、運行噪音大等缺點是無法克服 的。一般而言，傳動效率在68 88%之間，約有20 30%的電能以熱損耗形式被浪費掉。 為了降低減速機的磨損和傳動滑移過程中產(chǎn)生的摩擦熱，潤滑油的使用必不可少，定期更 換潤滑油不僅增加了日常維護費用，而且運行過程中產(chǎn)生的油氣和油污也會對環(huán)境造成直 接污染。晶閘管整流裝置供電的直流拖動系統(tǒng)存在功率因數(shù)低的缺點。盡管采用了順序控 制技術(shù)，但功率因數(shù)仍然較低，需要由電網(wǎng)吸收大量的無功功率，對電網(wǎng)品質(zhì)因數(shù)產(chǎn)生嚴重 的影響。起重機起升機構(gòu)的容量越大，這個問題就越突出。另一方面，直流電動機電樞回路 的整流子限制了提升機容量的進一步增加，隨著起重機起升機構(gòu)的噸位不斷擴大，起重機 起升機構(gòu)單機容量也不斷加大，電動機的換向整流子就成了一個薄弱環(huán)節(jié)。

實用新型內(nèi)容為了克服上述現(xiàn)有起重機拉升機構(gòu)拖動系統(tǒng)的成本高(例如減速機的存在)、效 率低、維護困難等問題，本實用新型提供了一種內(nèi)轉(zhuǎn)子直驅(qū)式起重機起升機構(gòu)用永磁同步 電動機，實現(xiàn)電機的低速運行，輸出較大的轉(zhuǎn)矩，直接驅(qū)動負載工作，大幅降低成本(取消 減速機及其他一系列傳動機構(gòu))，提高系統(tǒng)工作效率，增強了系統(tǒng)運行的可靠性，結(jié)構(gòu)簡單， 降低了維修難度。為了達到上述目的，本實用新型提供的內(nèi)轉(zhuǎn)子直驅(qū)式起重機起升機構(gòu)用永磁同步 電動機，包括永磁同步電動機殼體、定子繞組、定子鐵芯、永磁體、轉(zhuǎn)子、卷筒轉(zhuǎn)軸、卷筒，所 述永磁同步電動機的極數(shù)在20極以上。[0013]本實用新型提供的內(nèi)轉(zhuǎn)子直驅(qū)式起重機起升機構(gòu)用永磁同步電動機一優(yōu)選技術(shù)方案是所述永磁同步電動機采用變頻器供電。本實用新型提供的內(nèi)轉(zhuǎn)子直驅(qū)式起重機起升機構(gòu)用永磁同步電動機一優(yōu)選技術(shù) 方案是所述轉(zhuǎn)子直接安裝于卷筒轉(zhuǎn)軸上。本實用新型提供的內(nèi)轉(zhuǎn)子直驅(qū)式起重機起升機構(gòu)用永磁同步電動機一優(yōu)選技術(shù) 方案是所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子支撐軸外側(cè)設(shè)有隔磁鋼圈。本實用新型提供的內(nèi)轉(zhuǎn)子直驅(qū)式起重機起升機構(gòu)用永磁同步電動機一優(yōu)選技術(shù) 方案是所述隔磁鋼圈外側(cè)設(shè)有若干轉(zhuǎn)子磁極。本實用新型提供的內(nèi)轉(zhuǎn)子直驅(qū)式起重機起升機構(gòu)用永磁同步電動機一優(yōu)選技術(shù) 方案是所述永磁體安裝于相鄰轉(zhuǎn)子磁極的縫隙中。本實用新型提供的內(nèi)轉(zhuǎn)子直驅(qū)式起重機起升機構(gòu)用永磁同步電動機一優(yōu)選技術(shù) 方案是所述永磁體表面涂有納米粘合劑。本實用新型提供的內(nèi)轉(zhuǎn)子直驅(qū)式起重機起升機構(gòu)用永磁同步電動機一優(yōu)選技術(shù) 方案是所述永磁同步電動機為單驅(qū)動或雙驅(qū)動。本實用新型的永磁同步電動機安裝過程如下永磁同步電動機殼體固定在起重機 起升機構(gòu)機座上，定子鐵芯直接用螺栓安裝在永磁同步電動機殼體上，定子繞組分布在定 子鐵芯上，轉(zhuǎn)子磁極用螺栓固定到隔磁鋼圈上，隔磁鋼圈與轉(zhuǎn)子支撐鐵通過螺栓連接在一 起，轉(zhuǎn)子直接安放在卷筒轉(zhuǎn)軸上，卷筒轉(zhuǎn)軸直接安放在卷筒用左軸承、卷筒用右軸承上，調(diào) 節(jié)定子、轉(zhuǎn)子安裝配合，保證電機的氣隙均勻，將電機的定子固定到工作現(xiàn)場的指定位置， 將永磁體抹上納米沾合劑塞到轉(zhuǎn)子的相鄰轉(zhuǎn)子磁極的縫隙中；最后變頻器通過供電引線與 永磁同步電機連線。本實用新型的有益的技術(shù)效果是1、內(nèi)轉(zhuǎn)子直驅(qū)式起重機起升機構(gòu)用永磁同步電動機直接使用，也可采用變頻器供 電，變頻器通過引線直接與永磁同步電機相連，實現(xiàn)永磁同步電動機的變頻起動，提高了起 重機起升機構(gòu)系統(tǒng)的傳動效率，增強了系統(tǒng)運行的可靠性，結(jié)構(gòu)簡單，降低了維修難度等寸。2、內(nèi)轉(zhuǎn)子直驅(qū)式起重機起升機構(gòu)用永磁同步電動機中的各部件，加工與制作將在 工廠內(nèi)完成，但安裝過程將在起重機起升機構(gòu)的組裝現(xiàn)場同步完成。先將電機的定子和轉(zhuǎn) 子(不安裝永磁體)分別按順序組裝完成，將電機的轉(zhuǎn)子固定到所述的卷筒轉(zhuǎn)軸上，調(diào)節(jié)定 子、轉(zhuǎn)子安裝配合，保證電機的氣隙均勻，將電機的定子固定到工作現(xiàn)場的指定位置，之后 將永磁體抹上納米粘合劑塞到轉(zhuǎn)子上附圖2中所示的位置，完成內(nèi)轉(zhuǎn)子直驅(qū)式起重機起升 機構(gòu)用永磁同步電動機的安裝，完成變頻器與永磁同步電機連線后，即可通過變頻器給電 機供電，使其進入工作狀態(tài)，能夠完成起重起升任務(wù)。3、內(nèi)轉(zhuǎn)子直驅(qū)式起重機起升機構(gòu)用永磁同步電動機，通過增加永磁電機的極數(shù)， 采用變頻電源供電，實現(xiàn)電機的低速運行，輸出較大的轉(zhuǎn)矩，直接驅(qū)動負載工作，取消減速 機，取消部分傳動連桿和聯(lián)軸器等部件，提高系統(tǒng)工作效率。4、內(nèi)轉(zhuǎn)子直驅(qū)式起重機起升機構(gòu)用永磁同步電動機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，能夠有效的防止 永磁電機裝配困難的問題。普通變頻永磁電機常采用表貼式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，安裝時永磁體常因 與定子鐵芯的碰撞而破碎，而本實用新型的結(jié)構(gòu)可以有效的通過轉(zhuǎn)子磁極和隔磁鋼圈共同保護永磁體裝配時不易損壞。與直流電機相比，大大降低了轉(zhuǎn)子的質(zhì)量和轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度；與YZR系列冶金起重用三相異步電動機相比，節(jié)省了集電環(huán)、高端蓋、軸承等零部件， 為生產(chǎn)和安裝帶來了很多便利。5、內(nèi)轉(zhuǎn)子直驅(qū)式起重機起升機構(gòu)用永磁同步電動機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)及安裝順序，可以 使安裝過程的磁阻轉(zhuǎn)矩降低為零，降低了安裝難度，降低了對安裝工具(專用組裝設(shè)備)的 要求和依賴，更加有利于永磁同步電動機快速普及和發(fā)展。6、內(nèi)轉(zhuǎn)子直驅(qū)式起重機起升機構(gòu)用永磁同步電動機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，直接安裝到起重 機起升機構(gòu)的卷筒轉(zhuǎn)軸上，與普通的聯(lián)軸器連接方式相比，此結(jié)構(gòu)更簡單、實用，提高整個 系統(tǒng)的效率。7、內(nèi)轉(zhuǎn)子直驅(qū)式起重機起升機構(gòu)用永磁同步電動機，電動機基本型為單驅(qū)動(一 端)，也可雙驅(qū)動(兩端)。8、內(nèi)轉(zhuǎn)子直驅(qū)式起重機起升機構(gòu)用永磁同步電動機，該電機可以根據(jù)工況要求調(diào) 整設(shè)計方案?；鞠盗蓄~定頻率50Hz，額定電壓380V，風(fēng)機冷卻，F(xiàn)、H不同等級絕緣，基 準工作制S3，免維護時間為10年，使用壽命20年。

圖1是本實用新型實施例中內(nèi)轉(zhuǎn)子直驅(qū)式起重機起升機構(gòu)用永磁同步電動機的 結(jié)構(gòu)圖；圖2是本實用新型實施例中內(nèi)轉(zhuǎn)子直驅(qū)式起重機起升機構(gòu)用永磁同步電動機的 轉(zhuǎn)子截面圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖及具體實施例對本實用新型做詳細說明。請參照圖1及圖2，本實施例的內(nèi)轉(zhuǎn)子直驅(qū)式起重機起升機構(gòu)用永磁同步電動機 包括永磁同步電動機殼體1、定子繞組2、定子鐵芯3、永磁體4、轉(zhuǎn)子5、轉(zhuǎn)子磁極51、隔磁 鋼圈52、轉(zhuǎn)子支撐軸53、卷筒轉(zhuǎn)軸6、卷筒7、卷筒用右軸承8、卷筒用左軸承9、機座10、變頻 器供電引線11。永磁同步電動機殼體1、固定在起重機起升機構(gòu)機座10上，定子鐵芯3直 接用螺栓安裝在永磁同步電動機殼體1上，定子繞組2分布在定子鐵芯3上，轉(zhuǎn)子5安放在 卷筒轉(zhuǎn)軸6上，轉(zhuǎn)子磁極51用螺栓固定到隔磁鋼圈52上，隔磁鋼圈52與轉(zhuǎn)子支撐軸53通 過螺栓連接在一起，永磁體4安放在轉(zhuǎn)子5上，卷筒轉(zhuǎn)軸6直接安放在卷筒用左軸承9、卷筒 用右軸承8上。本實用新型采用變頻器供電，變頻器通過供電引線11直接與永磁同步電機 相連，實現(xiàn)永磁同步電動機的變頻起動?，F(xiàn)場安裝具體實施方法上述內(nèi)轉(zhuǎn)子直驅(qū)式起重機起升機構(gòu)用永磁同步電動機中 的各部件，加工與制作將在工廠內(nèi)完成，但安裝過程將在起重機起升機構(gòu)的組裝現(xiàn)場同步 完成。先將電機的定子和轉(zhuǎn)子(不安裝永磁體)分別按順序組裝完成，將電機的轉(zhuǎn)子固定到 所述的卷筒轉(zhuǎn)軸上，調(diào)節(jié)定子、轉(zhuǎn)子安裝配合，保證電機的氣隙均勻，將電機的定子固定到 工作現(xiàn)場的指定位置，之后將永磁體抹上納米沾合劑塞到轉(zhuǎn)子上相鄰轉(zhuǎn)子磁極的縫隙中， 完成內(nèi)轉(zhuǎn)子直驅(qū)式起重機起升機構(gòu)用永磁同步電動機的安裝，完成變頻器通過供電引線與 永磁同步電機連線后，即可通過變頻器給電機供電，使其進入工作狀態(tài)，能夠完成起重起升任務(wù)。本是實施例采用變頻器一永磁電機直接驅(qū)動起重機起升機構(gòu)工作，本系統(tǒng)的優(yōu)點是[0036](1)節(jié)省減速機、聯(lián)軸器、轉(zhuǎn)動桿等部件，此結(jié)構(gòu)更簡單、實用，提高整個系統(tǒng)的效 率；(2)沒有整流子和碳刷這一薄弱環(huán)節(jié)，保證了電機的可靠運行和降低了運行消 耗；(3)功率因數(shù)高，可達0.9 1，極大地節(jié)省了電能；(4)動態(tài)品質(zhì)好，系統(tǒng)可在四象限平滑過渡和無級調(diào)速；(5)由于機械特性好，故起動轉(zhuǎn)矩大；(6)同步機的價格低于直流機；(7)調(diào)速范圍寬。因此，變頻調(diào)速永磁同步機拖動系統(tǒng)應(yīng)該是起重機起升機構(gòu)的必 然發(fā)展方向。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選技術(shù)方案對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能 認定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視 為屬于本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求一種內(nèi)轉(zhuǎn)子直驅(qū)式起重機起升機構(gòu)用永磁同步電動機，包括永磁同步電動機殼體(1)、定子繞組(2)、定子鐵芯(3)、永磁體(4)、轉(zhuǎn)子(5)、卷筒轉(zhuǎn)軸(6)、卷筒(7)，其特征在于所述永磁同步電動機的極數(shù)在20極以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子直驅(qū)式起重機起升機構(gòu)用永磁同步電動機，其特征在 于所述永磁同步電動機采用變頻器供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子直驅(qū)式起重機起升機構(gòu)用永磁同步電動機，其特征在 于所述轉(zhuǎn)子(5)直接安裝于卷筒轉(zhuǎn)軸(6)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子直驅(qū)式起重機起升機構(gòu)用永磁同步電動機，其特征在 于所述轉(zhuǎn)子(5)的轉(zhuǎn)子支撐軸(53)外側(cè)設(shè)有隔磁鋼圈(52)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子直驅(qū)式起重機起升機構(gòu)用永磁同步電動機，其特征在 于所述隔磁鋼圈(52)外側(cè)設(shè)有若干轉(zhuǎn)子磁極(51)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子直驅(qū)式起重機起升機構(gòu)用永磁同步電動機，其特征在 于所述永磁體(4)安裝于相鄰轉(zhuǎn)子磁極(51)的縫隙中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子直驅(qū)式起重機起升機構(gòu)用永磁同步電動機，其特征在 于所述永磁體(4)表面涂有納米粘合劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子直驅(qū)式起重機起升機構(gòu)用永磁同步電動機，其特征在 于所述永磁同步電動機為單驅(qū)動或雙驅(qū)動。
專利摘要本實用新型公開了一種內(nèi)轉(zhuǎn)子直驅(qū)式起重機起升機構(gòu)用永磁同步電動機，包括永磁同步電動機殼體、定子繞組、定子鐵芯、永磁體、轉(zhuǎn)子、卷筒轉(zhuǎn)軸、卷筒，所述永磁同步電動機的極數(shù)在20極以上。本實用新型通過增加永磁電機的極數(shù)，采用變頻電源供電，實現(xiàn)電機的低速運行，輸出較大的轉(zhuǎn)矩，直接驅(qū)動負載工作，取消減速機，結(jié)構(gòu)更簡單、實用，提高系統(tǒng)工作效率。本實用新型采用的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，能夠有效的防止永磁電機裝配困難的問題；通過轉(zhuǎn)子磁極和隔磁鋼圈共同保護永磁體裝配時不易損壞；安裝過程的磁阻轉(zhuǎn)矩降低為零，降低了安裝難度，降低了對安裝工具(專用組裝設(shè)備)的要求和依賴，大大降低了轉(zhuǎn)子的質(zhì)量和轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度。
文檔編號H02K1/27GK201577011SQ200920203468
公開日2010年9月8日 申請日期2009年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月18日
發(fā)明者張炳義, 李建東 申請人:大連伯頓冠力電機有限公司