無軸承行星滾動(dòng)式高頻振動(dòng)電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高頻振動(dòng)電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種通過工頻電源供電，轉(zhuǎn)軸的行 星運(yùn)動(dòng)來提高振動(dòng)頻率的無軸承行星滾動(dòng)式高頻振動(dòng)電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，在高鐵、地鐵及城際鐵路等修建過程中，都要廣泛用到高頻振動(dòng)電機(jī)以消除 混凝土成型過程中形成的細(xì)小氣隙，提高橋梁的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。傳統(tǒng)的高頻振動(dòng)電機(jī)主要是通 過轉(zhuǎn)軸兩端的偏心塊產(chǎn)生激振力，通過改變電源頻率來實(shí)現(xiàn)增頻增速。而通常情況下，一臺(tái) 普通振動(dòng)電機(jī)的價(jià)格也就幾百元，而與之匹配的變頻器至少需要幾千甚至上萬元，這樣就 大大增加了設(shè)備成本。此外，由于變頻電源的諧波影響，以及高頻電機(jī)的轉(zhuǎn)速過高等原因， 會(huì)導(dǎo)致傳統(tǒng)高頻電機(jī)的故障率較高，通常這類電機(jī)的運(yùn)行頻率在150Hz以上，運(yùn)行轉(zhuǎn)速可達(dá) 每分鐘9000至10000轉(zhuǎn)，同時(shí)在軸承部位會(huì)承受較大的徑向激振力，轉(zhuǎn)速越高激振力越大， 經(jīng)常會(huì)造成軸承部位溫升過高甚至軸承爆死。因此，目前的高頻振動(dòng)電機(jī)存在著設(shè)備成本 較高、故障率較高、壽命不長的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于針對(duì)傳統(tǒng)高頻振動(dòng)電機(jī)的上述缺陷，提供一種能不用變頻器驅(qū) 動(dòng)，不用安裝軸承及磁懸浮裝置并可長期穩(wěn)定運(yùn)行的無軸承行星滾動(dòng)式高頻振動(dòng)電機(jī)。
[0004] 本發(fā)明的目的是通過如下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：該無軸承行星滾動(dòng)式高頻振動(dòng)電 機(jī)，包括機(jī)座、定子、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)軸、前后端蓋;其特點(diǎn)是:所述轉(zhuǎn)軸兩軸端無軸承;所述前后端 蓋的中心位置分別安裝有一個(gè)內(nèi)表面為圓錐形的錐形滾道，轉(zhuǎn)軸兩軸端外表面為與錐形滾 道錐形角度相匹配的相似圓錐形，轉(zhuǎn)軸兩軸端置于錐形滾道內(nèi)，其配合面均做高頻淬火處 理;所述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)采用鼠籠式結(jié)構(gòu);所述定子鐵芯為非標(biāo)結(jié)構(gòu)，定子鐵芯軸孔較大，而轉(zhuǎn)子 外徑較小，定、轉(zhuǎn)子之間的平均氣隙較錐形滾道與圓錐形轉(zhuǎn)軸軸端之間的平均間隙大;定子 繞組采用雙繞組結(jié)構(gòu)，其中一套為啟動(dòng)繞組;所述定子鐵芯的外圓周面上開有若干個(gè)橫截 面為半圓形的縱向散熱槽，所述轉(zhuǎn)子端環(huán)部位安裝有大散熱片;所述端蓋上開有散熱孔，安 裝于端蓋外的風(fēng)罩上的通風(fēng)口與排風(fēng)系統(tǒng)連通。
[0005] 具體的，所述轉(zhuǎn)軸兩軸端外表面和錐形滾道內(nèi)表面是其直徑向兩外側(cè)逐漸變小的 圓錐形。
[0006] 具體的，當(dāng)振動(dòng)電機(jī)通電后，所述轉(zhuǎn)軸在錐形滾道上做行星無滑滾動(dòng)，轉(zhuǎn)軸沿錐形 滾道每滾動(dòng)一周，就使電機(jī)振動(dòng)一次，電機(jī)行星式振動(dòng)頻率滿足如下計(jì)算公式：
[0008]其中，f為電機(jī)行星式滾動(dòng)時(shí)的振動(dòng)頻率，η為電機(jī)的轉(zhuǎn)速，R為錐形滾道兩外側(cè)頂 端大圓半徑，r為轉(zhuǎn)軸兩外側(cè)頂端小圓半徑，
為行星滾動(dòng)時(shí)的增速比。
[0009]本發(fā)明采用轉(zhuǎn)軸兩軸端與錐形滾道直接配合，利用行星滾動(dòng)原理，由電機(jī)轉(zhuǎn)軸兩 軸端和錐形滾道之間的高速旋轉(zhuǎn)敲打產(chǎn)生高頻振動(dòng)。無需提供變頻電源即可達(dá)到理想的高 頻振動(dòng)，從而降低了成本，也避免了因高速旋轉(zhuǎn)造成的故障隱患。本發(fā)明產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡 單，無軸承，無偏心，拆卸方便。從實(shí)驗(yàn)使用效果看，比同功率的傳統(tǒng)高頻振動(dòng)電機(jī)的使用壽 命長，振動(dòng)強(qiáng)度提高30 %，振動(dòng)頻率提高20 %。
[0010] 本發(fā)明與傳統(tǒng)高頻振動(dòng)電機(jī)相比具有如下優(yōu)越性：
[0011] (1)采用無軸承結(jié)構(gòu)，大大降低了高頻振動(dòng)電機(jī)因轉(zhuǎn)速過高造成的軸承故障隱患， 在結(jié)構(gòu)上也相對(duì)簡單，制造及維修都比較方便。
[0012] (2)振動(dòng)效果更優(yōu)于傳統(tǒng)高頻振動(dòng)電機(jī)，激振力及振動(dòng)頻率通過錐形滾道及轉(zhuǎn)軸 兩端的錐度配合控制，比同功率的傳統(tǒng)高頻振動(dòng)電機(jī)的使用壽命長，振動(dòng)強(qiáng)度高30%，振動(dòng) 頻率要高20 %。
[0013] (3)電磁計(jì)算中充分考慮了氣隙較大及散熱問題，不僅增加了定子線圈匝數(shù)還在 定子鐵芯上加開了散熱槽，還在轉(zhuǎn)子鐵芯端環(huán)部位加大了散熱片，并在端蓋外部加裝了排 風(fēng)系統(tǒng)，以降低振動(dòng)電機(jī)溫升。
[0014] (4)在定子繞組部分采用雙繞組結(jié)構(gòu)，增加了一套啟動(dòng)繞組，啟動(dòng)繞組僅在振動(dòng)電 機(jī)啟動(dòng)過程中工作，當(dāng)啟動(dòng)完成后繞組自動(dòng)斷開，振動(dòng)電機(jī)進(jìn)入正常運(yùn)行工作模式。該設(shè)計(jì) 方案提高了振動(dòng)電機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，能實(shí)現(xiàn)高頻振動(dòng)電機(jī)的短時(shí)啟動(dòng)。
[0015] (5)解決了傳統(tǒng)高頻振動(dòng)電機(jī)使用成本過高問題，不再需要通過變頻器來提高振 動(dòng)頻率，而是通過行星滾動(dòng)時(shí)的增速比來提高振動(dòng)頻率。變頻器的成本往往是振動(dòng)電機(jī)成 本的幾倍甚至幾十倍，本發(fā)明大幅度降低了傳統(tǒng)高頻振動(dòng)電機(jī)的使用成本。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是圖1中轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3是圖1中錐形滾道的剖面圖。
[0019]圖4是圖1中定子鐵芯沖片的平面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖5是圖1中轉(zhuǎn)子鐵芯的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021 ]圖6是圖1定子雙繞組不斷電切換控制線路圖。
[0022]圖7、圖8是轉(zhuǎn)軸端部錐形部分在錐形滾道中的工作運(yùn)行示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0024]參見圖1、圖2、圖3，本實(shí)施例的高頻振動(dòng)電機(jī)包括機(jī)座1、定子2、轉(zhuǎn)子3、轉(zhuǎn)軸4、前 后端蓋5;機(jī)座1及前后端蓋5采用抗振性能較好的450-10型球墨鑄鐵材料制成。從圖1中可 見，轉(zhuǎn)軸4的兩軸端無軸承;前后端蓋5的中心位置分別壓入一個(gè)內(nèi)表面為圓錐形的錐形滾 道6。轉(zhuǎn)軸4的兩軸端外表面為與錐形滾道6的錐形角度相匹配的相似圓錐形，轉(zhuǎn)軸4的兩軸 端置于錐形滾道6內(nèi)，其配合面均做高頻淬火處理;轉(zhuǎn)軸4的兩軸端外表面和錐形滾道6內(nèi)表 面是其直徑向兩外側(cè)逐漸變小的圓錐形。按正常裝配將轉(zhuǎn)軸4壓入轉(zhuǎn)子3軸孔，完成裝配，轉(zhuǎn) 軸4兩端直接與錐形滾道6接觸，轉(zhuǎn)軸4兩端及錐形滾道6為相似錐形結(jié)構(gòu)，尺寸配合精密，接 觸部位經(jīng)過淬火工藝，硬度較高，耐磨性好。當(dāng)電機(jī)繞組通電時(shí)，轉(zhuǎn)軸4轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸4兩端在錐 形滾道6上做無滑滾動(dòng)運(yùn)行，通過轉(zhuǎn)軸軸端對(duì)錐形滾道的行星滾動(dòng)產(chǎn)生高頻振動(dòng)，通過調(diào)節(jié) 軸端錐形尺寸與錐形滾道尺寸的配合可以調(diào)節(jié)高頻振動(dòng)的激振力和振動(dòng)頻率。轉(zhuǎn)子4結(jié)構(gòu) 采用鼠籠式結(jié)構(gòu);定子鐵芯為非標(biāo)結(jié)構(gòu)，定子鐵芯軸孔較大，而轉(zhuǎn)子外徑較小，定、轉(zhuǎn)子之間 的平均氣隙較錐形滾道與圓錐形轉(zhuǎn)軸軸端之間的平均間隙大。同時(shí)參見圖6,定子繞組201 采用雙繞組結(jié)構(gòu)，其中一套為啟動(dòng)繞組；圖6中的K2為延時(shí)開關(guān)，振動(dòng)電機(jī)只要通電運(yùn)行，K2 閉合，Κ2連接的啟動(dòng)繞組與運(yùn)行繞組同時(shí)開始工作，延時(shí)時(shí)間設(shè)為3秒，3秒后，振動(dòng)電機(jī)啟 動(dòng)完成，啟動(dòng)繞組斷開