大力矩低速永磁同步電機(jī)運(yùn)行速度在線檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種大力矩低速永磁同步電機(jī)運(yùn)行速度在線檢測系統(tǒng)，電機(jī)設(shè)有用于獲得電機(jī)電壓信號的信號采集裝置，信號采集裝置為用于采集電機(jī)電壓輸入信號的電壓傳感器和/或為能夠輸出其電壓輸出信號的變頻器，電機(jī)為外轉(zhuǎn)子低速大力矩永磁同步電機(jī)，所述外轉(zhuǎn)子低速大力矩永磁同步電機(jī)包括筒狀的外轉(zhuǎn)子和位于所述外轉(zhuǎn)子內(nèi)的定子，所述外轉(zhuǎn)子的兩端設(shè)有固定盤，位于一端的所述固定盤連接旋轉(zhuǎn)編碼器，位于另一端的所述固定盤配有與其配套形成盤式制動器的制動鉗裝置。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，可以方便、有效、精確在線檢測電機(jī)的電機(jī)運(yùn)行速度，特別適用于大力矩低速永磁同步電機(jī)以及基于這種電機(jī)的起重機(jī)無齒輪起升機(jī)構(gòu)的荷載/電機(jī)運(yùn)行速度的檢測。
【專利說明】大力矩低速永磁同步電機(jī)運(yùn)行速度在線檢測系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種大力矩低速永磁同步電機(jī)運(yùn)行速度在線檢測系統(tǒng)，特別適應(yīng) 于外轉(zhuǎn)子低速大力矩永磁同步電機(jī)以及基于這種電機(jī)的起重機(jī)無齒輪起升機(jī)構(gòu)的電機(jī)/ 卷筒運(yùn)行速度檢測。

【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有電機(jī)及起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的電機(jī)運(yùn)行速度通常采用在轉(zhuǎn)軸上連接編碼器的方 式檢測，對于中軸不同的外轉(zhuǎn)子電機(jī)，則可以設(shè)置與外轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)的編碼器進(jìn)行電機(jī)運(yùn) 行速度的檢測，但基于設(shè)備結(jié)構(gòu)、體積和現(xiàn)場條件等方面的考慮，采用編碼器進(jìn)行電機(jī)速度 的檢測并非適于所有電機(jī)，特別是大力矩低速永磁同步電機(jī)，例如對于起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)， 現(xiàn)實中部分起升機(jī)構(gòu)并未設(shè)置編碼器，或者盡管設(shè)置了編碼器但不能保證正常運(yùn)行，因此 就需要開發(fā)出新的檢測技術(shù)以適應(yīng)不同場合的需要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本實用新型提供了一種大力矩低速永磁同步電機(jī) 運(yùn)行速度在線檢測系統(tǒng)，可以方便、有效、精確在線檢測電機(jī)的電機(jī)運(yùn)行速度。
[0004] 本實用新型實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案：
[0005] -種大力矩低速永磁同步電機(jī)運(yùn)行速度在線檢測系統(tǒng)，包括電機(jī)，所述電機(jī)設(shè)有 用于獲得電機(jī)電壓信號的信號采集裝置，所述信號采集裝置為用于采集電機(jī)電壓輸入信號 的電壓傳感器和/或為能夠輸出其電壓輸出信號的變頻器，所述電機(jī)為外轉(zhuǎn)子低速大力矩 永磁同步電機(jī)，所述外轉(zhuǎn)子低速大力矩永磁同步電機(jī)包括筒狀的外轉(zhuǎn)子和位于所述外轉(zhuǎn)子 內(nèi)的定子，所述外轉(zhuǎn)子的兩端設(shè)有固定盤，位于一端的所述固定盤連接旋轉(zhuǎn)編碼器，位于另 一端的所述固定盤配有與其配套形成盤式制動器的制動鉗裝置，該固定盤構(gòu)成所述盤式制 動器的制動盤并通過其徑向延伸到所述外轉(zhuǎn)子的殼體外側(cè)的盤體部分與所述制動鉗裝置 的摩擦塊配合。
[0006] 本實用新型的有益效果：根據(jù) 申請人:的研究發(fā)現(xiàn)，在依據(jù)永磁同步電機(jī)實際工作 要求確定的合理檢測范圍內(nèi)，電機(jī)運(yùn)行速度與電機(jī)電壓（電機(jī)的輸入電壓）存在正相關(guān)關(guān) 系，圖2顯示了一種用作起重機(jī)無齒輪起升機(jī)構(gòu)的大力矩低速永磁同步電機(jī)的電壓/轉(zhuǎn)速 曲線，該曲線為一上升的單曲線，在任意確定的電壓下都對應(yīng)于確定的電機(jī)運(yùn)行速度，因此 依據(jù)電機(jī)電壓可以計算得出電機(jī)的電機(jī)運(yùn)行速度，也可以根據(jù)實際需要直接將所采集的電 壓信號用作體現(xiàn)電機(jī)運(yùn)行速度的傳感信號送入相應(yīng)的監(jiān)控裝置，監(jiān)視或控制電機(jī)的運(yùn)行狀 態(tài)，但需要限定電機(jī)最高轉(zhuǎn)速時，可以根據(jù)電機(jī)運(yùn)行速度與電壓之間的關(guān)系設(shè)定確認(rèn)電機(jī) 運(yùn)行速度超速的電壓信號閾值，當(dāng)所采集的電壓信號達(dá)到或超過給定的電壓信號閾值時， 啟動超速保護(hù)動作，由此為電機(jī)運(yùn)行速度的在線檢測提供了一種便捷的方式，特別是考慮 到現(xiàn)有技術(shù)下電機(jī)的監(jiān)控裝置一般都設(shè)有能夠在線檢測電機(jī)電壓的電壓傳感器(包括具有 這種功能的其他元件/裝置)，由此極大地方便了電機(jī)運(yùn)行速度信號的采集及電機(jī)運(yùn)行速度 的監(jiān)視和控制。同時相對于現(xiàn)有技術(shù)下的編碼器，有助于使整體結(jié)構(gòu)更為優(yōu)化，減少器件數(shù) 量，降低成本，減小體積占用和對場地大小的要求，便于安裝和維護(hù)。
[0007] 由于將外轉(zhuǎn)子一端的固定盤連接了旋轉(zhuǎn)編碼器，可以通過旋轉(zhuǎn)編碼器精確的采集 外轉(zhuǎn)子的位置和運(yùn)動信號，將這些信號用于電機(jī)電源/變頻器的控制，有利于改善電機(jī)的 運(yùn)行狀態(tài)，由于設(shè)置了與另一端的固定盤配套的盤式制動器，可以實現(xiàn)對外轉(zhuǎn)子的制動，特 別是當(dāng)采用電制動實現(xiàn)電機(jī)停轉(zhuǎn)的情況下，可以通過盤式制動器在電機(jī)停止后實現(xiàn)外轉(zhuǎn)子 位置的保持，以適應(yīng)在起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)等場合下的應(yīng)用。
[0008] 本實用新型通過直接檢測電壓信號的方式替代了現(xiàn)有編碼器依據(jù)旋轉(zhuǎn)信號產(chǎn)生 所需電信號的檢測方式，方便、快速、精確、可靠，能夠滿足起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)等若干場合下的 檢測要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 圖1是本實用新型涉及的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010] 圖2是本實用新型涉及的電機(jī)電壓與電機(jī)運(yùn)行速度關(guān)系曲線的一個實例，該實例 中采用低速大力矩永磁外轉(zhuǎn)子同步電機(jī)直接用作起重機(jī)的無齒輪起升機(jī)構(gòu)，其外轉(zhuǎn)子作為 起重機(jī)鋼絲繩卷繞系統(tǒng)的鋼絲繩卷筒，直接卷繞鋼絲繩。

【具體實施方式】
[0011] 參見圖1，本實用新型提供了一種大力矩低速永磁同步電機(jī)運(yùn)行速度在線檢測系 統(tǒng)，包括電機(jī)，所述電機(jī)設(shè)有用于用于獲得電機(jī)電壓信號的信號采集裝置，所述信號采集裝 置為用于采集電機(jī)電壓輸入信號的電壓傳感器(優(yōu)選為電壓互感器）和/或為能夠輸出其 電壓輸出信號的用于向所述電機(jī)供電的變頻器，所述電機(jī)為外轉(zhuǎn)子低速大力矩永磁同步電 機(jī)，所述外轉(zhuǎn)子低速大力矩永磁同步電機(jī)包括筒狀的外轉(zhuǎn)子和位于所述外轉(zhuǎn)子內(nèi)的定子， 所述外轉(zhuǎn)子的兩端設(shè)有固定盤，位于一端的所述固定盤連接旋轉(zhuǎn)編碼器，位于另一端的所 述固定盤配有與其配套形成盤式制動器的制動鉗裝置，該固定盤構(gòu)成所述盤式制動器的制 動盤并通過其徑向延伸到所述外轉(zhuǎn)子的殼體外側(cè)的盤體部分與所述制動鉗裝置的摩擦塊 配合。所述電機(jī)的電壓信號為所述大力矩低速永磁同步電機(jī)的定子電壓信號。所述信號采 集裝置的電壓信號輸出端通過信號線連接檢測控制裝置的電機(jī)運(yùn)行速度信號輸入端，以便 與相應(yīng)的控制裝置配套，將相應(yīng)感應(yīng)信號送入所述控制裝置。
[0012] 根據(jù) 申請人:的實驗，使所述電機(jī)處于?ι =〇的矢量控制狀態(tài)，這種狀態(tài)下電機(jī)運(yùn)行 速度與定子電壓呈確定的正相關(guān)關(guān)系，其具體的數(shù)值關(guān)系通過實驗確定，通常通過實驗確 定永磁同步電機(jī)在不同運(yùn)行速度下的電壓值，得出電壓U與電機(jī)運(yùn)行速度V的關(guān)系V=KU(K 為電壓與速度關(guān)系系數(shù))。再通過控制裝置根據(jù)電壓與電機(jī)運(yùn)行速度關(guān)系計算出電機(jī)實時 的運(yùn)行速度。另外，為使所得出的電機(jī)運(yùn)行速度V更為精準(zhǔn)，在實驗和/或計算時可以將其 他影響因素一并考慮進(jìn)去或?qū)τ陔姍C(jī)運(yùn)行時涉及的一些特殊情況進(jìn)行處理。
[0013] 由此，通過所獲得的電壓信號就可以計算出電機(jī)的運(yùn)行速度數(shù)據(jù)，或者直接將電 壓信號接入相應(yīng)檢測控制裝置的電機(jī)運(yùn)行速度信號接入端直接進(jìn)行相應(yīng)的控制，而不需轉(zhuǎn) 換成或計算出電機(jī)運(yùn)行速度數(shù)據(jù)。
[0014] 由于現(xiàn)有技術(shù)下采用編碼器進(jìn)行的運(yùn)行速度檢測，輸出的信號與上述電壓傳感器 輸出的信號性質(zhì)相同，都是與電機(jī)運(yùn)行速度正相關(guān)的電輸出（電流和/或電壓)，因此本實用 新型的電壓傳感器可以與現(xiàn)有技術(shù)下相應(yīng)的檢測控制裝置配套，為所述檢測控制裝置提供 能夠體現(xiàn)電機(jī)運(yùn)行速度的傳感信號，所述電壓傳感器及設(shè)置方式可以采用現(xiàn)有技術(shù)，所述 檢測控制裝置也可以采用現(xiàn)有技術(shù)下任意適宜的檢測控制裝置。所述檢測控制裝置可以是 簡單僅僅依據(jù)所獲得的電模擬信號的大小進(jìn)行顯示和/或報警的顯示儀表或報警裝置，例 如采用由電子電路構(gòu)成的控制裝置。當(dāng)采用需要依靠一定軟件工作的控制裝置時，本實用 新型的硬件架構(gòu)允許在相應(yīng)軟件的支持下工作，即本實用新型為相應(yīng)軟件的運(yùn)行提供了適 宜的硬件架構(gòu)。
[0015] 通常，所述檢測控制裝置為可以為所述檢測控制裝置為轉(zhuǎn)速顯示/報警儀，也可 以為用于控制所述電機(jī)工作的電機(jī)控制柜，還可以為轉(zhuǎn)速顯示/報警儀和用于控制所述電 機(jī)工作的電機(jī)控制柜的組合，以滿足相應(yīng)的各種使用要求。
[0016] 作為上述各技術(shù)方案的一個重要的應(yīng)用，所述電機(jī)可以為外轉(zhuǎn)子電機(jī)，用作起重 機(jī)的無齒輪起升機(jī)構(gòu)，所述電機(jī)的外轉(zhuǎn)子用作起升機(jī)構(gòu)的卷筒，連接并卷繞起重機(jī)的鋼絲 繩。
[0017] 本實用新型還可以采用下列方法進(jìn)行電機(jī)運(yùn)行速度的在線檢測，通過讀取變頻器 的電壓信號或通過電壓傳感器采集電機(jī)的電壓信號，以所述電壓信號用作體現(xiàn)電機(jī)運(yùn)行速 度的傳感信號或者根據(jù)所述電壓信號計算獲得電機(jī)的電機(jī)運(yùn)行速度數(shù)據(jù)，所述電機(jī)可以為 永磁同步電機(jī)，特別是大力矩低速永磁同步電機(jī)。
[0018] 例如，通常需要通過顯示器或者顯示儀表進(jìn)行電機(jī)轉(zhuǎn)速的顯示，如果需要設(shè)定報 警速度，則可以設(shè)定報警速度下對應(yīng)的電壓閾值，當(dāng)依據(jù)所述傳感器獲得的電壓達(dá)到或超 過設(shè)定的電壓閾值時，啟動電機(jī)超速報警和/或超速控制動作，特別是對于外轉(zhuǎn)子低速大 力矩外轉(zhuǎn)子永磁同步電機(jī)或基于這種電機(jī)的起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)，相應(yīng)變頻器通常需要依據(jù)外 轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和位置進(jìn)行控制，可以通過傳感器獲得的感應(yīng)信號（包括幅值和相位）作為控制 依據(jù)。
[0019] 為表述上的便利，本實用新型所稱電機(jī)為電動機(jī)。
[0020] 為了表述上的便利，除特別說明外，本實用新型所稱大力矩低速永磁同步電機(jī)泛 指這種電機(jī)及基于這種電機(jī)的各種具體應(yīng)用形式，例如基于低速大力矩外轉(zhuǎn)子永磁同步電 機(jī)的起重機(jī)無齒輪起升機(jī)構(gòu)。
[0021] 本實用新型所稱基于低速大力矩外轉(zhuǎn)子永磁同步電機(jī)的起重機(jī)無齒輪起升機(jī)構(gòu) 是指以將這種電機(jī)的外轉(zhuǎn)子用作起升機(jī)構(gòu)的卷筒直接纏繞和牽制鋼絲繩進(jìn)行起升作業(yè)的 起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)，這種起升機(jī)構(gòu)不需要設(shè)置齒輪箱，由此極大地簡化了結(jié)構(gòu)，減小了體積， 降低了能耗，減少了故障，方便了操作和維護(hù)。
【權(quán)利要求】
1. 一種大力矩低速永磁同步電機(jī)運(yùn)行速度在線檢測系統(tǒng)，包括電機(jī)，其特征在于所述 電機(jī)設(shè)有用于獲得電機(jī)電壓信號的信號采集裝置，所述信號采集裝置為用于采集電機(jī)電壓 輸入信號的電壓傳感器和/或為能夠輸出其電壓輸出信號的變頻器，所述電機(jī)為外轉(zhuǎn)子低 速大力矩永磁同步電機(jī)，所述外轉(zhuǎn)子低速大力矩永磁同步電機(jī)包括筒狀的外轉(zhuǎn)子和位于所 述外轉(zhuǎn)子內(nèi)的定子，所述外轉(zhuǎn)子的兩端設(shè)有固定盤，位于一端的所述固定盤連接旋轉(zhuǎn)編碼 器，位于另一端的所述固定盤配有與其配套形成盤式制動器的制動鉗裝置，該固定盤構(gòu)成 所述盤式制動器的制動盤并通過其徑向延伸到所述外轉(zhuǎn)子的殼體外側(cè)的盤體部分與所述 制動鉗裝置的摩擦塊配合。
2. 如權(quán)利要求1所述的大力矩低速永磁同步電機(jī)運(yùn)行速度在線檢測系統(tǒng)，其特征在于 所述電機(jī)電壓信號為所述大力矩低速永磁同步電機(jī)的定子電壓信號。
3. 如權(quán)利要求2所述的大力矩低速永磁同步電機(jī)運(yùn)行速度在線檢測系統(tǒng)，其特征在于 所述信號采集裝置的電壓信號輸出端通過信號線連接檢測控制裝置的電機(jī)運(yùn)行速度信號 輸入端。
4. 如權(quán)利要求3所述的大力矩低速永磁同步電機(jī)運(yùn)行速度在線檢測系統(tǒng)，其特征在于 所述電壓傳感器為電壓互感器。
5. 如權(quán)利要求4所述的大力矩低速永磁同步電機(jī)運(yùn)行速度在線檢測系統(tǒng)，其特征在于 所述檢測控制裝置為轉(zhuǎn)速顯示/報警儀，和/或，所述檢測控制裝置為用于控制所述電機(jī)工 作的電機(jī)控制柜。
6. 如權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的大力矩低速永磁同步電機(jī)運(yùn)行速度在線檢測系統(tǒng)， 其特征在于所述電機(jī)為外轉(zhuǎn)子電機(jī)，用作起重機(jī)的無齒輪起升機(jī)構(gòu)，所述電機(jī)的外轉(zhuǎn)子用 作起升機(jī)構(gòu)的卷筒，連接并卷繞起重機(jī)的鋼絲繩。
【文檔編號】B66B5/06GK204089668SQ201420473818
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月21日
【發(fā)明者】喻連生, 屈吉華, 郭希文 申請人:樟樹市至晟鍛造有限公司