專利名稱：電機(jī)內(nèi)裝式卷?yè)P(yáng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型卷?yè)P(yáng)機(jī)，屬于動(dòng)力設(shè)備。
現(xiàn)有卷?yè)P(yáng)機(jī)，都是電動(dòng)機(jī)在外部的傳動(dòng)系統(tǒng)。即“外部電機(jī)→機(jī)械式減速器→卷?yè)P(yáng)機(jī)”這種驅(qū)動(dòng)形式，由于環(huán)節(jié)多、占有較大的安裝空間，傳動(dòng)效率低。與此同時(shí)，在卷?yè)P(yáng)機(jī)的起動(dòng)、加速、減速、停車和調(diào)速方式上，對(duì)于交流電機(jī)普遍采用“電機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻法”或“變頻法”。前者輔助設(shè)備多、能源消耗大，很不經(jīng)濟(jì)；后者則“變頻設(shè)備”電子元、器件多，技術(shù)復(fù)雜，難于維護(hù)，成本高，功率因數(shù)低，對(duì)電網(wǎng)有污染。
本發(fā)明目的，為了克服現(xiàn)有卷?yè)P(yáng)機(jī)的不足之處，設(shè)計(jì)一種卷?yè)P(yáng)機(jī)外部不需要減速器和變頻設(shè)備，將交流異步電機(jī)置于卷?yè)P(yáng)機(jī)內(nèi)部的機(jī)電一體化的電機(jī)內(nèi)裝式卷?yè)P(yáng)機(jī)，本實(shí)用新型卷?yè)P(yáng)機(jī)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備少，具有軟起動(dòng)、軟停車和無(wú)級(jí)變速的優(yōu)良的調(diào)速性能。
本實(shí)用新型電機(jī)內(nèi)裝式卷?yè)P(yáng)機(jī)，是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。主要包括主軸、輪轂、輻板、橫梁、卷筒、木櫬、鋼繩、制動(dòng)輪、制動(dòng)器、集電環(huán)及電機(jī)，其特征在于1、電機(jī)裝在卷?yè)P(yáng)機(jī)體內(nèi)，主軸與電機(jī)的定子構(gòu)成一體的旋轉(zhuǎn)體；卷筒與電機(jī)的轉(zhuǎn)子構(gòu)成一體的旋轉(zhuǎn)體；兩個(gè)旋轉(zhuǎn)體反方向旋轉(zhuǎn)。
2、電機(jī)為定子退步式交流異步電機(jī)，主要由定子、轉(zhuǎn)子、定子繞組、轉(zhuǎn)子鼠籠組成，定子繞組通過(guò)集電環(huán)與外部三相工頻交流電源連接，定子用鍵與主軸成一體，主軸通過(guò)聯(lián)軸節(jié)與外部調(diào)控馬達(dá)聯(lián)接。
3、卷?yè)P(yáng)機(jī)的卷筒由輪轂、輻板、橫梁、筒殼等組成。電機(jī)轉(zhuǎn)子固定在橫梁上，卷筒由筒殼圍包，筒殼上鋪木櫬，木櫬上纏繞鋼繩。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)描述本實(shí)用新型卷?yè)P(yáng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特征，裝配連接及工作原理。


圖1為本實(shí)用新型內(nèi)裝式卷?yè)P(yáng)機(jī)總裝圖；圖2為本實(shí)用新型定子退步式交流異步電機(jī)在卷?yè)P(yáng)機(jī)內(nèi)裝配圖；圖3為本實(shí)用新型電機(jī)內(nèi)裝式卷?yè)P(yáng)機(jī)的主軸圖；圖4為本實(shí)用新型電機(jī)內(nèi)裝式卷?yè)P(yáng)機(jī)的主軸A－A剖示圖。
附圖編號(hào)說(shuō)明電機(jī)定子(1)、電機(jī)轉(zhuǎn)子(2)、定子繞組(3)、轉(zhuǎn)子鼠籠(4)、主軸(5)、輪轂(6)、輻板(7)、橫梁(8)、筒殼(9)、滾動(dòng)軸承(10)、(11)、集電環(huán)(12)、軸承座(13)、木櫬(14)、制動(dòng)輪(15)、卷筒制動(dòng)器(16)、主軸制動(dòng)器(17)、聯(lián)軸節(jié)(18)、鋼繩(19)、冷卻風(fēng)扇(20)、半園筒(21)、調(diào)控馬達(dá)(22)、地面(23)、鍵(24)、主軸穿線孔(25)。
1、卷?yè)P(yáng)機(jī)本體結(jié)構(gòu)如圖1所示。
卷?yè)P(yáng)機(jī)主軸(5)由軸承座(13)支撐。軸承座(13)內(nèi)裝有滾動(dòng)軸承(10)。在軸承座(13)內(nèi)側(cè)、主軸(5)的兩端分別裝有一個(gè)輪轂(6)，輪轂(6)通過(guò)滾動(dòng)軸承(11)套在主軸(5)上。輻板(7)和橫梁(8)固定在輪轂(6)上構(gòu)成整體，并且支撐筒殼(9)。筒殼(9)上鋪以木櫬(14)木櫬(14)用于纏繞提升用的鋼繩(19)。制動(dòng)器(16)用以向卷?yè)P(yáng)機(jī)的卷筒施加制動(dòng)。上、下橫梁(8)之間裝有半園筒(21)。
2、電機(jī)裝在卷?yè)P(yáng)機(jī)筒體內(nèi)，構(gòu)成一個(gè)機(jī)電合一的整體如圖2所示。
電機(jī)轉(zhuǎn)子(2)固定在橫梁(8)上。電機(jī)轉(zhuǎn)子為鼠籠型，電機(jī)定子(1)通過(guò)鍵(24)固定在主軸(5)上，如圖2、3、4所示。定子繞組(3)為繞線式結(jié)構(gòu)。位于主軸(5)一端的集電環(huán)(12)向定子(1)輸送三相工頻交流電源。通過(guò)主軸(5)的穿線孔(25)，將導(dǎo)線引入定子繞組(3)。卷?yè)P(yáng)機(jī)的卷筒與電機(jī)轉(zhuǎn)子(2)為一整體結(jié)構(gòu)，成為一個(gè)旋轉(zhuǎn)體。主軸(5)與電機(jī)定子構(gòu)成一整體結(jié)構(gòu)，成為一個(gè)旋轉(zhuǎn)體，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)體反方向旋轉(zhuǎn)。
電機(jī)為定子退步式交流異步電機(jī)，定子(1)、轉(zhuǎn)子(2)根據(jù)卷?yè)P(yáng)機(jī)的不同規(guī)格設(shè)計(jì)出系列產(chǎn)品，與卷?yè)P(yáng)機(jī)配套組裝。定子(1)、轉(zhuǎn)子(2)圍繞主軸(5)內(nèi)，外倒置，一方面是由于卷?yè)P(yáng)機(jī)本體結(jié)構(gòu)的需要，并考慮了盡可能減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，在主軸(5)上裝有冷卻風(fēng)扇(20)。
3、本卷?yè)P(yáng)機(jī)與外部聯(lián)接關(guān)系卷?yè)P(yáng)機(jī)通過(guò)軸承座(13)安裝在地面(23)上，電機(jī)的定子繞組(3)通過(guò)導(dǎo)線與集電環(huán)(12)連接，集電環(huán)(12)接三相交流工頻電源，主軸(5)的另一端通過(guò)鍵(24)由聯(lián)軸節(jié)(18)與外部調(diào)控馬達(dá)(22)直聯(lián)。調(diào)控馬達(dá)(22)直接帶動(dòng)主軸(5)連同電機(jī)定子(1)逆著電機(jī)轉(zhuǎn)子(2)方向旋轉(zhuǎn)，即主軸(5)與定子(1)同步旋轉(zhuǎn)，由調(diào)控馬達(dá)調(diào)節(jié)定子(1)的退步速度。從而通過(guò)轉(zhuǎn)子(2)達(dá)到對(duì)卷?yè)P(yáng)機(jī)調(diào)速或軟起動(dòng)、軟停車的目的。
4、本卷?yè)P(yáng)機(jī)的動(dòng)力為交流異步電機(jī)，即為退步式定子交流異步電動(dòng)機(jī)，下面簡(jiǎn)述本電機(jī)工作原理普通交流異步電動(dòng)機(jī)，定子接受三相工頻電源后，形成旋轉(zhuǎn)的氣隙磁場(chǎng)。該磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n0為n0＝ (60·f)/(P) ，n0稱為同步轉(zhuǎn)速，式中f為電源頻率，P為電機(jī)極對(duì)數(shù)(對(duì)具體電機(jī)為不變值)。轉(zhuǎn)子將以略低于n0的速度由起動(dòng)達(dá)到穩(wěn)速運(yùn)行。如果改變頻率f，也就改變了轉(zhuǎn)子速度。改變頻率有兩種方式，其一、通過(guò)外部電源變換設(shè)備；其二、對(duì)轉(zhuǎn)子而言使電機(jī)定子沿轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸“倒退”(指在n0范圍之下的降速調(diào)速1)。本實(shí)用新型卷?yè)P(yáng)機(jī)是采用后一種方式實(shí)現(xiàn)調(diào)速。因此，它實(shí)質(zhì)上仍屬于“變頻”調(diào)速范疇。
第一種變頻方式，即通過(guò)外部電源變換設(shè)備來(lái)改變頻率，該“變頻”設(shè)備電子元器件多，技術(shù)復(fù)雜，難于維護(hù)、成本高，功率因數(shù)低、對(duì)電網(wǎng)有污染等是它的不足之處。
本卷?yè)P(yáng)機(jī)的起動(dòng)，加速、減速停車和調(diào)速，達(dá)到了直流電機(jī)或變頻電機(jī)的優(yōu)良性能。由定子退步式交流異步電機(jī)直接接受三相工頻交流電源，不需要外部電源變換設(shè)備和減速器。
本實(shí)用新型電機(jī)內(nèi)裝式卷?yè)P(yáng)機(jī)實(shí)施例，其主要參數(shù)及材料。
1、卷筒直徑φ2.0m，鋼繩(19)繩速5m／秒，電機(jī)額定轉(zhuǎn)數(shù)745轉(zhuǎn)／分。
2、卷筒轉(zhuǎn)速(即電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速)為48轉(zhuǎn)／分，主軸(5)轉(zhuǎn)速(即電動(dòng)機(jī)定子(1)轉(zhuǎn)速)為745－48＝697轉(zhuǎn)／分由外部調(diào)控馬達(dá)(22)帶動(dòng)定子(1)逆著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。電機(jī)轉(zhuǎn)子為籠型，電機(jī)定子為繞線型。
3、主軸(5)的軸徑φ，由卷?yè)P(yáng)機(jī)的不同規(guī)格確定。本實(shí)施例的主軸(5)采用45＃碳素鋼制成，最大直徑φ為540mm。
結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)操車程序簡(jiǎn)述如下一、軟起動(dòng)
1、起動(dòng)調(diào)控馬達(dá)(22)、使其轉(zhuǎn)速接近697轉(zhuǎn)／分；2、此時(shí)，通過(guò)集電環(huán)(12)向定子(1)輸入三相工頻交流電源，同時(shí)松開制動(dòng)器(16)。轉(zhuǎn)子帶動(dòng)卷筒開始起動(dòng)，升速到穩(wěn)定狀態(tài)。在升速過(guò)程中，調(diào)控馬達(dá)(22)強(qiáng)行驅(qū)動(dòng)主軸(5)牽引到697轉(zhuǎn)／分速度，逆著轉(zhuǎn)子方向。
二、軟停車1、需要減速停車時(shí)，調(diào)控馬達(dá)(22)牽引主軸(5)由697轉(zhuǎn)／分向750轉(zhuǎn)／分強(qiáng)行增速。這一過(guò)程也就是卷?yè)P(yáng)機(jī)逐漸減速并停車過(guò)程。當(dāng)卷?yè)P(yáng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近“零”時(shí)，電機(jī)定子(1)斷掉電源，同時(shí)施制動(dòng)器(16)，則停車。斷掉調(diào)控馬達(dá)(22)電源，施制動(dòng)器(17)，主軸(5)剎車。
以上對(duì)卷?yè)P(yáng)機(jī)的起、停車和調(diào)速過(guò)程，簡(jiǎn)單的變成了用調(diào)控馬達(dá)(22)強(qiáng)行牽引主軸(5)的變轉(zhuǎn)速過(guò)程。而且調(diào)控馬達(dá)(22)的容量，對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載不超過(guò)電機(jī)功率的10％，因而控制環(huán)節(jié)大為簡(jiǎn)化。
本實(shí)用新型電機(jī)內(nèi)裝式卷?yè)P(yáng)機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)1、機(jī)電一體化結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)合理，整機(jī)剛度強(qiáng)，安裝空間小。這種將卷?yè)P(yáng)機(jī)的動(dòng)力——電動(dòng)機(jī)，安裝在卷?yè)P(yáng)機(jī)機(jī)體內(nèi)部，相對(duì)于現(xiàn)有的“外電機(jī)——減速器——卷?yè)P(yáng)機(jī)”驅(qū)動(dòng)形式是一大變革。
2、具有軟起動(dòng)、軟停車和無(wú)極調(diào)速的優(yōu)良性能。如電機(jī)定、轉(zhuǎn)子與卷?yè)P(yáng)機(jī)主軸線合一，而且定、轉(zhuǎn)子均可自由旋轉(zhuǎn)，通過(guò)外部調(diào)控馬達(dá)使定子逆轉(zhuǎn)子方向退步，達(dá)到調(diào)速目的。本卷?yè)P(yáng)機(jī)的電機(jī)直接接受三相工頻交流電源，實(shí)現(xiàn)了“交流、內(nèi)聯(lián)、可調(diào)速”。
3、本卷?yè)P(yáng)機(jī)由于采用了定子退步式電機(jī)、從而能夠做到帶滿足負(fù)載輕啟動(dòng)。
4、設(shè)備投資少、傳動(dòng)效率高、節(jié)省能源消耗。不需要外部電源變換設(shè)備和減速器。
權(quán)利要求電機(jī)內(nèi)裝式卷?yè)P(yáng)機(jī)，主要包括主軸、輪轂、輻板、橫梁、卷筒、木櫬、綱繩、制動(dòng)輪、制動(dòng)器、集電環(huán)及電機(jī)，其特征在于1)電機(jī)裝在卷?yè)P(yáng)機(jī)機(jī)體內(nèi)，主軸與電機(jī)的定子構(gòu)成一體的旋轉(zhuǎn)體，卷筒與電機(jī)的轉(zhuǎn)子構(gòu)成一體的旋轉(zhuǎn)體，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)體反方向旋轉(zhuǎn)；2)電機(jī)為定子退步式交流異步電機(jī)，主要由定子、轉(zhuǎn)子、定子繞組、轉(zhuǎn)子鼠籠組成，定子繞組通過(guò)集電環(huán)與外部三相工頻交流電源連接，定子用鍵與主軸成為一體，通過(guò)聯(lián)軸節(jié)與外部調(diào)控馬達(dá)聯(lián)接。
專利摘要本卷?yè)P(yáng)機(jī)的動(dòng)力——電動(dòng)機(jī)，裝配在卷?yè)P(yáng)機(jī)機(jī)體內(nèi)部，電機(jī)和卷?yè)P(yáng)機(jī)共用一個(gè)主軸，電機(jī)的定、轉(zhuǎn)子均可自由旋轉(zhuǎn)。通過(guò)外部“調(diào)控馬達(dá)”使定子逆著轉(zhuǎn)子方向退步旋轉(zhuǎn)，以改變氣隙磁場(chǎng)的空間速度，達(dá)到卷?yè)P(yáng)機(jī)調(diào)速或軟起動(dòng)、軟停車的目的。同時(shí)省去了機(jī)械式減速器和外部電源變換設(shè)備。本機(jī)機(jī)電一體化，結(jié)構(gòu)合理，整機(jī)剛度強(qiáng)，安裝空間小，控制環(huán)節(jié)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)效率高，節(jié)省能耗，設(shè)備投資少，是對(duì)卷?yè)P(yáng)機(jī)的一大變革。
文檔編號(hào)B66D1/02GK2175215SQ9322473
公開日1994年8月24日 申請(qǐng)日期1993年9月24日 優(yōu)先權(quán)日1993年9月24日
發(fā)明者徐守利 申請(qǐng)人:煤炭工業(yè)部太原煤礦設(shè)計(jì)研究院