專利名稱：由制動器控制的雙轉(zhuǎn)子交流無級調(diào)速電動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及交流電動機技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及由制動器控制的雙轉(zhuǎn)子交流無級調(diào)速電動機技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
眾所周知，電動機尤其是交流電動機，由于其具有結(jié)構(gòu)牢固、制造簡單、價格便宜、工作可靠、過載能力強、維修方便等特點，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，電動機的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向要隨之改變，這就涉及到交流電動機的調(diào)速問題，但長期以來，一直沒有理想的調(diào)速方案，故交流電動機只被適用于恒速拖動領(lǐng)域。
目前，常用的使電動機轉(zhuǎn)速在0-額定轉(zhuǎn)速之間均勻變化的方法諸如機械調(diào)速、能耗制動調(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、交通運輸、起重、化工及家用電器等行業(yè)中，電動機所帶負(fù)載經(jīng)常處于起、停、正、反轉(zhuǎn)運行及制動、點動狀態(tài)，還有更多的復(fù)雜工況及自動控制領(lǐng)域，對電動機調(diào)速的過高要求，使得現(xiàn)有的調(diào)速方案很難真正、可靠實現(xiàn)電動機的無級調(diào)速，而由此帶來的電機、電器通斷次數(shù)增多，致使電動機及其控制電路的機械壽命、電氣壽命均有所降低，同時電動機的頻繁啟動、制動，也會造成啟動陡升電流反復(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，由于啟動轉(zhuǎn)矩很大，為獲得良好的啟動性能，不得不采用專用的YZR系列電動機，該系列電動機不僅價格昂貴，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)雜等也使交流電動機的無級調(diào)速成為交流電動機在各領(lǐng)域更廣泛應(yīng)用的障礙之一。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種可進(jìn)入實用階段的新型的由制動器控制的雙轉(zhuǎn)子交流無級調(diào)速電動機，它具有以下優(yōu)良性能1、調(diào)速范圍寬，可任意設(shè)定電動機轉(zhuǎn)速，使其在0-額定轉(zhuǎn)速之間均勻變化。
2、調(diào)速精度高，該交流電動機啟動、制動平穩(wěn)、可靠、無間斷點。
3、節(jié)約能源，降低過大的啟動電流，改善供電質(zhì)量，避免對電網(wǎng)過大的沖擊。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案為一種由制動器控制的雙轉(zhuǎn)子交流無級調(diào)速電動機，包括機座、制動器、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)子共同固置于機座內(nèi)。
所述內(nèi)轉(zhuǎn)子可以為普通交流鼠籠式電動機的鼠籠，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)子與機座之間設(shè)置有間隙，內(nèi)外轉(zhuǎn)子共同固置于機座內(nèi)。
由于本實用新型采用了上述技術(shù)方案，其有益效果為1、可實現(xiàn)交流電動機轉(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，實現(xiàn)了電動機空載啟動而負(fù)載端帶載啟動，從根本上避免了陡升啟動電流對供電電網(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，保證電動機正常工作。
4、可實現(xiàn)被控機械運動在三維空間的高精度定位，避免點動就位，極大范圍地滿足各種工況使用要求。
5、本實用新型在起重作業(yè)中使用時，可保證起升電動機在不斷電情況下，使負(fù)載安全、可靠地懸浮于空中任意位置，減少啟動次數(shù)。
6、本實用新型控制原理簡單、維修方便。


圖1為本實用新型結(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-制動器，N-輸出轉(zhuǎn)軸，N1-輸入轉(zhuǎn)軸，N2-制動器輸出轉(zhuǎn)軸，6-機座，2-1、2-2、6-1、6-2-支承軸承，6-3-右端蓋，6-4-左端蓋，具體實施方式
本實用新型為由制動器控制的雙轉(zhuǎn)子交流無級調(diào)速電動機，該電動機具有二個獨立的轉(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)子會發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，故稱雙轉(zhuǎn)子交流電動機，若對雙轉(zhuǎn)子電機中的一個轉(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與制動器3輸出軸同軸，該制動器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)生變化的同時也使拖動負(fù)載的內(nèi)轉(zhuǎn)子1的轉(zhuǎn)速變化，制動器3也可由反向電動機代替。
自動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)由計算機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)控制動器3輸入線圈中電流的變化及引起的制動器輸出軸N2轉(zhuǎn)速的變化變化，由于N1、N2同軸，也即可調(diào)整雙轉(zhuǎn)子交流電動機的輸出轉(zhuǎn)速，詳見專利“由制動器控制的雙轉(zhuǎn)子交流電動機調(diào)速控制裝置”，專利號(03236680.9)。
本實用新型中由于將內(nèi)、外轉(zhuǎn)子分離并設(shè)置為均可轉(zhuǎn)動的狀態(tài)，避免了普通交流電動機由于帶載啟動形成的過大啟動電流對電網(wǎng)的反復(fù)沖擊、無級調(diào)速難以實現(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、半自動化生產(chǎn)及自動控制等各種復(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1.一種由制動器控制的雙轉(zhuǎn)子交流無級調(diào)速電動機，包括機座(6)、制動器(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)共同固置于機座(6)內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的由制動器控制雙轉(zhuǎn)子交流無級調(diào)速電動機，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機的鼠籠，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所述的由制動器控制的雙轉(zhuǎn)子交流無級調(diào)速電動機，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所述的由制動器控制的雙轉(zhuǎn)子交流無級調(diào)速電動機，其特征在于所述外轉(zhuǎn)子(2)與機座(6)之間設(shè)置有間隙(2-6)，內(nèi)、外轉(zhuǎn)子共同固置于機座(6)內(nèi)。
專利摘要本實用新型涉及由制動器控制的雙轉(zhuǎn)子交流無級調(diào)速電動機，其特征在于該電動機的內(nèi)外轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸分離、均可轉(zhuǎn)動，且外轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速受同軸制動器轉(zhuǎn)速控制，由于電磁感應(yīng)，致使內(nèi)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸拖動負(fù)載的轉(zhuǎn)速，隨外轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速均勻變化，可實現(xiàn)交流雙轉(zhuǎn)子電動機從0－額定轉(zhuǎn)速的無級調(diào)速，調(diào)速范圍寬，無間斷，并可實現(xiàn)電動機空載啟動，負(fù)載端帶載啟動，從根本上避免了過大啟動電流對供電電網(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，該電動機正常工作。
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