CN102050384A

CN102050384A - 起重机走行机构的直驱式电动机拖动***

Info

Publication number: CN102050384A
Application number: CN2009102017434A
Authority: CN
Inventors: 李建东; 王德清; 魏威; 张炳义
Original assignee: SHANGHAI CONTROLS OF VARIABLE SPEED MOTORS CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI CONTROLS OF VARIABLE SPEED MOTORS CO Ltd
Priority date: 2009-11-02
Filing date: 2009-11-02
Publication date: 2011-05-11

Abstract

本发明公开了一种起重机走行机构的直驱式电动机拖动***，包括有永磁同步电动机、变频电源和行车轮；所述永磁同步电动机极数提高到足以将电动机转速降低到5-100r/min；所述变频电源连接所述永磁同步电动机的接线装置；所述行车轮直接安装在所述永磁同步电动机的转子支撑轴的输出端上。该起重机走行机构的直驱式电动机拖动***具有省去减速机、提高传动效率、缩短传动链、增强***运行可靠性、结构简单、维护方便的优点。

Description

起重机走行机构的直驱式电动机拖动***

技术领域

本发明属于起重机技术领域，涉及起重机的走行机构，尤其涉及走行机构的电动机拖动***。

背景技术

起重机走行机构作为典型的机械、电气为一体的设备，担负着起升各种物品位置移动的重要任务，是各类起重机、吊车的主要核心部件，其中电动机是它的“心脏”部分，即动力源部件。

目前，起重机走行机构主要采用的电动机拖动***可以分为以下三类：

1、三相异步交流电动机拖动***

这是起重机走行机构的电力拖动发展的第一阶段，普通的三相异步交流电动机通过联轴器、传动杆、减速机的减速等措施来满足起重机走行机构的性能和要求。由于鼠笼异步电动机很难满足起重机走行机构起动和调速性能的要求，因此多采用绕线型异步电动机进行拖动。绕线型异步电动机转子回路串电阻后能限制起动电流和提高起动转矩，并能在一定范围内调速。这种***具有结构简单，坚固耐用，维护方便，价格低廉，安装调试方便等优点。缺点是起动阶段电能损耗较大，当用于要求频繁启动或不同运行速度的多水平起重机走行机构时，这个问题更为突出。由于靠切除转子回路电阻进行调速，所以***的调速性能不好，调速范围小且为有级调速。

2、发电机组-直流电动机拖动***

由于绕线型异步电动机的调速性能不够理想，所以人们便开始采用这种拖动方式。直流电动机的机械特性为直线，调速性能更好，工作更加可靠。发电机-直流电动机拖动***，主提升电动机为它励式直流电动机，由同步电动机驱动的直流发电机对其直流供电，通过改变直流发电机的励磁大小改变直流电动机电枢两端的电压，从而改变电动机的转速，达到起重机行走的调速目的。这种***采用磁放大器和电机放大机两级放大的速度闭环调速方式。给定部分送来的信号，加到双拍磁放大器的给定绕组，经放大后供给电机放大机的给定绕组，经再次放大后接发电机的励磁绕组。磁放大器和电机放大机的反馈绕组按负反馈接法分别接到各自的输出端，磁放大器构成外反馈环节，电机放大机构成电压负反馈环节，使磁放大器和电机放大机具有较理想的特性。通过与起重机走行机构硬轴连接的测速发电机获得测速反馈信号，加到磁放大器速度反馈绕组和给定信号进行综合比较，构成速度负反馈环节。发电机-电动机直流拖动***的特点是过载能力强，所需设备均为常规定型产品，供货容易，运行可靠，技术要求不高，对***以外的电网不会造成有害的影响。缺点是效率低，平均只有75％左右；调速范围由于剩磁影响不能过大；设备复杂、庞大、占地面积大等。目前，这种***已较少采用。

3、晶闸管整流装置供电的直流拖动***

自20世纪60年代初到70年代，在这近20年的时间里，伴随着电力电子技术的飞速发展，晶闸管整流装置供电的直流拖动***得到迅速发展和普及，这是起重机走行机构电力拖动发展的第二阶段。为获得可逆运行特性和实现四象限调速，这种***通常有两种电气控制方案：一种是电枢可逆自动调速方案，通过改变直流电动机的电枢电压的极性，改变起重机走行机构运行方向；另一种是磁场可逆自动调速方案，通过改变直流电动机励磁电流方向，来改变起重机走行机构的运行方向。不论采用哪种方案，调速方法一般以调压为主，调磁为辅，电枢可逆方案需改变电动机电枢回路电流的方向，由于电枢回流电感较小，时间常数小(约几十毫秒)，反向过程进行快，因此适用于频繁起动，制动的多水平提升***。但是，这种方案主回路需要两套容量较大的晶闸管变流装置，一次性投资较大，起升机容量较大，这个问题就越突出。磁场可逆方案，主回路只用一套晶闸管变流装置，励磁回路采用两套晶闸管变流装置。由于励磁功率较小，时间常数大(约零点几秒到数秒)，因此，这种***反向过程较慢，在采用强迫励磁之后，其快速性可得到一定程度的补偿，但切换时间仍在几百毫秒以上。应当指出，磁场可逆***在电动机反转过程中，当励磁电流改变方向时，应使电动机的电枢电压为零，以防止电动机在切换过程中由于失励磁而“飞车”，这不仅增大了反向过程的死区，也增加了控制***的复杂性。

上述三类起重机走行机构的电动机拖动***都存在着一些我们不希望存在的缺点和问题。比如，减速机的存在，比如独立制动器的存在，不仅增加了成本，还导致整个***的传动链增长，导致传动效率大为降低，并且存在着维护困难等等诸多问题。减速机体积大、需要较大的安装底座。由于减速机输入端连接一个高速运行的三相异步电动机，运行时其轴承噪声大，其运行噪音一般在60-70db左右。齿轮传动不可避免地存在机械磨损，随着运行时间的增加，磨损使运动部件之间间隙变大，导致噪音加剧、传动效率下降。在机械传动装置中，减速机传动***虽具有降低转速和增大扭矩的优点，但其效率下降，损耗能量、运行噪音大等缺点是无法克服的。一般而言，传动效率在60-88％之间，约有20-30％的电能以热损耗形式被浪费掉。为了降低减速机的磨损和传动滑移过程中产生的摩擦热，润滑油的使用必不可少，定期更换润滑油不仅增加了日常维护费用，而且运行过程中产生的油气和油污也会对环境造成直接污染。晶闸管整流装置供电的直流拖动***存在功率因数低的缺点。尽管采用了顺序控制技术，但功率因数仍然较低，需要由电网吸收大量的无功功率，对电网品质因数产生严重的影响。起重机走行机构的容量较大，这个问题就越突出。另一方面，直流电动机电枢回路的整流子限制了起重机走行机构容量的进一步增加，随着起重机走行机构的吨位不断扩大，起重机走行机构单机容量也不断加大，电动机的换向整流子就成了一个薄弱环节。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种省去减速机、提高传动效率、缩短传动链、增强***运行可靠性、结构简单的起重机走行机构的直驱式电动机拖动***，以克服现有技术存在的不足。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种起重机走行机构的直驱式电动机拖动***，其特征在于：包括有

永磁同步电动机，其电动机极数提高到足以将电动机转速降低到5-100r/min；

变频电源，连接所述永磁同步电动机的接线装置；

行车轮，直接安装在所述永磁同步电动机的转子支撑轴的输出端上。

本发明通过将永磁电动机的电动机极数提高，并采用变频电源供电，实现了电机的低速运行，能输出较大的转矩，直接驱动负载工作，这样可以取消减速机，缩短了整个拖动***的传动链，提高了***的工作效率，并且结构更加简单，增强了***运行可靠性。

为了进一步缩短传动链，提高***效率，在本发明的进一步改进中，还增加有电磁制动器，该电磁制动器直接安装在永磁同步电动机的转子上。

在本发明中，所述转子由转子支撑铁安装在转子支撑轴上，所述转子支撑铁表面安装隔磁钢圈，所述隔磁钢圈表面沿圆周间隔分布安装有转子磁极，所述转子磁极之间嵌有永磁体。采用所述结构，可以避免永磁体在永磁同步电动机装配时与定子铁心的碰撞而破碎，本发明通过转子磁极和隔磁钢圈共同保护永磁体，避免其在装配时损坏。

采用上述技术方案，本发明的起重机走行机构的直驱式电动机拖动***具有省去减速机、提高传动效率、缩短传动链、增强***运行可靠性、结构简单、维护方便的优点。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明：

图1为本发明的***结构图。

图2为本发明采用的永磁同步电动机的转子结构示意图。

图中：

100，永磁同步电动机 1，壳体 2，定子绕组 3，定子铁心5，转子 5-1，转子磁极 5-2，隔磁钢圈 5-3，转子支撑铁5-4，转子支撑轴 6，行走轮 7，起重机走行机构固定座8，接线装置 9，电磁制动器 10，变频电源

具体实施方式

如图1所示，本发明的起重机走行机构的直驱式电动机拖动***，包括有永磁同步电动机100，行车轮6和变频电源10。

其中永磁同步电动机1包括壳体1，定子绕组2、定子铁心3、永磁体4、转子5、接线装置8，电磁制动器9。永磁同步电动机100的壳体1固定在起重机走行机构固定座7上，定子铁心3直接用螺栓安装在壳体1上，定子绕组2分布在定子铁心3上，转子5安装在定子铁心3的内部。

如图2所示，转子5包括转子磁极5-1，隔磁钢圈5-2，转子支撑铁5-3，转子支撑轴5-4。其中，转子支撑铁5-3安装在转子支撑轴5-4上，隔磁钢圈5-2通过螺栓安装在转子支撑铁5-3的表面，转子磁极5-1用螺栓间隔固定在隔磁钢圈5-2的圆周表面上。结合图1所示，将永磁体4塞到转子磁极5-1之间的间隙中。采用所述结构，可以避免永磁体在永磁同步电动机装配时与定子铁心的碰撞而破碎，本发明通过转子磁极和隔磁钢圈共同保护永磁体，避免其在装配时损坏。并且该转子结构与直流电机相比，大大减低了转子的质量和转子结构的复杂程度；与冶金起重用三相异步电动机相比，节省了集电环、高端盖等零部件，为生产和安装带来了很多便利。

再如图1所示，行车轮6采用轴套式行车轮6，直接安装在永磁同步电动机100的转子支撑轴5-4的输出端。为了实现省去减速机的目的，通过提高电动机磁极的措施，使永磁同步电动机的转速减低到5-100r/min。另外，变频电源10通过电源引线连接永磁同步电动机100的接线装置8，实现永磁同步电动机的变频起动。变频起动过程平稳，性能优越。取消了起动绕组，不但可以降低成本，还能降低加工难度，提高节能效果。这样的低转速完全可以实现直接驱动负载的目的，在实际使用中，通过变频电源10根据实际使用情况将转速微调到确定的值。

在本实用新型的实施例中，提高电动机磁极数，使永磁同步电动机的转速降低，再通过降低频率可达到原通过减速机所能达到的低速度，如申请人具体设计的TYP355L-6022kW规格电机，在50Hz频率时，对应的转速为100r/min；通过变频器将频率调整为20Hz时，对应的转速降为40r/min，就达到了原通过减速机所能达到的低速。

本发明通过增加永磁同步电动机的转子磁极极数，采用变频电源供电，实现电动机的低俗运行，输出较大的转矩，直接驱动负载工作，取消减速机，缩短整个传动***的传动链，提高了工作效率。

电磁制动器9安装在永磁同步电动机100壳体1内部的转子5上。电磁制动器9直接安装在永磁同步电动机100壳体1内部的转子5的转子上，使电磁制动器与电动机“合二为一”，实现了***的直接制动，结构更简单，实用，占地空间小，进一步缩短了传动链，提高了整个***的效率。

以上就是本发明的起重机走行机构的直驱式电动机拖动***，该***具有如下优点：

1、节省减速机、联轴器、转动杆等部件，电动机转子输出轴直接安装到起重机走行机构的轴套式行车轮上，真正实现了“直驱”。此***传动链短，更简单、实用、提高了整个***的效率。

2、采用电磁制动器直接安装在电动机上，使电磁制动器与电动机“合二为一”，实现了***的直接制动，结构更简单，实用，占地空间小，进一步缩短了传动链，提高了整个***的效率。

3、没有整流子和碳刷这一薄弱环节，保证了电机的可靠运行和降低了运行消耗。

4、由于采用永磁同步电动机，功率因数高，可达0.9-1，极大地节省了电能。

5、动态品质好，***可在四象限平滑过渡和无极调速。

6、由于机械性能好，故起动转矩大。

7、永磁同步电动机的价格低于直流电动机；

8、调速范围宽。

因此，该起重机走行机构的直驱式电动机拖动***应该是起重机走行机构的必然发展方向。

但是，本领域技术人员应该认识到，上述的具体实施方式只是示例性的，是为了更好的使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制，只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利包括的范围。

Claims

1.一种起重机走行机构的直驱式电动机拖动***，其特征在于：包括有

变频电源，连接所述永磁同步电动机的接线装置；

2.根据权利要求1所述的起重机走行机构的直驱式电动机拖动***，其特征在于：还增加有电磁制动器，该电磁制动器直接安装在永磁同步电动机的转子上。

3.根据权利要求1或2所述的起重机走行机构的直驱式电动机拖动***，其特征在于：所述转子由转子支撑铁安装在转子支撑轴上，所述转子支撑铁表面安装隔磁钢圈，所述隔磁钢圈表面沿圆周间隔分布安装有转子磁极，所述转子磁极之间嵌有永磁体。

4.根据权利要求1所述的起重机走行机构的直驱式电动机拖动***，其特征在于：所述行车轮为轴套式行车轮。