CN103511617B - 可变扭矩电动机节能器机构 - Google Patents

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Abstract

本发明的名称为可变扭矩电动机节能器机构。属于电动机机械变扭机构技术领域。它主要是解决现有大中型电动机在使用中存在启动困难、设备正常运转时电动机的功率富余量过大的问题。它的主要特征是：变扭器包括输入轴、输出轴和中间轴，以及七组传动齿轮和换档机构；输入轴（7）上齿轮（8）与中间轴（10）上的齿轮（9）构成常啮合第一级传动齿轮，中间轴（10）与输出轴（23）上的六组齿轮组成二级传动，最终实现六种工作状态；输入轴与离合器连接，输出轴外端装有皮带轮，换档机构包括上盖总成和顶盖总成，通过滑动输出轴上的齿套完成。本发明具有提升大型电动机启动性能和大型提高电动机工作效率的特点，主要是与高压大中型电动机配套使用。

Description

可变扭矩电动机节能器机构
技术领域
本发明属于电动机机械变扭机构技术领域。具体涉及一种可与在工况比较苛刻、且长时间不间断工作环境中使用的高压大中型电动机配套的可变扭矩电动机节能器机构。
背景技术
众所周知，在冶金、化工、石油、轻工、市政等领域，有大量的高压大中型电动机使用，如钢铁厂绕结风机、水泥厂的磨机、油田的抽油机等。所述大中型电机在使用过程中，使用工况比较苛刻，长时间不间断的工作，并且大都处于野外环境，而且电机与设备大多采用皮带轮传输动力，有非常大的径向力，普通的汽车用变速器，无法适应该领域。大型电动机在使用过程中均存在以下两个问题。
一是启动困难。这些电动机主要采用全压直接启动、高压自耦变压器或高压电抗器降压启动等方式，这些方式分别存在着自身难以克服的困难和问题，影响着电动机的高效运行，造成投资大，耗电高，企业效率低下等。
大型电动机启动时启动电流很大，易烧电动机，同时电动机启动时对电网影响大，电网压降较高，易影响其它设备的正常运行。如果电动机采用降压启动，启动电流较小，但是　电动机的转矩也会减小，电动机的转矩克服不了负载转矩，不能够启动负载。
二是设备正常运转时电动机的功率富余量过大。这为了解决电动机启动困难，避免启动时的大电流对电动机的冲击甚至严重过热，烧毁电动机，在选用电动机时，会采用额定功率较大的电动机，造成项目投资的浪费及生产时电能的损耗。
中国实用新型专利“一种电机启动机”（公开号为CN203348521U，公开日期为2008年04月16日。）公开了一种电机启动机，该电机启动机包括电机1，电机1的主轴4外的箱体内为行星齿轮组5，行星齿轮组5通过离合器11同输出轴20相连。
因此，为了解决上述大中型电动机使用过程中的问题，本项目研究了一种电动机机械变扭机构，可很好解决大中型电动机使用过程中的问题。
发明内容
本发明的目的就是提供一种可安装在大型电动设备上，提升电动机启动性能和提高电动机工作效率的可变扭矩电动机节能器机构。
本发明的技术解决方案是：一种可变扭矩电动机节能器机构，其特征在于：包括变扭器、中间壳体及装于中间壳体内的离合器；所述的变扭器包括输入轴、输出轴和中间轴三根传动轴，以及构成两级传动机构的七组传动齿轮和换档机构，其中，输入轴上的第0.1齿轮与中间轴上的第0.2齿轮构成常啮合第一级传动齿轮，中间轴上的第1.1齿轮与输出轴上的第1.2齿轮构成第一组速比的二级传动齿轮，类似，第二组速比的二级传动齿轮为中间轴上的第2.1齿轮与输出轴上的第2.2齿轮，第三组速比的二级传动齿轮为中间轴上的第3.1齿轮与输出轴上的第3.2齿轮，第四组速比的二级传动齿轮为中间轴上的第4.1齿轮与输出轴上的第4.2齿轮，第五组速比的二级传动齿轮为中间轴上的第5.1齿轮与输出轴上的第5.2齿轮，第六组速比的二级传动齿轮为中间轴上的第6.1齿轮与输出轴上的第6.2齿轮；输入轴与离合器连接，输出轴外端装有皮带轮，皮带轮外端安装有辅助支撑；换档机构包括上盖总成和顶盖总成，其中安装在上盖中的拨叉和拨叉轴总成与输出轴上的滑动齿套连接，选换档机构最终通过拨动滑动齿套进行档位选择；所述的中间壳体的两侧连接端口分别与电动机、变扭器的壳体连接端口相配合。
本发明的技术解决方案中所述的皮带轮外端安装有辅助支撑。
本发明的技术解决方案中所述的六组传动齿轮为不同的传动速比。
本发明的技术解决方案中所述的六组二级传动齿轮最终输出的传动速比分别为8、4.01、2.81、2.02、1.6、1.39。
本发明由于采用由输入轴、输出轴、中间轴、六组传动齿轮和换档机构构成的一套齿轮变速机构作为机械变扭机构，并通过离合器与大型电动机联接，通过皮带轮动力输出，因而根据：T（转矩）=9550×P（功率）/n（转速），知电动机功率P一定时，要提高电动机转矩T，可以通过降低电动机转速n来实现，可通过选换档机构，选择合适的变扭倍率，将电动机的动力放大输出，随着负载设备转速逐渐增高，负载扭矩降低，逐级提高输出转速，最终电动机与变扭机构锁死，完全输出电动机的转矩与转速。
本发明配置在抽油机等大型电动设备上，可在不切断电源的情况下，可切断电动机的动力输出，避免频繁启动电机时的大电流对电动机的冲击，使电动机严重过热甚至烧毁电动机，避免启动电机时的大电流对电网的影响，电网压降较高，易影响其它设备的正常运行。
本发明配置在抽油机等大型电动设备上，可以根据使用设备的负载情况，调整输出到设备的运行扭矩和转速。负载高时，采用大扭矩输出，避免电动机长时间大电流工作而烧毁电动机；负载低时，采用高转速输出，避免电动机工作电流过小。运行扭矩和转速的调整，可是电动机一直在额定功率下工作，提高电动机功率因数，节能降耗。
本发明配置在抽油机等大型电动设备上，通过调整节能器的冲次档位，对抽油机进行抽油冲次的调整，极大的减少劳动强度，提高工作效率。
本发明配置在抽油机等大型电动设备上，调整在大扭矩启动档位时，带动设备运转并及时刹车停止，对抽油机的平衡块进行翻转，便于维修等工作。
本发明配置在抽油机等大型电动设备上，由于电动的变扭器与设备是通过皮带连接，变扭器在工作过程中，会受到比较大的径向力，所以在变扭器皮带轮的外侧，增加辅助支撑，提高变扭器输出轴的刚性。
本发明具有提升大型电动机启动性能和大型提高电动机工作效率的特点。本发明主要是与在工况比较苛刻、且长时间不间断工作环境中的高压大中型电动机配套使用。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明变扭器部分的结构示意图。
具体实施方式
如图1、图2所示。本发明可变扭矩电动机节能器机构包括变扭器4、中间壳体2及装于中间壳体2内的离合器3。变扭器4包括输入轴7、输出轴23和中间轴10三根传动轴，以及构成两级传动机构的七组传动齿轮和换档机构，输出轴23外端安装有皮带轮5。其中，输入轴7上的第0.1齿轮8与中间轴10上的第0.2齿轮9构成常啮合第一级传动齿轮，中间轴10上的第1.1齿轮11与输出轴23上的第1.2齿轮12构成第一组速比的二级传动齿轮，类似，第二组速比的二级传动齿轮为中间轴10上的第2.1齿轮13与输出轴23上的第2.2齿轮14，第三组速比的二级传动齿轮为中间轴10上的第3.1齿轮15与输出轴23上的第3.2齿轮16，第四组速比的二级传动齿轮为中间轴10上的第4.1齿轮17与输出轴23上的第4.2齿轮18，第五组速比的二级传动齿轮为中间轴10上的第5.1齿轮19与输出轴23上的第5.2齿轮20，第六组速比的二级传动齿轮为中间轴10上的第6.1齿轮21与输出轴23上的第6.2齿轮22。输入轴7与离合器3连接，输出轴23外端装有皮带轮5，皮带轮5外端安装有辅助支撑6。换档机构包括上盖总成24，顶盖总成25，通过选择四根拨叉轴并拨动拨叉轴26，拨叉轴26带动安装的输出轴上的齿套，将输出轴上的第1.1齿轮11、第2.2齿轮14、第3.2齿轮16、第4.2齿轮18、第5.2齿轮20、第6.2齿轮22其中一个齿轮用内花键齿套固定在输出轴上，此时输出对应齿轮组的转速。一组一级传动齿轮和六组二级传动最终输出不同的传动速比。六组二级传动齿轮最终输出的传动速比分别为8、4.01、2.81、2.02、1.6、1.39。
电动机1和变扭器4通过中间壳体2连接，动力通过花键和离合器3进行传递和切断，变扭器4可进行多个扭矩和转速的变换，动力输出通过皮带轮5，并且在皮带轮外端安装辅助支撑6。
六组二级传动齿轮最终输出的传动速比分别为8、4.01、2.81、2.02、1.6、1.39，6种不同的传动速比配比皮带轮，实现6种输出模式，对应如抽油设备的冲程数，1、2、3、4、5、6冲程。

Claims (4)

1.一种可变扭矩电动机节能器机构，包括中间壳体（2）及装于中间壳体（2）内的离合器（3），其特征在于：还包括变扭器（4）；所述的变扭器（4）包括输入轴（7）、输出轴（23）和中间轴（10）三根传动轴，以及构成两级传动机构的七组传动齿轮和换档机构，其中，输入轴（7）上的第0.1齿轮（8）与中间轴（10）上的第0.2齿轮（9）构成常啮合第一级传动齿轮，中间轴（10）上的第1.1齿轮（11）与输出轴（23）上的第1.2齿轮（12）构成第一组速比的二级传动齿轮，第二组速比的二级传动齿轮为中间轴（10）上的第2.1齿轮（13）与输出轴（23）上的第2.2齿轮（14），第三组速比的二级传动齿轮为中间轴（10）上的第3.1齿轮（15）与输出轴（23）上的第3.2齿轮（16），第四组速比的二级传动齿轮为中间轴（10）上的第4.1齿轮（17）与输出轴（23）上的第4.2齿轮（18），第五组速比的二级传动齿轮为中间轴（10）上的第5.1齿轮（19）与输出轴（23）上的第5.2齿轮（20），第六组速比的二级传动齿轮为中间轴（10）上的第6.1齿轮（21）与输出轴（23）上的第6.2齿轮（22）；输入轴（7）与离合器（3）连接，输出轴（23）外端装有皮带轮（5）；换档机构包括上盖总成（24）和顶盖总成（25），安装在上盖总成上的拨叉轴总成（26）与输出轴上的齿套（27）连接；所述的中间壳体（2）的两侧连接端口分别与电动机（1）、变扭器（4）的壳体连接端口相配合。
2.根据权利要求1所述的可变扭矩电动机节能器机构，其特征是：所述的皮带轮（5）外端安装有辅助支撑（6）。
3.根据权利要求1或2所述的可变扭矩电动机节能器机构，其特征是：所述的六组二级传动齿轮为不同的传动速比。
4.根据权利要求3所述的可变扭矩电动机节能器机构，其特征是：所述的六组二级传动齿轮最终输出的传动速比分别为8、4.01、2.81、2.02、1.6、1.39。
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