CN106629353B - 一种永磁同步无齿轮曳引机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种永磁同步无齿轮曳引机，包括机座，所述机座上设置有主轴以及绕主轴布置的定子，所述主轴上安装有绕主轴转动并兼做曳引轮的转子，转子的轴向端面上设有与定子相配合的永磁体，在主轴远离转子的一端设有第一安装位，在机座背向转子一侧设有第二安装位，至少一安装位处设有感测转子运动的信息采集装置，所述转子上固定有与信息采集装置相作用的触发元件。本发明提供的永磁同步无齿轮曳引机，轴向尺寸更短，运转平稳，噪音小，安全可靠，通用性好。

Description

一种永磁同步无齿轮曳引机

技术领域

本发明涉及电梯技术领域，具体涉及一种永磁同步无齿轮曳引机。

背景技术

超薄永磁同步无齿轮曳引机安装在井道内的导轨上，因在高度方向上不额外占用井道空间，已被市场认可，需求量日益巨增。

通常情况下，电梯曳引机需要配置编码器，编码器与曳引机旋转部件进行机械连接，将曳引机旋转的信息传递到电梯控制***。现有技术中曳引机通常仅设置一个编码器安装位，装配一种编码器，诸如仅配置光电编码器或磁环编码器。但每种编码器的安装结构不同，客户不能根据控制柜需求选择合适的编码器进行安装，导致曳引机的通用性较差，增加额外成本。而且外露设置的编码器增加了曳引机的轴向尺寸，这与曳引机要求的超薄机身是相悖的。

常规的永磁同步无齿轮曳引机为径向磁场，载荷径向，轴承只承受径向力。小载重主机的轴承配置采用两个深沟球轴承，对于大载重主机而言，因深沟球轴承额定动负荷不足，轴承配置采用一个调心滚子轴承和一个深沟球轴承。计算轴承的寿命时只需满足径向力即可。

超薄永磁同步无齿轮曳引机为轴向磁场，载荷径向，因轴向磁拉力一直存在并作用于轴承，轴承须同时承受径向力和轴向力，轴承的受力状态不同于径向磁场的常规永磁同步无齿轮曳引机。轴承的宽度受到曳引机轴向长度的限制。

目前市场上的超薄永磁同步无齿轮曳引机，轴向磁场的电磁技术已逐步成熟。轴承配置采用两个深沟球轴承的居多，因轴承噪音大而返厂维修的主机很多。也可采用其他轴承配置，例如，一个调心滚子轴承和一个深沟球轴承，调心滚子轴承用来承受大的径向力和轴向力，但是调心滚子轴承的轴向游隙为0.3～0.6mm，公差范围很大，会直接影响轴向磁场气隙1.5mm的一致性。

发明内容

本发明提供了一种永磁同步无齿轮曳引机，轴向尺寸更短，运转平稳，噪音小，安全可靠，通用性好。

一种永磁同步无齿轮曳引机，包括机座，所述机座上设置有主轴以及绕主轴布置的定子，所述主轴上安装有绕主轴转动并兼做曳引轮的转子，转子的轴向端面上设有与定子相配合的永磁体，在主轴远离转子的一端设有第一安装位，在机座背向转子一侧设有第二安装位，至少一安装位处设有感测转子运动的信息采集装置，所述转子上固定有与信息采集装置相作用的触发元件。

所述触发元件与转子同步转动，所述信息采集装置用于采集触发元件的信号，从而获得转子的转动状态信息。信息采集装置和触发元件相互配合，共同完成编码器的功能。

本发明提供的永磁同步无齿轮曳引机，同时预留两个信息采集装置的安装位，可以根据客户的不同控制柜需求，选择合适的信息采集装置进行安装。

所述机座与主轴固定连接，或机座与主轴为一体结构，所述机座上设有沿主轴轴线布置的第一通道，以及与主轴错位布置的第二通道，在机座背向转子一侧设有与第一通道位置相应的第一安装位，以及与第二通道位置相应的第二安装位；所述第一安装位与第一通道位置相应，所述第二安装位与第二通道位置相应。

所述第一通道和第二通道可以为贯穿机座的通孔，也可以为开设在机座上的盲孔。为了减小轴向尺寸，以及方便信息采集装置的安装，所述第一通道和第二通道均贯穿机座。

所述第一通道和第二通道错位布置，是指第一通道沿主轴的轴线方向布置，第二通道偏离主轴的轴线方向布置。

本发明提供的永磁同步无齿轮曳引机采用轴向磁场，定轴结构，与转轴结构相比，轴向尺寸更短，运行更稳定，且效率更高。

作为优选，所述主轴远离转子的一端和机座背向转子一侧均设有凹陷区，所述第一安装位和第二安装位分别位于对应的凹陷区内。

第一安装位和第二安装位分别处于对应的凹陷区内，信息采集装置安装完毕后，完全沉于凹陷区内，不会在机座背向转子一侧造成凸起。

作为优选，所述第一安装位和第二安装位对应的凹陷区的内壁均设有安装台阶，所述信息采集装置固定在对应的安装台阶上。

所述安装台阶用于限定信息采集装置的安装位置的，保证信息采集装置的定位精确。

作为优选，所述机座由主轴外周沿径向向外延伸，且外缘部位朝向转子一侧弯折将转子半包围。

为了增加机座的强度，优选地，所述机座的外缘部位为增厚的加强区。

作为优选，所述机座在邻近主轴处朝靠近转子的方向偏移，机座在偏移区域形成环绕主轴分布的环形沉降区，所述第二安装位处在环形沉降区内。

机座为盘状，所述环形沉降区围绕主轴布置，第二安装位处于环形沉降区中。

作为优选，所述转子通过并排布置的两列轴承安装在主轴上，其中朝向机座一侧为四点接触球轴承，背向机座一侧为单列圆柱滚子轴承。

所述两列轴承可以为一个整体，也可以采用并排布置且相互贴靠的两个轴承，其中一个轴承为四点接触球轴承，另一个轴承为单列圆柱滚子轴承。

四点接触球轴承，单个轴承可代替正面组合或背面组合的角接触球轴承，比同规格的双列角接触球轴承占用的轴向空间少。四点接触球轴承由于是双半内圈(或外圈)，装球数量增多，具有较大的承载能力，可以承受径向负荷和双向轴向负荷，限制两个方向的轴向位移，适用于承受纯轴向负荷或以轴向负荷为主的轴向、径向联合负荷。

将四点接触球轴承安装在朝向机座一侧(即安装永磁体的一侧)，用以承担以轴向负荷为主的轴向、径向联合负荷。四点接触球轴承与其它球轴承相比，当径向游隙相同时，具有轴向游隙较小的特点，因此，能更好的保证定子和转子之间的磁场气隙。

单列圆柱滚子轴承，滚子与滚道为线接触，径向承载能力大，适用于承受重负荷与冲击负荷，单列圆柱滚子轴承安装在曳引轮的下方承担重负荷。在径向负载作用下，转子受向下力的作用，转子的最上端前倾，即转子的最上端相对远离定子，造成磁场上下气隙不均。单列圆柱滚子轴承为线接触承载，比点接触的球轴承和带有调心功能的调心滚子轴承相比，能更好的防止和纠正转子最上端的前倾。

两个轴承并排且相互贴靠安装，在满足轴承承载力的前提下，主机结构可以由原来的简支结构转变为悬臂结构，使曳引机的轴向尺寸更短。

本发明的轴承配置合理，既能承受大的径向力，也能承受大的轴向力，使轴承承载由原来的重载变为轻载，在轴向长度不变的情况下，提高了曳引机的可靠性，且与同类产品相比轴向尺寸更短，能充分满足无机房主机小空间的安装要求。

作为优选，所述转子上固定有遮挡所述两列轴承的前轴承盖和后轴承盖，其中前轴承盖位于转子背向机座的一侧，后轴承盖位于转子朝向机座的一侧。

利用前轴承盖和后轴承盖的止口控制轴承与曳引轮承载中心的位置，以此来保证轴承的受力更优，使轴承受力由重载变为轻载，确保轴承的疲劳寿命更长。

作为优选，所述信息采集装置包括位于第一安装位内的第一编码器，所述转子上与第一编码器相应的触发元件为固定在前轴承盖上的连杆，该连杆贯穿主轴且与第一编码器内的码盘联动。

所述第一编码器为光电编码器，连杆与转子以及码盘同步转动，通过读取码盘的转动，得到转子的转动速度。

作为优选，所述信息采集装置包括位于第二安装位内的第二编码器，所述转子上与第二编码器相应的触发元件固定在所述后轴承盖上。

所述第二编码器为磁环编码器，磁环与转子同步转动，通过读取磁环的转动，得到转子的转动速度。

编码器通常包括：与待测转速部件同步转动的活动件，以及检测活动件转动信号的静止件，本发明中的第一安装位和第二安装位严格意义上来讲，用于安装编码器的静止件，活动件部分安装在转子上。为了表述的简洁，以编码器或信息采集装置指代编码器的静止件，以触发件指代活动件。

本发明提供的永磁同步无齿轮曳引机，机械加工装配以及维修方便；可同时配置光电编码器和磁环编码器，满足不同的控制柜需求；轴承配置合理，承载性能良好，运行稳定可靠，噪音小，安全可靠，节能高效；采用定轴结构，轴向磁场，轴向尺寸更短，效率更高。

附图说明

图1为本发明永磁同步无齿轮曳引机的剖面示意图；

图2为图1中的A向视图；

图3为本发明永磁同步无齿轮曳引机中机壳的剖面示意图；

图4为本发明永磁同步无齿轮曳引机中转子的剖面示意图。

图中：1、定子铁芯；2、机座；3、固定板；4、磁环编码器；5、支架；6、光电编码器；7、环形沉降区；8、底座；9、大端盖；10、小端盖；11、连杆；12、四点接触球轴承；13、单列圆柱滚子轴承；14、转子；14a、转子磁轭；14b、曳引轮；15、加强区；16、制动器；17、圆柱；18、主轴；19、磁钢；20、后轴承盖；21、磁环。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明永磁同步无齿轮曳引机做详细描述。

如图1所示，一种永磁同步无齿轮曳引机，包括机座2，机座2上固定有主轴18以及绕主轴18布置的定子，主轴18上安装有兼做曳引轮14b的转子14，转子14的轴向端面上设有与定子相配合的磁钢19。

如图1、图3所示，机座2与主轴18为一体结构，机座2由主轴18外周沿径向向外延伸，形成盘状，盘状的外缘部位朝向转子14一侧弯折将转子14半包围。机座2的盘状平面与主轴18垂直设置，曳引机运行时，主轴18不转动。

为了提高机座2的强度，机座2在邻近主轴18处朝靠近转子14的方向偏移，机座2在偏移区域形成环绕主轴18分布的环形沉降区7，机座2的外缘部位为增厚的加强区15。

如图2所示，机座2的两侧安装有制动器16，制动器16相对于机座2的竖直中心线对称布置，机座2的底面延展为底座8，通过贯穿底座8的螺栓固定曳引机，机座2的顶部安装有辅助固定的圆柱17，防止曳引机倾倒。

如图1所示，定子包括定子铁芯1，以及绕置在定子铁芯1上的绕组，定子为圆环状，纵剖面为矩形，定子铁芯1由带状硅钢片单边冲槽卷绕而成，定子铁芯1的一个端面均匀分布有下线槽，另一个端面焊接有若干均匀分布的固定板3，固定板3的端面与下线槽的面相平行。通过贯穿固定板3的螺栓将定子与机座2固定，机座2的盘状的边缘部位与转子14相衔接，将定子包围在机座2与转子14围绕成的空腔中。

如图4所示，转子14为一体结构的转子磁轭14a和曳引轮14b，转子磁轭14a为圆盘状，转子磁轭14a的一个端面上均匀分布有削边的扇形磁钢，另一个端面与曳引轮14b连接。转子磁轭14a的外周面为曳引轮14b的制动面，制动面与制动器16相配合。

转子14通过并排相互贴靠的两个轴承安装在主轴18上，其中朝向机座2一侧为四点接触球轴承12，背向机座2一侧为单列圆柱滚子轴承13。

转子14上固定有遮挡两个轴承的前轴承盖和后轴承盖20，其中前轴承盖位于转子14背向机座2的一侧，后轴承盖20位于转子14朝向机座2的一侧。后轴承盖20通过螺栓固定在转子14上。

前轴承盖包括大端盖9和小端盖10，小端盖10通过螺栓固定在主轴18的对应端面上，大端盖9通过螺栓固定在转子14上。小端盖10遮盖轴承与主轴18相抵靠的一侧，大端盖9遮挡主轴18背向机座2的一端。

机座2上设有沿主轴18轴线布置的第一通道，以及与主轴18错位布置的第二通道；在机座背向转子14一侧设有与第一通道位置相应的第一安装位，以及与第二通道位置相应的第二安装位，第二安装位处在环形沉降区7内。

在机座2背向转子14的一侧设有两个凹陷区，第一安装位以及第二安装位分别处在对应的凹陷区内，各凹陷区的内壁均设有安装台阶，信息采集装置固定在对应的安装台阶上。

第一通道贯穿主轴18，第二通道贯穿机座2，第一通道和第二通道内可以同时安装编码器，或者选择一处安装编码器。

第一安装位用于安装光电编码器6，转子14与光电编码器6相应的触发元件为固定在大端盖9上的连杆11，连杆11贯穿第一通道与光电编码器6内的码盘同步转动。光电编码器6通过支架5固定安装在第一安装位上，支架5与安装台阶相卡合，并通过螺栓固定连接在机座2上。

第二安装位用于安装磁环编码器4，磁环编码器4具有磁感应(或光电感应)的读数头，相应的触发元件为固定在后轴承盖20上的磁环21(或光栅环)。读数头安装在第二通道内，后轴承盖20上设有绕主轴18布置的环形台阶，磁环21(或光栅环)固定在环形台阶上。

本发明提供的永磁同步无齿轮曳引机的组装过程如下：

1)定子装配，用导向销将机座2装在带绕组的定子铁芯1上，用螺栓紧固；翻转使机座2上的主轴18朝上，定子铁芯1设置有线槽的端面垂直于主轴18。

2)转子14装配，转子14先做动平衡测试，安装后轴承盖20并紧固；翻转后使安装轴承的内孔朝上，内孔感应加热，依次装配四点接触球轴承12和单列圆柱17滚子轴承13，安装不带连杆11的大端盖并紧固；冷却到常温，翻转，后轴承盖20朝上，贴磁钢，压装磁环21；翻转，曳引轮14b朝上。转子磁轭14a、曳引轮14b绳槽、与轴承内孔同轴，磁钢面与轴承内孔垂直，保证转子14平行于定子，保证轴向磁场气隙均匀。

3)合套，将转子14通过导向套装在机座2的主轴18上，装小端盖10(不带连杆11的大端盖设有避让孔，不影响小端盖10的安装)并紧固，然后将不带连杆11的大端盖替换为带连杆11的大端盖9，转动曳引轮14b无卡滞。

4)装配其他零部件，机座2立起来，装配光电编码器6或磁环编码器4；安装制动器16；安装接线盒。

Claims (10)

1.一种永磁同步无齿轮曳引机，包括机座，所述机座上设置有主轴以及绕主轴布置的定子，所述主轴上安装有绕主轴转动并兼做曳引轮的转子，转子的轴向端面上设有与定子相配合的永磁体，其特征在于，在主轴远离转子的一端设有第一安装位，在机座背向转子一侧设有第二安装位，至少一安装位处设有感测转子运动的信息采集装置，所述转子上固定有与信息采集装置相作用的触发元件。

2.如权利要求1所述的永磁同步无齿轮曳引机，其特征在于，所述主轴远离转子的一端和机座背向转子一侧均设有凹陷区，所述第一安装位和第二安装位分别位于对应的凹陷区内。

3.如权利要求2所述的永磁同步无齿轮曳引机，其特征在于，所述第一安装位和第二安装位对应的凹陷区的内壁均设有安装台阶，所述信息采集装置固定在对应的安装台阶上。

4.如权利要求1所述的永磁同步无齿轮曳引机，其特征在于，所述机座由主轴外周沿径向向外延伸，且外缘部位朝向转子一侧弯折将转子半包围。

5.如权利要求4所述的永磁同步无齿轮曳引机，其特征在于，所述机座的外缘部位为增厚的加强区。

6.如权利要求4所述的永磁同步无齿轮曳引机，其特征在于，所述机座在邻近主轴处朝靠近转子的方向偏移，机座在偏移区域形成环绕主轴分布的环形沉降区，所述第二安装位处在环形沉降区内。

7.如权利要求1所述的永磁同步无齿轮曳引机，其特征在于，所述转子通过并排布置的两列轴承安装在主轴上，其中朝向机座一侧为四点接触球轴承，背向机座一侧为单列圆柱滚子轴承。

8.如权利要求7所述的永磁同步无齿轮曳引机，其特征在于，所述转子上固定有遮挡所述两列轴承的前轴承盖和后轴承盖，其中前轴承盖位于转子背向机座的一侧，后轴承盖位于转子朝向机座的一侧。

9.如权利要求8所述的永磁同步无齿轮曳引机，其特征在于，所述信息采集装置包括位于第一安装位内的第一编码器，所述转子上与第一编码器相应的触发元件为固定在前轴承盖上的连杆，该连杆贯穿主轴且与第一编码器内的码盘联动。

10.如权利要求8所述的永磁同步无齿轮曳引机，其特征在于，所述信息采集装置包括位于第二安装位内的第二编码器，所述转子上与第二编码器相应的触发元件固定在所述后轴承盖上。