CN1387300A - 无齿轮永磁同步曳引机 - Google Patents

Abstract

一种无齿轮永磁同步曳引机,包括定子、转子及其制动装置,其中机座与定子外壳、支撑套铸成整体,转子的外周壁内侧周向粘贴等半径平行充磁弧形永磁体,转轴固装在转子轴套的轴孔内,定子铁心压装在定子外壳的支撑套外周上,将定子外壳和转子通过轴承支撑连接在一起,并在转轴的后端位于定子外壳内组装旋转编码器,双向推力电磁开闸制动器置于机座两制动臂之间,铰接在制动臂上的闸瓦吻合接触在转子的外周壁对称两侧,曳引轮固装在转子端部台肩上。它结构紧凑,工艺性好,加工方便,体积小,气隙磁场谐波含量小,噪声低,低速运行平稳,可靠性高。在提高曳引机效率的同时,还可降低控制***变频器容量,减少整个曳引驱动***成本。

Description

无齿轮永磁同步曳引机

技术领域

本发明涉及一种电梯驱动***用的曳引机，特别是一种适用于小机房和无机房电梯曳引驱动的无齿轮永磁同步曳引机。该机可广泛应用于其它需要低速大扭矩运行场合。

背景技术

传统的电梯驱动***主要采用电机(感应电机)带动减速机的传动方式，其不仅传动效率低，而且由于减速机的存在，使整个驱动***的体积增大，即***的传输力能密度降低，同时减速机齿轮自身存在的缺陷，给驱动***要求的低速稳定性、机械噪音等诸多技术问题带来不良的影响。

随着现代控制理论与技术的发展和永磁电机设计制造技术的进步，电梯曳引驱动技术也得到了迅速发展。采用永磁同步电动机直接驱动的无齿轮曳引机已经得到了实际应用。与传统异步曳引机相比，永磁同步曳引机取消了齿轮减速箱，实现了电梯的无齿轮直接驱动，大大提高了***的传动效率，减小***整体体积，并使传动***在振动、噪音和低速平稳性等运行性能方面得到改善。无齿轮永磁同步曳引机最终取代传统有齿轮异步曳引机已成为电梯曳引驱动的必然发展趋势。

据有关文献资料介绍，该类型曳引机采用的都是分离组合件。其主要结构为：

(1)机座外壳、定子铁心固定架和转轴支撑架是由多个分离部件组合而成；

(2)转子和曳引轮的固定采用装配联接形式，是以曳引轮作为转子的支架，由螺栓联接，将转子固定在曳引轮上，曳引轮既要传递扭矩又要支撑转子旋转；

(3)制动部件的制动臂和刹车片为固定整体联接部件；

(4)旋转编码器装配机壳外部。

由其结构带来的不足和缺陷如下：

(1)就机座而言，分离部件的组合结构，使机械加工难度相对增加，工艺性比较复杂。这既要保证各部件之间装配尺寸的精度公差要求，又要保证相关部件的形、位公差，且装配精度与同心度很难保证。特别是采用装配联接结构，不仅部件多，结构尺寸相对增大，增加制造成本，而且整体机械强度降低，将影响整机使用性能和使用寿命。

(2)转子和曳引轮的固定采用装配联接形式，使得曳引机的整体性变差，同心度较低，严重时曳引机将无法工作。当更换曳引轮时，需要整机分离，装配精度很难保证。更因曳引轮与轴的装配联接方式，使得曳引轮受力中心与前轴承的支撑中心距增大，轴的抗弯强度降低，一旦螺栓松动，制动失效，曳引机将无法工作，严重时会造成事故。

(3)制动臂与刹车片的整体固定联接结构，不仅加工精度要求高、装配质量差，而且当刹车片与制动轮接触不良时很难进行调整，影响制动效果。

(4)编码器装配在机座外侧，使整机结构尺寸增大，而且编码器裸露在外部，容易损坏。

电梯曳引驱动***由曳引机及其控制***组成，如何进一步提高曳引机力能密度，减小曳引机体积，使之满足小机房甚至无机房需要，并降低整个曳引驱动***成本，已成为工程技术人员研究的重要课题和新期望。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效、高力能密度外转子结构的无齿轮永磁同步曳引机，它结构紧凑，工艺性好，加工方便，体积小，气隙磁场谐波含量小，噪声低，低速运行平稳，可靠性高。在提高曳引机效率的同时，还可降低控制***变频器容量，减少整个曳引驱动***成本。

本发明的目的是这样实现的：该装置包括定子、转子及其制动装置，其中机座与定子外壳、支撑套铸成整体，转子的外周壁内侧周向粘贴等半径平行充磁弧形永磁体，转轴固装在转子轴套的轴孔内，定子铁心压装在定子外壳的支撑套外周上，将定子外壳和转子通过轴承支撑连接在一起，并在转轴的后端位于定子外壳内组装旋转编码器，在机座的两侧分别设置带有闸瓦的制动臂，双向推力电磁开闸制动器置于机座上部两制动臂之间，铰接在制动臂上的闸瓦吻合接触在转子的外周壁对称两侧，曳引轮固装在转子端部台肩上。

上述定子铁心和转子永磁体为不等长结构，转子永磁体长于定子铁心3％～15％。

采用等半径平行充磁弧形结构的转子永磁体，极弧系数为0.75～0.95。

定子绕组采用分数槽绕组，定子铁心斜0.5-1.5个定子齿距。

由于本发明采用转子永磁体比定子铁心稍长的外转子结构，所以显著提高曳引机的力能密度；在相同负载转矩下，有效地降低了变频器输出电流，降低曳引驱动***造价。曳引机抱闸制动轮与外转子为一体化铸件结构，曳引轮与抱闸制动轮固定在一起，并与双向推力电磁开闸制动器共同构成结构简单、可靠的制动***。转子永磁体采用等半径平行充磁弧形结构，均匀粘贴在转子外周壁内侧，极弧系数为0.75～0.95，有效地改善了气隙磁场波形；定子铁心斜槽和定子绕组采用分数槽，有效地削弱了气隙磁场谐波含量，提高了曳引机运行平稳性。机座与定子外壳、支撑套铸成整体，定子铁心压装在定子外壳的支撑套外周上，定子外壳既是定子的固定支架，又是支撑转子的轴承支撑架。因此，其整体强度高，易于加工，工艺性好，一次装卡就可完成全部加工，而且形、位公差易保证，减少了联接部件，整体结构尺寸小，结构紧凑，机加成本降低。转子、制动轮和转子支撑轴套的整体式结构，使得转子结构更简单，可靠性和工艺性更高，特别是支撑轴套上装有轴承，在曳引机承受力的作用和输出扭矩时，使得受力点和支撑点力矩减小，结构受力更合理，而且支撑轴套与转轴的复合装配结构，使曳引机轴的整体抗弯强度高，刚度大，整机装配性能好，整体性强。曳引轮只作为一个独立的部件，固定联接在作为制动轮的整体式转子端部台肩上，即转子支撑轴套外的轮毂上，拆卸方便，不影响整机的原装配性能，可靠性高。

制动部分的制动臂和闸瓦采用铰接方式，易于调节，装配方便，效果好，而且制动可靠性高。

编码器采用内置式，将编码器安装在转轴的后端位于定子外壳内，编码器得到了保护，不易因运输、搬运而损坏，而且整机的结构尺寸大大减小。

附图说明

以下结合附图对本发明作进一步描述。

图1是本发明一种具体结构示意图。

图2是图1的侧视图。

图3为转子磁极结构示意图。

具体实施方式

根据图1-3详细说明本发明的具体结构。该装置包括定子、转子及其制动装置，其中机座1与定子外壳6、支撑套12铸成整体，其规格形状应视具体使用要求确定。转子的外周壁9、端部台肩11、轴套14三部分铸成整体，同样，其规格形状也应视具体使用要求确定。转子的外周壁9内侧周向粘贴等半径平行充磁弧形永磁体7，其极弧系数为0.75～0.95。转轴2一端固装在转子轴套14轴孔内，另一端利用轴承组装在轴承套4内。定子铁心5压装在定子外壳6的支撑套12外周上。将定子和转子通过轴承13支撑连接在一起。其中定子绕组采用分数槽绕组，定子铁心斜0.5-1.5个定子齿距。定子铁心5和转子永磁体7为不等长结构，转子永磁体7长于定子铁心5约3％～15％。在转轴2的后端位于定子外壳6内组装有旋转编码器3。根据曳引机标准，曳引机的制动***必须装有两个独立的制动部件，在一侧失效时，另一侧的制动部件能满足使曳引机减速制动的要求。因此，在机座1的两侧分别设置带有闸瓦16的制动臂15，双向推力电磁开闸制动器8置于机座1上部两制动臂15之间，铰接在制动臂15上的闸瓦16吻合地接触在转子外周壁9的对称两侧，构成可靠的制动***。曳引轮10固装在转子端部台肩11上。

本发明的一个实施实例为曳引机额定载荷1吨，提升速度1.75m/s，曳引轮悬挂方式2∶1绕法。在该实例中，曳引机转子永磁体7比定子长5mm，采用等半径平行充磁的钕铁硼永磁体，极弧系数为0.93；定子绕组采用每极每相槽数为1.2的分数槽绕组，定子铁心斜1个定子齿距，有效地削弱了气隙磁场谐波含量，保证了曳引机低速运行平稳；曳引机力能密度高，气隙磁场基波磁密达1.15T；曳引机体积小，重量轻，性能/价格比优异。

本发明还可广泛应用于其它需要低速大扭矩运行场合，并可根据不同工况分别采用不同的制动方式，如断电制动、给电制动、离合器以及盘式平面制动等，以满足驱动机械的要求。

Claims (4)

1、一种无齿轮永磁同步曳引机，包括定子、转子及其制动装置，其特征在于：机座与定子外壳、支撑套铸成整体，转子的外周壁内侧周向粘贴等半径平行充磁弧形永磁体，转轴固装在转子的轴套轴孔内，定子铁心压装在定子外壳的支撑套外周上，将定子外壳和转子通过轴承支撑连接在一起，并在转轴的后端位于定子外壳内组装旋转编码器，在机座的两侧分别设置带有闸瓦的制动臂，双向推力电磁开闸制动器置于机座上部两制动臂之间，铰接在制动臂上的闸瓦吻合接触在转子的外周壁对称两侧，曳引轮固装在转子端部台肩上。

2、根据权利要求1所述的永磁同步曳引机，其特征在于：电动机的定子铁心和转子永磁体为不等长结构，转子永磁体长于定子铁心3％～15％。

3、根据权利要求1所述的永磁同步曳引机，其特征在于：采用等半径平行充磁弧形结构的转子永磁体，极弧系数为0.75～0.95。

4、根据权利要求1所述的永磁同步曳引机，其特征在于：定子绕组采用分数槽绕组，定子铁心斜0.5-1.5个定子齿距。

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