CN1399393A

CN1399393A - 变频无级调速电机

Info

Publication number: CN1399393A
Application number: CN01122800A
Authority: CN
Inventors: 王庆雨; 吴声震
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-07-25
Filing date: 2001-07-25
Publication date: 2003-02-26

Abstract

本发明涉及机、电一体的变频无级调速技术领域。一种将变频器与电动机或变频器与行星减速电动机有机结合一体的变频无级调速电机。其主要技术特征在于：将变频器按功能进行解体后分别安装在电动机的合理位置，充分利用电动机的空间位置和冷却装置及导流锥盘的散热功能，使变频器、电机、减速机融为一体，实现变频无级调速的目的，其优点是：①体积缩小了40～60％；②结构更紧凑，更适宜于和主机配套；③节约金属材料，降低制造成本。

Description

变频无级调速电机

本发明涉及机电一体的无级调速技术领域，一种将变频器与电动机或变频器与行星减速电机有机结合一体的变频无级调速电机。

无级调速传动是指在某种控制的作用下，使机器的输出轴转速可以在两个极值范围内连续变化的传动方式。因此广泛应用于：工艺参数多变的机器，要求转速连续变化的机器，协调生产线上工序之间的机器转速及新产品试制过程中用以探求机器最佳转速等等。无级调速传动主要有电磁式与机械式两大类型(还有一类型为液体式)。由于电磁式与机械式无级调速的效率很低，所以在实际使用中必须串连减速机，其结果构成：电动机—电磁滑差调速器—减速机与电动机—机械式无级调速器—减速机两种串联式机型。这两种串联式长长的机型占据了配套主机的很大一部分空间，显然是最不合理的机型。

变频式无级调速机型，它是利用改变频率实现输出转速的无级调速，它主要由变频器、电动机串联减速机构成，相比之下其机型轴向尺寸较短，重量亦轻，但变频器的价格较为昂贵，使其应用不如机械式广泛。

本发明的目的在于提供一种将变频器与电机或行星减速电机有机结合一体的变频无级调速电机。说明确一点就是开拓一种新的电动机，它不仅可以在高速区进行作功而且亦可以在低速区作功，因为新的电动机集无级调速与减速为一身。

本发明的实施技术方案：(一)将变频器按功能进行解体后，分别安装在电动机的合理位置：功率模块装在轴流风机前的导流锥盘之内而极利于散热；CPU***装置于电机接线盒上盖的内腔；调速操作***装置于电机接线盒上盖的外表面用于生产线现场的无级调速或者装置于配套主机上；实行近距离控制操作，省去变频器塑料盒，省去功率模块的散热片及小轴流风机。

本发明的优点在于集无级调速、电动机及减速机为一体，使原有的电动机—无级变速器—减速机的长长串联机型大大缩短，不仅降低了制造成本，减轻重量，而且使配套主机大为缩小，便于主机安装，同时配套主机重量减轻，成本减少。

下面结合附图进行详细描述：

图1、变频无级调速电机实施例一结构原理图；

图2、变频器结构原理图；

图3、变频无级调速电机实施例二结构原理图；

图4、变频无级调速电机实施例三结构原理图；

图5、变频无级调速电机实施例四结构原理图；

图6、变频无级调速电机实施例五结构原理图；

参照图2与1，实施例一，变频无级调速电动机，其中变频器主要由调速操纵***[22]、CPU***[23]及功率模块[21]组成，电动机主要由机座[1]、定子[2]、转子[3]、轴[4]、两侧端盖[5]、[15]及用以支承轴[4]的两端盖内孔中的轴承[6]、[14]组成。在原电机风扇罩壳[21]内有一轴流风机[19]、风机之前有一导流锥盘[18]，导流锥盘的圆锥外表面上均布辐射状散热筋，散热筋同时起着风向的导流作用，将功率模块[21]装置于导流锥盘的内腔。调速操纵***[22]是单独结构，它既可装置于电机接线盒上盖[24]的外表面上也可装置于配套主机上。CPU控制***装置于接线盒上盖的内腔，或者与功率模块同时装置于导流锥盘内腔。变频器的基本电路包括整流电路和逆变电路，整流电路将工频交流电整流成直流电，逆变电路再将直流电经脉宽调制FWM逆变为频率可调的交流电供电机运转。

异步电动机在额定转速下变频调速时，频率和电压应成正比关系，从而保证输出转矩稳定，超过额定转速后，可提高频率，但额定电压不能提高，这时实现的是恒功率调速，即转速上升，转矩减小。控制回路：外部各信号、指令由CPU控制、运算，经脉宽调制FWM控制逆变器改变电运转参数。

行星减速电动机的特征在于电动机机座[1]内腔靠近输出端处有一圆环壁，圆环壁将机座内腔分隔为长、短二腔，其中长内腔用以装配电动机的定子[2]、转子[3]、轴[4]，与两侧端盖[5]、[15]及端盖内孔中用来支承轴[4]的轴承[6]、[14]构成电动机；短内腔用以装配行星减速部件，行星减速采用K-H-V传动形式，亦即由中心轮、转臂与输出轴组成。一些理论专著中将行星齿轮传动、摆线针轮行星传动、渐开线少齿差行星传动及谐波齿轮传动列入行星传动范畴，因为上述四种都属于K-H-V传动形式。

图3，实施例二，变频无级调速电机，与实施例一不同处在于电动机为摆线针轮行星减速电机，其特征在于摆线针轮减速主要由装在轴[4]上的偏心轴承[7]、摆线轮[17]、柱套[8]、柱销[9]、输出轴[11]、针销[10]、针齿壳[6]、前端盖[12]及其内孔中用以支承输出轴[11]的轴承[13]构成，其中针齿壳固定在机座[1]前端短内腔中，前端盖[12]与机座前端联接固紧。

图4，实施例三，变频无级调速电机，与实施例一不同处在于电动机为摆线针轮行星减速电动机，其特征是机座[1]短内腔前端另有一圆环壁，在二圆环壁圆周上钻出均布孔后便形成针齿壳，构成减速机座，电机机座及针齿壳三者融为一体的机座[1]，摆线针轮行星减速机由装在轴[4]上的偏心轴承[7]、摆线轮[17]、柱套[8]、柱销[9]、输出轴[11]、针销[10]、前端盖[12]及其内孔中用以支承输出轴[11]的轴承[13]构成，其中前端盖[12]与机座[1]前端面联接固紧。

图5，实施例四，变频无级调速电机，与实施例一不同处在于摆线针轮行星减速电机的输出轴[11]上装配主动锥齿轮[25]，锥齿轮置于前端盖[12’]之内、两支承轴承[13’]与[13]之间，整个行星减速电动机装配在箱体[30]对应孔中，使主动锥齿轮[25]与装在箱体内的从动锥齿轮[26]啮合，从而构成直角式传动的变频无级调速电机。从动锥齿轮[26]装配在轴[27]上，而轴[27]由轴承[28]、[29]支承在箱体[30]孔中。

图6，实施例五，变速无级调速电机，与实施例一不同处在于渐开线少齿差行星减速电机中行星减速主要由偏心轴承[7]、柱销[9]、柱套[8]、输出轴[11]、渐开线齿轮[20]、内齿轮[19]、前端盖[12]及轴承[13]构成，内齿轮[19]装配在机座[1]前端短内腔中，端盖[12]与机座[1]前端面联接固紧。

行星减速传动原理：当轴[4]转动，装在轴上的偏心轴承[7]随之转动，摆线轮与针齿壳的针销啮合或者齿轮[20]与内齿轮[19]啮合而作行星减速运动，通过W输出机构中的输出轴[11]减速输出。

Claims

1、一种将变频器和电动有机结合一体的变频无级调速电机，其中变频器主要由调速操纵***[22]、CPU***[23]及功率模块[21]组成，电动机主要由机座[1]、定子[2]、转子[3]、轴[4]、两侧端盖[5]、[15]及用以支承轴[4]的两端盖内孔中的轴承[6]、[14]组成，其特征在于：

a)原电机风扇罩壳[20]内有一轴流风机[19]，风机之前有一导流锥盘[18]，导流锥盘的圆锥外表面上均布辐射状散热筋，散热筋同时起着风向的导流作用；

b)功率模块[21]装置于导流锥盘的内腔；

c)调速操纵***[22]装置于电机接线盒上盖[24]的外表面上或者装置于配套主机上。

d)CPU控制***装置于电机接线盒上盖[24]的内腔，或者与功率模块同时装置于导流锥盘[18]内腔。

2、根据权利要求1所述的变频无级调速电机，其特征在于电动机为一行星减速电动机，电动机机座[1]内腔靠近输出端处有一圆环壁，圆环壁将电机机座内腔分隔为长、短二腔，其中长内腔用以装配原电动机的定子[2]、转子[3]、轴[4]与两侧端盖[5]、[15]及端盖内孔中用来与支承轴[4]的轴承[6]、[14]构成电动机；而短内腔用以装配行星减速部件，行星减速采用K-H-V传动形式，亦即由中心轮、转臂及输出轴组成。

3、根据权利要求2所述的变频无级调速电机，其特征在于行星减速为摆线针轮行星减速机，它主要由装在轴[4]上的偏心轴承[7]、摆线轮[17]、柱套[8]、柱销[9]、输出轴[11]、针销[10]、针齿壳[16]、前端盖[12]及其内孔中用以支承输出轴[11]的轴承[13]构成，其中针齿壳固定在机座[1]前端短内腔中，前端盖[12]与机座前端面联接固紧。

4、根据权利要求2所述的变频无级调速电机，其特征在于机座[1]短内腔前端另有一圆环壁，在二圆环壁圆周上钻出均布孔后便形成针齿壳，构成减速机座、电机机座及针齿壳三者融为一体的机座[1]，摆线针轮行星减速机由装在轴[4]上的偏心轴承[7]、摆线轮[17]、柱套[8]、柱销[9]、输出轴[11]、针销[10]、前端盖[12]及其内孔中用以支承输出轴[11]的轴承[13]构成，其中前端盖[12]与机座[1]前端面联接固紧。

5、根据权利要求3或4所述的变频无级调速电机，其特征在于在输出轴[11]上装配主动锥齿轮[25]，锥齿轮[25]置于前端盖[12’]之内，两支承轴承[13’]与[13]之间，整个行星减速电动机装配在箱体[30]对应孔中，使主动锥齿轮[25]与装在箱体内的从动锥齿轮[26]啮合，从而构成直角式传动的变频无级调速机。