CN201220897Y - 起重机械用永磁同步无齿轮卷筒式起升装置 - Google Patents

Abstract

一种起重机械用永磁同步无齿轮卷筒式起升装置，从根本上解决了现有技术存在的传动效率低、多占用空间、浪费电能等问题，它包括支承轴、固定在支撑轴上的永磁同步电机的定子以及组装在支承轴上并绕轴转动的卷筒，其技术要点是：将卷筒作为永磁同步电机的转子，固定在卷筒两端的前、后端盖利用前、后轴承分别组装在支承轴上，卷筒的外周设置缠绕钢丝绳的绳槽，将卷筒的后端盖的外端面作为制动摩擦面，沿卷筒内周贴附磁钢，定子铁心与支承轴固定在一起，编码器固定在卷筒的前端盖上。其结构设计合理，体积小，重量轻，省料，与现有同类产品相比不仅成本低，节能，显著提高传动效率，而且具有运行安全、可靠平稳，转速低和输出转矩大的优点。

Description

起重机械用永磁同步无齿轮卷筒式起升装置

技术领域

本实用新型属于起重机械技术领域，涉及一种起重机械用永磁同步无齿轮卷筒式起升装置，特别是一种适用于要求具有低速和超大转矩特性的起重机、卷扬机、桥式吊车和门式吊车等多种起重机械设备。

背景技术

目前具有低转速和超大转矩特性的起重机、卷扬机、桥式吊车和门式吊车等多种起重机械设备的起升装置一般采用异步电动机驱动齿轮减速机带动卷筒来实现重物的起升，这种起升装置的配置示意图如图1所示。

从附图1可以看出，异步电机和卷筒通过齿轮减速机并排安装，卷筒只起缠绕钢丝绳的作用，卷筒的内部空间很大，却没有充分利用。这就决定了承载起升装置的小车要有更大的跨度，起重机构需占用更大的空间。

专利公告号为CN200995938Y的“一种汽车起重机起升机构”，其由支架、液压马达、减速机、卷筒、离合器、制动器组成，减速机置于卷筒内，减速机比传统设计减少20-30％。此结构虽然节省了减速机的安装空间，但是并没有取消减速机，仍采用异步电动机驱动减速机带动卷筒的结构。

现有起升装置用的异步电动机的气隙磁场是由定子电流提供的，转子存在铜耗，使其效率和功率因数都比较低。对于起重机械的起升重物来说，一个完整的起升过程，有一半的路程为空载，而另一半的路程为负载。即使负载时，大多数情况下负载率也不到额定负载的80％。起重机的这种负载性质导致了异步电动机经常运行于空载或轻载工况。运行于空载或轻载时的异步电动机效率比额定负载时更低，性能更差，造成了很大的电能浪费。

起重机械起升重物时要求的转矩很大，根据起重量的不同可达到几千至几万Nm，而起升速度要求很低，一般要求卷筒的转速为每分钟几十转。异步电动机的额定转速较高，转矩较小，采用直接驱动方式根本无法满足起重机械对于低速、大转矩的要求，故只能采用电动机通过齿轮减速机带动卷筒的驱动方式来满足起重机械的要求。这种驱动方式存在以下一系列的问题：

(1)***整体效率低：由于齿轮减速机采用多级齿轮变速，其传动效率降低，意味着电源输入***的能量有很大一部分被减速机所消耗；

(2)***体积和重量变大：由于齿轮减速机的存在，使整个起重机械起升装置的体积和重量变大，这就要求起重机械的横梁有更大的强度，起重机械要多占用空间；

(3)齿轮减速机的存在使得整个***结构复杂，故障率较高；

(4)振动和噪声严重；各机构之间的连接和齿轮传动的存在都将产生振动和噪声；

(5)调整维护困难：齿轮减速机需要定时添加润滑油等，给使用带来很大的不便；

综上所述，现有的起重机械用起升装置存在传动效率低、重量大、多占用空间、振动和噪声严重、故障率较高、调整维护困难的缺陷，同时也造成了很大的电能浪费，故亟待改进。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种起重机械用永磁同步无齿轮卷筒式起升装置，它从根本上解决了现有技术存在的传动效率低、重量大、多占用空间、浪费电能等问题，其结构设计合理，体积小，重量轻，省料，与现有同类产品相比不仅成本低，节能，显著提高传动效率，而且具有运行安全、可靠平稳，转速低和输出转矩大的优点。

本实用新型的目的是这样实现的：该装置包括固定在支架上的支承轴、固定在支撑轴上的永磁同步电机的定子以及组装在支承轴上并绕轴转动的卷筒，其技术要点是：将所述卷筒作为所述永磁同步电机的转子，固定在所述卷筒两端的前、后端盖利用前、后轴承分别组装在所述支承轴上，所述卷筒的外周设置缠绕钢丝绳的绳槽，将卷筒的后端盖的外端面作为制动摩擦面，沿所述卷筒内周贴附磁钢，磁钢的轴向长度与定子铁心的轴向长度相等，所述定子铁心利用轴套与所述支承轴固定在一起，定子绕组的引出线通过所述支承轴上的引出线孔连接外部电源，编码器固定在所述卷筒的前端盖上。

将所述卷筒的外周两端作为制动摩擦面，或者将卷筒的内壁作为制动摩擦面。

由于本实用新型采用了将永磁同步电机和起升装置的卷筒制成一体化的结构形式，即把内置磁钢的卷筒作为电机的转子，将固定在支承轴上的定子铁心和定子绕组置于卷筒的内部，组装成专用于起重机械的永磁同步无齿轮卷筒式起升装置，所以其结构设计合理，大大简化了起升装置的结构，缩小了占用空间，体积小，重量轻，省料。该装置的气隙磁场主要是由转子上的磁钢提供，而不像异步电动机那样，气隙磁场由定子电流提供，与现有同类产品相比不仅成本低，节能，显著提高传动效率，而且具有运行安全、可靠平稳，转速低和输出转矩大的优点。它从根本上解决了现有技术存在的传动效率低、重量大、多占用空间、浪费电能等问题，尤其是在低速和轻载的运行工况下，其节能优势更加明显，可适用于各种起重机械和其他需要低速、大转矩的设备。因此，这种新结构的永磁同步无齿轮卷筒式起升装置更加容易推广应用。

附图说明

以下结合附图对本实用新型作进一步描述。

图1现有起重机械的起升装置配置示意图。

图2为本实用新型的一种具体结构示意图。

图中序号说明：1支承轴、2.后轴承、3后端盖、4卷筒、5定子绕组、6磁钢、7定子铁心、8轴套、9前端盖、10前轴承、11引出线、12引出线孔、13编码器、14绳槽、15制动摩擦面。

具体实施方式

下面结合附图2对本实用新型作详细描述。该起重机械用永磁同步无齿轮卷筒式起升装置采用了将永磁同步电机和起升装置的卷筒制成一体化的结构，即将卷筒4作为永磁同步电机的转子，将永磁同步电机的定子铁心和定子绕组置于作为转子的卷筒4的内部。本实用新型有效地利用了永磁同步电机所具有的低速和超大转矩的特性，取代了传统的异步电动机驱动齿轮减速机带动卷筒的起升装置，从而简化了整机结构。该装置的具体结构包括固定在支架(图中未示出)上的支承轴1、组装在支承轴1上并绕轴转动的作为永磁同步电机转子的卷筒4、置于卷筒4内的固定在支撑轴1上的永磁同步电机的定子铁心7和定子绕组5等件。其中卷筒4以及定子铁心7和定子绕组5的规格、型号应根据实际需要进行确定。卷筒4两端分别设置起支承卷筒4的作用的前、后端盖9、3，并利用分别固定在前、后端盖9、3内的前、后轴承10、2组装在支承轴1上，使卷筒4绕支承轴1转动。卷筒4的外周设置缠绕钢丝绳的绳槽14。为了配合制动***制动的要求，将卷筒4的后端盖3的外端面作为制动器的制动摩擦面15。根据实际使用要求或设置的可能，也可以将卷筒4的外周两端作为制动摩擦面；或者将卷筒4的内壁作为制动摩擦面。作为转子的卷筒4的磁钢6沿卷筒4的内周贴附，并使磁钢4的轴向长度与定子铁心7的轴向长度相等。带有定子绕组5的定子铁心7利用轴套8与支承轴1固定在一起，卷筒4两端分别设置的前、后端盖9、3也起到了封闭定子铁心7的作用。定子绕组5的引出线11通过支承轴1上的引出线孔12连接外部电源，编码器13组装在卷筒1的前端盖9上，用于检测作为转子的卷筒4的磁极位置，实现起重机械用永磁同步无齿轮卷筒式起升装置的闭环控制。

Claims (2)

1、一种起重机械用永磁同步无齿轮卷筒式起升装置，包括固定在支架上的支承轴、固定在支承轴上的永磁同步电机的定子以及组装在支承轴上并绕轴转动的卷筒，其特征在于：将所述卷筒作为所述永磁同步电机的转子，固定在所述卷筒两端的前、后端盖利用前、后轴承分别组装在所述支承轴上，所述卷筒的外周设置缠绕钢丝绳的绳槽，将卷筒的后端盖的外端面作为制动器的制动摩擦面，沿所述卷筒内周贴附磁钢，磁钢的轴向长度与定子铁心的轴向长度相等，所述定子铁心利用轴套与所述支承轴固定在一起，定子绕组的引出线通过所述支承轴上的引出线孔连接外部电源，编码器固定在所述卷筒的前端盖上。

2、根据权利要求1所述的起重机械用永磁同步无齿轮卷筒式起升装置，其特征在于：将所述卷筒的外周两端作为制动器的制动摩擦面，或者将卷筒的内壁作为制动器的制动摩擦面。

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