專利名稱：多功能節(jié)能電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電機，尤其涉及一種多功能節(jié)能電機，屬于機電行 業(yè)，電機領(lǐng)域。
技術(shù)背景伺服電機由于恒扭矩輸出、速度調(diào)節(jié)精度高、范圍廣，停位準(zhǔn)確等特點， 在數(shù)控機床行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。但對于需要大功率傳動的設(shè)備，由于結(jié)構(gòu)原 因，伺服電機不能做成大功率?，F(xiàn)今多數(shù)設(shè)備電動機減速器與工作機組成一個 整體，電動機減速器與工作機一起啟動、制動時產(chǎn)生較大的過載電流，沖擊電 源，造成很大電能浪費。工作機有多種工作制度，上述傳動組合對一些工作機 不適應(yīng)，如剪斷機、熱模鍛等沖擊負(fù)荷設(shè)備，由于電機瞬時不能供給較大能 量，這些設(shè)備采用了氣動離合器、制動器和飛輪傳動系統(tǒng)，其成本高，工作時 噪音大，粉塵污染環(huán)境。對剪切速度快的飛剪還不能采用。熱連軋鋼板巻板機因電機轉(zhuǎn)動慣量大，巻取張力控制困難造成板巻質(zhì)量 差，采用液壓傳動板巻雖然質(zhì)量好，但設(shè)備成本提高十幾倍。發(fā)明內(nèi)容本實用新型為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的電機轉(zhuǎn)動慣量大，啟動、制動過 載電流沖擊電源，大型專業(yè)機組的速度控制和調(diào)節(jié)，張力控制，瞬時較大能量 輸出等難題，提供如下解決方案多功能節(jié)能電機包括由計算機控制的主電機 (1)、伺服電機(2),主電機(1)通過聯(lián)軸器與行星差動器(3)的中心輪(6)連接，伺服電機(2)通過聯(lián)軸器與蝸輪蝸桿(4)的蝸桿連接，蝸輪蝸 桿(4)的蝸輪固定在與中心輪(6)傳動連接的行星架(8)上，在行星架(8)上的行星輪與內(nèi)齒輪(7)傳動連接；主電機(1)以額定轉(zhuǎn)數(shù)旋轉(zhuǎn)，傳 動中心輪(6)，通過行星架(8)傳動蝸輪蝸桿，蝸桿自鎖或繞蝸輪旋轉(zhuǎn)方向 不規(guī)則轉(zhuǎn)動，通過伺服電機(2)傳動蝸桿控制蝸輪轉(zhuǎn)數(shù)，由內(nèi)齒輪(7)輸 出。本實用新型的有益效果針對機組速度及速度同步的控制、位置控制、張 力控制、啟動時過載電流對電源的沖擊、瞬時較大能量的釋放以及低速長期運 轉(zhuǎn)等技術(shù)難題，采用本方案都可得到解決。具體為多功能節(jié)能電機的輸出具有主電機的能量和伺服電機的性能。在電子計算 機控制下，通過伺服電機轉(zhuǎn)數(shù)變化控制工作機的啟動、制動、速度調(diào)節(jié)，因此 它的輸出具有伺服電機的功能，恒扭矩輸出主電機的力矩，速度調(diào)節(jié)精度高， 范圍廣，停位準(zhǔn)確的全部特點。具有自動離合器、制動器功能，飛輪為沖擊負(fù)荷設(shè)備提供瞬時較大能量 時，不需要中間環(huán)節(jié)，飛輪的輸出速度可控。大大降低了成本。多功能節(jié)能電機具有行星差動器的功能，輸出行星差動器和工作機需求的 有級傳動比和無級傳動比。多功能節(jié)能電機和它傳動的工作機分別啟動、制動，減少近十倍的過載電 流對電源的沖擊，爬行啟動力矩大，長期低速運行噪音小。使供電元器件減小 幾個數(shù)量級，增加使用壽命，降低了成本，節(jié)能可觀。多功能節(jié)能電機可以傳動目前使用的各種性能的設(shè)備。其成功應(yīng)用將給電 機、電控系統(tǒng)、機械傳動系統(tǒng)帶來劃時代的變革。


圖1本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖(采用直齒輪行星差動器)。 圖2是圖1中行星差動器的A-A剖視圖(逆時針旋轉(zhuǎn)90。)。 圖3是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖(采用傘齒輪行星差動器) 圖4是本實用新型另一種結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
參看圖1 -圖2, —種多功能節(jié)能電機，它包括由計算機控制的主電機 1、伺服電機2，主電機1通過聯(lián)軸器與行星差動器3的中心輪6連接，伺服電 機2通過聯(lián)軸器與蝸輪蝸桿4的蝸桿連接，蝸輪蝸桿4的蝸輪固定在與中心輪 6傳動連接的行星架8上，在行星架8上的行星輪與內(nèi)齒輪7傳動連接；主電 機1以額定轉(zhuǎn)數(shù)旋轉(zhuǎn)，傳動中心輪6,通過行星架8傳動蝸輪蝸桿，蝸桿自鎖 或繞蝸輪旋轉(zhuǎn)方向不規(guī)則轉(zhuǎn)動，通過伺服電機2傳動蝸桿控制蝸輪轉(zhuǎn)數(shù)，由內(nèi) 齒輪7輸出。所述行星差動器3采用直齒輪。參看圖3，行星差動器3釆用傘齒輪。參看圖4,伺服電機連接蝸輪蝸桿4,蝸輪固定在內(nèi)齒輪7上，內(nèi)齒輪7 與行星架8傳動連接，行星架8上的行星輪與中心輪6傳動連接；由主電機l 傳動中心輪6，伺服電機2傳動蝸桿蝸輪，控制內(nèi)齒輪7的轉(zhuǎn)數(shù)變化，由行星 架8輸出。在傳動沖擊負(fù)荷設(shè)備時，在所述中心輪6上裝有飛輪5。 工作原理利用蝸輪蝸桿的阻抗作用，工作時主電機1以額定轉(zhuǎn)數(shù)旋轉(zhuǎn)傳動中心輪 6，并通過行星架8傳動蝸輪蝸桿4,由于蝸輪蝸桿傳動的單向性，蝸輪傳動蝸
桿時，蝸桿自鎖或繞蝸輪傳動方向不規(guī)則的旋轉(zhuǎn)。此時內(nèi)齒輪7以最高轉(zhuǎn)數(shù)或不^L則的轉(zhuǎn)數(shù)輸出。主電^L的額定力矩Mu在蝸桿上產(chǎn)生的力矩M，M=MHtgX, 當(dāng)考慮摩擦?xí)rk-^。 k是放大系數(shù)。其中入是蝸桿的旋轉(zhuǎn)升角，cpv是當(dāng)量摩擦角。蝸桿上的力矩比主電機的額定力矩小k倍，這樣蝸輪傳動蝸桿，就 阻抗了主電機的力矩和轉(zhuǎn)數(shù)的通過。伺服電機的疏通控制作用，在蝸輪蝸桿阻 抗作用的保護(hù)下，伺服電機傳動蝸桿繞蝸輪的傳動方向旋轉(zhuǎn)，伺服電機的額定 力矩M一Mi時，在電子計算機的控制下，從零轉(zhuǎn)數(shù)到額定轉(zhuǎn)數(shù)旋轉(zhuǎn)，控制蝸輪、 的轉(zhuǎn)數(shù)，從而達(dá)到控制行星差動器內(nèi)齒輪輸出轉(zhuǎn)數(shù)及轉(zhuǎn)數(shù)變化的目的。這樣， 多功能節(jié)能電機傳動工作機的啟動、制動、調(diào)節(jié)速度都由伺服電機的轉(zhuǎn)數(shù)變化 來控制。用現(xiàn)有的伺服電機，就可設(shè)計出主電機比伺服電機大k倍的多功能節(jié) 能電機來。 實施例多功能節(jié)能電機不同于目前使用的各種電機，它由主電機、伺服電機、行 星差動器、蝸輪蝸桿組成，用電子計算機控制的機電一體化的新型電機。主電 機1與伺服電機2的傳動比為1,它利用行星差動器3的三個自由度的特性， 主電機l由中心輪6輸入額定轉(zhuǎn)數(shù)，提供所需的能量，利用蝸輪傳動蝸桿的單 向性，在其保護(hù)下伺服電機傳動蝸桿繞蝸輪傳動方向，從零轉(zhuǎn)數(shù)到額定轉(zhuǎn)數(shù)之 間調(diào)節(jié)，控制蝸輪的轉(zhuǎn)數(shù)，內(nèi)齒輪7則輸出主電機1和伺服電機2混頻后的轉(zhuǎn) 數(shù)。實施時按設(shè)計要求選擇標(biāo)準(zhǔn)交流電才幾作為主電4幾1，及選擇標(biāo)準(zhǔn)伺服電機 2和通用計算機。按齒輪標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計行星差動器3，蝸輪蝸桿4和工作機需要配 備傳動比，電機制造廠、裝備制造廠、專業(yè)齒輪加工廠都可以生產(chǎn)。利用蝸輪蝸桿4阻抗了主電機1的力矩和轉(zhuǎn)數(shù)的通過，伺服電機2傳動蝸 桿繞蝸輪傳動方向旋轉(zhuǎn)，通過計算機控制蝸輪轉(zhuǎn)數(shù)，達(dá)到控制內(nèi)齒輪7輸出轉(zhuǎn) 數(shù)的目的。這樣多功能節(jié)能電機的啟動、制動、速度調(diào)節(jié)完全由伺服電機轉(zhuǎn)數(shù) 變化控制，使它的輸出具有伺服電機的功能，當(dāng)主電機與伺服電機的轉(zhuǎn)數(shù)相同 時內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)數(shù)為0,它傳動的工作機停止轉(zhuǎn)動，稱動態(tài)制動。這樣多功能節(jié)能 電機具有自動離合器、制動器功能。多功能節(jié)能電機和它傳動的工作機分別啟動制動，在動態(tài)制動狀態(tài)下，主 電機和伺服電機從0轉(zhuǎn)數(shù)啟動，加速到額定轉(zhuǎn)數(shù)，啟動工作機時，伺服電機轉(zhuǎn) 數(shù)下降，工作機開始啟動，伺服電機轉(zhuǎn)數(shù)下降的慢，工作機就爬行啟動；伺服 電機轉(zhuǎn)數(shù)下降的快，工作機啟動的就快，制動時則正好相反。這樣就減少了電 才幾工作才幾一起啟動、制動時過載電流對電源的沖擊。多功能節(jié)能電機傳動沖擊負(fù)荷設(shè)備，如剪斷機、熱模鍛等設(shè)備，可以去掉 氣動離合器，制動器和氣動系統(tǒng)，消除噪音和粉塵的污染源。傳動飛剪類沖擊 負(fù)荷設(shè)備，通過飛輪輸出的瞬時較大能量不受剪切速度的限制，做到剪切速度 和鋼材進(jìn)給速度同步，節(jié)電60%,提高生產(chǎn)線效率30%。傳動大型專業(yè)機組，速度同步控制變得容易，控制系統(tǒng)小型化，標(biāo)準(zhǔn)化減 少主控室的建筑面積。傳動頻繁正反轉(zhuǎn)設(shè)備和頻繁啟動、制動設(shè)備，節(jié)電效果 顯著。傳動,板熱連軋鋼板巻板機張力控制效果會更好，代替液壓傳動，去掉 油馬達(dá)，高壓油泵站，液壓控制系統(tǒng)，降低成本十幾倍，減少維修費用。傳動 電機車等早機設(shè)備，可爬行啟動，啟動力矩大，長期低速運行噪音小。多功能節(jié)能電機的應(yīng)用使長期困擾電氣控制系統(tǒng)的難題，即電機轉(zhuǎn)動慣量 大，啟動制動過載電流對電源的沖擊，大型專業(yè)機組的速度控制和調(diào)節(jié)，張力
控制，瞬時較大能量輸出，低速長期工作等難題都得到圓滿解決。本實用新型的進(jìn)一步擴展應(yīng)用上述原理，由主電機、伺服電機傳動蝸桿和輸出，與行星差動器的三 個主動件中心輪、行星架、內(nèi)齒輪的不同組合?？梢栽O(shè)計出兩種類型六個形式 的多功能節(jié)能電機，即低轉(zhuǎn)數(shù)類型三種形式，高轉(zhuǎn)數(shù)類型三種形式。低轉(zhuǎn)數(shù)類型的最高輸出轉(zhuǎn)數(shù)是主電機額定轉(zhuǎn)數(shù)除以行星差動傳動比的商， 高轉(zhuǎn)數(shù)類型最高輸出轉(zhuǎn)數(shù)是主電機額定轉(zhuǎn)數(shù)乘以行星差動傳動比的積。本實用新型的圖1、圖3為兩個低轉(zhuǎn)數(shù)電機的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4為第三種 低轉(zhuǎn)數(shù)電機的結(jié)構(gòu)示意圖。高轉(zhuǎn)數(shù)電機可在圖4的基礎(chǔ)上變化主電機、伺服電機傳動蝸桿和輸出，與 中心輪、行星架、內(nèi)齒輪的連接關(guān)系即可。兩種形式的高速電機都由中心輪輸 出， 一種形式是主電機傳動行星架，伺服電機傳動蝸桿控制內(nèi)齒輪的轉(zhuǎn)數(shù)；另 一種形式是主電機傳動內(nèi)齒輪，伺服電機傳動蝸桿，控制行星架的轉(zhuǎn)數(shù)變化； 第三種由傘齒輪行星差動器組成，把圖3中的行星架輸出改成伺服電機傳動蝸 桿控制蝸輪轉(zhuǎn)數(shù)。高轉(zhuǎn)數(shù)多功能節(jié)能電機用途有待于進(jìn)一步開發(fā)。
權(quán)利要求1、多功能節(jié)能電機，它包括由計算機控制的主電機(1)、伺服電機(2)，其特征在于主電機(1)通過聯(lián)軸器與行星差動器(3)的中心輪(6)連接，伺服電機(2)通過聯(lián)軸器與蝸輪蝸桿(4)的蝸桿連接，蝸輪蝸桿(4)的蝸輪固定在與中心輪(6)傳動連接的行星架(8)上，在行星架(8)上的行星輪與內(nèi)齒輪(7)傳動連接；主電機(1)以額定轉(zhuǎn)數(shù)旋轉(zhuǎn)，傳動中心輪(6)，通過行星架(8)傳動蝸輪蝸桿，蝸桿自鎖或繞蝸輪旋轉(zhuǎn)方向不規(guī)則轉(zhuǎn)動，通過伺服電機(2)傳動蝸桿控制蝸輪轉(zhuǎn)數(shù)，由內(nèi)齒輪(7)輸出。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能節(jié)能電機，其特征在于所述行星差動 器(3)采用直齒輪。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能節(jié)能電機，其特征在于所述行星差動 器(3)采用傘齒輪。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能節(jié)能電機，其特征在于伺服電機連接 的蝸輪蝸桿(4),蝸輪固定在內(nèi)齒輪(7)上，內(nèi)齒輪(7)與行星架(8)傳 動連接，行星架(8)上的行星輪與中心輪(6)傳動連接；由主電機(l)傳 動中心輪(6)，伺服電機(2)傳動蝸桿蝸輪，控制內(nèi)齒輪(7)的轉(zhuǎn)數(shù)變化， 由行星架(8)輸出。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1-4中所述的任意一種多功能節(jié)能電機，其特征在于 在傳動沖擊負(fù)荷設(shè)備時，在所述中心輪(6)上裝有飛輪(5)。
專利摘要多功能節(jié)能電機提供了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的電機轉(zhuǎn)動慣量大，啟動、制動過載電流沖擊電源，大型專業(yè)機組的速度控制和調(diào)節(jié)，張力控制，瞬時較大能量輸出等難題的解決方案它由主電機、伺服電機、行星差動器、蝸輪蝸桿組成，用電子計算機控制的機電一體化新型電機。主電機以額定轉(zhuǎn)數(shù)旋轉(zhuǎn)，傳動中心輪，通過行星架傳動蝸輪蝸桿，蝸桿自鎖或繞蝸輪旋轉(zhuǎn)方向不規(guī)則轉(zhuǎn)動，伺服電機傳動蝸桿控制蝸輪轉(zhuǎn)數(shù)，由內(nèi)齒輪輸出。有益效果其輸出具有主電機的能量和伺服電機速度調(diào)節(jié)精度高，范圍廣，停位準(zhǔn)確的特點；該電機和它傳動的工作機分別啟動、制動時，減少近十倍過載電流對電源的沖擊，傳動沖擊負(fù)荷設(shè)備時飛輪為工作機輸出瞬時較大能量，不需中間環(huán)節(jié)，不受速度限制。使供電元器件減小，使用壽命長，成本降低，節(jié)能可觀。能傳動各種設(shè)備。
文檔編號F16H1/30GK201215161SQ20082001323
公開日2009年4月1日 申請日期2008年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月30日
發(fā)明者郭延明 申請人:郭延明