專利名稱:一種新型交流無級(jí)調(diào)速電動(dòng)機(jī)的制作方法
一種新型交流無級(jí)調(diào)速電動(dòng)機(jī)，特別是一種具有硬機(jī)械特性的差動(dòng)式恒功率電磁無級(jí)調(diào)速交流電動(dòng)機(jī)，涉及電機(jī)和機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域：
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設(shè)計(jì)一種成本低廉、簡單易行、機(jī)械特性硬的可以無級(jí)調(diào)速的交流異步鼠籠式電動(dòng)機(jī)是現(xiàn)代電機(jī)專業(yè)的一個(gè)重要課題，也是過去幾代人曾經(jīng)為之奮斗求解的一個(gè)技術(shù)問題。
眾所周知交流異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)可以通過改變極對(duì)數(shù)P或轉(zhuǎn)差率S或電源頻率f來改變其轉(zhuǎn)速，也可以與其他變速裝置如電磁滑差機(jī)構(gòu)、齒輪變速器等配套實(shí)現(xiàn)調(diào)速。
鑒于改變極對(duì)數(shù)P不能實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速；改變轉(zhuǎn)差率S調(diào)速的電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性軟，負(fù)載的變化對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的影響大；改變電源頻率f雖然可以實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，但是其電路復(fù)雜，制造成本高，而且運(yùn)行時(shí)對(duì)電源有一定的污染；與電磁滑差機(jī)械配套的異步電動(dòng)機(jī)同樣也存在輸出機(jī)械特性軟的缺點(diǎn)；與遲輪變速機(jī)構(gòu)配套的調(diào)速電機(jī)尚未解決大轉(zhuǎn)速范圍的無級(jí)調(diào)速問題，而且其體積和重量都較大。
綜上所述，現(xiàn)有的交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)分別存在一些缺點(diǎn)和問題，故它們的使用范圍分別存在一些限制。
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種新型的交流無級(jí)調(diào)速電動(dòng)機(jī)，它既具有和交流異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相似的機(jī)械特性與功率特性，又能在大轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)實(shí)行恒功率型無級(jí)調(diào)速。
本發(fā)明如附圖所示，在普通交流感應(yīng)式電動(dòng)機(jī)〔1〕的轉(zhuǎn)軸〔11〕上套有一個(gè)聯(lián)軸器〔6〕。
太陽輪軸〔8〕插入聯(lián)軸器〔6〕的右端內(nèi)，聯(lián)軸器〔6〕能使轉(zhuǎn)軸〔11〕與太陽輪軸〔8〕同步轉(zhuǎn)動(dòng)。
電樞〔2〕緊套在轉(zhuǎn)軸〔11〕上，也可以和聯(lián)軸器〔6〕做成一體。磁極〔3〕的中心有一根空心軸〔7〕，太陽輪軸〔8〕穿入其中、二者能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)?？招妮S〔7〕的右端緊配合著一個(gè)行星輪架〔X〕，行星輪架〔X〕上安裝著若干個(gè)行星輪〔C〕，行星輪〔C〕的個(gè)數(shù)至少是2個(gè)，最好是3個(gè)。
太陽輪軸〔8〕的右端固定著一個(gè)太陽輪〔A〕。
行星輪〔C〕和太陽輪〔A〕及內(nèi)齒輪〔B〕相嚙合。
內(nèi)齒輪〔B〕的輪軸是功率輸出軸〔9〕，它支承在軸承〔12〕內(nèi)，軸承〔12〕和電動(dòng)機(jī)〔1〕最好做成一體，也可以與電動(dòng)機(jī)〔1〕分開制作，分立安裝，但二者不得有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
勵(lì)磁線圈〔4〕牢固地安裝在磁極〔3〕內(nèi)，調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的大小即可改變磁極〔3〕和電樞〔2〕的轉(zhuǎn)速差(即滑差)，其工作原理及結(jié)構(gòu)參照已有技術(shù)，國產(chǎn)JZTH系列電磁調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)。
根據(jù)以上說明可以看出電動(dòng)機(jī)〔1〕的轉(zhuǎn)矩是經(jīng)兩條路徑傳進(jìn)至輸出軸〔9〕的。
第一條傳動(dòng)路徑是電動(dòng)機(jī)〔1〕→轉(zhuǎn)軸〔1〕→聯(lián)軸器〔6〕→太陽輪軸〔8〕→太陽輪〔A〕→行星輪〔C〕→內(nèi)齒輪〔B〕→輸出軸〔9〕。
第二條傳動(dòng)路徑是電動(dòng)機(jī)〔1〕→轉(zhuǎn)軸〔11〕→電樞〔2〕→磁極〔3〕→空心軸〔7〕→行星輪架〔X〕→行星輪〔C〕內(nèi)遲輪〔B〕→輸出軸〔9〕。
上述第一條傳動(dòng)路徑是主要傳進(jìn)轉(zhuǎn)矩的運(yùn)動(dòng)鏈，該運(yùn)動(dòng)鏈從頭至尾是剛性連接著的，故其機(jī)械特性與功率特性和電動(dòng)機(jī)〔1〕的相似。第二條傳動(dòng)路徑中由于存在電樞〔2〕和磁極〔3〕之間的電磁滑差離合作用，所以衹要調(diào)節(jié)勵(lì)磁線圈〔4〕的勵(lì)磁電流大小，即可實(shí)現(xiàn)行星輪架〔X〕的無級(jí)調(diào)速，兩條運(yùn)動(dòng)鏈匯合到內(nèi)齒輪〔B〕上，就構(gòu)成了一個(gè)可以對(duì)輸出軸〔9〕進(jìn)行無級(jí)調(diào)速的行星差動(dòng)系統(tǒng)。電動(dòng)機(jī)〔1〕的輸出功率通過太陽輪軸〔8〕和行星輪架〔X〕分解，再由太陽輪〔A〕和行星輪〔C〕合成、傳進(jìn)給內(nèi)齒輪〔B〕由輸出軸〔9〕輸出。
輸出軸〔8〕上的轉(zhuǎn)矩遂其轉(zhuǎn)速的增減呈反比變化，具有轉(zhuǎn)速降低轉(zhuǎn)矩增大的可貴性質(zhì)，即呈現(xiàn)為恒功率的無級(jí)調(diào)速特性，其原因在于輸出功率取決于電動(dòng)機(jī)〔1〕的輸入功率，在額定功率范圍內(nèi)它基本上是恒定的，與輸出轉(zhuǎn)速無關(guān)。
差動(dòng)式電磁無級(jí)調(diào)速交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速計(jì)算公式是NB＝NX－(NA－NX) (ZA)/(ZB) (轉(zhuǎn)／分)式中NB——轉(zhuǎn)出軸的轉(zhuǎn)速 (轉(zhuǎn)／分)NX——磁極〔3〕和行星輪架〔X〕的轉(zhuǎn)速 (可調(diào)，轉(zhuǎn)／分)NA——輸入軸的轉(zhuǎn)速 (轉(zhuǎn)／分)ZA——太陽輪〔4〕的齒數(shù)ZB——內(nèi)齒輪〔B〕的齒數(shù)。
差動(dòng)式電磁無級(jí)調(diào)速電動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率η的計(jì)算公式是η＝1－｜ (NB－NX)/(NB) ｜φx式中φx＝Σφi——傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中各齒輪付嚙合損失系數(shù)之和。
φi＝2.3f( 1/(Z1) ± 1/(Z2) )式中f——齒面摩擦系數(shù)取0.05～0.10Z1，Z2——齒輪付的齒數(shù)(Z2為從動(dòng)輪，外嚙合取正值。
內(nèi)嚙合取負(fù)值)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的優(yōu)點(diǎn)是解決了普通交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)(無論是線繞式還是鼠籠式，也無論是同步的還是異步的)在下列條件下的無級(jí)調(diào)速問題①成本低廉簡單易行，操作簡便；②機(jī)械特性硬，輸出功率恒定、承載能力大；③機(jī)械效率高、節(jié)能效果好；④調(diào)速范圍寬，甚至在不改變電動(dòng)機(jī)〔1〕轉(zhuǎn)向的情況下增加了輸出軸反轉(zhuǎn)的功能；⑤結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕；⑥工作平穩(wěn)，對(duì)電源無不良影響。
本發(fā)明的最佳實(shí)施例電動(dòng)機(jī)〔1〕選JO2三相交流異步鼠籠式，頻率50周／秒，4極。額定轉(zhuǎn)速1420轉(zhuǎn)／分。
行星輪系中太陽輪〔A〕和內(nèi)齒輪〔B〕的齒數(shù)比不同時(shí)可獲得不同的變速范圍，ZB／ZA＝4，5，6時(shí)變速范圍如下ZB／ZA變速范圍特 點(diǎn)4 －205～0～1145轉(zhuǎn)／分 反轉(zhuǎn)范圍大5 －140～0～1156轉(zhuǎn)／分 變速范圍符合一般需要6 －96～0～1163轉(zhuǎn)／分 正轉(zhuǎn)范圍較大，但內(nèi)齒輪〔B〕外徑大，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)尺寸增大。
當(dāng)行星輪架〔X〕轉(zhuǎn)速是1200，500，337，300，250。120轉(zhuǎn)／分時(shí)，輸出轉(zhuǎn)速和機(jī)械效率是行星輪架〔X〕的轉(zhuǎn)速 輸出軸〔B〕的轉(zhuǎn)速 機(jī)械效率(轉(zhuǎn)／分) (轉(zhuǎn)／分)1200 1156 99.89％500 316 98.38％337 120 94.76％
300 76 91.55％250 16 51.59％120 －146(反轉(zhuǎn)) 94.76％注上述機(jī)械效率未計(jì)入電動(dòng)機(jī)〔1〕本身的效率和軸承的摩擦損失。
此外，還有一個(gè)實(shí)施要領(lǐng)即太陽輪軸〔8〕的軸向和行星輪架〔X〕與行星輪〔C〕的配合部位最好設(shè)計(jì)成浮動(dòng)狀態(tài)，例如在行星輪架〔X〕與行星輪〔C〕的連接處安裝浮動(dòng)軸承〔13〕，這對(duì)消除另件在制造和安裝過程中發(fā)生的誤差有利。
最后，為了說明更清晰，現(xiàn)將附圖的另部件明細(xì)列出如下A——太陽輪B——內(nèi)齒輪C——行星輪X——行星輪架1——電動(dòng)機(jī)2——電 樞3——磁 極4——?jiǎng)?lì)磁線圈5——測(cè)速發(fā)電機(jī)6——聯(lián)軸器7——空心軸8——太陽輪軸9——輸出軸11——轉(zhuǎn) 軸12——軸 承13——浮動(dòng)軸承
權(quán)利要求
1.一種新型交流無級(jí)調(diào)速電動(dòng)機(jī)特別是一種差動(dòng)式恒功率電磁無級(jí)調(diào)速電動(dòng)機(jī)包括交流感應(yīng)式電動(dòng)機(jī)[1]，電樞[2]，磁極[3]，勵(lì)磁線圈[4]，測(cè)速發(fā)電機(jī)[5]，轉(zhuǎn)軸[11]，太陽輪[A]，行星輪[C]，內(nèi)齒輪[B]其特征在于①有一個(gè)連接轉(zhuǎn)軸[11]和一端固定著太陽輪[A]的太陽輪軸[8]的連軸器[6]；②有一根安裝在內(nèi)齒輪[B]上的輸出軸[9]；③有一根固定在磁極[3]的中心并且穿入了一根可以轉(zhuǎn)動(dòng)的太陽輪軸[8]的空心軸[7]；④有一個(gè)緊配合在空心軸[7]一端的行星輪架[X]；⑤有一個(gè)和電動(dòng)機(jī)[1]做成一體的軸承[12]。
2.一種如權(quán)利要求
1所述的電動(dòng)機(jī)其特征在于有一個(gè)和電樞〔2〕做成一體的連軸器〔6〕。
3.一種如權(quán)利要求
1或2所述的電動(dòng)機(jī)其特征在于行星輪〔C〕至少有2個(gè)，最好有3個(gè)。
4.一種如權(quán)利要求
1、2或3所述的電動(dòng)機(jī)其特征在于行星輪架〔X〕和行星輪〔C〕的連接處安有浮動(dòng)軸承〔13〕。
專利摘要
一種新型交流無級(jí)調(diào)速電動(dòng)機(jī)。它將普通交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)(無論是線繞式還是鼠籠式也不論是異步的還是同步的)、電磁滑差機(jī)構(gòu)、行星輪系組合成一體，既保留了原電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與功率特性以實(shí)現(xiàn)了在大的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)恒功率型無級(jí)調(diào)速。
文檔編號(hào)H02P15/00GK87202399SQ87202399
公開日1988年3月23日 申請(qǐng)日期1987年2月18日
發(fā)明者李培基 申請(qǐng)人:李培基導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan