專利名稱：自控節(jié)能電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電機(jī)技術(shù)，特別是一種自控節(jié)能電機(jī)。
背景技術(shù)：
作為拖動系統(tǒng)中的重要組成部分，電4幾廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn) 輸以及國防等各行各業(yè)，電機(jī)穩(wěn)定可靠的運(yùn)行是非常重要的，是保證各種設(shè) 備正常工作的基礎(chǔ)。由于電機(jī)的工作負(fù)載經(jīng)常是變化的，且電機(jī)的工作環(huán)境 也是經(jīng)常變化，因此，需要對電機(jī)的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，以保證電機(jī)可 靠正常的運(yùn)行，并在電機(jī)出現(xiàn)故障前對電機(jī)或其工作負(fù)載進(jìn)行處理，避免電 機(jī)出現(xiàn)燒毀等損壞不良，影響負(fù)載的正常工作。特別是對于工礦、石油等化 工行業(yè)，電機(jī)負(fù)載較大，工作場合惡劣，且負(fù)載變化頻繁，容易發(fā)生電機(jī)燒 毀等異常，若電機(jī)出現(xiàn)燒毀等異常，不但會造成重大的經(jīng)濟(jì)損失，而且可能 造成安全故障。
目前，在電機(jī)運(yùn)行過程中，主要是通過對電機(jī)運(yùn)行過程中的電流或電壓 參數(shù)進(jìn)行采集，并根據(jù)采集的電流或電壓參數(shù)對電機(jī)運(yùn)行狀況進(jìn)行判定和監(jiān) 控。但是，這種電機(jī)運(yùn)行參數(shù)的采集方式過于簡單，單純的電流或電壓參數(shù) 無法反應(yīng)電機(jī)運(yùn)行過程中最重要的機(jī)械參數(shù)，如電機(jī)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動扭矩、轉(zhuǎn)軸 轉(zhuǎn)速等電機(jī)實(shí)際工作中能夠反應(yīng)電機(jī)真實(shí)工作狀況的參數(shù)。
由以上現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)方案可以看出，現(xiàn)有技術(shù)中通常只采集電機(jī)運(yùn)行
過程中的電流或電壓參it，參數(shù)過于簡單，無法反映電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行狀況， 因此，如何獲得電機(jī)運(yùn)行過程中的機(jī)械參數(shù)，特別是可直接反映電機(jī)運(yùn)行狀 況的電機(jī)轉(zhuǎn)軸參數(shù)對電機(jī)保護(hù)具有非常重要的作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種自控節(jié)能電機(jī)，可以實(shí)時測量并輸出電機(jī)運(yùn)行 過程中的轉(zhuǎn)軸參數(shù)，有效提高了電機(jī)的智能化程度，可實(shí)時對電機(jī)的運(yùn)行狀 況進(jìn)行監(jiān)控，可有效避免電機(jī)故障，提高電機(jī)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種自控節(jié)能電機(jī)，包括電機(jī)外殼、電 機(jī)定子、電機(jī)轉(zhuǎn)子以及參數(shù)測量裝置和信號傳輸電路，所述參數(shù)測量裝置固
設(shè)在所述電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸上，用于測量轉(zhuǎn)軸參數(shù)；所述信號傳輸電路包括信 號輸出電路和信號接收電路，所述信號輸出電路與所述參數(shù)測量裝置連接， 固設(shè)在所述轉(zhuǎn)軸上，所述信號接收電路固設(shè)在所述電機(jī)定子或電機(jī)外殼上， 用于接收所述信號輸出電路輸出的所述轉(zhuǎn)軸參數(shù)。
其中，所述參數(shù)測量裝置包括數(shù)字測量電路和電源電路，其中，數(shù)字測 量電路用于測量所述轉(zhuǎn)軸參數(shù)并輸送到所述信號傳輸電路，所述電源電路用 于為所述數(shù)字測量電路和信號傳輸電路提供電源。所述數(shù)字測量電路包括 依次連接的參數(shù)測量傳感器、信號放大電路和微控制器，所述參數(shù)測量傳感 器為轉(zhuǎn)矩信號傳感器、轉(zhuǎn)速信號傳感器、溫度信號傳感器、振動信號傳感器 和壓力信號傳感器中的一種或多種組合，分別與所述信號放大電路連接，所 述微控制器與所述信號傳輸電路連接。所述電源電路包括電源耦合器和穩(wěn)壓 器，所述電源耦合器用于將外部的電源耦合到所述轉(zhuǎn)軸上；所述穩(wěn)壓器與所 述電源耦合器連接，用于將耦合到所述轉(zhuǎn)軸上的電源轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定電壓，并提 供給所述數(shù)字測量電路和信號傳輸電路。所述信號輸出電路為光電耦合發(fā)射 器，用于將所述參數(shù)測量電路測得的所述轉(zhuǎn)軸參數(shù)的數(shù)字信號發(fā)射出去；所
述信號接收電路為光電耦合接收器，用于接收所述光電耦合發(fā)射器發(fā)射的所 述轉(zhuǎn)軸參數(shù)的數(shù)字信號。
進(jìn)一步地，所述自控節(jié)能電機(jī)還可包括現(xiàn)場總線通信接口，設(shè)置在所述 電機(jī)定子或電機(jī)外殼上，與所述信號接收電路連接，用于將所述參數(shù)測量裝
5置測得的所述轉(zhuǎn)軸參數(shù)輸出。所述自控節(jié)能電機(jī)還可包括報(bào)警裝置，與所述 信號傳輸電路連接，用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)軸參數(shù)判斷電機(jī)運(yùn)行異常時報(bào)警。
此外，所述電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸伸出電機(jī)外殼部分還可設(shè)置有柔性啟動裝置，
所述柔性啟動裝置包括均勻固設(shè)在所述轉(zhuǎn)軸上的多個葉片；所述葉片外部 套設(shè)有外殼，且所述葉片前端與外殼間隙設(shè)置，所述外殼兩端分別固接有非 接觸地套設(shè)在所述轉(zhuǎn)軸上的第一端蓋和第二端蓋；所述葉片將所述外殼分成 的與葉片數(shù)目相同的空腔內(nèi)分別布設(shè)有多個剛性球體，所述剛性球體均勻分
布在所述空腔內(nèi)，所述剛性球體的半徑大于所述葉片前端與所述外殼內(nèi)壁之 間的空隙。所述第一端蓋和第二端蓋通過軸承或軸瓦套設(shè)在所述轉(zhuǎn)軸上。所 述外殼固接有用于連接負(fù)載的連接裝置，所述連接裝置為固接在所述第一端 蓋上的半聯(lián)軸器或皮帶輪；或者，所述外殼的外表面設(shè)置成皮帶輪形狀，用 于連接負(fù)載。所述柔性啟動裝置部分或全部凸設(shè)在所述電機(jī)外殼中。
本發(fā)明技術(shù)方案提供了一種自控節(jié)能電機(jī)，通過設(shè)置用于測量電機(jī)轉(zhuǎn)軸 參數(shù)的參數(shù)測量裝置，可以實(shí)施測量和獲得電機(jī)運(yùn)行過程中反應(yīng)電機(jī)運(yùn)行狀 況的轉(zhuǎn)軸參數(shù)，并可將測量得到的轉(zhuǎn)軸參數(shù)實(shí)時傳送到相應(yīng)的監(jiān)控設(shè)備，對 電機(jī)的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，保證了電機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性；進(jìn)一步 地，本發(fā)明技術(shù)方案還通過在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上設(shè)置柔性啟動裝置，有效減少了電 機(jī)的啟動力矩和啟動電流，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)和負(fù)載的全匹配，達(dá)到了 "大馬拉大 車、中馬拉中車、小馬拉小車"的技術(shù)效果，減少了電機(jī)的體積，提高了電 機(jī)的節(jié)能效果，同時，電機(jī)還具有過載保護(hù)功能，進(jìn)一步地提高了電機(jī)運(yùn)行 的安全性和可靠性。


圖1為本發(fā)明自控節(jié)能電機(jī)實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明自控節(jié)能電機(jī)實(shí)施例中參數(shù)測量裝置的示意圖3為本發(fā)明自控節(jié)能電機(jī)實(shí)施例中信號傳輸電路的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明自控節(jié)能電機(jī)實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為圖4中A-A向的剖面示意圖6為本發(fā)明自控節(jié)能電機(jī)實(shí)施例二中柔性啟動裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的^支術(shù)方案啦文進(jìn)一步的詳細(xì)描述。 圖1為本發(fā)明自控節(jié)能電機(jī)實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明自控 節(jié)能電機(jī)實(shí)施例中參數(shù)測量裝置的示意圖。該自控節(jié)能電機(jī)包括電機(jī)外殼1、 電機(jī)定子2、電機(jī)轉(zhuǎn)子3、參數(shù)測量裝置4和信號傳輸電路5，其中，參數(shù)測 量裝置4固設(shè)在電機(jī)轉(zhuǎn)子3的轉(zhuǎn)軸21上，用于測量轉(zhuǎn)軸參數(shù)；信號傳輸電路 5包括信號輸出電路51和信號接收電路52,信號輸出電路51與參數(shù)測量裝 置4連接，固設(shè)在轉(zhuǎn)軸21上，信號接收電路52固設(shè)在電機(jī)定子2或電機(jī)外 殼l上，用于接收信號輸出電路51輸出的轉(zhuǎn)軸參數(shù)。具體地，該參數(shù)測量裝 置4可包括數(shù)字測量電路41和電源電路42，其中，數(shù)字測量電路41用于測 量轉(zhuǎn)軸參數(shù)并輸送到信號傳輸電路5,電源電路42用于為數(shù)字測量電路41和 信號傳輸電路5提供電源。本實(shí)施例數(shù)字測量電路41可實(shí)時測量電機(jī)運(yùn)行過 程中轉(zhuǎn)軸21的相關(guān)參數(shù)，并通過信號傳輸電路5輸出。
實(shí)際應(yīng)用中，數(shù)字測量電路41可對電機(jī)運(yùn)行過程中轉(zhuǎn)軸21的相關(guān)參數(shù) 進(jìn)行測量，如可對轉(zhuǎn)軸21的轉(zhuǎn)動扭矩、軸向力、振動、溫度、壓力以及旋轉(zhuǎn) 速度等參數(shù)進(jìn)行測量，并可將測得的轉(zhuǎn)軸參數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸出，以便對 電機(jī)運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控。在對多個參數(shù)進(jìn)行測量時，數(shù)字測量電路41可將測 量得到的每個參數(shù)的數(shù)字信號按一定的規(guī)則存儲起來，并按一定次序進(jìn)行發(fā) 送，避免多路參數(shù)同時發(fā)送造成信號傳輸混亂。同時，數(shù)字測量電路41也可 對多個參數(shù)的測量進(jìn)行控制，在不同時刻有選擇的對一個或多個參數(shù)進(jìn)行測 量，避免大量參數(shù)同時測量造成信號處理困難，同樣地，數(shù)字測量電路41也 可通過外部的控制信號對其中 一個或多個參數(shù)進(jìn)行測量，以滿足實(shí)際的測量需要?？梢钥闯?，通過數(shù)字測量電路41可實(shí)時測量并獲得轉(zhuǎn)軸21運(yùn)行過程
中的參數(shù)，如轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動扭矩、溫度、軸向力等參數(shù)，并可將測量得到的參
數(shù)通過信號傳輸電路5輸出至電機(jī)控制中心，并由電機(jī)控制中心對測量得到 的轉(zhuǎn)軸參數(shù)進(jìn)行解析、計(jì)算等處理，以獲取轉(zhuǎn)軸21的運(yùn)行狀況，實(shí)時對電機(jī) 的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控，并可根據(jù)電機(jī)的運(yùn)行狀況對電機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的控制等處 理措施，提高電機(jī)的智能效果。具體的，由于電機(jī)的轉(zhuǎn)軸21的轉(zhuǎn)動扭矩體現(xiàn) 了電機(jī)工作負(fù)載的大小，因此，通過對測量得到的轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動扭矩進(jìn)行分析 即可確定電機(jī)是否長期處于負(fù)載超載狀態(tài)工作，或者長期處于較小負(fù)載下工 作，或者電機(jī)轉(zhuǎn)軸損壞等，以便對電機(jī)帶動負(fù)載的工作能力作出判斷，及時 發(fā)現(xiàn)電機(jī)故障。由于電機(jī)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動扭矩、軸向力、轉(zhuǎn)速等參數(shù)可直接反映 電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，以及電機(jī)實(shí)際的帶載狀況，因此，通過對轉(zhuǎn)軸參數(shù)進(jìn) 行測量和分析，可實(shí)時確定電機(jī)的運(yùn)行狀況，對電沖幾進(jìn)行監(jiān)控，以便及時發(fā) 現(xiàn)潛在的故障隱患，有效保證了電機(jī)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。
具體地，如圖2所示，本實(shí)施例中參數(shù)測量電路41可包括依次連接的參 數(shù)測量傳感器411、信號放大電路412和微控制器413。其中，參數(shù)測量傳感 器411用于測量并獲得轉(zhuǎn)軸參數(shù)的模擬信號；信號放大電路412與參數(shù)測量 傳感器411連接，用于對參數(shù)測量傳感器411輸出的轉(zhuǎn)軸參數(shù)的模擬信號進(jìn) 行放大處理；孩i控制器413與信號放大電路412連接，用于接收信號放大電 路412放大處理后的轉(zhuǎn)軸參數(shù)的模擬信號并轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)字信號。具體地， 本實(shí)施例中的參數(shù)測量傳感器411可為轉(zhuǎn)矩信號傳感器、轉(zhuǎn)速信號傳感器、 溫度信號傳感器、振動信號傳感器和壓力信號傳感器中的一種或多種組合， 且各傳感器分別與信號放大電路412連接，實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)測量和監(jiān)控的 需要，可設(shè)置一定數(shù)量的傳感器，以獲得所需要的參數(shù)。信號放大電路412 可以為集成放大器，包括多個通道的信號放大電路，每個通道分別對參數(shù)測 量傳感器411中的各傳感器測得的參數(shù)的模擬信號進(jìn)行處理，并將處理后的 參數(shù)的模擬信號分別傳送到微控制器413。微控制器413可對各路通道的信號放大器傳過來的模擬信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換等處理，并按照一定的協(xié)議轉(zhuǎn)換為適
合串行通訊的數(shù)字信號，纟鼓控制器413還可對轉(zhuǎn)換后的參數(shù)的數(shù)字信號進(jìn)行
一定的處理，如排序等處理，并按照一定的次序進(jìn)行數(shù)字信號的輸出，提高 信號輸出的質(zhì)量和輸出效率，具體地，本實(shí)施例微控制器可以為各種微控制
芯片，如AT8951C單片機(jī)，PLC以及CPLD等。實(shí)際應(yīng)用中，為提高參數(shù)測量 裝置的抗干擾能力，還可設(shè)置一定的抗干擾電路或抗千擾措施，如可設(shè)置濾 波電路，或者設(shè)置屏蔽罩等，具體地，根據(jù)實(shí)際的抗干擾需要設(shè)定合適的抗 干擾電路，以保證參數(shù)測量裝置的測量精度。
圖3為本發(fā)明自控節(jié)能電機(jī)實(shí)施例中信號傳輸電路的結(jié)構(gòu)示意圖。實(shí)際 應(yīng)用中，由于轉(zhuǎn)軸21高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，為便于將參數(shù)測量裝置測得的轉(zhuǎn)軸參數(shù) 傳輸出來，信號傳輸電路可以采用接觸式或非接觸式的信號傳輸方式將轉(zhuǎn)軸 參數(shù)輸出，其中接觸式的信號傳輸方式可采用導(dǎo)電滑環(huán)的方式實(shí)現(xiàn)信號的傳 輸，本實(shí)施例中采用非接觸式的信號傳輸方式，具體地為采用光電耦合的方 式進(jìn)行信號的傳輸。如圖3所示，信號輸出電路51為光電耦合發(fā)射器，用于 將參數(shù)測量電路測得的轉(zhuǎn)軸參數(shù)的數(shù)字信號發(fā)射出去；信號接收電路52為光 電耦合接收器，用于接收光電耦合發(fā)射器發(fā)射的轉(zhuǎn)軸參數(shù)的數(shù)字信號，其中， 光電耦合發(fā)射器用于將參數(shù)測量電路測得的轉(zhuǎn)軸參數(shù)的數(shù)字信號發(fā)射出去， 光電耦合接收器用于接收光電耦合發(fā)射器發(fā)射的轉(zhuǎn)軸參數(shù)的數(shù)字信號，光電 耦合發(fā)射器可固設(shè)在轉(zhuǎn)軸21上，光電耦合接收器可固設(shè)在電機(jī)外殼1上，且 與光電耦合發(fā)射器位置對應(yīng)，本實(shí)施例中將光電耦合接收器固設(shè)在電機(jī)外殼1 的內(nèi)壁與光電耦合發(fā)射器相對應(yīng)的位置，以減少信號傳輸裝置的占用空間， 同時，光電耦合接收器也可固定在電機(jī)定子或與電機(jī)外殼相對固定的其它機(jī) 構(gòu)上，根據(jù)實(shí)際的需要可設(shè)置合適的位置。
實(shí)際應(yīng)用中，本實(shí)施例中光電耦合發(fā)射器可包括并聯(lián)構(gòu)成的 一個以上的 光敏元件，該光敏元件均勻布設(shè)在環(huán)形電路板53上，該環(huán)形電路板53固設(shè) 于轉(zhuǎn)軸21上，且與轉(zhuǎn)軸21同軸設(shè)置，其中，光敏元件為發(fā)光二極管、光敏
9二極管或光敏三極管。根據(jù)實(shí)際的測量需要，可設(shè)置合適數(shù)量的光敏元件， 以保證信號傳輸?shù)男Ч?。光電耦合發(fā)射器和光電耦合接收器中光敏元件的具 體設(shè)置的數(shù)量可根據(jù)實(shí)際需要而設(shè)定，如可設(shè)置包括多個光敏元件的光電耦 合發(fā)射器和包括單個光敏元件的光電耦合接收器，或者，設(shè)置包括單個光敏 元件的光電耦合發(fā)射器和包括多個光敏元件的光電耦合接收器，或者，光電 耦合發(fā)射器和光電耦合接收器均設(shè)置多個光敏元件，只要可以滿足實(shí)際的信 號傳輸需要即可。
實(shí)際應(yīng)用中，電源電路可包括電源耦合器和穩(wěn)壓器，其中，電源耦合器
用于將外部的電源耦合到轉(zhuǎn)軸上；穩(wěn)壓器與電源耦合器連接，用于將耦合到 轉(zhuǎn)軸上的電源轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定電壓，并提供給數(shù)字測量電路和信號傳輸電路。具 體地，本實(shí)施例中的電源耦合器可采用光電池耦合裝置，該光電耦合裝置包 括光發(fā)生器和光電能量轉(zhuǎn)換器，其中，光發(fā)生器可設(shè)置在外殼上，光電能量 轉(zhuǎn)換器環(huán)繞設(shè)置在轉(zhuǎn)軸上；當(dāng)光發(fā)生器發(fā)射光源時，光電能量轉(zhuǎn)換器可感應(yīng) 光發(fā)生器發(fā)出的光源的能量，并將其轉(zhuǎn)換成電壓，傳送至穩(wěn)壓器，由穩(wěn)壓器 對其進(jìn)行穩(wěn)壓處理后提供給數(shù)字測量電路和信號傳輸電路?？梢钥闯?，通過 采用光電池耦合裝置，利用光電轉(zhuǎn)換的方式來獲得電壓，使得電源耦合器在 電壓傳輸中釆用非接觸形式的傳輸，同時，光電傳輸電壓可有效降低電壓傳 輸中產(chǎn)生的電磁干擾，提高參數(shù)測量裝置的測量效果，且光電池耦合裝置結(jié) 構(gòu)簡單，體積較小，可有效減少整個電機(jī)的體積。此外，本實(shí)施例中的電源 耦合器也可以為其它形式的耦合裝置，根據(jù)實(shí)際需要可選擇合適的電源耦合 裝置，如變壓器耦合裝置。
實(shí)際應(yīng)用中，本實(shí)施例自控節(jié)能電機(jī)還可包括現(xiàn)場總線通信接口，設(shè)置 在所述電機(jī)定子或電機(jī)外殼上，與信號接收電路連接，用于將參數(shù)測量裝置 測得的轉(zhuǎn)軸參數(shù)輸出。具體地，該現(xiàn)場總線通信接口可以為RS232、 RS485 等標(biāo)準(zhǔn)通信接口，同時，該現(xiàn)場總線通信接口也可以為無線通信接口，如藍(lán) 牙、GPRS等無線通信接口。根據(jù)實(shí)際的需要，可設(shè)定合適的通信接口，如在油田等工礦企業(yè)，由于電機(jī)的使用數(shù)量較多，且電機(jī)分布于各個區(qū)域，因此，
可設(shè)置無線通信接口，如GPRS接口，并利用現(xiàn)有的無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸 參數(shù)的傳輸，便于控制中心實(shí)時獲取電機(jī)運(yùn)行中的轉(zhuǎn)軸參數(shù)，實(shí)時對電機(jī)運(yùn) 行狀況進(jìn)行監(jiān)控，并可根據(jù)電機(jī)運(yùn)行狀況對電機(jī)進(jìn)行控制，保證了電機(jī)運(yùn)行 的可靠性和穩(wěn)定性。
此外，實(shí)際應(yīng)用中，本實(shí)施例自控節(jié)能電機(jī)還可包括報(bào)警裝置，與參數(shù) 測量裝置和信號傳輸電路連接，用于根據(jù)轉(zhuǎn)軸參數(shù)判斷電機(jī)運(yùn)行異常時報(bào)警。 該報(bào)警裝置可根據(jù)參數(shù)測量裝置測得的轉(zhuǎn)軸參數(shù)判斷電機(jī)工作是否正常，若 電機(jī)工作異常，則發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信號。具體地，假設(shè)參數(shù)測量裝置測量得 到的轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動扭矩過大，超出電機(jī)正常工作時的扭矩規(guī)定值，則報(bào)警裝置 可發(fā)出報(bào)警，說明電機(jī)處于超載狀態(tài)，通知相關(guān)人員進(jìn)行處理，具體地，該 報(bào)警裝置可以預(yù)設(shè)多種報(bào)警方式，如報(bào)警裝置響一下表明電機(jī)處于超載狀態(tài)， 報(bào)警響二下表明電機(jī)轉(zhuǎn)速過慢等，根據(jù)實(shí)際的需要，可設(shè)置不同的報(bào)警類型。 類似地，該報(bào)警裝置還可具有語音報(bào)警功能，具體地，可設(shè)置語音芯片，當(dāng) 電機(jī)出現(xiàn)異常需要報(bào)警時，報(bào)警裝置可根據(jù)具體的異常狀況發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警 語音信息，如"電機(jī)過載異常，請及時處理"或"電機(jī)過熱，請注意，，等， 同時也可將各種報(bào)警方式結(jié)合起來進(jìn)行報(bào)警，提高報(bào)警的有效性和可靠性。 可以看出，本實(shí)施例通過設(shè)置報(bào)警裝置，電機(jī)出現(xiàn)異常時，可以及時通知相 關(guān)人員進(jìn)行處理，避免出現(xiàn)電機(jī)故障，保證電機(jī)運(yùn)行的可靠性和安全性，避 免電機(jī)故障造成的危害。
實(shí)際應(yīng)用中，參數(shù)測量裝置還可固設(shè)在轉(zhuǎn)軸伸出電機(jī)外殼的伸出部分， 這樣，參數(shù)測量裝置可以與電機(jī)轉(zhuǎn)子和電機(jī)定子隔離，避免電機(jī)轉(zhuǎn)子和電機(jī) 定子之間產(chǎn)生的磁場對參數(shù)測量裝置的影響；同時，為便于電機(jī)和參數(shù)測量 裝置的組裝，還可將預(yù)先制作好的參數(shù)測量裝置以裝配的形式與電機(jī)轉(zhuǎn)軸固 接在一起，同樣可以達(dá)到測量轉(zhuǎn)軸參數(shù)的目的。
此外，本實(shí)施例中，信號傳輸電路也可為變壓器耦合電路，該變壓器耦
ii合電路可包括作為信號輸出電路的第一線圏和作為信號接收電路的第二線 圏。其中第一線圈固設(shè)在電機(jī)轉(zhuǎn)子上，第二線圈固設(shè)在電機(jī)定子上，當(dāng)電機(jī) 工作時，第一線圏與電子轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動，從而與第二線圈形成旋轉(zhuǎn)變壓器， 利用變壓器耦合的性質(zhì)實(shí)現(xiàn)測量信號的耦合傳輸。當(dāng)采用變壓器耦合電路進(jìn) 行測量信號的傳輸時，參數(shù)測量裝置只需要將測量得到的模擬信號直接通過 變壓耦合電路輸出，不需要設(shè)置微控制器將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號再數(shù)據(jù)， 該種耦合方式可有效將參數(shù)測量裝置測得的轉(zhuǎn)軸參數(shù)輸出，該種信號傳輸電 路特別適合單個轉(zhuǎn)軸參數(shù)的測量和傳輸。
本發(fā)明實(shí)施例自控節(jié)能電機(jī)通過設(shè)置用于測量電機(jī)轉(zhuǎn)軸參數(shù)的參數(shù)測量 裝置，可以實(shí)施測量和獲得電機(jī)運(yùn)行過程中反應(yīng)電機(jī)運(yùn)行狀況的轉(zhuǎn)軸參數(shù)， 電機(jī)運(yùn)行過程中可將測量得到的轉(zhuǎn)軸參數(shù)實(shí)時傳送到相應(yīng)的監(jiān)控設(shè)備，對電 機(jī)的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，保證了電機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。
圖4為本發(fā)明自控節(jié)能電機(jī)實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖4中A-A 向的剖面示意圖。在上述實(shí)施例一技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例自控節(jié)能電 機(jī)還可包括柔性啟動裝置6,該柔性啟動裝置6固設(shè)在電機(jī)轉(zhuǎn)子3的轉(zhuǎn)軸21 伸出電機(jī)外殼1的部分，包括均勻固設(shè)在轉(zhuǎn)軸21上的多個葉片61;葉片 61外部套設(shè)有外殼62,且葉片61的前端與外殼62間隙設(shè)置，外殼62的兩 端分別固接有非接觸地套設(shè)在轉(zhuǎn)軸21上第一端蓋63和第二端蓋64;葉片61 將外殼62分成的與葉片數(shù)目相同的空腔66內(nèi)分別布設(shè)有多個剛性球體67， 該多個剛性球體67均勻分布在空腔66內(nèi)，且剛性球體67的半徑大于葉片61 的前端與外殼62內(nèi)壁之間的空隙。其中，第一端蓋63和第二端蓋64通過軸 承或軸瓦套設(shè)在轉(zhuǎn)軸21上，具體地，本實(shí)施例中在第一端蓋63和第二端蓋 64與轉(zhuǎn)軸21之間分別設(shè)置有軸承65。
圖6為本發(fā)明自控節(jié)能電機(jī)實(shí)施例二中柔性啟動裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。實(shí) 際應(yīng)用中，為使電機(jī)可以方便地與負(fù)載的連接裝置進(jìn)行連接，本實(shí)施例中可 在柔性啟動裝置的外殼固接有用于連接負(fù)載的連接裝置，該連接裝置可為固接在第一端蓋上的半聯(lián)軸器或皮帶輪，或者，將外殼的外表面設(shè)置成皮帶輪 形狀，用于連接負(fù)載，外殼本身作為與負(fù)載連接的皮帶輪。具體地，如圖6
所示，本實(shí)施例柔性啟動裝置6固接有半聯(lián)軸器7,半聯(lián)軸器7通過螺釘與柔 性啟動裝置6的第一端蓋固定連接，在與負(fù)載連接時，半聯(lián)軸器7可與負(fù)載 相應(yīng)的連接部件固接，實(shí)現(xiàn)電機(jī)與負(fù)載的連接。
為便于電機(jī)的組裝以及電機(jī)本身的保護(hù)，柔性啟動裝置可部分或全部凸 設(shè)在電機(jī)外殼中。通過將電機(jī)中的柔性啟動裝置凸設(shè)在電機(jī)外殼中，可以在 電機(jī)與負(fù)載的組裝中更加利于電機(jī)自身的保護(hù)，電機(jī)在工作過程中，可以有 效地隔離外面環(huán)境對柔性啟動裝置的影響，提高柔性啟動電機(jī)工作的穩(wěn)定性 和可靠性。
本實(shí)施例柔性啟動裝置可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的柔性啟動。具體地，如圖4和5 所示，電機(jī)接啟動過程中，固設(shè)在轉(zhuǎn)軸21上的葉片61帶動剛性球體67在外 殼與葉片形成的空腔內(nèi)中作剛體運(yùn)動，同時剛性J求體67受離心力作用逐漸向 外殼62內(nèi)壁移動，由于第一端蓋63和第二端蓋64與轉(zhuǎn)軸21之間采用軸承 連接，因此外殼62在電機(jī)剛啟動時不會隨轉(zhuǎn)軸21轉(zhuǎn)動，此時作用在電機(jī)轉(zhuǎn) 軸上的阻力矩即為剛性球體與外殼內(nèi)壁的摩擦力矩，電機(jī)近似空載啟動。當(dāng) 轉(zhuǎn)軸21的轉(zhuǎn)速逐漸增大時，剛性球體67在離心力作用下緊貼外殼62內(nèi)壁， 剛性球體67與外殼62內(nèi)壁的摩擦力矩逐漸增大，從而帶動外殼逐漸轉(zhuǎn)動， 直至外殼與轉(zhuǎn)軸21達(dá)到同步運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，完成電機(jī)的啟動?？梢钥闯觯姍C(jī)在 啟動階段，以輕載啟動，并可逐步過渡到滿載運(yùn)行狀態(tài)，使得電機(jī)在啟動階 段的啟動力矩小，基本與電機(jī)正常運(yùn)行時的力矩相同，因此，有效避免了電 機(jī)啟動過程中力矩過大的問題(現(xiàn)有技術(shù)中電機(jī)啟動力矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電機(jī)正常 運(yùn)行時的力矩)，同時，電機(jī)啟動過程中啟動力矩的減少必然降低了電機(jī)的 啟動電流，減少了電機(jī)的發(fā)熱和損壞，因此，通過在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上設(shè)置柔性啟 動裝置可以有效降低電機(jī)的啟動力矩，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)與負(fù)載的全匹配，相對于 現(xiàn)有技術(shù)而言，由于本實(shí)施例電機(jī)的啟動力矩較小，電機(jī)的啟動力矩與電機(jī)正常運(yùn)行時的力矩基本相同，因此，在進(jìn)行電機(jī)與負(fù)載匹配選#^時，可以實(shí) 現(xiàn)了電機(jī)與負(fù)載的全匹配。
具體地，現(xiàn)有技術(shù)中由于電機(jī)的啟動力矩和啟動電流通常很大，遠(yuǎn)大于 電機(jī)正常運(yùn)行時的力矩和電流，因此，在進(jìn)行電4幾選擇時，需要考慮電才幾的 啟動力矩和啟動電流，選擇的電機(jī)的功率通常要遠(yuǎn)大于帶動負(fù)載實(shí)際所需的 功率，導(dǎo)致電機(jī)與負(fù)載的不匹配，出現(xiàn)"大馬拉小車，，的現(xiàn)象，電機(jī)的利用
率較低，提高了電機(jī)的能量消耗和電機(jī)資源的浪費(fèi)；而本實(shí)施例自控節(jié)能電
機(jī)通過設(shè)置柔性啟動裝置可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的柔性啟動，電機(jī)的啟動力矩小，通 常稍大于電才幾正常運(yùn)4亍時的力矩，同時，電才幾的啟動電流也相應(yīng)減少，可以
在進(jìn)行電機(jī)選擇時，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)與負(fù)載的全匹配，達(dá)到了 "大馬拉大車、中 馬拉中車、小馬拉小車"的技術(shù)效果，有效提高了電機(jī)的利用率，降低了電 機(jī)的體積，減少了電機(jī)運(yùn)行中無用功率，降低了電機(jī)的能源消耗。發(fā)明人試 驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，相對于現(xiàn)有技術(shù)電機(jī)，本實(shí)施例自控節(jié)能電機(jī)的啟動電流可降低
60%左右，通過力矩匹配，相對于帶動相同負(fù)載條件下的現(xiàn)有技術(shù)的電機(jī)， 本發(fā)明自控節(jié)能電機(jī)以較小的功率即可有效地帶動負(fù)載，使得電機(jī)正常運(yùn)行 時的電流可降低25% ~30%，極大地提高了電機(jī)的節(jié)能效果。
同時，本實(shí)施例自控節(jié)能電機(jī)通過設(shè)置柔性啟動裝置，在電機(jī)運(yùn)行過程 中，若出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)或過載時，柔性啟動裝置中的剛性球體會在外殼內(nèi)壁上打滑， 因此，電機(jī)轉(zhuǎn)軸的實(shí)際力矩不會增加，電機(jī)不會出現(xiàn)燒毀等不良，起到了過 載保護(hù)功能，有效提高了電機(jī)運(yùn)行的安全性和可靠性。
在實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例技術(shù)效果的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例通過在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上設(shè)置 柔性啟動裝置，有效降低了電機(jī)的啟動力矩和啟動電流，實(shí)現(xiàn)電機(jī)與負(fù)載的 全匹配，達(dá)到了 "大馬拉大車、中馬拉中車、小馬拉小車，，的技術(shù)效果；同 時，電機(jī)在運(yùn)行中還具有過載保護(hù)功能，提高了電機(jī)運(yùn)行的安全和可靠性； 此外，由于電機(jī)與負(fù)載的全匹配，降低了電機(jī)的體積和電機(jī)運(yùn)行中的電流消耗，提高了電機(jī)的節(jié)能效果。
最后應(yīng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其進(jìn) 行限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技
術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換， 而這些修改或者等同替換亦不能使修改后的技術(shù)方案脫離本發(fā)明技術(shù)方案的 井青神和范圍。
權(quán)利要求
1、一種自控節(jié)能電機(jī)，包括電機(jī)外殼、電機(jī)定子、電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于，還包括參數(shù)測量裝置和信號傳輸電路，所述參數(shù)測量裝置固設(shè)在所述電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸上，用于測量轉(zhuǎn)軸參數(shù)；所述信號傳輸電路包括信號輸出電路和信號接收電路，所述信號輸出電路與所述參數(shù)測量裝置連接，固設(shè)在所述轉(zhuǎn)軸上，所述信號接收電路固設(shè)在所述電機(jī)定子或電機(jī)外殼上，用于接收所述信號輸出電路輸出的所述轉(zhuǎn)軸參數(shù)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自控節(jié)能電機(jī)，其特征在于，所述參數(shù)測量裝 置包括數(shù)字測量電路和電源電路，其中，數(shù)字測量電路用于測量所述轉(zhuǎn)軸參 數(shù)并輸送到所述信號傳輸電路，所述電源電路用于為所述數(shù)字測量電路和信 號傳輸電路提供電源。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的自控節(jié)能電機(jī)，其特征在于，所述數(shù)字測量電 路包括依次連接的參數(shù)測量傳感器、信號放大電路和微控制器，所述參數(shù) 測量傳感器為轉(zhuǎn)矩信號傳感器、轉(zhuǎn)速信號傳感器、溫度信號傳感器、振動信 號傳感器和壓力信號傳感器中的一種或多種組合，分別與所述信號放大電路 連接，所述微控制器與所述信號傳輸電路連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的自控節(jié)能電機(jī)，其特征在于，所述電源電路包 括電源耦合器和穩(wěn)壓器，所述電源耦合器用于將外部的電源耦合到所述轉(zhuǎn)軸 上；所述穩(wěn)壓器與所述電源耦合器連接，用于將耦合到所述轉(zhuǎn)軸上的電源轉(zhuǎn) 換成穩(wěn)定電壓，并提供給所述數(shù)字測量電路和信號傳輸電路。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自控節(jié)能電機(jī)，其特征在于，所述信號輸出電 路為光電耦合發(fā)射器，用于將所述參數(shù)測量電路測得的所述轉(zhuǎn)軸參數(shù)的數(shù)字 信號發(fā)射出去；所述信號接收電路為光電耦合接收器，用于接收所述光電耦 合發(fā)射器發(fā)射的所述轉(zhuǎn)軸參數(shù)的數(shù)字信號。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自控節(jié)能電機(jī)，其特征在于，所述信號傳輸電 路為變壓器耦合電路，所述變壓器耦合電路包括作為所述信號輸出電路的第一線圏和作為所述信號接收電路的第二線圈。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自控節(jié)能電機(jī)，其特征在于，還包括現(xiàn)場總線通信接口，設(shè)置在所述電機(jī)定子或電機(jī)外殼上，與所述信號接收電路連接， 用于將所述參數(shù)測量裝置測得的所述轉(zhuǎn)軸參數(shù)輸出。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自控節(jié)能電機(jī)，其特征在于，還包括報(bào)警裝置， 與所述信號傳輸電路連接，用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)軸參數(shù)判斷電機(jī)運(yùn)行異常時報(bào)警。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自控節(jié)能電機(jī)，其特征在于，所述參數(shù)測量裝 置固設(shè)在所述轉(zhuǎn)軸伸出所述電機(jī)外殼的伸出部分。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自控節(jié)能電機(jī)，其特征在于，所述電機(jī)轉(zhuǎn)子 的轉(zhuǎn)軸伸出電機(jī)外殼部分還設(shè)置有柔性啟動裝置，所述柔性啟動裝置包括 均勻固設(shè)在所述轉(zhuǎn)軸上的多個葉片；所述葉片外部套設(shè)有外殼，且所述葉片 前端與外殼間隙設(shè)置，所述外殼兩端分別固接有非接觸地套設(shè)在所述轉(zhuǎn)軸上 的第一端蓋和第二端蓋；所述葉片將所述外殼分成的與葉片數(shù)目相同的空腔 內(nèi)分別布設(shè)有多個剛性球體，所述剛性球體均勻分布在所述空腔內(nèi)，所述剛 性球體的半徑大于所述葉片前端與所述外殼內(nèi)壁之間的空隙。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的自控節(jié)能電機(jī)，其特征在于，所述第一端蓋 和第二端蓋通過軸承或軸瓦套設(shè)在所述轉(zhuǎn)軸上。
12、 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的自控節(jié)能電機(jī)，其特征在于，所述外殼固接 有用于連接負(fù)載的連接裝置，所述連接裝置為固接在所述第一端蓋上的半聯(lián) 軸器或皮帶輪；或者，所述外殼的外表面設(shè)置成皮帶輪形狀，用于連接負(fù)載。
13、 根據(jù)權(quán)利要求10、 11或12所述的自控節(jié)能電機(jī)，其特征在于，所 述柔性啟動裝置部分或全部凸設(shè)在所述電機(jī)外殼中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自控節(jié)能電機(jī)。包括電機(jī)外殼、電機(jī)定子、電機(jī)轉(zhuǎn)子以及參數(shù)測量裝置和信號傳輸電路，所述參數(shù)測量裝置固設(shè)在所述電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸上，用于測量轉(zhuǎn)軸參數(shù)；所述信號傳輸電路包括信號輸出電路和信號接收電路，所述信號輸出電路與所述參數(shù)測量裝置連接，固設(shè)在所述轉(zhuǎn)軸上，所述信號接收電路固設(shè)在所述電機(jī)定子或電機(jī)外殼上，用于接收所述信號輸出電路輸出的所述轉(zhuǎn)軸參數(shù)。本發(fā)明技術(shù)方案可以實(shí)時測量并獲得電機(jī)轉(zhuǎn)軸參數(shù)，以對電機(jī)的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，提高了電機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。
文檔編號H02K11/00GK101562372SQ200910081538
公開日2009年10月21日 申請日期2009年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月10日
發(fā)明者力 張 申請人:北京新宇航世紀(jì)科技有限公司;張 力