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CN113659750B - 一种安全可控的电气传动装置 - Google Patents

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CN113659750B CN202110941107.6A CN202110941107A CN113659750B CN 113659750 B CN113659750 B CN 113659750B CN 202110941107 A CN202110941107 A CN 202110941107A CN 113659750 B CN113659750 B CN 113659750B
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Abstract

本发明属于电机技术领域，具体的说是一种安全可控的电气传动装置，包括发电机单元和电动机单元；所述发电机单元至少包括输入轴、输出轴、发电机单元有永磁体转子铁心、发电机单元有绕组转子铁心、电动机单元转子端部绕组护套二和电动机单元转子端部绕组护套三；驱动设备(如电动机、热机)带动本电气可控启动传动装置的输入轴后，本电气可控启动传动装置可以通过外接的电阻和电力电子变换器平缓输出轴的转矩，并平稳启动负载至最终稳态转速，避免输出轴转矩突变和过大造成断轴等机械故障，适用于破碎机、风机、水泵、压缩机等负载，并可减轻驱动用电动机的启动大电流持续时间过长导致发热严重、启动转矩较小问题等。

Description

一种安全可控的电气传动装置
技术领域
本发明属于电机技术领域，具体的说是一种安全可控的电气传动装置。
背景技术
目前驱动系统采用机械联轴器或液力耦合器实现转矩传递和转速变换，一般称为可控启动传动装置(Controlled Start Transimission，简称CST)，也有利用电磁原理的永磁传动装置，如永磁涡流电机耦合器、绕组式永磁调速器等。
现有技术中也出现了一些关于电机的技术方案，如申请号为981209904的一项中国专利公开了控制电气传动装置的方法和装置，一个电气传动装置(10)的电动机(22)的旋转运动借助于一个滚珠螺旋丝杆(26)和一个进给螺母(28)被转变成带一微小滑动阻力的直线运动。
目前现有技术中，CST运行时需要复杂的冷却系统，液力耦合器长期运行时经常出现漏油，速度转差较大，效率较低；涡流电机耦合器大多采用盘式结构，损耗较大，为了调节转矩需要复杂机构调节气隙；绕组式永磁调速器一般采用电刷和滑环，不能用于防爆环境，降低了系统的可靠性。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，解决CST运行时需要复杂的冷却系统，液力耦合器长期运行时经常出现漏油，速度转差较大，效率较低；涡流电机耦合器大多采用盘式结构，损耗较大，为了调节转矩需要复杂机构调节气隙；绕组式永磁调速器一般采用电刷和滑环，不能用于防爆环境，降低了系统的可靠性的问题，本发明提出的一种安全可控的电气传动装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种安全可控的电气传动装置，包括发电机单元和电动机单元；所述发电机单元至少包括输入轴、输出轴、发电机单元有永磁体转子铁心、发电机单元有绕组转子铁心、电动机单元转子端部绕组护套二和电动机单元转子端部绕组护套三；所述电动机单元至少包括电动机单元定子机壳、电动机单元有绕组定子铁心、电动机单元有绕组转子铁心、底座、电动机单元转子端部绕组护套四和电动机单元转子端部绕组护套五；所述发电机单元和电动机单元共用一个输出轴；
所述底座与电动机单元定子机壳固接在一起；所述电动机单元定子机壳与电动机单元有绕组定子铁心固定连接在一起；所述电动机单元定子机壳与输出轴安装在一起；所述电动机单元转子端部绕组护套五安装在输出轴与电动机单元定子机壳之间；所述输出轴与电动机单元有绕组转子铁心固定连接在一起；所述输出轴与电动机单元定子机壳的内部安装有输入轴；所述电动机单元转子端部绕组护套四安装在输入轴与电动机单元定子机壳之间；所述电动机单元转子端部绕组护套二安装在输入轴与输出轴之间；所述电动机单元转子端部绕组护套三安装在输入轴与输出轴之间；所述输入轴与发电机单元有永磁体转子铁心固定连接在一起；所述输出轴与发电机单元有绕组转子铁心固定连接在一起。
所述底座与电动机单元定子机壳固接在一起；所述电动机单元定子机壳与电动机单元有绕组定子铁心固接在一起；所述输出轴设在电动机单元定子机壳内部；所述电动机单元转子端部绕组护套五安装在电动机单元定子机壳与输出轴之间；所述输出轴与电动机单元有绕组转子铁心固接在一起；所述输出轴与发电机单元有绕组转子铁心固接在一起；所述输入轴设在电动机单元定子机壳内部；所述电动机单元转子端部绕组护套四安装在输入轴与电动机单元定子机壳之间；所述电动机单元转子端部绕组护套二安装在输入轴与输出轴之间；所述电动机单元转子端部绕组护套三安装在输入轴与输出轴之间；所述输入轴与发电机单元有永磁体转子铁心固接在一起。
所述底座与电动机单元定子机壳固接在一起；所述电动机单元定子机壳与电动机单元有绕组定子铁心固接在一起；所述电动机单元定子机壳内部安装有输出轴；所述电动机单元转子端部绕组护套四安装在输出轴和电动机单元定子机壳之间；所述电动机单元转子端部绕组护套五安装在输出轴和电动机单元定子机壳之间；所述输出轴与电动机单元有绕组转子铁心固接在一起；所述发电机单元有绕组转子铁心与输出轴固接在一起；所述输入轴套在输出轴上；所述电动机单元转子端部绕组护套二安装在输入轴与输出轴之间；所述电动机单元转子端部绕组护套三安装在输入轴与输出轴之间；所述发电机单元有永磁体转子铁心与输入轴固接在一起。
本电气可控启动传动装置还包括如图4或如图5所示两种不同的控制电路。
如图4，该电动机单元有绕组定子铁心的多相电枢绕组7.1通过控制器连接到多相电阻。该电气可控启动传动装置根据输入和输出轴的转速通过控制器接入到分级的不同阻值的电阻，从而平缓调节(提高或降低)输出轴转速至稳态转速。
如图5，该电动机单元有绕组定子铁心的多相电枢绕组7.1通过电力电子变换器连接到电网。该电气可控启动传动装置根据输入和输出轴的转速通过电力电子变换器调节输出到电网或从电网吸收的功率，从而平缓调节(提高或降低)输出轴转速至稳态转速。
该发电机单元有永磁体的转子铁心上安装有永磁体；永磁体和铁心采用表贴式或插入式结构。
该发电机单元有绕组转子铁心上安装有多相电枢绕组；
如图3实施例，该发电机单元有绕组转子铁心布置在内侧时发电机单元转子端部绕组护套保护以防止离心力破坏；
如图3实施例，该发电机单元有永磁体转子铁心布置在外侧且与输入轴固定连接时，该电动机单元具有机壳。
该发电机单元有绕组转子铁心由硅钢片叠压制成；
该电动机单元有绕组转子铁心上安装有多相电枢绕组；
该电动机单元有绕组转子铁心上电枢绕组的端部由护套保护以防止离心力破坏；
该电动机单元有绕组转子铁心由硅钢片叠压制成；
该电动机单元有绕组定子铁心上安装有多相电枢绕组；
该电动机单元定子铁心由硅钢片叠压制成；
该发电机单元实际上是一个多相永磁同步发电机；该电动机单元实际上是一个多相绕线式异步电动机。
该发电机单元有绕组转子铁心的多相电枢绕组的输出端(即为发电机输出端)连接到该电动机单元有绕组转子铁心的多相电枢绕组的输入端(即为电动机输入端)，该发电机单元有绕组转子铁心的多相电枢绕组和该电动机单元有绕组转子铁心的多相电枢绕组通以相同三相电流后分别产生的旋转磁场方向相反。
这里“多相”主要是指“三相”，也不排除采用大于3的相数，实施例图示为3相。
该电气可控启动传动装置稳态运行时可以实现如式(4)给出转速变换；
该电气可控启动传动装置稳态运行时传递的转矩如式(9)～式(11)给出；
该发电机单元的额定转速和额定转矩分别为(n1-n2)和T3，该发电机单元按上述参数设计；
该电动机单元的额定转速和额定转矩分别为n2和
Figure BDA0003215002090000051
该发电机单元按上述参数设计。
该电气可控启动传动装置稳态运行时的主要参数关系分析如下：
该发电机单元的极数为p1，该电动机单元的极数为p2，输入轴的转速为n1、输入轴1的转速为n2，该电动机单元的同步转速为n20，电动机单元的转差率为s，输入轴1上的输入转矩为T3输出轴5上的输出转矩为T4，该发电机单元对输出轴5的驱动转矩为T1、该电动机单元对输出轴的驱动转矩为T2，发电机单元有绕组转子铁心的多相电枢绕组和该电动机单元有绕组转子铁心的多相电枢绕组中的电流频率为f1，电动机单元有绕组定子铁心7的多相电枢绕组中的电流频率为f2。
根据电机原理有以下关系：
Figure BDA0003215002090000061
Figure BDA0003215002090000062
n2＝(1-s)n20 (3)
根据(1)、(2)、(3)可得：
Figure BDA0003215002090000063
该发电机单元输出的电功率为：
Pe1＝kT3(n1-n2)-pfe1-pmec1＝kT1(n1-n2) (5)
pfe1——发电机单元的铁耗；
pmec1——发电机单元的机械损耗；.
Figure BDA0003215002090000064
该电动机单元输入的电功率为：
Pe2＝Pe1-pcu1-peu2 (6)
pcu1——发电机单元的绕组损耗；
pcu2——电动机单元的转子绕组损耗；
Pe2＝pfe2+pcu22+kT2n2 (7)
kT1n2+kT2n2-pmec2＝kT4n2 (8)
pfe2——电动机单元的铁心损耗；
pcu22——电动机单元的定子绕组损耗；
pmec2——电动机单元的机械损耗。
根据(1)、(2)、(3)可得：
Figure BDA0003215002090000071
Figure BDA0003215002090000072
Figure BDA0003215002090000073
其中转速的单位为转每分(r/min)，频率的单位为赫兹(Hz)，损耗和功率的单位为瓦(W)。
举例说明：
设p1＝4，p2＝2，n1＝1500r/min，T3＝50Nm，忽略所有损耗，即有s＝0，可得：
Figure BDA0003215002090000074
T3＝T1＝50Nm
Figure BDA0003215002090000075
T4＝T1+T2＝1.5T1＝75Nm
因此，
n1T3＝n2T4
输入输出的机械功率相等，符合能量守恒定律。
进一步，所述电动机单元定子机壳的侧壁通过扭簧铰接有摆动板；所述摆动板端部固接有清洁刷；所述输出轴的中部固接有多组柔性扇风板；在输出轴旋转的过程中，会带动清洁刷一起转动，然后就会打击到摆动板，使摆动板在电动机单元定子机壳上向远离输出轴的位置偏移，同时柔性扇风板在旋转时，会将输出轴附近的气流带动，此时气流就会吹到摆动板，使摆动板持续的保持在不会与输出轴接触的状态，通过在输出轴的中部设有和分离的清洁刷，可使输出轴在不转动的过程中，清洁刷与输出轴的中部侧壁接触，使输出轴上不会大量的残留油渍和杂质，使输出轴的使用寿命更长。
进一步，所述柔性扇风板上设有多组刷毛；所述刷毛滑动连接在柔性扇风板上靠近电动机单元定子机壳的一侧；通过在柔性扇风板上设有多组刷毛，可在输出轴和柔性扇风板同时进行旋转的过程中，刷毛对电动机单元定子机壳的侧壁进行清扫，减少电动机单元定子机壳上的杂质残留，可使输出轴和电动机单元定子机壳在使用时，输出轴不会轻易受到杂质的干扰，进而使输出轴在运行时会更加稳定。
进一步，多组所述刷毛之间固接有配重条；通过在刷毛上固接有配重条，可在柔性扇风板刚开始旋转时，刷毛会与电动机单元定子机壳接触，在柔性扇风板旋转起来之后，配重条会因离心力的作用下，向远离输出轴轴心的一侧偏移，然后将刷毛也拉离电动机单元定子机壳的表面，该操作避免了刷毛在柔性扇风板旋转的过程中，因长时间与电动机单元定子机壳接触摩擦而导致的刷毛磨损严重问题，进而可增加刷毛的使用寿命。
进一步，所述柔性扇风板内部开设有储油腔；所述储油腔内部估计诶呦弹性拉绳；所述弹性拉绳与刷毛的端部固接；通过在柔性扇风板内部设有储油腔，可在柔性扇风板旋转时，配重条拉动刷毛的过程中，使刷毛从储油腔内部带出部分清洁液，进而可对刷毛的表面进行清洁，使刷毛在长时间的使用后，其表面还保持一个较为干净的状态，进而可提升刷毛对电动机单元定子机壳的清洁效果。
进一步，所述摆动板侧壁通过定位杆固接有多组柔性挡风膜；两个所述柔性挡风膜之间连接有弹性扯带一；通过在摆动板上增加有柔性挡风膜，可在柔性扇风板跟随输出轴旋转而产生气流时，使摆动板增加对气流的敏感度，在柔性扇风板产生较小的气流时，柔性挡风膜就会挡住气流，使柔性扇风板吹出的气流将摆动板吹到更加远离输出轴的位置处，减少输出轴在旋转时，因柔性扇风板产生的气流不够大，而导致的清洁刷会与输出轴接触出现的清洁刷和输出轴磨损严重问题。
进一步，两个所述柔性挡风膜之间连接有多组弹性扯带二；所述柔性挡风膜上开设有导气孔；通过在柔性挡风膜之间增加有多条弹性扯带二，可在柔性挡风膜对柔性扇风板吹出的气流进行阻挡时，以弧形的状态来与气流冲击，使柔性挡风膜可更好的通过气流来对摆动板进行控制。
本发明的有益效果是：
1.本发明提供一种安全可控的电气传动装置，驱动设备(如电动机、热机)带动本电气可控启动传动装置的输入轴后，本电气可控启动传动装置可以通过外接的电阻和电力电子变换器平缓输出轴的转矩，并平稳启动负载至最终稳态转速，避免输出轴转矩突变和过大造成断轴等机械故障，适用于破碎机、风机、水泵、压缩机等负载，并可减轻驱动用电动机的启动大电流持续时间过长导致发热严重、启动转矩较小问题等。
2.本电气可控启动传动装置还可以通过发电机单元和电动机单元的极数配比，改变输出端转速，特别是降低输入转速，提高负载侧驱动转矩。
3.本电气可控启动传动装置中无机械接触的滑环和电刷，提高了装置的可靠性，适用于防爆等恶劣环境，拓宽了适用范围。
4.通过在输出轴的中部设有和分离的清洁刷，可使输出轴在不转动的过程中，清洁刷与输出轴的中部侧壁接触，使输出轴上不会大量的残留油渍和杂质，使输出轴的使用寿命更长。
5.通过在柔性扇风板上设有多组刷毛，可在输出轴和柔性扇风板同时进行旋转的过程中，刷毛对电动机单元定子机壳的侧壁进行清扫，减少电动机单元定子机壳上的杂质残留，可使输出轴和电动机单元定子机壳在使用时，输出轴不会轻易受到杂质的干扰，进而使输出轴在运行时会更加稳定。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明中电气传动装置的第一种实施例结构示意图；
图2是本发明中电气传动装置的第二种实施例结构示意图；
图3是本发明中电气传动装置的第三种实施例结构示意图；
图4是本发明中电气传动装置的第一种控制电路示意图；
图5是本发明中电气传动装置的第二种控制电路示意图；
图6是清扫组件的结构示意图；
图7是摆动板的结构示意图；
图8是柔性扇风板的的结构示意图；
图9是摆动板的另一种实施例结构示意图；
图例说明：
1、输入轴；2、发电机单元机壳；3、发电机单元有永磁体转子铁心；31、发电机单元的永磁体；4、发电机单元有绕组转子铁心；41、发电机单元转子端部绕组护套；5、输出轴；6、电动机单元定子机壳；7、电动机单元有绕组定子铁心；8、电动机单元有绕组转子铁心；81、电动机单元转子端部绕组护套一；9、电动机单元转子端部绕组护套二；10、电动机单元转子端部绕组护套三；11、电动机单元转子端部绕组护套四；12、电动机单元转子端部绕组护套五；13、底座；14、摆动板；15、清洁刷；16、柔性扇风板；17、刷毛；18、配重条；19、储油腔；20、弹性拉绳；21、柔性挡风膜；22、弹性扯带一；23、弹性扯带二。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
下面给出具体实施例。
实施例一
请参阅图1，本发明提供一种安全可控的电气传动装置，包括发电机单元和电动机单元；所述发电机单元至少包括输入轴1、输出轴5、发电机单元有永磁体转子铁心3、发电机单元有绕组转子铁心4、电动机单元转子端部绕组护套二9和电动机单元转子端部绕组护套三10；所述电动机单元至少包括电动机单元定子机壳6、电动机单元有绕组定子铁心7、电动机单元有绕组转子铁心8、底座13、电动机单元转子端部绕组护套四11和电动机单元转子端部绕组护套12；所述发电机单元和电动机单元共用一个输出轴5；
所述底座13与电动机单元定子机壳6固接在一起；所述电动机单元定子机壳6与电动机单元有绕组定子铁心7固定连接在一起；所述电动机单元定子机壳6与输出轴5安装在一起；所述电动机单元转子端部绕组护套五12安装在输出轴5与电动机单元定子机壳6之间；所述输出轴5与电动机单元有绕组转子铁心8固定连接在一起；所述输出轴5与电动机单元定子机壳6的内部安装有输入轴1；所述电动机单元转子端部绕组护套四11安装在输入轴1与电动机单元定子机壳6之间；所述电动机单元转子端部绕组护套二9安装在输入轴1与输出轴5之间；所述电动机单元转子端部绕组护套三10安装在输入轴1与输出轴5之间；所述输入轴1与发电机单元有永磁体转子铁心3固定连接在一起；所述输出轴5与发电机单元有绕组转子铁心4固定连接在一起。
实施例二
请参阅图2
本发明提供一种安全可控的电气传动装置，包括发电机单元和电动机单元；所述发电机单元至少包括输入轴1、输出轴5、发电机单元有永磁体转子铁心3、发电机单元有绕组转子铁心4、电动机单元转子端部绕组护套二9和电动机单元转子端部绕组护套三10；所述电动机单元至少包括电动机单元定子机壳6、电动机单元有绕组定子铁心7、电动机单元有绕组转子铁心8、底座13、电动机单元转子端部绕组护套四11和电动机单元转子端部绕组护套五12；所述发电机单元和电动机单元共用一个输出轴5；
所述底座13与电动机单元定子机壳6固接在一起；所述电动机单元定子机壳6与电动机单元有绕组定子铁心7固接在一起；所述输出轴5设在电动机单元定子机壳6内部；所述电动机单元转子端部绕组护套五12安装在电动机单元定子机壳6与输出轴5之间；所述输出轴5与电动机单元有绕组转子铁心8固接在一起；所述输出轴5与发电机单元有绕组转子铁心4固接在一起；所述输入轴1设在电动机单元定子机壳6内部；所述电动机单元转子端部绕组护套四11安装在输入轴1与电动机单元定子机壳6之间；所述电动机单元转子端部绕组护套二9安装在输入轴1与输出轴5之间；所述电动机单元转子端部绕组护套三10安装在输入轴1与输出轴5之间；所述输入轴1与发电机单元有永磁体转子铁心3固接在一起。
实施例三
请参阅图3
本发明提供一种安全可控的电气传动装置，包括发电机单元和电动机单元；所述发电机单元至少包括输入轴1、输出轴5、发电机单元有永磁体转子铁心3、发电机单元有绕组转子铁心4、电动机单元转子端部绕组护套二9和电动机单元转子端部绕组护套三10；所述电动机单元至少包括电动机单元定子机壳6、电动机单元有绕组定子铁心7、电动机单元有绕组转子铁心8、底座13、电动机单元转子端部绕组护套四11和电动机单元转子端部绕组护套五12；所述发电机单元和电动机单元共用一个输出轴5；
所述底座13与电动机单元定子机壳6固接在一起；所述电动机单元定子机壳6与电动机单元有绕组定子铁心7固接在一起；所述电动机单元定子机壳6内部安装有输出轴5；所述电动机单元转子端部绕组护套四11安装在输出轴5和电动机单元定子机壳6之间；所述电动机单元转子端部绕组护套五12安装在输出轴5和电动机单元定子机壳6之间；所述输出轴5与电动机单元有绕组转子铁心8固接在一起；所述发电机单元有绕组转子铁心4与输出轴5固接在一起；所述输入轴1套在输出轴5上；所述电动机单元转子端部绕组护套二9安装在输入轴1与输出轴5之间；所述电动机单元转子端部绕组护套三10安装在输入轴1与输出轴5之间；所述发电机单元有永磁体转子铁心3与输入轴1固接在一起。
本电气可控启动传动装置还包括如图4或如图5所示两种不同的控制电路。
如图4，该电动机单元有绕组定子铁心7的多相电枢绕组7.1通过控制器连接到多相电阻。该电气可控启动传动装置根据输入和输出轴5的转速通过控制器接入到分级的不同阻值的电阻，从而平缓调节(提高或降低)输出轴5转速至稳态转速。
如图5，该电动机单元有绕组定子铁心7的多相电枢绕组7.1通过电力电子变换器连接到电网。该电气可控启动传动装置根据输入和输出轴5的转速通过电力电子变换器调节输出到电网或从电网吸收的功率，从而平缓调节(提高或降低)输出轴5转速至稳态转速。
该发电机单元有永磁体的转子铁心3上安装有永磁体31；永磁体和铁心采用表贴式或插入式结构。
该发电机单元有绕组转子铁心4上安装有多相电枢绕组；
如图3实施例，该发电机单元有绕组转子铁心4布置在内侧时发电机单元转子端部绕组护套41保护以防止离心力破坏；
如图3实施例，该发电机单元有永磁体转子铁心3布置在外侧且与输入轴1固定连接时，该电动机单元具有机壳2。
该发电机单元有绕组转子铁心4由硅钢片叠压制成；
该电动机单元有绕组转子铁心8上安装有多相电枢绕组；
该电动机单元有绕组转子铁心8上电枢绕组的端部由护套81保护以防止离心力破坏；
该电动机单元有绕组转子铁心8由硅钢片叠压制成；
该电动机单元有绕组定子铁心7上安装有多相电枢绕组；
该电动机单元定子铁心由硅钢片叠压制成；
该发电机单元实际上是一个多相永磁同步发电机；该电动机单元实际上是一个多相绕线式异步电动机。
该发电机单元有绕组转子铁心4的多相电枢绕组的输出端(即为发电机输出端)连接到该电动机单元有绕组转子铁心8的多相电枢绕组的输入端(即为电动机输入端)，该发电机单元有绕组转子铁心4的多相电枢绕组和该电动机单元有绕组转子铁心8的多相电枢绕组通以相同三相电流后分别产生的旋转磁场方向相反。
这里“多相”主要是指“三相”，也不排除采用大于3的相数，实施例图示为3相。
该电气可控启动传动装置稳态运行时可以实现如式(4)给出转速变换；
该电气可控启动传动装置稳态运行时传递的转矩如式(9)～式(11)给出；
该发电机单元的额定转速和额定转矩分别为(n1-n2)和T3，该发电机单元按上述参数设计；
该电动机单元的额定转速和额定转矩分别为n2和
Figure BDA0003215002090000161
该发电机单元按上述参数设计。
该电气可控启动传动装置稳态运行时的主要参数关系分析如下：
该发电机单元的极数为p1，该电动机单元的极数为p2，输入轴1的转速为n1、输入轴1的转速为n2，该电动机单元的同步转速为n20，电动机单元的转差率为s，输入轴1上的输入转矩为T3输出轴5上的输出转矩为T4，该发电机单元对输出轴5的驱动转矩为T1、该电动机单元对输出轴5的驱动转矩为T2，发电机单元有绕组转子铁心4的多相电枢绕组和该电动机单元有绕组转子铁心8的多相电枢绕组中的电流频率为f1，电动机单元有绕组定子铁心7的多相电枢绕组中的电流频率为f2。
根据电机原理有以下关系：
Figure BDA0003215002090000162
Figure BDA0003215002090000171
n2＝(1-s)n20 (3)根据(1)、(2)、(3)可得：
Figure BDA0003215002090000172
该发电机单元输出的电功率为：
Pe1＝kT3(n1-n2)-pfe1-pmec1＝kT1(n1-n2) (5)
pfe1——发电机单元的铁耗；
pmec1——发电机单元的机械损耗；.
Figure BDA0003215002090000173
该电动机单元输入的电功率为：
Pe2＝Pe1-pcu1-pcu2 (6)
pcu1——发电机单元的绕组损耗；
pcu2——电动机单元的转子绕组损耗；
Pe2＝pfe2+pcu22+kT2n2 (7)
kT1n2+kT2n2-pmec2＝kT4n2 (8)
pfe2——电动机单元的铁心损耗；
pcu22——电动机单元的定子绕组损耗；
pmec2——电动机单元的机械损耗。
根据(1)、(2)、(3)可得：
Figure BDA0003215002090000181
Figure BDA0003215002090000182
Figure BDA0003215002090000183
其中转速的单位为转每分(r/min)，频率的单位为赫兹(Hz)，损耗和功率的单位为瓦(W)。
举例说明：
设p1＝4，p2＝2，n1＝1500r/min，T3＝50Nm，忽略所有损耗，即有s＝0，可得：
Figure BDA0003215002090000184
T3＝T1＝50Nm
Figure BDA0003215002090000185
T4＝T1+T2＝1.5T1＝75Nm
因此，
n1T3＝n2T4
输入输出的机械功率相等，符合能量守恒定律。
实施例四
请参阅图6-8所示，对比上述实施例，作为本发明的另一种实施方式，所述电动机单元定子机壳6的侧壁通过扭簧铰接有摆动板14；所述摆动板14端部固接有清洁刷15；所述输出轴5的中部固接有多组柔性扇风板16；在输出轴5旋转的过程中，会带动清洁刷15一起转动，然后就会打击到摆动板14，使摆动板14在电动机单元定子机壳6上向远离输出轴5的位置偏移，同时柔性扇风板16在旋转时，会将输出轴5附近的气流带动，此时气流就会吹到摆动板14，使摆动板14持续的保持在不会与输出轴5接触的状态，通过在输出轴5的中部设有和分离的清洁刷15，可使输出轴5在不转动的过程中，清洁刷15与输出轴5的中部侧壁接触，使输出轴5上不会大量的残留油渍和杂质，使输出轴5的使用寿命更长。
所述柔性扇风板16上设有多组刷毛17；所述刷毛17滑动连接在柔性扇风板16上靠近电动机单元定子机壳6的一侧；通过在柔性扇风板16上设有多组刷毛17，可在输出轴5和柔性扇风板16同时进行旋转的过程中，刷毛17对电动机单元定子机壳6的侧壁进行清扫，减少电动机单元定子机壳6上的杂质残留，可使输出轴5和电动机单元定子机壳6在使用时，输出轴5不会轻易受到杂质的干扰，进而使输出轴5在运行时会更加稳定。
多组所述刷毛17之间固接有配重条18；通过在刷毛17上固接有配重条18，可在柔性扇风板16刚开始旋转时，刷毛17会与电动机单元定子机壳6接触，在柔性扇风板16旋转起来之后，配重条18会因离心力的作用下，向远离输出轴5轴心的一侧偏移，然后将刷毛17也拉离电动机单元定子机壳6的表面，该操作避免了刷毛17在柔性扇风板16旋转的过程中，因长时间与电动机单元定子机壳6接触摩擦而导致的刷毛17磨损严重问题，进而可增加刷毛17的使用寿命。
所述柔性扇风板16内部开设有储油腔19；所述储油腔19内部估计诶呦弹性拉绳20；所述弹性拉绳20与刷毛17的端部固接；通过在柔性扇风板16内部设有储油腔19，可在柔性扇风板16旋转时，配重条18拉动刷毛17的过程中，使刷毛17从储油腔19内部带出部分清洁液，进而可对刷毛17的表面进行清洁，使刷毛17在长时间的使用后，其表面还保持一个较为干净的状态，进而可提升刷毛17对电动机单元定子机壳6的清洁效果。
所述摆动板14侧壁通过定位杆固接有多组柔性挡风膜21；两个所述柔性挡风膜21之间连接有弹性扯带一22；通过在摆动板14上增加有柔性挡风膜21，可在柔性扇风板16跟随输出轴5旋转而产生气流时，使摆动板14增加对气流的敏感度，在柔性扇风板16产生较小的气流时，柔性挡风膜21就会挡住气流，使柔性扇风板16吹出的气流将摆动板14吹到更加远离输出轴5的位置处，减少输出轴5在旋转时，因柔性扇风板16产生的气流不够大，而导致的清洁刷15会与输出轴5接触出现的清洁刷15和输出轴5磨损严重问题。
实施例五
请参阅图9所示，对比上述实施例，作为本发明的另一种实施方式，两个所述柔性挡风膜21之间连接有多组弹性扯带二23；所述柔性挡风膜21上开设有导气孔；通过在柔性挡风膜21之间增加有多条弹性扯带二23，可在柔性挡风膜21对柔性扇风板16吹出的气流进行阻挡时，以弧形的状态来与气流冲击，使柔性挡风膜21可更好的通过气流来对摆动板14进行控制。
工作原理：在输出轴5旋转的过程中，会带动清洁刷15一起转动，然后就会打击到摆动板14，使摆动板14在电动机单元定子机壳6上向远离输出轴5的位置偏移，同时柔性扇风板16在旋转时，会将输出轴5附近的气流带动，此时气流就会吹到摆动板14，使摆动板14持续的保持在不会与输出轴5接触的状态，通过在输出轴5的中部设有和分离的清洁刷15，可使输出轴5在不转动的过程中，清洁刷15与输出轴5的中部侧壁接触，使输出轴5上不会大量的残留油渍和杂质，使输出轴5的使用寿命更长，通过在柔性扇风板16上设有多组刷毛17，可在输出轴5和柔性扇风板16同时进行旋转的过程中，刷毛17对电动机单元定子机壳6的侧壁进行清扫，减少电动机单元定子机壳6上的杂质残留，可使输出轴5和电动机单元定子机壳6在使用时，输出轴5不会轻易受到杂质的干扰，进而使输出轴5在运行时会更加稳定；通过在刷毛17上固接有配重条18，可在柔性扇风板16刚开始旋转时，刷毛17会与电动机单元定子机壳6接触，在柔性扇风板16旋转起来之后，配重条18会因离心力的作用下，向远离输出轴5轴心的一侧偏移，然后将刷毛17也拉离电动机单元定子机壳6的表面，该操作避免了刷毛17在柔性扇风板16旋转的过程中，因长时间与电动机单元定子机壳6接触摩擦而导致的刷毛17磨损严重问题，进而可增加刷毛17的使用寿命；通过在柔性扇风板16内部设有储油腔19，可在柔性扇风板16旋转时，配重条18拉动刷毛17的过程中，使刷毛17从储油腔19内部带出部分清洁液，进而可对刷毛17的表面进行清洁，使刷毛17在长时间的使用后，其表面还保持一个较为干净的状态，进而可提升刷毛17对电动机单元定子机壳6的清洁效果；通过在摆动板14上增加有柔性挡风膜21，可在柔性扇风板16跟随输出轴5旋转而产生气流时，使摆动板14增加对气流的敏感度，在柔性扇风板16产生较小的气流时，柔性挡风膜21就会挡住气流，使柔性扇风板16吹出的气流将摆动板14吹到更加远离输出轴5的位置处，减少输出轴5在旋转时，因柔性扇风板16产生的气流不够大，而导致的清洁刷15会与输出轴5接触出现的清洁刷15和输出轴5磨损严重问题；通过在柔性挡风膜21之间增加有多条弹性扯带二23，可在柔性挡风膜21对柔性扇风板16吹出的气流进行阻挡时，以弧形的状态来与气流冲击，使柔性挡风膜21可更好的通过气流来对摆动板14进行控制。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (7)

1.一种安全可控的电气传动装置，其特征在于：包括发电机单元和电动机单元；所述发电机单元至少包括输入轴(1)、输出轴(5)、发电机单元有永磁体转子铁心(3)、发电机单元有绕组转子铁心(4)、电动机单元转子端部绕组护套二(9)和电动机单元转子端部绕组护套三(10)；所述电动机单元至少包括电动机单元定子机壳(6)、电动机单元有绕组定子铁心(7)、电动机单元有绕组转子铁心(8)、底座(13)、电动机单元转子端部绕组护套四(11)和电动机单元转子端部绕组护套五(12)；所述发电机单元和电动机单元共用一个输出轴(5)；
所述电动机单元定子机壳(6)的侧壁通过扭簧铰接有摆动板(14)；所述摆动板(14)端部固接有清洁刷(15)；所述输出轴(5)的中部固接有多组柔性扇风板(16)；
所述摆动板(14)侧壁通过定位杆固接有多组柔性挡风膜(21)；两个所述柔性挡风膜(21)之间连接有弹性扯带一(22)；
两个所述柔性挡风膜(21)之间连接有多组弹性扯带二(23)；所述柔性挡风膜(21)上开设有导气孔。
2.根据权利要求1所述的一种安全可控的电气传动装置，其特征在于：所述底座(13)与电动机单元定子机壳(6)固接在一起；所述电动机单元定子机壳(6)与电动机单元有绕组定子铁心(7)固定连接在一起；所述电动机单元定子机壳(6)与输出轴(5)安装在一起；所述电动机单元转子端部绕组护套五(12)安装在输出轴(5)与电动机单元定子机壳(6)之间；所述输出轴(5)与电动机单元有绕组转子铁心(8)固定连接在一起；所述输出轴(5)与电动机单元定子机壳(6)的内部安装有输入轴(1)；所述电动机单元转子端部绕组护套四(11)安装在输入轴(1)与电动机单元定子机壳(6)之间；所述电动机单元转子端部绕组护套二(9)安装在输入轴(1)与输出轴(5)之间；所述电动机单元转子端部绕组护套三(10)安装在输入轴(1)与输出轴(5)之间；所述输入轴(1)与发电机单元有永磁体转子铁心(3)固定连接在一起；所述输出轴(5)与发电机单元有绕组转子铁心(4)固定连接在一起。
3.根据权利要求1所述的一种安全可控的电气传动装置，其特征在于：所述底座(13)与电动机单元定子机壳(6)固接在一起；所述电动机单元定子机壳(6)与电动机单元有绕组定子铁心(7)固接在一起；所述输出轴(5)设在电动机单元定子机壳(6)内部；所述电动机单元转子端部绕组护套五(12)安装在电动机单元定子机壳(6)与输出轴(5)之间；所述输出轴(5)与电动机单元有绕组转子铁心(8)固接在一起；所述输出轴(5)与发电机单元有绕组转子铁心(4)固接在一起；所述输入轴(1)设在电动机单元定子机壳(6)内部；所述电动机单元转子端部绕组护套四(11)安装在输入轴(1)与电动机单元定子机壳(6)之间；所述电动机单元转子端部绕组护套二(9)安装在输入轴(1)与输出轴(5)之间；所述电动机单元转子端部绕组护套三(10)安装在输入轴(1)与输出轴(5)之间；所述输入轴(1)与发电机单元有永磁体转子铁心(3)固接在一起。
4.根据权利要求1所述的一种安全可控的电气传动装置，其特征在于：所述底座(13)与电动机单元定子机壳(6)固接在一起；所述电动机单元定子机壳(6)与电动机单元有绕组定子铁心(7)固接在一起；所述电动机单元定子机壳(6)内部安装有输出轴(5)；所述电动机单元转子端部绕组护套四(11)安装在输出轴(5)和电动机单元定子机壳(6)之间；所述电动机单元转子端部绕组护套五(12)安装在输出轴(5)和电动机单元定子机壳(6)之间；所述输出轴(5)与电动机单元有绕组转子铁心(8)固接在一起；所述发电机单元有绕组转子铁心(4)与输出轴(5)固接在一起；所述输入轴(1)套在输出轴(5)上；所述电动机单元转子端部绕组护套二(9)安装在输入轴(1)与输出轴(5)之间；所述电动机单元转子端部绕组护套三(10)安装在输入轴(1)与输出轴(5)之间；所述发电机单元有永磁体转子铁心(3)与输入轴(1)固接在一起。
5.根据权利要求1所述的一种安全可控的电气传动装置，其特征在于：所述柔性扇风板(16)上设有多组刷毛(17)；所述刷毛(17)滑动连接在柔性扇风板(16)上靠近电动机单元定子机壳(6)的一侧。
6.根据权利要求5所述的一种安全可控的电气传动装置，其特征在于：多组所述刷毛(17)之间固接有配重条(18)。
7.根据权利要求6所述的一种安全可控的电气传动装置，其特征在于：所述柔性扇风板(16)内部开设有储油腔(19)；所述储油腔(19)内部固接弹性拉绳(20)；所述弹性拉绳(20)与刷毛(17)的端部固接。
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