CN115242030B - 一种塔机直驱动力总成及智能塔机 - Google Patents

Abstract

本发明属于塔机设备技术领域，具体涉及塔机直驱动力总成及智能塔机，塔机直驱动力总成包括卷筒、连接轴和动力组件，其中，卷筒套装于连接轴外侧，且连接轴中的一个为固定连接结构，另一个为动力输出结构；动力组件设于卷筒内，并包括驱动组件，驱动组件包括转轴、套接于转轴的内转子和外转子、以及设于内转子与外转子之间的定子；转轴与卷筒或连接轴中的动力输出结构连接；定子包括转动连接于转轴的定子支架以及分设于定子支架内外两侧的内线圈、外线圈。通过上述结构提供了一种可完成大扭矩及高转速驱动工作且体积小、结构紧凑的塔机直驱动力总成。

Description

一种塔机直驱动力总成及智能塔机

技术领域

本发明属于塔机设备技术领域，具体涉及一种塔机直驱动力总成及智能塔机。

背景技术

现有塔机动力部件采用的电机均不是力矩直驱电机，需要借用减速器来达到想要的速度和力矩，不能实现直驱。力矩电机大部分用在汽车和机床上，汽车力矩电机大多采用内转子，扭矩有限，需要1-2级减速机来完成继续增大扭矩的工作，所以不能实现直驱。

同时，现有塔机用的卷扬、小车、回转等动力总成中，电机都设在壳体外部，体积较大，壳体两侧的刹车钳与电机等没有配合使用，不紧凑。

发明内容

本发明的目的在于提供一种塔机直驱动力总成及智能塔机，以至少解决一个上述技术问题。

本发明第一方面提供了一种塔机直驱动力总成，包括：

卷筒和连接轴，所述卷筒套装于所述连接轴外侧，且所述连接轴中的一个为固定连接结构，另一个为动力输出结构；

动力组件，所述动力组件设于所述卷筒内，并包括驱动组件，所述驱动组件包括转轴、套接于所述转轴的内转子和外转子、以及设于所述内转子与外转子之间的定子；所述转轴与所述卷筒或所述连接轴中的动力输出结构连接；所述定子包括转动连接于所述转轴的定子支架以及分设于所述定子支架内外两侧的内线圈、外线圈，所述内线圈和所述外线圈在通电时分别对应驱动所述内转子和所述外转子，以使所述内转子和所述外转子转动并带动所述转轴转动，所述转轴带动所述卷筒或所述连接轴转动。

本发明提供的塔机直驱动力总成还可具有如下附加技术特征：

在本发明的一个具体实施方式中，所述定子支架包括定子圆环以及沿周向倾斜穿插于所述定子圆环上的骨架，位于所述定子圆环内周的所述骨架上绕设有所述内线圈，位于所述定子圆环外周的所述骨架上绕设有所述外线圈。

在本发明的一个具体实施方式中，所述内转子包括第一磁轭和呈V型均匀分布于所述第一磁轭外周的第一磁极，所述外转子包括与第一磁轭固定连接的第二磁轭以及呈V型均匀分布于所述第二磁轭外周的第二磁极。

在本发明的一个具体实施方式中，所述驱动组件还包括外壳和端盖，所述外壳包括相连接的底面圆环和外圆周，所述底面圆环套装于所述转轴上，并与所述定子支架连接，所述外圆周套装于所述外转子外侧；所述端盖连接于所述外圆周相对于所述底面圆环的另一侧。

在本发明的一个具体实施方式中，所述卷筒为动力输出结构；所述动力组件还包括传动连接于所述转轴与所述卷筒之间的连接组件，所述连接组件包括相啮合的行星轮组和内齿圈环，所述行星轮组套接于所述连接轴上，并与设于所述转轴上的太阳轮相啮合；所述内齿圈环与所述卷筒固接。

在本发明的一个具体实施方式中，所述连接组件还包括套筒，所述套筒内壁的一端套接于所述外壳上，另一端与所述内齿圈环固接，所述套筒的外壁与所述卷筒的内部固接。

在本发明的一个具体实施方式中，所述动力组件还包括制动组件，所述制动组件包括构成循环回路的齿轮泵、储油箱和第一电控阀；所述齿轮泵位于所述卷筒内，且其主动齿轮与所述转轴连接。

在本发明的一个具体实施方式中，所述制动组件还包括设于所述支架上的卡钳、设于所述卷筒上的制动盘以及驱动所述卡钳和所述制动盘制动刹车的液压驱动系统；所述液压驱动系统包括液压缸、压力调节器和储油箱，所述压力调节器、储油箱与所述齿轮泵的液压油腔构成循环回路；所述液压缸与所述压力调节器连通，且所述液压缸的伸缩杆与所述卡钳对应设置。

在本发明的一个具体实施方式中，还包括套装于所述连接轴上的端板，所述端板为两个，并分设于所述卷筒的两端；所述制动盘呈环形，且侧面的内圆周处设有环形凸起，所述环形凸起与所述端板连接；所述卡钳位于所述制动盘与所述端板的间隙中。

本发明还提供了一种智能塔机，包括上述任意一项所述的塔机直驱动力总成。

本发明提供的塔机直驱动力总成一方面通过将动力组件设置于卷筒内，不仅减小了塔机直驱动力总成的体积，还避免了其各结构因位置分散而出现的固定问题、变位问题以及因固定问题、变位问题而导致的连接松动问题，进而增加了塔机直驱动力总成的使用维护周期。此外，塔机直驱动力总成还通过将驱动组件设置为同时具有内转子、外转子的复合电机，使得定子中线圈通电时，产生内、外磁场分别与内转子、外转子永磁场相互作用，产生力矩叠加，进而大大提高了力矩和扭矩，从而可无需经减速机即可完成大扭矩及高转速驱动工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个具体实施方式中塔机直驱动力总成的结构示意图；

图2为本发明一个具体实施方式中外转子电机的结构示意图；

图3为制动组件的结构示意图；

图4为本发明另一个具体实施方式中塔机直驱动力总成的结构示意图。

附图标记说明：

1-支架，2-连接轴，3-卷筒，4-转轴，5-太阳轮，6-外转子，7-外壳，8-端盖，9-行星支架，11-内齿圈环，12-套筒，13-齿轮泵，14-制动盘，15-卡钳，16-端板，17-驱动板，18-驱动盖板，19-第一磁极，20-第二磁极，21-定子圆环，22-骨架，23-储油箱，24-第一电控阀，25-蓄能器，26-第二电控阀，27-液压缸，28-驱动齿轮。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。

尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向（旋转90度或者在其它方向）并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。

如图1-3所示，本发明提供了一种塔机直驱动力总成，其可用于智能塔机中，适于为智能塔机的卷扬、变幅等提供驱动。

具体的，如图1-2所示，本发明提供的塔机直驱动力总成包括卷筒、连接轴和动力组件，其中，所述卷筒套装于所述连接轴外侧，且所述连接轴中的一个为固定连接结构，另一个为动力输出结构；所述动力组件设于所述卷筒3内，并包括驱动组件，所述驱动组件包括转轴4、套接于所述转轴4的内转子和外转子6、以及设于所述内转子与外转子6之间的定子；所述转轴4与所述卷筒3与所述连接轴中的动力输出结构连接；所述定子包括转动连接于所述转轴4的定子支架1以及分设于所述定子支架1内外两侧的内线圈、外线圈，所述内线圈和所述外线圈在通电时分别对应驱动所述内转子和所述外转子6，以使所述内转子和所述外转子6转动并带动所述转轴4转动、所述转轴带动所述卷筒3或所述连接轴转动。

上述结构中，卷筒3和连接轴2中的一个为固定连接结构，用于将塔机直驱动力总成固定连接于智能塔机上，另一个为动力输出结构，用于为输出动力。具体的，当卷筒3为动力输出结构时，连接轴2为固定连接结构，此时，连接轴2的两端分别与智能塔机的两个支架1连接以将卷筒3架设于智能塔机上，卷筒3上可缠绕钢丝绳，进而利用卷筒3转动带动钢丝绳卷绕，从而实现智能塔机的变幅和卷扬。当卷筒3为固定连接结构而连接轴2为动力输出结构时，卷筒3可通过其端部固定连接与智能塔机上，而通过在连接轴2伸出卷筒3的端部设置驱动齿轮28，并利用驱动齿轮28与智能塔机主体的转动部啮合，从而实现智能塔机的回转驱动，以卷筒3为固定连接结构而连接轴2为动力输出结构的塔机直驱动力总成如图4所示。本申请主要以卷筒3为动力输出结构进一步说明上述结构，如图1所示。

内转子设有与内线圈形成电磁驱动结构的永磁体，外转子6设有与外线圈形成电磁驱动结构的永磁体，并且定子中线圈通电时，产生内、外磁场分别与内、外转子6永磁场相互作用，产生力矩叠加，从而使内转子和外转子6同向转动，又因为外转子6、外转子6和转轴4固接，转轴4与卷筒3连接，从而带动转轴4转动，利用转轴4与动力输出结构连接以实现动力输出。当动力输出结构为卷筒3时，转轴4为空心轴并套装于连接轴2外侧，并与卷筒3传动连接以输出动力；当动力输出结构为连接轴2时，驱动结构固定连接于卷筒3内，转轴4与连接轴2传动连接。

此外，因动力组件设置于卷筒3内，不仅减小了塔机直驱动力总成的体积，还避免了其各结构因位置分散而出现的固定问题、变位问题以及因固定问题、变位问题而导致的连接松动问题，进而增加了塔机直驱动力总成的使用维护周期。

进一步的，如图2所示，在本发明的一个具体实施方式中，所述定子支架1包括定子圆环21以及沿周向倾斜穿插于所述定子圆环21上的骨架22，位于所述定子圆环21内周的所述骨架22上绕设有所述内线圈，位于所述定子圆环21外周的所述骨架22上绕设有所述外线圈。骨架22与穿过其与定子圆环21处的直径呈夹角，以使骨架22倾斜设置，骨架22倾斜设置，则绕设于骨架22上的内线圈、外线圈的中心轴线同样倾斜设置。通过将内线圈和外线圈倾斜，可以调整内圈和外圈的相位角度，使得外转子6的磁极切换点与内转子的磁极切换点错开，进而相比于原切换点作用力可增加了一倍，进而使运行更加平稳。具体设置时，骨架22的倾斜角度根据驱动组件的大小和线圈磁极的高度调整。

进一步的，如图2所示，在本发明的一个具体实施方式中，所述内转子包括第一磁轭和呈V型均匀分布于所述第一磁轭外周的第一磁极19，所述外转子6包括与第一磁轭固定连接的第二磁轭以及呈V型均匀分布于所述第二磁轭外周的第二磁极20。通过将第一磁极19和第二磁极20设置成V型，适于与倾斜的内线圈和外线圈配合，进而降低内外线圈倾斜造成的影响，使磁场更强。

进一步的，如图2所示，在本发明的一个具体实施方式中，所述驱动组件还包括外壳7和端盖8，所述外壳7包括相连接的底面圆环和外圆周，所述底面圆环套装于所述转轴4上，并与所述定子支架1连接，所述外圆周套装于所述外转子6外侧；所述端盖8连接于所述外圆周相对于所述底面圆环的另一侧。

具体的，定子支架1可通过设于其内侧或连接于其一个侧面的支撑盘与转轴4连接，定子支架1的另一个侧面与壳体的底面圆环连接，其中支撑盘通过滚动轴承与转轴4连接，底面圆环通过滚动轴承与转轴4连接。第一磁轭直接与转轴4固定连接，第二磁轭的一端通过滚动轴承与底面圆环转动连接，另一端通过向内延伸以与转轴4连接，从而形成第一磁轭、第二磁轭和转轴4的固接。端盖8呈环形，并连接于所述外圆周相对于所述底面圆环的另一侧，以与壳体形成收容内转子、外转子6和定子的收容腔。

进一步的，在本发明的一个具体实施方式中，所述动力组件还包括传动连接于所述转轴4与所述卷筒3之间的连接组件，所述连接组件包括相啮合的行星轮组和内齿圈环11，所述行星轮组套接于所述连接轴2上，并与设于所述转轴4上的太阳轮5相啮合；所述内齿圈环11与所述卷筒3固接。

具体的，行星轮组包括行星支架9和多个行星轮，行星支架9包括套接于连接轴2上的两个侧板和连接于两个侧板之间的多个撑柱，每个撑柱上套接有一个行星轮，多个行星轮环绕于太阳轮5外侧。侧板的中部设有通孔，并通过通孔套装固定在连接轴2上，以使安装于撑柱上的行星轮轴心固定；行星轮的数量为三个，且三个行星轮的内侧与太阳轮5啮合，外侧与内齿圈环11啮合，适于按照预设的传动比将太阳轮5的转动传递至内齿圈环11，以使内齿圈环11按照预设的转速带动卷筒3转动。

在本发明的一个具体实施方式中所述连接组件还包括套筒12，所述套筒12内壁的一端套接于所述外壳7上，另一端与所述内齿圈环11固接，所述套筒12的外壁与所述卷筒3的内部固接。具体的，设置套筒12适于增加连接组件与卷筒33的连接面积及连接强度，其中套筒12的一端与内齿圈环11焊接或一体设置，另一端通过轴承套装于外壳7的外周上。优选的，外壳7于所述驱动组件相对于太阳轮5的一侧与行星支架9的侧板固定连接，以便于进一步为行星支架9提供支撑。

在本发明的一个具体实施方式中，所述制动组件包括构成循环回路的齿轮泵13、储油箱23和第一电控阀24；所述齿轮泵13位于所述卷筒3内，且其主动齿轮与所述外转子6的转轴4连接。优选的，外壳7于连接连接轴2的一端沿轴向延伸以形成容纳齿轮泵13的空间。

齿轮泵13是依靠泵缸与啮合齿轮间所形成的工作容积变化和移动来输送液体或使之增压的回转泵，其入口和出口分别与储油箱23连通进而形成密封的循环回路，第一电控阀24为常开阀门，并设于循环回路的其中一个通路上，优选的，设置于齿轮泵13入口与储油箱23之间的通路上，当第一电控阀24打开时，齿轮泵13与储油箱23之间的通路打开，进而当齿轮泵13的主动齿轮与转轴4连接并在转轴4的带动下旋转时，液压油可在齿轮泵13的泵缸和储油箱23中顺畅的往复输送，而当第一电控阀24关闭时，齿轮泵13与储油箱23之间的通路关闭，齿轮泵13中主动轮旋转使泵缸入口端压强降低而出口端压强增加，压强差可构成主动轮的旋转阻力，且随主动轮的转动压强差也逐渐增大直至主动轮停止转动，进而带动转轴4停止转动，从而实现直驱动力总成的制动。

如图3所示，在本发明的一个具体实施方式中，所述制动组件还包括设于所述支架1上的卡钳15、设于所述卷筒3上的制动盘14以及驱动所述卡钳15和所述制动盘14制动刹车的液压驱动系统；所述液压驱动系统包括液压缸27、压力调节器和储油箱23，所述压力调节器、储油箱23与所述齿轮泵13的液压油腔构成循环回路；所述液压缸27与所述压力调节器连通，且所述液压缸27的伸缩杆与所述卡钳15对应设置。具体的，蓄能器25与储油箱23之间还设有限压阀和泄压阀。上述结构通过蓄能器25储存齿轮泵13工作室产生的能量，并在需要时作为动力驱动卡钳15与制动盘14接触制动。

在本发明的一个具体实施方式中，动力组件还包括驱动盖板18和设于驱动盖板18的一个侧面的驱动板17，驱动板17与驱动盖板18均套装于转轴4上，并位于连接组件的对侧，其中，驱动板17为驱动电路板，并与第一绕组、第二绕组、第一电控阀24、第二电控阀26和蓄能器25电连接，驱动盖板18与外壳7连接。优选的，底面圆环向外圆周的中部移动一定距离以使驱动盖板18与外壳7底部之间形成收容齿轮泵13或收容齿轮泵13与储油箱23的空间。进一步的，为提高稳定性，驱动盖板18上还设有适于定位齿轮泵13的安装孔。

在本发明的一个具体实施方式中，还包括套装于连接轴2上的卷扬端板16，卷扬端板16为两个，并分设于卷筒3的两端；制动盘14呈环形，且一个侧面的内圆周处设有环形凸起，环形凸起与卷扬端板16连接；卡钳15位于制动盘14与卷扬端板16的间隙中。

卷扬端板16设于卷筒3两端，并与卷筒3一起转动，适于通过其平板结构降低卷筒3的变形率，从而保证结构稳定性。此外，其中一个卷扬端板16通过轴承套接于驱动盖板18的外侧，适于进一步为外转子6电机提供支撑，从而提高其稳定性。两个制动盘14的内径均大于与驱动盖板18连接的卷扬端板16的内径，并以该内径和小于制动板外径的外径向一侧延伸形成环形凸起，并于环形凸起处设有安装孔；卷扬端板16的对应位置处也设有安装孔，以使制动盘14与卷扬端板16通过螺栓固定连接。制动盘14的外圆周与卷扬端板16形成用于放置卡钳15的间隙。

本发明第三方面还包括一种智能塔机，所述智能塔机包括上述任意一项所述的塔机直驱动力总成。该塔机直驱动力总成可用于卷扬、变幅以及回转驱动。

本发明提供的智能塔机与本发明前述实施例提供的直驱动力总成出于相同的发明构思，具有相同的有益效果。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种塔机直驱动力总成，其特征在于，包括：

卷筒和连接轴，所述卷筒套装于所述连接轴外侧，且所述卷筒、连接轴中的一个为固定连接结构，另一个为动力输出结构；

动力组件，所述动力组件设于所述卷筒内，并包括驱动组件，所述驱动组件包括转轴、套接于所述转轴的内转子和外转子、以及设于所述内转子与外转子之间的定子；所述转轴与所述卷筒与所述连接轴中的动力输出结构连接；所述定子包括转动连接于所述转轴的定子支架以及分设于所述定子支架内外两侧的内线圈、外线圈，所述内线圈和所述外线圈在通电时分别对应驱动所述内转子和所述外转子，以使所述内转子和所述外转子转动并带动所述转轴转动，所述转轴带动所述卷筒或所述连接轴转动；

所述定子支架包括定子圆环以及沿周向倾斜穿插于所述定子圆环上的骨架，多个所述骨架沿同一方向倾斜，并且所述骨架与穿过其与定子圆环处的直径呈夹角；位于所述定子圆环内周的所述骨架上绕设有所述内线圈，位于所述定子圆环外周的所述骨架上绕设有所述外线圈；

所述内转子包括第一磁轭和呈V型均匀分布于所述第一磁轭外周的第一磁极，所述外转子包括与第一磁轭固定连接的第二磁轭以及呈V型均匀分布于所述第二磁轭外周的第二磁极。

2.根据权利要求1所述的塔机直驱动力总成，其特征在于，所述驱动组件还包括外壳和端盖，所述外壳包括相连接的底面圆环和外圆周，所述底面圆环套装于所述转轴上，并与所述定子支架连接，所述外圆周套装于所述外转子外侧；所述端盖连接于所述外圆周相对于所述底面圆环的另一侧。

3.根据权利要求2所述的塔机直驱动力总成，其特征在于，所述卷筒为动力输出结构；所述动力组件还包括传动连接于所述转轴与所述卷筒之间的连接组件，所述连接组件包括相啮合的行星轮组和内齿圈环，所述行星轮组套接于所述连接轴上，并与设于所述转轴上的太阳轮相啮合；所述内齿圈环与所述卷筒固接。

4.根据权利要求3所述的塔机直驱动力总成，其特征在于，所述连接组件还包括套筒，所述套筒内壁的一端套接于所述外壳上，另一端与所述内齿圈环固接，所述套筒的外壁与所述卷筒的内部固接。

5.根据权利要求1所述的塔机直驱动力总成，其特征在于，所述动力组件还包括制动组件，所述制动组件包括构成循环回路的齿轮泵、储油箱和第一电控阀；所述齿轮泵位于所述卷筒内，且其主动齿轮与所述转轴连接。

6.根据权利要求5所述的塔机直驱动力总成，其特征在于，所述制动组件还包括设于所述支架上的卡钳、设于所述卷筒上的制动盘以及驱动所述卡钳和所述制动盘制动刹车的液压驱动系统；所述液压驱动系统包括液压缸、压力调节器和储油箱，所述压力调节器、储油箱与所述齿轮泵的液压油腔构成循环回路；所述液压缸与所述压力调节器连通，且所述液压缸的伸缩杆与所述卡钳对应设置。

7.根据权利要求6所述的塔机直驱动力总成，其特征在于，还包括套装于所述连接轴上的端板，所述端板为两个，并分设于所述卷筒的两端；所述制动盘呈环形，且侧面的内圆周处设有环形凸起，所述环形凸起与所述端板连接；所述卡钳位于所述制动盘与所述端板的间隙中。

8.一种智能塔机，其特征在于，包括权利要求1-7中任意一项所述的塔机直驱动力总成。

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