CN215835257U - 一种大型半直驱一体式永磁同步减速电动机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种大型半直驱一体式永磁同步减速电动机，包括永磁同步电机和行星减速器，永磁同步电机包括电机左端盖、电机壳体、电机右端盖、定子和转子，行星减速器包括减速器机盖、输出轴和行星齿轮结构，永磁同步电机的转子左端轴延伸至行星齿轮结构的太阳轮内，一体式永磁同步减速电动机通过行星减速器输出轴、齿轮联轴器与矿井提升机主轴装置连接；本实用新型设计结构相对简单、体积较小、噪声较小，传动精度高、功率密度大且结构紧凑，性价比高，安装便利，可直接与矿井提升机主轴装置连接，保留了直驱电机的优势，输出转矩大，维护简单。
Description
技术领域
本实用新型属于矿井提升机电动机技术领域，具体涉及一种大型半直驱一体式永磁同步减速电动机。
背景技术
矿井提升机是一种大型提升机械设备，由电机带动机械设备，以带动钢丝绳从而带动容器在井筒中升降，完成输送任务。现代的矿井提升机发展趋势是成为提升量大、速度快、安全性高的全自动重型矿山机械。电动机驱动矿井提升机时往往需要低速驱动，传统的方案是采用异步电机加减速器结构驱动矿井提升机主轴装置，这种系统虽然能够达到低速驱动的目的，但是也存在很多缺点，如结构复杂、体积大、噪声大、效率低、故障率高等。
随着永磁材料的发展，永磁同步电机的应用越来越广泛。由于异步电机加减速器结构驱动矿井提升机的种种不足，永磁同步电机应运而生，目前，永磁同步电机驱动矿井提升机主轴装置的结构形式一般有以下三种：1、高速永磁电机+减速器+提升机主轴装置。该结构采用高速型永磁变频器驱动，它的特点是：结构复杂、体积大、噪声大、故障率也高，但性价比高、适用改造、安装便利，直接将异步电机换成永磁同步电机即可，综合传动效率比异步电机驱动时略高（约85%）。2、低速直联永磁电机+齿轮联轴器+提升机主轴装置。该结构采用的是一种无需减速器直驱的低速大转矩电机，采用低速型永磁变频器驱动，其优点是多极、低速；取消了齿轮传动环节，简化了传动机构，消除了由于齿轮传动引起的噪声，提高了整个装置的传动效率和可靠性；无需励磁电源，效率高，损耗小；电能品质好，对电网无冲击。较适用于新安装和改造项目、安装便利，改造时直接将异步电机+减速器换成低速直联永磁同步电机即可，综合传动效率比最高（约93%）。但永磁直驱电机同样存在一些缺点,如质量重，体积大；设计制造较复杂，成本较高，性价比低。3、低速永磁同步电动机内装式矿井提升机卷筒。该结构亦采用低速型永磁变频器驱动，它的特点是：一体化设计、结构紧凑、体积小、噪声小、综合传动效率比较高（约91%），但电机主体内装在提升机卷筒内部，故障率略高，不方便维修，性价比低、不便于改造。
以上三种矿井提升机用电动机驱动结构都存在着一些问题和不足，传统矿井提升机还需要为行星减速器专设润滑站装置，增加了环境污染及噪音，为了解决上述问题，亟需一种既有永磁直驱电机的优势，又能大大降低成本，而且体积小,安装方便的矿井提升机用电动机驱动结构。
发明内容
本实用新型为了解决上述技术问题，提供一种大型半直驱一体式永磁同步减速电动机，采用半直驱一体式永磁同步减速电机加高速通用型永磁变频器的驱动结构，其设计结构相对简单、体积较小、噪声较小，传动精度高、功率密度大且结构紧凑，性价比高，安装便利，直接将原有的矿井提升机用异步电机加减速器的驱动结构换成半直驱一体式永磁同步减速电动机即可，更适用于矿井提升机用电动机驱动结构的新安装和改造工作。
本实用新型所采用的技术方案是：一种大型半直驱一体式永磁同步减速电动机，包括永磁同步电机和行星减速器，永磁同步电机包括电机左端盖、电机壳体、电机右端盖、定子和转子，电机壳体设置在电机左端盖和电机右端盖之间，电机壳体内设置有定子和转子，转子右端设置有编码器接口；行星减速器包括减速器机盖、输出轴和行星齿轮结构，减速器机盖内设置有行星齿轮结构,减速器机盖与行星齿轮结构的内齿圈左端面固定连接，电机壳体与行星齿轮结构的内齿圈右端面固定连接；永磁同步电机的转子左端轴延伸至行星齿轮结构的太阳轮内，行星减速器输出轴左端设置有切向键，行星减速器输出轴通过齿轮联轴器与矿井提升机主轴装置连接。
所述行星齿轮结构包括内齿圈、减速器转架、太阳轮和行星轮，内齿圈中心位置设置有太阳轮，内齿圈与太阳轮之间设置有三个行星轮等分组合于减速器转架之上；减速器转架与电机左端盖之间设置有轴承，轴承通过设置在电机左端盖和转子左端轴上的轴用弹性挡圈来固定。
所述输出轴与减速器转架为一体并向左延伸出减速器机盖，输出轴和减速器机盖之间设置有轴承，轴承通过设置在减速器机盖上的透盖固定，输出轴上透盖左侧位置还设置有骨架油封，骨架油封通过设置在左侧的压板固定。
所述减速器机盖的上部位置设置有观察孔盖，透过观察孔盖能观察清楚行星减速器内部润滑油的状态。
所述转子的左端轴延伸至减速器太阳轮内且二者为过盈紧配合，转子的两端分别设置有轴承并连接在电机左端盖和电机右端盖上；转子位于定子内的部位设置有永磁体，转子右端延伸出电机右端盖并设置有连接光电编码器接口。
所述行星减速器与电机左端盖之间设置有冷却管路，行星减速器采用水冷方式冷却润滑。
所述永磁同步电机下部外侧位置设置有电机安装架。
这种大型半直驱一体式永磁同步减速电动机的工作原理如下：将永磁同步电机与行星减速器配置在一起，组合变频器控制系统完成对矿井提升机的驱动，永磁同步电机的转子两端分别通过轴承固定在电机左端盖和电机右端盖上，转子位于定子内的部位设置有永磁体；转子伸出电机右端盖处留有和光电编码器连接的接口，定子上分布有三相绕组，通入三相交流电后就会形成旋转磁场，和转子上固定磁极的永磁体互相作用产生磁力转矩，从而带动转子进行旋转，转子的旋转速度最终与定子中产生的旋转磁场的转速相等。转子的左端轴延伸至减速器太阳轮内且二者为过盈紧配合，转子驱动太阳轮转动，太阳轮带动行星轮自转，同时行星轮还依循着内齿圈的轨迹沿着中心公转，行星轮旋转带动与减速器转架一体的输出轴输出动力，输出轴通过齿轮联轴器与矿井提升机主轴装置连接，来驱动矿井提升机。
所述大型半直驱一体式永磁同步减速电动机包括永磁同步电机和行星减速器，永磁同步电机的转子左端轴延伸至行星齿轮结构的太阳轮内；这样设置的目的是：采用一级行星减速器传动效率较高，可达98%左右，在效率、维护及成本等方面都有比较明显的优势。永磁同步电机和行星减速器组合成一体机结构，可直接与矿井提升机主轴装置直联，传动效率高，降低了永磁电机需输出的转矩，也缩小了永磁电机的体积，降低了生产成本。
所述行星减速器输出轴左端设置有切向键，行星减速器输出轴通过齿轮联轴器与矿井提升机主轴装置连接；这样设置的目的是：行星减速器输出轴采用切向键联接，由两个斜度为1:100的楔键组成，其上下两面(窄面)为工作面，其中之一面在通过轴心线的平面内，工作面上的压力沿轴的切线方向作用，能传递很大的转矩，适用于矿井提升机这种载荷很大的场合。行星减速器输出轴可通过齿轮联轴器直接与矿井提升机主轴装置连接，保留了直驱电机的联接优势，输出转矩大，维护简单。
所述行星减速器与电机左端盖之间设置有冷却管路，行星减速器采用水冷方式冷却润滑；这样设置的目的是：省去了传统矿井提升机为行星减速器专设的润滑站装置，更节约了成本，减少了设备占地空间，更避免了润滑站的噪音污染。
本实用新型的有益效果：矿井提升机采用半直驱一体式永磁同步减速电机加高速通用型永磁变频器的驱动结构，永磁同步电机和行星减速器组合成一体机，其设计结构相对简单、体积较小、噪声较小，传动精度高、功率密度大且结构紧凑，行星减速器采用水冷方式使润滑油自冷自润滑，省去了传统矿井提升机为行星减速器专设的润滑站装置，更节约了成本，减少了设备占地空间，避免了润滑站的噪音污染。在相同工况条件下，半驱式永磁电机与全直驱永磁电机相比，其体积和重量可减小20%-50%以上；与传统驱动系统相比，其体积和重量可减小50%以上。该驱动结构性价比高，安装便利，可直接与矿井提升机主轴装置连接，保留了直驱电机的连接优势，输出转矩大，维护简单，更适用于矿井提升机用电动机驱动结构的新安装和改造工作。
附图说明
图1为本实用新型半直驱一体式永磁同步减速电动机的结构示意图。
图2为本实用新型A处的局部放大图。
图中标记： 1、编码器接口；2、电机右端盖；3、电机壳体；4、轴用弹性挡圈；5、电机左端盖； 6、减速器转架；7、行星轮；8、内齿圈；9、行星齿轮结构；10、减速器机盖；11、观察孔盖；12、透盖；13、压板；14、骨架油封；15、切向键；16、输出轴； 17、太阳轮；18、行星减速器；19、转子；20、永磁同步电机；21、电机安装架。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步的详细说明。
如图1-2所示，一种大型半直驱一体式永磁同步减速电动机，包括永磁同步电机20和行星减速器18，永磁同步电机20包括电机左端盖5、电机壳体3、电机右端盖2、定子和转子19，电机壳体3设置在电机左端盖5和电机右端盖2之间，电机壳体3内设置有定子和转子19，转子19右端设置有编码器接口1；行星减速器18包括减速器机盖10、输出轴16和行星齿轮结构9，减速器机盖10内设置有行星齿轮结构9,减速器机盖10与行星齿轮结构9的内齿圈8左端面固定连接，电机壳体3与行星齿轮结构9的内齿圈8右端面固定连接；永磁同步电机20的转子19左端轴延伸至行星齿轮结构9的太阳轮17内，行星减速器18输出轴16左端设置有切向键15，行星减速器18输出轴16通过齿轮联轴器与矿井提升机主轴装置连接。
所述行星齿轮结构9包括内齿圈8、减速器转架6、行星轮7和太阳轮17，内齿圈8中心位置设置有太阳轮17，内齿圈8与太阳轮17之间设置有三个行星轮7等分组合于减速器转架6之上；减速器转架6与电机左端盖5之间设置有轴承，轴承通过设置在电机左端盖5和转子19左端轴上的轴用弹性挡圈4来固定。
所述输出轴16与减速器转架6为一体并向左延伸出减速器机盖10，输出轴16和减速器机盖10之间设置有轴承，轴承通过设置在减速器机盖10上的透盖12固定；输出轴16上的透盖12左侧位置还设置有骨架油封14，骨架油封14通过设置在左侧的压板13固定。
所述减速器机盖10的上部位置设置有观察孔盖11，透过观察孔盖11能观察清楚行星减速器18内部润滑油的状态。
所述转子19的左端轴延伸至减速器太阳轮17内且二者为过盈紧配合，转子19的两端分别设置有轴承并连接在电机左端盖5和电机右端盖2上；转子19位于定子内的部位设置有永磁体，转子19右端延伸出电机右端盖2并设置有连接光电编码器接口1。半直驱一体式永磁同步减速电机驱动结构配套高速通用型永磁变频器控制系统，可进行平滑起动、调速，智能化操作，可靠性高。通过使用变频器对永磁同步电机20的高精度控制，在提升机起停的过程中，几乎感觉不到机械系统的冲击，大大增强了提升机在运行过程中的稳定性和舒适感，安全性高，同时节能效果显著。
所述行星减速器18与电机左端盖5之间设置有冷却管路，行星减速器18采用水冷方式冷却润滑。省去了传统矿井提升机为行星减速器18专设的润滑站装置，更节约了成本，减少了设备占地空间，更避免了润滑站的噪音污染。
所述永磁同步电机20下部外侧设置电机安装架21。
这种大型半直驱一体式永磁同步减速电动机的工作原理如下：将永磁同步电机20与行星减速器18配置在一起，组合变频器控制系统完成对矿井提升机的驱动，永磁同步电机20的转子19两端分别通过轴承固定在电机左端盖5和电机右端盖2上，转子19位于定子内的部位设置有永磁体；转子19伸出电机右端盖2处留有和光电编码器连接的接口，定子上分布有三相绕组，通入三相交流电后就会形成旋转磁场，和转子19上固定磁极的永磁体互相作用产生磁力转矩，从而带动转子19进行旋转，转子19的旋转速度最终与定子中产生的旋转磁场的转速相等。转子19的左端轴延伸至减速器太阳轮17内过盈紧配合，转子19驱动太阳轮17转动，太阳轮17带动行星轮7自转，同时行星轮7还依循着内齿圈8的轨迹沿着中心公转，行星轮7旋转带动与减速器转架6一体的输出轴16输出动力，输出轴16的切向键15、齿轮联轴器与矿井提升机主轴装置连接，来驱动矿井提升机。定子的结构、安装位置以及工作原理属于现有技术中的常规技术手段，在此不作过多赘述。
已研制的一台用于驱动JK-3*2.2P矿井提升机（提升速度6.15米/秒）的大型半直驱一体式永磁同步减速电动机，该大型永磁减速电机采用额定电压6KV、额定功率1000KW、额定转速220转每分钟、额定频率36.67HZ的永磁同步电机20和速比5.62的一级行星减速器18组成。一级行星减速器18传动效率较高，可达98％左右，较异步电机配套减速器的驱动结构相比，在效率、维护以及成本等方面都有比较明显的优势。该大型永磁减速电机转速是直驱电机的5.62倍，输出的转矩较直驱电机可降低5.62倍，体积也将缩小到直驱电机的1/5左右，电机壳体3、定子、转子19、永磁体等方面的成本均可大大降低。该大型永磁减速电机，可直接与矿井提升机主轴装置连接，保留了直驱电机的连接优势，输出转矩大，维护简单。此外，此永磁减速电机采用水冷方式，一级行星减速器18采用水冷方式冷却润滑，省去了传统矿井提升机为行星减速器专设的润滑站装置，更节约了成本，减少了设备占地空间，更避免了润滑站的污染。
Claims (5)
1.一种大型半直驱一体式永磁同步减速电动机，其特征在于：包括永磁同步电机和行星减速器，永磁同步电机包括电机左端盖、电机壳体、电机右端盖、定子和转子，电机壳体设置在电机左端盖和电机右端盖之间，电机壳体内设置有定子和转子，转子右端设置有编码器接口；行星减速器包括减速器机盖、输出轴和行星齿轮结构，减速器机盖内设置有行星齿轮结构,减速器机盖与行星齿轮结构的内齿圈左端面固定连接，电机壳体与行星齿轮结构的内齿圈右端面固定连接；永磁同步电机的转子左端轴延伸至行星齿轮结构的太阳轮内，行星减速器输出轴左端设置有切向键，行星减速器输出轴通过齿轮联轴器与矿井提升机主轴装置连接。
2.根据权利要求1所述的一种大型半直驱一体式永磁同步减速电动机，其特征在于：行星齿轮结构包括内齿圈、减速器转架、太阳轮和行星轮，内齿圈中心位置设置有太阳轮，内齿圈与太阳轮之间设置有三个行星轮等分组合于减速器转架之上；减速器转架与电机左端盖之间设置有轴承，轴承通过设置在电机左端盖和转子左端轴上的轴用弹性挡圈来固定。
3.根据权利要求1所述的一种大型半直驱一体式永磁同步减速电动机，其特征在于：输出轴与减速器转架为一体并向左延伸出减速器机盖，输出轴和减速器机盖之间设置有轴承，轴承通过设置在减速器机盖上的透盖固定，输出轴上透盖左侧位置还设置有骨架油封，骨架油封通过设置在左侧的压板固定。
4.根据权利要求1所述的一种大型半直驱一体式永磁同步减速电动机，其特征在于：减速器机盖的上部位置设置有观察孔盖。
5.根据权利要求1所述的一种大型半直驱一体式永磁同步减速电动机，其特征在于：转子的左端轴延伸至减速器太阳轮内且二者为过盈紧配合，转子的两端分别设置有轴承并连接在电机左端盖和电机右端盖上；转子位于定子内的部位设置有永磁体，转子右端延伸出电机右端盖并设置有连接光电编码器接口。
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Cited By (3)
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| CN117639375A (zh) * | 2023-11-17 | 2024-03-01 | 内蒙古科技大学 | 一种转子内置式的永磁同步发电机 |
| CN117955309A (zh) * | 2024-03-15 | 2024-04-30 | 哈尔滨工业大学 | 分布式磁极行星转子永磁电机 |
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