CN101752953A

CN101752953A - 少齿差行星减速电动机

Info

Publication number: CN101752953A
Application number: CN201010100004A
Authority: CN
Inventors: 崔振忠; 彭建成; 王官升
Original assignee: Datong Yulong Environmental Protection Co Ltd
Current assignee: Datong Yulong Environmental Protection Co Ltd
Priority date: 2010-01-19
Filing date: 2010-01-19
Publication date: 2010-06-23

Abstract

本发明涉及电动机，具体是一种少齿差行星减速电动机。解决了现有电力拖动中电动机与减速机之间组合安装带来占地面积大、级联多、损耗大的问题。少齿差行星减速电动机包括定子装配、转子装配、轮壳、端盖、以及固定于轮壳两端的滑盖；滑盖通过轴承支撑于端盖端部；定子装配由固定于端盖端面的定子圈、固定于定子圈上的6N(N为大于等于2的自然数)个定子磁极、以及绕在各定子磁极上的集中绕组组成；转子装配包括其上设有偏心轴段的转轴、行星转子、以及固定于转子圈上的行星齿轮；轮壳的内表面固定有内齿轮，行星齿轮与内齿轮的内齿相啮合。本发明适合在电梯曳引驱动系统、电动绞车、以及其他机械传动设备的电力拖动中使用。

Description

少齿差行星减速电动机

技术领域

本发明涉及电动机，具体是一种少齿差行星减速电动机。

背景技术

在目前生产机械的电力拖动，诸如电梯曳引驱动系统、电动绞车、以及其他机械传动设备的电力拖动中，一般均需通过减速机将电动机的速度降下来，并提高电动机的输出转矩来驱动设备的运行；其中，电动机与减速机之间一般采用组合安装的方式；然而，组合安装极易带来占地面积大、级联多、损耗大等一系列问题，在某些应用场合，组合安装的电动机与减速机根本无法满足应用要求。为此有必要发明一种能解决电力拖动中组合安装方式带来的一系列问题的新型电动机。

发明内容

本发明为了解决现有电力拖动中电动机与减速机之间组合安装带来占地面积大、级联多、损耗大的问题，提供了一种少齿差行星减速电动机。

本发明是采用如下技术方案实现的：少齿差行星减速电动机，包括定子装配、转子装配、轮壳、端盖、以及固定于轮壳两端的滑盖；滑盖通过轴承支撑于端盖端部；定子装配由固定于端盖端面的定子圈、固定于定子圈上的6N(N为大于等于2的自然数)个定子磁极、以及绕在各定子磁极上的集中绕组组成；转子装配包括其上设有偏心轴段的转轴、行星转子、以及固定于转子圈上的行星齿轮；其中，偏心轴段的轴线与转轴的轴线平行；行星转子包括经轴承支撑于偏心轴段上的转子圈、固定于转子圈上的6N-1(N为大于等于2的自然数)个转子磁极、以及固定于转子磁极上的永久磁体；轮壳的内表面固定有内齿轮，行星齿轮与内齿轮的内齿相啮合；6N个集中绕组中，均匀间隔N-1个集中绕组排列的六个集中绕组为一组，每一组的六个集中绕组中，第一个集中绕组的尾端与第四个集中绕组的尾端相连作为B相绕组，第二个集中绕组的尾端与第五个集中绕组的尾端相连作为A相绕组，第三个集中绕组的首端与第六个集中绕组的首端相连作为C相绕组，各组中的各相绕组相互串联或并联而形成电动机的定子三相绕组(即N组集中绕组中，各组中的B相绕组相串联或并联而形成电动机的定子B相绕组，各组中的A相绕组相串联或并联而形成电动机的定子A相绕组，各组中的C相绕组相串联或并联而形成电动机的定子C相绕组)。所述轮壳为现有公知结构。

工作时，电动机的定子三相绕组通以三相交流电，在定子磁场的作用下，各行星转子绕偏心轴段的轴线沿定子表面自转，同时绕转轴的轴线沿定子表面公转，与转子圈同轴连接的行星齿轮也随行星转子进行自转和公转，并驱动与之啮合的内齿轮转动，内齿轮进而推动与之固定的轮壳进行转动，轮壳同时亦带动滑盖进行转动；通过行星齿轮和内齿轮之间的传动比，内齿轮上输出大转矩、低转速；该大转矩、低转速是由定子装配和行星转子所形成的准电动机结构的性能(包括电磁性能、定转子结构)决定的。

本发明所述电动机的定子驱动行星转子旋转的工作过程如下：以三相交流电典型瞬时时刻对应行星转子的旋转进行分析，将三相交流电的一个周期分成6个时刻，以12个定子磁极(即N等于2)为例，在各个时刻，定子磁极的极性变化、行星转子的转子磁极的位置变化等如下表所示：

表中：1-11为行星转子的11个转子磁极；

A1、A2、B1、B2、C1、C2、a1、a2、b1、b2、c1、c2为12个定子磁极；其中，A1、A2、a1、a2为定子A相绕组所对应的定子磁极，B1、B2、b1、b2为定子B相绕组所对应的定子磁极，C1、C2、c1、c2为定子C相绕组所对应的定子磁极；

t1、t2、t3、t4、t5、t6为三相交流电的一个周期中的6个时刻；

N为磁极；电流从集中绕组的尾端进、首端出为N极；

S为磁极；电流从集中绕组的首端进、尾端出为S极；

0为中性点；即定子磁极没有极性；

首先，我们以a相交流电为基准，将其分为每60度为一个时刻，如图14所示。设行星转子表面(中间)为N极，当在t1时刻，行星转子的转子磁极1、2分别与定子磁极A1、A2对齐(接触)，见表。在t1时刻，a相电压为0，b相电压为正，c相电压为负，此时定子磁极B1、B2为S极，定子磁极C1、C2为S极，定子磁极B1、B2对转子磁极的吸力等于定子磁极C1、C2磁极对转子磁极的吸力；此后b相电压逐渐下降，c相电压逐渐升高，定子磁极C1、C2对转子磁极的吸力大于定子磁极B1、B2对转子磁极的吸力，定子磁极C1、C2对转子磁极产生力矩，使得转子磁极3、4向定子磁极C1、C2滚动；到了t2时刻，a相电压与c相电压大小相等且极性相反，b相电压为0，转子磁极3、4分别与定子磁极C1、C2对齐(接触)；在三相交流旋转磁场的作用下，经过表中的一个正弦周期中的6个时刻后，转子磁极2、3滚动到定子磁极A1、A2(与定子磁极A1、A2对齐)；经过12个正弦周期后，行星转子即完成自转一周；上述便是本发明所述电动机在理想条件下的运行情况；在电动机带载运行的情况下，行星转子的位置将会滞后定子磁场一个偏转角度，即负载转矩越大，偏转角度也越大，当偏转角度大于180度时，行星转子将与定子磁场失步；当偏转角度为90度时，以转子磁极1、2分别与定子磁极A1、A2对齐(接触)的时刻为例，转子磁极3、4、5、6、7与定子磁极之间产生吸力，而转子磁极8、9、10、11、1与定子磁极之间产生推力，此时行星转子上将产生最大的力矩；在实际应用中，偏转角度随负载的变化而变化。

本发明所述的电动机是基于2Z型少齿差行星减速机原理的一种机电一体化的新型电机。2Z型少齿差行星减速机具有输出大转矩、低转速的特点，它的结构特点是：内齿轮a固定，行星齿轮b与行星齿轮c同轴连接，内齿轮d与输出轴相连；行星齿轮b与内齿轮a相啮合组成第一级少齿差行星减速，行星齿轮c与内齿轮d相啮合组成第二级少齿差行星减速；如图15所示，第一级少齿差行星减速与第二级少齿差行星减速的联接并不是通常的串联关系，因而，2Z型少齿差行星减速机的传动比并不等于第一级传动比乘以第二级传动比；2Z型少齿差行星减速机的传动比公式如下：

(其中，i_X4为2Z型少齿差行星减速机的传动比，Za为内齿轮a的齿数，Zb为行星齿轮b的齿数，Zc为行星齿轮c的齿数，Zd为内齿轮d的齿数)；2Z型少齿差行星减速机的高速输入通过行星齿轮b与内齿轮a啮合旋转完成，低速输出则通过内齿轮d实现；具体为：行星齿轮b与内齿轮a啮合旋转，因行星齿轮b与行星齿轮c同轴连接，行星齿轮b的公转和自转同时传给行星齿轮c；当行星齿轮c公转一周时，内齿轮d也按行星齿轮c的公转方向旋转一周，由于行星齿轮c的自转方向和公转方向相反，内齿轮d的输出转速等于行星齿轮c的公转和自转同时作用于内齿轮d上的转速之差。

本发明所述的电动机利用了2Z型少齿差行星减速机的上述机械特性，并将内齿轮a由电动机的定子装配代替，行星齿轮b由电动机的行星转子代替，行星齿轮b与内齿轮a啮合旋转由此变为三相交流旋转磁场推动行星转子进行旋转；因此，本发明所述的电动机的传动比公式如下：(其中，i为本发明所述的电动机的传动比，Za为定子磁极的个数，Zb为转子磁极的个数，Zc为行星齿轮的齿数，Zd为内齿轮的齿数)；由上述公式可知，通过改变行星齿轮与内齿轮之间的齿数比，即可以改变电动机的传动比，进而改变电动机的输出转速。通过利用2Z型少齿差行星减速机的原理，本发明所述的电动机彻底实现了机电一体化，即对电力拖动中的电动机、减速机两大设备进行了集成化，因而在电力拖动中，无需再对电动机与减速机进行组合安装，从而彻底解决了现有电力拖动中电动机与减速机之间组合安装带来占地面积大、级联多、损耗大的问题。

进一步地，所述偏心轴段的数目为两个，且两个偏心轴段的轴线关于转轴的轴线对称；所述定子装配、行星转子、行星齿轮的数目均为两个，各定子装配均与端盖固定，各行星转子、行星齿轮分别安装在两个偏心轴段上；工作时，即使某个行星转子或行星齿轮出现故障，另一个行星转子或行星齿轮仍能继续工作，从而保证电动机的正常运行。

本发明所述的电动机基于2Z型少齿差行星减速机原理，彻底解决了现有电力拖动中电动机与减速机之间组合安装带来占地面积大、级联多、损耗大的问题，其具有输出转矩高、体积小、电驱动简单、调速范围宽、负载能力强、具有相同的启制动转矩、可进行频繁的正反转驱动等一系列特点，特别适合在电梯曳引驱动系统、电动绞车、以及其他机械传动设备的电力拖动中使用。

附图说明

图1为本发明所述电动机的整体结构示意图；

图2为图1的左视图；

图3为图1的A-A剖面图；

图4为图3的B-B剖面图；

图5为图3的C-C剖面图；

图6为端盖的结构示意图；

图7为转轴的结构示意图；

图8为图7的左视图；

图9为定子装配的结构示意图；

图10为图9的A-A剖面图；

图11为行星转子的结构示意图；

图12为图11的A-A剖面图；

图13为定子集中绕组的连接结构示意图；

图14为三相交流电的时刻划分示意图；

图15为2Z型少齿差行星减速机的传动结构示意图；

图中：1-轮壳，2-端盖，3-定子圈，4-定子磁极，5-转轴，6-偏心轴段，7-行星齿轮，8-转子圈，9-转子磁极，10-内齿轮，11-滑盖。

具体实施方式

少齿差行星减速电动机，包括定子装配、转子装配、轮壳1、端盖2、以及固定于轮壳1两端的滑盖11；滑盖11通过轴承支撑于端盖2端部；定子装配由固定于端盖2端面的定子圈3、固定于定子圈3上的6N(N为大于等于2的自然数)个定子磁极4、以及绕在各定子磁极4上的集中绕组组成；转子装配包括其上设有偏心轴段6的转轴5、行星转子、以及固定于转子圈8上的行星齿轮7；其中，偏心轴段6的轴线与转轴5的轴线平行；行星转子包括经轴承支撑于偏心轴段6上的转子圈8、固定于转子圈8上的6N-1(N为大于等于2的自然数)个转子磁极9、以及固定于转子磁极9上的永久磁体；轮壳1的内表面固定有内齿轮10，行星齿轮7与内齿轮10的内齿相啮合；6N个集中绕组中，均匀间隔N-1个集中绕组排列的六个集中绕组为一组，每一组的六个集中绕组中，第一个集中绕组的尾端与第四个集中绕组的尾端相连作为B相绕组，第二个集中绕组的尾端与第五个集中绕组的尾端相连作为A相绕组，第三个集中绕组的首端与第六个集中绕组的首端相连作为C相绕组，各组中的各相绕组相互串联或并联而形成电动机的定子三相绕组(集中绕组的连接结构如图13所示)；所述偏心轴段6的数目为两个，且两个偏心轴段6的轴线关于转轴5的轴线对称；所述定子装配、行星转子、行星齿轮7的数目均为两个，各定子装配均与端盖2固定，各行星转子、行星齿轮7分别安装在两个偏心轴段6上；具体实施时，轮壳1表面设有凹槽，凹槽内可盘绕线缆，用于电梯曳引驱动系统、电动绞车等的电力拖动；转子磁极9上开有两个槽，槽内分别放置极性轴向排列的两个钕铁硼永久磁体，这样使转子磁极9表面形成S、N、S或N、S、N的磁分布；定子磁极4上开有两个槽，槽内绕有集中绕组，集中绕组通电后，定子磁极4表面形成S、N、S或N、S、N的磁分布。前述描述工作过程的表格中，定子磁极的极性是以定子磁极表面中间的极性为代表，转子磁极的极性是以转子磁极表面的两个槽中间的极性为代表。

Claims

1.一种少齿差行星减速电动机，包括定子装配、转子装配、轮壳(1)、端盖(2)、以及固定于轮壳(1)两端的滑盖(11)；滑盖(11)通过轴承支撑于端盖(2)端部；其特征在于：定子装配由固定于端盖(2)端面的定子圈(3)、固定于定子圈(3)上的6N(N为大于等于2的自然数)个定子磁极(4)、以及绕在各定子磁极(4)上的集中绕组组成；转子装配包括其上设有偏心轴段(6)的转轴(5)、行星转子、以及固定于转子圈(8)上的行星齿轮(7)；其中，偏心轴段(6)的轴线与转轴(5)的轴线平行；行星转子包括经轴承支撑于偏心轴段(6)上的转子圈(8)、固定于转子圈(8)上的6N-1(N为大于等于2的自然数)个转子磁极(9)、以及固定于转子磁极(9)上的永久磁体；轮壳(1)的内表面固定有内齿轮(10)，行星齿轮(7)与内齿轮(10)的内齿相啮合；6N个集中绕组中，均匀间隔N-1个集中绕组排列的六个集中绕组为一组，每一组的六个集中绕组中，第一个集中绕组的尾端与第四个集中绕组的尾端相连作为B相绕组，第二个集中绕组的尾端与第五个集中绕组的尾端相连作为A相绕组，第三个集中绕组的首端与第六个集中绕组的首端相连作为C相绕组，各组中的各相绕组相互串联或并联而形成电动机的定子三相绕组。

2.根据权利要求1所述的少齿差行星减速电动机，其特征在于：所述偏心轴段(6)的数目为两个，且两个偏心轴段(6)的轴线关于转轴(5)的轴线对称；所述定子装配、行星转子、行星齿轮(7)的数目均为两个，各定子装配均与端盖(2)固定，各行星转子、行星齿轮(7)分别安装在两个偏心轴段(6)上。