CN102367142A

CN102367142A - 内转子开关磁阻曳引驱动装置

Info

Publication number: CN102367142A
Application number: CN2011103176030A
Authority: CN
Inventors: 张飞; 李振才; 杨永庆
Original assignee: Shenyang Brilliant Elevator Co Ltd
Current assignee: Shenyang Brilliant Elevator Co Ltd
Priority date: 2011-10-19
Filing date: 2011-10-19
Publication date: 2012-03-07

Abstract

一种内转子开关磁阻曳引驱动装置，解决了现有技术存在的易退磁、失磁，成本高等问题。它包括采用开关磁阻调速电机驱动的曳引驱动装置、制动器及转子位置传感器，其技术要点是：开关磁阻调速电机的转子由转轴与转子铁芯组成，组装在定子内部；定子由机座与带绕组的定子铁芯组成，定子、转子铁芯均由薄型导磁材料叠压而成；转子外圈上设有24个凹槽形成的24个极；定子内圈上设有18个凹槽形成的18个极，每个极上绕有集中式线圈，18个线圈共同组成三相定子绕组；定子与转子构成双凸极结构。其结构设计合理，工艺性好，生产制造方便，与内转子无齿轮永磁同步曳引机相比，转子不需要励磁绕组，无永磁体，噪音小，无需定期润滑保养，成本低。

Description

内转子开关磁阻曳引驱动装置

技术领域

本发明涉及一种电梯曳引驱动装置，特别是一种适用于无机房和小机房电梯曳引驱动的内转子开关磁阻曳引驱动装置。该装置适用于一切需要频繁起、制动和正反转、低速直驱运行的场合。

背景技术

传统的蜗轮蜗杆曳引机具有传动比大、传动平稳等特点，在电梯行业中被一致公认为电梯驱动机构的首选。随着人们对电梯产品的规格和性能提出了更高的要求，其蜗轮蜗杆减速箱噪声大、机械效率低、体积大，而且还需要定期润滑保养，不利于节能环保的缺点逐步显现。

上世纪90年代以来，永磁同步电动机与矢量控制技术结合以后，使其具有由低速到高速恒转矩输出的特性，能够满足了电梯驱动的要求，提高了系统的传动效率，减小系统整体体积；它在结构上取消了蜗轮蜗杆减速箱并使传动系统在振动、噪音和低速平稳性等运行方面得到改善。近几年无齿轮永磁同步曳引机作为世界领先技术已得到实际应用。

经检索，近年来有关内转子无齿轮永磁同步曳引机的文献主要有：中国专利号为01218521.3的“一种无齿轮电梯曳引机构用永磁同步电动机”、中国专利号为02219222.0的“一种带盘车装置的电梯曳引机”、中国专利号为200320128026.1的“前支撑结构稀土永磁同步无齿曳引机”、中国专利号为200420067894.8的“电梯曳引机”等。这些内转子无齿轮永磁同步曳引机的优点，主要是在结构上取消了蜗轮蜗杆减速箱，转子安装高性能的永磁材料，结构紧凑，免维护。但其仍存在一些不足之处：

1、无齿轮永磁同步曳引机不能消除整机运行过程中永磁材料在高温状态下退磁、失磁现象，一旦发生上述情况，极易造成飞车，给电梯乘坐人员带来不同程度的伤害。

2、转子内安装高性能的永磁材料，由于永磁材料本身具有磁力，安装过程中需要克服磁性力的作用；即便是安装后对永磁材料进行充磁，可以避免安装过程中磁性力相互作用现象，但是需要专用充磁设备。

3、永磁材料属于稀土资源，目前其原材料成本与日俱增，从而造成整机生产成本越来越高。

4、与之匹配的控制系统造价相对较高。

近年来，开关磁阻电机的应用和发展取得了明显的进步，已成功地应用于电动车驱动、通用工业、家用电器和纺织机械等领域，功率范围从10W到5MW，最大速度高达100000 r/min。但由于其存在转矩脉动大、噪声大等方面的不足，所以相对电梯曳引传动，在振动、噪音和低速平稳性等运行性能方面的要求，存在一定的差异，因此，现有开关磁阻电机的结构无法直接应用于电梯曳引传动。

发明内容

本发明的目的是提供一种内转子开关磁阻曳引驱动装置，解决了现有技术存在的永磁材料在高温状态下易退磁、失磁，成本高等问题，其结构设计合理，工艺性好，生产制造方便，除保留开关磁阻电机起动转矩大、效率高、运行平稳、安全可靠的优点外，与内转子无齿轮永磁同步曳引机相比，无永磁体，噪音小，无需定期润滑保养，成本低。

本发明所采用的技术方案是：该内转子开关磁阻曳引驱动装置包括采用开关磁阻调速电机驱动的曳引驱动装置、制动器及转子位置传感器，其技术要点是：所述开关磁阻调速电机的由转轴与固定在转轴上的转子铁芯组成的转子组装在定子内部；转子铁芯由薄型导磁材料叠压而成，转子外圈上设有24个凹槽形成的24个极；制动轮固定在转轴上，外周有凸、凹槽的曳引轮固定在转轴的轴端或固定在制动轮上，机座与带绕组的定子铁芯组成定子，定子铁芯由薄型导磁材料叠压而成，定子内圈上设有18个凹槽形成的18个极，定子的每个极上绕有集中式线圈，18个线圈共同组成三相定子绕组；定子与转子构成双凸极结构；实现转子位置检测的转子位置传感器组装于主轴端部。

定子铁芯由薄型导磁材料叠压而成的所述定子铁芯采用直槽结构。

转子铁芯由薄型导磁材料叠压而成的所述转子铁芯采用斜槽结构，斜槽范围为0.5~1.5个转子极。

本发明具有的优点及积极效果是：由于本发明采用内转子开关磁阻调速电机做为主驱动，定子、转子铁芯均由薄型导磁材料叠压而成，定子与转子构成双凸极结构，所以充分利用了内转子开关磁阻调速电机所具有的转矩是磁阻性质，其运行原则上遵循“磁阻最小原理”，即磁通总是要沿磁阻最小的路径闭合，因磁场扭曲而产生切向磁拉力。因此，当转子凸极与定子凸极错位时，气隙大、磁阻大；一旦定子磁极绕组通电，就会形成对转子凸起的磁拉力，使气隙变小——磁路磁阻变小。与此同时用驱动开关按一定逻辑关系切换定子磁极绕组的通电顺序，即可形成连续旋转的力矩。与内转子无齿轮永磁同步曳引机相比，无永磁体，噪音小，无需定期润滑保养，成本低。解决了现有技术存在的永磁材料在高温状态下易退磁、失磁，成本高等问题。因曳引轮固定在制动轮（或制动盘）或转轴端部，曳引轮上加工有凸、凹槽，既可以驱动曳引绳，也可以驱动曳引带，故其结构设计合理，工艺性好，生产制造方便，保留了开关磁阻电机起动转矩大、效率高、运行平稳、安全可靠的优点。内转子开关磁阻调速电机的调速功能是由转子位置传感器、功率变换器和控制器共同配合实现的。其中，转子位置传感器实现转子位置检测功能，安装于主轴端部。通过改变三相定子绕组的通电顺序，驱动曳引装置正、反转运转，从而实现电梯轿厢上、下行。

附图说明

以下结合附图对本发明作进一步描述。

图1为本发明的一种结构示意图；

图2为图1的侧视图；

图3为第二种制动方式的结构示意图；

图4为第三种制动方式的结构示意图；

图5为图4的侧视图；

图6为本发明采用的定子、转子冲片结构示意图；

图7为内转子开关磁阻调速电机工作原理简图。

图中序号说明：1键A、2曳引轮、3制动轮、4轴承A、5转轴、6转子铁芯、7机座、8定子铁芯、9键B 、10轴承B、11转子位置传感器、12限位螺栓、13块式电磁制动器、14制动闸瓦、15螺钉、16鼓式双推电磁制动器、17弹簧、18制动臂、19制动闸瓦、20制动盘、21钳盘式电磁制动器，22制动闸瓦、23安装座、24圆柱销、25螺钉、26定子冲片、27转子冲片。

具体实施方式

根据图1～7详细说明本发明的具体结构及工作原理。该内转子开关磁阻曳引驱动装置包括采用内转子开关磁阻调速电机驱动的曳引驱动装置、制动器及转子位置传感器11等件。其中内转子开关磁阻调速电机的结构如下：由转轴5通过键B 9与固定在转轴5上的转子铁芯6组成的转子组装在定子内部。转子铁芯6由薄型导磁材料叠压而成，转子铁芯6采用斜槽结构，斜槽范围为0.5~1.5个转子极。转子外圈上设有24个凹槽形成的24个极。制动轮3通过键A 1定位在转轴5上，由球墨铸铁制造的外周有凸、凹槽的曳引轮2固定在转轴5的轴端或通过螺钉15固定在制动轮3上。机座7与通过过盈配合装在机座7内的带绕组的定子铁芯8组成定子。定子、转子通过轴承A 4与轴承B 10支撑，保证间隙以及运转平稳。定子铁芯8由薄型导磁材料叠压而成，定子铁芯8采用直槽结构。定子内圈上设有18个凹槽形成的18个极，定子的每个极上绕有集中式线圈，18个线圈共同组成三相定子绕组。定子与转子构成双凸极结构。实现转子位置检测的转子位置传感器11组装于主轴5端部，通过线缆与控制系统连接，实现转子位置检测功能。本实施例中采用的第一种制动方式的块式电磁制动器13，通过限位螺栓12安装在机座7两侧，在块式电磁制动器13失电状态下，通过内置于块式电磁制动器13内部弹簧的推力作用使制动闸瓦14吻合地接触在制动轮制动面上，构成可靠的制动系统。

本实施例中采用的第二种制动方式的结构如图3所示，图中在机座7的两侧分别设置制动闸瓦19和制动臂18，鼓式双推电磁制动器16安放于机座7上部，两制动臂18之间，在鼓式双推电磁制动器16失电状态下，通过弹簧17推力作用于制动臂18上的制动闸瓦19，使其吻合的接触在制动轮制动面上，构成可靠的制动系统。

本实施例中采用的第三种制动方式的结构如图4～5所示，图中在机座7上部与水平成一定角度分别设置两个钳盘式电磁制动器21，通过安装座23、圆柱销24、螺钉25与机座7安装牢固。在钳盘式电磁制动器21失电状态下通过内置的弹簧的推力作用使制动闸瓦22吻合地接触在制动盘20的制动面上，构成可靠的制动系统。钳盘式电磁制动器21的数量可根据需要设置多个。

本发明采用的定子、转子冲片结构如图6所示。其中26为定子冲片，27为转子冲片。

外转子开关磁阻调速电机工作原理如图7所示，用驱动开关按一定逻辑关系切换定子磁极绕组的通电顺序，即可形成连续旋转的力矩。若顺序给A1-A2-B1-B2-C1-C2-A1…相绕组通电V，转子即会逆着励磁顺序以逆时针方向连续旋转。反之，若改变相绕组通电相序为A1-A2-C1-C2-B1-B2-A1…，则可使转子以顺时针方向旋转。若改变相电流I的大小，则可改变电动机转矩的大小，进而可以改变电动机转速。若在转子极转离定子极时通电，所产生的电磁转矩与转子旋转方向相反，为制动转矩。由此可知，通过控制器简单地改变相绕组的通电顺序、相电流的大小等的工作状态，就可以改变电动机的转向、转矩、转速、制动等工作状态。从而实现驱动曳引装置正、反转运转，实现电梯轿厢上、下行。

Claims

1.一种内转子开关磁阻曳引驱动装置，包括采用开关磁阻调速电机驱动的曳引驱动装置、制动器及转子位置传感器，其特征在于：所述开关磁阻调速电机的由转轴与固定在转轴上的转子铁芯组成的转子组装在定子内部；转子铁芯由薄型导磁材料叠压而成，转子外圈上设有24个凹槽形成的24个极；制动轮固定在转轴上，外周有凸、凹槽的曳引轮固定在转轴的轴端或固定在制动轮上；机座与带绕组的定子铁芯组成定子，定子铁芯由薄型导磁材料叠压而成，定子内圈上设有18个凹槽形成的18个极，定子的每个极上绕有集中式线圈，18个线圈共同组成三相定子绕组；定子与转子构成双凸极结构；实现转子位置检测的转子位置传感器组装于主轴端部。

2.根据权利要求1所述的一种内转子开关磁阻曳引驱动装置，其特征在于：由薄型导磁材料叠压而成的所述定子铁芯采用直槽结构。

3.根据权利要求1所述的一种内转子开关磁阻曳引驱动装置，其特征在于：由薄型导磁材料叠压而成的所述转子铁芯采用斜槽结构，斜槽范围为0.5~1.5个转子极。