CN103475177B - 制动电动机及电动同步加载器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制动电动机及电动同步加载器，该制动电动机包括：定子（3）；转子组件（4），所述转子组件（4）包括转轴（4.1）、实心转子（4.3）和笼型转子（4.2），所述实心转子（4.3）和笼型转子（4.2）并行安装在转轴（4.1）上，所述实心转子（4.3）与笼型转子（4.2）均外接定子（3）。该制动电动机加载性能和启动性能更好，尤其适用于电动同步加载器。

Description

制动电动机及电动同步加载器

技术领域

本发明涉及一种制动电动机，具体涉及用于电动同步加载器的制动电动机及包括该制动电动机的电动同步加载器。

背景技术

在机械功率封闭齿轮的试验装置中，电动同步加载器用来模拟被试齿轮箱的实际工作载荷，是试验台加载装置中的关键部件。制动电动机是电动同步加载器的核心部分之一，制动电动机的性能直接影响电动同步加载器的施载稳定性、施载平稳性、体积大小以及允许的最高工作转速，从而影响着机械功率封闭齿轮试验装置的使用性能和技术经济指标。

现有电动机的种类很多，有各自的特点和使用场合。但目前适用于电动同步加载器的制动电动机却很少。由于制动电动机要求在外壳高速旋转状态下，能在电动机和发电机状态下工作，对动平衡精度要求较高，也就对制动电动机的结构的对称性、紧凑性和零部件精度都提出了很高的要求。同时，需要制动电动机具有优良的起动性能，断电可立即自动制动，保持载荷稳定。目前，我国在用于电动同步加载器的制动电动机方面的研究还很少，现有的制动电动机主要是由标准电动机改制，存在起动特性不好、施载稳定性与平稳性差、制动力矩小、允许的外壳旋转速度低、体积大、重量大、可靠性低的问题，有待研制出性能更好的、适用于电动同步加载器的制动电动机，来填补国内在这一方面的空白。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是，提供一种制动电动机，该制动电动机加载性能和启动性能更好，尤其适用于电动同步加载器。

针对该技术问题，本发明的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的制动电动机，包括：定子；转子组件，所述转子组件包括转轴、笼型转子和实心转子，所述笼型转子和实心转子并行安装在转轴上，所述笼型转子和实心转子均外接定子。

作为本发明的制动电动机的一种改进，所述实心转子远离笼型转子的一端连接有制动器，所述实心转子通过定子中绕组的磁场在实心转子的端面产生磁力从而为制动器提供动力。

作为本发明的制动电动机的一种优选，所述制动器连接有后罩，所述后罩上设有对制动器进行调整的调整螺钉。

作为本发明的制动电动机的另一种改进，所述制动器包括：制动盘，其安装在转轴上，所述制动盘远离实心转子的一端为外圆锥状；制动弹簧，所述制动弹簧一端抵在实心转子的端面，另一端抵在制动盘上；衔铁盘，位于实心转子与制动盘之间，且与制动盘连接；通电时，实心转子吸附衔铁盘，松开制动盘，从而进入工作状态；摩擦片，连接在制动盘的外圆锥面上；固定盘，与摩擦片活动连接，与后罩连接。

作为本发明的制动电动机的还有一种改进，所述定子安装在机座上，所述机座的前端连接有前端盖，所述机座的后端设有用于隔开摩擦片的挡板，且所述机座与后罩固定连接。挡板将摩擦片产生的粉尘等隔离在制动电动机外，从而提高了制动电动机的使用寿命。

作为本发明的制动电动机的另一种优选，所述调整螺钉有三个，对应制动盘的端面均匀分布。能更好地调整制动盘，在断电时可立即制动，保持载荷稳定。

作为本发明的制动电动机的还有一种改进，所述后罩的轴颈上设有集电环和用于锁紧集电环的锁紧机构。

作为本发明的制动电动机的还有一种优选，所述锁紧机构包括圆螺母和锁紧垫片，所述圆螺母将集电环压到后罩上，所述锁紧垫片锁紧圆螺母。

作为本发明的制动电动机的还有一种优选，所述集电环包括套接在后罩的轴颈上的滑环座、设在滑环座上的滑环和靠近滑环座设置的压环，所述压环抵在滑环上，所述锁紧垫片压在压环上。

作为本发明的制动电动机的还有一种优选，所述实心转子与笼型转子的总长度等于定子中的铁芯的长度。

作为本发明的制动电动机的还有一种优选，所述实心转子和笼型转子的外径相等，所述笼型转子的长度占总长度的3/4，实心转子的长度占总长度的1/4。

与现有技术相比，本发明的制动电动机具有以下有益效果：

1、由笼型转子和实心转子构成的复合转子，使制动电动机获取一种复合的运行特性，即既有笼型转子电动机小转差率运行时的高效能，又兼有实心转子电动机优良的起动性能，保证平稳精确施载。

2、实心转子通过定子中绕组的磁场，在端部产生磁力，为制动器提供动力，可保证制动电动机的复合转子与制动器同步工作，可靠性高。同时，省去了安装通用电磁制动器所需的磁轭组件，缩短了制动电动机的轴向长度，并减轻了重量。

3、制动器采用外圆锥面结构，制动力矩大，体积小、重量轻，可长期保持载荷稳定。通过调整螺钉可调整固定盘的轴向位置，从而改变制动弹簧的压缩量，达到调节制动力矩和制动速度的目的。

4、制动器采用断电制动方式，不仅符合制动电动机的工作特性要求而且且节能。断电时，制动弹簧将制动盘紧压在固定盘上，转子组件不能自由转动，制动电动机处于制动状态。通电时，开槽实心转子吸附衔铁盘，松开制动盘，制动电动机进入工作状态。

5、集电环采用装配式结构，轴向长度短，进一步缩短了制动电动机的长度。

6、机座后端安装的挡板，将制动器的摩擦片部分隔离到机座的外部，防止摩擦片产生的灰尘进入机座内部，保证制动电动机可靠工作。

7、采用环形、对称设计、结构紧凑，体积小、质量轻，动平衡精度高，可在外壳高速旋转状态下正反双向加载，可靠性高，适用于电动同步加载器。

本发明要解决的另一个技术问题是，提供一种随转速变化而特性曲线较平稳的电动同步加载器。

针对该技术问题，本发明的技术解决方案是，提供一种电动同步加载器，该电动同步加载器包括本发明的制动电动机。

作为本发明的电动同步加载器的一种优选，该电动同步加载器还包括减速器和支座，所述减速器的一端与制动电动机的前端盖固定连接，所述减速器的另一端与支座的一端转动连接，所述前端盖与机座固定连接，所述机座与后罩固定连接，所述后罩与支座的另一端转动连接。在后罩的外圆上有一个轴承支撑点，在减速器的外壳上有另一个轴承支撑点，通过两个轴承支撑点将固定连接的制动电动机和减速器安装在支座上，使得制动电动机和减速器可进行高速旋转。

作为本发明的电动同步加载器的另一种优选，所述减速器的输出法兰轴与试验系统的一个轴端连接，与后罩连接的法兰盘与试验系统的另一个轴端连接。制动电动机输入的小力矩，经减速器的力矩放大作用，在试验系统的两轴端形成大扭矩。

附图说明

图1所示是本发明的制动电动机的结构示意图。

图2所示是图1中的右视图。

图3所示是本发明的电动同步加载器的结构示意图。

图4所示是图3的左视图。

图中所示：1、前端盖，2、机座，3、定子，4、转子组件，4.1、转轴，4.2、笼型转子，4.3、实心转子，5、挡板，6、制动器，6.1、制动弹簧，6.2、衔铁盘，6.3、制动盘，6.4、摩擦片，6.5、固定盘，6.6、调整螺钉，6.7、固定螺钉，7、后罩，8、集电环，8.1、滑环座，8.2、滑环，8.3、压环，9、圆螺母，10、锁紧垫片，11、波形弹簧，12、轴承，13、减速器，13.1、输出法兰轴，14、支座，15、法兰盘。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示为制动电动机的一种具体实施例。在该实施例中，本发明的制动电动机包括前端盖1、机座2、定子3、转子组件4、后罩7、挡板5、制动器6、集电环8、圆螺母9、锁紧垫片10、波形弹簧11、轴承12。机座2是环形结构，外圆上两端开有排气孔，两端有连接法兰面。后罩7与机座2的后端法兰面相连，减速器13与机座2的前端法兰面相连。前端盖1安装在机座2的前端内孔。

定子3采用标准定子，与机座2固定成一体。并通过止动螺钉防止定子3旋转，定子3中嵌有三相绕组。

转子组件4包括转轴4.1、笼型转子4.2和实心转子4.3。转轴4.1是阶梯轴，其前端有键槽，后端有花键。笼型转子4.2和实心转子4.3采用热装工艺并行安装固定于转轴4.1上，所述笼型转子4.2和实心转子4.3均外接定子3。所述外接主要是指定子3活动套接于笼型转子4.2和实心转子4.3的外周面。笼型转子4.2和实心转子4.3的总长度与定子3的铁芯的长度相同，笼型转子4.2和实心转子4.3两者外径相同，其中笼型转子4.2的长度占总长度的3/4，实心转子4.3的长度占总长度的比1/4。笼型转子4.2的一端只保留端环，去掉风叶与平衡柱。而实心转子4.3径向开槽，端面紧压在笼型转子4.2的铸铝端环上。转子组件4通过转轴4.1两端的轴承12安装，两端的轴承12分别位于前端盖1和后罩7的轴承内孔中。波形弹簧11安装在后罩7的轴承内孔中，用于预紧轴承12。

通过笼型转子4.2和实心转子4.3这两个不同性质转子的复合，获取一种复合的运行特性，即既有笼型转子异步电动机小转差率运行时的高效能，又兼有实心转子电动机优良的起动性能。同时，开槽实心转子4.3通过定子3中绕组的磁场，在端部产生磁力，为制动器6提供动力。从而可保证制动电动机的复合转子4与制动器6同步工作，可靠性高。而且省去了通用电磁制动器所需的磁轭组件，缩短了制动电动机的轴向长度，减轻了重量。

制动器6包括制动弹簧6.1、衔铁盘6.2、制动盘6.3、摩擦片6.4、固定盘6.5、调整螺钉6.6和固定螺钉6.7。制动盘6.3远离实心转子4.3的一端采用外锥面或外圆锥面结构，能将较小的轴向力通过锥面放大成制动盘6.3锥面上的较大的正压力，从而使得制动力矩大，体积小，重量轻，可保持载荷稳定。制动盘6.3的锥面上粘贴有摩擦片6.4，另一端与衔铁盘6.2通过螺栓相连，构成制动器6的旋转部分。制动盘6.3与转轴4.1通过花键联接，与转子组件4一同旋转，并可以沿轴向方向移动。在转子组件4的实心转子4.3与制动盘6.3之间安装有制动弹簧6.1。固定盘6.5制作有对应于制动盘6.3的外锥面结构的内圆锥面，固定盘6.5安装在后罩7的内腔中，采用过渡配合并通过固定螺钉6.7连接。可通过3个均匀分布的调整螺钉6.6来调整固定盘6.5的轴向位置，进而改变制动弹簧6.1的压缩量，从而改变对制动盘6.3的作用力，最终起到调节制动器6的制动力矩和制动速度的作用。3个固定螺钉6.7用于锁紧调整好的固定盘6.5。调整螺钉6.6和固定螺钉6.7采用钢丝防松。

制动器6采用断电制动方式，符合制动电动机的工作特性要求，且节能。断电时，制动弹簧6.1将制动盘6.3紧压在固定盘6.5上，转子组件4不能自由转动，制动电动机处于制动状态。通电时，开槽实心转子4.3吸附衔铁盘6.2，松开制动盘6.3，制动电动机进入工作状态。

挡板5安装在机座2的后端，将制动器6的摩擦片6.4隔开到机座2的外部，防止摩擦片6.4产生的灰尘进入机座2的内部，保证定子3中的绕组和转子组件4可靠地工作。

所述后罩7的轴颈上设有集电环8和用于锁紧集电环8的锁紧机构。所述锁紧机构包括圆螺母9和锁紧垫片10。

在本实施例中，集电环8包括滑环座8.1、滑环8.2和压环8.3。滑环8.2有3个，分别过盈套在3个滑环座8.1上，滑环座8.1采用冷压方式安装在后罩7的轴颈上，周向位置互成120°，使接线柱与后罩7上的线槽位置对应。压环8.3紧贴滑环座8.1上的滑环8.2安装，圆螺母9将滑环座8.1、滑环8.2和压环8.3压紧在一起，锁紧垫片10锁紧圆螺母9。定子3中的三相绕组分别与3个滑环8.2相连，外部三相电源由滑环8.2引入。换句话说，集电环8过盈套接在后罩7的轴颈上，通过电线与定子3中的三相绕组相连，外部三相电源由集电环8引入。集电环8的结构紧凑，轴向长度短。

如图3和图4所示为包括本发明的制动电动机的电动同步加载器一种结构示意图。所述机座2、定子3、前端盖1和后罩7构成制动电动机的旋转型外壳。该电动同步加载器还包括减速器13和支座14，所述减速器13的一端与制动电动机的前端盖1固定连接，所述减速器13的另一端与支座14的一端转动连接，所述前端盖1与机座2固定连接，所述机座2与后罩7固定连接，所述后罩7与支座14的另一端转动连接。

在后罩7的外圆上有一个轴承支撑点，在减速器13的外壳上有另一个轴承支撑点，通过两个轴承支撑点将连为一体的制动电动机和减速器13安装在支座14上，可高速旋转。由减速器13的输出法兰轴13.1接入到试验系统的一个轴端，通过与后罩7花键联接的法兰盘15接入到试验系统的另一个轴端；制动电动机输入的较小力矩，经过减速器13的力矩放大作用，在试验系统的两轴端间产生较大扭矩。

虽然已经结合具体实施例对本发明进行了描述，然而可以理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进或替换。尤其是，只要不存在结构上的冲突，各实施例中的特征均可相互结合起来，所形成的组合式特征仍属于本发明的范围内。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (11)

1.一种制动电动机，包括：

定子(3)；

转子组件(4)，所述转子组件(4)包括转轴(4.1)、笼型转子(4.2)和实心转子(4.3)，所述笼型转子(4.2)和实心转子(4.3)并行安装在转轴(4.1)上，所述笼型转子(4.2)和实心转子(4.3)均外接定子(3)，以使得所述制动电动机获取复合的运行特性；

所述实心转子(4.3)远离笼型转子(4.2)的一端连接有制动器(6)，所述实心转子(4.3)通过定子(3)中绕组的磁场在实心转子(4.3)的端面产生磁力从而为制动器(6)提供动力；

所述制动器(6)连接有后罩(7)，所述后罩(7)上设有对制动器(6)进行调整的调整螺钉(6.6)；

所述制动器(6)包括：

制动盘(6.3)，其安装在转轴(4.1)上，所述制动盘(6.3)远离实心转子(4.3)的一端为外圆锥状；

制动弹簧(6.1)，所述制动弹簧(6.1)一端抵在实心转子(4.3)的端面，另一端抵在制动盘(6.3)上；

衔铁盘(6.2)，位于实心转子(4.3)与制动盘(6.3)之间，且与制动盘(6.3)连接；通电时，实心转子(4.3)吸附衔铁盘(6.2)，松开制动盘(6.3)，从而进入工作状态；

摩擦片(6.4)，连接在制动盘(6.3)的外圆锥面上；

固定盘(6.5)，与摩擦片(6.4)活动连接，与后罩(7)连接，所述制动器(6)在断电时，所述制动弹簧(6.1)将所述制动盘(6.3)紧压在所述固定盘(6.5)上，所述转子组件(4)不能自由转动，以使得所述制动电动机处于制动状态；

所述制动器(6)通电时，所述实心转子(4.3)吸附所述衔铁盘(6.2)，松开所述制动盘(6.3)以使得所述制动电动机进入工作状态。

2.根据权利要求1所述的制动电动机，其特征在于，所述定子(3)安装在机座(2)上，所述机座(2)的前端连接有前端盖(1)，所述机座(2)的后端设有用于隔开摩擦片(6.4)的挡板(5)，且所述机座(2)与后罩(7)固定连接。

3.根据权利要求1所述的制动电动机，其特征在于，所述调整螺钉(6.6)有三个，对应制动盘(6.3)的端面均匀分布。

4.根据权利要求1所述的制动电动机，其特征在于，所述后罩(7)的轴颈上设有集电环(8)和用于锁紧集电环(8)的锁紧机构。

5.根据权利要求4所述的制动电动机，其特征在于，所述锁紧机构包括圆螺母(9)和锁紧垫片(10)，所述圆螺母(9)将集电环(8)压到后罩(7)上，所述锁紧垫片(10)锁紧圆螺母(9)。

6.根据权利要求5所述的制动电动机，其特征在于，所述集电环(8)包括套接在后罩(7)的轴颈上的滑环座(8.1)、设在滑环座(8.1)上的滑环(8.2)和靠近滑环座(8.1)设置的压环(8.3)，所述压环(8.3)抵在滑环(8.2)上，所述锁紧垫片(10)压在压环(8.3)上。

7.根据权利要求1所述的制动电动机，其特征在于，所述实心转子(4.3)与笼型转子(4.2)的总长度等于定子(3)中的铁芯的长度。

8.根据权利要求7所述的制动电动机，其特征在于，所述实心转子(4.3)和笼型转子(4.2)的外径相等，所述笼型转子(4.2)的长度占总长度的3/4，实心转子(4.3)的长度占总长度的1/4。

9.一种电动同步加载器，包括权利要求1～8所述的制动电动机。

10.根据权利要求9所述的电动同步加载器，其特征在于，还包括减速器(13)和支座(14)，所述减速器(13)的一端与制动电动机的前端盖(1)固定连接，所述减速器(13)的另一端与支座(14)的一端转动连接，所述前端盖(1)与机座(2)固定连接，所述机座(2)与后罩(7)固定连接，所述后罩(7)与支座(14)的另一端转动连接。

11.根据权利要求10所述的电动同步加载器，其特征在于，所述减速器(13)的输出法兰轴(13.1)与试验系统的一个轴端连接，与后罩(7)连接的法兰盘(15)与试验系统的另一个轴端连接。