CN103545983B - 液力软启动电动机 - Google Patents

Abstract

一种液力软启动电动机，在电机壳体内安装有电机定子、电机转子、前辅室壳体、泵轮、蜗轮、后辅室壳体和输出轴，电机转子、联接盘、前辅室壳体、联接板、泵轮依次连接传动，泵轮又与后辅室壳体连接固定，蜗轮与输出轴连接固定；泵轮与蜗轮构成软启动工作腔，蜗轮与后辅室壳体构成后辅室，前辅室壳体与泵轮之间构成前辅室，前辅室通过导管与工作腔连通，导管上端安装节流阀，后辅室与工作腔连通，上述工作腔、前辅室和后辅室内充有工作液。本发明启动平稳轻快、启动时间短、电流低、对电网冲击小、节能降耗，并且具有均衡负荷、过载保护功能。

Description

液力软启动电动机

技术领域

本发明涉及电动机技术领域，具体涉及一种具有液力传动功能的新型电动机—液力软启动电动机，具有启动平稳轻快、启动时间短、启动电流低、对电网冲击小、过载保护和均衡负荷的优点。

背景技术

1）异步电动机，尤其是鼠笼式电动机，虽然结构简单、耐用、价格便宜且特性好，但它的启动性能较差，主要表现在两个方面：①启动转矩较低，一般标准鼠笼式电动机（普通Y系列电动机）起动转矩约为额定转矩的1.3∽1.8倍；②起动电流冲击较大（普通Y系列电动机起启电流约为额定电流的6.5∽6.7倍），容易造成电机绝缘过早失效，引起电网电压下降；特别是在大惯量设备使用上，不得不选用更大功率的电动机，造成了无功功率的损失。

2）随着我国工业的发展，大惯量设备在钢铁冶金、港口机械、电力机械、矿山机械、工程机械、运输机械等领域的广泛使用，电动机动力占动力机应用中80%以上，同时其能源消耗也占绝大部分。为了降低能耗，我国对能源消耗较大的大惯量设备制定了降低能源消耗的设计要求。再者，大惯量设备启动困难、运行不平稳、过载现象频繁。为了解决上述问题，我国大惯量设备在设计中已开始在动力机和工作机之间使用液力传动元件和变频装置。近20年液力传动元件和变频装置等产品在国内发展迅速，但在使用中存在以下情况：①在电动机和工作机之间加载液力元件或变频装置，安装困难、维修麻烦，而且成本较高，尤其是维修后，调试无法达到原设计要求，客户在使用中感到不便，有的甚至又取消液力产品和变频装置。②有许多设计者，在为大惯量设备配用电动机时，仍采用“大马拉小车”的原则选用电动机；选用功率偏大，造成无功功率损失，浪费能源。

3）在动力机与工作机之间添加液力元件或变频装置，以达到节能、平稳启动和过载保护的目的，这是机械设备在设计中的大趋势和要求。但实际情况是，有许多设计者或制造商为避免麻烦仍采用动力机与工作机直联方式，使得国家的节能降耗的要求无法得到贯彻执行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：解决上述现有技术存在的问题，而提供一种液力软启动电动机，使机械设备，尤其是大惯量设备平稳轻快启动、启动时间短、启动电流低、对电网冲击小，并且具有均衡负荷、过载保护以及结构紧凑、节省成本、减少安装调试难度、节能降耗的功效，促进我国各类机械设备的技术进步。

本发明采用的技术方案是：

一种液力软启动电动机，在电机壳体内安装有电机定子、电机转子、前辅室壳体、泵轮、蜗轮、后辅室壳体和输出轴，电机转子通过联接盘与前辅室壳体连接固定，前辅室壳体通过联接板与泵轮连接固定，泵轮又与后辅室壳体连接固定，蜗轮与输出轴连接固定；泵轮与蜗轮构成软启动工作腔，蜗轮与后辅室壳体构成后辅室，前辅室壳体与泵轮之间构成前辅室，前辅室通过导管与软启动工作腔连通，导管上端安装节流阀，后辅室与软启动工作腔连通，上述软启动工作腔、前辅室和后辅室内充有工作液。

上述技术方案中，在泵轮或蜗轮上安装有内置易熔塞。

上述技术方案中，所述的工作液为液压油。

工作原理：

当液力软启动电动机未启动时，初始有的工作充液液位低于转子主轴中心线，那么工作腔的充液率相当低，这为该电动机在低启动力矩下起动提供了条件。当该液力软启动电动机启动时，由于工作腔充液量较少，使之在较低的启动力矩下起动，启动电流低。在启动过程中，工作液通过导管由前辅室经节流阀进入工作腔，以工作液及从后辅室逐渐进入工作腔，使得电动机平稳进入正常工作状态。调节节流阀的开度，可调控该电动机软启动工作腔的充液时间，也就是调控该电动机启动后达到额定转矩的时间。当运转稳定后，前、后辅室的工作液全部进入工作腔，液力软启动电动机在额定工况下正常工作。

根据液力软启动电动机额定功率的不同，其主动部分和软启动部分的结构大小也不同，其规格可以设计成与普通电动机的规格相对应，当然其软启动的工作腔、前辅室、后辅室也相应不同，还有输出壳体与工作机联接形式也可采用不同形式，这样可以延伸出一系列规格、型号、联接不同的“液力软启动电动机”。

显著效果：

本发明“液力软启动电动机”启动力矩低于普通电动机额定转矩的50%，显著降低电动机启动电流，缓解电动机启动电流冲击电网；具有使工作机延时启动功能，非常好的隔离了工作机振动惯量的影响；可以使电动机制动力矩低于其额定转矩，对机械系统有过载保护功能；设计有节流阀，可方便调控电动机进入额定工作状况的时间，达到软性启动的功能；设计有内置易熔塞，在工作机过载厉害时，内置易熔塞过热喷液，工作液从工作腔迅速进入后辅室，使泵轮与涡轮脱离作用，电动机负载迅速降低为零，避免了电动机在过载工况下工作，具有极强的自我过载保护功能；本发明还具有顺序启动和均衡载荷的功能，可直接使用该种电动机对工作机的顺序启动或多机驱动，不需要采用其他措施；在大惯量设备上，该种电动机可取代复杂价昂的绕线式电动机；由于设计有液力传动部分，不存在稳定工作区，所以该电动机稳定运行范围较普通电动机大；在电动机选用时，若选用该液力软启动电动机可按工作机额定功率选用，不需要像普通电动机选用时提高选用规格，避免了“大马拉小车”现象，具有明显的节能效果。

使用范围和发展前景：

液力软启动电动机由于存在上述优良性能，克服了普通电动机存在的许多缺陷，所以它将会逐步取代普通电动机广泛应用于工程机械、矿山机械、电力机械、冶金机械、煤炭机械、石油化工机械、食品机械、港口机械、运输机械等，具有广泛的应用前景。同时，由于其具有明显的节能效果，在强调节能减排的今天，又有着极好的社会效益。当然，随着本发明“液力软启动电动机”的规格型号不断完善，其优越的性能将会使它不断地在机械系统中广泛替代原有的电动机，因此在国内外电动机市场，前景广阔，其经济效益将不可限量。总之，由于液力软启动电动机优良性能、广泛的用途及节能效果，将会有极好的发展前景。

附图说明

图1为本发明结构半剖示意图。

附图标注说明：

1-端盖，2-前支撑板，3-电机转子，4-电机转子轴承，5-联接盘，6-密封盖，7-油封，8-前辅室壳体轴承，9-导管，10-后辅室壳体轴承，11-后辅室壳体油封，12-后支撑板轴承，13-输出轴，14-传动键，15-后支撑板，16-电机壳体，17-后辅室壳体，18-蜗轮，19-泵轮，20-内置易熔塞，21-联接板，22-节流阀，23-前辅室壳体，24-中支撑板，25-电机定子。

具体实施方式

参见图1，本发明的液力软启动电动机，在电机壳体16内安装有电机定子25、电机转子3、前辅室壳体23、泵轮19、蜗轮18、后辅室壳体17和输出轴13，电机转子3通过联接盘5与前辅室壳体23连接固定，前辅室壳体23通过联接板5与泵轮19连接固定，泵轮19又与后辅室壳体17连接固定，蜗轮18与输出轴13连接固定；泵轮19与蜗轮18构成软启动工作腔，蜗轮18与后辅室壳体17构成后辅室，前辅室壳体23与泵轮19之间构成前辅室，前辅室通过导管9与软启动工作腔连通，导管9上端安装节流阀22，后辅室与软启动工作腔连通，上述软启动工作腔、前辅室和后辅室内充有工作液。

上述的泵轮或蜗轮上安装有内置易熔塞20。

上述的工作液为液压油。

下面结合附图，对本发明作进一步说明：

液力软启动电动机启动性能分析：

液力软启动电动机启动时，过渡历程比较复杂，但基本上可以分为三个阶段：第一阶段，是该电动机软启动腔室中的液体随电动机迅速启动而逐步加速，力矩也随之增加，当增加到稍大于工作机最大静阻力矩时，工作机开始起动并缓慢运行；第二阶段，该电动机软启动工作腔输出部分逐步加大到最大转矩点附近进行，工作机也随之全面运行工作；第三阶段，该电动机工作腔输出端与电动机转速一起升到稳定额定运行点，至此机械系统启动历程全部完成。总之，液力软启动电动机由于设计有液力工作腔，直接负载是工作腔中的泵轮部分，而泵轮力矩与其转速的平方成正比，且转动惯量小，故该电动机近似等于空载启动，启动轻快平稳，启动时间短，启动电流低，对电网冲击小。

液力软启动电动机过载保护特性分析：

机械系统过载的原因不外乎这三种情况：①电动机运行中因电压突然下降而使电动机外特性跌落，从而电动机的输出转矩低于额定工况的正常值；②工作机阻力负载超过额定工况；③工作机运行中因故障突然卡住而造成动力过载。当普通电动机直接驱动时，若负载超过电动机的额定点，但低于尖峰转矩点时，属于正常负载，这种正常过载允许的时间根据电动机发热条件决定，一般多采用热继电保护。当负载继续增大到高于电动机尖峰转矩点时，电动机将与工作机一起失迷堵转，电动机电流急速上升（约为额定电流5∽7倍），使电动机绝缘发热和电网电压降，甚至有烧毁危险。若运行中工作机突然被制动时，一方面电动机将迅速失速堵转而产生很大电流冲击，甚至马上烧毁危险；另一方面，电动机和工作机被制动，造成机械系统薄弱环节出现故障。

若采用本发明“液力软启动电动机”驱动，当正常过载时，负载虽有所增加，但绝不会超过该电动机的最大转矩，所以该电动机转速较额定工况有所降低，但仍然稳定地运行。这种过载，其允许持续时间应根据该电动机的软启动部分允许发热条件决定。若负载转矩大于该电动机最大转矩以及工作机运行中突然制动时，这种非正常过载，使涡轮停止不动，而该电动机仍在最大转矩点附近运行，不会发生失速堵转现象。总之，液力软启动电动机对超出电动机最大扭矩的过载，特别是动力过载有着有效的过载保护功能。

Claims (2)

1.一种液力软启动电动机，在电机壳体内安装有电机定子、电机转子、前辅室壳体、泵轮、蜗轮、后辅室壳体和输出轴，电机转子通过联接盘与前辅室壳体连接固定，泵轮又与后辅室壳体连接固定，蜗轮与输出轴连接固定；泵轮与蜗轮构成软启动工作腔，蜗轮与后辅室壳体构成后辅室，前辅室壳体与泵轮之间构成前辅室，后辅室与工作腔连通，上述工作腔、前辅室和后辅室内充有工作液；其特征在于：前辅室壳体通过联接板与泵轮连接固定，前辅室通过导管与工作腔连通，导管上端安装节流阀；所述的泵轮或蜗轮上安装有内置易熔塞。

2.根据权利要求1所述的液力软启动电动机，其特征在于：所述工作腔的初始工作充液液位低于电机转子主轴中心线。