CN104817026B - 永磁式内装电动葫芦 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种永磁式内装电动葫芦，包括卷筒、电动机和减速器，所述卷筒支承在所述电动机机壳的两端，所述电动机位于所述卷筒内通过所述减速器与所述卷筒传动连接，所述电动机为锥形转子直流永磁制动电动机，转速为200r/min‑900r/min，电机的铁心采用锥度为6‑14°的锥形，电机主轴通过左、右主轴轴承轴向游动支承于左、右电机端盖，转子铁心和左电机端盖之间设有弹簧推力装置，电机制动器为摩擦式制动器，制动力矩为50N/m‑2000N/m。本发明体积小、重量轻、材料消耗少、噪音低、制动稳定性和安全性好。

Description

永磁式内装电动葫芦

技术领域

本发明涉及一种永磁式内装电动葫芦。

背景技术

现有电动葫芦均采用交流励磁电动机，该电动机安装在卷筒外，通过大传输比的减速机带动卷筒工作，并需要设置专门的制动器，在电动机工作时，制动器处于开闸状态，在电动机不工作时，制动器将系统制停，避免卷筒旋转，防止所吊重物在重力作用下下坠，这种电动葫芦结构复杂，体积大，重量大，材料消耗多，并且噪音高，制动稳定性不佳。

发明内容

本发明的目的是提供一种体积小、重量轻、材料消耗少、噪音低、制动稳定性好的电动葫芦。

本发明的技术方案是：一种永磁式内装电动葫芦，包括卷筒、电动机和减速器，所述卷筒的左、右两端分别固定安装有左、右卷筒托架，所述左、右卷筒托架分别通过左、右卷筒轴承支承于所述电动机的电机机壳，所述电动机位于所述卷筒内且与所述卷筒同轴，所述电动机通过所述减速器与所述卷筒传动连接，所述电动机为锥形转子直流永磁制动电动机，所述锥形转子直流永磁制动电动机还包括电机主轴、定子铁心、转子铁心和电机制动器，所述电机机壳的左、右两端分别设有左电机端盖和右电机端盖，所述电机主轴通过左、右主轴轴承轴向游动支承于所述左、右电机端盖，所述转子铁心位于所述定子铁心内，固定安装在所述电机主轴上，所述转子铁心的外侧面和所述定子铁心的内侧面均呈锥面形，所述转子铁心的左端和所述左电机端盖之间设有弹簧推力装置，所述电机主轴的左端延伸到所述左电机端盖外，所述电机制动器为摩擦式制动器，包括相互配套的动制动件和定制动件，所述动制动件固定安装在位于所述左电机端盖外的电机主轴上，所述定制动件与所述左电机端盖固定连接，电动机的转速优选为200r/min-900r/min。

本发明的工作原理和有益效果为：由于采用了直流永磁电动机作为卷筒的驱动装置，调速范围宽，体积小，出力大，噪音低，控制方便；由于直流永磁电动机的体积小，能够设置在卷筒内，由此极大地较小了产品体积，减小了空间占用，有利于现场安装和作业；由于所用的直流永磁电动机具有制动功能，因此无需另行设置制动器，在电动机不通电工作时，电动机中的弹簧推力装置将转子铁心向右推，进而通过电机主轴带动电机制动器的动制动件向右移动，直至紧压在位于动制动件右侧的定制动件上，依靠动、定制动件之间的摩擦阻力制停电机主轴并使其保持不动，当电动机通电工作后，定、转子之间的电磁力具有一个向左的轴向分量，该轴向分量克服弹簧推力装置的推力将转子铁心向左推，进而通过电机主轴带动动制动件左移，脱离与定制动件之间的接触，使电机制动器处于开闸状态，不影响电动机的正常工作；由于将现有技术下对执行元件的制动变成了对原动机的制动，不仅制动更加可靠，还减少了从原动机到执行元件之间不必要的能量损耗和机械磨损；由于在不工作时依靠弹簧/弹簧组合的作用力可以迅速地实现制动，制动速度快，可靠性好，即使在意外断电等特别情况下也能够有效地实现制动，由此提高了安全性；由于直流永磁电机的调速范围宽，并且允许在较低的转速下运行，由此可以有效地降低对减速器的调速要求，简化减速器的结构，降低减速器的体积和重量，进而进一步减小产品体积和材料成本；由于该电动机的转速可以为200r/min-900r/min，能够更好地适应于电动葫芦对转速的要求，并使传动器得以大幅度简化，进而进一步简化起升机构的总体结构，减小起升机构的重量、体积和能耗。本发明主要可用于各种适宜的起重设备及类似场合。

附图说明

图1是本发明一种实施例的结构示意图；

图2是本发明涉及的锥形转子直流永磁制动电动机在36槽8极的分数槽配合下的绕组形式图。

具体实施方式

参见图1和图2， 本发明公开的永磁式内装电动葫芦包括卷筒510、电动机和减速器410，所述卷筒的左、右两端分别固定安装有左、右卷筒托架514、513，所述左、右卷筒托架分别通过左、右卷筒轴承支承于所述电动机的电机机壳210，所述电动机位于所述卷筒内且与所述卷筒同轴（电机主轴的轴线与卷筒的旋转轴线重叠），所述电动机通过所述减速器与所述卷筒传动连接，以带动卷筒转动，所述电动机为锥形转子直流永磁制动电动机并设有所述的电机机壳，所述锥形转子直流永磁制动电动机还包括电机主轴110、定子铁心220、转子铁心122和电机制动器，所述电机机壳的左、右两端分别设有左电机端盖212和右电机端盖211，所述电机主轴通过左、右主轴轴承轴114、112向游动支承于所述左、右电机端盖，所述转子铁心位于所述定子铁心内，固定安装在所述电机主轴上，所述转子铁心的外侧面和所述定子铁心的内侧面均呈锥面形，所述转子铁心的左端和所述左电机端盖之间设有弹簧推力装置，所述电机主轴的左端延伸到所述左电机端盖外，所述电机制动器为摩擦式制动器，包括相互配套的动制动件310和定制动件320，所述动制动件固定安装在位于所述左电机端盖外的电机主轴上，所述定制动件与所述左电机端盖固定连接，所述电机制动器的外侧可以设有电机制动器罩231。由于电动机采用了锥形转子，通电后定、转子之间的电磁力具有一个向左的轴向分量，该轴向分量克服弹簧推力装置的推力将转子铁心向左推，使动制动件与定制动件相互分离，制动器开闸，转子得以正常旋转，并带动卷筒旋转，断电后定、转子之间的电磁力消失，弹簧推力装置将转子铁心向右推，使动制动件的摩擦面与定制动件的摩擦面相互接触并具有一定的制动压力，依靠动制动件和定制动件之间的动、静摩擦阻力将电机制停，进而将卷筒制停。

优选的，将绳槽512设置在所述卷筒的外侧面，以适应于卷绕钢丝绳。

优选的，这种电动机的转速（主轴转速）为200r/min-900r/min，以适应电动葫芦的速度要求。

优选的，所述弹簧推力装置为由若干碟簧330组成的碟簧组合，以在保证足够的制动力的情况下，减小弹簧推力装置的空间占用，适应于设置在电机内部。

优选的，所述碟簧组合中的各碟簧依次相接地套设在位于所述转子铁心左端和所述左电机端盖之间的电机主轴上，以简化弹簧推力装置的安装结构，在所述动制动件和定制动件相互接触的状态下，所述碟簧组合应处于压缩状态，以保证制动状态下提供足够的制动力。通过调节相应件的尺寸和件间距离，例如动制动件在电机主轴上的轴向安装位置，使在动制动件和定制动件相互紧压的制动状态下所述碟簧组合依然具有一定的压缩量，向电机制动器提供足够的制动力，相关设计可以依据现有技术实现。

可选地，所述碟簧组合的左、右两端可以分别直接与所述左电机端盖和所述转子铁心相接触，也可以通过中间件分别与所述左电机端盖和所述转子铁心间接接触，或者是一端为直接接触，另一端为间接接触。

为更好地适应于起重机起升机构或电动葫芦等的使用条件，制动力矩优选为50N/m-2000N/m，制动距离（碟簧组合的制动距离）优选为2毫米，所述碟簧组合的制动距离为由电机正常工作状态变为完全制动状态的过程中所述碟簧组合推定转子铁心和电机主轴轴向移动的距离，也就是由电机正常工作状态变为完全制动状态的过程中所述动制动件的轴向移动距离。

优选的，所述电机制动器为锥形摩擦制动器，所述动制动件和定制动件上相互对应的摩擦面均为锥面形（锥台的侧面形状），以与电动机的工作方式相适应，在一定的体积下获得更好的制动效果。

优选的，所述动制动件和/或所述定制动件上设有摩擦片311，所述摩擦片的摩擦面构成相应动制动件和/或定制动件的摩擦面。当摩擦片磨损后，可以进行摩擦片的更换，以减少维护费用，相应地，可以依据现有技术选择动、定制动件主体和摩擦片的材质，提高动、定制动件主体的使用寿命。

优选的，所述左、右主轴轴承为圆柱滑动轴承，以更好地适应游动支承要求，通过采用允许轴向移动的轴承结构和/或允许轴向移动的轴承安装方式使电机主轴能够在轴向上进行适宜程度的位移，以允许实现在所述转子铁心和动制动件处于制动和工作两个状态下所述电机主轴的位置变化。

优选的，所述左主轴轴承的右侧还设有推力轴承113，以承载转子向左的轴向力，限定转子向左的最大移动距离，所述推力轴承支承在所述左主轴轴承的外圈上且不与所述左主轴轴承的内圈接触，由此限定了所述电机主轴的左移范围且不妨碍电机主轴在限定范围内的轴向移动，并且，动制动件的右移限度受定制动件限制，当动制动件和定制动件压力接触后，所述动制动件不能向右移动，由此限定了电机主轴右移的范围且不妨碍电机主轴在限定范围内的轴向移动。

所述定子铁心上设有定子槽且嵌装有线圈。

为进一步减小电动机体积和重量，改善电磁性能，减低噪音，提高出力，保证电磁力的轴向分量进而保证足够的制动力，保证电机运行的可靠性，

优选的，所述定子铁心的定子槽和线圈构造采用36槽8极的分数槽配合。

优选的，线圈采用大小线圈交替的分布形式。

优选的，所述大线圈的节距为4，小线圈的节距为3，且大线圈的匝数为小线圈匝数的2倍（参见图2所示）。

优选的，所述转子铁心上设有表贴式永磁体123。

优选的，采用0.75-0.95之间（含端值）的极弧系数。

优选的，所述永磁体的充磁方向为垂直于其锥形表面。

优选的，所述永磁体在径向上的夹角为一恒定的值。

优选的，所述永磁体的周向边缘与锥形铁心表面相应位置上的母线重叠。

优选的，所述转子铁心的锥度为6-14°，根据申请人的实验，在上述涉及定、转子电磁性能的各优选技术手段的组合下，在起重机起升机构等应用场合下，只有在6-14°的转子铁心锥度下才能够在实现电动机有效运行的情况下获得足以满足制动要求的电磁力轴向分量。

优选的，所述永磁体采用磁性能不低于SH、UH、EH牌号的钕铁硼稀土永磁材料。

优选的，所述左、右卷筒托架在所述电机机壳上的安装方式为：所述左电机端盖上设有向左延伸出来的卷筒连接段，所述左卷筒轴承安装在所述左电机端盖的卷筒连接段上，所述右电机端盖上设有向右延伸出来的卷筒连接段，所述右卷筒轴承安装在所述右电机端盖的卷筒连接段上，所述电机主轴的左、右两端分别穿过所述左、右电机端盖的卷筒连接段上的主轴通孔。

优选的，所述卷筒的外面罩有葫芦外壳610，所述葫芦外壳的底部设有供钢丝绳等穿过的敞开区域，以保证不妨碍钢丝绳等的工作，所述葫芦外壳的左壁固定安装在所述左电机端盖上，位于所述左托架和所述动制动件之间（指在轴向上的位置关系），所述葫芦外壳的左壁套在所述电机主轴上且与所述电机主轴之间留有间隙，以避免对电机主轴转动的妨碍，所述葫芦外壳的左壁与所述左电机端盖之间的连接方式可以为其左侧设有与所述左电机端盖旋转连接的锁盘612，通过所述锁盘紧固在所述左电机端盖的左端面上，所述定制动件固定安装在所述葫芦外壳的左壁的左侧面上。

优选的，所述电机制动器的制动器罩位于所述葫芦外壳的右侧且与所述葫芦外壳固定连接。

优选的，所述电机主轴的右端从所述右电机端盖延伸出来并连接所述减速器的输入轴411，所述减速器的输出轴413为空心输出轴且套在所述减速器的输入轴的外面，所述电机主轴和所述减速器的输入轴之间通过轴向的花键套431联接，所述电机主轴和所述减速器的输入轴分别从所述花键套的左、右两端插入所述花键套并所述花键套花键连接，由此使电机主轴得以通过花键套带动减速器的输入轴转动并允许电机主轴相对于花键套在轴向上有一定的移动，所述花键套位于所述右电机端盖的右侧且与所述右电机端盖固定连接，所述减速器的输出轴上设有用于输出的外齿轮，所述右托架上设有与所述减速器的输出轴上用于输出的外齿轮相啮合的内齿圈421。例如，可以在所述右托架的右侧固定安装一个带内圆的齿盘422，将所述内齿圈固定设置在所述齿盘的内圆上。

优选的，所述葫芦外壳的右壁上设有减速器输出轴安装孔，所述减速器的输出轴通过减速器输出轴轴承安装在所述减速器输出轴安装孔上，所述右托架、所述右托架上的内齿圈和所述减速器的输出轴上的用于输出的外齿轮均位于所述葫芦外壳内。

优选的，所述减速器可以为其输入轴和输出轴位于同一侧且旋转轴线相同的行星齿轮减速器或摆线减速器等任意适宜的减速器。

优选的，所述电机主轴还连接有编码器710。

优选的，所述编码器安装在所述葫芦外壳的左壁的左侧，其固定件与所述葫芦外壳的左壁固定连接，旋转件与所述电机主轴同轴并固定连接所述电机主轴。

优选的，所述编码器位于所述定制动件和所述葫芦外壳的左壁围成的空间内。

本发明所称传动连接是指能够实现传动的连接方式。

本发明所称左右方向为电机主轴的轴向，所称左、右仅用于表述相关件的相对位置关系，不构成对实际使用方位的限定。

本发明公开的各优选和可选技术手段，除特别说明外及一个优选技术手段为另一技术手段的进一步限定外，均可以任意组合，形成若干不同的技术方案。

Claims (17)

1.一种永磁式内装电动葫芦，包括卷筒、电动机和减速器，所述卷筒的左、右两端分别固定安装有左、右卷筒托架，所述左、右卷筒托架分别通过左、右卷筒轴承支承于所述电动机的电机机壳，所述电动机位于所述卷筒内且与所述卷筒同轴，所述电动机通过所述减速器与所述卷筒传动连接，所述电动机为锥形转子直流永磁制动电动机，所述锥形转子直流永磁制动电动机还包括电机主轴、定子铁心、转子铁心和电机制动器，所述电机机壳的左、右两端分别设有左电机端盖和右电机端盖，所述电机主轴通过左、右主轴轴承轴向游动支承于所述左、右电机端盖，所述转子铁心位于所述定子铁心内，固定安装在所述电机主轴上，所述转子铁心的外侧面和所述定子铁心的内侧面均呈锥面形，所述转子铁心的左端和所述左电机端盖之间设有弹簧推力装置，所述电机主轴的左端延伸到所述左电机端盖外，所述电机制动器为摩擦式制动器，包括相互配套的动制动件和定制动件，所述动制动件固定安装在位于所述左电机端盖外的电机主轴上，所述定制动件与所述左电机端盖固定连接，所述左主轴轴承的右侧还设有推力轴承，所述推力轴承支承在所述左主轴轴承的外圈上且不与所述左主轴轴承的内圈接触，所述电机主轴的右端从所述右电机端盖延伸出来，所述减速器的输出轴为空心输出轴且套在所述减速器的输入轴的外面，所述电机主轴和所述减速器的输入轴之间通过轴向的花键套联接，所述电机主轴和所述减速器的输入轴分别从所述花键套的左、右两端插入所述花键套并所述花键套花键连接，所述花键套位于所述右电机端盖的右侧且与所述右电机端盖固定连接，所述减速器的输出轴上设有用于输出的外齿轮，所述右卷筒托架上设有与所述减速器的输出轴上用于输出的外齿轮相啮合的内齿圈。

2.如权利要求1所述的永磁式内装电动葫芦，其特征在于所述电动机的转速为200r/min-900r/min。

3.如权利要求1所述的永磁式内装电动葫芦，其特征在于所述弹簧推力装置为由若干碟簧组成的碟簧组合，所述碟簧组合中的各碟簧依次相接地套设在位于所述转子铁心左端和所述左电机端盖之间的电机主轴上，在所述动制动件和定制动件相互接触的状态下，所述碟簧组合处于压缩状态。

4.如权利要求3所述的永磁式内装电动葫芦，其特征在于所述碟簧组合的制动力矩为50N/m-2000N/m，制动距离为2毫米。

5.如权利要求3所述的永磁式内装电动葫芦，其特征在于所述电机制动器为锥形摩擦制动器，所述动制动件和定制动件上相互对应的摩擦面均为锥面形。

6.如权利要求5所述的永磁式内装电动葫芦，其特征在于所述动制动件和/或所述定制动件上设有摩擦片，所述摩擦片的摩擦面构成相应动制动件和/或定制动件的摩擦面。

7.如权利要求1、2、3、4、5或6所述的永磁式内装电动葫芦，其特征在于所述左、右主轴轴承为圆柱滑动轴承。

8.如权利要求1、2、3、4、5或6所述的永磁式内装电动葫芦，其特征在于所述定子铁心上设有定子槽且嵌装有线圈，所述定子铁心的定子槽和线圈构造采用36槽8极的分数槽配合，线圈采用大小线圈交替的分布形式，其中大线圈的节距为4，小线圈的节距为3，且大线圈的匝数为小线圈匝数的2倍。

9.如权利要求8所述的永磁式内装电动葫芦，其特征在于所述转子铁心上设有表贴式永磁体，极弧系数在0.75-0.95之间，所述永磁体的充磁方向为垂直于其锥形表面，所述转子铁心的锥度为6-14°，所述永磁体的周向边缘与锥形铁心表面相应位置上的母线重叠。

10.如权利要求9所述的永磁式内装电动葫芦，其特征在于所述永磁体为磁性能不低于SH、UH、EH牌号的钕铁硼稀土永磁材料。

11.如权利要求9所述的永磁式内装电动葫芦，其特征在于所述卷筒的外面罩有葫芦外壳，所述葫芦外壳的左壁固定安装在所述左电机端盖上，位于所述左卷筒托架和所述动制动件之间，所述葫芦外壳的左壁套在所述电机主轴上且与所述电机主轴之间留有间隙，所述定制动件固定安装在所述葫芦外壳的左壁的左侧面上。

12.如权利要求10所述的永磁式内装电动葫芦，其特征在于所述卷筒的外面罩有葫芦外壳，所述葫芦外壳的左壁固定安装在所述左电机端盖上，位于所述左卷筒托架和所述动制动件之间，所述葫芦外壳的左壁套在所述电机主轴上且与所述电机主轴之间留有间隙，所述定制动件固定安装在所述葫芦外壳的左壁的左侧面上。

13.如权利要求7所述的永磁式内装电动葫芦，其特征在于所述定子铁心上设有定子槽且嵌装有线圈，所述定子铁心的定子槽和线圈构造采用36槽8极的分数槽配合，线圈采用大小线圈交替的分布形式，其中大线圈的节距为4，小线圈的节距为3，且大线圈的匝数为小线圈匝数的2倍。

14.如权利要求13所述的永磁式内装电动葫芦，其特征在于所述转子铁心上设有表贴式永磁体，极弧系数在0.75-0.95之间，所述永磁体的充磁方向为垂直于其锥形表面，所述转子铁心的锥度为6-14°，所述永磁体的周向边缘与锥形铁心表面相应位置上的母线重叠。

15.如权利要求14所述的永磁式内装电动葫芦，其特征在于所述永磁体为磁性能不低于SH、UH、EH牌号的钕铁硼稀土永磁材料。

16.如权利要求14所述的永磁式内装电动葫芦，其特征在于所述卷筒的外面罩有葫芦外壳，所述葫芦外壳的左壁固定安装在所述左电机端盖上，位于所述左卷筒托架和所述动制动件之间，所述葫芦外壳的左壁套在所述电机主轴上且与所述电机主轴之间留有间隙，所述定制动件固定安装在所述葫芦外壳的左壁的左侧面上。

17.如权利要求15所述的永磁式内装电动葫芦，其特征在于所述卷筒的外面罩有葫芦外壳，所述葫芦外壳的左壁固定安装在所述左电机端盖上，位于所述左卷筒托架和所述动制动件之间，所述葫芦外壳的左壁套在所述电机主轴上且与所述电机主轴之间留有间隙，所述定制动件固定安装在所述葫芦外壳的左壁的左侧面上。