CN112456335A - 一种具备预励磁功能的减速电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具备预励磁功能的减速电机，包括三相异步电机、电流继电器、整流模块以及抱闸，电流继电器、整流模块以及抱闸均与三相异步电机连接，电流继电器、抱闸均与整流模块电连接，还包括紧急制动系统。本发明可以解决现有提升机启动过程中因无法快速形成足以支持负载重量的扭力而产生的安全问题，保证提升机的安全启动，并在提升机异常时完成紧急制动。
Description
技术领域
本发明涉及减速电机技术领域，尤其涉及一种具备预励磁功能的减速电机。
背景技术
提升机泛指负载沿垂直方向（或存在垂直方向运动分量）做往复运动的机构，如：起重机、施工升降机、斗提设备等。在提升机使用过程中，经常会有阶段式提升（或下降）的工作需求，物料需要被精确提升（或下降）至不同高度的指定位置，提升负载垂直初始位置不定，当负载需要被从半空中提升（或下降）时，要保证电机启动时负载状态稳定。在进行负载提升（或下降）时，若负载初始位置悬空，当电路接通时，制动器由紧刹状态转换为松闸状态电路通电后制动器松闸，电磁线圈开始工作，电机输出运行，但此时电机正常磁场尚未建立，输出扭矩从0逐步增长，整个过程依据负载不同需要几十毫秒，此时电路中电流较小，电机扭矩接近零，在此期间由于无法快速形成足以支持负载重量的扭力，无法支撑负载本身的重力。因此负载会在电机启动瞬间急速下坠，严重时会破坏机器和负载物料、对地面施工人员造成生命威胁。
例如，一种在中国专利文献上公开的“异步电机发电控制方法及设备”，其公开号为CN111669087A，包括：转速判断模块，用于在异步电机完成预励磁，进入发电状态后，判断异步电机的工作转速是否高于额定转速；第一转矩电压获得模块，用于若异步电机的工作转速低于或等于额定转速，则根据预设直流电压指令，以及异步电机的直流电压和电动机功率，获得第一转矩电流指令，并根据第一转矩电流指令和异步电机的转矩电流，获得第一转矩电压；第一励磁电压获得模块，用于根据预设磁链指令和磁链，获得第一励磁电流指令，并根据第一励磁电流指令和异步电机的励磁电流，获得第一励磁电压；第一发电控制模块，用于根据第一转矩电压和第一励磁电压，控制异步电机发出交流电。还包括：第二励磁电压获得模块，用于若异步电机未完成预励磁，则根据预励磁磁链确定预励磁电流指令，根据预励磁电流指令和异步电机的励磁电流，获得第二励磁电压；第二转矩电压获得模块，用于根据第二转矩电流指令和异步电机的转矩电流，获得第二转矩电压；预励磁模块，用于根据第二励磁电压和第二转矩电压，控制异步电机完成预励磁。该发明结构虽然设有预励磁模块，但结构以及判断过程较为复杂，且未设有紧急制动装置，在判断模块异常时无法保证安全。
发明内容
本发明为解决现有提升机启动过程中因无法快速形成足以支持负载重量的扭力而产生的安全问题，提供了一种一种具备预励磁功能的减速电机，可以保证提升机的安全启动，并在异常状态时进行紧急制动。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种具备预励磁功能的减速电机，包括三相异步电机1、电流继电器2、整流模块3以及抱闸4，电流继电器2、整流模块3以及抱闸4均与三相异步电机1连接，电流继电器2、抱闸4均与整流模块3电连接，三相异步电机1接线端U1、V1、W1与电源连接，三相异步电机1接线端U1和W1连接，三相异步电机1接线端W1和整流模块3连接，三相异步电机1接线端V1和U2连接，三相异步电机1接线端W1、U2和电流继电器2输入端连接，电流继电器2输出端和整流模块3连接，电源接通时，抱闸4处于失电制动状态，三相异步电机1输出轴处于静止状态，电流继电器2检测流过三相异步电机1绕组W1-V2的电流，当电流数值大于或等于电流继电器2设定数值时，电流继电器2输出信号至整流模块3，整流模块3输出电压给抱闸4线圈，抱闸打开，三相异步电机1输出轴开始旋转。电机电源L1、L2、L3接通时，电机抱闸处于失电制动状态，电机输出轴由于抱闸作用，处于静止状态。减速电机中的电流继电器可根据实际情况设定安全值，当电流数值大于或者等于设定值时，即电机输出扭矩达到预设扭矩，此时输出轴已经预加载到电流继电器预设值，因此避免发生下坠现象。同时，利用电机电源作为控制回路电源，控制回路无需单独供电，减少一个供电回路，简化系统，动作无噪音，无电磁干扰。
作为优选，电流继电器包括电机定子绕组R0、霍尔线圈T0、信号处理模块M0以及放大输出模块M1，电源接通时，电流经过电机定子绕组R0并穿过霍尔线圈T0，霍尔线圈T0和信号处理模块M0输入端电连接，信号处理模块M0输出端和放大输出模块M1输入端电连接，放大输出模块M1输出信号至整流模块3。
作为优选，信号处理模块将输入的交变电压整理为等比例直流电压输出。电机通电时，流经电机定子绕组R0，在穿过霍尔线圈T0时，产生正比于电流的交变电压U0,经过M0信号处理模块电压整理为等比例直流电压。
作为优选，信号处理模块输出等比例直流电压信号至放大输出模块，当电压数值大于或等于设定值时，放大输出模块两个输出端之间的阻值下降到接近0的状态，当电压数值小于设定值时，放大输出模块两个输出端之间的阻值接近无穷大。
作为优选，该具备预励磁功能的减速电机用于起重机时，还包括紧急制动系统，紧急制动系统包括控制模块以及检测模块，检测模块包括压力传感器和速度传感器，抱闸、压力传感器、速度传感器以及报警装置均与控制模块电连接。检测模块可实时检测起重机负载运行情况。
作为优选，速度传感器为激光测速传感器，用于检测起重机负载的速度，负载速度大于或等于设定值时，设定值可根据实际负载情况确定，控制模块向抱闸发出信号，抱闸进入制动状态，完成紧急制动。
作为优选，速度传感器为激光测速传感器，用于检测起重机负载的速度，激光测速传感器将所检测的速度信号输入控制模块，压力传感器设于起重机与负载之间，用于检测起重机负载重量，压力传感器将所检测的信号输入控制模块，控制模块计算负载动量，在负载动量大于或等于设定值时，控制模块向抱闸发出信号，抱闸进入制动状态。
本发明有如下有益效果：通过预励磁模块，保证提升机启动过程中可形成足以支持负载重量的扭力，保证提升机的安全启动；利用电机电源作为控制回路电源，控制回路无需单独供电，减少一个供电回路，简化系统；在检测到负载速度或动量异常时，可通过控制模块向抱闸发出信号进行紧急制动。
附图内容
图1是本发明的预加载功能原理图。
图2是本发明的电流继电器结构示意图。
图3是本发明中放大输出模块M1的部分电路图。
图4是本发明中紧急制动系统结构示意图。
图中：1、三相异步电机，2、电流继电器，3、整流模块，4、抱闸。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步描述。
实施例1：一种具备预励磁功能的减速电机,如图1以及图2所示，包括三相异步电机1、电流继电器2、整流模块3以及抱闸4，电流继电器2、整流模块3以及抱闸4均与三相异步电机1连接，电流继电器2、抱闸4均与整流模块3电连接，三相异步电机1接线端U1、V1、W1与电源连接，三相异步电机1接线端U1和W1连接，三相异步电机1接线端W1和整流模块3连接，三相异步电机1接线端V1和U2连接，三相异步电机1接线端W1、U2和电流继电器2输入端连接，电流继电器2输出端和整流模块3连接，，电流继电器包括电机定子绕组R0、霍尔线圈T0、信号处理模块M0以及放大输出模块M1，电源接通时，电流经过电机定子绕组R0并穿过霍尔线圈T0，霍尔线圈T0和信号处理模块M0输入端电连接，信号处理模块M0输出端和放大输出模块M1输入端电连接，放大输出模块M1输出信号至整流模块3。电源L1、L2、L3接通时，抱闸4处于失电制动状态，电机输出轴由于抱闸作用，处于静止状态，电流继电器2检测流过三相异步电机1绕组W1-V2的电流，电流继电器2设定值为I0，该电流继电器具体检测过程为：电机通电时，电流经电机定子绕组R0，在穿过霍尔线圈T0时，产生正比于电流的交变电压U0，经过信号处理模块M0电压整理为等比例直流电压。该电流继电器详细原理：电机定子绕组通过电磁感应线圈，产生的感应电压经过滤波、整流以及两个电阻分压后，为触发器提供电源，同时触发器对输入电压波形进行整理，最终输出至MOS管的栅极，当MOS管栅极电压达到导通电压时，MOS管的源极和漏极导通。最终，信号处理模块输出等比例直流电压信号至放大输出模块，当电压数值大于或等于设定值U0时，放大输出模块两个输出端之间的阻值下降到接近0的状态，当电压数值小于设定值U0时，放大输出模块两个输出端之间的阻值接近无穷大。当电流继电器2检测到流过三相异步电机1绕组W1-V2的电流大于或等于I0时，电流继电器2输出信号至整流模块3，整流模块3输出电压给抱闸4线圈，抱闸打开，三相异步电机1输出轴开始旋转。
实施例2：
该具备预励磁功能的减速电机用于起重机时，还包括紧急制动系统，如图3所示，紧急制动系统包括控制模块以及检测模块，检测模块包括压力传感器和速度传感器，抱闸、压力传感器、速度传感器以及报警装置均与控制模块电连接。检测模块可实时检测起重机负载运行情况。该速度传感器为激光测速传感器，用于检测起重机负载的速度，设定速度安全值V0，在减速电机运行过程中，抱闸已经打开，此时激光测速传感器开始对负载速度进行实时检测，并将速度信号传至控制模块，控制模块将所检测到的速度与设定值V0进行比较，当负载速度大于或等于设定值V0时，控制模块向抱闸发出信号，抱闸进入制动状态，完成紧急制动。
实施例3：
该具备预励磁功能的减速电机用于起重机时，还包括紧急制动系统，如图3所示，紧急制动系统包括控制模块以及检测模块，检测模块包括压力传感器和速度传感器，抱闸、压力传感器、速度传感器以及报警装置均与控制模块电连接。速度传感器为激光测速传感器，用于检测起重机负载的速度，激光测速传感器将所检测的速度信号输入控制模块，压力传感器设于起重机与负载之间，用于检测起重机负载重量，压力传感器将所检测的信号输入控制模块，控制模块计算负载动量，并将已经设定好的动量安全值P0与逻辑运算所得的动量信号比较，在负载动量大于或等于设定值P0时，控制模块向抱闸发出紧急制动信号，抱闸进入制动状态。
Claims (7)
1.一种具备预励磁功能的减速电机，其特征在于，包括三相异步电机(1)、电流继电器(2)、整流模块(3)以及抱闸(4)，所述电流继电器(2)、整流模块(3)以及抱闸(4)均与所述三相异步电机(1)连接，所述电流继电器(2)以及抱闸(4)均与所述整流模块(3)电连接，所述三相异步电机(1)接线端U1、V1、W1与电源连接，所述三相异步电机(1)接线端U1和W1连接，所述三相异步电机(1)接线端W1和所述整流模块(3)连接，所述三相异步电机(1)接线端V1和U2连接，所述三相异步电机(1)接线端W1、U2和所述电流继电器(2)输入端连接，所述电流继电器(2)输出端和所述整流模块(3)连接，电源接通时，所述抱闸(4)处于失电制动状态，所述三相异步电机(1)输出轴处于静止状态，所述电流继电器(2)检测流过三相异步电机(1)绕组W1-V2的电流，当电流数值大于或等于所述电流继电器(2)设定数值时，所述电流继电器(1)输出信号至所述整流模块(3)，所述整流模块(3)输出电压给所述抱闸(4)线圈，抱闸(4)打开，所述三相异步电机(1)输出轴开始旋转。
2.根据权利要求1所述的一种具备预励磁功能的减速电机，其特征在于，所述电流继电器包括电机定子绕组R0、霍尔线圈T0、信号处理模块M0以及放大输出模块M1，电源接通时，电流经过电机定子绕组R0并穿过所述霍尔线圈T0，所述霍尔线圈T0和所述信号处理模块M0输入端电连接，所述信号处理模块M0输出端和所述放大输出模块M1输入端电连接，所述放大输出模块M1输出信号至所述整流模块(3)。
3.根据权利要求2所述的一种具备预励磁功能的减速电机，其特征在于，所述信号处理模块将输入的交变电压整理为等比例直流电压输出。
4.根据权利要求2或3所述的一种具备预励磁功能的减速电机，其特征在于，所述信号处理模块输出等比例直流电压信号至放大输出模块，当电压数值大于或等于设定值时，所述放大输出模块两个输出端之间的阻值下降到接近0的状态，当电压数值小于设定值时，所述放大输出模块两个输出端之间的阻值接近无穷大。
5.根据权利要求1所述的一种具备预励磁功能的减速电机，用于起重机，其特征在于，还包括紧急制动系统，所述紧急制动系统包括控制模块以及检测模块，所述检测模块包括压力传感器和速度传感器，所述抱闸、压力传感器、速度传感器以及报警装置均与所述控制模块电连接。
6.根据权利要求3所述的一种具备预励磁功能的减速电机，其特征在于，所述速度传感器为激光测速传感器，用于检测起重机负载的速度，负载速度大于或等于设定值时，所述控制模块向所述抱闸发出信号，所述抱闸进入制动状态。
7.根据权利要求5所述的一种具备预励磁功能的减速电机，其特征在于，所述速度传感器为激光测速传感器，用于检测起重机负载的速度，所述激光测速传感器将所检测的速度信号输入所述控制模块，所述压力传感器设于起重机与负载之间，用于检测起重机负载重量，所述压力传感器将所检测的信号输入所述控制模块，所述控制模块计算负载动量，在负载动量大于或等于设定值时，所述控制模块向所述抱闸发出信号，所述抱闸进入制动状态。
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