CN116317343B - 一种大扭矩电机系统及起重机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大扭矩电机系统及起重机。该电机系统包括基座、电机本体、钢丝卷筒和传动结构，电机本体和钢丝卷筒同轴设置在基座上，电机本体的移动方向沿钢丝卷筒的中心轴线布置；传动结构设在电机本体和钢丝卷筒之间，传动结构包括传动轴、多个径向伸缩件和惯量体，多个惯量体周向间隔分布在传动轴的外侧，径向伸缩件分别连接于传动轴和多个惯量体之间；基座还设有挡止部，挡止部与径向伸缩件轴向挡止配合，传动轴的一端与电机本体的主轴止转连接，传动轴的另一端悬伸设有驱动部，钢丝卷筒的内部还设有配合部；在驱动状态时，驱动部与配合部止转匹配，径向伸缩件处于伸展位置，且电机本体的动力和传动结构的转动惯量作用于钢丝卷筒。

Description

一种大扭矩电机系统及起重机

技术领域

本发明涉及起重电机技术领域，特别是涉及一种大扭矩电机系统及起重机。

背景技术

在起重机械中，电机系统是重要的动力单元，其工作状态是断续的，主要是频繁地启动、制动或反转。由于应用场景的不同，起重电机相比于普通电机，通常要求有良好的过载性能和机械强度。

如申请公布号为CN112194027A、申请公布日为2021.01.08的中国发明专利申请公开了一种一级行星减速低速大扭矩内转永磁电机直驱系统，具体包括永磁电机本体和卷筒体，永磁电机本体和卷筒体之间设置有行星减速机，永磁电机本体包括电机壳，电机壳内部通过轴承连接有转子轴，转子轴外部设置有永磁体，电机壳内部设置有定子绕组，定子绕组内部设置有铁芯，定子绕组位于永磁体的外部，转子轴与行星减速机的输入轴通过花键连接，电机壳的一侧外壁通过螺栓连接有旋转变压器。

现有技术中的一级行星减速低速大扭矩内转永磁电机直驱系统采用了永磁电机本体、行星减速机和卷筒呈“一”字型直驱传动，通过设置行星减速机，永磁电机本体为低速大扭矩内转永磁电机，可以使行星减速机的传动等级降低。

在起重电机的起动阶段，由于电机转子的惯性和负载阻转矩的作用，转子从静止到开始旋转，需要克服极大的负载阻力，使电机产生数倍于额定电流的起动冲击电流，即使有保护电路的情况下，起动冲击电流过大容易对电机造成损害。而且，起重电机与钢丝卷筒之间采用直驱传动，相当于起重电机在起动阶段承担了全部的负载，不利于保护起重电机的高效可靠地输出动力，降低了整个起重设备的负载能力。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种大扭矩电机系统及起重机，解决了现有起重电机的起动冲击电流过大容易造成损害，而且，起重电机在起动阶段承担了全部的负载，不利于起重电机高效可靠地输出动力，降低了整个起重设备的负载能力的问题。

本发明提供如下技术方案：

大扭矩电机系统包括基座、电机本体、钢丝卷筒和传动结构，所述电机本体和所述钢丝卷筒同轴设置在所述基座上，所述钢丝卷筒转动安装于所述基座上，所述电机本体移动安装于所述基座上，所述电机本体的移动方向沿所述钢丝卷筒的中心轴线布置；

所述传动结构设置在所述电机本体和所述钢丝卷筒之间，所述传动结构包括传动轴、多个径向伸缩件和惯量体，多个所述惯量体周向间隔分布在所述传动轴的外侧，所述径向伸缩件分别连接于所述传动轴和多个所述惯量体之间；

所述基座上还设有挡止部，所述挡止部与所述径向伸缩件轴向挡止配合，所述传动轴的一端与所述电机本体的主轴止转连接，所述传动轴的另一端悬伸设有驱动部，所述钢丝卷筒的内部还设有与所述驱动部止转匹配的配合部；

所述电机系统具有起动状态、增扭状态和驱动状态，在起动状态时，所述传动轴的驱动部与所述钢丝卷筒的配合部分离，且所述传动结构的径向伸缩件处于收缩位置，以供所述电机本体快速起动；

在增扭状态时，所述传动轴的驱动部与所述钢丝卷筒的配合部分离，所述挡止部与所述径向伸缩件挡止配合，带动所述径向伸缩件发生伸展变化，以增大所述传动结构的转动惯量；

在驱动状态时，所述传动轴的驱动部与所述钢丝卷筒的配合部止转匹配，所述径向伸缩件处于伸展位置，且所述电机本体的动力和所述传动结构的转动惯量作用于所述钢丝卷筒。

优选的，所述径向伸缩件包括定位套和滑动套，所述定位套固定安装于所述传动轴靠近所述电机本体的端部，所述滑动套滑动安装于所述传动轴远离所述电机本体的一侧；

所述定位套与所述惯量体之间、所述滑动套与所述惯量体之间分别铰接有多个连杆，且所述连杆的铰接轴线平行于所述传动轴的径向截面布置。

优选的，所述传动轴上介于所述定位套和所述滑动套之间还设有限位挡缘，所述限位挡缘与所述滑动套之间安装有弹性件，所述弹性件与所述滑动套在远离所述定位套的轴线方向上顶压配合。

优选的，所述惯量体设置有四个，四个所述惯量体关于所述传动轴呈中心对称分布，各所述惯量体的两端分别对称连接有两个所述连杆。

优选的，所述传动轴上设有导向槽，所述导向槽的长度方向沿所述传动轴的轴线方向延伸，所述滑动套的内部设有凸起，所述凸起与所述导向槽凹凸配合。

优选的，所述基座上间隔设置有第一轴承支座和第二轴承支座，所述钢丝卷筒安装于所述第一轴承支座和所述第二轴承支座上，所述第二轴承支座位于对应所述传动结构的一侧；

所述第二轴承支座的轴承内圈固定连接有法兰盘，所述法兰盘的径向尺寸大于所述第二轴承支座的轴承外圈的径向尺寸，所述传动轴与所述第二轴承支座的轴承孔间隙配合。

优选的，所述钢丝卷筒的内部设置有中心轴，所述中心轴与所述钢丝卷筒之间固定连接有多个加强板，多个所述加强板关于所述中心轴呈辐射状分布；

所述中心轴的第一端凸出于所述钢丝卷筒的外部，且所述中心轴的第一端与所述第一轴承支座相连，所述中心轴的第二端处于所述钢丝卷筒的内部，且所述中心轴的第二端与所述第二轴承支座间隔分布；

多个所述加强板靠近所述传动结构的一侧形成有内锥扩口，所述中心轴的第二端处于所述内锥扩口的中心，且所述中心轴的第二端构成所述配合部。

优选的，所述驱动部为第一锥形齿轮，所述第一锥形齿轮的中心朝远离所述传动结构的一侧凸出设置，所述配合部为第二锥形齿轮，所述第二锥形齿轮朝远离所述传动结构的一侧凹陷设置，且所述第一锥形齿轮与所述第二锥形齿轮啮合配合。

优选的，所述基座上还固定有至少两个T形导轨，至少两个所述T形导轨的长度方向平行于所述钢丝卷筒的中心轴线设置，所述电机本体的下侧固定有滑座，所述滑座分别与至少两个所述T形导轨导向配合；

所述基座与所述滑座之间连接有驱动器，所述驱动器为液压油缸、气缸、电动丝杆和齿轮齿条机构中的任一种。

使用上述大扭矩电机系统的起重机包括起重机主体、电机系统、制动器和控制系统，所述电机系统和所述制动器均安装于所述起重机主体上，所述制动器与钢丝卷筒相配合，所述控制系统分别与电机本体、所述制动器和驱动器电性连接；

电机系统包括基座、电机本体、钢丝卷筒和传动结构，所述电机本体和所述钢丝卷筒同轴设置在所述基座上，所述钢丝卷筒转动安装于所述基座上，所述电机本体移动安装于所述基座上，所述电机本体的移动方向沿所述钢丝卷筒的中心轴线布置；

所述传动结构设置在所述电机本体和所述钢丝卷筒之间，所述传动结构包括传动轴、多个径向伸缩件和惯量体，多个所述惯量体周向间隔分布在所述传动轴的外侧，所述径向伸缩件分别连接于所述传动轴和多个所述惯量体之间；

所述基座上还设有挡止部，所述挡止部与所述径向伸缩件轴向挡止配合，所述传动轴的一端与所述电机本体的主轴止转连接，所述传动轴的另一端悬伸设有驱动部，所述钢丝卷筒的内部还设有与所述驱动部止转匹配的配合部；

所述电机系统具有起动状态、增扭状态和驱动状态，在起动状态时，所述传动轴的驱动部与所述钢丝卷筒的配合部分离，且所述传动结构的径向伸缩件处于收缩位置，以供所述电机本体快速起动；

在增扭状态时，所述传动轴的驱动部与所述钢丝卷筒的配合部分离，所述挡止部与所述径向伸缩件挡止配合，带动所述径向伸缩件发生伸展变化，以增大所述传动结构的转动惯量；

在驱动状态时，所述传动轴的驱动部与所述钢丝卷筒的配合部止转匹配，所述径向伸缩件处于伸展位置，且所述电机本体的动力和所述传动结构的转动惯量作用于所述钢丝卷筒上。

优选的，所述径向伸缩件包括定位套和滑动套，所述定位套固定安装于所述传动轴靠近所述电机本体的端部，所述滑动套滑动安装于所述传动轴远离所述电机本体的一侧；

所述定位套与所述惯量体之间、所述滑动套与所述惯量体之间分别铰接有多个连杆，且所述连杆的铰接轴线平行于所述传动轴的径向截面布置。

优选的，所述传动轴上介于所述定位套和所述滑动套之间还设有限位挡缘，所述限位挡缘与所述滑动套之间安装有弹性件，所述弹性件与所述滑动套在远离所述定位套的轴线方向上顶压配合。

优选的，所述惯量体设置有四个，四个所述惯量体关于所述传动轴呈中心对称分布，各所述惯量体的两端分别对称连接有两个所述连杆。

优选的，所述传动轴上设有导向槽，所述导向槽的长度方向沿所述传动轴的轴线方向延伸，所述滑动套的内部设有凸起，所述凸起与所述导向槽凹凸配合。

优选的，所述基座上间隔设置有第一轴承支座和第二轴承支座，所述钢丝卷筒安装于所述第一轴承支座和所述第二轴承支座上，所述第二轴承支座位于对应所述传动结构的一侧；

所述第二轴承支座的轴承内圈固定连接有法兰盘，所述法兰盘的径向尺寸大于所述第二轴承支座的轴承外圈的径向尺寸，所述传动轴与所述第二轴承支座的轴承孔间隙配合。

优选的，所述钢丝卷筒的内部设置有中心轴，所述中心轴与所述钢丝卷筒之间固定连接有多个加强板，多个所述加强板关于所述中心轴呈辐射状分布；

所述中心轴的第一端凸出于所述钢丝卷筒的外部，且所述中心轴的第一端与所述第一轴承支座相连，所述中心轴的第二端处于所述钢丝卷筒的内部，且所述中心轴的第二端与所述第二轴承支座间隔分布；

多个所述加强板靠近所述传动结构的一侧形成有内锥扩口，所述中心轴的第二端处于所述内锥扩口的中心，且所述中心轴的第二端构成所述配合部。

优选的，所述驱动部为第一锥形齿轮，所述第一锥形齿轮的中心朝远离所述传动结构的一侧凸出设置，所述配合部为第二锥形齿轮，所述第二锥形齿轮朝远离所述传动结构的一侧凹陷设置，且所述第一锥形齿轮与所述第二锥形齿轮啮合配合。

优选的，所述基座上还固定有至少两个T形导轨，至少两个所述T形导轨的长度方向平行于所述钢丝卷筒的中心轴线设置，所述电机本体的下侧固定有滑座，所述滑座分别与至少两个所述T形导轨导向配合；

所述基座与所述滑座之间连接有驱动器，所述驱动器为液压油缸、气缸、电动丝杆和齿轮齿条机构中的任一种。

与现有技术相比，本发明提供了一种大扭矩电机系统及起重机，具备以下有益效果：

该大扭矩电机系统采用了基座、电机本体、钢丝卷筒和传动结构的设计形式，电机本体和钢丝卷筒同轴设置，钢丝卷筒转动安装于基座上，电机本体移动安装于基座上，电机本体的移动方向沿钢丝卷筒的中心轴线布置。传动结构介于电机本体和钢丝卷筒之间，可沿着钢丝卷筒的中心轴线方向移动电机本体远离或靠近钢丝卷筒，改变了电机本体与钢丝卷筒的直驱形式，为电机本体预留出了空载起动时机，使电机本体和传动结构的转动惯量增大后，再与钢丝卷筒进行结合驱动，确保电机本体产生的动力适时地传递至钢丝卷筒。

其中，传动结构包括传动轴、多个径向伸缩件和惯量体，多个惯量体周向间隔分布在传动轴的外侧，径向伸缩件分别连接于传动轴和多个惯量体之间，基座1上设置有挡止部。正是挡止部可对移动的传动结构产生轴向挡止作用，使径向伸缩件能够发生径向伸展变化，根据转动惯量的公式I=mr²可知，转动惯量的大小与质量的分布位置相关。在伸缩位置时，惯量体相对于转动轴线的径向距离小，此时转动惯量小，便于电机本体快速地起动，防止出现起动冲击电流大和电机发热的情况；随着径向伸缩件逐渐伸展，惯量体相对于转动轴线的径向距离增大，提高了传动结构的转动惯量。

而且，传动轴的另一端悬伸设置有驱动部，钢丝卷筒的内部设置有与驱动部止转匹配的配合部，只有在传动轴的驱动部与钢丝卷筒的配合部相匹配时，传动结构和钢丝卷筒形成止转配合关系。此时，径向伸缩件处于伸展位置，传动结构的转动惯量更大，增大了传动轴作用于钢丝卷筒的扭矩，有效地提高了电机系统的负载能力。

其关键在于，电机系统分为起动、增扭和驱动这三个状态，在起动状态和增扭状态下，传动轴的驱动部与钢丝卷筒的配合部始终分离，即电机本体和传动结构处于软起动阶段，以较小的起动冲击电流即可完成起动工作，避免了起动冲击电流过大对电机造成的损害。另外，软起动阶段电机本体将部分动力转换为传动结构的转动惯量，在驱动阶段，传动结构以较大转动惯量与钢丝卷筒止转配合，有利于电机本体高效可靠地输出动力，提高了整个起重设备的负载能力。

附图说明

图1为本发明的大扭矩电机系统的具体实施例中大扭矩电机系统的结构示意图；

图2为本发明的大扭矩电机系统的具体实施例中传动结构处于收缩位置时的主视示意图；

图3为本发明的大扭矩电机系统的具体实施例中传动结构处于伸展位置时的俯视示意图；

图4为图3中传动结构在A-A处的截面示意图；

图5为本发明的大扭矩电机系统的具体实施例中钢丝卷筒的右视示意图；

图6为本发明的大扭矩电机系统的具体实施例中第二轴承的结构示意图。

图中：1、基座；11、第一轴承支座；12、第二轴承支座；120-法兰盘、121-第二轴承支座的轴承内圈；122、第二轴承支座的轴承外圈；13、T形导轨；14、滑座；

2、电机本体；3、钢丝卷筒；30、中心轴；31、加强板；32、内锥扩口；33、第一锥形齿轮；34、第二锥形齿轮；35、制动盘；

4、传动结构；40、传动轴；41、连杆；42、惯量体；43、定位套；44、滑动套；45、限位挡缘；46、弹性件；47、导向槽。

实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的大扭矩电机系统，如图1至图6所示，大扭矩电机系统包括基座1、电机本体2、钢丝卷筒3和传动结构4，电机本体2和钢丝卷筒3同轴设置在基座1上，钢丝卷筒3转动安装于基座1上，电机本体2移动安装于基座1上，电机本体2的移动方向沿钢丝卷筒3的中心轴线布置；传动结构4设置在电机本体2和钢丝卷筒3之间，传动结构4包括传动轴40、多个径向伸缩件和惯量体42，多个惯量体42周向间隔分布在传动轴40的外侧，径向伸缩件分别连接于传动轴40和多个惯量体42之间；基座1上还设有挡止部，挡止部与径向伸缩件轴向挡止配合，传动轴40的一端与电机本体2的主轴止转连接，传动轴40的另一端悬伸设置有驱动部，钢丝卷筒3的内部设置有与驱动部止转匹配的配合部。

电机系统具有起动状态、增扭状态和驱动状态，在起动状态时，传动轴40的驱动部与钢丝卷筒3的配合部分离，且传动结构4的径向伸缩件处于收缩位置，以供电机本体2快速起动；在增扭状态时，传动轴40的驱动部与钢丝卷筒3的配合部分离，挡止部与传动结构4的径向伸缩件挡止配合，带动径向伸缩件发生伸展变化，以增大传动结构4的转动惯量；在驱动状态时，传动轴40的驱动部与钢丝卷筒3的配合部匹配，径向伸缩件处于伸展位置，且电机本体2的动力和传动结构4的转动惯量作用于钢丝卷筒3。

该大扭矩电机系统采用了基座1、电机本体2、钢丝卷筒3和传动结构4的设计形式，电机本体2和钢丝卷筒3同轴设置，钢丝卷筒3转动安装于基座1上，电机本体2移动安装于基座1上，电机本体2的移动方向沿钢丝卷筒3的中心轴线布置。传动结构4介于电机本体2和钢丝卷筒3之间，可沿着钢丝卷筒3的中心轴线方向移动电机本体2远离或靠近钢丝卷筒3，改变了电机本体2与钢丝卷筒3的直驱形式，为电机本体2预留出了空载起动时机，使电机本体2和传动结构4的转动惯量增大后，再与钢丝卷筒3进行结合驱动，确保电机本体2产生的动力适时地传递至钢丝卷筒3。

其中，传动结构4包括传动轴40、多个径向伸缩件和惯量体42，多个惯量体42周向间隔分布在传动轴40的外侧，径向伸缩件分别连接于传动轴40和多个惯量体42之间，基座1上设置有挡止部。正是挡止部可对移动的传动结构4产生轴向挡止作用，使径向伸缩件能够发生径向伸展变化，根据转动惯量的公式I=mr²可知，转动惯量的大小与质量的分布位置相关。在伸缩位置时，惯量体42相对于转动轴线的径向距离小，此时转动惯量小，便于电机本体2快速地起动，防止出现起动冲击电流大和电机发热的情况；随着径向伸缩件逐渐伸展，惯量体42相对于转动轴线的径向距离增大，提高了传动结构4的转动惯量。

而且，传动轴40的另一端悬伸设置有驱动部，钢丝卷筒3的内部设置有与驱动部止转匹配的配合部，只有在传动轴40的驱动部与钢丝卷筒3的配合部相匹配时，传动结构4和钢丝卷筒3形成止转配合关系。此时，径向伸缩件处于伸展位置，传动结构4的转动惯量更大，增大了传动轴40作用于钢丝卷筒3的扭矩，有效地提高了电机系统的负载能力。

其关键在于，电机系统分为起动、增扭和驱动这三个状态，在起动状态和增扭状态下，传动轴40的驱动部与钢丝卷筒3的配合部始终分离，即电机本体2和传动结构4处于软起动阶段，以较小的起动冲击电流即可完成起动工作，避免了起动冲击电流过大对电机造成的损害。另外，软起动阶段电机本体2将部分动力转换为传动结构4的转动惯量，在驱动阶段，传动结构4以较大转动惯量与钢丝卷筒3止转配合，有利于电机本体高效可靠地输出动力，提高了整个起重设备的负载能力。

在本实施例中，径向伸缩件包括定位套43和滑动套44，定位套43固定安装于传动轴40靠近电机本体2的端部，滑动套44滑动安装于传动轴40远离电机本体2的一侧；定位套43与惯量体42之间、滑动套44与惯量体42之间分别铰接有多个连杆41，且连杆41的铰接轴线平行于传动轴40的径向截面布置。即传动结构4设计成伞架形式，滑动套44沿传动轴40移动靠近或远离定位套43时，通过中间的连杆41带动惯量体42径向调整位置，从而实现改变传动结构4的转动惯量的目的。

作为进一步的优选方案，传动轴40上介于定位套43和滑动套44之间还设有限位挡缘45，限位挡缘45与滑动套44之间安装有弹性件46，弹性件46与滑动套44在远离定位套43的轴线方向上顶压配合。在定位套43和限位挡缘45之间设计有弹性件46，弹性件46具体为圆柱压簧，在电机本体2朝远离钢丝卷筒3的方向移动时，弹性件46顶压滑动套44并带动径向伸缩件自动收缩，有效地降低了减速或停机阶段传动结构4的转动惯量，避免因大转动惯量对电机本体2造成制动困难，保证了电机系统的制动灵敏度。

另外，惯量体42设置有四个，四个惯量体42关于传动轴40呈中心对称分布，各惯量体42的两端分别对称连接有两个连杆41。四个惯量体42和八个连杆41组合成了中心对称结构，保证了传动结构4在运转过程中的平衡性和稳定性。传动轴40上设有导向槽47，导向槽47的长度方向沿传动轴40的轴线方向延伸，滑动套44的内部设有凸起，凸起与导向槽47凹凸配合。

并且，基座1上间隔设置有第一轴承支座11和第二轴承支座12，钢丝卷筒3安装于第一轴承支座11和第二轴承支座12上，第二轴承支座12位于对应传动结构4的一侧；第二轴承支座的轴承内圈121固定连接有法兰盘120，法兰盘120的径向尺寸大于第二轴承支座的轴承外圈122的径向尺寸，传动轴40与第二轴承支座的轴承孔间隙配合。

第二轴承支座的轴承外圈122设置于第二轴承支座12的安装孔中，如图6所示，第二轴承支座的轴承内圈121设置有法兰盘120，法兰盘120位于第二轴承支座12的轴承孔外侧，法兰盘120的径向尺寸大于第二轴承支座的轴承外圈122的径向尺寸，可通过法兰盘120将轴承内圈与钢丝卷筒3之间可靠连接，既能保证钢丝卷筒3的转动精度和平稳性，又能供传动轴40从第二轴承支座12的轴承孔中贯穿进入钢丝卷筒3中，实现了传动结构4与钢丝卷筒3的可拆配合。

作为进一步的优选方案，钢丝卷筒3的内部设置有中心轴30，中心轴30与钢丝卷筒3之间固定连接有多个加强板31，多个加强板31关于中心轴30呈辐射状分布；中心轴30的第一端凸出于钢丝卷筒3的外部，且中心轴30的第一端与第一轴承支座11相连，中心轴30的第二端处于钢丝卷筒3的内部，且中心轴30的第二端与第二轴承支座12间隔分布；多个加强板31靠近传动结构4的一侧形成有内锥扩口32，中心轴30的第二端处于内锥扩口32中心，且中心轴30的第二端构成配合部。

在中心轴30和钢丝卷筒3之间固定有多个加强板31，多个加强板31关于中心轴30呈辐射状分布，加强板31在二者之间起到了内支撑的作用，提高了中心轴30和钢丝卷筒3之间的连接强度，以及钢丝卷筒3本身的结构刚度。在本实施例中，驱动部为第一锥形齿轮33，第一锥形齿轮33的中心朝远离传动结构4的一侧凸出设置，配合部为第二锥形齿轮34，第二锥形齿轮34朝远离传动结构4的一侧凹陷设置，且第一锥形齿轮33与第二锥形齿轮34啮合配合。

另外，基座1上还固定有至少两个T形导轨13，至少两个T形导轨13的长度方向平行于钢丝卷筒3的中心轴线设置，电机本体2的下侧固定有滑座14，滑座14分别与至少两个T形导轨13导向配合；基座1与滑座14之间连接有驱动器（图中未示出），驱动器为液压油缸、气缸、电动丝杆和齿轮齿条机构中的任一种。在本实施例中，T形导轨13与滑座14的卡槽凹凸配合，起到了精确导向和防滑脱的作用，确保了电机本体2沿着钢丝卷筒3的中心轴线进行精准移动，而且，驱动器优选为液压油缸，液压油缸的驱动力更大，提高了电机本体2、传动结构4与钢丝卷筒3之间的止转传动的可靠性。

本发明的起重机的具体实施例，起重机包括起重机主体、电机系统、制动器和控制系统，起重机的电机系统与本发明的大扭矩电机系统的具体实施方式中大扭矩电机系统的各具体实施例相同，在此不再赘述。

其中，电机系统和制动器均安装于起重机主体上，制动器与钢丝卷筒相配合，控制系统分别与电机本体、制动器和驱动器电性连接。作为进一步的优选方案，钢丝卷筒的一端固定有制动盘35，制动器与制动盘35相配合，通过锁紧制动盘35来控制钢丝卷筒3停止运转。

对于控制过程而言，在软起动阶段，先控制电机本体和驱动器开始运转，直至径向伸缩件处于伸展位置，传动结构4的转动惯量达到较大值；然后，驱动器继续推进电机本体移动，当传动结构4与钢丝卷筒形成止转配合，在此之前始终保持制动器锁紧制动盘，一旦传动轴40内置的扭矩传感器检测到扭矩达到设定阈值时，制动器松开释放制动盘，使传动结构4的转动惯量和电机本体的动力共同输入钢丝卷筒上，从而实现大负载起重作业的目的。相应的，在制动和停机阶段，先通过制动器对制动盘35产生锁紧力，在锁紧力达到设定值时，再控制电机本体停机和驱动器反向运转，使传动结构4与钢丝卷筒分离，保证了整个起重作业过程的安全性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种大扭矩电机系统，其特征在于：包括基座、电机本体、钢丝卷筒和传动结构，所述电机本体和所述钢丝卷筒同轴设置在所述基座上，所述钢丝卷筒转动安装于所述基座上，所述电机本体移动安装于所述基座上，所述电机本体的移动方向沿所述钢丝卷筒的中心轴线布置；

所述传动结构设置在所述电机本体和所述钢丝卷筒之间，所述传动结构包括传动轴、多个径向伸缩件和惯量体，多个所述惯量体周向间隔分布在所述传动轴的外侧，所述径向伸缩件分别连接于所述传动轴和多个所述惯量体之间；

所述基座上还设有挡止部，所述挡止部与所述径向伸缩件轴向挡止配合，所述传动轴的一端与所述电机本体的主轴止转连接，所述传动轴的另一端悬伸设有驱动部，所述钢丝卷筒的内部还设有与所述驱动部止转匹配的配合部；

所述电机系统具有起动状态、增扭状态和驱动状态，在起动状态时，所述传动轴的驱动部与所述钢丝卷筒的配合部分离，且所述传动结构的径向伸缩件处于收缩位置，以供所述电机本体快速起动；

在增扭状态时，所述传动轴的驱动部与所述钢丝卷筒的配合部分离，所述挡止部与所述径向伸缩件挡止配合，带动所述径向伸缩件发生伸展变化，以增大所述传动结构的转动惯量；

在驱动状态时，所述传动轴的驱动部与所述钢丝卷筒的配合部止转匹配，所述径向伸缩件处于伸展位置，且所述电机本体的动力和所述传动结构的转动惯量作用于所述钢丝卷筒；

所述径向伸缩件包括定位套和滑动套，所述定位套固定安装于所述传动轴靠近所述电机本体的端部，所述滑动套滑动安装于所述传动轴远离所述电机本体的一侧；

所述定位套与所述惯量体之间、所述滑动套与所述惯量体之间分别铰接有多个连杆，且所述连杆的铰接轴线平行于所述传动轴的径向截面布置；

所述传动轴上介于所述定位套和所述滑动套之间还设有限位挡缘，所述限位挡缘与所述滑动套之间安装有弹性件，所述弹性件与所述滑动套在远离所述定位套的轴线方向上顶压配合。

2.根据权利要求1所述的大扭矩电机系统，其特征在于：所述惯量体设置有四个，四个所述惯量体关于所述传动轴呈中心对称分布，各所述惯量体的两端分别对称连接有两个所述连杆。

3.根据权利要求2所述的大扭矩电机系统，其特征在于：所述传动轴上设有导向槽，所述导向槽的长度方向沿所述传动轴的轴线方向延伸，所述滑动套的内部设有凸起，所述凸起与所述导向槽凹凸配合。

4.根据权利要求1所述的大扭矩电机系统，其特征在于：所述基座上间隔设置有第一轴承支座和第二轴承支座，所述钢丝卷筒安装于所述第一轴承支座和所述第二轴承支座上，所述第二轴承支座位于对应所述传动结构的一侧；

所述第二轴承支座的轴承内圈固定连接有法兰盘，所述法兰盘的径向尺寸大于所述第二轴承支座的轴承外圈的径向尺寸，所述传动轴与所述第二轴承支座的轴承孔间隙配合。

5.根据权利要求4所述的大扭矩电机系统，其特征在于：所述钢丝卷筒的内部设置有中心轴，所述中心轴与所述钢丝卷筒之间固定连接有多个加强板，多个所述加强板关于所述中心轴呈辐射状分布；

所述中心轴的第一端凸出于所述钢丝卷筒的外部，且所述中心轴的第一端与所述第一轴承支座相连，所述中心轴的第二端处于所述钢丝卷筒的内部，且所述中心轴的第二端与所述第二轴承支座间隔分布；

多个所述加强板靠近所述传动结构的一侧形成有内锥扩口，所述中心轴的第二端处于所述内锥扩口的中心，且所述中心轴的第二端构成所述配合部。

6.根据权利要求1所述的大扭矩电机系统，其特征在于：所述驱动部为第一锥形齿轮，所述第一锥形齿轮的中心朝远离所述传动结构的一侧凸出设置，所述配合部为第二锥形齿轮，所述第二锥形齿轮朝远离所述传动结构的一侧凹陷设置，且所述第一锥形齿轮与所述第二锥形齿轮啮合配合。

7.根据权利要求1所述的大扭矩电机系统，其特征在于：所述基座上还固定有至少两个T形导轨，至少两个所述T形导轨的长度方向平行于所述钢丝卷筒的中心轴线设置，所述电机本体的下侧固定有滑座，所述滑座分别与至少两个所述T形导轨导向配合；

所述基座与所述滑座之间连接有驱动器，所述驱动器为液压油缸、气缸、电动丝杆和齿轮齿条机构中的任一种。

8.一种使用权利要求1至7任一项所述的大扭矩电机系统的起重机，其特征在于：包括起重机主体、电机系统、制动器和控制系统，所述电机系统和所述制动器均安装于所述起重机主体上，所述制动器与钢丝卷筒相配合，所述控制系统分别与电机本体、所述制动器和驱动器电性连接。