CN202334427U

CN202334427U - 起重专用节能电机及调速系统

Info

Publication number: CN202334427U
Application number: CN2011204417699U
Authority: CN
Inventors: 杨启秀; 赵娅; 米炫
Original assignee: HUBEI SEEPO MOTOR TECHNOLOGY Co Ltd; Hubei Huasheng Electrics Co Ltd
Current assignee: HUBEI SEEPO MOTOR TECHNOLOGY Co Ltd; Hubei Huasheng Electrics Co Ltd
Priority date: 2011-11-10
Filing date: 2011-11-10
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2021-11-10

Abstract

起重专用节能电机及调速系统涉及起重机械，尤其是一种起重机专用节能电机及调速系统。该系统包括矢量型变频器、编码器、检测控制器、事故制动器、永磁同步电动机、机械制动器、防止飞车控制器，永磁同步电动机采用永磁体转子结构，无转子绕组；定子回路总电流小，电机功率密度高，体积小、重量轻，与同规格异步电动机比可降低一个机座号设计；不需串接起动电阻，控制系统起、制动、调速效果好，改善了起、制动时对整机的冲击，延长机构使用寿命；防止飞车；可带载制动停车。本实用新型设计合理、工作可靠、故障率低、震动小、噪音小、调整维修方便，与同规格起重用异步电动机比节能效果显著。可广泛推广运用于所有起重机械。

Description

起重专用节能电机及调速系统

技术领域

本实用新型涉及起重机械领域，尤其是一种起重机专用节能电机及调速系统。

背景技术

国内起重行业配套的起重电机都是异步电机，异步电机与永磁同步电机相比，永磁同步电机有很高的功率因数（0.98～1），有很高的效率、当负载在20～100%范围内变化时、其效率均保持在0.94～0.96之间；永磁同步电机从电网吸收的无功电流少，比同功率的异步电机可降低20～30%；永磁同步电机采用永磁体转子结构，没有转子绕组，因此没有转子铜耗；定子回路总电流小，电机的功率密度高，电机体积小、重量轻，与同功率异步电机比较至少可以缩小一个机座号，这就大大地节省了电机耗材；因此综合评价：永磁同步电机是一种高效、节能电机。

为了响应国家的节能政策和工信部将在起重机械行业推广高效节能产品的相关要求，我公司将开发研究永磁同步电动机在起重行业的运用作为科研课题，经过努力研制出《起重专用节能电机及调速系统》，并将《起重专用节能电机及调速系统》这一高效、节能系统成功地推广、运用于起重机械行业。

根据检索，国内尚未有与本实用新型相同的专利申请。

发明内容

针对上述所述，本实用新型的目的是提供一种采用高效、节能永磁同步电动机作驱动动力、采用矢量型变频器、编码器结构、驱动永磁同步电动机，具有防止飞车、带载制动保护功能的起重专用节能电机及调速系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：如图1、图2所示，该起重专用节能电机及调速系统包括三相电源、矢量型控制器、编码器、检测控制器、事故制动器、永磁同步电动机、机械制动器、防止飞车控制器，所述的三相电源为50HZ 380V三相交流电源；所述的矢量型控制器采用ALPHA6000矢量型变频器，用于把固定频率的交流电整流为直流电，再通过逆变把直流电变为可调整频率的交流电作为动力、驱动永磁同步电动机起动、制动、调速，其输入端R、S、T与三相交流电源连接，其输出端由三根驱动线U、V、W与永磁同步电动机连接，根据永磁同步电动机的调速需要，给定变频器设定频率，由变频器输出端将永磁同步电动机调速所要求频率的交流电输出给永磁同步电动机，驱动永磁同步电动机并带动起升机构升降；所述的编码器用于检测电动机转子位置，保证与变频电压频率同步，作为速度反馈环节，该编码器装在永磁同步电动机轴端，编码器的信号插接头与矢量型控制器的接口连接，将编码器的信号输入矢量型控制器；所述的检测控制器是控制输出频率的有级给定，由检测控制器的开关器件的导通和关断就可得到不同频率的三相交流输出，从而控制永磁同步电动机及起升机构作升、降、停、多段速度、控制的运行速度，达到调速的目的，当检测控制器的控制系统检测到电机发生超速事故时，可使定子绕组闭合，产生相应的制动电流，使飞车事故得以避免；所述的事故制动器，当控制系统检测到机械制动器发生损坏失灵时，切断电机的交流供电电源立即供给定子以直流电，使定子产生固定磁极，定子磁极与转子上永久磁铁的磁极相互吸引并牢牢吸住，阻止重物的下滑，这种磁极相吸现象是一种等效的机械抱闸，是带载制动保护功能；所述的永磁同步电动机与起重机的起升机构连接，用以驱动卷筒旋转、负载升降，该永磁同步电动机电机轴的一端端部装有编码器，另一端与起重机起升机构的联轴器及机械制动器连接，该永磁同步电动机是起重专用永磁同步电动机，该电机的安装尺寸与同机座号的起重用YZR、YZ、Y 系列异步电动机安装尺寸互换，定子铁心尺寸也可借用YZR、YZ、Y系列异步电机相关规格的冲片尺寸，不需要重新设计和投入新的模具；所述的机械制动器是常闭式制动器，用于停车时制动、使电机停止，制动器的电源端与三相交流电源连接；所述的防止飞车控制器，当控制系统出现故障并被检测系统检测到将发生飞车故障时，立即关掉主开关，利用主开关的常闭触点使永磁同步电动机定子绕组短接成闭合回路，由于转子上永磁体瞬间切割定子绕组，并在定子绕组内产生感应电势及电流，此时电动机变成发电机，发电机将消耗物体下落而产生的机械能，因此此时该电流将对转子产生很强的制动作用而迫使转子快速停止下来，避免飞车事故的发生。

本实用新型的有益效果是：

①本实用新型采用永磁同步电动机作驱动动力，永磁同步电机有很高的功率因数（0.98～1），有很高的效率、当负载在20～100%范围内变化时、其效率均保持在0.94～0.96之间；永磁同步电机从电网吸收的无功电流少，比同功率的异步电动机可降低20～30%；永磁同步电动机采用永磁体转子结构，没有转子绕组，因此没有转子铜耗；定子回路总电流小，电机的功率密度高，体积小、重量轻，与同功率异步电动机比至少可缩小一个机座号，大大地节省了电机耗材；永磁同步电动机与同规格起重用异步电动机比节能效果显著，是一种高效、节能电机。

②本实用新型应用矢量型变频器驱动永磁同步电动机，不需要串接起动电阻，具有良好的调速、起动、制动性能，还大大改善起、制动对整个机构的冲击，延长机构的使用寿命。

③本实用新型由于永磁同步电动机结构特点：转子上装有磁性很强的永久磁铁，当控制系统出现故障并被检测到将发生飞车事故时，立即关掉主开关，利用主开关的常闭触点使电机定子绕组短接成闭合回路，由于转子上永磁体瞬间切割定子绕组，并在定子绕组内产生感应电势及电流，此时电动机变成发电机，发电机将消耗物体下落而产生的机械能，因此电流将对转子产生很强的制动作用而迫使转子快速停止下来，防止飞车事故的发生；当控制系统检测到机械制动器发生损坏失灵时，切断电机的交流供电电源立即供给定子以直流电，使定子绕组中形成固定的磁极，定子磁极与转子上永久磁铁的磁极相互吸引并牢牢吸住，阻止了重物下滑，这种磁极相吸现象是一种等效的机械抱闸，是带载制动保护功能；上述两点是永磁同步电动机作起升机构驱动的独有性能，是其它电动机无法完成的独特保护功能。

④本实用新型的永磁同步电动机有四种控制方式，当采用Id=0控制方式时，即控制电枢电流没有励磁分量，则不会引起退磁现象，电枢反应只存在交轴分量，功角及电机端电压将随负载增大而增大，可以用来实现弱磁控制，实现轻载时高速运行从而提高生产率。

⑤本实用新型的永磁同步电动机的安装尺寸与同机座号的起重用YZR、YZ、Y 系列异步电动机安装尺寸互换，定子铁心尺寸也可借用YZR、YZ、Y系列相关规格的冲片尺寸，不需要重新设计和投入新的模具。

⑥本实用新型设计合理、工作可靠、故障率低，震动小、噪音小，调整维修方便。

本实用新型是起重机械专用的高效、节能系统，可广泛推广运用于所有起重机械。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意方框图。

图2是本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

利用附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1、图2所示，本实用新型起重专用节能电机及调速系统包括三相电源1、矢量型控制器2、编码器3、检测控制器4、事故制动器5、永磁同步电动机6、机械制动器7、防止飞车控制器8，所述的三相电源1为50HZ 380V三相交流电源；所述的矢量型控制器2采用ALPHA6000矢量型变频器，用于把固定频率的交流电整流为直流电，再通过逆变把直流电变为可调整频率的交流电作为动力、驱动永磁同步电动机起动、制动、调速，其输入端R、S、T与三相交流电源1连接，其输出端由三根驱动线U、V、W与永磁同步电动机6连接，根据永磁同步电动机6的调速需要，给定变频器设定频率，由变频器输出端将永磁同步电动机6调速所要求频率的交流电输出给永磁同步电动机6，驱动永磁同步电动机6并带动起升机构9升降；所述的编码器3用于检测电动机转子位置，保证与变频电压频率同步，作为速度反馈环节，该编码器3装在永磁同步电动机轴端，编码器3的信号插接头与矢量型控制器2的接口连接，将编码器3的信号输入矢量型控制器2；所述的检测控制器4是控制输出频率的有级给定，由检测控制器4的开关器件的导通和关断就可得到不同频率的三相交流输出，从而控制永磁同步电动机6及起升机构9作升、降、停、多段速度、控制的运行速度，达到调速的目的，当检测控制器4的控制系统检测到电机发生超速事故时，可使定子绕组闭合，产生相应的制动电流，使飞车事故得以避免；所述的事故制动器5，当控制系统检测到机械制动器7发生损坏失灵时，切断电机的交流供电电源立即供给定子以直流电，使定子产生固定磁极，定子磁极与转子上永久磁铁的磁极相互吸引并牢牢吸住，阻止重物的下滑，这种磁极相吸现象是一种等效的机械抱闸，是带载制动保护功能；所述的永磁同步电动机6与起重机的起升机构9连接，用以驱动卷筒旋转、负载升降，该永磁同步电动机6电机轴的一端端部装有编码器3，另一端与起重机起升机构9的联轴器及机械制动器7连接，该永磁同步电动机6是起重专用永磁同步电动机，该电机的安装尺寸与同机座号的起重用YZR、YZ、Y 系列异步电动机安装尺寸互换，定子铁心尺寸也可借用YZR、YZ、Y系列异步电机相关规格的冲片尺寸，不需要重新设计和投入新的模具；所述的机械制动器7是常闭式制动器，用于停车时制动、使电机停止，制动器7的电源端与三相交流电源1连接；所述的防止飞车控制器8，当控制系统出现故障并被检测系统检测到将发生飞车故障时，立即关掉主开关，利用主开关的常闭触点使永磁同步电动机6定子绕组短接成闭合回路，由于转子上永磁体瞬间切割定子绕组，并在定子绕组内产生感应电势及电流，此时电动机变成发电机，发电机将消耗物体下落而产生的机械能，因此此时该电流将对转子产生很强的制动作用而迫使转子快速停止下来，避免飞车事故的发生。

本实用新型起重专用节能电机及调速系统设计合理，工作可靠，故障率低，震动小、噪音小，调整维修方便，节能效果显著，是专用于起重机械的高效节能新装备，可作为起重用异步电动机的更新替代产品，可广泛推广运用于所有起重机械。

Claims

1.起重专用节能电机及调速系统，其特征在于：该起重专用节能电机及调速系统包括三相电源(1)、矢量型控制器(2)、编码器(3)、检测控制器(4)、事故制动器(5)、永磁同步电动机(6)、机械制动器(7)、防止飞车控制器(8)，所述的三相电源(1)为50HZ 380V三相交流电源；所述的矢量型控制器(2)采用ALPHA6000矢量型变频器，用于把固定频率的交流电整流为直流电，再通过逆变把直流电变为可调整频率的交流电作为动力、驱动永磁同步电动机起动、制动、调速，其输入端R、S、T与三相交流电源(1)连接，其输出端由三根驱动线U、V、W与永磁同步电动机(6)连接，根据永磁同步电动机(6)的调速需要，给定变频器设定频率，由变频器输出端将永磁同步电动机(6)调速所要求频率的交流电输出给永磁同步电动机(6)，驱动永磁同步电动机(6)并带动起升机构(9)升降；所述的编码器(3)用于检测电动机转子位置，保证与变频电压频率同步，作为速度反馈环节，该编码器(3)装在永磁同步电动机轴端，编码器(3)的信号插接头与矢量型控制器(2)的接口连接，将编码器(3)的信号输入矢量型控制器(2)；所述的检测控制器(4)是控制输出频率的有级给定，由检测控制器(4)的开关器件的导通和关断就可得到不同频率的三相交流输出，从而控制永磁同步电动机(6)及起升机构(9)作升、降、停、多段速度、控制的运行速度，达到调速的目的，当检测控制器(4)的控制系统检测到电机发生超速事故时，可使定子绕组闭合，产生相应的制动电流，使飞车事故得以避免；所述的事故制动器(5)，当控制系统检测到机械制动器(7)发生损坏失灵时，切断电机的交流供电电源立即供给定子以直流电，使定子产生固定磁极，定子磁极与转子上永久磁铁的磁极相互吸引并牢牢吸住，阻止重物的下滑，这种磁极相吸现象是一种等效的机械抱闸，是带载制动保护功能；所述的永磁同步电动机(6)与起重机的起升机构(9)连接，用以驱动卷筒旋转、负载升降，该永磁同步电动机(6)电机轴的一端端部装有编码器(3)，另一端与起重机起升机构(9)的联轴器及机械制动器(7)连接，该永磁同步电动机(6)是起重专用永磁同步电动机，该电机的安装尺寸与同机座号的起重用YZR、YZ、Y 系列异步电动机安装尺寸互换；所述的机械制动器(7) 是常闭式制动器，用于停车时制动、使电机停止，制动器(7)的电源端与三相交流电源(1)连接；所述的防止飞车控制器(8)，当控制系统出现故障并被检测系统检测到将发生飞车故障时，立即关掉主开关，利用主开关的常闭触点使永磁同步电动机(6)定子绕组短接成闭合回路，由于转子上永磁体瞬间切割定子绕组，并在定子绕组内产生感应电势及电流，此时电动机变成发电机，发电机将消耗物体下落而产生的机械能，因此此时该电流将对转子产生很强的制动作用而迫使转子快速停止下来，避免飞车事故的发生。