CN2175215Y - 电机内装式卷扬机 - Google Patents

Abstract

本卷扬机的动力——电动机，装配在卷扬机机体 内部，电机和卷扬机共用一个主轴，电机的定、转子均 可自由旋转。通过外部“调控马达”使定子逆着转子 方向退步旋转，以改变气隙磁场的空间速度，达到卷 扬机调速或软起动、软停车的目的。同时省去了机械 式减速器和外部电源变换设备。本机机电一体化，结 构合理，整机刚度强，安装空间小，控制环节简单，传 动效率高，节省能耗，设备投资少，是对卷扬机的一大 变革。

Description

本实用新型卷扬机，属于动力设备。

现有卷扬机，都是电动机在外部的传动系统。即“外部电机→机械式减速器→卷扬机”这种驱动形式，由于环节多、占有较大的安装空间，传动效率低。与此同时，在卷扬机的起动、加速、减速、停车和调速方式上，对于交流电机普遍采用“电机转子串电阻法”或“变频法”。前者辅助设备多、能源消耗大，很不经济；后者则“变频设备”电子元、器件多，技术复杂，难于维护，成本高，功率因数低，对电网有污染。

本发明目的，为了克服现有卷扬机的不足之处，设计一种卷扬机外部不需要减速器和变频设备，将交流异步电机置于卷扬机内部的机电一体化的电机内装式卷扬机，本实用新型卷扬机，结构简单，设备少，具有软起动、软停车和无级变速的优良的调速性能。

本实用新型电机内装式卷扬机，是采用如下技术方案实现的。主要包括主轴、轮毂、辐板、横梁、卷筒、木榇、钢绳、制动轮、制动器、集电环及电机，其特征在于：

1、电机装在卷扬机体内，主轴与电机的定子构成一体的旋转体；卷筒与电机的转子构成一体的旋转体；两个旋转体反方向旋转。

2、电机为定子退步式交流异步电机，主要由定子、转子、定子绕组、转子鼠笼组成，定子绕组通过集电环与外部三相工频交流电源连接，定子用键与主轴成一体，主轴通过联轴节与外部调控马达联接。

3、卷扬机的卷筒由轮毂、辐板、横梁、筒壳等组成。电机转子固定在横梁上，卷筒由筒壳围包，筒壳上铺木榇，木榇上缠绕钢绳。

下面结合附图和实施例详细描述本实用新型卷扬机的结构特征，装配连接及工作原理。

图1为本实用新型内装式卷扬机总装图；

图2为本实用新型定子退步式交流异步电机在卷扬机内装配图；

图3为本实用新型电机内装式卷扬机的主轴图；

图4为本实用新型电机内装式卷扬机的主轴A－A剖示图。

附图编号说明：

电机定子（1）、电机转子（2）、定子绕组（3）、转子鼠笼（4）、主轴（5）、轮毂（6）、辐板（7）、横梁（8）、筒壳（9）、滚动轴承（10）、（11）、集电环（12）、轴承座（13）、木榇（14）、制动轮（15）、卷筒制动器（16）、主轴制动器（17）、联轴节（18）、钢绳（19）、冷却风扇（20）、半园筒（21）、调控马达（22）、地面（23）、键（24）、主轴穿线孔（25）。

1、卷扬机本体结构如图1所示。

卷扬机主轴（5）由轴承座（13）支撑。轴承座（13）内装有滚动轴承（10）。在轴承座（13）内侧、主轴（5）的两端分别装有一个轮毂（6），轮毂（6）通过滚动轴承（11）套在主轴（5）上。辐板（7）和横梁（8）固定在轮毂（6）上构成整体，并且支撑筒壳（9）。筒壳（9）上铺以木榇（14）木榇（14）用于缠绕提升用的钢绳（19）。制动器（16）用以向卷扬机的卷筒施加制动。上、下横梁（8）之间装有半园筒（21）。

2、电机装在卷扬机筒体内，构成一个机电合一的整体如图2所示。

电机转子（2）固定在横梁（8）上。电机转子为鼠笼型，电机定子（1）通过键（24）固定在主轴（5）上，如图2、3、4所示。定子绕组（3）为绕线式结构。位于主轴（5）一端的集电环（12）向定子（1）输送三相工频交流电源。通过主轴（5）的穿线孔（25），将导线引入定子绕组（3）。卷扬机的卷筒与电机转子（2）为一整体结构，成为一个旋转体。主轴（5）与电机定子构成一整体结构，成为一个旋转体，两个旋转体反方向旋转。

电机为定子退步式交流异步电机，定子（1）、转子（2）根据卷扬机的不同规格设计出系列产品，与卷扬机配套组装。定子（1）、转子（2）围绕主轴（5）内，外倒置，一方面是由于卷扬机本体结构的需要，并考虑了尽可能减小转动惯量，在主轴（5）上装有冷却风扇（20）。

3、本卷扬机与外部联接关系：

卷扬机通过轴承座（13）安装在地面（23）上，电机的定子绕组（3）通过导线与集电环（12）连接，集电环（12）接三相交流工频电源，主轴（5）的另一端通过键（24）由联轴节（18）与外部调控马达（22）直联。调控马达（22）直接带动主轴（5）连同电机定子（1）逆着电机转子（2）方向旋转，即主轴（5）与定子（1）同步旋转，由调控马达调节定子（1）的退步速度。从而通过转子（2）达到对卷扬机调速或软起动、软停车的目的。

4、本卷扬机的动力为交流异步电机，即为退步式定子交流异步电动机，下面简述本电机工作原理：

普通交流异步电动机，定子接受三相工频电源后，形成旋转的气隙磁场。该磁场的转速n₀为：n₀＝ (60·f)/(P) ，n₀称为同步转速，式中：f为电源频率，P为电机极对数（对具体电机为不变值）。转子将以略低于n₀的速度由起动达到稳速运行。如果改变频率f，也就改变了转子速度。改变频率有两种方式，其一、通过外部电源变换设备；其二、对转子而言使电机定子沿转子转轴“倒退”（指在n₀范围之下的降速调速1）。本实用新型卷扬机是采用后一种方式实现调速。因此，它实质上仍属于“变频”调速范畴。

第一种变频方式，即通过外部电源变换设备来改变频率，该“变频”设备电子元器件多，技术复杂，难于维护、成本高，功率因数低、对电网有污染等是它的不足之处。

本卷扬机的起动，加速、减速停车和调速，达到了直流电机或变频电机的优良性能。由定子退步式交流异步电机直接接受三相工频交流电源，不需要外部电源变换设备和减速器。

本实用新型电机内装式卷扬机实施例，其主要参数及材料。

1、卷筒直径φ2.0m，钢绳（19）绳速5m／秒，电机额定转数745转／分。

2、卷筒转速（即电机转子转速）为48转／分，主轴（5）转速（即电动机定子（1）转速）为745－48＝697转／分由外部调控马达（22）带动定子（1）逆着转子转动。电机转子为笼型，电机定子为绕线型。

3、主轴（5）的轴径φ，由卷扬机的不同规格确定。本实施例的主轴（5）采用45^＃碳素钢制成，最大直径φ为540mm。

结合附图和实施例，对操车程序简述如下：

一、软起动：

1、起动调控马达（22）、使其转速接近697转／分；

2、此时，通过集电环（12）向定子（1）输入三相工频交流电源，同时松开制动器（16）。转子带动卷筒开始起动，升速到稳定状态。在升速过程中，调控马达（22）强行驱动主轴（5）牵引到697转／分速度，逆着转子方向。

二、软停车：

1、需要减速停车时，调控马达（22）牵引主轴（5）由697转／分向750转／分强行增速。这一过程也就是卷扬机逐渐减速并停车过程。当卷扬机转速接近“零”时，电机定子（1）断掉电源，同时施制动器（16），则停车。断掉调控马达（22）电源，施制动器（17），主轴（5）刹车。

以上对卷扬机的起、停车和调速过程，简单的变成了用调控马达（22）强行牵引主轴（5）的变转速过程。而且调控马达（22）的容量，对于恒转矩负载不超过电机功率的10％，因而控制环节大为简化。

本实用新型电机内装式卷扬机的主要优点：

1、机电一体化结构形式，结构合理，整机刚度强，安装空间小。这种将卷扬机的动力——电动机，安装在卷扬机机体内部，相对于现有的“外电机——减速器——卷扬机”驱动形式是一大变革。

2、具有软起动、软停车和无极调速的优良性能。如电机定、转子与卷扬机主轴线合一，而且定、转子均可自由旋转，通过外部调控马达使定子逆转子方向退步，达到调速目的。本卷扬机的电机直接接受三相工频交流电源，实现了“交流、内联、可调速”。

3、本卷扬机由于采用了定子退步式电机、从而能够做到带满足负载轻启动。

4、设备投资少、传动效率高、节省能源消耗。不需要外部电源变换设备和减速器。

Claims (1)

1. 电机内装式卷扬机，主要包括主轴、轮毂、辐板、横梁、卷筒、木榇、纲绳、制动轮、制动器、集电环及电机，其特征在于：

   1)电机装在卷扬机机体内，主轴与电机的定子构成一体的旋转体，卷筒与电机的转子构成一体的旋转体，两个旋转体反方向旋转；

   2)电机为定子退步式交流异步电机，主要由定子、转子、定子绕组、转子鼠笼组成，定子绕组通过集电环与外部三相工频交流电源连接，定子用键与主轴成为一体，通过联轴节与外部调控马达联接。

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