CN2772114Y - 交流变频器通用的微型机械式自动稳速器 - Google Patents

Abstract

本实用新型给出了一种交流变频器通用的微型机械式自动稳速器，它是由转速设定微型直流稳速电动机(1)，输入齿轮减速器(2)，测速链轮(10)、差速丝杠(13)、外滑套螺母(12)、内滑套(11)、滑键(7)、滚动轴承(3)与(6)、齿条(4)与齿轮(5)、导轨支架(8)等组成。它与各种交流变频器配套构成高精度自动稳速系统的微型机械式自动稳速器，是一种结构简单、造价低廉、安装使用方便、可通用于交流变频或其它一些调速系统的新型自动稳速装置。由于采用机械式自动稳速技术，不但无需测速电机或脉冲编码器，而且可使整个装置大大简化，测速精度提高，使其成为体积小、故障少、稳速精度高、稳定可靠、维修容易的通用微型闭环转速自动控制器。

Description

交流变频器通用的微型机械式自动稳速器

所属技术领域

本实用新型涉及一种交流变频器通用的微型机械式自动稳速器，它能与各种交流变频器配套组成高精度自动稳速系统，即转速闭环自动控制系统，属于机械式自动稳速的实用技术。

背景技术

现行市售的交流变频器要进行转速闭环自动控制或自动稳速时，需外加测速电机或光电脉冲编码器及电子调节器硬件或软件，不但体积大，造价高，技术复杂，而且安装调试较为困难、故障率较高。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种微型化、结构简单、安装简便、造价低廉、通用性强、稳速精度高、维修操作容易的交流变频通用的微型机械式自动稳速器。由于是采用机械式自动稳速原理和技术，不但无需测速发电机(或光电脉冲编码器)以及电子调节器，而且使整个装置体积很小，驱动功率更小(只需几瓦)，故称为微型自动稳速器。实际上，本实用新型也可以与所有可使用电位器调速(或微功率调速)的机电式或电子式调速装置(如晶闸管直流调速装置、电磁调速装置、可控硅电动机等等)配套构成高精度自动稳速系统，故又是一种通用型自动稳速器。

本实用新型的实现方式如原理方框图附图1所示。交流变频调速装置由50HZ交流电源[(1)]、交流变频器[(2)]、交流主电动机[(3)]、机械减速器[(4)]、负载[(5)]、和交流变频器[(2)]的调速电位器(或外部控制的转速给定电位器)[(6)]组成。安装于减速器[(4)]上的微型机械式自动稳速器是由转速设定电动机[(7)]、转速比较器[(8)]和三个联结与匹配用的机械变速器i_r(齿轮)、i_f(链与链轮)、i_k(齿轮齿条)构成。转速比较器[(8)]又是由输入齿轮减速器(2)、差速丝杠(13)、测速链轮(10)、内滑套(11)、滑键(7)、外滑套及其螺母(12)、滚动轴承(3)和滚动轴承(6)构成，如附图2所示。减速器[(4)]的输出轴通过链传动(if)与转速比较器[(8)]的一个输入端联结，驱动内滑套(11)、滑键(7)、外滑套及其螺母(12)，两滚动轴承(3)和(6)的内圈转动；转速设定电动机[(7)]通过输入齿轮减速器(ir)与转速比较器[(8)]的另一个输入端联结，驱动差速丝杠(13)与前者同方向转动。转速比较器[(8)]的输出端，即两滚动轴承(3)和(6)的外圈把转速比较的结果n_e＝n_r-n_f转换为位移增量ΔL，通过齿条(4)和齿轮(5)(即i_k再把位移ΔL转换为转速n_k)与调速电位器或外控转速给定电位器[(6)]的轴联结。根据转速偏差n_e的大小和正负驱动调速电位器[(6)]正转或反转，从而自动调节输出转速n，使转速偏差|n_e|减小，并力图使输出转速n与设定转速n_g相适应，直到n_e＝0达到稳态平衡状态为止。

本实用新型的有益效果：

(1)结构简单且稳速精度高：由于采用机械式自动稳速技术，无需测速电机或脉冲编码器，也无需PI调节器，直接用链轮(或齿轮)测速与反馈，不但大大地简化了自动稳速系统，节省了多个复杂或精密的部件，而且还比其它任何测速装置的测速精度都要高，因此系统的稳速精度也更高。

(2)、微型化：由于转动调速电位器[(6)]的功率微小，故所使用的转速设定微型电动机(1)也很小，只需几瓦即可，其它部件都相应减小，从而使本实用新型为微型装置。

(3)、安装简单：由于体积很小，可以安装在交流变频调速装置的减速器[(4)]上，因其转速低可用链轮测速。也可以安装在主电动机[(3)]上，因其转速高用齿轮测速。安装简单容易，而且几乎不占用空间和有效面积。

(4)、通用性强：无论交流变频器的功率大小、规格型号、结构配置、功能多少等如何不同，皆可用同一规格、同样大小的微型自动稳速器与其配套构成高精度自动稳速系统。甚至不但可用于各种交流变频器，而且还可以用于一切能够使用电位器调速的机电式或电子式调速装置上，构成高精度自动稳速系统。总之，只需有两种结构形式(规格型号)[即齿轮测速式(高速型)和链轮测速式(低速型)]的微型自动稳速器就足可与各种交流变频器或其它调速装置配套构成各种高精度闭环转速自动控制系统，故通用性极好。

(5)可用于DTC系统：对于某些可以进行直接转矩控制(DTC)的交流变频器(如ACS600型等)，可以很容易地再外加一个机械式转速闭环控制，使整个系统的转速控制精度进一步提高，而且无需脉冲编码器或测速电机，从而弥补了直接转矩控制系统无测速反馈的不足。

(6)造价低、使用寿命长、故障少、稳定可靠、维修容易、操作简便、对交流变频器的配置与功能要求很低(只要能用电位器平稳调速即可)等一系列优点。

附图说明

附图1是交流变频器闭环自动稳速系统的原理方框图。

附图2是本实用新型的结构简图。

在附图1中，(1)是交流电源，(2)是交流变频器，(3)是交流主电动机，(4)是减速器，(5)是负载，(6)是调速电位器或外控转速给定电位器，(7)转速设定电动机，(8)是转速比较器。

在附图2中，1是转速设定微型直流稳速电动机或微型步进电动机，2是输入齿轮减速器，3是滚动轴承，4是齿条，5是齿轮，6是滚动轴承，7是滑键，8是导轨与支架，9是端盖，10是测速链轮，11是内滑套，12是外滑套及其螺母，13是差速丝杠，14是外壳，15是安装底板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

本实用新型的实施例是由转速设定微型直流稳速电动机或微型步进电动机(1)、输入齿轮减速器(2)、差速丝杠(13)、测速链轮(10)、内滑套(11)、滑键(7)、外滑套及其螺母(12)、滚动轴承(3)和滚动轴承(6)、齿条(4)和齿轮(5)、导轨与支架(8)、端盖(9)、外壳(14)、安装底板(15)组成，如附图2所示。

转速设定微型直流稳速电动机(1)(转速为n_g)通过输入齿轮减速器(2)(速比为i_r)驱动转速比较器[(8)]的差速丝杠(13)(转速为n_r)，与通过测速链轮(10)(即链传动，速比为i_f)和减速器[(4)]的输出轴(转速为n)相联结的内滑套(11)、滑键(7)、外滑套及其螺母(12)(转速为n_f)进行转速比较，比较的结果(n_r-n_f＝n_e)变为外滑套及其螺母(12)的位移ΔL。此位移再通过与两滚动轴承(3)和(6)连接的齿条(4)和齿轮(5)，驱动调速(或外控转速给定)电位器[(6)]转动(转速为n_k)，从而对交流变频调速系统进行闭环自动调速。

如果定义速比为：

$i_r=\frac{n_g}{n_r},i_f=\frac{n_f}{n},i_k=\frac{n_e}{n_k},$ 则

$n_c=i_k{n}_k=\frac{n_g-i_r{i}_{f}n}{i_r}=n_r-n_f---\left(1\right)$

(1)当n_e＞0时，n_r＞n_f，n_k＞0，n_g＞i_ri_fn，调速电位器正转(顺时针方向转动)，使输出转速n升速；

(2)当n_c＜0时，n_r＜n_f，n_k＜0，n_g＜i_ri_fn，调速电位器反转(逆时针方向转动)，使输出转速n降速；

(3)当n_e＝0时，n_r＝n_f，n_k＝0，n_g＝i_ri_fn，调速电位器不转动，使输出转速n保持不变，自动稳速系统处于稳态平衡状态。

本实用新型自动稳速的原理：设初始状态为稳态平衡状态。

(1)当负载扰动(突然加重)使输出转速n降低时，n_f下降而n_r不变，使n_r-n_f＝n_e＞0，n_k＞0，正向转动调速电位器使n上升，n_f也上升，使n_e减小，直到n_e＝0重新回到稳态平衡状态为止；

(2)当负载扰动(突然减轻)使n升高时，n_f也上升而n_r不变，使n_r-n_f＝n_e＜0，n_k＜0，反向转动调速电位器使n下降，n_f也下降，使|n_e|减小，直到n_e＝0重新回到稳态平衡状态为止；

(3)在手动调速时，当把设定转速n_g突然调高而n尚未改变时，使n_g＞i_ri_fn，n_k＞0，正向转动调速电位器使n上升，n_f也上升，使n_e减小，直到n_e＝0重新达到稳态平衡状态为止；

(4)当把设定转速n_g突然调低而n尚未改变时，使n_g＜i_ri_fn，n_k＜0，反向转动调速电位器使n下降，n_f也下降，使|n_e|减小，直到n_e＝0重新达到稳态平衡状态为止。

Claims (3)

1.一种交流变频器通用的微型机械式自动稳速器，包括有：转速设定微型直流稳速电动机(1)、机械式转速比较器[(8)]、齿条(4)、齿轮(5)、导轨与支架(8)；机械式转速比较器[(8)]又由输入齿轮减速器(2)、差速丝杠(13)、测速链轮(10)、内滑套(11)、滑键(7)、外滑套及其螺母(12)、滚动轴承(3)和滚动轴承(6)构成，其特征是：转速设定微型直流稳速电动机(1)通过输入齿轮减速器(2)与差速丝杠(13)相联结；交流变频调速装置的减速器[(4)]的输出轴通过测速链轮(10)、内滑套(11)、滑键(7)与外滑套及其螺母(12)相联结；外滑套及其螺母(12)与滚动轴承(3)和滚动轴承(6)的内圈联结，而此两滚动轴承(3)和(6)的外圈与齿条(4)联结，齿条(4)、齿轮(5)再与交流变频器[(2)]的调速电位器或外控转速给定电位器[(6)]相联结。

2.根据权利要求1所述的交流变频器通用的微型机械式自动稳速器，其特征是上述的转速设定微型直流稳速电机动(1)也能改用微型步进电动机。

3.根据权利要求1所述的交流变频器通用的微型机械式自动稳速器，其特征是上述的测速链轮(10)只适合在低速时用，而在高速时必须把测速链轮(10)改为测速齿轮。

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