專利名稱：用于升降電梯的異步起動的永磁同步曳引機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于升降電梯的異步起動的永磁同步曳引機，特別涉及一種具有較大的起動力矩和較強的過載能力，于節(jié)能減排的同時也可高效且可靠地運行的異步起動的永磁同步曳引機。
背景技術(shù)：
目前市場上的升降電梯大多采用同步曳引機，由于其所需的極數(shù)多，勢必磁鋼數(shù)量、銅及鐵的用量也大，從而造成了大量的能源消耗。因此，如何使得應(yīng)用于升降電梯的曳引機可以達到節(jié)能效果并降低運行成本，成為了本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題之一。同步曳引機具有力矩大的特點，所以在電梯行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。然而，其轉(zhuǎn)速較低，如果將其轉(zhuǎn)速提高，由于來自外界的干擾相對較多(包括現(xiàn)場電壓干擾、突然之間負載增大、編碼器與電機產(chǎn)生位移、磁鋼產(chǎn)生退磁等)，所以非常容易產(chǎn)生磁崩潰，進而產(chǎn)生相當大的安全隱患。如果選用異步曳引機，雖然沒有退磁等安全隱患，運行也相對可靠，但是因為其功率因數(shù)及效率低，不符合國家節(jié)能減排的產(chǎn)業(yè)政策。因此，如何使得應(yīng)用于升降電梯的曳引機可以達到減排效果，也可以高效地、可靠地運行，也成為了本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種帶有異步起動的永磁同步曳引機，其適用于如升降電梯，具有較大的起動力矩和較強的過載能力，于節(jié)能減排的同時也可高效且可靠地運行，其結(jié)合了同步電機和異步電機的優(yōu)點，同時又有效地規(guī)避了兩者的弊端。為解決上述問題，本發(fā)明的用于升降電梯的異步起動的永磁同步曳引機，包括有:曳引機軸，其為可轉(zhuǎn)動的軸，該軸的長度可至少容納用于曳引傳動的呈扁平狀的牽引元件；套設(shè)于所述的曳引機軸上且與該曳引機軸同步旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子進一步包括有提供異步起動轉(zhuǎn)矩的起動繞組和提供同步轉(zhuǎn)速磁場的永磁體；套設(shè)于所述轉(zhuǎn)子上的定子，該定子進一步包括有提供旋轉(zhuǎn)磁場的定子鐵芯和繞組；容納所述轉(zhuǎn)子和定子的電機外殼；外設(shè)于所述曳引機軸的制動器，用以抑制所述曳引機軸的旋轉(zhuǎn)；以及曳引機架，其進一步包括支撐所述曳引機軸的成對設(shè)置的軸承座，所述軸承座提供分別與所述的電機外殼和制動器相連的連接表面。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，還包括變頻器，其裝設(shè)于所述的曳引機架而與所述的曳引機軸形成整體式結(jié)構(gòu)。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，還包括曳引機架蓋，其外設(shè)于所述的變頻器而將所述的變頻器與曳引機軸容納于其內(nèi)。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向與所述的永磁體磁化方向相互形成徑向式、切向式或混合式，從而構(gòu)成不同的磁路結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，徑向式使得轉(zhuǎn)子機械強度高且漏磁系數(shù)小。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述的曳引機軸包括:電機軸，其外周面凹設(shè)有鍵槽，所述的轉(zhuǎn)子通過該鍵槽與所述的電機軸相連；以及驅(qū)動軸，其兩端由所述的成對設(shè)置的軸承座支撐，一端通過花鍵與所述的電機軸相連且通過所述的一軸承座的連接表面連接所述的電機外殼，另一端通過所述的另一軸承座的連接表面連接有制動器。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述的驅(qū)動軸的兩端于其外側(cè)通過卡簧與所述的曳引機架的兩端相連，用以消除驅(qū)動軸于軸向產(chǎn)生的滑動位移。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述的曳引機軸為包括電機軸和驅(qū)動軸的單一整體式結(jié)構(gòu)，所述的電機軸位于中部，所述的驅(qū)動軸延伸于所述電機軸的兩端。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述的電機軸的兩端由所述的成對設(shè)置的軸承座支撐，于所述的軸承座的連接表面連接有制動器。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述的驅(qū)動軸具有用于承載呈扁平狀的牽引元件的外表面，該外表面排設(shè)有與呈扁平狀的牽引元件的橫截面的外輪廓相配合的凸槽。本發(fā)明的技術(shù)效果在于，利用異步起動的永磁同步電機，既具有永磁同步電機力矩指標高(即:效率高且功率因數(shù)高)、功率密度大且過載能力強等優(yōu)點，又具有異步電機起動方便和運行可靠的優(yōu)點。異步起動后進入同步運行模式，在實現(xiàn)高速運行的同時，一旦電機因外界干擾發(fā)生磁崩潰或同步解體，則電機自動轉(zhuǎn)入異步模式，大大提高了電梯的安全性。本發(fā)明的技術(shù)效果也在于，有效地規(guī)避了同步電機和異步電機的弊端，與異步電機相比，經(jīng)實驗證明，其功率因數(shù)接近于1，效率相比異步電機也大幅提高。與同步曳引機相t匕，異步起動的永磁同步曳引機極數(shù)大大減少，轉(zhuǎn)速也大幅提高。由于極數(shù)的大量減少，使得磁鋼數(shù)量、銅及鐵的用量也大幅減少。本發(fā)明的技術(shù)效果也在于，在符合鋼絲繩與輪徑不小于40倍的限制下，大大減小了曳引輪的輪徑，使電機起動轉(zhuǎn)矩降低，功率減小。本發(fā)明的技術(shù)效果也在于，可適用于呈扁平狀的牽弓I元件用以提供足夠且安全的牽引力使得轎廂提升或降低。本發(fā)明的技術(shù)效果也在于，通過變頻器有效地控制了異步起動的永磁同步電機的運行速度，從而避免了電機于起動后產(chǎn)生的反電動勢導致瞬間進入同步狀態(tài)。本發(fā)明的技術(shù)效果也在于，不僅將電機軸與電動機結(jié)合成一個整體安裝于曳引機架上，更是將變頻器也可安裝在曳引機架上，使得整個裝置整體性更強，集成化程度更高。這樣，將傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)由原先的單獨的控制柜整體移至井道，減少了外圍的電源連接線，也有效地減少了外部干擾，同時還大大降低了安裝難度。


下面結(jié)合附圖和較佳實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。圖1是本發(fā)明的用于升降電梯的異步起動的永磁同步曳引機的第一較佳實施方式平面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1的分解結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是帶有制動器的第一較佳實施方式的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明的用于升降電梯的異步起動的永磁同步曳引機的第二較佳實施方式平面結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是圖4的立體結(jié)構(gòu)示意圖。第一較佳實施方式:10曳引機軸11電機軸12驅(qū)動軸111卡簧121凸槽20 電機21轉(zhuǎn)子22定子30制動器40曳引機 架41第一軸承座 42第二軸承座43軸承411電機連接面 421制動器連接面51花鍵52法蘭盤60變頻器70曳引機架蓋第二較佳實施方式:11’電機軸12’驅(qū)動軸12Γ 凸槽20’ 電機30’制動器40’曳引機架41’第一軸承座 42’第二軸承座43’軸承
具體實施例方式請參考圖1至圖3，本發(fā)明的第一較佳實施方式的用于升降電梯的異步起動的永磁同步曳引機包括曳引機軸10、驅(qū)動曳引機軸10繞軸線旋轉(zhuǎn)的電機20以及支撐曳引機軸的曳引機架40。曳引機軸10包括套設(shè)于電機10中的電機軸11和與之相連的為曳引機架40所支撐著的驅(qū)動軸12。優(yōu)選地，電機軸11與驅(qū)動軸12之間通過花鍵51相連，從而實現(xiàn)同步且同向旋轉(zhuǎn)。曳引機架40與電機20之間可直接相連，也可通過法蘭盤52相連。電機20包括套設(shè)于電機軸11上且與該電機軸11同步旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子21以及套設(shè)于轉(zhuǎn)子21的定子22。轉(zhuǎn)子21包括有永磁體和起動繞組，定子22包括有定子鐵芯和繞組，其中，起動繞組提供異步起動轉(zhuǎn)矩，永磁體提供同步轉(zhuǎn)速磁場，定子鐵芯和繞組提供旋轉(zhuǎn)磁場。永磁體位于轉(zhuǎn)子上，隨轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)，在氣隙中產(chǎn)生一個永磁旋轉(zhuǎn)磁場，其轉(zhuǎn)速即為電動機轉(zhuǎn)速。所述的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向與所述的永磁體磁化方向相互形成徑向式、切向式或混合式，從而構(gòu)成不同的磁路結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，徑向式使得轉(zhuǎn)子機械強度高且漏磁系數(shù)小。驅(qū)動軸12與曳引機架40相連的外側(cè)兩端設(shè)有卡簧111，用以消除驅(qū)動軸12于旋轉(zhuǎn)過程中所產(chǎn)生的軸向位移。
用以支撐驅(qū)動軸12的曳引機架40包括有成對設(shè)置的第一軸承座41和第二軸承座42，各軸承座均包括有軸承43，該軸承43旋轉(zhuǎn)地支撐驅(qū)動軸12并用以消除驅(qū)動軸12于旋轉(zhuǎn)過程中所產(chǎn)生的軸向位移。驅(qū)動軸12具有用于承載呈扁平狀的牽引元件的外表面，該外表面排設(shè)有與牽引元件的橫截面的外輪廓相配合的凸槽121，該凸槽可使得工作狀態(tài)中的牽引元件限位于外表面而防止其軸向移動。牽引元件隨著驅(qū)動軸12旋轉(zhuǎn)而提升或降低轎廂。第一軸承座41形成有電機連接面411，電機20通過螺栓連接至該電機連接面411，從而固定于曳引機架40 ;第二軸承座42形成有制動器連接面421，其連接有制動器30，用以對旋轉(zhuǎn)中的驅(qū)動軸12施加制動力。該異步起動的永磁同步曳引機還包括有變頻器60，其裝設(shè)于曳引機架20而與所述的曳引機軸10形成整體式結(jié)構(gòu)；還包括曳引機架蓋70，其外設(shè)于變頻器60而將所述的變頻器60與曳引機軸10容納于其內(nèi)，曳引機架蓋70與曳引機架40之間通過螺栓相連。請參考圖4至圖5，本發(fā)明的第二較佳實施方式的用于升降電梯的異步起動的永磁同步曳引機包括曳引機軸、驅(qū)動曳引機軸繞軸線旋轉(zhuǎn)的電機20’以及支撐曳引機軸的曳引機架40，。曳引機軸為包括電機軸11’和驅(qū)動軸12’的單一整體式結(jié)構(gòu)，所述的電機軸11’位于中部，所述的驅(qū)動軸12’延伸于所述電機軸11’的兩端。曳引機架40’支撐著電機軸11’的兩端，其包括有成對設(shè)置的第一軸承座41’和第二軸承座42’，各軸承座均包括有軸承43’，該軸承43’旋轉(zhuǎn)地支撐電機軸11’并用以消除電機軸11’于旋轉(zhuǎn)過程中所產(chǎn)生的軸向位移。驅(qū)動軸12’具有用于承載呈扁平狀的牽引元件的外表面，該外表面排設(shè)有與牽引元件的橫截面的外輪廓相配合的凸槽121’，該凸槽可使得工作狀態(tài)中的牽引元件限位于外表面而防止其軸向移動。牽引元件隨著驅(qū)動軸12’旋轉(zhuǎn)而提升或降低轎廂。第一軸承座41’、第二軸承座42’的相向面形成有電機連接面，電機20’通過螺栓連接至該電機連接面，從而固定于曳引機架40’。第一軸承座41’、第二軸承座42’的相反面形成有制動器連接面，其連接有制動器30’，用以對旋轉(zhuǎn)中的驅(qū)動軸12’施加制動力。作為又一種實施方式，本發(fā)明的異步起動永磁同步電機也可適用于自動扶梯。以上已對本發(fā)明的較佳實施例進行了具體說明，但本發(fā)明并不限于所述實施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明創(chuàng)造精神的前提下還可作出種種的等同的變型或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.用于升降電梯的異步起動的永磁同步曳引機，其特征在于，包括: 曳引機軸，其為可轉(zhuǎn)動的軸，該軸的長度可至少容納用于曳引傳動的呈扁平狀的牽引元件； 套設(shè)于所述的曳引機軸上且與該曳引機軸同步旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子進一步包括有提供同步轉(zhuǎn)速磁場的永磁體和提供異步起動轉(zhuǎn)矩的起動繞組； 套設(shè)于所述轉(zhuǎn)子上的定子，該定子進一步包括有提供旋轉(zhuǎn)磁場的定子鐵芯和繞組； 容納所述轉(zhuǎn)子和定子的電機外殼； 外設(shè)于所述曳引機軸的制動器，用以抑制所述曳引機軸的旋轉(zhuǎn)；以及 曳引機架，其進一步包括支撐所述曳引機軸的成對設(shè)置的軸承座，所述軸承座提供分別與所述的電機外殼和制動器相連的連接表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于升降電梯的異步起動的永磁同步曳引機，其特征在于:還包括變頻器，其裝設(shè)于所述的曳引機架而與所述的曳引機軸形成整體式結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于升降電梯的異步起動的永磁同步曳引機，其特征在于:還包括曳引機架蓋，其外設(shè)于所述的變頻器而將所述的變頻器與曳引機軸容納于其內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于升降電梯的異步起動的永磁同步曳引機，其特征在于:所述的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向與所述的永磁體磁化方向相互形成徑向式、切向式或混合式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的用于升降電梯的異步起動的永磁同步曳引機，其特征在于:所述的曳引機軸包括: 電機軸，其外周面凹設(shè)有鍵槽，所述的轉(zhuǎn)子通過該鍵槽與所述的電機軸相連；以及 驅(qū)動軸，其兩端由所述的成對設(shè)置的軸承座支撐，一端通過花鍵與所述的電機軸相連且通過所述的一軸承座的連接表面連接所述的電機外殼，另一端通過所述的另一軸承座的連接表面連接有制動器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于升降電梯的異步起動的永磁同步曳引機，其特征在于:所述的驅(qū)動軸的兩端于其外側(cè)通過卡簧與所述的曳引機架的兩端相連，用以消除驅(qū)動軸于軸向產(chǎn)生的滑動位移。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于升降電梯的異步起動的永磁同步曳引機，其特征在于:所述的驅(qū)動軸具有用于承載呈扁平狀的牽引元件的外表面，該外表面排設(shè)有與呈扁平狀的牽引元件的橫截面的外輪廓相配合的凸槽。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的用于升降電梯的異步起動的永磁同步曳引機，其特征在于:所述的曳引機軸為包括電機軸和驅(qū)動軸的單一整體式結(jié)構(gòu)，所述的電機軸位于中部而所述的驅(qū)動軸延伸于所述電機軸的兩端。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于升降電梯的異步起動的永磁同步曳引機，其特征在于:所述的電機軸的兩端由所述的成對設(shè)置的軸承座支撐，于所述的軸承座的連接表面連接有制動器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于升降電梯的異步起動的永磁同步曳引機，其特征在于:所述的驅(qū)動軸具有用于承載呈扁平狀的牽引元件的外表面，該外表面排設(shè)有與呈扁平狀的牽引元件的橫截面的外輪廓相配合的凸槽。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于升降電梯的異步起動的永磁同步曳引機，包括有可容納用于曳引傳動的呈扁平狀的牽引元件曳引機軸；套設(shè)于所述的曳引機軸上且與該曳引機軸同步旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子進一步包括有提供同步轉(zhuǎn)速磁場的永磁體和提供異步起動轉(zhuǎn)矩的起動繞組；套設(shè)于所述轉(zhuǎn)子上的定子，該定子進一步包括有提供旋轉(zhuǎn)磁場的定子鐵芯和繞組；容納所述轉(zhuǎn)子和定子的電機外殼；外設(shè)于所述曳引機軸的制動器，用以抑制所述曳引機軸的旋轉(zhuǎn)；以及曳引機架。利用本發(fā)明的帶有異步起動的永磁同步曳引機，其適用于如升降電梯，具有較大的起動力矩和較強的過載能力，于節(jié)能減排的同時也可高效且可靠地運行；其結(jié)合了同步電機和異步電機的優(yōu)點，同時又有效地規(guī)避了兩者的弊端。
文檔編號H02K21/46GK103193143SQ201310129628
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月15日
發(fā)明者黃立成, 張世勻 申請人:黃立成