自動扶梯無齒輪永磁同步驅動主機的製作方法
2023-09-18 00:49:50 1
專利名稱：自動扶梯無齒輪永磁同步驅動主機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於自動扶梯的驅動裝置，特別是一種採用多極永磁體、切向式磁路結構和氣囊式制動裝置的自動扶梯無齒輪永磁同步驅動主機，也適用於作為自動人行道的驅動主機。屬於自動扶梯和自動人行道的制動控制技術領域。
背景技術：
隨著國民經濟的不斷發展，為了確保商場、車站、機場等場所的人員流動的迅速、 安全，自動扶梯作為主要交通工具之一，應能滿足運行快捷、節能、環保、安全、易維護等多元化的需要。傳統的自動扶梯採用具有蝸論蝸杆減速機構的異步電機曳引機作為驅動主機，效率較低。在機械傳動裝置中，蝸輪蝸杆傳動系統雖然具有傳動比大的優點，但因其存在效率低，耗能大，運行噪聲大、齒輪箱需要潤滑等缺點，故影響其應用。一般，蝸輪蝸杆機構的傳動效率在60 75%，約有超過30%的電能都被浪費掉，運行效率非常低。據報導，因現代控制理論與技術的發展和永磁電動機設計製造技術的進步，故對自動扶梯的設計和製造要求也越來越高，因此，使自動扶梯曳引機的傳動系統在振動、噪音和低速平穩運行等性能方面都得到了改善。如專利公告號為CN101222162A的「永磁同步扶梯曳引機」，在永磁同步主機與驅動輪之間採用了多級減速齒輪；公告號為CN201151604Y的「自動扶梯」，採用了圓柱斜齒輪；專利公開號為CN101293614A的「自動扶梯或自動人行道驅動裝置」，採用了行星齒輪箱；公告號CN1313352C的「永磁同步電機驅動自動扶梯及自動人行道的盤車裝置」； 也具有行星齒輪機構。這些公開的內容中都同樣存在因採用減速齒輪箱(主要採用斜齒輪、 行星齒輪傳動)而降低整個系統的運行效率，噪聲大、潤滑油的汙染等問題，並且斜齒輪、行星齒輪存在加工工藝複雜，成本高，維護費用高等缺陷。現有自動扶梯採用的異步電機同步轉速較高，一般為IOOOrpm，實現安全標準中關於空載、有載時向下運行制停距離的要求比較容易。但採用永磁同步驅動主機後的自動扶梯及人行道的傳動系統固有慣量相對有載， 特別是滿載時的慣量而言較小。根據新版歐洲標準Em 15-1 2008《自動扶梯和自動人行道的製造與安裝安全規範》中的要求，關於制停距離範圍的規定速度為0. 5m/s時，制停距離應在0. 2 1. Om0因此，要滿足安全標準中關於制停距離範圍的要求，必須對現有的驅動制動裝置或制動控制方法進行改進和完善。
發明內容
本發明的目的是提供一種改進的自動扶梯無齒輪永磁同步驅動主機，解決了現有技術存在的運行效率低、噪聲大、潤滑油汙染等問題，其結構設計合理、緊湊，機房佔用空間小，維護方便，過載能力強，降低電能損耗，噪音低，減少環境汙染，顯著提高運行效率和降低製造、維護成本。本發明所採用的技術方案是該自動扶梯無齒輪永磁同步驅動主機包括帶有抱閘制動裝置的永磁同步電動機及其帶動的扶梯鏈輪驅動裝置，其技術要點是所述永磁同步電動機的轉子採用極數範圍為12 30的多極永磁體的切向式磁路結構，所述永磁體插入槽端面為T形的轉子鐵心中，定子採用斜槽鐵心和分數槽繞組結構，所述扶梯鏈輪驅動裝置通過鏈條與大鏈輪連接的小鏈輪直接連接到所述永磁同步電動機的驅動軸。所述驅動軸的軸端固定有旋轉編碼器，旋轉編碼器外部設置編碼器防護蓋。所述抱閘制動裝置的制動臂與制動座之間設置帶有排氣節流閥的氣囊機構，所述氣囊機構的出氣口設置速度調節閥。本發明具有的優點及積極效果是由於本發明永磁同步電動機的轉子採用極數範圍為12 30的多極永磁體的切向式磁路結構，永磁體插入槽端面為T形的轉子鐵心中，定子採用斜槽鐵心和分數槽繞組結構，可以增強啟動作用，動、穩態性能好；一個極距下的磁通由相鄰兩個磁極並聯提供，可得到更大的每極磁通，在低轉速運行時能輸出高轉矩。因此，其結構設計合理、緊湊，過載能力強，降低電能損耗，具有維護方便，噪音低，減少環境汙染，顯著提高運行效率和降低製造、維護成本的特點。又因小鏈輪直接連接到永磁同步電動機的輸出軸上，省去了傳動齒輪箱，減少了潤滑油的使用，電動機機座同時作為主機機座， 直接固定在扶梯機房內，故顯著減小了體積和整機質量，其安裝調節方便，機房佔用空間小，極大地改善了自動扶梯機房的安裝環境。本發明解決了現有技術存在的運行效率低、噪聲大、潤滑油汙染等問題。經實際檢測表明該裝置工作過程中的磁場由永磁體產生，節省了異步電動機工作過程中的勵磁電流，電機功率因數接近於1，在低速狀態下也能輸出很大的轉矩，其在各個工作狀況下的效率基本一致；本發明的應用可以滿足GB16899及ENl 15關於制停距離範圍的相應標準規定的要求。可使自動扶梯工作效率能達到0. 8 0. 9，與普通扶梯相比效率可提高40% 50%。
以下結合附圖對本發明作進一步描述。
圖1是本發明的一種具體結構示意圖2是圖1中永磁同步電動機的一種結構示意圖。圖3是圖2的側視圖。圖4是圖3中的氣囊機構的一種結構示意圖。圖中序號說明1永磁同步電動機、2小鏈輪、3鏈條、4大鏈輪、5機座、6驅動軸、7 制動輪、8制動臂、9永磁體、10定子鐵心、11轉子、12旋轉編碼器、13制動塊、14制動座、15 氣囊機構、16速度調節閥、17制動器頂杆。
具體實施例方式根據圖1 4詳細說明本發明的具體結構。該自動扶梯無齒輪永磁同步驅動主機，固定在自動扶梯的上機房內，電機座作為主機機座與機房底部橫梁用螺絲直接連接。它包括帶有抱間制動裝置的永磁同步電動機1及其帶動的扶梯鏈輪驅動裝置。其中扶梯鏈輪驅動裝置採用通常由鏈條3連接的大鏈輪4與小鏈輪2的結構。把小鏈輪2直接連接到永磁同步電動機1的驅動軸6上，通過鏈條3和大鏈輪4帶動扶梯運行。該永磁同步電動機 1的驅動軸6即是主機的驅動輸出軸，永磁同步電動機與小鏈輪中間沒有齒輪箱減速機構， 主機結構簡單，成本降低，運行效率高，降低電能損耗，降低噪聲，實現主機免維護。其中永磁同步電動機轉子11採用多極永磁體的切向式磁路結構，極數範圍為12 30。永磁體9插入槽端面為T形的轉子鐵心10中，定子鐵心10採用斜槽結構，定子繞組採用分數槽繞組結構。永磁體9插入槽端面為T形結構的轉子鐵心中，用矩形永磁體9嵌入轉子鐵心內部， 提高了安全可靠性，隨著轉速和容量的增大，特別是內轉子結構，永磁體9的安裝、固定尤為重要；並且切向磁路結構中永磁體9並聯作用，有兩個永磁體截面對氣隙提供每級磁通， 提高氣隙磁密，尤其在極數較多時更為突出，所以啟動轉矩大於徑向磁路，同時用矩形永磁體9替代常規的瓦形永磁體，減小了永磁體9的線切割工時和用量。定子鐵心10的斜槽能夠消除齒槽轉矩，減小轉矩脈動，分數槽繞組能使定子齒和轉子11各磁極相互錯開，從而減小了定位轉矩和齒槽轉矩；能削弱磁極磁場非正弦分布所產生的高次諧波電勢；能有效地削弱齒諧波電勢的幅值，改善電動勢的波形；減小了因氣隙磁導變化引起的每極磁通的脈振幅值，減少了磁極表面的脈振損耗。 抱閘制動裝置的制動臂8通過制動塊13直接作用於制動輪7的外周，具有響應速度快，制動轉矩大的優點。驅動軸6的一端直接組裝有制動輪7，制動輪7與組裝在機座 5上的制動臂8和電磁製動器組成抱間制動裝置。驅動軸6的另一軸端固定有旋轉編碼器 12，由旋轉編碼器12組成的速度位置檢測系統，可以使自動扶梯速度控制精確。旋轉編碼器12外部設置編碼器防護蓋，該防護蓋還作為後端蓋的外蓋，起到定位後軸承的作用。抱閘制動裝置的制動臂8與制動座14之間設置帶有排氣節流閥的氣囊機構15，氣囊機構15 的出氣口設置速度調節閥16，可通過速度調節閥16調整氣囊機構15內的壓力，達到控制抱閘制動裝置的制動臂8動作速度的目的，從而保證了關於制停距離範圍的要求。氣囊機構 15上的排氣節流閥在彈簧作用下進行充氣，充氣時排氣節流閥不起作用，在排氣時，排氣節流閥起作用，使排氣所用的時間大於充氣的時間。氣囊機構15腔室的進氣口大，出氣口小， 當抱閘制動裝置打開時能夠無延時動作；當抱閘制動裝置閉合時，進氣口關閉，可以通過速度調節閥16調整出氣口的大小，從而調整氣囊機構15腔室內的壓力變化，來控制制動臂8 制動力變化的快慢，從而實現滿足制停距離的要求。
權利要求
1.一種自動扶梯無齒輪永磁同步驅動主機，包括帶有抱間制動裝置的永磁同步電動機及其帶動的扶梯鏈輪驅動裝置，其特徵在於所述永磁同步電動機的轉子採用極數範圍為 12 30的多極永磁體的切向式磁路結構，所述永磁體插入槽端面為T形的轉子鐵心中，定子採用斜槽鐵心和分數槽繞組結構，所述扶梯鏈輪驅動裝置通過鏈條與大鏈輪連接的小鏈輪直接連接到所述永磁同步電動機的驅動軸。
2.根據權利要求1所述的無齒輪永磁同步扶梯驅動主機，其特徵在於所述驅動軸的軸端固定有旋轉編碼器，旋轉編碼器外部設置編碼器防護蓋。
3.根據權利要求1所述的無齒輪永磁同步扶梯驅動主機，其特徵在於所述抱間制動裝置的制動臂與制動座之間設置帶有排氣節流閥的氣囊機構，所述氣囊機構的出氣口設置速度調節閥。
全文摘要
一種改進的自動扶梯無齒輪永磁同步驅動主機，解決了現有技術存在的運行效率低、噪聲大、潤滑油汙染等問題，包括帶有抱閘制動裝置的永磁同步電動機及其帶動的扶梯鏈輪驅動裝置，其特徵在於所述永磁同步電動機的轉子採用極數範圍為12～30的多極永磁體的切向式磁路結構，所述永磁體插入槽端面為T形的轉子鐵心中，定子採用斜槽鐵心和分數槽繞組結構，所述扶梯鏈輪驅動裝置通過鏈條與大鏈輪連接的小鏈輪直接連接到所述永磁同步電動機的驅動軸。其結構設計合理、緊湊，機房佔用空間小，維護方便，過載能力強，降低電能損耗，噪音低，減少環境汙染，顯著提高運行效率和降低製造、維護成本。
文檔編號B66B23/02GK102161455SQ20111004659
公開日2011年8月24日 申請日期2011年2月28日 優先權日2011年2月28日
發明者於鳳軍, 張飛, 李振才, 王巖卿, 王福強 申請人:瀋陽博林特電梯股份有限公司