一種智能變頻振動電機的製作方法

2023-05-07 10:07:26 1

本發明涉及振動機械領域，特別是一種智能變頻振動電機。

背景技術：

振動電機的應用領域越來越廣泛，各種各樣的振動機械層出不窮。一些振動機械由於工作需求，需要調整不同的激振力，同時也需要具有隔爆性能，然而傳統的振動電機是通過調節激振塊的夾角來完成激振力的調節，這種調節方式非常的不方便，那麼就需要用變頻器，通過調頻來改變振動電機的激振力，現有的變頻器在參數設置的時候很複雜，給用戶帶來不便。

目前振動電機市場還沒有專用的變頻振動電機出現，但隨著國家對節能減排的要求提高，以及變頻驅動相對工頻控制的優勢，在未來振動電機配備專用變頻器將會成為趨勢。因此，有必要設計一種智能變頻振動電機，能夠在指定頻率範圍內調節，實現方便、快捷的調節激振力，同時具有防爆功能，自適應功能，滿足多種工況需求。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是：提供一種智能變頻振動電機，其能夠在振動電機不停機的情況下，實現無級調節振動電機的激振力，滿足振動機械工作需求。

本發明解決其技術問題採用以下的技術方案：

本發明提供的智能變頻振動電機，包括三相異步變頻振動電機和與之配套使用的智能變頻振動電機專用控制器。所述智能變頻振動電機專用控制器由變頻控制器、智能控制系統、振動傳感器和遙控器組成，其中：振動傳感器裝在振動設備上，智能控制系統用於控制多段頻率循環運行，遙控器用於隨時啟動、停止電機及檢測使用頻率和調節所需頻率。

所述的變頻控制器，其設有2kw～4kw、10ω～20ω的制動電阻。

所述的遙控器，採用無線wifi遙控器，控制範圍為50-100米，設有數顯屏幕，以及有啟動、停止、上調、下調控制按鈕；該遙控器控制命令與變頻控制器的面板命令相結合，實現調節和觀察智能變頻振動電機運行頻率。

所述的三相異步變頻振動電機，有臥式、立式、側板式或細長結構，均設有機座，機座兩端設有端蓋，端蓋內設有軸承，機座內設有有繞組定子鐵芯、轉子，轉子兩端分別安裝有激振塊。

所述的三相異步變頻振動電機，其端蓋的止口上，機座的出線處，以及三相異步變頻振動電機內部的軸承內蓋和軸套上，均設有隔爆面。

所述的三相異步變頻振動電機，用於30-80hz調頻，電壓等級為380v或660v，控制器功率段1.5kw-55kw，電機功率段0.2kw-18kw，配有振動傳感器，顯示振幅；有自適應功能，針對不同工況，尋找最佳頻率，使系統處於最佳的運行狀態；保存3組設定頻率，可對每段頻率設定運行時間，或實現2段或3段頻率循環運行。

所述的振動傳感器採用tsv-01型振動傳感器。

所述的智能控制系統，採用plc可編程控制器。

所述的變頻控制器，設有振動傳感器、遙控器、電機接線端子6個，用於單獨或同時控制2-6臺振動電機。

本發明提供的上述的智能變頻振動電機，其在多種振動工況中應用，包括不停機自動調節激振力，在給定頻率範圍無級調節激振力，或者防爆場合中應用。

本發明與現有技術相比具有以下的主要優點：

第一，電控櫃結構尺寸減少，方便安裝；電控櫃接觸器等元件減少，減少電氣故障點，維護方便。

第二，控制器功率段1.5kw-55kw，電機功率段0.2kw-18kw，頻率在30～80赫茲內可調。

第三，啟動電流減少，可減少供電變壓器的容量，以及對電網的衝擊(工頻啟動為電機電流的7倍，變頻啟動最多為2倍)。

第四，穩定運行後,變頻運行在額定頻率以下時，電流要小於工頻，能節省電能，減少客戶的運行費用支出。

第五，具有直流制動能力，從工作頻率至停止時間為2～4秒。

第六，不同的結構形式，具有隔爆性能，滿足多種環境要求。

第七，可實現振動電機在不停機的情況下，對振動電機的激振力進行無級調節。

傳統的調節方式，是需要拆下振動電機的振動端罩，再對振動電機的激振塊夾角進行調節，耗時，費力。而本發明直接調節頻率來改變振動電機的激振力，提高工效，並且調節激振力準確、可靠。

第八，用戶在參數設置的時候非常方便；無線wifi遙控控制，可方便客戶現場操作；

傳統的變頻器在設置，調節的時候非常麻煩，甚至還每次設置、調節都需要看使用說明書才能正確設置、使用變頻器。而本發明採用遙控器調節或控制器面板調節，調節方式簡單易懂。

第九，可外擴電機線端子，最多可外擴6組，單獨或同時控制2-6臺振動電機。

第十，具有「自適應」功能，能夠根據不同的工況需求，來自動調整頻率，找到最佳頻率後，自動鎖定最佳頻率並記憶該頻率，下一次系統啟動，自動在最佳頻率運行，也可以至少保存3組設定頻率、振幅，可對每段頻率設定運行時間，實現2段或3段頻率循環運行。具有定時變量調頻，根據工況自動選擇一組作為最佳運行狀態。

附圖說明

圖1是臥式結構示意圖。

圖2是立式結構示意圖。

圖3是側板式結構示意圖。

圖4是細長結構示意圖。

圖5是智能變頻振動電機專用控制器平面圖。

圖6是遙控器平面圖。

圖中：1.振動端罩，2.激振塊，3.端蓋，4.軸承內蓋，5.機座，6.有繞組定子鐵芯，7.轉子，8.出線盒蓋，9.螺釘，10.墊圈，11.軸承，12.軸端擋圈，13.軸承外蓋，14.吊環，15.支座，16.數顯屏幕，17.控制按鈕，18.隔爆面。

具體實施方式

下面結合實例和附圖對本發明作進一步說明，但並不局限於下面所述內容。

本發明提供的智能變頻振動電機，主要由智能變頻振動電機專用控制器和與之相連的三相異步變頻振動電機組成。所述的智能變頻振動電機專用控制器，由變頻控制器，智能控制系統，振動傳感器和遙控器組成，其中：振動傳感器裝在振動設備上，智能控制系統用於控制多段頻率循環運行，遙控器用於隨時啟動、停止電機及檢測使用頻率和調節所需頻率。

所述的智能變頻振動電機專用控制器，外接三相電源，給三相異步變頻振動電機提供輸入電源，可以通過智能變頻振動電機專用控制器面板上或遙控器上的控制按鈕18來調節頻率，從而改變振動電機轉速，無級調節激振力大小。

所述的智能變頻振動電機專用控制器，用於30-80hz調頻，電壓電機380v、660v，控制器功率段1.5kw-55kw，電機功率段0.2kw-18kw，配有振動傳感器，顯示振幅；有自適應功能，針對不同工況，尋找最佳頻率，使系統處於最佳的運行狀態；具有3段可設頻率，且可分別對每段頻率設定運行時間，也可實現2段或3段定時循環運行。

所述的變頻控制器，是與振動電機配套使用的獨立設備，其通過電纜與振動電機相連。該變頻控制器外觀設計與通用變頻器外觀不同，主要是設有智能變頻振動電機專用控制器字樣。變頻控制器內部裝有制動電阻，該電阻阻值可以為2kw～4kw、10ω～20ω；電機接線端子，採用專用一出六端子，滿足一臺變頻器帶多臺電機的要求；配備無線wifi遙控器，控制範圍50-100米，該遙控器控制命令與控制器的面板命令相結合，該遙控器設有數顯屏幕16和控制按鈕17，便於調節和觀察智能變頻振動電機運行頻率。

所述的變頻控制器採用的是能耗制動，而制動電阻是用來消耗電機因快速停車所產生的再生電能。

所述的智能控制系統，採用plc可編程控制器。加速過程中進行電流抑制,電機啟動時，先用一個較低的頻率，再將電機的頻率迅速提升,可在加速時快速的通過設備的共振區，達到設備平穩啟動的要求，且這個過程不需要手動去調節頻率，只需要按下啟動鍵即可；當電機停機時，先將電機的頻率減小，再對電機進行能耗制動，可使不同功率電機制動電流控制在2倍額定電流範圍內，保證制動效果一致，這個過程也不需要手動調節頻率，按下停止鍵即可。

所述的振動傳感器，放置在振動設備上。該振動傳感器採用tsv-01型振動傳感器，電流信號(4～20ma)輸出到變頻控制器。

所述的三相異步變頻振動電機，根據使用環境的不同，還分為例如圖1所示的普通型三相異步變頻振動電機，以及例如圖4所示的隔爆型三相異步變頻振動電機。根據結構形式不同，分為臥式三相異步變頻振動電機、立式三相異步變頻振動電機、側板式三相異步變頻振動電機和細長機構三相異步變頻振動電機。

上述幾種結構形式的振動電機，其用於30-80hz調頻，電壓等級為380v或660v，控制器功率段1.5kw-55kw，電機功率段0.2kw-18kw，配有振動傳感器，顯示振幅；有自適應功能，針對不同工況，尋找最佳頻率，使系統處於最佳的運行狀態；保存3組設定頻率，可對每段頻率設定運行時間，或實現2段或3段頻率循環運行。

上述幾種結構形式的振動電機，其電磁方案採用以下的全新設計：(1)轉子槽型採用較大的槽口高度，提高了槽口高與槽口寬的比值，增加轉子諧波漏抗，提高電機的最大轉矩；(2)定子採用多槽和短距繞組，繞組線圈採用變頻電機專用耐電暈漆包圓銅線，提高抗高頻脈衝電壓的能力；(3)在保證轉軸撓度的前提下，儘量設計成較小的氣隙，提高電機的功率因數，減小銅耗的比例。這種結構形式的振動電機是專用的變頻振動電機，能夠使電機在變頻使用中穩定、有效的運行。

所述的臥式三相異步變頻振動電機，採用細長或短粗結構的振動電機，通過水平安裝模式裝在振動機械上，可多機組合成各種振動型式，完成多種作業需求。

所述的立式三相異步變頻振動電機，採用單法蘭結構、錘型激振塊結構的振動電機，均可以增強振幅。

所述的側板式三相異步變頻振動電機，採用扁平結構的振動電機，該電機直接安裝在振動機械的側板上，使其實現圓運動或直線運動，分別用于振動設備的不同工況需求。

所述的細長機構三相異步變頻振動電機，採用加長型殼體振動電機，其可以增加激振力作用點距離，加寬激振力傳遞的範圍(同等激振力的電機一般傳遞範圍在300mm左右，這個電機可傳遞範圍在1000mm左右)。

上述的三相異步變頻振動電機，均包括振動電機的機座5，機座5兩端設有端蓋3，端蓋3內設有軸承11，軸承11設有軸承內蓋4和軸承外蓋13，端蓋3外設有振動端罩1，機座5內設有有繞組定子鐵芯6，有繞組定子鐵芯6的引線連至出線盒內，用於連接智能變頻振動電機專用控制器，出線盒蓋8用螺釘9和墊圈10連接在出線盒上，用於出線盒內部的防水防塵，有繞組定子鐵芯6內設有轉子7，轉子7兩端分別與激振塊2相連，軸端擋圈12安裝於轉子7的兩端，以防激振塊鬆動甩出。

所述立式結構的三相異步變頻振動電機，除了具有上述三相異步變頻振動電機的結構外，還設有吊環14，便於該振動電機安裝。

所述細長結構的三相異步變頻振動電機，除了具有上述三相異步變頻振動電機的結構外，還設有支座15，用於加長振動電機的激振力傳遞。

所述隔爆型三相異步變頻振動電機，是在其端蓋3的止口上，機座5的出線處，以及三相異步變頻振動電機內部的軸承內蓋4和軸套上，均設有隔爆面18。採用這種結構，可以隔爆。

本發明通過變頻模塊將三相交流電轉化為直流電，再輸出一個可調頻率的三相交流電，來改變振動電機的頻率。通過對鍾祥新宇機電製造股份有限公司生產的vbe-20104-b、

vbe-100634-b、vbe-52326-b和vbe-1801106-b振動電機的測試，當50hz為最大激振力的70％時，最大激振力的峰值頻率和頻率增減激振力產生的變化(表1)。

本發明提供的智能變頻振動電機，其能夠在振動電機不停機的情況下，通過改變振動電機的頻率，調節振動電機的轉速，從而實現無級調節振動電機的激振力，完成振動機械的工作需求。其工作過程如下：

三相電源連接智能變頻振動電機專用控制器，通過智能控制器將三相電源轉化為頻率可調的電源後，輸入振動電機，使振動電機有繞定子鐵芯7通電，產生旋轉磁場，帶動轉子8轉動，同時帶動轉子兩端的激振塊轉動，從而產生激振力，在振動電機運轉過程中，可通過智能變頻振動電機專用控制器調節頻率，振動電機因頻率變化，轉速改變，因而激振力隨之變化，來滿足振動機械的工作需求，滿足30-80hz調頻，多臺電機同步控制，不停機調速。另具有「自適應」功能，能夠根據不同的工況需求，來自動調整頻率，找到最佳頻率後，自動鎖定最佳頻率並記憶該頻率，下一次系統啟動，自動在最佳頻率運行，也可保存3組設定頻率，可對每段頻率設定運行時間，實現2段或3段頻率循環運行。同時能使振動電機在不停機的情況下無級調整振動電機激振力。

表1振動電機激振力頻率變化表