一种具有调节齿轮的一体化变频电机的制作方法

1.本发明涉及钻孔机技术领域，具体为一种具有调节齿轮的一体化变频电机。


背景技术：

2.南极洲是一块长期冰雪封盖的大陆，蕴藏着丰富的矿产资源。钻探是南极考察的重要方法之一。钻探的目的是：
①
取出原始冰心、冰屑，研究古冰层中的古生物、古微生物等，以查明古气候条件下的"凝结纪录"；
②
对南极地质学、矿物学、大气物理学、古气候学等进行综合研究；
③
勘探地质矿产资源。
3.由于南极洲十分寒冷，现有的电机需要事先预热，以提高功率；钻头由于低温强度也会变低，因此也需要事先预热，同时需要不断关注钻头温度，防止电机高温功率提升过高，或者钻头低温变脆，让钻头断裂。因此，设计可以自动预热电机和钻头，自动调整电机和钻头温度平衡并具有钻头保护功能的一种带有调节齿轮的一体化变频电机是很有必要的。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种具有调节齿轮的一体化变频电机，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种具有调节齿轮的一体化变频电机，包括钻孔机，所述钻孔机包括外壳，所述外壳内设置有电机，所述电机输出轴设置有主动齿轮，所述主动齿轮啮合有从动齿轮，所述主动齿轮和从动齿轮组合为齿轮泵，所述齿轮泵输入口管道连接有传热油箱，所述传热油箱内设置有传热油，所述传热油为低比热容液体，所述齿轮泵输出口管道连接有流量阀，所述主动齿轮旋转轴上设置有联动装置，所述联动装置下侧设置有钻头，所述联动装置内设置有发热装置。
6.根据上述技术方案，所述流量阀包括流量阀外壳，所述流量阀外壳一侧设置有流量阀入口，所述流量阀入口设置有流量阀弹性囊，所述流量阀外壳底部设置有高流量出水口和低流量出水口，所述高流量出水口和低流量出水口分别设置有高流量球和低流量球，所述高流量球和低流量球内分别设置有高流量弹性球和低流量弹性球，所述流量阀弹性囊内部与高流量球内部管道连接，所述流量阀弹性囊与高流量球内部均设置有低密度液体，所述高流量弹性球内部与低流量球内部管道连接，所述高流量弹性球内部与低流量球内部设置有高密度液体，所述低流量弹性球内设置有液压油。
7.根据上述技术方案，所述发热装置包括压差阀，所述压差阀包括压差阀管道，所述压差阀管道设置于钻头末端，所述压差阀管道外套设有四组旋转发热装置，所述旋转发热装置包括若干旋转套，所述旋转套外均套设有旋转摩擦块，所述旋转套和旋转摩擦块之间设置有若干扇叶，相邻的所述扇叶倾斜方向相反，所述旋转发热装置外套设有固定管。
8.根据上述技术方案，所述固定管两端分别与钻头和电机内部的加热管路管道连接，所述流量阀的低流量出水口与固定管靠近钻头一侧管道连接。
9.根据上述技术方案，所述压差阀管道两侧均设置有大弹性球，所述大弹性球内部
均设置有小弹性球，所述大弹性球均与另一个压差阀的小弹性球内部管道连接，所述钻头和电机内部均设置有感热槽，所述感热槽分别与临近的大弹性球内部管道连接，所述大弹性球、小弹性球和感热槽内均设置有导热液体，所述压差阀管道中间的内壁与高流量出水口管道连接，所述压差阀管道中间的内壁还通过压力阀与外壁管道连接。
10.根据上述技术方案，所述大弹性球、小弹性球均由隔热效果好的耐寒橡胶材料制成，所述大弹性球内壁设置有弹性网，所述压差阀管道两端均通过单向阀与固定管靠近该端的内壁管道连接。
11.根据上述技术方案，所述压差阀管道内壁设置有弹性环囊，所述弹性环囊与另一侧的大弹性球内部管道连接。
12.根据上述技术方案，所述弹性环囊包括电机弹性环囊和钻头弹性环囊，所述电机弹性环囊和钻头弹性环囊均包括弹性环，所述弹性环内部外圈均设置有若干配重块，所述钻头弹性环囊的配重块与弹性环内部内圈之间均在电机旋转方向的相反斜方向设置有伸缩杆和弹簧，所述电机弹性环囊的弹性环外套设有弹性绳。
13.根据上述技术方案，所述联动装置包括传动套，所述传动套设置于主动齿轮旋转轴上，所述传动套内壁与固定管外壁转动连接，所述固定管外壁设置有若干滚珠，所述传动套内壁设置有若干滚珠槽，所述滚珠槽之间设置有若干弹性卡块，所述弹性卡块为中空结构，所述滚珠卡在弹性卡块之间。
14.根据上述技术方案，所述低流量弹性球内部与弹性卡块内部管道连接。
15.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明，
16.(1)通过设置有流量阀和旋转发热装置，当流量较小时，仅有低流量球浮起，导通低流量出水口，当流量较大时，高流量球浮起导通高流量出水口，起到了根据液体的流量开启不同出水口的效果，在流量较小时说明传热油和电机温度过低，进入快速升温的管路，在流量较大时说明传热油和电机温度足够，进入加热钻孔机整体的管路，起到自动调整传热油流向，以适应不同工作阶段的效果；
17.(4)通过设置有压差阀，钻头和电机温差不大时，对钻头和电机同时均等加热的效果，保证电机的功率和钻头的强度，当钻头或电机温度过低时，自动调整固定管的传热油入口，增加流向温度较低方向的传热油的热量，优先为温度较低一侧加热，以便快速提升电机的功率和钻头的强度，达到了自动平衡电机的功率和钻头的强度的效果，使钻孔机工作效率和强度平稳提升；
18.(3)通过设置有弹性环囊，在电机刚启动时，自动将传热油导向电机，电快速加热电机，增大功率，在电机达到合适功率带动钻头旋转后，当钻头和电机温差不大时，传热油正常导向两端，均等加热，当一侧温度过低时，将更多的传热油导向温度较低的一侧，进一步提升温度较低一侧的加热效率，避免钻头硬度不足或电机功率下降；
19.(4)通过设置有联动装置，在电机通过联动装置带动钻头和发热装置旋转时，由弹性卡块卡住滚珠带动钻头旋转，在冰层过硬时，滚珠可以压下弹性卡块，发生空转，达到了自动保护钻头的效果；
20.(5)通过将低流量弹性球与弹性卡块管道连接，可以使弹性卡块强度和传热油流速成正比，在钻孔机刚启动时，电机仅带动齿轮泵输送传热油，全力加热电机，提升电机功率，在电机达到合适温度后，弹性卡块强度也能够轻微带动钻头旋转，之后随着电机和钻头
的升温，传热油的流速和钻头的硬度逐步提高，弹性卡块强度也随之提高，使联动装置对钻头的空转发生力可以随着钻头的硬度一起上升，在保证钻孔效率的同时根据钻头的硬度自动调整保护措施的启动时机。
附图说明
21.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
22.图1是本发明的整体结构示意图；
23.图2是本发明的内部管路示意图；
24.图3是本发明的流量阀和联动装置结构示意图；
25.图4是本发明的压差阀结构示意图；
26.图5是本发明的旋转发热装置结构示意图；
27.图6是本发明的弹性环囊结构示意图；
28.图中：1、钻孔机；11、外壳；12、电机；13、主动齿轮；14、从动齿轮；15、齿轮泵；16、钻头；2、流量阀；21、流量阀外壳；22、流量阀弹性囊；23、高流量球；24、低流量球；25、高流量弹性球；26、低流量弹性球；3、联动装置；31、传动套；32、滚珠；33、滚珠槽；34、弹性卡块；4、发热装置；41、压差阀；411、压差阀管道；412、大弹性球；413、小弹性球；414、感热槽；42、旋转发热装置；421、旋转套；422、旋转摩擦块；423、扇叶；43、固定管；44、弹性环囊；44
‑
1、电机弹性环囊；44
‑
2、钻头弹性环囊；441、弹性环；442、配重块。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.请参阅图1
‑
6，本发明提供技术方案：如图1，一种具有调节齿轮的一体化变频电机，包括钻孔机1，钻孔机1包括外壳11，外壳11内设置有电机12，电机12输出轴设置有主动齿轮13，主动齿轮13啮合有从动齿轮14，主动齿轮13和从动齿轮14组合为齿轮泵15，齿轮泵15输入口管道连接有传热油箱，传热油箱内设置有传热油，传热油为低比热容液体，齿轮泵15输出口管道连接有流量阀2，主动齿轮13旋转轴上设置有联动装置3，联动装置3下侧设置有钻头16，联动装置3内设置有发热装置4，电机12可以通过联动装置3带动钻头16钻孔冰层，同时通过齿轮泵1抽取流量阀2可以在电机12刚启动时，通过发热装置4为电机预热，在电机12达到合适温度时再改变流向，为钻头16和电机12同时加热，联动装置3则根据电机12的温度自动启闭电机12和钻头16之间俺的传动，防止钻头断裂，传热油可以快速被加热并将热量传递给电机12和钻头16；
31.如图3，流量阀2包括流量阀外壳21，流量阀外壳21一侧设置有流量阀入口，流量阀入口设置有流量阀弹性囊22，流量阀外壳21底部设置有高流量出水口和低流量出水口，高流量出水口和低流量出水口分别设置有高流量球23和低流量球24，高流量球23和低流量球24内分别设置有高流量弹性球25和低流量弹性球26，流量阀弹性囊22内部与高流量球23内
部管道连接，流量阀弹性囊22与高流量球23内部均设置有低密度液体，高流量弹性球25内部与低流量球24内部管道连接，高流量弹性球25内部与低流量球24内部设置有高密度液体，低流量弹性球26内设置有液压油，传热油在进入流量阀外壳21内时，会冲击流量阀弹性囊22，挤压流量阀弹性囊22内的低密度液体，低密度液体进入高流量球23挤压高流量弹性球25，高流量弹性球25内的高密度液体挤压进入低流量球24，挤压低流量弹性球26排出液压油，使高流量球23密度降低，同时低流量球24密度升高，当流量较小时，传热油的冲击力较小，高流量球23和低流量球24密度变化也较小，仅有低流量球24浮起，导通低流量出水口，当流量较大时，传热油的冲击力较大，高流量球23和低流量球24密度变化也较大，使高流量球23浮起导通高流量出水口，起到了根据液体的流量开启不同出水口的效果；
32.如图5，发热装置4包括压差阀41，压差阀41包括压差阀管道411，压差阀管道411设置于钻头16末端，压差阀管道411外套设有四组旋转发热装置42，旋转发热装置42包括若干旋转套421，旋转套421外均套设有旋转摩擦块422，旋转套421和旋转摩擦块422之间设置有若干扇叶423，相邻的扇叶423倾斜方向相反，旋转发热装置42外套设有固定管43，当传热油流入固定管43时，可以通过扇叶423带动的相邻旋转摩擦块422朝不同的方向旋转，摩擦产生热量，加热传热油，再由传热油将热量传递给钻头16和电机12，同时通过调整传热油输入位置，可以使流向两侧的传热油经过不同数量的旋转发热装置42，使钻头16和电机12可以受到不同的加热效率，以便对钻头16或电机12优先加热，达到了加热传热油的效果，通过传热油将热量传递至钻头16和电机12，提高电机12的功率和钻头16的硬度，通过调整传热油输入位置，可以改变流向两侧的传热油的加热效率，以便对钻头16或电机12优先加热；
33.如图2，固定管43两端分别与钻头16和电机12内部的加热管路管道连接，流量阀2的低流量出水口与固定管43靠近钻头16一侧管道连接，在钻孔机1刚启动时，由于低温，电机12功率较低，传热油液较为粘稠，传热油流动较慢，会从流量阀2的低流量出水口流出，流至固定管43靠近钻头16一侧，流向电机12的传热油通过所有的旋转发热装置42，通过旋转发热装置42为传热油和电机12加热，减弱热油液的粘稠度，让热油液更容易流动，增加电机12的功率，同时提高齿轮泵15的功率，达到了在刚启动钻孔机1时，优先加热传热油和电机12，快速提高电机12的功率和传热油的传热效率，以便后续对钻孔机1整体的加热，快速启动钻孔机1；
34.如图2和图4，压差阀管道411两侧均设置有大弹性球412，大弹性球412内部均设置有小弹性球413，大弹性球412均与另一个压差阀41的小弹性球413内部管道连接，钻头16和电机12内部均设置有感热槽414，感热槽414分别与临近的大弹性球412内部管道连接，大弹性球412、小弹性球413和感热槽414内均设置有导热液体，压差阀管道411中间的内壁与高流量出水口管道连接，压差阀管道411中间的内壁还通过压力阀与外壁管道连接，通过小弹性球413，可以将一侧大弹性球412内的液压油和油压传递至另一侧大弹性球412内，并避免两侧液压油的热量传递，在传热油和电机12加热到合适温度时，传热油完全溶解，电机12也快速转动，传热油快速流动，此时传热油会从流量阀2的高流量出水口流出，进入压差阀管道411中间，若钻头16和电机12温差不大，大弹性球412可以将压差阀管道411两端堵住，传热油在大弹性球412间堆积，最后从压力阀流出，让流向钻头16和电机12的传热油经过相同数量的旋转发热装置42，达到了在钻头16和电机12温差不大时，对钻头16和电机12同时均等加热的效果，保证电机12的功率和钻头16的强度；
35.如图2，大弹性球412、小弹性球413均由隔热效果好的耐寒橡胶材料制成，大弹性球412内壁设置有弹性网，压差阀管道411两端均通过单向阀与固定管43靠近该端的内壁管道连接，大弹性球412和小弹性球413可以在寒冷环境下保持弹性，而弹性网在寒冷环境下会失去弹性，变得较为坚硬，当钻头16和电机12温差不大时，两侧弹性网的弹性相同，大弹性球412的挤压力和小弹性球413的膨胀力可以相互抵消，使传热油可以在大弹性球412间堆积，而当钻头16或电机12温度较高时，该侧的大弹性球412内的弹性网较软，更容易被挤压，而另一侧弹性网较硬，可以抵消更多的传热油挤压力，使温度较高一侧的大弹性球412可以克服小弹性球413的膨胀力被挤压压扁，导通该端的压差阀管道411，使液压油从靠近温度较高一侧的固定管43内壁输入，使流向另一端的传热油可以经过更多的旋转发热装置42，达到了当钻头16或电机12温度过低时，发热装置4会自动调整固定管43的传热油入口的效果，增加流向温度较低方向的传热油的热量，优先为温度较低一侧加热；
36.如图2和图4，压差阀管道411内壁设置有弹性环囊44，弹性环囊44与另一侧的大弹性球412内部管道连接，当钻头16和电机12温差不大时，弹性环囊44无变化，传热油正常流往两端，均等加热，当一侧大弹性球412被挤压变形的同时，另一侧的大弹性球412内液压会增大，内压同步至与变形的大弹性球412同一侧的弹性环囊44内，使该弹性环囊44增大，阻碍该侧传热油的流动，并且温差越大，弹性环囊44也越大，使更多的传热油流向温度较低的一侧，进一步提升温度较低一侧的加热效率，达到了发热装置4可以快速平衡电机12和钻头16温度的效果，在刚启动时，电机12达到合适温度后快速为钻头16加热，并在后续使用过程中避免钻头16硬度不足或电机12功率再次下降；
37.如图6，弹性环囊44包括电机弹性环囊44
‑
1和钻头弹性环囊44
‑
2，电机弹性环囊44
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1和钻头弹性环囊44
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2均包括弹性环441，弹性环441内部外圈均设置有若干配重块442，钻头弹性环囊44
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2的配重块442与弹性环441内部内圈之间均在电机旋转方向的相反斜方向设置有伸缩杆和弹簧，电机弹性环囊44
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1的弹性环441外套设有弹性绳，在电机12刚启动时，不会带动发热装置4旋转，此时配重块442不受力，弹性绳将电机弹性环囊44
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1压小，伸缩杆和弹簧则将钻头弹性环囊44
‑
2撑大，使钻孔机1刚启动时，传热油全部流向电机12，电机12可以快速加热自身，增大功率，而当发热装置4旋转时，通过配重块442的向心力和离心力，钻头弹性环囊44
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2缩小，电机弹性环囊44
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1增大，将两侧全部导通，方便发热装置4为温度较弱一侧优先加热；
38.如图3，联动装置3包括传动套31，传动套31设置于主动齿轮13旋转轴上，传动套31内壁与固定管43外壁转动连接，固定管43外壁设置有若干滚珠32，传动套31内壁设置有若干滚珠槽33，滚珠槽33之间设置有若干弹性卡块34，弹性卡块34为中空结构，滚珠32卡在弹性卡块34之间，在电机12通过联动装置3带动钻头16和发热装置4旋转时，滚珠32会挤压弹性卡块34，在冰层较软时，弹性卡块34可以卡住滚珠32，快速钻孔，而在冰层变硬时，弹性卡块34和滚珠32之间的力变大，在冰层过硬时，滚珠32可以压下弹性卡块34，发生空转，达到了自动保护钻头16的效果；
39.如图3，低流量弹性球26内部与弹性卡块34内部管道连接，低流量弹性球26内被挤压的液压油会流到弹性卡块34内，让弹性卡块34不容易被压扁，达到了弹性卡块34强度和传热油流速成正比的效果，在钻孔机1刚启动时，传热油流速最慢，弹性卡块34强度最小，电机12仅带动齿轮泵15输送传热油，全力加热电机12，提升电机12功率，在电机12达到合适温
度后，弹性卡块34强度也能够轻微带动钻头16旋转，之后随着电机12和钻头16的升温，传热油的流速和钻头16的硬度也会提高，弹性卡块34强度也随之提高，使联动装置3对钻头16的空转发生力可以随着钻头16的硬度一起上升，在保证钻孔效率的同时根据钻头16的硬度自动调整保护措施的启动时机。
40.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
41.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。