无轴承行星滚动式高频振动电机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高频振动电机技术领域，具体涉及一种通过工频电源供电，转轴的行 星运动来提高振动频率的无轴承行星滚动式高频振动电机。
【背景技术】
[0002] 目前，在高铁、地铁及城际铁路等修建过程中，都要广泛用到高频振动电机以消除 混凝土成型过程中形成的细小气隙，提高桥梁的结构强度。传统的高频振动电机主要是通 过转轴两端的偏心块产生激振力，通过改变电源频率来实现增频增速。而通常情况下，一台 普通振动电机的价格也就几百元，而与之匹配的变频器至少需要几千甚至上万元，这样就 大大增加了设备成本。此外，由于变频电源的谐波影响，以及高频电机的转速过高等原因， 会导致传统高频电机的故障率较高，通常这类电机的运行频率在150Hz以上，运行转速可达 每分钟9000至10000转，同时在轴承部位会承受较大的径向激振力，转速越高激振力越大， 经常会造成轴承部位温升过高甚至轴承爆死。因此，目前的高频振动电机存在着设备成本 较高、故障率较高、寿命不长的缺陷。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于针对传统高频振动电机的上述缺陷，提供一种能不用变频器驱 动，不用安装轴承及磁悬浮装置并可长期稳定运行的无轴承行星滚动式高频振动电机。
[0004] 本发明的目的是通过如下的技术方案来实现的：该无轴承行星滚动式高频振动电 机，包括机座、定子、转子、转轴、前后端盖;其特点是:所述转轴两轴端无轴承;所述前后端 盖的中心位置分别安装有一个内表面为圆锥形的锥形滚道，转轴两轴端外表面为与锥形滚 道锥形角度相匹配的相似圆锥形，转轴两轴端置于锥形滚道内，其配合面均做高频淬火处 理;所述转子结构采用鼠笼式结构;所述定子铁芯为非标结构，定子铁芯轴孔较大，而转子 外径较小，定、转子之间的平均气隙较锥形滚道与圆锥形转轴轴端之间的平均间隙大;定子 绕组采用双绕组结构，其中一套为启动绕组;所述定子铁芯的外圆周面上开有若干个横截 面为半圆形的纵向散热槽，所述转子端环部位安装有大散热片;所述端盖上开有散热孔，安 装于端盖外的风罩上的通风口与排风系统连通。
[0005] 具体的，所述转轴两轴端外表面和锥形滚道内表面是其直径向两外侧逐渐变小的 圆锥形。
[0006] 具体的，当振动电机通电后，所述转轴在锥形滚道上做行星无滑滚动，转轴沿锥形 滚道每滚动一周，就使电机振动一次，电机行星式振动频率满足如下计算公式：
[0008]其中，f为电机行星式滚动时的振动频率，η为电机的转速，R为锥形滚道两外侧顶 端大圆半径，r为转轴两外侧顶端小圆半径，
为行星滚动时的增速比。
[0009]本发明采用转轴两轴端与锥形滚道直接配合，利用行星滚动原理，由电机转轴两 轴端和锥形滚道之间的高速旋转敲打产生高频振动。无需提供变频电源即可达到理想的高 频振动，从而降低了成本，也避免了因高速旋转造成的故障隐患。本发明产品内部结构简 单，无轴承，无偏心，拆卸方便。从实验使用效果看，比同功率的传统高频振动电机的使用寿 命长，振动强度提高30 %，振动频率提高20 %。
[0010] 本发明与传统高频振动电机相比具有如下优越性：
[0011] (1)采用无轴承结构，大大降低了高频振动电机因转速过高造成的轴承故障隐患， 在结构上也相对简单，制造及维修都比较方便。
[0012] (2)振动效果更优于传统高频振动电机，激振力及振动频率通过锥形滚道及转轴 两端的锥度配合控制，比同功率的传统高频振动电机的使用寿命长，振动强度高30%，振动 频率要高20 %。
[0013] (3)电磁计算中充分考虑了气隙较大及散热问题，不仅增加了定子线圈匝数还在 定子铁芯上加开了散热槽，还在转子铁芯端环部位加大了散热片，并在端盖外部加装了排 风系统，以降低振动电机温升。
[0014] (4)在定子绕组部分采用双绕组结构，增加了一套启动绕组，启动绕组仅在振动电 机启动过程中工作，当启动完成后绕组自动断开，振动电机进入正常运行工作模式。该设计 方案提高了振动电机的启动转矩，能实现高频振动电机的短时启动。
[0015] (5)解决了传统高频振动电机使用成本过高问题，不再需要通过变频器来提高振 动频率，而是通过行星滚动时的增速比来提高振动频率。变频器的成本往往是振动电机成 本的几倍甚至几十倍，本发明大幅度降低了传统高频振动电机的使用成本。
【附图说明】
[0016]图1是本发明实施例的整体结构示意图。
[0017]图2是图1中转轴的结构示意图。
[0018]图3是图1中锥形滚道的剖面图。
[0019]图4是图1中定子铁芯冲片的平面结构示意图。
[0020] 图5是图1中转子铁芯的结构示意图。
[0021 ]图6是图1定子双绕组不断电切换控制线路图。
[0022]图7、图8是转轴端部锥形部分在锥形滚道中的工作运行示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述。
[0024]参见图1、图2、图3，本实施例的高频振动电机包括机座1、定子2、转子3、转轴4、前 后端盖5;机座1及前后端盖5采用抗振性能较好的450-10型球墨铸铁材料制成。从图1中可 见，转轴4的两轴端无轴承;前后端盖5的中心位置分别压入一个内表面为圆锥形的锥形滚 道6。转轴4的两轴端外表面为与锥形滚道6的锥形角度相匹配的相似圆锥形，转轴4的两轴 端置于锥形滚道6内，其配合面均做高频淬火处理;转轴4的两轴端外表面和锥形滚道6内表 面是其直径向两外侧逐渐变小的圆锥形。按正常装配将转轴4压入转子3轴孔，完成装配，转 轴4两端直接与锥形滚道6接触，转轴4两端及锥形滚道6为相似锥形结构，尺寸配合精密，接 触部位经过淬火工艺，硬度较高，耐磨性好。当电机绕组通电时，转轴4转动，转轴4两端在锥 形滚道6上做无滑滚动运行，通过转轴轴端对锥形滚道的行星滚动产生高频振动，通过调节 轴端锥形尺寸与锥形滚道尺寸的配合可以调节高频振动的激振力和振动频率。转子4结构 采用鼠笼式结构;定子铁芯为非标结构，定子铁芯轴孔较大，而转子外径较小，定、转子之间 的平均气隙较锥形滚道与圆锥形转轴轴端之间的平均间隙大。同时参见图6,定子绕组201 采用双绕组结构，其中一套为启动绕组；图6中的K2为延时开关，振动电机只要通电运行，K2 闭合，Κ2连接的启动绕组与运行绕组同时开始工作，延时时间设为3秒，3秒后，振动电机启 动完成，启动绕组断开