专利名称：新型自动变矩电动机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机械传动与电磁旋转机械，特别是一种新型自动变矩电动机。
在当今生产中，具有较大惯性和静止惰性的设备很多，它们在启动时十分困难，而经启动进入正常运行后，却又只需要很小的动力就能正常运转。为了兼顾这类设备启动和运行的特殊情况，目前只能是为其配置特种类型或功率较大的电动机。例如石油工业普遍应用的游梁式抽油机，通常配置37-75kw的电动机，而该机经启动进入正常运行后，一般仅需15--22kw左右的功率，这种″大马拉小车″的配置，导至效率不高，电耗过大。目前，可供具有较大静止惰性设备配套使用的电动机主要有以下4种，(1)yh型高转差率异步电动机具有″软机械特性″，为获得较大的启动转矩，在设计制造时，通常采取增加转子导条电阻、增大转子与定子气隙等措施，其启动转矩增大了、功率因数却降低了、空载和运行时的电损明显增大。(2)yer绕线转子异步电动机启动及其它性能都较好，但其结构复杂，价格较贵，维护量大，因此能使用普通电动机的场合，一般不采用此类电动机。(3)变频调速电动机采用变频技术，可使电动机的启动性能得到提高，但其主控件抗过载能力有限，且价格昂贵。(4)稀土永磁交流同步电动机节电效果较好，但是在重负载状态下启动时，常因瞬间启动电流巨增，电源电压骤降而产生″牵出转矩″、″脱离同步″，导至启动困难。上述4种电动机用于驱动具有较大静止惰性设备时，要比其它类型的电动机好得多。而涉及本实用新型范畴的现有技术产品——yxj型摆线针轮减速异步电动机和ycj型齿轮减速异步电动机，都是由固定传动比的机械减速器与电动机组合而成，这类电动机主要适用于，需要低、定转速，大转矩的设备上。但是由于这两种机械式减速异步电动机都不具备在运行中自动调整传动比的特殊性能，故都不适应类似于游梁式抽油机这种具有较大惯性和静止惰性的设备使用。
本实用新型的目的是针对上述列举现有技术的不足之处，提供一种新型自动变矩电动机，其主要的技术性能和特点是这种新型自动变矩电动机在驱动较大惯性和静止惰性设备的起动时，能自动地以其所配置电动机数倍的额定起动转矩，无冲击地为所驱动的设备提供动力，当设备进入正常运行状态后，能自动调整输出的转数，使之适于设备的正常运行。如果新型自动变矩电动机在驱动惯性和静止惰性设备的运行中发生较大的负荷变化(指在设备技术规定允许范围内的变化)时，本实用新型自动地增大输出转矩，当克服负载的阻力后，又能自动地恢复和驱动设备再次进入正常的运行状态。
附
图1是新型自动变矩电动机的原理示意图；附图2是新型自动变矩电动机变速器原理示意图；附图3是新型自动变矩电动机离合器结构、原理示意图；附图4是新型自动变矩电动机擒纵控制器结构、原理示意图；附图5是新型自动变矩电动机变速装置中，内盘、外盘的联结、装配示意图；附图6是新型自动变矩电动机的实施例整体结构、装配示意图。
附图注解1.新型自动变矩电动机，2.自动变矩部份，3.电动机部份，4.离合器，5.变速器，6.擒纵控制器，7.左端盖，8.联结螺丝，9.传导轮内盘轴承，10.内齿轮，11.传导轮外盘轴承，12.外盘，13.吊环，14.制动带，15.外盘左侧轴承，16.外盘右侧轴承，17.倒向轮，18.定子，19.驱动杆，20.主机壳，21.倒向轮外盘轴承，22.密封圈，23.传导轮，24.内盘，25.固定螺钉，26.主动盘，27.摩擦片，28.倒向轮内盘轴承，29.中心轮，30.扇型闸块，31.盖螺丝，32.轴键，33.动力输出轴，34.左端盖轴承，35.盖轴承，36.主轴，37.定位盖，38.盘键，39.轮轴承，40.第一垫圈，41.安装孔，42.导向驱动板，43.机座，44.双杆轴，45.单向杆，46.回位弹簧，47.控制杆，48.杆轴，49.轮盖，50.内盘轴承，51.轮键，52.杆座，53.释放杆，54.防护罩，55.右端盖，56.转子，57.风扇，58.右端盖轴承，59.固紧螺丝，60.第四垫圈，61.第三垫圈，62.第二垫圈，63.制动盘，64.限位柱，65左端轴，66.右端轴，67.盘螺钉，68.支撑平台，69.焊口，70.螺孔，71.凹齿，72锁放杆。
本实用新型的目的是通过如下技术方案实现的，见附图1所示。新型自动变矩电动机(1)，包括自动变矩部份(2)和电动机部份(3)，其自动变矩部份(2)主要由变速器(5)、离合器(4)、擒纵控制器(6)等组成；电动机部份(3)主要由定子(18)和转子(56)组成。自动变矩部份(2)和电动机部份(3)同心地安装在主轴(36)和动力输出轴(33)上。主轴(36)和动力输出轴(33)安装在主机壳(20)两端的左端盖(7)上的左端盖轴承(34)和右端盖(55)上的右端盖轴承(58)中。
自动变矩部份(2)和电动机部份(3)的共用部件由主机壳(20)、动力输出轴(33)、主轴(36)、左端盖(7)、右端盖(55)、防护罩(54)、定位盖(37)、左端盖轴承(34)、盖轴承(35)、右端盖轴承(58)、风扇(57)、联结螺丝(8)、盖螺丝(31)、机座(43)等组成。在主机壳(20)左、右两侧，通过联结螺丝(8)把左端盖(7)、右端盖(55)及防护罩(54)安装、紧固为一体，用盖螺丝(31)固紧定位盖(37)，从而分别同心地把左端盖轴承(34)、右端盖轴承(58)、紧固、定位在左端盖(7)和右端盖(55)的轴承座中。动力输出轴(33)从左端盖轴承(34)右侧穿入、穿过，其左端的轴键(32)供连接负载用。主轴(36)左端装入与动力输出轴(33)为一体右侧轮盖(49)的盖轴承(35)中，主轴(36)右端穿入、穿过右端盖轴承(58)。在右端盖(55)右侧装有降温风扇(57)，并由固紧螺丝(59)把风扇(57)定位、固定在主轴(36)的右端部。在与主机壳(20)为一体的机座(43)上，设有安装孔(41)，以供安装、固定新型自动变矩电动机(1)，见附图6所示。
自动变矩部份(2)的变速器(5)主要由动力输出轴(33)、主轴(36)、内盘(24)、外盘(12)、中心轮(29)、倒向轮(17)、传导轮(23)、内齿轮(10)、轮盖(49)、密封圈(22)、左端盖轴承(34)、盖轴承(35)、右端盖轴承(58)、轮轴承(39)、内盘轴承(50)、外盘左侧轴承(15)、外盘右侧轴承(16)、倒向轮内盘轴承(28)、倒向轮外盘轴承(21)、传导轮内盘轴承(9)、传导轮外盘轴承(11)、内盘(24)、外盘(12)、右端盖轴承(58)、盘螺钉(67)、支撑平台(68)，等组成，见附图2、5、6所示。中心轮(29)同心套装在主轴(36)上并由轮键(51)定位、固定。外盘(12)和内盘(24)位于中心轮(29)左、右两侧，外盘(12)的左侧圆周平面上等弧度地焊有三个支撑平台(68)，其焊接位置见焊口(69)，用三个盘螺钉(67)从内盘(24)左侧穿入，拧在外盘(12)上的三个支撑平台(68)的螺孔(70)中，把内盘(24)和外盘(12)紧固为一体，并由内盘轴承(50)、外盘左侧轴承(15)、外盘右侧轴承(16)套装、支撑在主轴(36)上。倒向轮(17)和传导轮(23)分别装入倒向轮内盘轴承(28)、倒向轮外盘轴承(21)、传导轮内盘轴承(9)、传导轮外盘轴承(11)中，内齿轮(10)通过轮轴承(39)、轮盖(49)通过盖轴承(35)均同心地套装、支撑在主轴(36)上，固定锣钉(25)把轮盖(49)与内齿轮(10)紧固为一体。中心轮(29)与倒向轮(17)啮合，倒向轮(17)同时与传导轮(23)啮合，传导轮(23)同时与内齿轮(10)相啮合，变速器(5)的传动比，取决于中心轮(29)与内齿轮(10)的齿数比值。密封圈(22)套在内齿轮(10)的右端部与外盘之间，以防止变速器(5)内的润滑脂甩出。
自动变矩部份(2)的离合器(4)为闸块离心式，见附图3、6所示。主要由主动盘(26)、扇形闸块(30)、摩擦片(27)以及与内齿轮(10)为一体的导向驱动板(42)等组成。主动盘(26)同心套装在主轴(36)上，并由盘键(38)定位、固定。在导向驱动板(42)与主动盘(26)之间装有扇形闸块(30)，扇形闸块(30)外圆弧侧面粘有摩擦片(27)。
自动变矩部份(2)的擒纵控制器(6)见附图4，主要由制动盘(63)、驱动杆(19)、制动带(14)、杆座(52)、控制杆(47)、杆轴(48)、释放杆(53)、双杆轴(44)、单向杆(45)、回位弹簧(46)、限位柱(64)、左端轴(65)、右端轴(66)等组成。在与主机壳(20)连为一体的杆座(52)上，装有杆轴(48)和双杆轴(44)，控制杆(47)和释放杆(53)分别套装在杆轴(48)和双杆轴(44)上，并能前、后摆动120度角。在释放杆(53)的右部装有限位柱(64)，在其上部装有能前、后摆动的单向杆(45)，在释放杆(53)和单向杆(45)之间装有一个回位弹簧(46)，使释放杆(53)和单向杆(45)以双杆轴(44)为中心，始终保持撑开状态。与外盘(12)一体的制动盘(63)右侧圆周平面上，等弧度地装有8个右端带螺丝扣的驱动杆(19)。制动带(14)包在制动盘(63)上，制动带(14)两端分别挂套在控制杆(47)左端轴(65)和右端轴(66)上。
在主轴(36)上，套装着4个垫圈，用来限定套装在主轴(36)上有关机件之间的轴向间隙。第一垫圈(40)装在轮轴承(38)与内盘轴承(50)之间，第二垫圈(62)装在外盘右侧轴承(16)与电动机转子(56)之间，第三垫圈(61)装在电动机转子(56)与右端盖轴承(58)之间，第四垫圈(60)装在右端盖轴承(58)与风扇(57)之间。
以下，结合附图详述本实用新型的实施例工作原理请参见附图2、3、4、6。当新型自动变矩电动机(1)驱动具有较大惯性和静止惰性的设备启动时，若电动机部份(3)的转子(56)逆时针旋转，此时自动变矩部份(2)的变速器(5)中的中心轮(29)也同步、同向旋转，倒向轮(17)则顺时针旋转，传导轮(23)逆时针旋转，由于设备很大的惯、惰性阻力作用在动力输出轴(33)上，阻力力矩通过与动力输出轴(33)左侧一体的轮盖(49)传递给内齿轮(10)，使内齿轮(10)暂处于静止状态，这样就迫使与其啮合的传导轮(23)、倒向轮(17)在中心轮(29)，既电动机转子(56)的驱动下在自转的同时，带动内盘(24)、外盘(12)组成的整体，由内盘轴承(50)、外盘左侧轴承(15)、外盘右侧轴承(16)支撑在主轴(36)上顺时针旋转，而与外盘(12)为一体的制动盘(63)右侧面圆周平面上的8个驱动杆，在顺时针旋转时首先推动自动变矩部份(2)的擒纵控制器(6)中的单向杆(45)作逆时针转动，其下端部在限位柱(64)的阻挡作用下，带动释放杆(53)作逆时针旋转，使释放杆(53)下端的凹齿(71)释放了控制杆(47)右部的锁放杆(72)，在制动带(14)弹力的作用下，控制杆(47)逆时针回转，随即其上端部被驱动杆(19)推动而逆时针旋转，从而带动制动带(14)抱紧制动盘(63)，而且制动盘(63)是越顺时针旋转，制动带(14)对制动盘(63)抱的越紧，由于制动带(14)与制动盘(63)之间的间隙很小，所以控制杆(47)只须逆时针旋转不大的角度就能使制动盘(63)停止转动，与制动盘(63)一体的外盘(12)、内盘(24)很快被制动停转。但是由于电动机转子(56)仍在逆时针旋转，故中心轮(29)同步、同向旋转，倒向轮(17)顺时针旋转，传导轮(23)逆时针旋转，从而迫使内齿轮(10)及一体的动力输出轴(33)逆时针、低转速、大转矩地开始启动设备运转，当负载经启动后，转速迅速提高，动力输出轴(33)及其联结为一体的内齿轮(10)与负载同时迅速提高转数，与内齿轮(10)为一体的导向驱动板(42)内的扇形闸块(30)在离心力的作用下，外移压向与电动机转子(56)同步、同向旋转的主动盘(26)，而使内齿轮(10)转速开始迅速增高，扇形闸块(30)的离心力也随之增大，扇形闸块(30)上的摩擦片(27)与主动盘(26)之间的摩擦力巨增，从而带动、迫使内齿轮(10)同步于电动机主轴(36)的转速，这时自动变矩部份(2)的变速器(5)内部的传动状态开始发生变化，内盘(24)、外盘(12)及与外盘(12)一体的制动盘(63)所组成的整体转而向逆时针方向旋转，而与外盘(12)为一体的制动盘(63)右侧面的圆周平面上的8个驱动杆(19)，在逆时针旋转时又首先依序推动擒纵控制器(6)中的控制杆(47)、单向杆(45)顺时针转动，至使制动带(14)释放制动盘(63)，在回位弹簧(46)的作用下，单向杆(45)和释放杆(53)虽然撑开最大的角度，但是因单向杆(45)顺时针转动，其下端部离开限位柱(64)，释放杆(53)在回位弹簧的作用下，也顺时针转动，当控制杆(47)顺时针旋转时，其右部的锁放杆(72)，滑入释放杆(53)下端的凹齿(71)中，使控制杆(47)不再转动，这样制动带(14)不再摩擦制动盘(63)而使整个自动变矩部份(2)与电动机转子(56)同向、同步地逆时针旋转，从而驱动设备由启动状态很快进入正常运行。
下面举例，详述新型自动变矩电动机(1)在驱动惯性和静止惰性设备的运行中，发生较大负荷变化(指在设备技术规定允许范围内的负荷变化)时，新型自动变矩电动机(1)是怎样自动增大输出转矩的，而当克服负载的阻力后，又是如何驱动设备再次恢复到正常运行状态的。例如把新型自动变矩电动机(1)应用在梁式抽油机上，在冬季，油井一旦发生″结腊″情况时，抽油机的抽油杆阻力增大，迫使新型自动变矩电动机(1)的动力输出轴(33)转速下降，变速器(5)中扇形闸块(30)的离心力随之减小，而与主动盘(26)逐渐产生转差，使内盘(24)，外盘(12)以及与外盘一体的制动盘(63)所组成的整体顺时针旋转，而与外盘(12)为一体的制动盘(12)右侧面圆周平面上的8个驱动杆(19)，在顺时针旋转时又重复上述的起动过程，首先推动自动变矩部份(2)的擒纵控制器(6)中的单向杆(45)作逆时针转动，其下端部在限位柱(64)的阻挡作用下，带动释放杆(53)作逆时针旋转，使释放杆(53)下端的凹齿(71)释放了控制杆(47)右部的锁放杆(72)，在制动带(14)弹力的作用下，控制杆(47)逆时针回转，随即其上端部被驱动杆(19)推动而逆时针旋转，从而带动制动带(14)抱紧制动盘(63)，使与制动盘(63)一体的外盘(12)、内盘(24)整体停止转动。但是，由于电动机转子(56)仍在逆时针旋转，故中心轮(29)同步、同向旋转，倒向轮(17)顺时针旋转，传导轮(23)逆时针旋转，又迫使内齿轮(10)及联结为一体的动力输出轴(33)逆时针、低转速、大转矩地驱动抽油机运转。当克服油井阻力后，新型自动变矩电动机(1)的动力输出轴(33)的转数迅速提高，与内齿轮(10)为一体的导向驱动板(42)内的扇形闸块(30)在离心力的作用下，外移压向与电动机转子(56)同步、同向旋转的主动盘(26)，而使内齿轮(10)转速开始迅速增高，扇形闸块(30)的离心力也随之增大，扇形闸块(30)上的摩擦片(27)与主动盘(26)之间的摩擦力巨增，又带动、迫使内齿轮(10)同步于电动机主轴(36)的转速，从而驱动游梁式抽油机克服了油井的阻力，再一次进入正常运行状态。新型自动变矩电动机(1)就是这样周而复始地自动调控，为类似于游梁式抽油机这类惯、惰性较大的设备提供安全、可靠的运行动力。
本实用新型具有如下优点该新型自动变矩电动机(1)的动力输出轴(33)与电动机主轴(36)同轴、同向的转动，因而实现了集机械自动变矩与电动机为一紧凑、精制的整体，由于它具有独特的自动调速、变矩功能，故能使具有较大惯性和静止惰性的设备，与新型自动变矩电动机(1)之间、新型自动变矩电动机(1)与其供电设备之间，都实现了最佳的匹配。例如原配置一台50kva供电变压器和一台37kw电动机的游梁式抽油机，如果改用本实用新型，只须一台30kva供电变压器和一台22--28kw、″2∶1传动比型″的新型自动变矩电动机(1)，就能使这个游梁式抽油机安全、可靠地启动和运行。与抽油机原配置的电动机、变压器相比，电动机的功率和变压器的容量可以同时缩减30％以上，其节能降耗效果十分显著。
权利要求1.一种新型自动变矩电动机，由自动变矩部份和电动机部份组成，自动变矩部份主要由变速器、离合器、擒纵控制器等组成，电动机部份主要由定子和转子组成，其特征在于自动变矩部份和电动机部份同心地安装在主轴和动力输出轴上，主轴和动力输出轴安装在主机壳两端的左端盖上的左端盖轴承和右端盖上的右端盖轴承中；自动变矩部份和电动机部份的共用部件由主机壳、动力输出轴、主轴、左端盖、右端盖、防护罩、定位盖、左端盖轴承、盖轴承、右端盖轴承、风扇、联结螺丝、盖螺丝、机座等组成，其特征是主机壳左、右两侧通过联结螺丝把左端盖、右端盖及防护罩安装、紧固为一体，用盖螺丝固紧定位盖，从而分别同心地把左端盖轴承、右端盖轴承、紧固、定位在左端盖和右端盖的轴承座中，动力输出轴从左端盖轴承右侧穿入、穿过其左端的轴键，供连接负载用，主轴左端装入与动力输出轴为一体右侧轮盖的盖轴承中，主轴右端穿入、穿过右端盖轴承，在右端盖右侧装有降温风扇，并由固紧螺丝把风扇定位、固定在主轴的右端部，在与主机壳为一体的机座上设有安装孔，以供安装、固定新型自动变矩电动机；自动变矩部份的变速器主要由动力输出轴、主轴、内盘、外盘、中心轮、倒向轮、传导轮、内齿轮、轮盖、密封圈、左端盖轴承、盖轴承、右端盖轴承、轮轴承、内盘轴承、外盘左侧轴承、外盘右侧轴承、倒向轮内盘轴承、倒向轮外盘轴承、传导轮内盘轴承、传导轮外盘轴承、内盘、外盘、右端盖轴承、盘螺钉、支撑平台，等组成，其特征在于中心轮同心套装在主轴上并由轮键定位、固定，外盘和内盘位于中心轮左、右两侧，外盘的左侧圆周平面上等弧度地焊有三个支撑平台，用三个盘螺钉从内盘左侧穿入，拧在外盘上的三个支撑平台的螺孔中，把内盘和外盘紧固为一体，并由内盘轴承、外盘左侧轴承、外盘右侧轴承套装、支撑在主轴上，密封圈套装在内齿轮右端部，夹在外盘与内齿轮右端部之间，以防变速器内的润滑脂甩出；倒向轮和传导轮分别装入倒向轮内盘轴承、倒向轮外盘轴承、传导轮内盘轴承、传导轮外盘轴承中，内齿轮通过轮轴承、轮盖通过盖轴承均套装、支撑在主轴上，固定锣钉把轮盖与内齿轮紧固为一体，中心轮与倒向轮啮合，倒向轮同时与传导轮啮合，传导轮同时与内齿轮相啮合，变速器的传动比，取决于中心轮与内齿轮的齿数比值；自动变矩部份的离合器为闸块离心式，主要由主动盘、扇形闸块、摩擦片以及与内齿轮为一体的导向驱动板等组成，其特征在于主动盘同心套装在主轴上，并由盘键定位、固定，在导向驱动板与主动盘之间装有扇形闸块，扇形闸块外圆弧侧面粘有摩擦片；自动变矩部份的擒纵控制器，主要由制动盘、驱动杆、制动带、杆座、控制杆、杆轴、释放杆、双杆轴、单向杆、回位弹簧、限位柱、左端轴、右端轴等组成，其特征是在与主机壳连为一体的杆座上，装有杆轴和双杆轴，控制杆和释放杆分别套装在杆轴和双杆轴上，并能前、后摆动120度角，在释放杆的右部装有限位柱，在其上部装有能前、后摆动的单向杆，在释放杆和单向杆之间装有一个回位弹簧，使释放杆和单向杆以双杆轴为中心，始终保持撑开状态，与外盘一体的制动盘右侧圆周平面上，等弧度地装有8个右端带螺丝扣的驱动杆，制动带包在制动盘上，制动带的两端分别挂套在控制杆左端轴和右端轴上。
2.根据权利要求1所述的新型自动变矩电动机，其特征在于自动变矩部份的变速器内的中心轮与内齿轮之间，装有一个倒向轮和一个传导轮，中心轮与倒向轮啮合，倒向轮同时与传导轮啮合，传导轮同时与内齿轮相啮合。
3.根据权利要求1所述的新型自动变矩电动机，其特征是擒纵控制器擒、纵由内盘、外盘及其右侧一体的制动盘所组成的整体。
专利摘要本实用新型涉及机械传动与电磁旋转机械的技术领域。目前惰、惯性很大且具有变量重负荷特性的机械设备，其动力电动机配置难以解决“大马拉小车”的棘手问题。新型自动变矩电动机能根据被驱动机械设备启动和运行的状态，自动调整输出转矩，从而使其与机械设备之间、与供电变压器之间都能达到最佳的匹配。新型自动变矩电动机由自动变矩部分和电动机部分组成，其特征在于自动变矩部分与电动机转子同心安装在主轴和动力输出轴上，电动机转子通过变速器内的中心轮连接并驱动变速器，离合器使主轴和变速器间接相连，擒纵控制器与变速器相连并调控其输出变量的转矩。新型自动变矩电动机独特的技术性能和高效、节能的效果，特别适于驱动游梁式抽油机运行。
文档编号H02K7/10GK2567860SQ0126383
公开日2003年8月20日 申请日期2001年9月12日 优先权日2001年9月12日
发明者汪景营 申请人:汪景营