专利名称:一种新型交流无级调速电动机的制作方法
一种新型交流无级调速电动机，特别是一种具有硬机械特性的差动式恒功率电磁无级调速交流电动机，涉及电机和机械技术领域：
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设计一种成本低廉、简单易行、机械特性硬的可以无级调速的交流异步鼠笼式电动机是现代电机专业的一个重要课题，也是过去几代人曾经为之奋斗求解的一个技术问题。
众所周知交流异步感应电动机可以通过改变极对数P或转差率S或电源频率f来改变其转速，也可以与其他变速装置如电磁滑差机构、齿轮变速器等配套实现调速。
鉴于改变极对数P不能实现无级调速；改变转差率S调速的电动机的机械特性软，负载的变化对电机转速的影响大；改变电源频率f虽然可以实现无级调速，但是其电路复杂，制造成本高，而且运行时对电源有一定的污染；与电磁滑差机械配套的异步电动机同样也存在输出机械特性软的缺点；与迟轮变速机构配套的调速电机尚未解决大转速范围的无级调速问题，而且其体积和重量都较大。
综上所述，现有的交流调速电动机分别存在一些缺点和问题，故它们的使用范围分别存在一些限制。
本发明的目的是设计一种新型的交流无级调速电动机，它既具有和交流异步感应电动机相似的机械特性与功率特性，又能在大转速范围内实行恒功率型无级调速。
本发明如附图所示，在普通交流感应式电动机〔1〕的转轴〔11〕上套有一个联轴器〔6〕。
太阳轮轴〔8〕插入联轴器〔6〕的右端内，联轴器〔6〕能使转轴〔11〕与太阳轮轴〔8〕同步转动。
电枢〔2〕紧套在转轴〔11〕上，也可以和联轴器〔6〕做成一体。磁极〔3〕的中心有一根空心轴〔7〕，太阳轮轴〔8〕穿入其中、二者能相对转动。空心轴〔7〕的右端紧配合着一个行星轮架〔X〕，行星轮架〔X〕上安装着若干个行星轮〔C〕，行星轮〔C〕的个数至少是2个，最好是3个。
太阳轮轴〔8〕的右端固定着一个太阳轮〔A〕。
行星轮〔C〕和太阳轮〔A〕及内齿轮〔B〕相啮合。
内齿轮〔B〕的轮轴是功率输出轴〔9〕，它支承在轴承〔12〕内，轴承〔12〕和电动机〔1〕最好做成一体，也可以与电动机〔1〕分开制作，分立安装，但二者不得有相对运动。
励磁线圈〔4〕牢固地安装在磁极〔3〕内，调节励磁电流的大小即可改变磁极〔3〕和电枢〔2〕的转速差(即滑差)，其工作原理及结构参照已有技术，国产JZTH系列电磁调速异步电动机。
根据以上说明可以看出电动机〔1〕的转矩是经两条路径传进至输出轴〔9〕的。
第一条传动路径是电动机〔1〕→转轴〔1〕→联轴器〔6〕→太阳轮轴〔8〕→太阳轮〔A〕→行星轮〔C〕→内齿轮〔B〕→输出轴〔9〕。
第二条传动路径是电动机〔1〕→转轴〔11〕→电枢〔2〕→磁极〔3〕→空心轴〔7〕→行星轮架〔X〕→行星轮〔C〕内迟轮〔B〕→输出轴〔9〕。
上述第一条传动路径是主要传进转矩的运动链，该运动链从头至尾是刚性连接着的，故其机械特性与功率特性和电动机〔1〕的相似。第二条传动路径中由于存在电枢〔2〕和磁极〔3〕之间的电磁滑差离合作用，所以衹要调节励磁线圈〔4〕的励磁电流大小，即可实现行星轮架〔X〕的无级调速，两条运动链汇合到内齿轮〔B〕上，就构成了一个可以对输出轴〔9〕进行无级调速的行星差动系统。电动机〔1〕的输出功率通过太阳轮轴〔8〕和行星轮架〔X〕分解，再由太阳轮〔A〕和行星轮〔C〕合成、传进给内齿轮〔B〕由输出轴〔9〕输出。
输出轴〔8〕上的转矩遂其转速的增减呈反比变化，具有转速降低转矩增大的可贵性质，即呈现为恒功率的无级调速特性，其原因在于输出功率取决于电动机〔1〕的输入功率，在额定功率范围内它基本上是恒定的，与输出转速无关。
差动式电磁无级调速交流电动机的转速计算公式是NB＝NX－(NA－NX) (ZA)/(ZB) (转／分)式中NB——转出轴的转速 (转／分)NX——磁极〔3〕和行星轮架〔X〕的转速 (可调，转／分)NA——输入轴的转速 (转／分)ZA——太阳轮〔4〕的齿数ZB——内齿轮〔B〕的齿数。
差动式电磁无级调速电动机的机械效率η的计算公式是η＝1－｜ (NB－NX)/(NB) ｜φx式中φx＝Σφi——传动机构中各齿轮付啮合损失系数之和。
φi＝2.3f( 1/(Z1) ± 1/(Z2) )式中f——齿面摩擦系数取0.05～0.10Z1，Z2——齿轮付的齿数(Z2为从动轮，外啮合取正值。
内啮合取负值)。
本发明与现有技术相比所具有的优点是解决了普通交流感应电动机(无论是线绕式还是鼠笼式，也无论是同步的还是异步的)在下列条件下的无级调速问题①成本低廉简单易行，操作简便；②机械特性硬，输出功率恒定、承载能力大；③机械效率高、节能效果好；④调速范围宽，甚至在不改变电动机〔1〕转向的情况下增加了输出轴反转的功能；⑤结构紧凑、体积小、重量轻；⑥工作平稳，对电源无不良影响。
本发明的最佳实施例电动机〔1〕选JO2三相交流异步鼠笼式，频率50周／秒，4极。额定转速1420转／分。
行星轮系中太阳轮〔A〕和内齿轮〔B〕的齿数比不同时可获得不同的变速范围，ZB／ZA＝4，5，6时变速范围如下ZB／ZA变速范围特 点4 －205～0～1145转／分 反转范围大5 －140～0～1156转／分 变速范围符合一般需要6 －96～0～1163转／分 正转范围较大，但内齿轮〔B〕外径大，导致结构尺寸增大。
当行星轮架〔X〕转速是1200，500，337，300，250。120转／分时，输出转速和机械效率是行星轮架〔X〕的转速 输出轴〔B〕的转速 机械效率(转／分) (转／分)1200 1156 99.89％500 316 98.38％337 120 94.76％
300 76 91.55％250 16 51.59％120 －146(反转) 94.76％注上述机械效率未计入电动机〔1〕本身的效率和轴承的摩擦损失。
此外，还有一个实施要领即太阳轮轴〔8〕的轴向和行星轮架〔X〕与行星轮〔C〕的配合部位最好设计成浮动状态，例如在行星轮架〔X〕与行星轮〔C〕的连接处安装浮动轴承〔13〕，这对消除另件在制造和安装过程中发生的误差有利。
最后，为了说明更清晰，现将附图的另部件明细列出如下A——太阳轮B——内齿轮C——行星轮X——行星轮架1——电动机2——电 枢3——磁 极4——励磁线圈5——测速发电机6——联轴器7——空心轴8——太阳轮轴9——输出轴11——转 轴12——轴 承13——浮动轴承
权利要求
1.一种新型交流无级调速电动机特别是一种差动式恒功率电磁无级调速电动机包括交流感应式电动机[1]，电枢[2]，磁极[3]，励磁线圈[4]，测速发电机[5]，转轴[11]，太阳轮[A]，行星轮[C]，内齿轮[B]其特征在于①有一个连接转轴[11]和一端固定着太阳轮[A]的太阳轮轴[8]的连轴器[6]；②有一根安装在内齿轮[B]上的输出轴[9]；③有一根固定在磁极[3]的中心并且穿入了一根可以转动的太阳轮轴[8]的空心轴[7]；④有一个紧配合在空心轴[7]一端的行星轮架[X]；⑤有一个和电动机[1]做成一体的轴承[12]。
2.一种如权利要求
1所述的电动机其特征在于有一个和电枢〔2〕做成一体的连轴器〔6〕。
3.一种如权利要求
1或2所述的电动机其特征在于行星轮〔C〕至少有2个，最好有3个。
4.一种如权利要求
1、2或3所述的电动机其特征在于行星轮架〔X〕和行星轮〔C〕的连接处安有浮动轴承〔13〕。
专利摘要
一种新型交流无级调速电动机。它将普通交流感应电动机(无论是线绕式还是鼠笼式也不论是异步的还是同步的)、电磁滑差机构、行星轮系组合成一体，既保留了原电动机的机械特性与功率特性以实现了在大的转速范围内恒功率型无级调速。
文档编号H02P15/00GK87202399SQ87202399
公开日1988年3月23日 申请日期1987年2月18日
发明者李培基 申请人:李培基导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan