专利名称：外转子开关磁阻曳引驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电梯曳引驱动装置，特别是一种适用于无机房和小机房电梯曳引驱动的外转子开关磁阻曳引驱动装置。该装置可推广应用于一切需要低速直驱运行的场
I=I O
背景技术：
一直以来，蜗轮蜗杆曳引机因为具有传动比大、传动平稳等特点，在电梯行业中被一致公认为电梯驱动机构的首选。随着城市建设的发展，越来越多高层建筑的崛起，人们对电梯产品的规格和性能提出了更高的要求，有力推动了电梯设备的技术发展，于是诸如无机房电梯、小机房电梯等新产品不断涌向市场。为了满足这些新产品的配套需求，作为电梯动力源的驱动结构必须具有体积更小、节能高效、低速大转矩等特点。而传统的蜗轮蜗杆曳引机普遍采用高速电机带动蜗轮蜗杆减速箱，并把转矩传递给曳引轮，蜗轮蜗杆减速箱噪声大、机械效率低、体积大，而且还需要定期润滑保养，不利于节能环保。近几年，无齿轮永磁同步曳引机作为世界领先技术已得到实际应用，它在结构上取消了蜗轮蜗杆减速箱，为机电一体式，尤其与矢量控制技术结合以后，使其具有由低速到高速恒转矩输出的特性，能够满足电梯驱动的要求，大大提高了系统的传动效率，减小系统整体体积，并使传动系统在振动、噪音和低速平稳性等运行方面得到改善，成为新一代电梯曳引机。目前已有大部分无齿轮永磁同步曳引机取代蜗轮蜗杆曳引机。经检索，近年来有关直接驱动外转子同步曳引机的文献有中国专利号为 01113256. 6的《直接驱动钕铁硼永磁外转子同步曳引机》的技术方案中，公开了一种多极外转子结构，外转子的磁轭既作为凸极磁钢的支架构成电机的磁路，也作为曳引轮的固定支架，同时在断电时外转子还直接作为制动轮。外转子的内表面贴装的凸极磁钢，采用高性能的钕铁硼永磁材料。它的优点在于在结构上取消了笨重的齿轮装置，使之结构紧凑，实现直接驱动，满足了现代电梯的新需求。其存在的不足之处是
1、直接驱动外转子同步曳引机不能消除整机运行过程中永磁材料在高温状态下退磁、 失磁现象，一旦发生上述情况，极易造成飞车，给电梯乘坐人员带来不同程度的伤害。2、外转子内表面安装高性能的永磁材料，由于永磁材料本身具有磁力，安装过程中需要克服磁性力的作用；即便是安装后对永磁材料进行充磁，可以避免安装过程中磁性力相互作用现象，但是需要专用充磁设备。3、采用表面贴装方式固定永磁材料的方法，由于相关零部件加工公差的存在会造成永磁材料在结构上不会做到完全均布，即转子磁极不均布，最终影响曳引机的运行效果。4、永磁材料属于稀土资源，目前其原材料成本与日俱增，从而造成整机生产成本越来越高。5、与之匹配的控制系统造价相对较高。近年来，开关磁阻电机的应用和发展取得了明显的进步，已成功地应用于电动车驱动、通用工业、家用电器和纺织机械等领域，功率范围从IOW到5MW，最大速度高达100000r/min。但由于其存在转矩脉动大、噪声大等方面的不足，所以相对电梯曳引传动，在振动、 噪音和低速平稳性等运行性能方面的要求，存在一定的差异，因此，现有开关磁阻电机的结构无法直接应用于电梯曳引传动。
发明内容
本发明的目的是提供一种外转子开关磁阻曳引驱动装置，解决了现有技术存在的永磁材料在高温状态下易退磁、失磁，成本高，影响曳引机的运行效果等问题，其结构紧凑、 设计合理，除保留开关磁阻电机起动转矩大、效率高、运行平稳、安全可靠的优点外，与永磁外转子同步曳引机相比，无永磁体，具有生产制造容易、工艺简单，成本低、体积小、免维护、 控制简单的特点。本发明所采用的技术方案是该外转子开关磁阻曳引驱动装置包括采用开关磁阻调速电机驱动的曳引驱动装置、制动器及转子位置传感器，其技术要点是所述开关磁阻调速电机的由转子铁芯与固定在主轴上的转子支架组成的转子组装在定子外部；转子铁芯由薄型导磁材料叠压而成，转子内圈上设有M个凹槽形成的对个极；转子支架同时作为制动轮，外周有凸、凹槽的曳引轮固定在转子支架上，机座与带绕组的定子铁芯组成定子，定子、 转子通过轴承支撑；定子铁芯由薄型导磁材料叠压而成，定子外圈上设有18个凹槽形成的 18个极，定子的每个极上绕有集中式线圈，18个线圈共同组成三相定子绕组；定子与转子构成双凸极结构；实现转子位置检测的转子位置传感器组装于主轴端部。由薄型导磁材料叠压而成的所述定子铁芯采用直槽结构。由薄型导磁材料叠压而成的所述转子铁芯采用斜槽结构，斜槽范围为0. 5^1. 5个转子极。本发明具有的优点及积极效果是由于本发明采用外转子开关磁阻调速电机做为主驱动，定子、转子铁芯均由薄型导磁材料叠压而成，定子与转子构成双凸极结构，所以充分利用了外转子开关磁阻调速电机所具有的转矩是磁阻性质。其运行原则上遵循“磁阻最小原理”，即磁通总是要沿磁阻最小的路径闭合，因磁场扭曲而产生切向磁拉力。因此，当转子凸极与定子凸极错位时，气隙大、磁阻大；一旦定子磁极绕组通电，就会形成对转子凸起的磁拉力，使气隙变小——磁路磁阻变小。与此同时，用驱动开关按一定逻辑关系切换定子磁极绕组的通电顺序，即可形成连续旋转的力矩。与永磁外转子同步曳引机相比，无永磁体，具有生产制造容易、工艺简单，成本低、体积小、免维护、控制简单的特点，解决了现有技术存在的永磁材料在高温状态下易退磁、失磁，成本高，影响曳引机的运行效果等问题。因外转子的转子支架同时作为制动轮，曳引轮固定在外转子的转子支架上；曳引轮上的凸、凹槽，既可以驱动曳引绳，也可以驱动曳引带，故其结构紧凑、设计合理，保留了开关磁阻电机起动转矩大、效率高、运行平稳、安全可靠的优点。外转子开关磁阻调速电机的调速功能是由转子位置传感器、功率变换器和控制器共同配合实现的。其中，转子位置传感器实现转子位置检测功能，安装于主轴端部。通过改变三相定子绕组的通电顺序，驱动曳引装置正、反转运转，从而实现电梯轿厢上、下行。
以下结合附图对本发明作进一步描述。
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图1为本发明的一种结构示意图； 图2为图1的侧视图3为第二种制动方式的结构示意图； 图4为本发明的定子、转子冲片结构示意图； 图5为外转子开关磁阻调速电机工作原理简图。图中序号说明1定子铁芯、2机座、3转子铁芯、4转子支架、5鼓式双推电磁制动器、6曳引轮、7轴承、8转子位置传感器、9主轴、10制动臂、11螺钉、12制动闸瓦、13弹簧、 14螺栓、15方形电磁制动器、16衔铁、17制动闸瓦、18机座、19转子冲片、20定子冲片。
具体实施例方式根据图1 5详细说明本发明的具体结构及工作原理。该外转子开关磁阻曳引驱动装置包括采用外转子开关磁阻调速电机驱动的曳引驱动装置、制动器及转子位置传感器 8等件。其中外转子开关磁阻调速电机的结构如下由转子铁芯3与固定在主轴9上的转子支架4组成的转子组装在定子外部。转子铁芯3由薄型导磁材料叠压而成，转子铁芯3采用斜槽结构，斜槽范围为0. 5^1. 5个转子极，以削弱转矩脉动，降低噪声。转子内圈上设有 24个凹槽形成的M个极；转子支架4同时作为制动轮，由球墨铸铁制造的外周有凸、凹槽的曳引轮6通过螺钉11固定在转子支架4上。机座2与通过键连接组装在机座2内的带绕组的定子铁芯组成定子，在带绕组的定子铁芯1和机座2之间是转子，定子、转子通过轴承7支撑，保证间隙以及运转平稳。定子铁芯1由薄型导磁材料叠压而成，定子铁芯1采用直槽结构，定子采用集中绕组结构。定子外圈上设有18个凹槽形成的18个极，定子的每个极上绕有集中式线圈，18个线圈共同组成三相定子绕组。定子与转子构成双凸极结构。实现转子位置检测的转子位置传感器8组装于主轴9的端部，通过线缆与控制系统连接，实现转子位置检测功能。本实施例中采用的第一种制动方式的鼓式双推电磁制动器5安装在机座2上部两制动臂10之间。在机座2的两侧分别设置有带有制动闸瓦12的制动臂10，在鼓式双推电磁制动器5失电状态下，通过弹簧13压力的作用使制动臂10上的制动闸瓦12吻合地接触在转子支架4的制动轮面上，构成可靠的制动系统。本实施例中采用的第二种制动方式的结构如图3所示，其中两个方形电磁制动器 15通过螺栓14固定于机座18两侧，在方形电磁制动器15失电状态下，通过安装在方形电磁制动器15内部的弹簧压力的作用，使与衔铁16固定一体的制动闸瓦17吻合地接触在转子支架4的制动轮面上，构成可靠的制动系统。本发明采用的定子、转子冲片的结构如图4所示。其中19为转子冲片，20为定子冲片。外转子开关磁阻调速电机工作原理如图5所示，用驱动开关按一定逻辑关系切换定子磁极绕组的通电顺序，即可形成连续旋转的力矩。若顺序给A1-A2-B1-B2-C1-C2- AL··· 相绕组通电V，转子即会逆着励磁顺序以逆时针方向连续旋转。反之，若改变相绕组通电相序为A1-A2-C1-C2-B1-B2-A1···，则可使转子以顺时针方向旋转。若改变相电流I的大小，则可改变电动机转矩的大小，进而可以改变电动机转速。若在转子极转离定子极时通电，所产生的电磁转矩与转子旋转方向相反，为制动转矩。由此可知，通过控制器简单地改变相绕组的通电顺序、相电流的大小等的工作状态，就可以改变电动机的转向、转矩、转速、制动等工作状态。从而实现驱动曳引装置正、反转运转，实现电梯轿厢上、下行。
权利要求
1.一种外转子开关磁阻曳引驱动装置，包括采用开关磁阻调速电机驱动的曳引驱动装置、制动器及转子位置传感器，其特征在于所述开关磁阻调速电机的由转子铁芯与固定在主轴上的转子支架组成的转子组装在定子外部；转子铁芯由薄型导磁材料叠压而成，转子内圈上设有M个凹槽形成的M个极；转子支架同时作为制动轮，外周有凸、凹槽的曳引轮固定在转子支架上，机座与带绕组的定子铁芯组成定子，定子、转子通过轴承支撑；定子铁芯由薄型导磁材料叠压而成，定子外圈上设有18个凹槽形成的18个极，定子的每个极上绕有集中式线圈，18个线圈共同组成三相定子绕组；定子与转子构成双凸极结构；实现转子位置检测的转子位置传感器组装于主轴端部。
2.根据权利要求1所述的一种外转子开关磁阻曳引驱动装置，其特征在于由薄型导磁材料叠压而成的所述定子铁芯采用直槽结构。
3.根据权利要求1所述的一种外转子开关磁阻曳引驱动装置，其特征在于由薄型导磁材料叠压而成的所述转子铁芯采用斜槽结构，斜槽范围为0. 5^1. 5个转子极。
全文摘要
一种外转子开关磁阻曳引驱动装置，解决了现有技术存在的影响曳引机的运行效果等问题。它包括采用开关磁阻调速电机驱动的曳引驱动装置、制动器及转子位置传感器，其技术要点是开关磁阻调速电机的转子由转子铁芯与固定在主轴上的转子支架组成，组装在定子外部；定子由机座与带绕组的定子铁芯组成，定子、转子铁芯均由薄型导磁材料叠压而成；转子内圈上设有24个凹槽形成的24个极；定子外圈上设有18个凹槽形成的18个极，定子的每个极上绕有集中式线圈，18个线圈共同组成三相定子绕组；定子与转子构成双凸极结构。其结构紧凑、设计合理，与永磁外转子同步曳引机相比，生产制造容易、工艺简单，成本低、体积小、免维护、控制简单。
文档编号H02K29/06GK102367141SQ20111031760
公开日2012年3月7日 申请日期2011年10月19日 优先权日2011年10月19日
发明者张飞, 李振才, 杨永庆 申请人:沈阳博林特电梯股份有限公司