专利名称：伺服变矩电动机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电磁控制机械传动与电磁旋转机械技术领域，具体涉及一种能依据负载变化自动调整输出转矩的伺服变矩电动机。
背景技术：
众所周知，输出转矩是电动机的一项极为重要的技术参数，当电动机启动机械负载时，要求电动机要有足够大的启动转矩；在一定启动转矩前提下，启动电流越小越好；启动过程中功率损耗越小越好。理论与实践验证当电动机转子参数、电源频率、电源电压一定时，异步电动机的电磁转矩取决于转差率。为了提高电动机的输出转矩，各种高转矩电动机产品应运而生，其中最具代表性的应属超高转差率电动机，其转子是鼠笼结构的超高转差率三相异步电动机，就是用提高转差率来换取电动机输出转矩最大化的典型产品，它具有软机械特性，且堵转转矩与额定转矩之比高达数倍，但是在正常运行时功率因数低，电耗、电损大，为了解决该电动机机体发热问题，只好在电动机内部加装温度保护继电装置，机壳也改为铝合金材料。为了达到超高转差率的设计参数，通常采用双笼、深导条槽，高阻率材料导条，同时采取加大转子与定子气隙等方法，然而大幅度提高转差率，就必然要以降低功率因数，发热、增加电耗的代价来换取电动机的高输出转矩。转子内镶嵌稀土永磁材料的三相稀土永磁同步电动机，经应用实测，功率因数高，节电效果好，但是在驱动重负载启动时(特别在网络电压偏低时)，由于其启动电流是额定电流的5 10倍，故会发生“牵出转矩“、“脱离同步“而抖动啸震，此时的转子会迅速升温，永磁体退磁，虽然永磁体的磁性强度可以在激磁和旋转磁场的作用下有所恢复，但是毕竟已造成致命的创伤，反复的升温、退磁，其电能损耗也随之巨增，如不及时处理，这种昂贵的节能电动机，反而会变成凶猛的“电老虎“。为了提高永磁电动机的转矩密度与转矩过载能力，增大电动机的直径，缩短电动机的径向尺寸，尽可能地增加永磁体的对数，是行之有效的方法。特别是车用永磁电动机要在磁场恒定的情况下，最大限度地增加定子电流，采用密封水冷却的结构，提高散热能力，使电动机能运行在100%的过载状态。机械减速型电动机，只能提供低速、定速及较大的转矩输出，而最致命的弊端是机械齿轮减速器与驱动电动机不可分离地参与减速和动力输出，机械磨损和功率损耗都较大。当今的电动汽车通常采用电动机直接驱动，或采用齿轮减速的方式与负载相连，这两种方法各有优势，也都存在弊端，所以创新功率的合理匹配，是涉及电动汽车降低电耗、延长续航里程的关键技术问题。而当今很多具有较大惰、惯性，重启动负荷特性的设备，为兼顾启动与运行的特殊工况，其动力系统的电动机与供电变压器配置，不得不留有充分的装机容量，以确保此类设备能安全启动和转入正常的运行。游梁式抽油机与其驱动系统“大马拉小车”的配置，一直是困扰石油企业节能降耗的棘手难题，是功率匹配技术亟待解决的典型例证。综上所述，当今解决电动机与机械负载之间功率匹配，提高效率的问题，已成为节能技术领域亟待解决的重要课题，诸如功率匹配技术现存的弊端与缺憾举不胜举。
实用新型内容本实用新型的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种结构简单、成本低廉及节能效果良好的伺服变矩电动机。其技术方案是包括电动机2及与其连接一起的伺服变矩器1。所述伺服变矩器1包括主机壳4、止转柱6、同心子口环8、电磁制动器11、推力轴承12、涨力弹簧13、右轴承15、左轴承16、内架盘轴承17、衔铁19、机座21、太阳轮23、内架盘24、星轮轴承25、行星轮27、轴架总成观、轮键四、输出侧端盖30、架支撑定位套31、输出轴轴承32、轴架总成轴承34、内齿总成37、单向轴承38和轴承盖33 ；电动机2的法兰盘9通过法兰盘栓22同心紧固在与主机壳4右端部为一体的同心子口环8右侧，电动机轴5伸入主机壳4内，主机壳4的内圆壁上设有止动柱6，电动机轴5上、法兰盘9左侧起至电动机轴5端部，依次同心套装有推力轴承12、涨力弹簧13、右轴承15、单向轴承38、左轴承16、内架盘轴承17、太阳轮23及轴架总成轴承34 ；所述电磁制动器11套装在涨力弹簧13外围并通过器固栓10同心紧固在主机壳4右端部同心子口环8的左侧；右轴承15和左轴承16的外部套装有内齿总成37，单向轴承38及衔铁19通过连固栓18依次套装固定在内齿总成37的右侧，单向轴承38的外圈7上设有与止动柱6位置相对应的卡槽，止动柱6的下端伸入在该卡槽内；内架盘轴承17上套装有内架盘M，太阳轮23通过轮键四紧固在电动机轴5上，轴架总成观右侧的中心孔套装在轴架总成轴承34上；行星轮27内安装星轮轴承25，并通过星轴栓沈把行星轮27定位在轴架总成观和内架盘M之间，轴架总成观与内架盘M之间还设有架支撑定位套31，并通过架固栓35把轴架总成观和内架盘M固定为一体；输出侧端盖30通过输出轴轴承32套装在轴架总成观左侧的动力输出轴上，输出侧端盖30由端盖栓3固定在主机壳4的左端，输出侧端盖30外侧通过轴承盖固栓36固定连接有轴承盖33 ；所述电磁制动器11的控制线和电动机2的电源线连接在接线盒14内；主机壳4底部与机座21固定连接为一体。其中，所述止动柱6设为3—6个，其均勻分布在主机壳4的内圆壁上。本实用新型的另一优化技术方案是包括电动机2及与其连接一起的伺服变矩器1。所述伺服变矩器1包括主机壳4、同心子口环8、电磁制动器11、推力轴承12、涨力弹簧13、右轴承15、左轴承16、内架盘轴承17、衔铁19、机座21、太阳轮23、内架盘24、星轮轴承25、行星轮27、轴架总成观、轮键四、输出侧端盖30、架支撑定位套31、输出轴轴承32、轴承盖33、轴架总成轴承34和内齿总成37 ；电动机2的法兰盘9通过法兰盘栓22同心紧固在与主机壳4右端部为一体的同心子口环8右侧，电动机轴5伸入主机壳4内，电动机轴5上、法兰盘9左侧起至电动机轴5端部，依次同心套装有推力轴承12、涨力弹簧13、右轴承15、左轴承16、内架盘轴承17、太阳轮23及轴架总成轴承34，电磁制动器11套装在涨力弹簧13外并通过器固栓10同心紧固在主机壳4右端部同心子口环8的左侧，右轴承15和左轴承16的外部套装有内齿总成37，衔铁19通过连固栓18套装固定在内齿总成37的右侧，内架盘轴承17上套装有内架盘M，太阳轮23通过轮键四紧固在电动机轴5上，轴架总成28右侧的中心孔套装在轴架总成轴承34上；行星轮27内安装星轮轴承25，并通过星轴栓26把行星轮27定位在轴架总成28和内架盘M之间，轴架总成观与内架盘M之间还设有架支撑定位套31，并通过架固栓35把轴架总成观和内架盘M固定为一体；输出侧端盖30通过输出轴轴承32套装在轴架总成观左侧的动力输出轴上，输出侧端盖30由端盖栓3固定在主机壳4的左端，输出侧端盖30外侧通过轴承盖固栓36固定连接有轴承盖33 ；所述电磁制动器11的控制线和电动机2的电源线连接在接线盒14内；主机壳4底部与机座21固定连接为一体。在上述两技术方案中，所述法兰盘栓22设为4一 10个，其均勻分布并固定连接于同心子口环8右侧及电动机2的法兰盘9之间。所述星轴栓沈设为3个，其均勻分布把行星轮27定位在轴架总成观和内架盘M之间。所述架固栓35及架支撑定位套31均设为3个，其均勻分布把轴架总成观和内架盘M固定为一体。本实用新型与现有技术相比较，其具有的有益效果是可预置监控，当负载增大时，能自动增加输出扭矩，使电动机软连接、无冲击地为负载提供强劲的动力，当克服阻力后负载减小到预置值时，自动退出减速、增矩的机械传动，直接把旋转动力传递给机械负载。本发明能最大限度地发挥机械传动高效率的特有优势，具有结构简单，免修周期长，既节能又环保的优点，其市场前景广阔。
图1是本实用新型一种实施例的外形示意图；图2是本实用新型一种实施例的结构示意图；图3是本实用新型另一种实施例的结构示意图。
具体实施方式
实施例一参照图1和图2，一种伺服变矩电动机，包括电动机2及与其连接一起的伺服变矩器1。所述伺服变矩器1包括主机壳4、止转柱6、同心子口环8、电磁制动器11、推力轴承12、涨力弹簧13、右轴承15、左轴承16、内架盘轴承17、衔铁19、机座21、太阳轮23、内架盘M、星轮轴承25、行星轮27、轴架总成观、轮键四、输出侧端盖30、架支撑定位套31、输出轴轴承32、轴架总成轴承34、内齿总成37、单向轴承38和轴承盖33 ；电动机2的法兰盘9通过法兰盘栓22同心紧固在与主机壳4右端部为一体的同心子口环8右侧，电动机轴5伸入主机壳4内，主机壳4的内圆壁上设有止动柱6，电动机轴5上、法兰盘9左侧起至电动机轴5端部，依次同心套装有推力轴承12、涨力弹簧13、右轴承15、单向轴承38、左轴承16、内架盘轴承17、太阳轮23及轴架总成轴承34 ；所述电磁制动器11套装在涨力弹簧13外围并通过器固栓10同心紧固在主机壳4右端部同心子口环8的左侧；右轴承15和左轴承16的外部套装有内齿总成37，单向轴承38及衔铁19通过连固栓18依次套装固定在内齿总成37的右侧，单向轴承38的外圈7上设有与止动柱6位置相对应的卡槽，止动柱6的下端伸入在该卡槽内，3个止转柱6能阻止单向轴承38外圈7的旋转，但是不防碍其轴向移动；内架盘轴承17上套装有内架盘M，太阳轮23通过轮键四紧固在电动机轴5上，轴架总成观右侧的中心孔套装在轴架总成轴承34上；行星轮27内安装星轮轴承25，并通过星轴栓沈把行星轮27定位在轴架总成28和内架盘M之间，轴架总成观与内架盘M之
6间还设有架支撑定位套31，并通过架固栓35把轴架总成观和内架盘M固定为一体；输出侧端盖30通过输出轴轴承32套装在轴架总成观左侧的动力输出轴上，输出侧端盖30由端盖栓3固定在主机壳4的左端，输出侧端盖30外侧通过轴承盖固栓36固定连接有轴承盖33 ；所述电磁制动器11的控制线和电动机2的电源线连接在接线盒14内；主机壳4底部与机座21固定连接为一体。其中，所述止动柱6设为3—6个，其均勻分布在主机壳4的内圆壁上。所述法兰盘栓22设为4一10个，其均勻分布并固定连接于同心子口环8右侧及电动机2的法兰盘9之间。所述星轴栓沈设为3个，其均勻分布把行星轮27定位在轴架总成观和内架盘M之间。所述架固栓35及架支撑定位套31均设为3个，其均勻分布把轴架总成观和内架盘M固定为一体。运行时，当电磁制动器11未获得激磁电流时，涨力弹簧13推动内齿总成37轴向左移，轴架总成观的内锥和内齿总成37的外锥面之间的锥形摩擦副隙39逐渐变小而由滑差迅速紧密结合、制动，从而使行星轮27停止旋转，则轴架总成28、内架盘M和内齿总成37与电动机2的电动机轴5同步、同向(例如顺时针)旋转，电动机2的旋转动力经电动机轴5输入，通过伺服变矩器1后，轴架总成观左侧一体的输出轴则1 :1地输出顺时针旋转的动力，此时的伺服变矩器1内的行星轮系停止动轴线传动，故机械磨损与损耗甚微。当电磁制动器11获得激磁电流时，其强大的磁场吸引衔铁19，与衔铁19连为一体的单向轴承38、内齿总成37克服涨力弹簧13的张力，轴向右移，轴架总成观的内锥和内齿总成37的外锥面之间的锥形摩擦副隙39增大而发生轮系内的力矩转化，轴架总成观依然与电动机轴5同向、顺时针旋转，而内齿总成37在太阳轮23和行星轮27的驱动下开始迅速逆时针旋转，但是3个止转柱6能阻止单向轴承38外圈7的旋转，故单向轴承38能有效地阻止内齿总成37逆转，则太阳轮23驱动行星轮27在内齿环3啮合制约下，迫使内架盘M、轴架总成观左侧一体的输出轴，与电动机轴5顺时针、同向、减速、增矩旋转，电动机2的旋转动力经电动机轴5输入伺服变矩器1后，顺时针、同向、减速、增矩地由轴架总成观左侧一体的输出轴输出。由于单向轴承38的制约，使本实施例只能单向旋转，如果把单向轴承38反过来装配，就可以制造出逆时针旋转的产品了。实施例二 参照图1和图3，一种伺服变矩电动机，包括电动机2及与其连接一起的伺服变矩器1。所述伺服变矩器1包括主机壳4、同心子口环8、电磁制动器11、推力轴承12、涨力弹簧13、右轴承15、左轴承16、内架盘轴承17、衔铁19、机座21、太阳轮23、内架盘对、星轮轴承25、行星轮27、轴架总成观、轮键四、输出侧端盖30、架支撑定位套31、输出轴轴承32、轴承盖33、轴架总成轴承34和内齿总成37 ；电动机2的法兰盘9通过法兰盘栓22同心紧固在与主机壳4右端部为一体的同心子口环8右侧，电动机轴5伸入主机壳4内，电动机轴5上、法兰盘9左侧起至电动机轴5端部，依次同心套装有推力轴承12、涨力弹簧13、右轴承15、左轴承16、内架盘轴承17、太阳轮23及轴架总成轴承34，电磁制动器11套装在涨力弹簧13外并通过器固栓10同心紧固在主机壳4右端部同心子口环8的左侧，右轴承15和左轴承16的外部套装有内齿总成37，衔铁19通过连固栓18套装固定在内齿总成37的右侧，内架盘轴承17上套装有内架盘M，太阳轮23通过轮键四紧固在电动机轴5上，轴架总成观右侧的中心孔套装在轴架总成轴承34上；行星轮27内安装星轮轴承25，并通过星轴栓沈把行星轮27定位在轴架总成28和内架盘M之间，轴架总成观与内架盘M之间还设有架支撑定位套31，并通过架固栓35把轴架总成28和内架盘M固定为一体；输出侧端盖30通过输出轴轴承32套装在轴架总成观左侧的动力输出轴上，输出侧端盖30由端盖栓3固定在主机壳4的左端，输出侧端盖30外侧通过轴承盖固栓36固定连接有轴承盖33 ；所述电磁制动器11的控制线和电动机2的电源线连接在接线盒14内；主机壳4底部与机座21固定连接为一体。其中，所述法兰盘栓22设为4一 10个，其均勻分布并固定连接于同心子口环8右侧及电动机2的法兰盘9之间。所述星轴栓沈设为3个，其均勻分布把行星轮27定位在轴架总成观和内架盘M之间。所述架固栓35及架支撑定位套31均设为3个，其均勻分布把轴架总成观和内架盘M固定为一体。在此实施例中，取缔了单向轴承38，使本发明能实现顺、逆时针双向旋转的产品了。运行时，当电磁制动器11未获得激磁电流时，涨力弹簧13推动内齿总成37轴向左移，轴架总成观的内锥和内齿总成37的外锥面之间的锥形摩擦副隙39逐渐变小而由滑差迅速紧密结合、制动，从而使行星轮27停止旋转，则轴架总成28、内架盘M和内齿总成37与电动机2的电动机轴5同步、同向顺时针旋转，电动机2的旋转动力经电动机轴5输入，通过伺服变矩器1后，轴架总成(28)左侧一体的动力输出轴则1 :1地输出顺时针旋转的动力，此时的伺服变矩器1内的行星轮系停止动轴线传动，故机械磨损与损耗甚微。当电磁制动器11获得激磁电流时，其强大的磁场吸引衔铁19，与衔铁19连为一体的内齿总成37克服涨力弹簧13的张力，轴向右移，轴架总成观的内锥和内齿总成37的外锥面之间的锥形摩擦副隙39增大而发生轮系内的力矩转化，轴架总成观依然与电动机轴5同向、顺时针旋转，而内齿总成37在太阳轮23和行星轮27的驱动下开始迅速逆时针旋转，但是电磁制动器11强大的磁场吸住衔铁19，内齿总成37被制动，则太阳轮23驱动行星轮27在内齿环3啮合制约下，迫使内架盘M、轴架总成观左侧一体的输出轴，与电动机轴5顺时针、同向、减速、增矩旋转，电动机1的旋转动力经电动机轴5输入伺服变矩器1后，顺时针、同向、减速、增矩地由与轴架总成观左侧一体的动力输出轴输出。本实用新型中，伺服变矩器1应采用直齿传动，因为直齿可使传动中的构件轴向力h为零。为了补偿加工制造误差的影响，使轮系中的齿轮都能均勻地分担负荷，采用载荷均衡技术措施是十分必要的，本发明采用“行星轮轴油膜浮动载荷均衡技术"，如果加工精度很高，也可放弃载荷均衡。
权利要求1.一种伺服变矩电动机，包括电动机(2)及与其连接一起的伺服变矩器(1)，其特征在于所述伺服变矩器(1)包括主机壳(4)、止转柱(6)、同心子口环(8)、电磁制动器(11)、推力轴承(12)、涨力弹簧(13)、右轴承(15)、左轴承(16)、内架盘轴承(17)、衔铁(19)、机座(21)、太阳轮(23)、内架盘(24)、星轮轴承(25)、行星轮(27)、轴架总成(28)、轮键(29)、输出侧端盖(30)、架支撑定位套(31)、输出轴轴承(32)、轴架总成轴承(34)、内齿总成(37)、单向轴承(38)和轴承盖(33);电动机(2)的法兰盘(9)通过法兰盘栓(22)同心紧固在与主机壳(4)右端部为一体的同心子口环(8 )右侧，电动机轴(5 )伸入主机壳(4)内，主机壳(4)的内圆壁上设有止动柱(6)，电动机轴(5)上、法兰盘(9)左侧起至电动机轴(5)端部，依次同心套装有推力轴承(12)、涨力弹簧(13)、右轴承(15)、单向轴承(38)、左轴承(16)、内架盘轴承(17)、太阳轮(23)及轴架总成轴承(34);所述电磁制动器(11)套装在涨力弹簧(13)外围并通过器固栓(10)同心紧固在主机壳(4)右端部同心子口环(8)的左侧，右轴承(15)和左轴承(16 )的外部套装有内齿总成(37 )，单向轴承(38 )及衔铁(19 )通过连固栓(18 )依次套装固定在内齿总成(37)的右侧，单向轴承(38)的外圈(7)上设有与止动柱(6)位置相对应的卡槽，止动柱(6)的下端伸入在该卡槽内；内架盘轴承(17)上套装有内架盘(24)，太阳轮(23)通过轮键(29)紧固在电动机轴(5)上，轴架总成(28)右侧的中心孔套装在轴架总成轴承(34)上；行星轮(27)内安装星轮轴承(25)，并通过星轴栓(26)把行星轮(27)定位在轴架总成(28)和内架盘(24)之间，轴架总成(28)与内架盘(24)之间还设有架支撑定位套(31)，并通过架固栓(35)把轴架总成(28)和内架盘(24)固定为一体；输出侧端盖(30)通过输出轴轴承(32)套装在轴架总成(28)左侧的动力输出轴上，输出侧端盖(30)由端盖栓(3)固定在主机壳(4)的左端，输出侧端盖(30)外侧通过轴承盖固栓(36)固定连接有轴承盖(33);所述电磁制动器(11)的控制线和电动机(2)的电源线连接在接线盒(14)内；主机壳4底部与机座21固定连接为一体。
2.根据权利要求1所述的伺服变矩电动机，其特征在于所述止动柱(6)设为3—6个，其均勻分布在主机壳(4)的内圆壁上。
3.根据权利要求1所述的伺服变矩电动机，其特征在于所述法兰盘栓(22)设为4一10个，其均勻分布并固定连接于同心子口环(8)右侧及电动机(2)的法兰盘(9)之间。
4.根据权利要求1所述的伺服变矩电动机，其特征在于所述星轴栓(26)设为3个，其均勻分布把行星轮(27)定位在轴架总成(28)和内架盘(24)之间。
5.根据权利要求1所述的伺服变矩电动机，其特征在于所述架固栓(35)及架支撑定位套(31)均设为3个，其均勻分布把轴架总成(28)和内架盘(24)固定为一体。
6.一种伺服变矩电动机，包括电动机(2)及与其连接一起的伺服变矩器(1)，其特征在于所述伺服变矩器(1)包括主机壳(4)、同心子口环(8)、电磁制动器(11)、推力轴承(12 )、涨力弹簧(13 )、右轴承(15 )、左轴承(16 )、内架盘轴承(17 )、衔铁(19 )、机座(21)、太阳轮(23)、内架盘(24)、星轮轴承(25)、行星轮(27)、轴架总成(28)、轮键(29)、输出侧端盖(30)、架支撑定位套(31)、输出轴轴承(32)、轴承盖(33)、轴架总成轴承(34)和内齿总成(37)；电动机(2)的法兰盘(9)通过法兰盘栓(22)同心紧固在与主机壳(4)右端部为一体的同心子口环(8 )右侧，电动机轴(5 )伸入主机壳(4 )内，电动机轴(5 )上、法兰盘(9 )左侧起至电动机轴(5)端部，依次同心套装有推力轴承(12)、涨力弹簧(13)、右轴承(15)、左轴承(16)、内架盘轴承(17)、太阳轮(23)及轴架总成轴承(34)，电磁制动器(11)套装在涨力弹簧(13)外并通过器固栓(10)同心紧固在主机壳(4)右端部同心子口环(8)的左侧，右轴承(15)和左轴承(16)的外部套装有内齿总成(37)，衔铁(19)通过连固栓(18)套装固定在内齿总成(37)的右侧，内架盘轴承(17)上套装有内架盘(24)，太阳轮(23)通过轮键(29)紧固在电动机轴(5)上，轴架总成(28)右侧的中心孔套装在轴架总成轴承(34)上；行星轮(27 )内安装星轮轴承(25 )，并通过星轴栓(26 )把行星轮(27 )定位在轴架总成(28 )和内架盘(24)之间，轴架总成(28)与内架盘(24)之间还设有架支撑定位套(31)，并通过架固栓(35)把轴架总成(28)和内架盘(24)固定为一体；输出侧端盖(30)通过输出轴轴承(32)套装在轴架总成(28)左侧的动力输出轴上，输出侧端盖(30)由端盖栓(3)固定在主机壳(4)的左端，输出侧端盖(30)外侧通过轴承盖固栓(36)固定连接有轴承盖(33);所述电磁制动器(11)的控制线和电动机(2)的电源线连接在接线盒(14)内；主机壳4底部与机座21固定连接为一体。
专利摘要一种伺服变矩电动机，包括电动机2及与其连接一起的伺服变矩器1，伺服变矩器包括主机壳4、止转柱6、同心子口环8、电磁制动器11、推力轴承12、涨力弹簧13、右轴承15、左轴承16、内架盘轴承17、衔铁(19)、机座21、太阳轮23、内架盘24、星轮轴承25、行星轮27、轴架总成28、轮键29、输出侧端盖30、架支撑定位套31、输出轴轴承32、轴架总成轴承34、内齿总成37、单向轴承38和轴承盖33；电磁制动器11的控制线和电动机2的电源线连接在接线盒14内。本实用新型与现有技术相比较，其具有的有益效果是可预置监控，当负载增大时，能自动增加输出扭矩，使电动机软连接、无冲击地为负载提供强劲的动力，当克服阻力后负载减小到预置值时，自动退出减速、增矩的机械传动，直接把旋转动力传递给机械负载。
文档编号H02K7/116GK202160059SQ20112027548
公开日2012年3月7日 申请日期2011年8月1日 优先权日2011年8月1日
发明者王振良 申请人:王振良