电动机内装插入式混凝土振动器及其不正常操作保护方法技术

一种电动机内装插入式混凝土振动器，包括控制器、橡皮软管、电缆和振动棒，其特征在于：所述振动棒的内装电动机采用永磁转子、无转子位置传感器电动机；至少一个偏心块焊接在电动机转轴上与电动机转子成一体结构；电动机定子和带偏心块的转子安装在中空圆柱形棒体内，转子由多个滚柱和滚珠轴承并联支撑；棒体的下方由下锥体封口，棒体的上方由与橡皮软管相连的上套封口；棒体与上套以及下锥体采用螺纹连接；棒体内置温度传感器；三根电源线和两根棒体温度传感器连接线穿过轴承座和密封防护构件，经橡皮软管与控制器相连；振动器具有不正常操作时自动降低转速预防振动棒过热损坏保护、环境温度过低时自动低速预热、供电电源过压欠压、内部过流、控制器过温时自动停机保护。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，用于建筑工程施工，属于建筑机械

技术介绍
混凝土振动器是浇筑混凝土的必备工具之一。盖房、修路、造桥、水利工程等建筑行业离不开它，应用十分广泛。目前，工程中使用的混凝土振动器，百分之九十以上是行星滚锥插入式混凝土振动器，这种振动器从上世纪六十年代问世开始应用至今。行星滚锥插入式混凝土振动器基本结构和原理为由普通的异步电动机通过软轴带动滚锥在套管内沿管壁作行星式滚动。滚锥自转一周，沿管壁滚动多周，由此增速以达到高频振动的目的。上述混凝土振动器，其优点是结构简单，振动力大，生产效率高。缺点是使用寿命短(几十小时就需要维修)，噪音大(110分贝以上)，操作人员的劳动强度大，能耗大，效率很低。还有一个弱点是停振。在振动棒垂直作业时(如浇筑立柱)，滚锥一旦离开管壁在套管中央空转(意外短时停电、冲击等干扰所至)，此时滚锥只有自转没有公转，将不再产生离心力使套管振动。这将使振动棒陷在混凝土中无法拔出，造成很大麻烦。由于软轴在软管内高速转动，直接与管壁摩擦，消耗了大量能量，并使软轴和软管磨损。同时使软管振动让操作人员麻手。滚锥在套管壁上靠摩擦力使其公转，不能润滑，钢铁之间高速干摩，其噪音无法改善。一旦轴承的润滑脂进入套管内，振动棒即不能正常工作。普通异步电动机重几十公斤，在工地上拎来拎去劳动强度很大。这些结构和原理上的因素，使它的弱点无法得到改善。现有较好的另一种振动器是，电动机内装插入式混凝土振动器。它将电动机装在棒体内直接驱动偏心块高速运转，以获得高频振动。普通异步电动机最高转速只有2800多转/分(两极)。混凝土振动器需要12000转/分。提高电动机转速的方法目前比较先进的有两种，一是用变频机组将工频电源通过异步电动机驱动多极的永磁同步发电机产生将近200周的中频电源，再由中频电源驱动振动棒内的中频异步电动机高速运转，产生高频振动。二是用直流无刷电动机，由专用驱动器，驱动其高速运转产生高频振动。电动机内装插入式混凝土振动器由于没有了软轴和滚锥，克服了行星滚锥插入式混凝土振动器的噪音大、磨损快、能耗大等大部份弱点。直流无刷式的混凝土振动器还有重量轻的优点，它的全部重量只有几公斤。大大降低了操作人员的劳动强度。但它们有一个致命的弱点，影响了它们的推广应用。就是这种混凝土振动器的生产效率不如行星滚锥插入式混凝土振动器。“没力”，所以操作人员不愿意用。原因是电动机的功率和功率密度做不上去，太小。导致输出功率太小。这个技术难度是由振动棒的特殊性导致的。它的外径限死了，由于施工要求外径不能大。最常用的只有50毫米。电动机铁芯外径只有40几毫米，不能增大。铁芯长度由于下线、加工、机械强度和振动棒自重等因素的限制，也不能放长。其电动机功率最大只能做到四、五百瓦。而行星滚锥插入式混凝土振动器电动机的功率达1500瓦。因此电动机内装式功率太小，满足不了使用需求。其次，由于电动机的外径很小。常用规格的振动棒，在直径20左右的圆周上要开十几个齿槽。所以电动机的槽很小。只能选用较细的漆包线。传统电动机绕组端部必须离开铁芯悬空伸出一定距离，以便能从其他线圈端部越过到达合适的槽位。在振动棒中定子也在作高频振动，因此电动机绕组特别是端部要受到很大的机械应力。甚至可能产生共振。需要采取特殊加固措施。加上为了提高出力，电动机的磁密、电密取得都比正常电动机高得多。因此电动机承受了过高的电磁应力、热应力和机械应力。成了新的寿命瓶颈，无法突破。直流无刷电动机除了上述问题外还有一个很难克服的难题。它的转子位置传感器是精密部件。在振动棒这样的恶劣环境中工作可靠性和寿命都无法保证。其三、由于电动机的加工难度非常高，加上变频机组或直流无刷驱动器，成本比行星滚锥插入式混凝土振动器高得多。这些问题影响了它的实用价值，使得大部分施工队伍目前仍然选用噪音、能耗和劳动强度都较大的行星滚锥插入式混凝土振动器。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种大功率、大振动力、寿命长、可靠性高、噪音低、节能、轻便、生产效率高的。为达到上述目的，采取如下技术方案本专利技术所述的电动机内装插入式混凝土振动器包括橡皮软管20、电缆21、振动棒22、控制器23和电源线。电动机定子铁芯槽数减少到三个，三个绕组直接绕在定子铁心的三个齿上，三个绕组Y型连接，引出三根电源线接到控制器；至少一个偏心块焊接在电动机转轴上与电动机转子成一体结构；电动机定子和带偏心块的转子安装在中空圆柱形棒体内。转动部分由多个滚柱和滚珠轴承并联支撑；棒体的下方由下锥体封口，棒体的上方由与橡皮软管相连的上套封口。棒体和上套以及下锥体采用螺纹连接。上下连接螺纹的旋向与电动机的转向配合，在工作时均受力自动拧紧；棒体内置温度传感器。三根电源线和两根棒体温度传感器连接线穿过轴承座和密封防护构件，经橡皮软管与控制器相连；本专利技术去掉了常规永磁电动机的转子位置传感器；永磁转子采用环形磁钢，将环形磁钢直接套在转轴上胶牢。磁钢轴向分段，各环形磁钢间留出间隙；电动机油冷却，冷却油与轴承润滑油合二为一。本专利技术还涉及一种不正常操作保护方法，不正常操作时自动降低转速预防振动棒过温损坏保护。本专利技术还具有多种其他保护如环境温度过低时自动低速预热；供电电源过压欠压、内部过流、控制器过温时自动停机等保护。上述保护措施虽属于常规技术，但采用在振动棒上使其功能更加完备实用。本专利技术的有益效果与现有技术相比，克服了行星滚锥插入式混凝土振动器的使用寿命短，噪音大，操作人员的劳动强度大，耗能大，效率低，停振等缺点。同时采用了特殊结构和工作原理的电动机并采取了特殊措施和机械结构，克服了现有电动机内装插入式混凝土振动器的输出功率不够，电动机寿命短成本高的缺点。以直径50毫米的振动棒为例，本专利技术50毫米振动棒内装电动机的功率达1500瓦以上，是现有技术极限功率的3倍多。振动棒的寿命在4000小时以上，低噪音(70分贝以下)，节能，轻便(自重仅几公斤)。实际寿命和生产效率明显高于同规格的行星滚锥插入式混凝土振动器。因此，具有明显的经济效益。以下结合附图和实施例对本专利技术作比较详细的说明。附图说明图1为电动机内装插入式混凝土振动器结构示意图；图2为电动机内装插入式混凝土振动器的振动棒结构剖视示意图；图3为电动机内装插入式混凝土振动器的定子铁心冲片结构示意图； 图4为电动机内装插入式混凝土振动器的转子组件结构示意图；图5为电动机内装插入式混凝土振动器的不正常操作保护线路原理图。具体实施例方式参照图1，这是电动机内装插入式混凝土振动器结构示意图。如图所示，本专利技术包括橡胶软管20、电缆21、振动棒22、控制器23和电源线(图中省略)。振动棒22的一端连接有橡皮软管20，用于手持操作。连接电缆21穿过橡皮软管20用于控制器23与振动棒22的电气联接。参照图2，这是电动机内装插入式混凝土振动器的振动棒结构示意图。如图所示，振动棒结构包括上套1、O型圈2、锁紧螺钉和弹簧垫圈3、压板4、密封圈5、波形垫圈6、轴承座7、小轴承8、三槽定子铁心和绕组9、磁钢10、小橡皮圈11、转轴12、轴承盖13、滚动轴承14、止推滚柱轴承15、偏心块16、棒套17、锥体18、温度传感器19。轴承、定子、轴承盖、滚柱轴承直接压入棒套，偏心块与转轴焊接，磁钢与转轴用环氧树脂胶牢，上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电动机内装插入式混凝土振动器，包括控制器、橡皮软管、电缆和振动棒，其特征在于所述振动棒的内装电动机采用永磁转子、无转子位置传感器电动机；至少一个偏心块焊接在电动机转轴上与电动机转子成一体结构；电动机定子和带偏心块的转子安装在中空圆柱形棒体内，转子由多个滚柱和滚珠轴承并联支撑；棒体的下方由下锥体封口，棒体的上方由与橡皮软管相连的上套封口；棒体与上套以及下锥体采用螺纹连接；棒体内置温度传感器；三根电源线和两根棒体温度传感器连接线穿过轴承座和密封防护构件，经橡皮软管与控制器相连；振动器具有不正常操作时自动降低转速预防振动棒过热损坏保护、环境温度过低时自动低速预热、供电电源过压欠压、内部过流、控制器过温时自动停机保护。2.如权利要求1所述的电动机内装插入式...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒展，
申请(专利权)人：舒展，
类型：发明
国别省市：