一种双速一体机的制作方法

1.本实用新型涉及电机技术领域。具体地，本实用新型涉及一种双速一体机。


背景技术：

2.由于变速电机具有低速启动力矩较大，启动时的电流较小，而在高速运行时具有较高的效率的特点，在矿井生产中的使用正在逐渐增加，具有广阔的市场前景。采用变速电机取代单速电机以驱动矿井中刮板输送机，可以省去液力耦合器，从而消除了喷油着火的隐患，有效减少了电机烧损情况的发生，从而解决了输送机启动困难的问题，使得矿井安全得到进一步保障。目前矿井下驱动刮板输送机的变速电机多为双绕组、双鼠笼结构的双速电机。双速电机采用高、低速两套绕组，起动时采用低速绕组起动，正常运行时切换到高速绕组。由于采用两套绕组的结构，在对双速电机进行供电接线时，通常需要敷设至少两套供电电缆，一套连接低速绕组，另一套连接高速绕组，从而通过两套电缆控制电机转速。当矿井生产中需要多个双速电机运行时，就需要用到大量的电缆，不仅增加了工作人员的电缆敷设工作量，而且增加了设备区域中的线路复杂度，不利于矿井的安全生产。


技术实现要素：

3.本实用新型提供了一种双速一体机，以至少解决上述矿井生产中电机供电电缆数量多、敷设工作量大的问题。
4.为了至少解决上述技术问题，在第一方面中，本实用新型提供了一种双速一体机，包括：电机，其包括低速绕组和高速绕组，用于实现低速运行和高速运行；电源接口，其用于连接外部供电电源；第一供电线路，其与所述电源接口和低速绕组连接，用于为所述低速绕组供电；第二供电线路，其与所述电源接口和高速绕组连接，用于为所述高速绕组供电；第一接触器，其串接于所述电源接口和所述低速绕组之间的第一供电线路中，用于控制所述低速绕组运行；第二接触器，其串接于所述电源接口和所述高速绕组之间的第二供电线路中，用于控制所述高速绕组运行。
5.在一个实施例中，还包括：控制器，其连接所述第一接触器和所述第二接触器，用于：接收控制指令；根据所述控制指令控制所述第一接触器和第二接触器导通或关断，以控制所述电机启动、停止、低速运行或高速运行。
6.在一个实施例中，还包括电源装置，其输入端与所述电源接口连接，输出端与所述控制器、第一接触器和第二接触器连接，用于提供工作电源。
7.在一个实施例中，所述电源装置包括变压器，所述变压器包括原边绕组和副边绕组，所述原边绕组与所述电源接口连接，所述副边绕组与所述控制器、第一接触器和第二接触器连接，用于将外部供电电源转换为工作电源。
8.在一个实施例中，还包括软起动器，其输入端与所述电源接口连接，其输出端与所述第一接触器、第二接触器连接，所述软起动器还连接所述控制器，用于根据所述控制器输出的指令控制所述电机启停。
9.在一个实施例中，还包括第三接触器，所述第三接触器与所述软起动器并联，用于在所述电机起动完成时旁路所述软起动器。
10.在一个实施例中，所述软起动器包括三组反并联的可控硅，用于连接外部供电电源。
11.在一个实施例中，还包括信号检测装置，所述信号检测装置连接所述电源接口和所述软起动器之间的供电线路，所述信号检测装置还连接所述控制器，用于检测线路中的电压和/或电流信息。
12.在一个实施例中，还包括远程控制接口，其与所述控制器连接，用于与远端设备通讯。
13.在一个实施例中，还包括漏电保护器，所述漏电保护器连接所述第一接触器和高速绕组之间的供电线路，所述漏电保护器还连接所述第二接触器和低速绕组之间的供电线路，以检测供电电流，所述漏电保护器还连接所述控制器，用于根据检测的供电电流判断是否发生漏电。
14.本方案中对双速电机仅设置一个电源接口，实现通过一套电缆对具有双绕组的双速电机供电，并且通过一个电源接口，在一体机内部形成两个供电线路为电机的低速绕组和高速绕组供电，并利用与该双速电机一体设置的两个接触器控制双速电机高速绕组和低速绕组切换，因此，在一体机外部，只需要从电源连接电缆到上述电源接口即可，不需要更多的电缆，从而减少了电缆的敷设数量。
附图说明
15.通过参考附图阅读下文的详细描述，本实用新型示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本实用新型的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：
16.图1是示意性示出根据本实用新型实施例的双速一体机的示意图；
17.图2是示意性示出根据本实用新型实施例的包含控制器的双速一体机的示意图
18.图3是示意性示出根据本实用新型实施例的双速一体机中电源装置的示意图；
19.图4是示意性示出根据本实用新型实施例的软起动器的示意图；
20.图5是示意性示出根据本实用新型实施例的双速一体机中其他元件的示意图；
21.图6是示意性示出根据本实用新型实施例的双速一体机壳体示意图；
22.图1至图6中包括：双速一体机100，电机101，低速绕组102，高速绕组103，第一接触器104，第二接触器105，控制器106，电源接口107，电源装置108，软起动器109，第三接触器110，第四接触器111，远程控制接口112，信号检测装置113，脉冲发生装置114，漏电保护器115。
具体实施方式
23.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.双速电机采用高速和低速两套绕组，低速绕组侧重起动能力，高速绕组侧重运行效率，因此起动时可以采用低速绕组起动，正常运行时切换到高速绕组。传统的双速电机起动器通过输出低速和高速的控制电缆实现对双速电机的控制，即起动器输出一套电缆连接电机的低速绕组，通过控制起动器中的低速控制开关控制电机的低速绕组通电运行，以实现电机的低速起动过程，然后通过起动器输出的另一套电缆连接电机的高速绕组，并控制起动器中对应的控制开关控制高速绕组运行，以实现电机低速到高速的切换。上述控制过程需要两套电缆实现对电机由低速到高速运行的切换过程。在矿井生产中，需要布置多台电机运行，就需要工作人员敷设大量的电缆，导致电缆敷设工作量大且不利于检修维护，同时也增加了设备区域中的线路复杂度，不利于矿井安全生产。为了有效减少矿井生产区域中电缆的数量，本实用新型中通过将起动器中的接触器功能移植到电机中，在电机中实现低速到高速的切换，这样只需要一个电源接口实现供电，从而对于一台双速电机只需要敷设一套电缆即可实现控制，有效提升了矿井生产的效率。
25.下面结合附图来详细描述本实用新型的具体实施方式。
26.图1和图2是示意性示出根据本实用新型实施例的双速一体机的组成结构的示意图。
27.如图1所示，本实用新型的方案中提出了一种双速一体机100，包括电机101、电源接口107、第一供电线路、第二供电线路、第一接触器104、第二接触器105。其中电机101可以是双绕组结构的双速电机，包括低速绕组102和高速绕组103，用于实现低速运行和高速运行。电源接口107，其用于连接外部供电电源。通过该电源接口107分成两个供电线路，即第一供电线路和第二供电线路。在电源接口107和低速绕组102之间连接第一供电线路，用于为低速绕组102供电。在前述电源接口107和电机101 的高速绕组103连接第二供电线路，用于为高速绕组103供电。在前述的第一供电线路中，电源接口107和低速绕组102之间串接有第一接触器 104，用于控制低速绕组102运行。在前述的第二供电线路中串接有第二接触器105，用于控制前述电机101中的高速绕组103运行。
28.进一步地，如图2所示，前述双速一体机100中还设置有控制器106，控制器106连接前述第一接触器104和第二接触器105，控制器106用于接收控制指令，并根据前述控制指令控制第一接触器104和第二接触器 105导通或关断，以控制电机101启动、停止、低速运行或高速运行。在一个实现场景中，控制器106控制第一接触器104导通，从而控制电机101 低速起动或低速运行，或者是关闭第一接触器104和第二接触器105以控制该电机101停止运行，又或者是控制第一接触器104导通使得电机101 低速起动后，控制第二接触器105导通，第一接触器104关断，从而控制电机101从低速到高速的切换。
29.以上是对本方案中的双速一体机100的组成进行了简要说明。接下来将对上述双速一体机100的结构进行详细的描述。
30.图3是示意性示出根据本实用新型实施例的双速一体机100中电源装置108的示意图。可以理解的是图3中所示出的电源装置108在双速一体机100中的设置可以在图1中所示出的示例性场景中实施，因此关于图1 所描述内容也同样适用于图3。
31.如图3所示，前述双速一体机100中还包括电源装置108，用于向双速一体机100提供工作电源。电源装置108的输入端与前述电源接口107 连接，从而将外部供电电源转换为工作电源，例如可以将3.3kv的供电电源转换为220v的工作电源。该电源装置108的输出端
可以与前述控制器 106、第一接触器104和第二接触器105连接，从而提供工作电源。在一个应用场景中，前述的电源装置108可以采用变压器，变压器包括原边绕组和副边绕组。原边绕组与前述电源接口107连接，副边绕组与前述控制器106、第一接触器104和第二接触器105连接，从而通过原边绕组和副边绕组设置不同的线匝将外部供电电源转换为工作电源。同时，前述变压器还能够起到隔离作用，防止对电控元件的干扰。进一步的，该电源装置 108中还可以包括整流器，从而将交流电转换为直流电，以提供直流电源。前述控制器可以是plc(可编程逻辑控制器)，plc具有程序控制、网络控制等多种控制方式，包括中央处理单元、存储器、输入/输出单元等组成部分，可实现信号采样、信号处理、信号输出功能。作为其他实施方式，前述控制器还可以是工控机。通过前述的变压器可以将外部电源转换为适合前述plc或工控机使用的电源电压，例如将3.3kv的电压转换为220v 的电压。
32.图4是示意性示出根据本实用新型实施例的软起动器109的示意图。可以理解的是图4中所示出的软起动器109在双速一体机100中的设置可以在图1中所示出的示例性场景中实施，因此关于图1所描述内容也同样适用于图4。
33.如图4所示，前述双速一体机100中还包括软起动器109，该软起动器109可以配合前述双速一体机100中的低速绕组102，以实现该电机101 更平滑地起动。具体地，前述软起动器109地输入端与前述电源接口107 连接，输出端与第一接触器104、第二接触器105连接。软起动器109还连接前述控制器106，以根据前述控制器106输出的指令控制电机101启停。当需要起动电机101时，控制器106可以向脉冲发生装置114发送指令，产生用于驱动软起动器109的脉冲信号，从而控制该软起动器109从无到有逐步增大输出电压，同时控制该第一接触器104闭合，电机101逐渐加速，从而实现该电机101的低速、平滑起动。
34.进一步地，还可以在前述软起动器109的两端并联第三接触器110，从而在电机101起动完成时旁路该软起动器109，使得该软起动器109在完成起动后退出运行。在一个应用场景中，该第三接触器110除了用于退出该软起动器109，当软起动器109损坏后无法正常工作时，工作人员还可以直接控制该第三接触器110闭合，从而将该双速一体机100改为普通双速电机使用。或者是在需要压煤的应用场景中，也可以控制该第三接触器110将软起动器109旁路，直接利用低速绕组102起动，达到正常煤量时再切换为正常的软启动起动方式。进更一步地，前述软起动器可以包括三组反并联的可控硅，用于连接外部供电电源。当外部供电电源是三相交流电时，可以将该软起动器109中设置三组反并联的可控硅(例如晶闸管)，实现与每一相电源的连接。在电机101软起动时，在控制器106的控制下，三组反并联的可控硅按时序与外部供电电源的相序同步导通，通过对可控硅导通角的调节，可控硅的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加速，直到可控硅全导通，电动机工作在额定电压的机械特性上，实现了电机101的平滑启动、降低启动电流、避免启动过流跳闸、减小电机101起动时扭矩冲击对传动系统的损害，有效提升了电机101运行过程的可靠性。
35.以上说明了本实用新型中双速一体机的主要组成结构，为了有效提升该双速一体机100运行可靠性，本方案中还对前述双速一体机100配置相应的信号检测、故障诊断等功能，接下来将详细说明。
36.图5是示意性示出根据本实用新型实施例的双速一体机100中其他元件的示意图。可以理解的是图5中所示出的元件在双速一体机100中的设置可以在图1中所示出的示例性场景中实施，因此关于图1所描述内容也同样适用于图5。
37.在一个实现场景中，如图5所示，本方案中的双速一体机100还包括第四接触器111，该第四接触器111可以串接于前述电源接口107和软起动器109之间的供电线路中，用于控制供电输入。当电机101出现故障或需要停机检修时，可以通过控制该第四接触器111关断，实现切断供电电源的作用。
38.在一个实现场景中，前述双速一体机100还包括信号检测装置113。信号检测装置113连接前述电源接口107和软起动器109之间的供电线路，从而实现对供电线路中的电流或电压信号的检测。该信号检测装置113还连接前述控制器106，从而将检测到的电流或电压信号传输给控制器106，以便于控制器106根据检测到信号判断是否发生异常。
39.进一步地，可以在前述双速一体机100中设置一个远程控制接口112，并将其与前述控制器106连接，从而建立前述控制器106与远端设备的通讯连接。一方面，远端设备可以实时获取该双速一体机100的运行情况，便于及时对各电机101的工作状态进行调整，另一方面，前述控制器106 还可以接收来自于远端设备的控制指令，从而对该双速一体机100的运行状态进行控制，实现了对双速电机的远程控制，有利于提升矿井生产安全性。
40.在又一个实现场景中，还可以在该双速一体机100中设置漏电保护器 115，漏电保护器115连接第一接触器104和高速绕组103之间的供电线路，漏电保护器115还连接第二接触器105和低速绕组102之间的供电线路，以检测提供给低速绕组102和高速绕组103的供电电流，漏电保护器 115还连接前述控制器106，用于根据检测的供电电流判断是否发生漏电。
41.另外，本实用新型中如图6中示出了前述双速一体机的一种壳体结构示意图。如图6所示，前述壳体结构中可以设置前述的电机、接触器、供电线路等。可以理解的是该壳体结构是示例性的而非限制性的，本领域技术人员可以根据实际应用场景调整为其他的结构形式。
42.以上内容中对本实用新型的方案进行了详细说明，本实用新型通过将电机起动控制时的两个接触器集成到电机中，为电机仅设置一个电源接口 107进行供电，有效减少了电缆的敷设数量，降低了矿井生产中工作人员敷设电缆的工作量，提升了矿井生产时的工作效率。
43.在本说明书的上述描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“固定”、“安装”、“相连”或“连接”等术语应该做广义的理解。例如，就术语“连接”来说，其可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。因此，除非本说明书另有明确的限定，本领域技术人员可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
44.另外，本说明书中所使用的术语“第一”或“第二”等用于指代编号或序数的术语仅用于描述目的，而不能理解为明示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”或“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本说明书的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个或更多个等，除非另有明确具体的限定。
45.虽然本说明书已经示出和描述了本实用新型的多个实施例，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施例只是以示例的方式提供的。本领域技术人员会在不偏离本
实用新型思想和精神的情况下想到许多更改、改变和替代的方式。应当理解的是在实践本实用新型的过程中，可以采用对本文所描述的本实用新型实施例的各种替代方案。所附权利要求书旨在限定本实用新型的保护范围，并因此覆盖这些权利要求范围内的模块组成、等同或替代方案。