阅读说明：本技术 一种用于轮胎吊的永磁同步电机驱动机构及轮胎式起重机 (Permanent magnet synchronous motor driving mechanism for tyre crane and tyre crane ) 是由 朱莉军 江灏 刘玉强 于 2020-12-02 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于轮胎吊的永磁同步电机驱动机构及轮胎式起重机,包括：轮边减速器,与所述轮胎吊的轮胎内轮毂相连；永磁同步电机,与所述轮边减速器相连,以驱动所述轮边减速器；制动器,用以给所述永磁同步电机提供制动力矩；伺服驱动器,用以控制所述永磁同步电机；旋转变压器,用以给所述伺服驱动器提供所述永磁同步电机的转速反馈,形成转速闭环控制；所述轮边减速器包括第一行星齿轮,通过传动轴与所述第一行星齿轮相连的第二行星齿轮,所述第一行星齿轮与所述永磁同步电机相连,所述第二行星齿轮与所述轮胎吊的轮胎内轮毂相连。本发明满足自动化轮胎吊的定位需求。(The invention discloses a permanent magnet synchronous motor driving mechanism for a tyre crane and a tyre crane, comprising: the hub reduction unit is connected with a hub inside the tire of the tire crane; the permanent magnet synchronous motor is connected with the wheel-side speed reducer so as to drive the wheel-side speed reducer; the brake is used for providing braking torque for the permanent magnet synchronous motor; the servo driver is used for controlling the permanent magnet synchronous motor; the rotary transformer is used for providing the rotating speed feedback of the permanent magnet synchronous motor for the servo driver to form rotating speed closed-loop control; the hub reduction gear comprises a first planetary gear and a second planetary gear connected with the first planetary gear through a transmission shaft, the first planetary gear is connected with the permanent magnet synchronous motor, and the second planetary gear is connected with a tire inner hub of the tire crane. The invention meets the positioning requirement of the automatic tyre crane.)

一种用于轮胎吊的永磁同步电机驱动机构及轮胎式起重机

技术领域

本发明涉及轮式集装箱起重机的行走驱动技术，更具体地说，涉及一种用于轮胎吊的永磁同步电机驱动机构及轮胎式起重机。

背景技术

近年来，随着自动化码头技术的飞速发展，人力成本的日益攀升，自动化堆场逐渐替代传统堆场成为码头规划建设的主流配置。轮胎式集装箱起重机(下文简称轮胎吊)以其转场灵活，价格低廉一直是集装箱堆场作业的主力机型，针对轮胎吊的自动化升级，改造成为各大主机厂商的研究重点。

传统轮胎吊的大车行走驱动机构均采用逆变器+交流电机+减速器+链轮链条形式，机构复杂，占用空间较大，传动效率较低，由于链轮链条传动存在间隙，导致整个传动机构控制精度低，定位精度较差，已经无法满足自动化轮胎吊自动作业时对大车高精度定位的需求，严重制约了自动化轮胎吊的发展。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种用于轮胎吊的永磁同步电机驱动机构及轮胎式起重机，满足自动化轮胎吊的定位需求。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一方面，一种用于轮胎吊的永磁同步电机驱动机构，包括：

轮边减速器，与所述轮胎吊的轮胎内轮毂相连；

永磁同步电机，与所述轮边减速器相连，以驱动所述轮边减速器；

制动器，用以给所述永磁同步电机提供制动力矩；

伺服驱动器，用以控制所述永磁同步电机；

旋转变压器，用以给所述伺服驱动器提供所述永磁同步电机的转速反馈，形成转速闭环控制；

所述轮边减速器包括第一行星齿轮，通过传动轴与所述第一行星齿轮相连的第二行星齿轮，所述第一行星齿轮与所述永磁同步电机相连，所述第二行星齿轮与所述轮胎吊的轮胎内轮毂相连。

较佳的，所述轮毂通过支撑轴连于所述轮胎吊上，包括钢圈，以及连于所述钢圈内的传动毂，所述传动毂与所述支撑轴相连。

较佳的，所述第一行星齿轮位于所述支撑轴内，所述第二行星齿轮位于所述传动毂内，所述传动轴的一端与所述第一行星齿轮相连，所述传动轴的另一端与所述第二行星齿轮相连。

较佳的，所述第一行星齿轮包括设于所述永磁同步电机的输出轴上的第一太阳轮，设于所述传动轴的一端上的第一行星架，设于所述第一行星架上的第一行星齿轮和第二行星齿轮，设于所述支撑轴内的第一内齿圈；

所述第一太阳轮与所述第一行星齿轮啮合，所述第二行星齿轮与所述第一内齿圈啮合。

较佳的，所述第一行星齿轮还包括第一行星轴，所述第一行星轴与所述传动轴平行设置，所述第一行星轴连于所述第一行星架上，所述第二行星齿轮套于所述第一行星轴上。

较佳的，所述第二行星齿轮包括设于所述传动轴的另一端上的第二太阳轮和第二行星架，设于所述第二行星架上的第二行星轴，设于所述第二行星轴上的第三行星齿轮，设于所述支撑轴上的第二内齿圈；

所述第二太阳轮与所述第三行星齿轮啮合，所述第三行星齿轮与所述第二内齿圈啮合。

较佳的，所述第二行星轴与所述传动轴平行设置。

较佳的，所述第一行星齿轮采用NW型行星齿轮。

较佳的，所述第二行星齿轮采用NGW型行星齿轮。

另一方面，一种轮胎式起重机，包括：

所述的永磁同步电机驱动机构；

大车车架，用以安装所述永磁同步电机；

轮胎内的轮毂，用以安装所述轮边减速器。

本发明所提供的一种用于轮胎吊的永磁同步电机驱动机构及轮胎式起重机，利用永磁同步电机外形及尺寸灵活多样的特点，将永磁同步电机与制动器、旋转变压器高度集成安装于轮胎吊的大车车架内部，并通过轮边减速器与轮胎内的轮毂直接相连，完成永磁同步电机对轮胎的驱动。大幅简化了轮胎吊大车驱动机构的机械结构，同时充分利用伺服驱动器+永磁同步电机启动及低速扭矩大、控制精度高、功率因素高的特点，在大幅提高了轮胎吊大车的动态特性与定位精度的同时，还大大降低了大车驱动部分的能耗。

附图说明

图1是本发明永磁同步电机驱动机构的结构示意图；

图2是本发明永磁同步电机驱动机构中轮边减速器的结构示意图；

图3是本发明永磁同步电机驱动机构的剖视示意图；

图4是图3中A位置的放大示意图；

图5是图3中B位置的放大示意图；

图6是本发明永磁同步电机驱动机构实施例的框架结构示意图。

具体实施方式

为了能更好地理解本发明的上述技术方案，下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

请结合图1所示，本发明所提供的一种用于轮胎吊的永磁同步电机驱动机构，包括：

轮边减速器1，与轮胎吊100的轮胎101内轮毂102相连，带动轮胎101的转动。

永磁同步电机2，与轮边减速器1相连，通过驱动轮边减速器1从而到达直接驱动轮胎101的目的。

电磁式制动器3，用以给永磁同步电机2提供制动力矩。

伺服驱动器4，用以精确控制永磁同步电机2，控制精度可满足自动化轮胎吊的定位精度要求。

旋转变压器5，用以给伺服驱动器4提供永磁同步电机2的转速反馈，形成转速闭环控制系统。

伺服驱动器4通过旋转变压器5获取电磁式制动器3的转速反馈信息，形成转速闭环控制系统，实现高精度的传动系统定位。

请结合图1、图2所示，轮毂102通过支撑轴103连于轮胎吊100上，轮毂102包括钢圈104，以及连于钢圈104内的传动毂105，传动毂105与支撑轴103相连。

轮边减速器1包括第一行星齿轮11，通过传动轴12与第一行星齿轮11相连的第二行星齿轮13，第一行星齿轮11与永磁同步电机2上的输出轴201相连，第二行星齿轮13与传动毂105相连。

第一行星齿轮11可采用NW型行星齿轮，第二行星齿轮13可采用NGW型行星齿轮。

第一行星齿轮11位于支撑轴103内，第二行星齿轮13位于传动毂105内，传动轴12水平设置，传动轴12的一端与第一行星齿轮11相连，传动轴12的另一端与第二行星齿轮13相连。

第一行星齿轮11包括安装于永磁同步电机2的输出轴201上的第一太阳轮111，安装于传动轴12的一端上的第一行星架112，安装于第一行星架112上的第一行星齿轮113和第二行星齿轮114，安装于支撑轴103内的第一内齿圈115。

第一太阳轮111与第一行星齿轮113啮合，第一内齿圈115沿轴向设置与第一行星齿轮113间隔设置，第一内齿圈115与支撑轴103固定连接，并与第二行星齿轮114啮合。

请结合图3、图4所示，第一行星齿轮11还包括第一行星轴116，第一行星轴116与传动轴12平行设置，第一行星轴11安装于第一行星架112上，第二行星齿轮114套装在第一行星轴116上。第一行星轴116与第一行星架112连接后轴向限位，可以防止第一行星轴116轴向窜动，影响动力传递地稳定性。其中，第一行星轴116的轴向两端分别设有沿径向延伸的凸出部，第一行星架112上设有卡槽，第一行星轴116上的凸出部与第一行星架112上的卡槽卡接，以实现轴向限位。

请结合图2、图3、图5所示，第二行星齿轮13包括安装于传动轴12的另一端上的第二太阳轮131和第二行星架132，安装于第二行星架132上并与传动轴12平行设置的第二行星轴133，安装于第二行星轴133上的第三行星齿轮134，安装于支撑轴103上的第二内齿圈135。

第二太阳轮131与第三行星齿轮134啮合，第三行星齿轮134与第二内齿圈135啮合。

第二行星架132旋转安装于传动轴12的另一端上，且沿径向与传动毂105连接，径向为垂直于轴向的方向，沿轴向，永磁同步电机2和第二行星架132分别位于传动轴12的轴向两侧。第二内齿圈135与第二行星架132沿轴向间隔设置，与第三行星齿轮134啮合，沿径向，第三行星齿轮134位于第二内齿圈135与第二太阳轮131之间。第二内齿圈135通过连接部件与支撑轴103的端部固定，以使第三行星齿轮134与第二内齿圈135啮合传递动力时保持稳定。

伺服驱动器4控制永磁同步电机2启动，永磁同步电机2的输出轴201上的第一太阳轮111带动第一行星齿轮113，使第一行星架112驱动传动轴12转动后，第二太阳轮131同步转动，驱动第三行星齿轮134转动，第三行星齿轮134在转动过程中，第二行星架132也随之转动，从而驱动传动毂105转动，使得轮胎101也转动，最终实现轮胎式起重机的行走。

另外，沿传动轴12的轴向还设置有第一轴承6和第二轴承7，传动毂105通过第一轴承6与连接部件连接，传动毂105通过第二轴承7与支撑轴103连接，这样可使传动毂105相对支撑轴103转动顺畅。

本发明还提供了一种轮胎式起重机，包括：

上述的永磁同步电机驱动机构。

利用永磁同步电机2外形及尺寸灵活多样的特点，将伺服驱动器4、永磁同步电机2、电磁式制动器3与旋转变压器5高度集成安装于轮胎吊100的大车车架内部，并通过轮边减速器1与轮胎101内的轮毂102直接相连，完成永磁同步电机2对轮胎101的驱动。

请结合图6所示，本实施例中轮胎式起重机中大车机构共有8个车轮组成，其中有4个是驱动轮，每个驱动轮均由一个永磁同步电机2来驱动，每个永磁同步电机2上对应连接一个伺服驱动器4，永磁同步电机2的控制指令由总控PLC200通过工业以太网300下发到对应的伺服驱动器4。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。