[发明专利]电动机及使用该电动机的混凝土振捣棒

说明书

技术领域

本发明涉及一种混凝土内部振捣器，尤其涉及一种电动机内置式混凝土振捣棒；以及还涉及一电动机。

背景技术

混凝土振捣棒（以下简称振捣棒），又称混凝土振动棒、混凝土内部振捣器、插入式混凝土振捣器等，工作时将振捣棒的棒体插入混凝土内部，将其振动波直接传给混凝土，实现在混凝土浇注构建时，排除其中的气泡，进行捣固，使混凝土密实结合，消除混凝土的蜂窝、麻面等现象，以提高其强度，保证混凝土构件的质量。为了有效达到上述目的，根据相关技术规范，混凝土振捣棒的振动频率要求在167Hz以上，属于高频振捣器，如果以旋转方式提供振动动力源，在不对转动动力源进行变频（变速）的情况下，其转速应该在10000rpm（转/分，r/m）以上。因此，要实现此类混凝土振捣棒，首先需要解决的是获得符合上述要求的振动频率，即转速问题；其次是能够在特定的环境下长时间可靠工作。

现在普遍使用的混凝土振捣棒包括电动机外置式和电动机内置式。随着技术的发展、设备的小型化设计和环保节能等的需要，电动机内置式的混凝土振捣棒正在逐步替代电动机外置式混凝土振捣棒。电动机内置式混凝土振捣棒将提供振动动力源的电动机安装在振捣棒的棒体中，并驱动棒体中的振动机构，达到对棒体振动的目的，在具体实现方式上，所述的振动机构一般用偏心块来实现（图6提供了所述振动机构所构成的振动系统的结构原理图）。在使用时，将混凝土振捣棒的棒体插入混凝土内部进行工作。由于棒体结构、尺寸，尤其是其内部空间的限制，现在公知的这类混凝土振捣棒，普遍采用结构较为简单的同步或异步交流电动机（如鼠笼式交流电动机）作为动力源，由于此类交流电动机的转速受交流电频率的制约（例如我国供电频率为50Hz），因此其转速低。为了达到适合的振动频率，必需进行变频处理。其一是采用机械变频（变速）结构对动机的转动输出进行变速，提高偏心块的旋转速度，以达到相应的振动频率，这类设备由于结构复杂，使用极少。另一类是通过专门的电子变频控制设备将供电频率变频为167Hz以上（可以使交流电动机的转速达到10000rpm）予以输出并向混凝土振捣棒供电，以满足要求。因此需要根据不同的供电频率、输出频率采用不同的变频控制设备或控制方法。

上述两种结构的振捣棒中，由于采用电子变频器所实现的振捣棒，其棒体结构简单，是国内外高端混凝土振捣棒普遍采用的技术方案，这类振捣棒的优点在于棒体作为易损件，结构简单，更换成本相对较低，而作为成本高的变频控制设备（一般每台售价达几千甚至上万元人民币）可以反复使用。但是，这类振捣棒的电子变频控制设备虽然可以重复使用，但是因采用电子变频技术，其对工作环境往往有较高的要求，而建筑工地的施工环境恶劣，粉尘和湿度高，以及施工过程中的设备迁移、使用过程中的管理维护稍有不当等都极其容易导致脆弱的电子变频控制设备损坏，导致购置、使用和维护成本高。与此同时，由于其包括两个部分，设备迁移、使用过程中都很不方便，往往需要两个人协作才能完成工作；另一方面，由于其只能使用交流电工作，对于施工场地的供电等都提出了要求，往往需要进行相应的布线或设置发电设备才能工作，极其不便于施工工作的开展。

由于直流电动机，其转速不受供电频率的影响，通过现有的常规电动机设计技术既可以很容易地使其转速达到10000 rpm，因此有人提出利用常规的直流电动机作为电机内置式混凝土振捣棒的动力源。

中国实用新型专利申请98229657.6（名称：电机内装型插入式混凝土振动器）公开了采用常规的直流电动机所实现的技术方案，其将普通的直流电动机直接装入密闭的棒体中，由于使用时棒体是插入混凝土中，为了保护电动机，同时也为了做好绝缘，保证其能工作，必需将棒体进行良好的密封。但是直流电动机工作时，电刷和整流子（又称换向器，Commutator）间会产生电火花并形成高温（它的温度高出转子许多）而无法散热，电刷磨损产生粉末（粉尘）等无法排放，极其容易造成处于同一个封闭空间的电刷、整流子、转子、定子等组件的损坏和绝缘性能的破坏。由于棒体内的空间有限，电刷因其内部空间小以及转子、定子等部件的存在而导致安装不便，高温和电刷粉尘的影响也使得绝缘处理困难，甚至无法处理。并且，电刷和整流子在工作过程中，需要不断地在其工作面上形成氧化膜而减小磨损，密闭空间中无法提供相应的氧化环境（需要一定的氧气和湿度，一般普通的空气就可提供这样氧化环境）。该技术方案实际的实用性差，无法实现能够实际使用的“振捣棒”，其一开机就可能烧坏。