[实用新型]双凸极无刷电动机直接驱动的内装式电动滚筒

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种应用于传输设备驱动装置的电动滚筒，它采用双凸极无刷电动机直接驱动滚筒体，属于电动滚筒领域、特种电机领域。

背景技术

传动滚筒是带式输送机和提升等设备传递动力的主要部件，广泛应用于冶金、矿山、煤炭、建材、电力、化工等行业。电动滚筒是采用电动机作为动力的传动滚筒。

  电动滚筒的发展经历了分离式、外装式、内装式到直驱式。分离式电动滚筒是将电动机与减速器均放在滚筒体外部的驱动装置；外装式电动滚筒是将减速器放在滚筒体内部、电动机放在滚筒体外部的驱动装置；内装式电动滚筒是将电机与减速器共同置于滚筒体内部的新型驱动装置。与分离式和外装式电动滚筒相比，内装式电动滚筒具有结构紧凑、噪声低、传动效率高、使用寿命长、运转平稳、工作可靠、密封性好、占据空间小、安装方便等诸多优点，并且适合在各种恶劣环境下工作，包括潮湿、泥泞、粉尘多等场合。

  直驱式电动滚筒是内装式电动滚筒的基础上发展起来的。一般电动滚筒大多采用电机内转子结构，经过齿轮减速器把动力传输到滚筒外体上，这种结构使整机体积较大、运行噪声大，筒内需加装润滑油，而且长时间运行将产生大量热量，加快机械器件的磨损。如果采用电机直驱式电动滚筒，就不需要齿轮减速器，不仅能够解决上述问题，而且有利于提高传动效率和可靠性，降低噪声和体积重量，节约生产成本。因此，直驱式是电动滚筒的重要发展方向。

  电动机是为电动滚筒提供动力的重要部件。电动滚筒的工作特点是：1）长时间连续工作，要求电动机为连续工作制；2）带式输送机一旦停机，电动机能在有负荷情况下启动，因此要求电动机有较大的起动转矩，但电动机的起动电流不能太大；3）工作环境恶劣。目前，电动滚筒驱动电机可供选择的方案主要有直流电机、异步电机、永磁电机和开关磁阻电机。

  直流电机具有控制简单、调速平滑和性能良好等优点，但由于存在电刷与换向器，易产生火花，电机可靠性差，维护成本高，较大程度上限制了它在电动滚筒中的应用。

  笼型三相异步电机的优点是结构简单、坚固耐用、成本低和可靠性高等，因此目前电动滚筒普遍选用笼型异步电机。但异步电机存在下列不足：1）由于电动滚筒起动时所需转矩一般是额定运行时的2倍左右，如果采用异步电机直接驱动齿轮减速器运行，则起动瞬间电流将是额定运行的4-8倍，将对电网和机械设备造成较大的冲击；2）异步电机的功率因素较低，造成较大的电能浪费；3）为提高驱动性能采用的闭环控制策略较复杂，且易受电机参数及负载变化影响。

 永磁电机是电动滚筒可供选择的一种电机。永磁电机根据永磁体励磁磁场在定子感应出的反电势波形不同，通常可分为两种，一种是梯形波反电动势的永磁无刷直流电机，另一种是正弦波反电动势的永磁同步电机。与异步电机比较，永磁电机采用永磁体提供转子磁通，不需要无功励磁电流，功率因数得以大幅度提高，起动电流小，而且具有效率高、体积重量轻的优点。但是，由于永磁材料的使用，导致驱动系统成本上升，并且受国家政策影响，永磁材料价格仍在不断升高；另外，由于电动滚筒工作环境较恶劣，滚筒内部工作温度高，永磁电机的磁钢一般安装在转子上，对散热不利，影响了永磁电机的可靠运行。

开关磁阻电机的优点是：1）转子无绕组和永磁体，结构简单；2）转子结构对温度很不敏感，恶劣环境运行能力强；3）定子上各相绕组在物理和电磁上独立，可靠性高；4）控制简单。因此，成为许多恶劣环境应用场合的理想驱动电机。但开关磁阻电机噪声较高，转矩脉动较大，一定程度上削弱了其作为电动滚筒驱动电机的优势。

双凸极无刷电动机是在开关磁阻电机的基础上发展起来的一种改进型开关磁阻电机，可以采用电励磁，也可以采用永磁励磁，这种电机仍然使用开关磁阻电机结构，即定转子均为凸极结构，但在定子或转子上增加了一套简单的励磁装置（电励磁绕组或者永磁磁钢）。在控制上，双凸极电机与无刷直流电机相近。由于电机绕组电流波形与无刷直流电机相同，非脉冲性，解决了开关磁阻电机噪声和振动大的问题。

 双凸极电机最突出的优点是：1）定、转子均为凸极齿槽结构，铁芯均采用硅钢片叠压而成，定子上装有集中电枢绕组与励磁元件（励磁绕组或永磁体），转子上无绕组，适合应用于环境恶劣场合；2）与开关磁阻电机相比，双凸极电机控制方式与无刷直流电机相近，绕组电流波形非脉冲性，降低了电机噪声和振动；3）永磁励磁的双凸极电机与传统的永磁同步电机相比，同样的输出功率所需的永磁体大大减少，这在稀土材料价格不断飞涨的今天，是非常具有吸引力的。