CN101425736A - 一种用于物料管道运输的单边直线感应电动机 - Google Patents
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Abstract
一种用于物料管道运输的单边直线感应电动机,为长初级、短次级式。其长初级(11)由多相电枢绕组(112)及硅钢片迭成的带齿槽铁心(111)构成。长初级(11)可为连续或断续铺设,铺设方式由电机运行工况决定。其短次级(12)或者为复合式,由导体板(121)及铁轭(122)共同构成;或者只由单一材料构成:例如只采用导体板(121)或只采用导磁铁轭(122)构成。本发明可用于物料运输领域,特别是矿物如煤炭、矿石等的运输。
Description
技术领域
本发明属于电动机领域,特别涉及一种用于物料管道运输的直线感应电动机。
技术背景
直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能的电力传动装置,可以看作是由旋转电机切开展平之后演变而来,因此与旋转电机相对应,也可分为直线同步电机、直线感应电机等类型。
直线电机的主要优点在于它能够直接产生直线运动,不再需要中间传动装置将旋转运动转换为直线运动,这不但能够简化装置结构,还可提高运行的可靠性。直线感应电机的初级由带齿槽的铁心及多相绕组构成,但其次级结构可以很简单,采用板状反应板构成,有时可借用装置的设备本体或电机运行的轨道作为其次级,如起重吊车中的工字钢。因此可减轻电机重量,降低了制造成本,在需要直线驱动的场合如交通运输、物料运输等领域具有很好的应用前景。
在矿物运输领域,美国Magplane公司的子公司——磁管道技术公司,曾经开发了一种永磁管道运输系统,该系统采用一种永磁直线同步电动机驱动矿料仓,用于美国佛罗里达州IMC-Global磷矿的矿石运输。永磁直线同步电动机的长初级沿矿料运输管道铺设,由三相绕组及铁心构成。矿料仓在管道内行使,与长初级相对,在矿料仓的底部安装了永磁直线同步电动机的永磁磁极。长初级采用分段供电,改变电机的电压和频率可控制电机推力和速度。
由于现有技术的永磁管道运输系统在其运料仓上安装了永磁体,而永磁体很容易吸附所运物料及周围环境中的铁磁物质。一旦有铁质物体卡在电机气隙中,就会造成运料车损坏或翻车,因此永磁材料的存在对物料运输系统的运行是一潜在的故障源。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在永磁体潜在故障源的不足,提出一种用于矿物管道运输的直线感应电机。
本发明的直线感应电机所采用的技术方案如下:
本发明所指的直线感应电机为单边直线感应电机,为长初级、短次级结构,长初级沿运输轨道铺设,短次级为反应板,设置在物料运输车上。其短次级与长初级相对布置,由气隙δ隔开。
本发明所指的单边直线感应电机,其特征在于所述的直线电机横截面结构或者为圆弧型或者为平板型。
本发明的特征在于所述的长初级由带齿槽的定子铁心与嵌在齿槽中的二相、三相或多相电枢绕组构成。长初级可采用连续铺设;也可采用断续铺设,即一段铺设初级,间隔一段不铺,如此循环。铺设方式由电机运行工况决定。
长初级可由逆变器供电,改变电机的电压和频率可控制电机推力和速度;或者采用固定频率如50Hz的电源供电。长初级可采用分段或不分段供电方式,由运行工况、所用逆变器数量、容量等条件决定。
本发明的特征在于:所述的直线感应电机的板状短次级采用三种不同的结构:第一种为由平板形导体板与导磁铁轭形成的复合反应板。第二种为栅型导体板与导磁材料形成的栅型导体复合反应板。上述两种导体板与导磁铁轭可采用常规机械连接如铆接或螺钉连接,或采用焊接如爆炸焊接等方法复合形成反应板。第三种为条状导体与导磁材料形成的鼠笼型复合反应板。
上述的第二种栅型导体板由以下方式构成:在板状导体上切有阶梯状排列的长方形槽,形成栅型导体板。
上述的第三种平板形鼠笼复合反应板由以下方式构成:将条状导体分别插入或嵌入相应的导磁铁轭中,然后分别与两侧对应的端接导体焊接在一起,使条状导体与对应的端接导体短路连接成类似于旋转鼠笼型转子的结构。所述的条状导体,其截面形状为圆形、矩形、楔形或其它形状。
本发明的特征还在于:所述的短次级可采用导体板及导磁铁轭复合构成,也可只采用平板形导体板或栅形导体板构成,或只采用铁轭构成。
上述的短次级,其导体板、条状导体及端接导体材料为铜或铝;其导磁铁轭由整块铁板或钢板构成,也可由多块铁条或钢条迭成,亦可采用迭片结构。
本发明具有以下优点:
1.采用直线感应电机直接驱动运料仓,省去了中间传动装置,简化了机构,提高了运行的可靠性,提高了运料系统的传递效率。
2.与现有技术采用的永磁直线电动机相比,本发明技术具有如下优点:①短次级为反应板,其结构为板状,可简化装置结构,降低设备维护工作量,有利于降低制造和维护成本;②车上安装次级反应板,不需电源,也就不需要安装受电弓,可减少供电故障隐患;③短次级用反应板代替永磁磁极,运料仓不安装永磁磁极,无磁性,运料管道及货物中的磁性物质不会吸附到运料仓上,消除了运料仓被卡住或损坏的可能性,从根本上杜绝了管道运输的事故隐患。
附图说明:
图1a和图1b是带有物料运输管道的直线感应电动机横截面结构示意图,其中图1a的电机为圆弧型,图1b电机为平板型,图中:11为长初级,12为短次级,13为运输管道,14为运料仓,15为混凝土固定底座。111为长初级(或定子)铁心,112为多相电枢绕组;121为次级反应板,122为次级铁轭;
图2是带有物料运输管道的直线感应电动机纵截面结构示意图;
图3a和图3b是以复合平板型短次级为例的本发明直线感应电动机截面结构示意图,图3a为横截面示意图,图3b为纵截面结构示意图;
图4是直线感应电机栅型导体板复合次级示意图,图中:413栅型导体板、414长方形槽、412导磁材料;
图5a~图5d是直线感应电机平板鼠笼型复合次级示意图,
其中图5a为插入式平板形鼠笼,图中:512导磁材料、513端接导体、514条状导体;
图5b为一种嵌入式平板形鼠笼,图中:515条状导体、516导磁材料、517端接导体;
图5c是另一种嵌入式平板形鼠笼,图中:518条状导体、519端接导体、520弯板、521导磁材料;
图5d是嵌入式平板形鼠笼的剖视图。
具体实施方式:
下面结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。
如图1a、图1b和图2所示,本发明用于管道物料运输单边直线感应电机主要由长初级11、短次级12组成。长初级11放置在地面上,沿轨道布置。长初级11包括带有齿槽的定子铁心111、嵌入槽中的多相(二相、三相或更多相)电枢绕组112。短次级12放置在物料运输仓上,可由导体板及铁轭复合构成的三种复合次级组成,图3~图5是上述三种短次级结构的示意图。
所述的短次级12可只采用平板形导体板或栅形导体板构成,或只采用铁轭构成。
长初级11的多相电枢绕组112的各个绕组元件经过绕制成型,然后嵌在定子带齿槽铁芯111的槽中,为防止运行中初级绕组受到损坏,可用混凝土或其它防护材料对其加以保护。
下面结合图3~图5说明各种复合次级的组成方式:
图3a、图3b是采用复合平板型次级的短次级直线感应电机示意图。如图3a、b所示,其次级12由铝板或铜板121与导磁材料如钢板122复合而成。铝板121与长初级11由气隙δ隔开相对。导体板与导磁材料可采用常规机械连接如铆接或螺钉连接,或采用焊接如爆炸焊接等方法复合形成反应板。
图4是短初级直线感应电机的栅型导体板复合次级结构示意图。与图3所示的导体板121不同的是,图4中的栅型导体板413系在铝板或铜板上开有成阶梯状排列的长方形槽414形成,并与导磁材料如钢板412复合,形成栅型导体板复合次级。栅型导体板与导磁材料的复合可采用常规机械连接如铆接或螺钉连接,或采用焊接如爆炸焊接等方法。
图5是三种鼠笼型复合次级结构示意图,其中:
图5a是与旋转异步电机鼠笼转子相对应的插入式鼠笼次级,系在导磁材料如钢板512上开槽,槽中插入条状导体514如铜条或铝条,再用铜条或铝条513在次级两侧端部将所有条状导体514短路联接,形成鼠笼,短接可采用焊接。
图5b是一种结构的嵌入式鼠笼次级,由开有齿槽的导磁材料如钢板形成的铁心516、嵌入槽中的条状导体515如铜条或铝条、两侧的短路导体517如铜或铝条形成。两侧的短路导体517将所有条状导体515短路联接,形成鼠笼,其短接可采用焊接。
图5c是另一种结构的嵌入式鼠笼次级,铁心521由开有齿槽的导磁材料如钢板形成,条状导体518如铜或铝条长度大于铁心厚度,并嵌放入槽中。相邻条状导体518由短的辅助导体519短路联接,形成鼠笼,短接可采用焊接。为减少端接电阻及加强结构强度,在导体下方设置有铜或铝板制成的弯板520。
图5d是图5b及图5c的剖视图。
Claims (7)
1.一种用于物料管道运输的单边直线感应电动机,由长初级(11)和短次级(12)构成,其特征在于长初级(11)沿轨道铺设,短次级(12)放置在物料运输仓上;长初级(11)和短次级(12)相对布置,由气隙δ隔开;长初级(11)由多相电枢绕组(112)及长定子铁心(111)构成;长初级(11)连续铺设或断续铺设。
2.按照权利要求1所述的单边直线感应电动机,其特征在于所述的长定子铁心(111)为采用硅钢片迭成的带齿槽铁心,多相绕组(112)嵌在定子铁心槽中。
3.按照权利要求1所述的单边直线感应电动机,其特征在于所述的短次级(12)由导体板(121)及导磁铁轭(122)复合而成,或只采用平板形导体板(121)或栅形导体板(413)构成,或只采用导磁铁轭(122)构成。
4.按照权利要求3所述的单边直线感应电动机,其特征在于由导体板及铁轭(122)复合构成的短次级(12)结构为由平板形导体板(121)与导磁铁轭(122)形成的复合反应板,或由栅型导体板(413)与导磁铁轭(122)形成的栅型导体复合反应板,或为条状导体与导磁铁轭形成的鼠笼型复合反应板。
5.按照权利要求4所述的单边直线感应电动机,其特征在于条状导体与导磁铁轭(122)形成的鼠笼型复合反应板中,条状导体(514)插入导磁材料(512)形成的铁心中,条状导体(514)与相应的端接导体(513)短路联接;或:条状导体(515)嵌入导磁材料(516)形成的铁心中,与相应的端接导体(517)短路联接;或:条状导体(518)嵌入导磁材料(521)形成的铁心中,与端接导体(519)短路联接。
6.按照权利要求4或5所述的条状导体,其截面形状为圆形、矩形、楔形。
7.按照权利要求1所述的单边直线感应电动机,其特征在于所述的单边直线感应电动机的横截面结构为圆弧型或平板型。
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