CN103872844A - 环形电磁驱动电动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环形电磁驱动电动机，该电动机包括：基座、系统控制回路、滚动轴承、环形驱动轮和电磁驱动线圈；其中，系统控制回路设置在基座内，基座上固定连接滚动轴承，环形驱动轮固定设置在滚动轴承上，电磁驱动线圈沿环形驱动轮的圆周分布并固定在基座上；环形驱动轮通过电磁驱动线圈由滚动轴承支撑，受力旋转。本发明结构简单、驱动效率高、旋转角度可控性好并且输出力矩大，可广泛应用于大型的矩阵雷达、大型的天文望远镜、坦克炮塔、大型塔吊、大型隧道盾构机等大型回转机构。

Description

环形电磁驱动电动机

技术领域

本发明涉及一种环形电磁驱动电动机，尤其涉及一种用于大力矩、低速、高运动精度的大型回转机构的环形电磁驱动电动机。

背景技术

目前，大型回转机构采用较多的是机械齿轮驱动的方式，即用电动机或发动机作为驱动源,通过减速机带动齿轮组进行传动。对于需要大力矩输出的设备还需要多动力源耦合，齿轮传动系统设计复杂。这种驱动方式在驱动过程中，传动系统负载较大，齿轮易磨损老化，而且系统结构复杂、效率低、运动精度低。

电磁驱动作为一种无需机械接触、结构简单的驱动方式逐渐引起人们的关注。现有的电磁驱动主要为直线电磁驱动，利用电流磁化效应，对软磁体产生引力，使软磁体做直线运动，主要应用于线性驱动领域，如继电器、电磁阀、电磁吸盘、电磁炮等方面，难以满足回转机构对于驱动方式的需求。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种环形电磁驱动电动机，主要用于大型的矩阵雷达、大型天文望远镜、坦克炮塔、大型塔吊、大型隧道盾构机等需要大力矩、低速、高运动精度的大型回转机构上。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种力矩大、转速低、精度高，可用于大型矩阵雷达、大型天文望远镜、坦克炮塔、大型塔吊、大型隧道盾构机等大型回转机构上的环形电磁驱动电动机。

为实现上述目的，本发明提供了一种环形电磁驱动电动机，该电动机包括：基座、系统控制回路、滚动轴承、环形驱动轮和电磁驱动线圈。其中，系统控制回路设置在基座内，基座上固定连接滚动轴承和电磁驱动线圈，环形驱动轮固定设置在滚动轴承上。环形驱动轮可在电磁驱动线圈的磁力作用下绕滚动轴承的中心轴转动，提供动力。

在本发明的一较佳实施方式中，系统控制回路包括：位置检测开关和控制电路。

在本发明的另一较佳实施方式中，位置检测开关的数量设置为两个，每一个位置检测开关分别控制相间的两组电磁驱动线圈轮换通电，以产生驱动磁力后跟踪引导环形驱动轮的转动。

在本发明的另一较佳实施方式中，控制电路采用继电器和仪表控制，具有转速显示和控制功能，转速范围100-300转/分钟，方向和速度可调节。

在本发明的另较佳实施方式中，环形驱动轮采用碳钢加工成齿轮状，环形驱动轮的边缘切削成环形凹槽。

在本发明的另一较佳实施方式中，环形驱动轮的外径为320mm，内径为160mm，厚度为40mm。

在本发明的另一较佳实施方式中，电磁驱动线圈的数量为8个，并且均匀分布在环形驱动轮的凹槽内。

在本发明的另一较佳实施方式中，电磁驱动线圈由长方形管、铁芯和线圈组成，其中，长方形管和铁芯作为屏蔽导磁体，在电磁驱动线圈的外侧面设有开口，将电磁驱动线圈产生的电磁场集中于开口端部外侧，使电磁驱动线圈一端产生引力，而另一端不产生引力，从而形成引力差，驱使环形驱动轮的旋转。

在本发明的另一较佳实施方式中，电磁驱动线圈中线圈的漆包线直径为0.51mm，线圈匝数为900圈，线圈输入电压为直流12V，电流3A。

本发明的有益效果为：

1、本发明采用环形电磁的驱动方式，具有结构简单，旋转部分受转动方向载荷小的优点。

2、本发明还具有输出驱动力均衡，无需减速机，中间通透，驱动环直径越大驱动力矩越高的优点，可以广泛应用于需要中间通透的大型机械低速旋转驱动和高精度旋转定位。

附图说明

图1是本发明一种环形电磁驱动电动机的一个较佳实施例的俯视图

图2是图1中环形驱动轮的剖视图

图3是图1中电磁驱动线圈的俯视图

具体实施方式

如图1为本发明的一种较佳的实施例，环形电磁驱动电动机包括：基座1、系统控制回路、滚动轴承4、环形驱动轮6和电磁驱动线圈3。其中，系统控制回路设置在基座1内，基座1上固定连接滚动轴承4和电磁驱动线圈3，环形驱动轮6通过螺栓5固定在滚动轴承4上。环形驱动轮6可在电磁驱动线圈3的磁力作用下绕滚动轴承4的中心轴转动，提供动力。

系统控制回路包括：位置检测开关2和控制电路。

位置检测开关2的数量设置为两个，每一个位置检测开关2分别控制相间的两组电磁驱动线圈3轮换通电，以产生驱动磁力后跟踪引导环形驱动轮6的转动。将8个电磁驱动线圈3相间的分成A和B两组，电磁驱动线圈3固定在基座1上，环形驱动轮6通过8个沿圆周分布的电磁驱动线圈3由滚动轴承4支撑，受力可旋转。A组和B组电磁驱动线圈3通过位置检测开关2自动轮换通电。A组电磁驱动线圈3通电时，在A组磁力区产生驱动合力：F1+F6+F11+F16，B组电磁驱动线圈3通电时，环形驱动轮6已转过10°，在B组磁力区产生驱动合力：F=F4+F9+F14+F19，A组和B组电磁驱动线圈3轮流通电，产生连续驱动力，实现环形驱动轮6连续驱动。

控制电路采用继电器和仪表控制，具有转速显示和控制功能，转速范围100-300转/分钟，方向和速度可调节。

参见图2，环形驱动轮6采用碳钢加工成齿轮状，环形驱动轮6的边缘切削成环形凹槽7。环形驱动轮6的外径为320mm，内径为160mm，厚度为40mm。

参见图1，电磁驱动线圈3的数量为8个，并且均匀分布在环形驱动轮6的凹槽7内。

参见图3，电磁驱动线圈3由长方形管8、铁芯10和线圈9组成，其中，长方形管8和铁芯10作为屏蔽导磁体，在电磁驱动线圈3的外侧面设有开口，将电磁驱动线圈3产生的电磁场集中于开口端部外侧，使电磁驱动线圈3一端产生引力，而另一端不产生引力，从而形成引力差，驱使环形驱动轮6的旋转。

电磁驱动线圈3中线圈9的漆包线直径为0.51mm，线圈9匝数为900圈，线圈9输入电压为直流12V，电流3A。

本发明可用于大型滚筒搅拌机的驱动。现在的滚筒搅拌机通常采用电动机、减速机和环形齿轮进行驱动。由于减速机和齿轮存在，结构比较复杂，成本也高，并损耗了部分能源，滚筒频繁启动其传动设备也容易损坏。如果采用环形电磁驱动方法，将驱动轮套在滚筒上，就可以直接驱动滚筒旋转，无需减速机和齿轮，结构简单，成本较低，并可以频繁启动，驱动效率可以明显提高。

本发明可用于盾构掘进机的驱动。现在的盾构掘进机旋转通常采用的是多台电动机和齿轮组合驱动方式，结构非常复杂，并在现场装配，工作难道高。如果设计有足够功率的环形电磁驱动装置，就可以直接驱动大型盾构掘进机的旋转盘，结构简单，投资成本低，现场装配也比较容易。

本发明可用于大型天文望远镜的驱动。大型天文望远镜在工作时需要精确旋转定位，一般采用高精度大型轴承齿轮作为传动机构。如果采用环形电磁驱动，设计时将环形驱动轮套在大型轴承上，通过位置编码器反馈控制可以实现望远镜旋转的精确定位。除了省去减速机，环形驱动轮的机械加工远比大型高精度齿轮的加工简单，因此可以降低大型天文望远镜的制造成本。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种环形电磁驱动电动机，其特征在于所述环形电磁驱动电动机包括：基座、系统控制回路、滚动轴承、环形驱动轮和电磁驱动线圈；其中，所述系统控制回路设置在所述基座内，所述滚动轴承设置在所述基座上，所述环形驱动轮可转动地设置在所述滚动轴上，所述电磁驱动线圈设置为沿所述环形驱动轮的圆周分布并且在所述电磁驱动线圈的磁力作用下绕滚动轴承的转动。

2.如权利要求1所述的环形电磁驱动电动机，其特征在于，所述系统控制回路包括：位置检测开关和控制电路。

3.如权利要求2所述的环形电磁驱动电动机，其特征在于，所述位置检测开关的数量为两个，每一个所述位置检测开关分别控制相间的两组所述电磁驱动线圈轮换通电，以产生驱动磁力后跟踪引导所述环形驱动轮的转动。

4.如权利要求2所述的环形电磁驱动电动机，其特征在于，所述控制电路采用继电器和仪表控制，具有转速显示和控制功能，转速范围100-300转/分钟，方向和速度可调节。

5.如权利要求1所述的环形电磁驱动电动机，其特征在于，所述环形驱动轮采用碳钢加工成齿轮状，所述环形驱动轮的边缘切削成环形凹槽，所述电磁驱动线圈均匀分布在所述环形驱动轮的凹槽内。

6.如权利要求5所述的环形电磁驱动电动机，其特征在于，所述环形驱动轮的外径为320mm，内径为160mm，厚度为40mm。

7.如权利要求1所述的环形电磁驱动电动机，其特征在于，所述电磁驱动线圈的数量为8个。

8.如权利要求1所述的环形电磁驱动电动机，其特征在于，所述电磁驱动线圈由长方形管、铁芯和线圈组成，其中，所述长方形管和所述铁芯作为屏蔽导磁体，在所述电磁驱动线圈的外侧面设有开口，将所述电磁驱动线圈产生的电磁场集中于所述开口端部外侧，使所述电磁驱动线圈一端产生引力，另一端不产生引力，从而形成引力差，驱使所述环形驱动轮的旋转。

9.如权利要求8所述的环形电磁驱动电动机，其特征在于，所述电磁驱动线圈中所述线圈的漆包线直径为0.51mm，所述线圈匝数为900圈，所述线圈输入电压为直流12V、电流3A。

Images