CN106655550A - 一种电动滚筒电机 - Google Patents

一种电动滚筒电机 Download PDF

Info

Publication number
CN106655550A
CN106655550A CN201710026725.1A CN201710026725A CN106655550A CN 106655550 A CN106655550 A CN 106655550A CN 201710026725 A CN201710026725 A CN 201710026725A CN 106655550 A CN106655550 A CN 106655550A
Authority
CN
China
Prior art keywords
stator
rotor
poles
motor
core
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710026725.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106655550B (zh
Inventor
史立伟
费丽东
李光全
郭方水
李扬
刘超
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong University of Technology
Original Assignee
Shandong University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong University of Technology filed Critical Shandong University of Technology
Priority to CN201710026725.1A priority Critical patent/CN106655550B/zh
Publication of CN106655550A publication Critical patent/CN106655550A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106655550B publication Critical patent/CN106655550B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/14—Stator cores with salient poles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/17—Stator cores with permanent magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/24—Rotor cores with salient poles ; Variable reluctance rotors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/18—Windings for salient poles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/28—Layout of windings or of connections between windings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

本发明提出一种电动滚筒电机，至少包括转子铁心、轴、定子固定块、励磁绕组、定子铁心、轴承和电枢绕组，所述电动滚筒电机为外转子结构，转子铁心外圆周面直接驱动传动皮带。定子铁心共有4X个，X为正整数，每个定子铁心有两个定子极；转子铁心有9X个向内凸出的转子极。同一个定子铁心上两个定子极的极距等于转子极的极距。沿圆周方向的电枢线圈可依次分为相差90°电角度的两相绕组。该电机两相绕组可以组成两个互相隔离的通道，当其中一相出现故障时，另外一个通道可以容错运行，这提高了系统的可靠性；该也电机可用于直接驱动滚筒。

Description

一种电动滚筒电机
技术领域
本发明涉及一种电动滚筒电机，属于特种电机技术领域。
背景技术
电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。
电动滚筒的动力来源于电机。目前绝大部分电动滚筒使用的电机是内转子电机，该电机需要采用齿轮减速器把动力传输到滚筒外体上，因此机械结构较为复杂，体积庞大。外转子结构的电机可以实现滚筒和电机外壳一体化，省去了齿轮减速器，利用一根轴即可实现电动滚筒的转动，因此有利于提高传动效率和可靠性，节约生产成本。
目前，电动滚筒广泛使用的电机永磁直流电机和异步电机。但是直流电机带有的碳刷滑环结构容易产生电火花，不适合在高危的矿井使用；异步电机起动时电流大且转矩相对较低。
另外，也有一些相关专利文献，例如专利号为201320170980.0的授权的专利：一种双凸极无刷电动机直接驱动的内装式电动滚筒，提出了一种将转子外周壁与滚筒体内壁连接为一体的内装式电动滚筒。
应用于矿山等重要行业的电动滚筒对可靠性要求越来越高，如果电动滚筒发生故障，将会造成严重的经济损失。为了进一步提高这种电动滚筒的可靠性，应提出一种新型的电机，使其在出现一定的故障时仍能带故障运行。
专利号为201510010867X的授权专利：一种直驱电动滚筒用高可靠性电机，也给出了一种使用双凸极电机的电动滚筒结构，同时该发明还指出使用双通道技术可以提高系统的带故障运行能力。
目前已有四相、五相电励磁双凸极电机的研究报道，也有六相永磁电机、六相感应电机的研究报道，但至今未检索到关于两相双通道电机的研究报道。同时现有文献各相之间并未实现有效的隔离，因此故障绕组可能会对非故障绕组产生负面影响甚至造成故障的传播。因此需要提出一种新的两相绕组互相隔离的新型电动滚筒电机。
发明内容
所要解决的技术问题：提供一种两相互相隔离、故障不能传播的电动滚筒电机。
为了实现以上功能，本发明采取的技术方案是：
一种电动滚筒电机，至少包括转子铁心(1)、轴(2)、定子固定块(3)、励磁绕组(4)、定子铁心(5)、轴承和电枢绕组，其特征在于：
所述电动滚筒电机为外转子结构，转子铁心外圆周面直接驱动传动皮带；
定子铁心(5)共有4X个，X为正整数，每个定子铁心(5)有两个定子极，同一个定子铁心(5)上两个定子极的极距等于转子极的极距；
转子铁心(1)有9X个向内凸出的转子极，转子极的极弧系数为0.5；定子极宽与转子极宽相等；
每个定子铁心(5)顺时针方向一侧的定子极上绕有电枢线圈，所有电枢线圈绕制方向相同；
每个定子铁心(5)逆时针方向一侧的定子极上绕有励磁绕组(4)，相邻定子铁心(5)上的励磁绕组(4)绕向相反；每个励磁绕组(4)具有相同的匝数；
沿圆周方向将电枢线圈依次分为A相线圈、B相线圈、A相线圈和B相线圈，如此循环X次；所有的A相线圈串联组成A相电枢绕组，所有的B相线圈串联组成B相电枢绕组；由于上述定子极数和转子极数的独特性，可以得到相差90°电角度的两相绕组。
如上所述的一种电动滚筒电机，其特征在于：所述定子极皆固定有永磁体，相邻的永磁体充磁方向相反；
如上所述的一种电动滚筒电机，其特征在于：当励磁绕组(4)中的励磁电流产生的磁场与永磁磁场相同时，可以增强电动滚筒的输出转矩；当励磁绕组(4)中的励磁电流产生的磁场与永磁磁场相反时，可以削弱气隙合成磁场以实现高速弱磁。
本发明的有益效果是：
1电机的两绕组互相隔离，可以把故障限制在一相内，以减小故障相对其它相造成负面影响，防止故障传播；
2电机具备两个独立的通道，在一个通道出现故障后另一个通道可以继续通电运行；
3转子无励磁绕组或永磁体，工作可靠；
4总的磁链较短，硅钢片磁阻小，铁耗少；
5绕组皆为集中式绕组，内阻小（铜耗少），效率高；
6具备外转子，可以直接驱动电动滚筒的传送带；
7两相绕组相差90°电角度，可以减少换相引起的转矩脉动。
附图说明
图1是本发明X=1的一种电动滚筒电机电励磁方案的结构示意图。其中，1、转子铁心，2、轴，3、定子固定块，4、励磁绕组，5、定子铁心， 6、A相绕组，7、B相绕组。
图2是本发明X=1的一种电动滚筒电机具有永磁体方案的结构示意图。其中，1、转子铁心，2、轴，3、定子固定块，4、励磁绕组，5、定子铁心， 6、A相绕组，7、B相绕组，8、永磁体。
图3是本发明X=1的一种电动滚筒电机绕组绕制方法。其中，上部的序号1-8表示极数序号，F、A和B分别表示励磁绕组、A相电枢绕组和B相电枢绕组。
图4 是本发明中绕组与变换器的电路连接示意图。
图5是本发明电机两相绕组反电势仿真波形。
具体实施方式
本发明提供一种直驱电动滚筒用电机，为使本发明的技术方案及效果更加清楚、明确，以及参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示的一种电动滚筒电机的实施例，由转子铁心(1)、轴(2)、定子固定块(3)、励磁绕组(4)、定子铁心(5)、轴承和电枢绕组组成。所述电动滚筒电机为外转子结构，转子铁心外圆周面直接驱动传动皮带。
定子铁心(5)共有4个，即X=1，每个定子铁心(5)有两个定子极，两个定子极沿径向凸出，同一个定子铁心(5)上两个定子极的极距等于转子极的极距。
转子铁心(1)有9个向内凸出的转子极，转子极的极弧系数为0.5；定子极宽与转子极宽相等。
每个定子铁心(5)顺时针方向一侧的定子极上绕有电枢线圈，所有电枢线圈绕制方向相同。每个定子铁心(5)逆时针方向一侧的定子极上绕有励磁绕组(4)，相邻定子铁心(5)上的励磁绕组(4)绕向相反；每个励磁绕组(4)具有相同的匝数。
如图2所示的一种电动滚筒电机的实施例，由转子铁心(1)、轴(2)、定子固定块(3)、励磁绕组(4)、定子铁心(5)、轴承、电枢绕组和永磁体组成。与图1不同的是所述定子极皆固定有永磁体，相邻的永磁体充磁方向相反。
当励磁绕组(4)中的励磁电流产生的磁场与永磁磁场相同时，可以增强电动滚筒的输出转矩；当励磁绕组(4)中的励磁电流产生的磁场与永磁磁场相反时，可以削弱气隙合成磁场以实现高速弱磁。
图3给出了本发明X=1的一种电动滚筒电机绕组绕制方法。所有电枢线圈绕制方向相同。相邻定子铁心上的励磁绕组(F)绕向相反；每个励磁绕组(F)具有相同的匝数。沿圆周方向将电枢线圈依次分为A相线圈、B相线圈、A相线圈和B相线圈；所有的A相线圈串联组成A相电枢绕组，所有的B相线圈串联组成B相电枢绕组。
图4 是本发明中绕组与变换器的电路连接示意图。该变换器可以给两相绕组单独通电，以实现两相绕组的电隔离。
图5是本发明电机两相绕组反电势仿真波形。由于上述定子极数和转子极数的独特性，可以得到相差90°电角度的两相绕组。
本发明提供的电动滚筒电机工作原理为：励磁绕组通电后可提供励磁磁链。假设转子极滑入第2定子极，第2定子极上的绕组与励磁绕组的互感开始上升，此时给该绕组通以正向电流，该绕组可产生正的输出转矩。与此同时，转子极也会同时会滑出第6定子极，该定子极上的绕组与励磁绕组的互感开始上升下降，此时给该绕组通以负向电流，该绕组也可产生正的输出转矩。从图3可以看出，给第2定子极上的绕组和第6定子极上的绕向相反，串联后可通入相反方向的电流。
两相绕组相差90°电角度，其中一相处于换相状态时，另一相不在换相，因此两相绕组可以减少电机换相引起的转矩脉动。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种电动滚筒电机，至少包括转子铁心(1)、轴(2)、定子固定块(3)、励磁绕组(4)、定子铁心(5)、轴承和电枢绕组，其特征在于：
所述电动滚筒电机为外转子结构，转子铁心外圆周面直接驱动传动皮带；
定子铁心(5)共有4X个，X为正整数，每个定子铁心(5)有两个定子极，同一个定子铁心(5)上两个定子极的极距等于转子极的极距；
转子铁心(1)有9X个向内凸出的转子极，转子极的极弧系数为0.5；定子极宽与转子极宽相等；
每个定子铁心(5)顺时针方向一侧的定子极上绕有电枢线圈，所有电枢线圈绕制方向相同；
每个定子铁心(5)逆时针方向一侧的定子极上绕有励磁绕组(4)，相邻定子铁心(5)上的励磁绕组(4)绕向相反；每个励磁绕组(4)具有相同的匝数；
沿圆周方向将电枢线圈依次分为A相线圈、B相线圈、A相线圈和B相线圈，如此循环X次；所有的A相线圈串联组成A相电枢绕组，所有的B相线圈串联组成B相电枢绕组；由于上述定子极数和转子极数的独特性，可以得到相差90°电角度的两相绕组。
2.如权利要求1所述的一种电动滚筒电机，其特征在于：所述定子极皆固定有永磁体，相邻的永磁体充磁方向相反。
3.如权利要求1所述的一种电动滚筒电机，其特征在于：当励磁绕组(4)中的励磁电流产生的磁场与永磁磁场相同时，可以增强电动滚筒的输出转矩；当励磁绕组(4)中的励磁电流产生的磁场与永磁磁场相反时，可以削弱气隙合成磁场以实现高速弱磁。
CN201710026725.1A 2017-01-14 2017-01-14 一种电动滚筒电机 Active CN106655550B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710026725.1A CN106655550B (zh) 2017-01-14 2017-01-14 一种电动滚筒电机

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710026725.1A CN106655550B (zh) 2017-01-14 2017-01-14 一种电动滚筒电机

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106655550A true CN106655550A (zh) 2017-05-10
CN106655550B CN106655550B (zh) 2019-01-18

Family

ID=58844407

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710026725.1A Active CN106655550B (zh) 2017-01-14 2017-01-14 一种电动滚筒电机

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106655550B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109302034A (zh) * 2018-10-31 2019-02-01 山东理工大学 混合动力汽车用电动发电机
CN110572092B (zh) * 2019-09-30 2022-03-22 佛山科学技术学院 一种双凸极永磁电机相电流驱动开关控制方法及系统

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101355286A (zh) * 2008-09-09 2009-01-28 浙江大学 混合励磁型永磁开关磁链电机
CN102185451A (zh) * 2011-04-19 2011-09-14 南京航空航天大学 分段转子式混合励磁磁通切换电机及调磁方法
CN102810964A (zh) * 2011-06-02 2012-12-05 三星电机株式会社 开关磁阻电机
CN203039542U (zh) * 2013-01-15 2013-07-03 济南吉美乐电源技术有限公司 分瓣转子并列式混合励磁磁通切换双凸极电机
JP2013207980A (ja) * 2012-03-29 2013-10-07 Panasonic Corp 電動機駆動システム及び電動機駆動方法
CN203255652U (zh) * 2013-04-08 2013-10-30 南京航空航天大学 双凸极无刷电动机直接驱动的内装式电动滚筒
CN105375656A (zh) * 2015-11-27 2016-03-02 济南吉美乐电源技术有限公司 一种新型冲片结构的分块外转子磁通切换型双凸极电机
CN105449881A (zh) * 2015-11-23 2016-03-30 南京航空航天大学 低互感容错型六相双凸极无刷直流电机

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101355286A (zh) * 2008-09-09 2009-01-28 浙江大学 混合励磁型永磁开关磁链电机
CN102185451A (zh) * 2011-04-19 2011-09-14 南京航空航天大学 分段转子式混合励磁磁通切换电机及调磁方法
CN102810964A (zh) * 2011-06-02 2012-12-05 三星电机株式会社 开关磁阻电机
JP2013207980A (ja) * 2012-03-29 2013-10-07 Panasonic Corp 電動機駆動システム及び電動機駆動方法
CN203039542U (zh) * 2013-01-15 2013-07-03 济南吉美乐电源技术有限公司 分瓣转子并列式混合励磁磁通切换双凸极电机
CN203255652U (zh) * 2013-04-08 2013-10-30 南京航空航天大学 双凸极无刷电动机直接驱动的内装式电动滚筒
CN105449881A (zh) * 2015-11-23 2016-03-30 南京航空航天大学 低互感容错型六相双凸极无刷直流电机
CN105375656A (zh) * 2015-11-27 2016-03-02 济南吉美乐电源技术有限公司 一种新型冲片结构的分块外转子磁通切换型双凸极电机

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109302034A (zh) * 2018-10-31 2019-02-01 山东理工大学 混合动力汽车用电动发电机
CN109302034B (zh) * 2018-10-31 2020-11-03 山东理工大学 混合动力汽车用电动发电机
CN110572092B (zh) * 2019-09-30 2022-03-22 佛山科学技术学院 一种双凸极永磁电机相电流驱动开关控制方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN106655550B (zh) 2019-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104600881B (zh) 一种直驱电动滚筒用电机
CN109274234B (zh) 一种复合励磁非晶合金轴向磁阻电机
CN211151779U (zh) 定子永磁型绕组混合励磁两自由度电机
CN107359767A (zh) 一种Halbach型阵列永磁盘式无铁芯空心轴电机
CN204615602U (zh) 电动汽车驱动用容错式四相开关磁阻电动机
CN104935095A (zh) 一种u形定子混合励磁开关磁阻电机
CN104821697A (zh) 电动汽车驱动用容错式四相开关磁阻电动机
CN103683771A (zh) 一种隐含凸极的同性极式感应子电机
CN105576929A (zh) 一种集中绕组交流无刷电励磁起动发电机
CN101651371A (zh) 带辅助凸极的定子表面贴装式双凸极永磁电机
CN111313576B (zh) 一种模块化永磁电机
CN107124084B (zh) 一种永磁直线同步电机非均匀混合永磁体励磁拓扑结构
CN110838779B (zh) 一种混合励磁绕线转子及混合励磁绕线式同步电机
KR20090129705A (ko) 고효율 영구자석 모터
CN108631531B (zh) 一种电动汽车用混合励磁开关磁阻轮毂电机
CN106655550B (zh) 一种电动滚筒电机
CN104505961A (zh) 一种外转子电动发电机
CN207150380U (zh) 一种转子错角定子隔磁式轴向永磁辅助双凸极电机
CN104767336A (zh) 一种单相他励磁阻式发电机
CN101982931B (zh) 脉动转矩补偿结构多相磁阻电机
CN108631530B (zh) 一种模块化混合励磁开关磁阻电机
CN102306996B (zh) 一种圆筒形直线电机
CN104578655A (zh) 一种飞轮式永磁起动发电机
CN108494211A (zh) 一种轴向磁通永磁同步磁阻电机
CN212086040U (zh) 一种双定子开关磁阻电机

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant