CN107846091B - 一种电动滚筒永磁电机 - Google Patents

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一种电动滚筒永磁电机，属于电动滚筒技术领域，由轴、滚筒、定子铁心、电枢绕组、励磁绕组、永磁体、转子齿和轴承组成；滚筒的圆周面均布5K个矩形孔，定子铁心由3K个均布的“匚”字形子定子铁心组成，每个子定子铁心的两端各有两个定子齿；所有的定子齿朝向圆周外侧且同一个子定子铁心两端的定子齿的距离小于滚筒矩形孔的轴向长度；子定子铁心一端的定子齿表面固定有永磁体；每个定子齿上绕有一个集中式的电枢绕组。本技术有效实现了滚筒和驱动电机的一体化设计、易于散热，而且可以充分发挥集中式励磁的优点，在电动滚筒上具有较高应用价值。

Description

一种电动滚筒永磁电机
技术领域
本发明涉及一种电动滚筒永磁电机，属于电动滚筒技术领域。
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，其具有结构紧凑、占据空间小、传动效率高、密封性好，适合在潮湿、多粉尘等环境下工作。电动滚筒的动力来源于电机，其可靠性决定了电动滚筒的安全使用。
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。例如申请号为200910266590.1：一种滚筒电机定子结构，该申请采用条形定子铁心结构，增大了定子槽内线圈绕组的容积，提高了槽满率，电机工作效率得到了提高。
目前，电动滚筒管使用的电机是永磁直流电机和异步电机，但是直流电机带有碳刷滑环结构容易产生电火花，不适合在高危的矿井中使用，异步电机起动时电流大且转矩相对较低。
专利申请号为201710026725.1：一种电动滚筒电机。该申请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，提高了系统的可靠性，该电机也可用来直接驱动滚筒。
相近的专利，例如申请号为200820201454.5：永磁电动滚筒，包括定子、转子以及与转子相连接的筒体，该电动滚筒采用的是永磁电机。与该电机不同的是，本申请电机有效实现了滚筒和驱动电机的一体化设计、易于散热，而且可以充分发挥集中式励磁的优点。
本申请电机采用外转子结构，外转子电机的结构可以实现滚筒和外壳的一体化，省去齿轮减速器，利用一根轴即可实现电动滚筒的转动，因此有利于电动滚筒的传动效率和可靠性，节约了生产成本，本申请能够在不增加驱动电机尺寸、重量、结构复杂程度的同时保证电动滚筒的可靠性。
发明内容
本技术提供滚筒和驱动电机的一体化设计、易于散热的电动滚筒永磁电机，采取以下技术方案：
一种电动滚筒永磁电机，其特征在于：由轴、滚筒、定子铁心、电枢绕组、励磁绕组、永磁体、转子齿和轴承组成；滚筒通过轴承安装在轴上且可以绕轴旋转，滚筒的圆周面均布5K个矩形孔，K为正整数，从侧面看矩形孔呈扇形。
定子铁心固定在轴的中间，定子铁心由3K个均布的“匚”字形子定子铁心组成，子定子铁心中间的轭部平行于轴线；每个子定子铁心的两端各有两个定子齿，定子齿的侧面呈扇形；所有的定子齿朝向圆周外侧且同一个子定子铁心两端的定子齿的距离小于滚筒矩形孔的轴向长度；
子定子铁心一端的定子齿表面固定有永磁体；滚筒能够轴向导磁；励磁绕组绕一个子定子铁心的轭部绕制；每个定子齿上绕有一个集中式的电枢绕组，同一个子定子铁心两端的电枢绕组绕向相反。
如上所述的一种电动滚筒用永磁电机，其特征在于：滚筒矩形孔的扇形角度等于1.5 倍的定子齿扇形角度，相邻的电枢绕组绕向相反，所有的电枢绕组可以分为三相。
如上所述的一种电动滚筒用永磁电机，其特征在于：滚筒矩形孔的扇形角度等于定子齿扇形角度，所有电枢绕组绕向相同，所有的电枢绕组可以分为六相。
如上所述的一种电动滚筒用永磁电机，其特征在于：子定子铁心另一端的定子齿表面固定有永磁体；同一个子定子铁心两端的永磁体充磁方向相反。
本发明技术的有益效果：
1各相绕组完全隔离，电枢绕组易于散热，能适合高温运行环境，短路电流不会引起故障的传播，提高了可靠性；
2定子导磁面积大，在同样饱和的磁密下，本申请的技术磁通量大，反电势高，电机功率大；
3定位力和转动惯量小、响应迅速；
4本发明的电机绕组皆为集中式绕组，内阻小，效率高；
5总的磁链较短，定子铁心磁阻小，铁耗少；硅钢片用量少，电机重量轻。
附图说明
图1是本发明技术一种电动滚筒永磁电机磁链最小时的纵剖图。其中，1轴承、2轴、3电枢绕组、4永磁体、5定子铁心、6励磁绕组、7滚筒；
图2是子定子铁心中间处的横剖图。其中，2轴、3电枢绕组、5定子铁心、6励磁绕组；
图3是滚筒的横剖图。其中，7滚筒；
图4是本发明技术一种电动滚筒永磁电机磁链最大时的纵剖图。其中，1轴承、2轴、3电枢绕组、4永磁体、5定子铁心、6励磁绕组、7滚筒。
具体实施方式
图1是本发明技术一种电动滚筒永磁电机磁链最小时的纵剖图。其中，1轴承、2轴、3电枢绕组、4永磁体、5定子铁心、6励磁绕组、7滚筒。
一种电动滚筒永磁电机，其特征在于：滚筒通过轴承安装在轴上且可以绕轴旋转，滚筒的圆周面均布5K个矩形孔，K为正整数，这里k＝2，从侧面看矩形孔呈扇形。
定子铁心固定在轴的中间，定子铁心由3K个均布的“匚”字形子定子铁心组成，子定子铁心中间的轭部平行于轴线；每个子定子铁心的两端各有两个定子齿，定子齿的侧面呈扇形；所有的定子齿朝向圆周外侧且同一个子定子铁心两端的定子齿的距离小于滚筒矩形孔的轴向长度。
子定子铁心一端的定子齿表面固定有永磁体；滚筒能够轴向导磁；励磁绕组绕一个子定子铁心的轭部绕制；每个定子齿上绕有一个集中式的电枢绕组，同一个子定子铁心两端的电枢绕组绕向相反。
滚筒矩形孔的扇形角度等于定子齿扇形角度，所有电枢绕组绕向相同，所有的电枢绕组可以分为六相。
子定子铁心另一端的定子齿表面固定有永磁体；同一个子定子铁心两端的永磁体充磁方向相反。
在图1中，滚筒的扇形缺口对齐定子齿时，该定子齿绕组匝链的磁阻最大、电枢绕组磁链最小。
图2是沿永磁体出的横剖图。其中，1轴承、3电枢绕组、4永磁体、6励磁绕组。定子铁心固定在轴的中间，定子铁心由6个均布的“匚”字形子定子铁心组成，子定子铁心中间的轭部平行于轴线；每个子定子铁心的两端各有两个定子齿，定子齿的侧面呈扇形；所有的定子齿朝向圆周外侧且同一个子定子铁心两端的定子齿的距离小于滚筒矩形孔的轴向长度。
子定子铁心一端的定子齿表面固定有永磁体；滚筒能够轴向导磁；励磁绕组绕一个子定子铁心的轭部绕制；每个定子齿上绕有一个集中式的电枢绕组，同一个子定子铁心两端的电枢绕组绕向相反。
图3是滚筒的横剖图。其中，7滚筒。滚筒通过轴承安装在轴上且可以绕轴旋转，滚筒的圆周面均布10个矩形孔。在此实施例中，滚筒矩形孔的扇形角度等于1.5倍的定子齿扇形角度，相邻的电枢绕组绕向相反，所有的电枢绕组可以分为三相。
图4是本发明技术一种电动滚筒永磁电机磁链最大时的纵剖图。与图1相比，图4所示的滚筒能导磁的部分与定子齿对齐时，该定子齿绕组匝链的磁阻最小、电枢绕组磁链最大。
其工作原理：当滚筒能导磁的部分与定子齿对齐时，该定子齿绕组匝链的磁阻最小、电枢绕组磁链最大；当滚筒的扇形缺口对齐定子齿时，该定子齿绕组匝链的磁阻最大、电枢绕组磁链最小。
当滚筒能导磁的部分逐渐靠近定子齿时，该相电枢绕组的自感也在增加。当滚筒能导磁的部分脱离电枢极时，该相电枢绕组的自感也在增加。
由于本申请电机电枢绕组与永磁体的互感、电枢绕组匝链的磁链也在不断变化，因此如果转动滚筒，则电枢绕组会产生感应电动势。
本申请电机作为电动机运行时，给产生正的感应电动势的一相绕组通以正向电流，则该绕组可以产生正的转矩；给产生负的感应电动势的一相绕组通以正向电流，则该绕组可以产生负的转矩。依据相位不同通以三相电流，可以驱动滚筒旋转。当然，也可以依据相位不同通以六相电流，驱动滚筒高可靠的旋转。
电励磁绕组通以不同方向的电流，可以增强或减弱永磁体磁场，从而适应各种工况。

Claims (4)

1.一种电动滚筒永磁电机，其特征在于：
由轴、滚筒、定子铁心、电枢绕组、励磁绕组、永磁体、转子齿和轴承组成；
滚筒通过轴承安装在轴上且可以绕轴旋转，滚筒的圆周面均布5K个矩形孔，K为正整数，从轴向看矩形孔呈扇形；
定子铁心固定在轴的中间，定子铁心由3K个均布的“匚”字形子定子铁心组成，子定子铁心中间的轭部平行于轴线；每个子定子铁心的两端各有两个定子齿，从轴向看定子齿的侧面呈扇形；所有的定子齿朝向圆周外侧且同一个子定子铁心两端的定子齿的距离小于滚筒矩形孔的轴向长度；
子定子铁心一端的定子齿表面固定有永磁体；
滚筒能够轴向导磁；
励磁绕组绕一个子定子铁心的轭部绕制；
每个定子齿上绕有一个集中式的电枢绕组，同一个子定子铁心两端的电枢绕组绕向相反。
2.如权利要求1所述的一种电动滚筒永磁电机，其特征在于：
滚筒矩形孔的扇形角度等于1.5倍的定子齿扇形角度，相邻的电枢绕组绕向相反，所有的电枢绕组分为三相。
3.如权利要求1所述的一种电动滚筒永磁电机，其特征在于：
滚筒矩形孔的扇形角度等于定子齿扇形角度，相邻的电枢绕组绕向相反，所有的电枢绕组分为六相。
4.如权利要求1所述的一种电动滚筒永磁电机，其特征在于：
子定子铁心另一端的定子齿表面固定有永磁体；同一个子定子铁心两端的永磁体充磁方向相同。
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