CN108217490A - 无框组合式永磁同步直线电机直驱的卷扬机滚筒装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了无框组合式永磁同步直线电机直驱的卷扬机滚筒装置，包括底座，所述底座上设有定轴并通过轴压盖固定，所述定轴套装有第一滚筒、第二滚筒，所述第一滚筒和第二滚筒之间设有第四轴承；所述第一滚筒末端的定轴上同步直线电机，所述第二滚筒末端的定轴上设有同步直线电机，同步直线电机包括定子组件及转子组件；所述定子组件由若干呈扇形结构的定子单元组成；所述的定子单元为独立控制机构；所述定子单元包括有定子铁芯及缠绕在所述定子铁芯上的定子绕组；所述定子组件固定安装在所述定轴上；所述转子组件固定连接在所述第一滚筒和所述第二滚筒末端的内壁上。两滚筒呈一体式安装在定轴上，节约了空间的同时也降低能源损耗。

Description

无框组合式永磁同步直线电机直驱的卷扬机滚筒装置

技术领域

本发明属于卷扬机领域，尤其涉及无框组合式永磁同步直线电机直驱的卷扬机滚筒装置，适用于起升绞车、绞车、卷扬机等设备。

背景技术

现有卷扬机主要由动力系统、传动系统、工作系统、控制指示系统等及其附属部分组成。它以驱动电机为动力源，通过减速箱、主轴装置等传动系统和工作系统，使缠绕在 主轴装置中滚筒上的钢丝绳收放，从而实现绞车、卷扬机等设备工作。传统卷扬机需要配备减速箱，其效率比较低、容易出现故障、可靠性差、且需要经 常维护、占有较大的空间；多采用交流异步电动机，效率和功率因数较低，耗电量多。传统的卷扬机效率较低、可靠性差、耗电量多、空间利用率低。为克服传统绞车装置的缺点，中国专利文献 CN200910264668.8内装永磁电机和行星齿轮集成系统的直驱绞车装置提供了解决上述问题的技术方案，一种内装永磁电机和行星齿轮集成系统的直驱绞车装置，包括滚筒、电机和刹车装置，所述滚筒由筒壁、底板、端盖和内隔板构成；所述底板和内隔板沿中心线设置有支撑轴，支撑轴与滚筒固定连接，支撑轴与内隔板之间设置有行星齿轮；所述端盖和内隔板沿中心线设置有电机轴，电机轴左端与内隔板固定连接，电机轴右端通过滚筒轴承与端盖活动连接。该绞车装置将永磁电机直接安装在滚筒的内部，直接驱动滚筒转动，滚筒上缠绕的钢丝绳或链条通过滚筒的转动提升或牵引重物，该绞车装置机电一体化，安装空间小、耗电量低、能耗小，但是由于永磁电机安装于滚筒的内部，不便于对永磁电机的维修及保养。

中国专利CN200520145090.X一种双筒卷扬机，包括电动机、减速器以及两个卷筒，在电动机和减速器之间还设有联轴器和制动器，在减速器的输出轴上安装一齿轮，在两个卷筒上也分别安装齿轮，减速器输出轴上的齿轮分别与两个卷筒上的齿轮相啮合，其中至少一个卷筒的中心轴通过花键与其上的齿轮相配合，所述中心轴轴向固定，所述卷筒与其上的齿轮轴向连接，所述中心轴上设有外螺纹，中心轴上安装有螺旋传动装置，包括摇臂和与其相连的挡圈，挡圈与中心轴上的外螺纹相配合，并与卷筒的端板轴向固定。该双筒卷扬机设置一个总制动器，并通过螺旋传动装置控制安装在卷筒上的齿轮与安装在减速器输出轴上的齿轮进行啮合或脱离，但是中间传动环节较多，结构复杂，会产生能量损耗，且不能精确控制钢丝绳的收放工作。

因此，亟需无框组合式永磁同步直线电机直驱的卷扬机滚筒装置解决上述技术问题。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供无框组合式永磁同步直线电机直驱的卷扬机滚筒装置。

本发明是通过以下技术方案予以实现的。

无框组合式永磁同步直线电机直驱的卷扬机滚筒装置，包括底座，所述底座上设有定轴并通过轴压盖固定，所述定轴套装有第一滚筒、第二滚筒，所述第一滚筒通过第一轴承、第二轴承与定轴固定连接，所述第二滚筒通过第三轴承与定轴固定连接；所述第一滚筒和第二滚筒之间设有第四轴承；所述第一滚筒末端的定轴上设有第一无框组合式永磁同步直线电机，所述第二滚筒末端的定轴上设有第二无框组合式永磁同步直线电机，所述第一无框组合式永磁同步直线电机及所述第二框式永磁同步电机均包括定子组件及转子组件；所述定子组件由若干呈扇形结构的定子单元组成；所述的定子单元为独立控制机构；所述定子单元包括有定子铁芯及缠绕在所述定子铁芯上的定子绕组；所述定子组件固定安装在所述定轴上并通过所述轴压盖及所述底座固定其轴向位置；所述转子组件固定连接在所述第一滚筒和所述第二滚筒末端的内壁上。

接通电源后，所述转子组件为所述定子组件提供一个旋转磁场，第一无框组合式永磁同步直线电机带动滚筒转动实现对钢丝绳放的工作，第二框式永磁同步电机带动滚筒转动实现对钢丝绳收的工作；或者第一无框组合式永磁同步直线电机带动滚筒转动实现对钢丝绳收的工作，第二框式永磁同步电机带动滚筒转动实现对钢丝绳放的工作。对钢丝绳的收放同时进行，大大提高了工作效率。

通过安装在定轴两端的无框组合式永磁同步直线电机直接驱动滚筒转动，使得缠绕在滚动上的钢丝绳或链条通过滚筒的转动实现提升或牵引重物。

所述定子单元为扇形弧状结构的定子单元或扇形盘状结构的定子单元。

具体的，所述定子组件还包括定子基座，所述定子基座呈圆环结构，所述定子铁芯周向均匀布置在定子基座上，所述定子基座固定安装在所述定轴上。

进一步地，所述转子组件包括转子基座及磁钢基板，所述转子基座固定连接在所述滚筒两端的内壁上，所述磁钢基板轴向均布在转子基座上。其目的在于，所述转子基座可以为磁钢基板提供一个安装模板，在组装时，所述转子基座与磁钢基板可以提前装配完成，作为一个整体进入下一步的安装工序，安装方便，提高安装效率，也可防止零散的部件遗漏，不好管理的问题。

所述磁钢基板为定子铁芯提供旋转磁场。

所述一体成型的环形柱状结构的定子铁芯为第一定子铁芯，所述一体成型的环形盘状结构的定子铁芯为第二定子铁芯；所述缠绕在第一定子铁芯上的定子绕组为第一定子绕组，所述缠绕在第二定子铁芯上的定子绕组为第二定子绕组；所述用于安装第一定子铁芯的定子基座为弧形定子基座，所述用于安装第二定子铁芯的定子基座为盘形定子基座；为所述第一定子铁芯提供旋转磁场的磁钢基板为弧形磁钢基板，所述弧形磁钢基板周向均布在弧形转子基座上；为所述第二定子铁芯提供旋转磁场的磁钢基板为盘形磁钢基板，所述盘形磁钢基板周向均布在盘形转子基座上。

所述第一定子铁芯、第一定子绕组、弧形定子基座、弧形磁钢基板、弧形转子基座组合为无框式永磁同步弧形电机；所述第二定子铁芯、第二定子绕组、盘形定子基座、盘形磁钢基板、盘形转子基座组合为无框式永磁同步盘形电机。

进一步地，所述转子基座与滚筒内壁之间通过键连接。所述滚筒在转动过程中，需要承担非常巨大的传动扭矩，通过键连接一方面可以增强所述滚筒的扭矩传递能力，保证扭矩传递的可靠性，另一方面可以方便所述转子基座的定位安装，且键槽加工方便，传送扭矩稳定可靠，相关技术及规范成熟。

进一步地，所述定子基座上设有冷却装置。所述定子组件是需要电力产生旋转的磁场，在测试旋转磁场的同时及所述挡圈的转动，会伴随产生大量的热量，影响设备的正常运行，所述的冷却装置能快速将热量带走，保证设备的运行稳定。

进一步地，所述冷却装置为缠绕在定子基座内部的冷却水孔。其目的在于，冷却水管内部流淌的循环水能及时将设备产生的热量带出，使设备保持一个恒定适合温度，冷却效果好。

进一步地，所述滚筒两端的内壁上设有用于防止转子基座轴向运动的限位装置。

进一步地，所述限位装置为挡圈。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于： 1、采用无框组合式永磁同步直线电机替代传统卷扬机的传动系统，减少中间驱动环节，提高驱动效率，减少能源损耗，简化驱动方式及结构，并且无框组合式永磁同步直线电机具有响应速度快，控制精度高的有点，同时可提供大功率的能量输出；2、无框组合式永磁同步直线电机安装于定轴的两端，便于后期的维修及保养；3、本发明将第一滚筒和第二滚筒呈一体式安装在同一定轴上，有效的节约了空间，并且可以同时对钢丝绳进行收放工作，提高工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明主视图。

图2为图1中A的放大图。

图3为无框组合式永磁同步直线电机的端面图。

图4为扇形弧状结构的定子单元的结构示意图。

图5为弧形磁钢基板的结构示意图。

图6为实施例2的结构示意图。

图7为扇形盘状结构的定子单元的结构示意图。

图8为盘形磁钢基板结构示意图。

图中：1、底座；2、定轴；3、轴压盖；4、第一滚筒；5、第二滚筒； 6、第一轴承、7、第二轴承；8、第三轴承；9、第四轴承；10、第一无框组合式永磁同步直线电机；11、第二无框组合式永磁同步直线电机；12、定子组件；121、扇形弧状结构的定子单元；122、弧形定子基座；123、冷却装置；124、扇形盘状结构的定子单元；125、盘形定子基座； 13、转子组件；131、弧形转子基座；132、弧形磁钢基板；133、盘形转子基座；134、盘形磁钢基板；14、键；15、限位装置。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

实施例1

如图1-2所示，无框组合式永磁同步直线电机直驱的卷扬机滚筒装置，包括底座1，所述底座1上设有定轴2并通过轴压盖3固定，所述定轴2套装有第一滚筒4、第二滚筒5，所述第一滚筒4通过第一轴承6、第二轴承7与定轴2固定连接，所述第二滚筒5通过第三轴承8与定轴2固定连接；所述第一滚筒4和第二滚筒5之间设有第四轴承9；所述第一滚筒4末端的定轴上设有第一无框组合式永磁同步直线电机10，所述第二滚筒5末端的定轴2上设有第二无框组合式永磁同步直线电机11，所述第一无框组合式永磁同步直线电机10及所述第二无框组合式永磁同步直线电机11均包括定子组件12及转子组件13；所述定子组件12由扇形弧状结构的定子单元121组成；所述扇形弧状结构的定子单元121为独立控制机构；所述扇形弧状结构的定子单元121包括有定子铁芯及缠绕在所述定子铁芯上的定子绕组；所述定子组件12固定安装在所述定轴2上并通过所述轴压盖3及所述底座1固定其轴向位置；所述转子组件13固定连接在所述第一滚筒4和所述第二滚筒5末端的内壁上。

所述定子组件12还包括弧形定子基座122，所述弧形定子基座122呈圆环结构，所述扇形弧状结构的定子单元121周向均匀布置在弧形定子基座122上，所述弧形定子基座122固定安装在所述定轴2上。

所述转子组件13包括弧形转子基座131及弧形磁钢基板132，所述弧形转子基座131固定连接在所述第一滚筒4和所述第二滚筒5两端的内壁上，所述弧形磁钢基板132周向均布在弧形转子基座131上。所述弧形转子基座131可以为弧形磁钢基板132提供一个安装模板，在组装时，所述弧形转子基座131与弧形磁钢基板132可以提前装配完成，作为一个整体进入下一步的安装工序，安装方便，提高安装效率，也可防止零散的部件遗漏，不好管理的问题。

所述弧形转子基座131与第一滚筒4、第二滚筒5的内壁之间通过键14连接。所述第一滚筒4、第二滚筒5在转动过程中，需要承担非常巨大的传动扭矩，通过键14连接一方面可以增强所述旋转轴的扭矩传递能力，保证扭矩传递的可靠性，另一方面可以方便所述弧形转子基座131的定位安装，且键槽加工方便，传送扭矩稳定可靠，相关技术及规范成熟。

所述弧形定子基座122上设有冷却装置123。

所述冷却装置123为弧形定子基座122内部的冷却水孔。

所述定轴2两端设有用于防止弧形转子基座131轴向运动的限位装置15。

所述限位装置15为挡圈。

所述扇形弧状结构的定子单元121、弧形定子基座122、弧形磁钢基板132、弧形转子基座131组合为无框式永磁同步弧形电机，即：所述第一无框组合式永磁同步直线电机10为第一无框式永磁同步弧形电机，第二无框组合式永磁同步直线电机11为第二无框式永磁同步弧形电机。

接通电源后，所述弧形磁钢基板132为所述扇形弧状结构的定子单元121提供一个径向旋转的磁场，促使所述定子组件12及所述转子组件13分别为所述第一滚筒4、所述第二滚筒5提供绕所述定轴2轴心线旋转的力矩，所述第一无框式永磁弧形同步电机和所述第二无框式永磁弧形同步电机驱动第一滚筒4和第二滚筒5的旋转方向一致时，使得缠绕在第一滚筒4、第二滚筒5上的钢丝绳或链条实现提升或牵引重物；当所述第一无框式永磁弧形同步电机和所述第二无框式永磁弧形同步电机驱动第一滚筒4和第二滚筒5的旋转方向不一致，第一滚筒4对钢丝绳进行放的工作，第二滚筒5对钢丝绳进行收的工作或第一滚筒4对钢丝绳进行收的工作，第二滚筒5对钢丝绳进行放的工作。

实施例2

如图4所示，无框组合式永磁同步直线电机直驱的卷扬机滚筒装置，本实施例与实施例1的结构和原理类似，本实施例与实施例1的区别在于，所述定子组件12包括扇形盘状结构的定子单元124，

所述定子组件12还包括盘形定子基座125，所述盘形定子基座125呈圆环结构，所述扇形盘状结构的定子单元124周向均匀布置在盘形定子基座125上，所述盘形定子基座125固定安装在所述定轴2上。

所述转子组件13包括盘形转子基座133及盘形磁钢基板134，所述第一滚筒4和第二滚筒5两端的内壁上分别固定安装所述盘形转子基座133，所述盘形磁钢基板134周向均布在盘形转子基座133上。所述盘形转子基座133可以为盘形磁钢基板134提供一个安装模板，在组装时，所述盘形转子基座133与盘形磁钢基板134可以提前装配完成，作为一个整体进入下一步的安装工序，安装方便，提高安装效率，也可防止零散的部件遗漏，不好管理的问题。

所述盘形转子基座133与所述第一滚筒4、所述第二滚筒5内壁之间通过键14连接。所述第一滚筒4、所述第二滚筒5在转动过程中，需要承担非常巨大的传动扭矩，通过键14连接一方面可以增强所述第一滚筒4、所述第二滚筒5的扭矩传递能力，保证扭矩传递的可靠性，另一方面可以方便所述盘形转子基座133的定位安装，且键槽加工方便，传送扭矩稳定可靠，相关技术及规范成熟。

所述盘形定子基座125上设有冷却装置123。

所述冷却装置123为盘形定子基座125内部的冷却水孔。

所述第一滚筒4、第二滚筒5端面的内壁上设有用于防止盘形转子基座133轴向运动的限位装置15。

所述限位装置15为挡圈。

扇形盘状结构的定子单元124、盘形定子基座125、盘形转子基座133、盘形磁钢基板134组合为无框组合式永磁同步盘形直线电机，即：所述第一无框组合式永磁同步直线电机10为第一无框组合式永磁同步盘形直线电机，所述第二无框组合式永磁同步直线电机11为第二无框式永磁盘形同步盘形直线电机。

接通电源后，所述盘形磁钢基板134为所述扇形盘状结构的定子单元124提供一个轴向旋转的磁场，所述第一无框式永磁同步盘形直线电机和所述二无框式永磁同步盘形直线电机驱动第一滚筒4和第二滚筒5的旋转方向一致时，使得缠绕在第一滚筒4、第二滚筒5上的钢丝绳或链条实现提升或牵引重物；当所述第一无框组合式永磁同步直线电机10和所述第二无框组合式永磁同步直线电机11驱动第一滚筒4和第二滚筒5的旋转方向不一致，第一滚筒4对钢丝绳进行放的工作，第二滚筒5对钢丝绳进行收的工作或第一滚筒4对钢丝绳进行收的工作，第二滚筒5对钢丝绳进行放的工作。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案。

Claims (8)

1.无框组合式永磁同步直线电机直驱的卷扬机滚筒装置，包括底座，所述底座上设有定轴并通过轴压盖固定，其特征在于，所述定轴套装有第一滚筒、第二滚筒，所述第一滚筒通过第一轴承、第二轴承与定轴固定连接，所述第二滚筒通过第三轴承与定轴固定连接；所述第一滚筒和第二滚筒之间设有第四轴承；所述第一滚筒末端的定轴上设有第一无框组合式永磁同步直线电机，所述第二滚筒末端的定轴上设有第二无框组合式永磁同步直线电机，所述第一无框组合式永磁同步直线电机及所述第二框式永磁同步电机均包括定子组件及转子组件；所述定子组件由若干呈扇形结构的定子单元组成；所述的定子单元为独立控制机构；所述定子单元包括有定子铁芯及缠绕在所述定子铁芯上的定子绕组；所述定子组件固定安装在所述定轴上并通过所述轴压盖及所述底座固定其轴向位置；所述转子组件固定连接在所述第一滚筒和所述第二滚筒末端的内壁上。

2.根据权利要求1所述无框组合式永磁同步直线电机直驱的卷扬机滚筒装置，其特征在于，所述定子组件还包括定子基座，所述定子基座呈圆环结构，所述定子铁芯周向均匀布置在定子基座上，所述定子基座固定安装在所述定轴上。

3.根据权利要求1所述无框组合式永磁同步直线电机直驱的卷扬机滚筒装置，其特征在于，所述转子组件包括转子基座及磁钢基板，所述转子基座固定安装在所述第一滚筒和所述第二滚筒两端的内壁上，所述磁钢基板周向均布在转子基座上。

4.根据权利要求3所述无框组合式永磁同步直线电机直驱的卷扬机滚筒装置，其特征在于，所述转子基座与所述第一滚筒、第二滚筒的内壁之间通过键连接。

5.根据权利要求2所述无框组合式永磁同步直线电机直驱的卷扬机滚筒装置，其特征在于，所述定子基座上设有冷却装置。

6.根据权利要求5所述无框组合式永磁同步直线电机直驱的卷扬机滚筒装置，其特征在于，所述冷却装置为定子基座内部的冷却水孔。

7.根据权利要求1所述无框组合式永磁同步直线电机直驱的卷扬机滚筒装置，其特征在于，所述第一滚筒、第二滚筒的末端的内壁上设有用于防止转子基座轴向运动的限位装置。

8.根据权利要求7所述无框组合式永磁同步直线电机直驱的卷扬机滚筒装置，其特征在于，所述限位装置为挡圈。