CN108964357A - 动力输出装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种动力输出装置，包括：变频器、变频电机、联轴器和辊筒；所述变频器与所述变频电机相连，用于控制所述变频电机的工作状态；所述变频电机的输出轴通过所述联轴器与所述辊筒的转轴相连接。该动力输出装置通过变频器为变频电机提供动力，省去了用于变速的齿轮变速箱，整体结构简单，降低了机器的振动与噪音，且提高了传动效率，降低了机器的故障率，同时可以减轻机器重量，降低机器成本；利用联轴器可以起到缓和冲击和吸振的作用，变频器可以实现无极调速，从而实现对辊筒转速的精确控制。

Description

动力输出装置

技术领域

本发明涉及辊筒技术领域，特别涉及一种动力输出装置。

背景技术

辊筒广泛应用于如圆网印花机、数码打印机，矿山输送设备，造纸、包装机械等各类传动输送系统和分拣输送设备中。

目前，辊筒的驱动和传动方式主要采用传统的方式，大多采用齿轮变速箱与皮带传动相结合方式，齿轮变速箱的输出轮通过传动带联接到辊筒的轴端，进而带动辊筒实现转动。传统的驱动方式结构复杂，成本高；齿轮变速箱漏油严重，工作噪音大，磨损严重，能耗高，效率较低。

发明内容

本发明提供一种动力输出装置，用以解决现有辊筒驱动方式能耗高的缺陷。

本发明提供的一种动力输出装置，包括：变频器、变频电机、联轴器和辊筒；

所述变频器与所述变频电机相连，用于控制所述变频电机的工作状态；

所述变频电机的输出轴通过所述联轴器与所述辊筒的转轴相连接。

在一种可能的实现方式中，该动力输出装置还包括软启动器；

所述变频器通过所述软启动器与所述变频电机相连。

在一种可能的实现方式中，所述辊筒包括采集电路、处理器和通信模块；所述采集电路与所述处理器相连，用于将采集的辊筒状态数据发送至所述处理器；所述处理器还与所述通信模块相连，用于通过所述通信模块向所述变频器发送所述辊筒状态数据。

在一种可能的实现方式中，所述辊筒状态数据包括辊筒转速；

所述变频器还用于根据所述辊筒转速与当前要求的标准转速进行对比，根据对比结果调整所述变频器的输出状态。

在一种可能的实现方式中，所述采集电路包括：压力传感器和稳压电路，所述压力传感器与所述稳压电路相连；

所述稳压电路包括：第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管、第五三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、充电电容、第一P型场效应管、第二P型场效应管、第三P型场效应管、第一N型场效应管、第二N型场效应管、第三N型场效应管、第四N型场效应管和第五N型场效应管；

所述第一三极管的发射极与第二三极管的发射极相连；所述第一三极管的基极与所述第二三极管的基极相连，并与所述第一三极管的集电极相连；所述第一三极管的集电极通过所述第一电阻接地；

所述第二三极管的集电极通过所述第二电阻与所述充电电容的一端相连，所述充电电容的另一端接地；所述充电电容的一端还通过所述第五电阻与所述第四三极管的集电极相连，所述第四三极管的发射极接地；所述第六电阻与所述充电电容并联；

所述第二三极管的集电极还通过所述第三电阻与所述第三三极管的基极相连，所述第三三极管的集电极与所述第四三极管的基极相连，且所述第三三极管的集电极还通过所述第四电阻与电源相连；所述第三三极管的发射极接地；

所述第二三极管的集电极还与所述第一P型场效应管的栅极相连，所述第一P型场效应管的源极与所述第二P型场效应管的漏极相连；所述第二P型场效应管的源极与所述第三P型场效应管的源极相连并接电源，所述第二P型场效应管的栅极与所述第三P型场效应管的栅极相连、并与所述第三P型场效应管的漏极相连；

所述第一P型场效应管的漏极与所述第一N型场效应管的漏极相连，所述第二P型场效应管的漏极与所述第三N型场效应管的漏极相连，所述第三P型场效应管的漏极与所述第五N型场效应管的漏极相连，所述第二P型场效应管的漏极还与所述第四N型场效应管的漏极相连；

所述第一N型场效应管的栅极与所述第四N型场效应管的栅极和漏极相连，所述第一N型场效应管的源极与所述第二N型场效应管的漏极相连；所述第三N型场效应管的栅极与所述第一N型场效应管的漏极相连；

所述第二N型场效应管的栅极与所述第五N型场效应管的栅极相连；所述第二N型场效应管的源极、所述第三N型场效应管的源极、所述第四N型场效应管的源极和所述第五N型场效应管的源极均接地；

所述第二P型场效应管的漏极还与所述第五三极管的发射极相连，所述第五三极管的集电极与所述第二三极管的发射极相连；所述第七电阻的一端与所述第五三极管的发射极相连，另一端与所述第五三极管的基极相连；

所述第二三极管的发射极作为所述稳压电路的输入端，所述第二三极管的集电极为所述稳压电路的输出端。

在一种可能的实现方式中，所述第一三极管、第二三极管和第五三极管为PNP型三极管，所述第三三极管和第四三极管为NPN型三极管。

在一种可能的实现方式中，所述稳压电路还包括稳压二极管；

所述稳压二极管的负极与所述第二P型场效应管的漏极相连，所述稳压二极管的正极接地。

在一种可能的实现方式中，所述辊筒还包括转速传感器；

所述转速传感器与所述处理器相连，用于采集所述辊筒的转速数据，并将所述转速数据发送至所述处理器。

本发明实施例提供的一种动力输出装置，通过变频器为变频电机提供动力，省去了用于变速的齿轮变速箱，整体结构简单，降低了机器的振动与噪音，且提高了传动效率，降低了机器的故障率，同时可以减轻机器重量，降低机器成本；利用联轴器可以起到缓和冲击和吸振的作用，变频器可以实现无极调速，从而实现对辊筒转速的精确控制。辊筒通过压力传感器可以实时确定辊筒的压力数据，并利用稳压电路保证压力值的稳定，减小压力值的波动，降低辊筒震动的影响；该辊筒可以实时检测辊筒的工作状态，方便工作人员执行后续监测、使用、或维修等操作。稳压电路通过恒压电路、延时电路和反馈电路等对压力传感器采集的电压进行稳压处理，从而保证稳压电路输出电压的稳定性，电路抗干扰能力强。利用转速传感器方便监控运输速度是否过快；也可监控辊筒是否因故障而暂停。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例中动力输出装置的第一结构示意图；

图2为本发明实施例中动力输出装置的第二结构示意图；

图3为本发明实施例中辊筒的第一电气结构示意图；

图4为本发明实施例中稳压电路的第一电路图；

图5为本发明实施例中稳压电路的第二电路图；

图6为本发明实施例中辊筒的第二电气结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供的一种动力输出装置，包括：变频器10、变频电机20、联轴器30和辊筒40。如图1所示，变频器10与变频电机20相连，用于控制变频电机20的工作状态；变频器10输出相应的电压、电流或频率，从而可以控制变频电机20的转速。变频电机的工作状态包括启动、停止、快速转动、慢速转动、或以一个确定的转速值转动等。

变频电机20的输出轴通过联轴器30与辊筒40的转轴相连接。联轴器20用于联接变频电机的输出轴和辊筒的转轴，并传递转动过程。变频电机的输出轴和辊筒的转轴设置在同一直线上。

该动力输出装置的工作过程具体如下：变频器10输出电源电压和频率，为变频电机20提供转动能量；同时，变频10通过调整输出电源的电压和频率等可以调整变频电机20的转速。变频电机20转动时，通过联轴器30带动辊筒40转动，进而实现辊筒输送物品的功能。

本发明实施例提供的一种动力输出装置，通过变频器为变频电机提供动力，省去了用于变速的齿轮变速箱，整体结构简单，降低了机器的振动与噪音，且提高了传动效率，降低了机器的故障率，同时可以减轻机器重量，降低机器成本；利用联轴器可以起到缓和冲击和吸振的作用，变频器可以实现无极调速，从而实现对辊筒转速的精确控制。

在上述实施例的基础上，参见图2所示，该动力输出装置还包括软启动器50；变频器10通过软启动器50与变频电机20相连。

虽然一般变频器也具有软启动功能，但是在变频电机20运行负载功率在80％以上时，采用软启动器50的软启动方式效果更好。具体的，在启动该变频电机20时，软启动器通过调节晶闸管的导通时间实现平滑加速。软启动器50具体可以采用三相反并联晶闸管作为调压器，使用软启动器启动变频电机时，晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加速，直到晶闸管全导通，实现平滑启动，降低启动电流，避免启动过流跳闸，实现在整个启动过程中无冲击而平滑的启动变频电机。

在上述实施例的基础上，参见图3所示，辊筒40包括采集电路41、处理器42和通信模块43；采集电路41与处理器42相连，用于将采集的辊筒状态数据发送至处理器42；处理器42还与通信模块43相连，用于通过通信模块43向变频器10发送辊筒状态数据。该通信模块具体可采用有线通信模块或无线通信模块，具体根据实际情况而定。

可选的，辊筒状态数据包括辊筒转速；变频器10还用于根据辊筒转速与当前要求的标准转速进行对比，根据对比结果调整变频器的输出状态。其中，变频器的输出状态包括输出电压、输出电流、输出频率、输出功率中的一种或多种；基于采集的辊筒转速，变频器10可实现反馈控制，从而更加精确地控制变频电机的转速。

在上述实施例的基础上，参见图3所示，采集电路41包括：压力传感器411和稳压电路412，压力传感器411与稳压电路412相连。通过压力传感器可以实时确定辊筒的压力数据，并利用稳压电路保证压力值的稳定，减小压力值的波动，降低辊筒震动的影响；该辊筒可以实时检测辊筒的工作状态，方便工作人员执行后续监测、使用、或维修等操作。

参见图4所示，稳压电路412包括：第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3、第四三极管Q4、第五三极管Q5、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第七电阻R7、充电电容C1、第一P型场效应管MP1、第二P型场效应管MP2、第三P型场效应管MP3、第一N型场效应管MN1、第二N型场效应管MN2、第三N型场效应管MN3、第四N型场效应管MN4和第五N型场效应管MN5。

其中，如图4所示，第一三极管Q1的发射极与第二三极管Q2的发射极相连；第一三极管Q1的基极与第二三极管Q2的基极相连，并与第一三极管Q1的集电极相连；第一三极管Q1的集电极通过第一电阻R1接地。

第二三极管Q2的集电极通过第二电阻R2与充电电容C1的一端相连，充电电容C1的另一端接地；充电电容C1的一端还通过第五电阻R5与第四三极管Q4的集电极相连，第四三极管Q4的发射极接地；第六电阻R6与充电电容C1并联。

第二三极管Q2的集电极还通过第三电阻R3与第三三极管Q3的基极相连，第三三极管Q3的集电极与第四三极管Q4的基极相连，且第三三极管Q3的集电极还通过第四电阻R4与电源VCC相连；第三三极管Q3的发射极接地。

第二三极管Q2的集电极还与第一P型场效应管MP1的栅极相连，第一P型场效应管MP1的源极与第二P型场效应管MP2的漏极相连；第二P型场效应管MP2的源极与第三P型场效应管MP3的源极相连并接电源VCC，第二P型场效应管MP2的栅极与第三P型场效应管MP3的栅极相连、并与第三P型场效应管MP3的漏极相连。

第一P型场效应管MP1的漏极与第一N型场效应管MN1的漏极相连，第二P型场效应管MP2的漏极与第三N型场效应管MN3的漏极相连，第三P型场效应管MP3的漏极与第五N型场效应管MN5的漏极相连，第二P型场效应管MP2的漏极还与第四N型场效应管MN4的漏极相连。

第一N型场效应管MN1的栅极与第四N型场效应管MN4的栅极和漏极相连，第一N型场效应管MN1的源极与第二N型场效应管MN2的漏极相连；第三N型场效应管MN3的栅极与第一N型场效应管MN1的漏极相连。

第二N型场效应管MN2的栅极与第五N型场效应管MN5的栅极相连；第二N型场效应管MN2的源极、第三N型场效应管MN3的源极、第四N型场效应管MN4的源极和第五N型场效应管MN5的源极均接地。

第二P型场效应管MP2的漏极还与第五三极管Q5的发射极相连，第五三极管Q5的集电极与第二三极管Q2的发射极相连；第七电阻R7的一端与第五三极管Q5的发射极相连，另一端与第五三极管Q5的基极相连。

第二三极管Q2的发射极作为稳压电路412的输入端Vin，第二三极管Q2的集电极为稳压电路412的输出端Vout。

本发明实施例中的稳压电路412的工作过程具体如下：稳压电路412的输入点Vin采集压力传感器输出的电压信号，该电压信号用于表示压力；第一三极管Q1、第二三极管Q2和第一电阻R1组成恒压电路，对该电压信号进行初步稳压；第二电阻R2、充电电容C1和第六电阻R6组成延时电路，利用电容C1的充放电过程减缓稳压电路输出端Vout输出电压的变化。第五电阻R5和第四三极管Q4组成充电电容C1的快速放电回路，第三电阻R3、第三三极管Q3和第四电阻组成控制回路，用于控制第四三极管Q4的导通。具体的，当输入电压Vin比较大时，输出电压Vout也比较大，此时Q3基极电压较大，Q3导通，故Q4基极电压近似为0，Q4不工作，此时充电电容C1只依靠R6实现放电；当电压Vin比较小时，相反的，此时Q4基极电压为VCC，此时Q4导通，故R5和R6并联，且并联后的电阻值会减小，从而增大充电电容C1的放电电流，实现快速放电。通过该快速放电回路可以使得在压力传感器的输出从高电平变为低电平(即从采集到压力值到没有采集到压力值)时，可以快速放掉C1中的电荷，防止充电电容C1电荷量过大导致输出电压Vout过高。可选的，第五电阻的阻值小于第六电阻的阻值，可以更加有效地实现快速放电。

同时，利用场效应管组成反馈电路，进一步保证输出电压Vout的准确性。具体的，第一P型场效应管MP1采集Vout的电压变化，比与第一N型场效应管MN1和第二N型场效应管MN2组成共源共栅电压放大电路，第四N型场效应管MN4用于为MN1提供偏置，该电压放大电路将Vout电压放大，从而放大Vout的电压变化值；放大后的电压被第三N型场效应管MN3反馈至反馈端(图4中的Vreg)；第二P型场效应管MP2和第三P型场效应管MP3组成电流镜，且与第五N型场效应管MN5组成内部校准器，在稳定反馈电压Vreg的同时隔离VDD和Vreg。第五三极管Q5和第七电阻R7组成稳压模块，进一步稳定反馈电压Vreg。

其中，第一三极管Q1、第二三极管Q2和第五三极管Q5为PNP型三极管，第三三极管Q3和第四三极管Q4为NPN型三极管。第二P型场效应管MP2和第三P型场效应管MP3为同型号的场效应管，第二N型场效应管MN2和第五N型场效应管MN5为同型号的场效应管，以保证电流镜的对称性。

本发明实施例中，该稳压电路通过恒压电路、延时电路和反馈电路等对压力传感器采集的电压进行稳压处理，从而保证稳压电路输出电压的稳定性，电路抗干扰能力强。

在上述实施例的基础上，参见图5所示，稳压电路412还包括稳压二极管D1；稳压二极管D1的负极与第二P型场效应管MP2的漏极相连，稳压二极管D1的正极接地。稳压二极管D1进一步稳定反馈电压Vreg，且可以有效保护第五三极管Q5。

在上述实施例的基础上，参见图6所示，该辊筒40还包括转速传感器44；转速传感器44与处理器42相连，用于采集辊筒本体的转速数据，并将转速数据发送至处理器42。利用转速传感器44采集辊筒的转速，可以将转速数据反馈至变频器，从而实现反馈控制；同时，结合辊筒的直径即可确定物品的运输速度，方便监控运输速度是否过快；也可监控辊筒是否因故障而暂停。

本发明实施例提供的一种动力输出装置，通过变频器为变频电机提供动力，省去了用于变速的齿轮变速箱，整体结构简单，降低了机器的振动与噪音，且提高了传动效率，降低了机器的故障率，同时可以减轻机器重量，降低机器成本；利用联轴器可以起到缓和冲击和吸振的作用，变频器可以实现无极调速，从而实现对辊筒转速的精确控制。辊筒通过压力传感器可以实时确定辊筒的压力数据，并利用稳压电路保证压力值的稳定，减小压力值的波动，降低辊筒震动的影响；该辊筒可以实时检测辊筒的工作状态，方便工作人员执行后续监测、使用、或维修等操作。稳压电路通过恒压电路、延时电路和反馈电路等对压力传感器采集的电压进行稳压处理，从而保证稳压电路输出电压的稳定性，电路抗干扰能力强。利用转速传感器方便监控运输速度是否过快；也可监控辊筒是否因故障而暂停。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种动力输出装置，其特征在于，包括：变频器、变频电机、联轴器和辊筒；

所述变频器与所述变频电机相连，用于控制所述变频电机的工作状态；

所述变频电机的输出轴通过所述联轴器与所述辊筒的转轴相连接。

2.根据权利要求1所述的动力输出装置，其特征在于，还包括软启动器；

所述变频器通过所述软启动器与所述变频电机相连。

3.根据权利要求1所述的动力输出装置，其特征在于，所述辊筒包括采集电路、处理器和通信模块；所述采集电路与所述处理器相连，用于将采集的辊筒状态数据发送至所述处理器；所述处理器还与所述通信模块相连，用于通过所述通信模块向所述变频器发送所述辊筒状态数据。

4.根据权利要求3所述的动力输出装置，其特征在于，所述辊筒状态数据包括辊筒转速；

所述变频器还用于根据所述辊筒转速与当前要求的标准转速进行对比，根据对比结果调整所述变频器的输出状态。

5.根据权利要求3所述的动力输出装置，其特征在于，所述采集电路包括：压力传感器和稳压电路，所述压力传感器与所述稳压电路相连；

所述稳压电路包括：第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管、第五三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、充电电容、第一P型场效应管、第二P型场效应管、第三P型场效应管、第一N型场效应管、第二N型场效应管、第三N型场效应管、第四N型场效应管和第五N型场效应管；

所述第一三极管的发射极与第二三极管的发射极相连；所述第一三极管的基极与所述第二三极管的基极相连，并与所述第一三极管的集电极相连；所述第一三极管的集电极通过所述第一电阻接地；

所述第二三极管的集电极通过所述第二电阻与所述充电电容的一端相连，所述充电电容的另一端接地；所述充电电容的一端还通过所述第五电阻与所述第四三极管的集电极相连，所述第四三极管的发射极接地；所述第六电阻与所述充电电容并联；

所述第二三极管的集电极还通过所述第三电阻与所述第三三极管的基极相连，所述第三三极管的集电极与所述第四三极管的基极相连，且所述第三三极管的集电极还通过所述第四电阻与电源相连；所述第三三极管的发射极接地；

所述第二三极管的集电极还与所述第一P型场效应管的栅极相连，所述第一P型场效应管的源极与所述第二P型场效应管的漏极相连；所述第二P型场效应管的源极与所述第三P型场效应管的源极相连并接电源，所述第二P型场效应管的栅极与所述第三P型场效应管的栅极相连、并与所述第三P型场效应管的漏极相连；

所述第一P型场效应管的漏极与所述第一N型场效应管的漏极相连，所述第二P型场效应管的漏极与所述第三N型场效应管的漏极相连，所述第三P型场效应管的漏极与所述第五N型场效应管的漏极相连，所述第二P型场效应管的漏极还与所述第四N型场效应管的漏极相连；

所述第一N型场效应管的栅极与所述第四N型场效应管的栅极和漏极相连，所述第一N型场效应管的源极与所述第二N型场效应管的漏极相连；所述第三N型场效应管的栅极与所述第一N型场效应管的漏极相连；

所述第二N型场效应管的栅极与所述第五N型场效应管的栅极相连；所述第二N型场效应管的源极、所述第三N型场效应管的源极、所述第四N型场效应管的源极和所述第五N型场效应管的源极均接地；

所述第二P型场效应管的漏极还与所述第五三极管的发射极相连，所述第五三极管的集电极与所述第二三极管的发射极相连；所述第七电阻的一端与所述第五三极管的发射极相连，另一端与所述第五三极管的基极相连；

所述第二三极管的发射极作为所述稳压电路的输入端，所述第二三极管的集电极为所述稳压电路的输出端。

6.根据权利要求5所述的动力输出装置，其特征在于，所述第一三极管、第二三极管和第五三极管为PNP型三极管，所述第三三极管和第四三极管为NPN型三极管。

7.根据权利要求5或6所述的动力输出装置，其特征在于，所述稳压电路还包括稳压二极管；

所述稳压二极管的负极与所述第二P型场效应管的漏极相连，所述稳压二极管的正极接地。

8.根据权利要求3所述的动力输出装置，其特征在于，所述辊筒还包括转速传感器；

所述转速传感器与所述处理器相连，用于采集所述辊筒的转速数据，并将所述转速数据发送至所述处理器。