CN112242779A - 直接电动驱动滚筒装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种滚筒传动装置,具体为直接电动驱动滚筒装置。直接电动驱动滚筒装置包括滚筒、两端支撑架、左右侧轴承部件、左右侧定子连接螺栓、左右侧直驱电机定子、左右侧直驱电机转子、左右侧转子连接螺栓等主要部件。本发明取消传统滚筒传动装置中的齿轮箱、联轴器等部件,有效简化了传动链,提升了传动效率;本发明采用定、转子环形平面形成的电磁气隙产生电磁转矩,可以产生更大的转矩,提高滚筒系统的传输能力;本发明采用定、转子环形平面安装方式,安装方式简单,便于操作,同时便于检修和维护;本发明将驱动电机的定子和转子集成于滚筒结构上,共用轴承部件,省去了驱动电机的轴承部件,降低了系统成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种滚筒传动装置,具体为直接电动驱动滚筒装置。
背景技术
滚筒传动装置具有较广泛的应用场合,如起升机、卷扬机、提升机、皮带输送机等。传统滚筒传动装置以驱动电机为动力,通过齿轮箱和联轴器与滚筒连接,由滚筒带动传输设备工作。此类设备的传动链为:电机— 联轴器— 齿轮箱— 联轴器— 滚筒。此类传动结构存在如下问题:传动链长,需要轴向空间大;传动部件较多,传动效率低;齿轮箱、联轴器等部件需大量维护,且容易产生故障。
一些文献中也公开一种将外转子集成于滚筒内壁,定子内置于滚筒,二者组成内置式电机滚筒的装置,这种装置取消了齿轮箱,有效解决了传动链长的问题,提升了效率,但也存在一些缺点:如果电机发生故障,整个滚筒需要拆除,维修困难;由于定子是主要发热源,其内置于滚筒内部,散热条件差,不利于控制电机的温升;电机对于气隙的要求比较高,由于外转子集成于滚筒内部,与内部的定子形成气隙,因此滚筒等机械部件的加工精度要求较高,且装配较困难。
发明内容
本发明针对滚筒传动装置传动部件较多,传动效率低和维修困难、散热差的问题,提供了直接电动驱动滚筒装置。
本发明是采用如下的技术方案实现的:直接电动驱动滚筒装置,包括滚筒和左右两个直驱电机,滚筒包括滚筒壳体,滚筒壳体左右两端分别设置有左侧立板和右侧立板,左右两个直驱电机都包括盖状的定子机壳、定子铁芯、定子线圈、密封件、转子磁钢和转子支架,其中定子机壳上设置有轴承部件,定子铁芯包括环状的定子轭、定子槽和定子齿,定子齿均布在定子轭的环面上,定子齿之间形成定子槽,定子线圈嵌入定子槽内,定子铁芯形成两个平面:平面定子背部平面和定子电磁平面;定子铁芯配置于定子机壳内部,平面定子背部平面与定子机壳接触,将其定子铁心产生的热量通过定子壳体散出;转子支架为环状结构,转子磁钢均布在转子支架的环面后形成转子电磁平面,左侧直驱电机的转子支架固定在滚筒左侧立板上,右侧直驱电机的转子支架固定在滚筒右侧立板上,滚筒的左侧轴端固定于左侧直驱电机轴承部件上,滚筒的右侧轴端固定于右侧直驱电机轴承部件上。固定后定子轭的环面正对转子支架的环面,定子机壳的端部与转子支架之间形成机械气隙,定子电磁平面与转子电磁平面之间形成了电磁气隙,两个电磁平面产生电磁转矩,驱动滚筒沿轴线进行旋转,机械气隙形成的平面用于定子与转子之间的旋转,使用密封件进行动密封,左右两侧直驱电机的定子机壳上还分别都连接左端支撑架、右端支撑架,左端支撑架、右端支撑架对装置进行支撑。
本发明采用的另一种方案为:直接电动驱动滚筒装置,包括滚筒和左右两个直驱电机,滚筒包括滚筒壳体,滚筒壳体左右两端分别设置有左侧立板和右侧立板,左右两个直驱电机都包括盖状的定子机壳、定子铁芯、定子线圈、密封件、转子磁钢,其中定子机壳上设置有轴承部件,定子铁芯包括环状的定子轭、定子槽和定子齿,定子齿均布在定子轭的环面上,定子齿之间形成定子槽,定子线圈嵌入定子槽内,定子铁芯形成两个平面:平面定子背部平面和定子电磁平面;定子铁芯配置于定子机壳内部,平面定子背部平面与定子机壳接触,将其定子铁心产生的热量通过定子壳体散出;左侧直驱电机的转子磁钢均布滚筒左侧立板后形成转子电磁平面,右侧直驱电机的转子磁钢均布滚筒右侧立板后形成转子电磁平面,滚筒的左侧轴端固定于左侧直驱电机轴承部件上,滚筒的右侧轴端固定于右侧直驱电机轴承部件上。固定后定子轭的环面正对立板的板面,定子机壳的端部与滚筒立板之间形成机械气隙,定子电磁平面与转子电磁平面之间形成了电磁气隙,两个电磁平面产生电磁转矩,驱动滚筒沿轴线进行旋转,机械气隙形成的平面用于定子与转子之间的旋转,使用密封件进行动密封,左右两侧直驱电机的定子机壳上还分别都连接左端支撑架、右端支撑架,左端支撑架、右端支撑架对装置进行支撑。
上述的直接电动驱动滚筒装置,密封件材料为橡胶。
上述的直接电动驱动滚筒装置,定子机壳上可以根据不同使用工况布置相应的水道或者散热筋,增加散热能力。
上述的直接电动驱动滚筒装置,根据使用工况,滚筒可以一端配置直驱电机,另一端不配置直驱电机。
上述的直接电动驱动滚筒装置,转子支架通过转子连接螺栓固定在滚筒立板上。
上述的直接电动驱动滚筒装置,定子铁芯通过定子连接螺栓固定在定子机壳上。
上述的直接电动驱动滚筒装置,转子磁钢分为磁钢N和磁钢S,直驱电机配置多组磁钢N和磁钢S。
本发明解决了以下技术问题:
1)本发明的目的在于取消传统滚筒传动装置中的齿轮箱、联轴器等部件,减少传动环节,减小传动链的传动长度,降低传动损耗,提升传动效率。
此目的通过滚筒两端(或一端)配置电机定子和转子部件产生电磁转矩,电磁转矩驱动滚筒旋转来实现。
2)本发明的另一个目的在于驱动电机便于安装、检查和维护。
此目的通过将驱动电机配置于滚筒两端(或一端),驱动电机直接置于外部空间,方便安装、检查和维护。
3)本发明的另一个目的在于驱动电机利于散热。
此目的通过将驱动电机配置于滚筒两端(或一端),驱动电机直接与外界空间接触,通过在驱动电机的定子壳体上布置散热筋或水道,分布利用外界空气流通或水流动带走热量,利于驱动电机散热。
附图说明
图1为本发明所述直接电动驱动滚筒结构示意图。
图2为本发明所述滚筒结构示意图。
图3为本发明所述左侧直驱电机结构示意图,右侧直驱电机结构与其一致。
图4为本发明所述左侧直驱电机定子结构左视图。
图5为本发明所述左侧直驱电机定子结构侧视图。
图6为本发明所述左侧直驱电机转子结构右视图。
图7为本发明所用直驱电机电磁磁路结构示意图。
图中:1-左侧支撑架,2-左侧轴承部件,3-左侧定子连接螺栓,4-左侧直驱电机定子,5-左侧直驱电机转子,6-左侧转子连接螺栓,7-滚筒,8-右侧转子连接螺栓,9-右侧直驱电机转子,10-右侧直驱电机定子,11-右侧定子连接螺栓,12-右侧轴承部件,13-右侧支撑架,14-左侧轴端,15-左侧立板,16-滚筒壳体,17-右侧立板,18-右侧轴端,19-定子机壳,20-定子铁芯,21-定子线圈,22-电磁气隙,23-密封件,24-机械气隙,25-转子磁钢,26-转子支架,27-定子背部平面,28-定子轭,29-定子槽,30-定子齿,31-定子电磁平面,32-磁钢N,33-磁钢S,34-转子电磁平面。
具体实施方式
下面将参考示意附图来更加详细地描述本发明,其中:
图1表示本发明直接电动驱动滚筒的一部分,包括滚筒7,两端支撑架1、13,左右侧轴承部件2、12,左右侧定子连接螺栓3、11,左右侧直驱电机定子4、10,左右侧直驱电机转子5、9,左右侧转子连接螺栓6、8等主要部件。
图2表示本发明的滚筒结构图。滚筒7包括:左右侧轴端14、18,左右侧立板15、17,以及滚筒壳体16。
图3以放大形式表示图1直接电动驱动滚筒的直接驱动电机的一部分,以及直接驱动电机与图2的配置方法;图3中仅仅表示了滚筒一端与驱动电机的配置,另一端配置与其一致。直接驱动电机包括:定子机壳19,定子铁芯20,定子线圈21,密封件23,转子磁钢25,转子支架26,以及直驱电机定子4与直驱电机转子5形成的两个气隙旋转平面——电磁气隙22和机械气隙24。
图4以放大形式表示本发明所述左侧直驱电机定子结构左视图,或右侧直驱电机定子结构右视图,包括定子机壳19、定子铁芯20和定子线圈21。本例中采用定子槽数量为18,定子线圈数量为18,定子线圈为框式结构,实施中定子槽和定子线圈数量不局限于此。
图5表示直驱电机定子铁芯侧视图,定子铁芯具有特征:环状定子轭28、定子槽29、定子齿30,以及定子铁芯形成的两个平面——定子背部平面27和定子电磁平面31。
图6表示本发明所述左侧直驱电机转子结构右视图,或右侧直驱电机定子结构左视图。本例中转子磁钢25数量为12,一组分别为磁钢N 32和磁钢S 33,沿轴线均匀分布,形成一个环形转子电磁平面34。转子磁钢数量不局限于12。
图7表示直驱电机电磁磁路示意图,气隙磁场方向平行于轴线方向,定子电磁平面31与转子电磁平面34之间形成了电磁气隙22,两个电磁平面产生电磁转矩,驱动滚筒7沿轴线进行旋转。
具体实施例
环状的转子支架26上沿圆周面均匀配置多组磁钢N 32和磁钢S 33,形成转子电磁平面34,通过转子连接螺栓26连接于左侧立板15上;右侧的配置类似于左侧的配置。本例中转子磁钢25数量为12,一组分别为磁钢N 32和磁钢S 33,沿轴线均匀分布,形成一个环形转子电磁平面34。转子磁钢数量不局限于12。
在本发明的另一实施例中,可以直接将转子磁钢25配置于立板(此时立板材料为导磁材料)上,去除转子支架5、9和转子连接螺栓6、8,结构更简单,具体实施需要根据滚筒7的尺寸来定。
定子铁芯20具有特征:定子轭28、定子槽29、定子齿30,以及定子铁芯形成的两个平面——定子背部平面27和定子电磁平面31。定子槽29内嵌入定子线圈21,形成定子铁芯20,定子铁芯20为环形结构,形成两个平面:平面定子背部平面27和定子电磁平面31;将定子铁芯20配置于定子机壳19内部,平面定子背部平面27与定子机壳19紧密接触,将其定子铁心20产生的热量通过定子壳体19散出。定子机壳19上可以根据不同使用工况布置相应的水道或者散热筋,增加散热能力。本例中采用定子槽数量为18,定子线圈数量为18,定子线圈为框式结构,实施中定子槽和定子线圈数量不局限于此。
直驱电机定子4与直驱电机转子5形成的两个气隙旋转平面——电磁气隙22和机械气隙24。定子电磁平面31与转子电磁平面34之间形成了电磁气隙22,两个电磁平面产生电磁转矩,驱动滚筒7沿轴线进行旋转;机械气隙24形成的平面用于定子与转子之间的旋转,使用密封件23进行动密封。
左侧直驱电机通过定子连接螺栓3将直驱电机定子4与定子机壳19连接,定子机壳19上设置有左侧轴承部件2,滚筒7左侧轴端14穿过转子支架和定子轭后连接在左侧轴承部件2上,
配置于支撑架1上;右侧直驱电机配置类似于左侧直驱电机。
在本发明的另一实施例中,根据使用工况,滚筒7一端配置直驱电机,另一端可以不配置直驱电机。
本发明技术方案带来的有益效果
(1)本发明取消传统滚筒传动装置中的齿轮箱、联轴器等部件,有效简化了传动链,提升了传动效率;
(2)本发明采用定、转子环形平面形成的电磁气隙产生电磁转矩,可以产生更大的转矩,提高滚筒系统的传输能力;
(3)本发明采用定、转子环形平面安装方式,安装方式简单,便于操作,同时便于检修和维护;
(4)本发明将驱动电机配置于滚筒两端(或一端),驱动电机直接与外界空间接触,通过在驱动电机的定子壳体上布置散热筋或水道,分布利用外界空气流通或水流动带走热量,利于驱动电机散热;
(5)本发明将驱动电机的定子和转子集成于滚筒结构上,共用轴承部件,省去了驱动电机的轴承部件,降低了系统成本。
Claims (8)
1.直接电动驱动滚筒装置,其特征在于:包括滚筒(7)和左右两个直驱电机,滚筒(7)包括滚筒壳体(16),滚筒壳体(16)左右两端分别设置有左侧立板(15)和右侧立板(17),左右两个直驱电机都包括盖状的定子机壳(19)、定子铁芯(20)、定子线圈(21)、密封件(23)、转子磁钢(25)和转子支架(26),其中定子机壳(19)上设置有轴承部件,定子铁芯(20)包括环状的定子轭(28)、定子槽(29)和定子齿(30),定子齿(30)均布在定子轭(28)的环面上,定子齿(30)之间形成定子槽(29),定子线圈(21)嵌入定子槽(29)内,定子铁芯(20)形成两个平面:平面定子背部平面(27)和定子电磁平面(31);定子铁芯(20)配置于定子机壳(19)内部,平面定子背部平面(27)与定子机壳(19)接触,将其定子铁心(20)产生的热量通过定子壳体(19)散出;转子支架(26)为环状结构,转子磁钢(25)均布在转子支架(26)的环面后形成转子电磁平面(34),左侧直驱电机的转子支架(26)固定在滚筒(7)左侧立板(15)上,右侧直驱电机的转子支架(26)固定在滚筒(7)右侧立板(17)上,滚筒(7)的左侧轴端(14)固定于左侧直驱电机轴承部件上,滚筒(7)的右侧轴端(18)固定于右侧直驱电机轴承部件上,定子机壳(19)的端部与转子支架(26)之间形成机械气隙(24),定子电磁平面(31)与转子电磁平面(34)之间形成了电磁气隙(22),两个电磁平面产生电磁转矩,驱动滚筒(7)沿轴线进行旋转,机械气隙(24)形成的平面用于定子与转子之间的旋转,使用密封件(23)进行动密封,左右两侧直驱电机的定子机壳(19)上还分别都连接左端支撑架(1)、右端支撑架(13)。
2.直接电动驱动滚筒装置,其特征在于:包括滚筒(7)和左右两个直驱电机,滚筒(7)包括滚筒壳体(16),滚筒壳体(16)左右两端分别设置有左侧立板(15)和右侧立板(17),左右两个直驱电机都包括盖状的定子机壳(19)、定子铁芯(20)、定子线圈(21)、密封件(23)、转子磁钢(25),其中定子机壳(19)上设置有轴承部件,定子铁芯(20)包括环状的定子轭(28)、定子槽(29)和定子齿(30),定子齿(30)均布在定子轭(28)的环面上,定子齿(30)之间形成定子槽(29),定子线圈(21)嵌入定子槽(29)内,定子铁芯(20)形成两个平面:平面定子背部平面(27)和定子电磁平面(31);定子铁芯(20)配置于定子机壳(19)内部,平面定子背部平面(27)与定子机壳(19)接触,将其定子铁心(20)产生的热量通过定子壳体(19)散出;左侧直驱电机的转子磁钢(25)均布滚筒(7)左侧立板(15)后形成转子电磁平面(34),右侧直驱电机的转子磁钢(25)均布滚筒(7)右侧立板(17)后形成转子电磁平面(34),滚筒(7)的左侧轴端(14)固定于左侧直驱电机轴承部件上,滚筒(7)的右侧轴端(18)固定于右侧直驱电机轴承部件上,定子机壳(19)的端部与滚筒立板之间形成机械气隙(24),定子电磁平面(31)与转子电磁平面(34)之间形成了电磁气隙(22),两个电磁平面产生电磁转矩,驱动滚筒(7)沿轴线进行旋转,机械气隙(24)形成的平面用于定子与转子之间的旋转,使用密封件(23)进行动密封,左右两侧直驱电机的定子机壳(19)上还分别都连接左端支撑架(1)、右端支撑架(13)。
3.根据权利要求1或2所述的直接电动驱动滚筒装置,其特征在于:密封件(23)材料为橡胶。
4.根据权利要求1或2所述的直接电动驱动滚筒装置,其特征在于:定子机壳(19)上可以根据不同使用工况布置相应的水道或者散热筋,增加散热能力。
5.根据权利要求1或2所述的直接电动驱动滚筒装置,其特征在于:根据使用工况,滚筒(7)可以一端配置直驱电机,另一端不配置直驱电机。
6.根据权利要求1所述的直接电动驱动滚筒装置,其特征在于:转子支架(26)通过转子连接螺栓固定在滚筒立板上。
7.根据权利要求1所述的直接电动驱动滚筒装置,其特征在于:定子铁芯(20)通过定子连接螺栓(3)固定在定子机壳(19)上。
8.根据权利要求1或2所述的直接电动驱动滚筒装置,其特征在于:转子磁钢(25)分为磁钢N(32)和磁钢S(33),直驱电机配置多组磁钢N(32)和磁钢S(33)。
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