CN112242779A

CN112242779A - 直接电动驱动滚筒装置

Info

Publication number: CN112242779A
Application number: CN202011112827.3A
Authority: CN
Inventors: 周会军; 王裕峰; 朱红燕; 王成; 丁涛; 贺志学
Original assignee: CRRC Yongji Electric Co Ltd
Current assignee: CRRC Yongji Electric Co Ltd
Priority date: 2020-10-16
Filing date: 2020-10-16
Publication date: 2021-01-19
Anticipated expiration: 2040-10-16
Also published as: CN112242779B

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

直接电动驱动滚筒装置

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

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）。