CN113131637B - 一种干燥窑用托轮永磁驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种干燥窑用托轮永磁驱动系统，包括多组托轮永磁驱动部、与多组托轮永磁驱动部电连接的电气控制组件，多组托轮永磁驱动部设置于干燥窑的筒体下方并与干燥窑筒体上的滚圈配合传动连接；托轮永磁驱动部包括与筒体上的滚圈配合的托轮、托轮轴、永磁驱动定转子组件和机壳组件，托轮设置于托轮轴中部，永磁驱动定转子组件对称设置于托轮两侧的托轮轴上，托轮两侧的永磁驱动定转子组件外侧均设置机壳组件；电气控制组件采用电气控制柜，电气控制柜中设置有电气连接在一起的PLC控制器、电流传感器、时间继电器。本发明实现了无齿圈传动，提升了干燥窑的工作效率，降低了干燥窑的工作能耗，改善了“异步电机+减速机”组合的冗长传动链。

Description

一种干燥窑用托轮永磁驱动系统

技术领域

本发明属于冶金行业窑类托轮支撑驱动技术领域，具体地是涉及一种干燥窑用托轮永磁驱动系统。

背景技术

干燥窑是用于工业生产中的一种大型干燥设备，在水泥工业、冶金工业、木材干燥、砖瓦干燥等生产中有广泛的应用。常规干燥窑由一套传动装置通过小齿轮带动一个直筒上的大齿轮，使之不停地转动，而简体是由两组或更多组托轮支撑，物料从筒体一端进入，从另一端排出，由窑头供给热量或供给白热所需的空气，从而完成干燥过程。

干燥窑的常规驱动系统由主电机-主减速机-小齿轮-大齿圈组成。由主电机提供驱动力带动主减速机，进而传递给小齿轮-大齿圈，再由大齿圈带动筒体回转，从而实现物料在筒内的翻滚、烘干。其动力传输链中由于各部件传动效率的原因会不可避免的造成能量的损失，故唯一动力的主电机需留有足够的余量，才能使得传递到筒体上的扭矩满足生产要求。另外，干燥窑常规驱动系统的电机-减速机-齿圈驱动模式需要一定的建设费用支出，而且还涉及后续的维护费用、土建费用。

发明内容

本发明就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供一种干燥窑用托轮永磁驱动系统。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

本发明一种干燥窑用托轮永磁驱动系统，其特征在于：包括多组托轮永磁驱动部、与所述多组托轮永磁驱动部电连接的电气控制组件，多组托轮永磁驱动部设置于干燥窑的筒体下方并与干燥窑筒体上的滚圈配合传动连接；托轮永磁驱动部包括与筒体上的滚圈配合的托轮、托轮轴、永磁驱动定转子组件和机壳组件，托轮设置于托轮轴中部，永磁驱动定转子组件对称设置于托轮两侧的托轮轴上，托轮两侧的永磁驱动定转子组件外侧均设置机壳组件；所述电气控制组件采用电气控制柜，电气控制柜中设置有电气连接在一起的PLC控制器、电流传感器、时间继电器。

作为本发明的一种优选方案，两个托轮永磁驱动部为一组，每组的托轮永磁驱动部关于干燥窑筒体轴向对称，两对称的托轮永磁驱动部设置于干燥窑筒体下方左右两侧的底座上；每个托轮永磁驱动部通过顶丝座、顶丝螺栓固定安装于底座上，顶丝螺栓与顶丝座配合连接固定托轮永磁驱动部。

作为本发明的另一种优选方案，永磁驱动转子组件包括设置于托轮轴上的永磁体、转子铁心、永磁磁钢、轴承组件以及定位轴套，轴承组件包括调心滚子轴承、推力轴承，定位轴套包括磁钢定位套、轴承定位套；永磁体采用表贴式径向结构，固定于托轮轴卡槽内，转子铁心与托轮轴为整体结构，托轮轴端部上安装调心滚子轴承、推力轴承，调心滚子轴承与推力轴承之间设置轴承定位套；调心滚子轴承内侧的托轮轴上设置永磁磁钢，永磁磁钢紧贴于托轮轴表面，永磁磁钢与托轮轴中部之间设置有磁钢定位套。

作为本发明的另一种优选方案，所述的机壳组件将永磁驱动定转子组件封装于托轮轴上，机壳组件包括检修盖板、绝缘密封挡板、轴承端盖、设置于永磁驱动定转子组件上方的轴承盖、设置于永磁驱动定转子组件下方的轴承座、第一紧固螺栓、第二紧固螺栓、接线盒；位于托轮轴外侧端的轴承盖、轴承座端部通过轴承端盖固定连接，轴承端盖与轴承盖、轴承座之间通过第一紧固螺栓固定连接于托轮轴上；位于托轮轴内侧端的轴承盖、轴承座端部通过绝缘密封挡板固定连接，绝缘密封挡板与轴承盖、轴承座之间通过第二紧固螺栓固定连接于托轮轴上。

作为本发明的另一种优选方案，永磁驱动定子组件包括定子铁芯和定子线圈，定子线圈缠绕于定子铁芯外，永磁驱动定子组件设置于永磁磁钢外侧；定子铁芯采用拱顶式闭口槽，定子线圈采用单层集中式绕组叠绕下线；定子线圈的导出线通过接线盒与外界动力线相连。

作为本发明的另一种优选方案，所述的检修盖板设置于轴承端盖上，所述的接线盒设置于轴承盖上，所述的轴承座采用水冷道结构，所述的轴承盖上设置有起吊螺钉。

作为本发明的另一种优选方案，所述的轴承盖上还设置有测温电阻，测温电阻包括第一测温电阻、第二测温电阻；第一测温电阻一端经过轴承盖进入机壳组件内对轴承进行监测，第一测温电阻另一端与电气控制柜电连接；第二测温电阻一端经过轴承盖进入机壳组件内腔对永磁驱动定子组件进行监测，第二测温电阻另一端与电气控制柜电连接。

作为本发明的另一种优选方案，所述的电气控制柜中还设置有电气连接在一起的热继电器、熔断器、常开与常闭触点开关、按钮与交流接触器。

本发明的有益效果。

本发明提供了一种干燥窑用托轮永磁驱动系统，由于本发明的干燥窑用托轮永磁驱动系统省去了以往的“主电机-主减速机-小齿轮-大齿圈”结构形式的传动驱动链，本发明所设置的托轮永磁驱动部提升了传动系统的效率，通过电气控制柜的时间继电器控制各驱动部两侧分支同步驱动托轮，直接驱动省去了传统驱动链的建设及维护保养费用，节省了设备的基础空间。

本发明的干燥窑用托轮永磁驱动系统，具有低速大扭矩的特点，适合干燥窑在启动时需要短时过载的要求；在某一个托轮永磁驱动部的一侧分支驱动故障时，为保障设备安全运行，可利用剩余分支驱动继续工作，避免减少产量，直至设备允许停机检修。

附图说明

图1是本发明一种干燥窑用托轮永磁驱动系统的托轮永磁驱动部的结构示意图。

图2是本发明的托轮永磁驱动系统与干燥窑的一种安装实施例结构图。

图3是图2的侧视结构图。

图4是本发明一种干燥窑用托轮永磁驱动系统的电气控制柜的结构示意图。

图5是本发明一种干燥窑用托轮永磁驱动系统的电气控制原理图。

图中标记：101为检修盖板；102为轴承端盖；103为推力轴承；104为第一紧固螺栓；105为调心滚子轴承；106为轴承盖；107为永磁磁钢；108为定子铁芯；109为接线盒；110为托轮轴；111为托轮；112为第二紧固螺栓；113为磁钢定位套；114为定子线圈；115为起吊螺钉；116为轴承定位套；117为轴承座；118为第一测温电阻；119为第二测温电阻；120为绝缘密封挡板；201为滚圈；202为顶丝座；203为顶丝螺栓；204为底座；301为筒体；401为电气控制柜。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“靠近”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置或方位关系，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部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。

本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定限定，术语“设置”、“相连通”等，应做广义理解，例如“相连通”，可以是固定连通，也可以是可拆卸连通，或一体地连通；可以是直接相连通，也可以通过中间媒介间接相连通。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。

如图1-5所示，本发明干燥窑用托轮永磁驱动系统包括机壳组件、永磁驱动定子组件、永磁驱动转子组件及电气控制组件，永磁驱动定子组件安装于机壳组件腔内，永磁体紧固于托轮轴110上，图1中未具体画出永磁体的位置，托轮轴110两端由调心滚子轴承105支撑，承载干燥窑筒体301滚圈201传递到托轮110的载荷；如图2和3所示的安装实施例结构图，本发明干燥窑用托轮永磁驱动系统以设置两组托轮永磁驱动部为例，每个托轮永磁驱动部的托轮轴110两侧的机壳组件封闭腔体内均有一套永磁驱动定转子组件；电气控制组件采用电气控制柜401，通过电流传感器、时间继电器及PLC控制器组成电气控制系统来进行八个轴承座117内同步驱动托轮轴110。

具体地，本发明干燥窑用托轮永磁驱动系统具体组成如下：包括检修盖板101、轴承端盖102、推力轴承103、第一紧固螺栓104、调心滚子轴承105、轴承盖 106、永磁磁钢107、定子铁芯 108、接线盒109、托轮轴110、托轮111、第二紧固螺栓112、磁钢定位套113、定子线圈114、起吊螺钉115、轴承定位套116、轴承座117、第一测温电阻118、第二测温电阻119、绝缘密封挡板120、滚圈201、顶丝座202、顶丝螺栓203、底座204、筒体301、电气控制柜401；轴承座117、轴承盖106、检修盖板101与轴承端盖102组成了机壳组件的封闭腔体，永磁驱动定子组件等部件安装于机壳封闭腔体内，托轮轴110两端由调心滚子轴承105进行支撑，轴承外圈由轴承盖106与轴承座117固定，承载筒体301滚圈201传递到托轮111的载荷。托轮轴110端部由推力轴承103承载轴向力，轴承外圈由轴承端盖102固定，永磁体紧固于托轮轴110上，与托轮轴110形成回转体，作为永磁驱动的转子部，每个机壳组件内有一套永磁驱动定转子组件。托轮轴110两侧各有一套，通过电流传感器、时间继电器及PLC控制器组成的电气控制系统来进行轴承座117内同步驱动托轮轴110。托轮111与托轮轴110通过过盈配合装配，永磁驱动传递到托轮轴110的驱动力通过托轮111传递到滚圈201，滚圈201安装于筒体301外部，滚圈201的转动带动筒体301的转动，进而由筒体301带动筒体301内部的物料进行提升、翻滚、泻落，完成物料的干燥过程。

本发明的目的是提供一种干燥窑用托轮永磁驱动系统，通过简化传动链及利用永磁电机本身特性，从而达到提高效率及降低建设、维护成本的作用。

在本发明的一个实施方式中；所述的机壳组件为分体铸造，机壳外表面圆周设有散热筋，散热筋起到散热和加固壳体的作用；推力轴承103、调心滚子轴承105、永磁磁钢107、定子铁芯108安装于机壳内腔，托轮轴110由调心滚子轴承105支撑，由推力轴承103承载轴向力，永磁磁钢107安装于托轮轴110轴颈处，与托轮轴110一同组成驱动转子；定子铁芯108安装于机壳内腔，定子线圈114按照线规均匀布满定子铁芯108；由密闭式的接线盒109引入的动力线与定子线圈114导出线连接，从而形成电回路，定子线圈114通电后产生磁场。

在本发明的一个实施方式中，所述的接线盒109采用迷宫式密封，并通过螺钉、压板固定压紧的结构设计，将机壳内部空间密封，防止外部灰尘介质进入内部定子铁芯108腔、托轮轴110腔体。

在本发明的一个实施方式中，所述的永磁驱动转子组件包括设置于托轮轴110上的永磁体、转子铁心、永磁磁钢107、轴承组件以及定位轴套，永磁体采用表贴式径向结构，固定于托轮轴110卡槽内，转子铁心与托轮轴110为整体结构，托轮轴110两端安装有调心滚子轴承105，承受托轮111及外部载荷，托轮轴110端部装有推力轴承103，平衡托轮111轴向力，使得永磁磁钢107轴向与定子铁芯108轴向不位移，进而有效传递扭矩到托轮轴110。

在本发明的一个实施方式中，所述的永磁磁钢107紧贴于托轮轴110表面，并用磁钢定位套113限制永磁磁钢107轴向位置；其作为驱动部的转子，提供托轮轴110转动所需要的扭矩。

在本发明的一个实施方式中，所述的永磁体采用SmCo30H牌号钐钴永磁材料，可承受高温而不退磁，保证托轮轴110承受筒体301辐射热而正常运行。

本发明将传统的“电机—减速机—小齿轮传动系统”简化，本发明将托轮轴110作为电机转子的一部分，直接输出动力给托轮111，进而驱动筒体301进行转动。

在本发明的一个实施方式中，所述的永磁驱动定子组件安装于机壳组件的封闭腔体中，其温升由第二测温电阻119进行监控，将第二测温电阻119的电信号连接到电气控制柜401，由电气控制柜401中的PLC控制器进行温控判断。

在本发明的一个实施方式中，所述的调心滚子轴承105内圈安装在托轮轴110上，承受外部载荷，外圈安装于机壳组件内腔，与腔体保持相对静止，由第一测温电阻118对轴承进行监控，其电信号连接到电气控制柜401，由PLC控制器进行温控判断。

所述的第一测温电阻118、第二测温电阻119实时监测轴承及定子温度，在电气控制中设定安全温度，从而保护系统防止过热。

在本发明的一个实施方式中，所述的轴承座117设有底部中空的冷却水道，内部通循环水将筒体301的辐射热、调心滚子轴承105及定子铁芯108的自发热带走，降低托轮永磁驱动部的温升，保证系统的正常运行。

在本发明的一个实施方式中，所述的托轮111与托轮轴110为热装配，筒体301与滚圈201为楔形垫板装配，筒体301及待干燥物料自重完全由滚圈201承重，滚圈201下分布有中心夹角60°的托轮，将轮带载荷传递到托轮111及托轮轴110，进而由调心滚子轴承105传递到轴承座117及底座204。

在本发明的一个实施方式中，每个托轮111两侧均有永磁驱动定转子组件，由电气控制柜401对各支撑托轮111进行同步驱动，保证滚圈201上同时接受同一旋转方向的驱动力。

本发明的干燥窑用托轮永磁驱动系统实现了无齿圈传动，提升了干燥窑的工作效率，降低了干燥窑的工作能耗，改善了“异步电机+减速机”组合的冗长传动链。该驱动系统可应用于高温、高粉尘质环境，因无电机、减速机、小齿轮、大齿圈等传统部件，进而节省了维护上述部件的生产成本，同时单个驱动定子的故障不影响整机设备的运转，保证了设备运转的连续性，从而消除驱动故障所带来的效益影响。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种干燥窑用托轮永磁驱动系统；其特征在于：包括多组托轮永磁驱动部、与所述多组托轮永磁驱动部电连接的电气控制组件，多组托轮永磁驱动部设置于干燥窑的筒体（301）下方并与干燥窑筒体（301）上的滚圈（201）配合传动连接；托轮永磁驱动部包括与筒体（301）上的滚圈（201）配合的托轮（111）、托轮轴（110）、永磁驱动定子组件、永磁驱动转子组件和机壳组件，托轮（111）设置于托轮轴（110）中部，永磁驱动转子组件对称设置于托轮（111）两侧的托轮轴（110）上，托轮（111）两侧的永磁驱动转子组件外侧均设置永磁驱动定子组件，永磁驱动定子组件外侧均设置机壳组件；所述电气控制组件采用电气控制柜（401），电气控制柜（401）中设置有电气连接在一起的PLC控制器、电流传感器、时间继电器；

永磁驱动转子组件包括设置于托轮轴（110）上的永磁体、转子铁心、永磁磁钢（107）、轴承组件以及定位轴套，轴承组件包括调心滚子轴承（105）、推力轴承（103），定位轴套包括磁钢定位套（113）、轴承定位套（116）；永磁体采用表贴式径向结构，固定于托轮轴（110）卡槽内，转子铁心与托轮轴（110）为整体结构，托轮轴（110）端部上安装调心滚子轴承（105）、推力轴承（103），调心滚子轴承（105）与推力轴承（103）之间设置轴承定位套（116）；调心滚子轴承（105）内侧的托轮轴（110）上设置永磁磁钢（107），永磁磁钢（107）紧贴于托轮轴（110）表面，永磁磁钢（107）与托轮轴（110）中部之间设置有磁钢定位套（113）；

永磁驱动定子组件包括定子铁芯（108）和定子线圈（114），定子线圈（114）缠绕于定子铁芯（108）外，永磁驱动定子组件设置于永磁磁钢（107）外侧；定子铁芯（108）采用拱顶式闭口槽，定子线圈（114）采用单层集中式绕组叠绕下线。

2.根据权利要求1所述的一种干燥窑用托轮永磁驱动系统，其特征在于：两个托轮永磁驱动部为一组，每组的托轮永磁驱动部关于干燥窑筒体（301）轴向对称，两对称的托轮永磁驱动部设置于干燥窑筒体（301）下方左右两侧的底座（204）上；每个托轮永磁驱动部通过顶丝座（202）、顶丝螺栓（203）固定安装于底座（204）上，顶丝螺栓（203）与顶丝座（202）配合连接固定托轮永磁驱动部。

3.根据权利要求1所述的一种干燥窑用托轮永磁驱动系统，其特征在于：所述的机壳组件将永磁驱动定转子组件封装于托轮轴（110）上，机壳组件包括检修盖板（101）、绝缘密封挡板（120）、轴承端盖（102）、设置于永磁驱动定转子组件上方的轴承盖（106）、设置于永磁驱动定转子组件下方的轴承座（117）、第一紧固螺栓（104）、第二紧固螺栓（112）、接线盒（109）；位于托轮轴（110）外侧端的轴承盖（106）、轴承座（117）端部通过轴承端盖（102）固定连接，轴承端盖（102）与轴承盖（106）、轴承座（117）之间通过第一紧固螺栓（104）固定连接于托轮轴（110）上；位于托轮轴（110）内侧端的轴承盖（106）、轴承座（117）端部通过绝缘密封挡板（120）固定连接，绝缘密封挡板（120）与轴承盖（106）、轴承座（117）之间通过第二紧固螺栓（112）固定连接于托轮轴（110）上。

4.根据权利要求3所述的一种干燥窑用托轮永磁驱动系统，其特征在于：所述的检修盖板（101）设置于轴承端盖（102）上，接线盒（109）设置于轴承盖（106）上，轴承盖（106）上设置有起吊螺钉（115）；轴承座（117）采用水冷道结构。

5.根据权利要求4所述的一种干燥窑用托轮永磁驱动系统，其特征在于：所述的轴承盖（106）上还设置有测温电阻，测温电阻包括第一测温电阻（118）、第二测温电阻（119）；第一测温电阻（118）一端经过轴承盖（106）进入机壳组件内对轴承进行监测，第一测温电阻（118）另一端与电气控制柜（401）电连接；第二测温电阻（119）一端经过轴承盖（106）进入机壳组件内腔对永磁驱动定子组件进行监测，第二测温电阻（119）另一端与电气控制柜电连接。

6.根据权利要求1所述的一种干燥窑用托轮永磁驱动系统，其特征在于：所述的电气控制柜（401）中还设置有电气连接在一起的热继电器、熔断器、常开与常闭触点开关、按钮与交流接触器。