CN204234339U - 一种直线电机驱动自平衡式振动输送筛分机 - Google Patents

Abstract

一种直线电机驱动自平衡式振动输送筛分机，本实用新型振动输送筛分机主要由槽（筛）体（1）、支撑槽体（1）的机架（2）、设置在支撑槽（筛）体（1）中部位置的直线电机组（3）、连接在直线电机组（3）上的平衡弹簧板（4）和连接在槽体（1）与机架（2）之间的驱动弹簧板（5）组成；其中：直线电机组（3）的动子（11）和槽（筛）体（1）通过中间连接架（10）固定连接，定子（12）与机架（2）通过平衡弹簧板（4）准固定连接，直线电机组（3）上的动子（11）运行方向与槽（筛）体（1）运动方向一致，其振幅在直线电机组（3）的最大设计振幅内通过控制电路实时调整。本实用新型具有结构简单，制造安装维修方便，无偏心机构带来的油液污染的优点。

Description

一种直线电机驱动自平衡式振动输送筛分机

技术领域

本实用新型涉及一种烟草行业新型节能降耗降噪的振动输送筛分设备，尤其是对于中小型振动输送筛分设备，可以不带平衡体和偏心传动机构，实现振动设备的自平衡，其振幅、频率可根据实际需要进行在线调整，满足烟叶、烟片或烟丝加工工艺要求，可适合于类似松散物料振动输送或筛分的加工。

背景技术

目前，烟草行业生产线上使用的振动输送（筛分）机驱动系统绝大多数为旋转电动机加偏心连杆机构，即振动输送（筛分）机工作时由旋转电动机带动偏心轴，偏心轴通过两连杆连接槽体与平衡体分别向相反方向运动，实现振动输送（筛分）机的驱动，从而完成物料的输送。这种传统的驱动方式属于强迫驱动，设备传动效率低、磨损大、能耗高、噪声大、维护费用高，为解决这些问题，有必要研发新型结构的振动输送（筛分）机，降低振动输送（筛分）机能耗，降低设备运行噪声，降低设备使用、维护费用。

传统振动输送（筛分）机振幅由偏心连杆机构的偏心量决定，振动频率由偏心轴的旋转速度决定，一旦偏心连杆机构确定，振动输送（筛分）机工作时的振幅就被固定不能调整（实际设计中用偏心量控制振幅，偏心量不大于19mm，且偏心量越小整机的稳定性越好），振动频率也不便在线调整，因此越来越难以适应现代打叶复烤弹性化（特别是生产流量的弹性化）生产的要求，同时在一定程度上造成了不必要的能源浪费。

发明内容

振动输送（筛分）机工作时的运动为往复直线运动，在传统的传动方式中将旋转电机的旋转运动转换为直线运动的机构主要有棘轮机构、偏心连杆机构、丝杆机构等，传统振动输送（筛分）机就是利用偏心连杆机构将旋转电机的旋转运动转换为直线运动实现传动的，这种传动方式属于刚性传动，稳定性好，但传动效率低、零部件磨损大、能耗高、噪声大、维护费用高。为了解决现有振动输送筛分机能耗高、噪音大、制作安装加工精度较高，维修困难等问题，本实用新型采用直线电机代替三相异步旋转电机和偏心机构的模式，通过对直线电机安装结构和机体的重新设计，使动力源的作用力与反作用力相互作用，形成自平衡式的振动输送筛分设备。这种自平衡式振动输送筛分机不仅减少了偏心机构传动的能耗损失，去除了平衡体结构，同时可以直接调整设备的频率和振幅，满足高频低幅或低频高幅的工作模式要求，其单边振幅范围可覆盖0～40mm，并且能实现频率、振幅的在线调整。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种直线电机驱动自平衡式振动输送筛分机，本实用新型特征在于：振动输送筛分机主要由槽（筛）体、支撑槽（筛）体的机架、设置在支撑槽（筛）体中部位置的直线电机组、连接在直线电机组上的平衡弹簧板和连接在槽体与机架之间的驱动弹簧板组成；整机设备不带平衡体及配重装置，驱动单元为直线电机组，通过直线电机组的动子和定子相互作用力形成新型的自平衡式振动输送筛分机。

其中，

直线电机组的动子和槽（筛）体通过中间连接架固定连接，定子与机架通过平衡弹簧板准固定连接，直线电机组上的动子运行方向与槽（筛）体运动方向一致，其振幅在直线电机组的最大设计振幅内通过控制电路实时调整。

本实用新型连接和支撑槽（筛）体上的所有驱动弹簧板的总刚度小于连接和支撑直线电机组中定子所有平衡弹簧板的总刚度，以确保动子带动槽（筛）体的振幅远大于定子摆动振幅。

本实用新型在机架上用于安装平衡弹簧板和驱动弹簧板的平衡簧板定位座和驱动簧板定位座在设计布置方向上保持一致，确保驱动力传递到机架上的作用力和反作用力能达到相互抵消，实现整机的自平衡运行模式。

本实用新型直线电机组的动子部分和定子部分形成的作用力与反作用力直接作用于槽（筛）体和定子上，通过弹簧板的力传递，最终全部作用于机架上，但其作用于机架上的力大小相等，方向相反。连接槽（筛）体与机架的弹簧板总刚度小于连接定子与机架的弹簧板总刚度，其刚度比值约为0.01～0.1不等，这需要根据具体的使用要求进行设计计算。本实用新型技术方案的核心为直线电机组的安装方式和驱动控制原理方案，直线电机驱动自平衡式振动输送（筛分）机由直线电机组驱动，定子的半柔性安装满足了作用力与反作用力的自平衡式节能要求，直接代替了原设备中的平衡体；驱动控制原理方案中直接带IGBT桥式换向模块的CPU中央处理单元对频率进行控制，通过改变电源的相序改变电机的运动方向，通过调整电流和电压大小调整电机的推力大小，控制电路中增加了防撞控制电路，保证电机的调节振幅不超过最大设计振幅，振动传感器检测反馈确保设备保持工艺要求的固定频率。

本实用新型的有益效果是，以直线电机为驱动核心的新型振动输送（筛分）机利用直线电机将磁场（行波磁场）的直线运动转换为振动输送（筛分）机的直线运动，将电能直接转换成振动输送（筛分）机振动所需的机械能，中间不需任何转换机构，实现了“零传动”损耗，设备中可直接去除平衡体配重结构，减少了平衡体配重的驱动能耗和制造成本，通过直线电机组的相互作用力实现自平衡运行，相比相同型号规格的原设备其节能效果大于50%，并可在线调整设备的频率或振幅，结构简单，制造安装维修方便，无偏心机构带来的油液污染。

附图说明

下面结合附图和实例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的整机结构原理图。

图2是本实用新型的机架结构设计原理图。

图3是本实用新型的机架结构设计原理三维示意图。

图4是本实用新型的驱动单元直线电机组结构示意图。

图5是本实用新型直线电机组结构三维示意图。

图6是本实用新型振动输送（筛分）机的控制结构原理图。

图中标号：1.槽体；2.机架；3.直线电机组；4.平衡弹簧板；5.驱动弹簧板；6.机座；7.机脚；8.驱动簧板定位座；9.平衡簧板定位座；10.中间连接架；11.动子；12.定子。

具体实施方式

见图1、图2、图3、图4、图5、图6，一种直线电机驱动自平衡式振动输送筛分机，本实用新型特征在于：振动输送筛分机主要由槽（筛）体1、支撑槽（筛）体1的机架2、设置在支撑槽体1中部位置的直线电机组3、连接在直线电机组3上的平衡弹簧板4和连接在槽体1与机架2之间的驱动弹簧板5组成；整机设备不带平衡体及配重装置，驱动单元为直线电机组3，通过直线电机组3的动子11和定子12相互作用力形成新型的自平衡式振动输送筛分机。

其中，直线电机组3的动子11和槽（筛）体1通过中间连接架10固定连接，定子12与机架2通过平衡弹簧板4准固定连接，直线电机组3上的动子11运行方向与槽（筛）体1运动方向一致，其振幅在直线电机组3的最大设计振幅内通过控制电路实时调整；

本实用新型连接和支撑槽（筛）体1上的所有驱动弹簧板5的总刚度小于连接和支撑直线电机组3中定子12所有平衡弹簧板4的总刚度，以确保动子11带动槽（筛）体（1）的振幅远大于定子12摆动振幅。

本实用新型在机架2上用于安装平衡弹簧板4和驱动弹簧板5的平衡簧板定位座9和驱动簧板定位座8在设计布置方向上保持一致，确保驱动力传递到机架2上的作用力和反作用力能达到相互抵消，实现整机的自平衡运行模式。

本实用新型的主要特点是以直线电机组3做为设备的动力源，所有平衡弹簧板4的总刚度κ0大于所有驱动弹簧板5的总刚度κ，直线电机组3在相互作用力下驱动槽（筛）体1左右运动，平衡弹簧板4的弯曲量远小于驱动弹簧板5的弯曲量，而平衡弹簧板4传递到平衡簧板定位座9的作用力（F3或F4）与驱动弹簧板5传递到驱动簧板定位座8反作用力（F6或F5）大小相等，方向相反，驱动簧板定位座8均布于机架2上，平衡簧板定位座9位于机架2中部，并且都与机架2固定成一体，这保证了在不需要平衡体配重情况下通过运行过程中的相互作用力使整机形成了自平衡状态。

图1整机结构原理图中，带左右箭头的指示线表示槽（筛）体1运行过程中的左向或右向运动方向，F为相关零部件的受力状态示意，F1、F2为直线电机组3中动子11和定子12的相互作用力和方向，F3、F4为平衡簧板定位座9总受力状态示意，F5、F6为驱动簧板定位座8总受力状态示意。

图2机架2结构图中，驱动板簧定位座8均布在机架上，平衡簧板定位座9位于机座中部，两定位座的设计结构受力方向保持一致，保证在实际运行过程中反作用力可以对槽（筛）体1的驱动力形成平衡力，减小机架2的振动，降低作用力对设备本身造成的加速性破坏，增加零部件或整机的使用寿命。

图3是机架2的三维结构示意图，为更清楚的表达其结构特点。

图4驱动单元直线电机组结构示意图中，中间连接架10一端与直线电机组3的动子11固定连接，另一端可与槽（筛）体1直接固定连接，直线电机组3是直线电机并联组合而成（按照实际所需功率，设计过程中通过计算后进行组合固定），其动子11和定子12是通过间隙电磁力实现非接触式相互驱动运行，由于动子11和定子12相互不接触并且在运动方向上没有形成固定约束，保证了直线电机组3的振幅和频率可在线调节，同时对槽（筛）体1内的物料实现了抛掷运行。

图5是驱动单元直线电机组3的三维示意图，定子12下端的连接孔为安装平衡弹簧板4使用，为增加平衡弹簧板4的总刚度，平衡弹簧板4的长度比驱动弹簧板5更短。

图6是本实用新型振动输送（筛分）机的控制结构原理图。由图中可以看出，该电源的换向模块采用了带驱动器的IGBT桥式CPU中央处理器，实际工作中，其控制电路为统一的供电电源，驱动电源为统一的工业供电电源，这样便于统一集成在线控制，防撞电路有效的保护了设计最大振幅值，振动传感器的检测反馈有效保证了稳定频率和振幅的运行状态。

图1中，振动输送（筛分）机要实现物料的输送或筛分，其槽（筛）体1必须如图所示左右运行，由于受到驱动弹簧板5的约束，但直线电机组3的动子11与定子12为间隙连接（非接触式的电磁力作用），槽（筛）体1的实际运行状态是在以驱动弹簧板5位置做最大设计振幅内的抛掷运动，驱动弹簧板5总刚度远小于平衡弹簧板4总刚度，所以直线电机组3的定子11移动距离远小于动子12移动距离，但通过平衡弹簧板4和驱动弹簧板5传递到达机架上的力F3-F6或F4-F5其大小相等，方向相反，从而达到抛掷运动直线电机的自平衡运行模式，运行过程中电能直接转换为所需要的机械能，中间没有多余的能量损耗。

本实用新型以直线电机为驱动核心的新型振动输送（筛分）机利用直线电机将磁场（行波磁场）的直线运动转换为振动输送（筛分）机的直线运动，将电能直接转换成振动输送（筛分）机振动所需的机械能，中间不需任何转换机构，真正实现了“零传动”损耗。这种传动方式具有以下特点：

1)      动力源的传动力是在气隙磁场中产生，相互间没有机械摩擦磨损；

2)      结构简单，体积小，以较少的零部件数量实现直线驱动；

3)      运动平稳，设计振幅可以较大；

4)      维护简单，由于部件少，运动传动时无机械接触，从而大大降低了零部件的磨损，只需很少甚至无需维护，使用寿命更长；

5)      节能效果明显，噪音低，大大改善现场工作环境。

Claims (3)

1.一种直线电机驱动自平衡式振动输送筛分机，其特征在于：振动输送筛分机主要由槽体（1）、支撑槽体（1）的机架（2）、设置在支撑槽体（1）中部位置的直线电机组（3）、连接在直线电机组（3）上的平衡弹簧板（4）和连接在槽体（1）与机架（2）之间的驱动弹簧板（5）组成；其中：

直线电机组（3）的动子（11）和槽体（1）通过中间连接架（10）固定连接，定子（12）与机架（2）通过平衡弹簧板（4）准固定连接，直线电机组（3）上的动子（11）运行方向与槽体（1）运动方向一致，其振幅在直线电机组（3）的最大设计振幅内通过控制电路实时调整。

2.根据权利要求1所述的一种直线电机驱动自平衡式振动输送筛分机，其特征在于：连接和支撑槽体（1）上的所有驱动弹簧板（5）的总刚度小于连接和支撑直线电机组（3）中定子（12）所有平衡弹簧板（4）的总刚度，以确保动子（11）带动槽体（1）的振幅远大于定子（12）摆动振幅。

3.根据权利要求1或2所述的一种直线电机驱动自平衡式振动输送筛分机，其特征在于：在机架（2）上用于安装平衡弹簧板（4）和驱动弹簧板（5）的平衡簧板定位座（9）和驱动簧板定位座（8）在设计布置方向上保持一致，确保驱动力传递到机架（2）上的作用力和反作用力能达到相互抵消，实现整机的自平衡运行模式。