一種直驅(qū)電動滾筒用電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種直驅(qū)電動滾筒用電機(jī)，屬于特種電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]應(yīng)用于冶金、礦山、煤炭、建材、電力、化工等行業(yè)的電動滾筒是帶式輸送機(jī)和提升等設(shè)備傳遞動力的主要部件，如果電動滾筒發(fā)生故障，將會造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。
[0003]傳統(tǒng)電動滾筒大多采用電機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，經(jīng)過齒輪減速器把動力傳輸?shù)綕L筒外體上，這種傳動方式導(dǎo)致整機(jī)體積難于縮小，高速電機(jī)和多級齒輪減速器運(yùn)行噪聲大，筒內(nèi)需加裝潤滑油，而且長時間運(yùn)行將產(chǎn)生大量熱量，加快機(jī)械器件的磨損。直驅(qū)式電動滾筒使電機(jī)直接驅(qū)動滾筒的外轉(zhuǎn)子，無需設(shè)置齒輪減速器，利用一根軸即可實(shí)現(xiàn)電動滾筒的轉(zhuǎn)動，不僅能夠解決上述問題，而且有利于提高傳動效率和可靠性，降低傳動噪聲和體積重量，節(jié)約生產(chǎn)成本。
[0004]在已有的技術(shù)中，電動滾筒可以使用直流電機(jī)、異步電機(jī)或永磁電機(jī)。但是直流電機(jī)帶有的碳刷滑環(huán)結(jié)構(gòu)不適合在高危的礦井使用；異步電機(jī)起動時電流大且轉(zhuǎn)矩相對較低；永磁電機(jī)的永磁體存在一定的大電樞電流退磁問題，影響了永磁電機(jī)的可靠運(yùn)行。
[0005]授權(quán)的專利:一種雙凸極無刷電動機(jī)直接驅(qū)動的內(nèi)裝式電動滾筒，專利號:201320170980.0，公開了一種將轉(zhuǎn)子外周壁與滾筒體內(nèi)壁連接為一體的內(nèi)裝式電動滾筒。為了進(jìn)一步提高這種電動滾筒的可靠性，應(yīng)提出一種新型的電機(jī)，使其在出現(xiàn)一定的故障時仍能容錯運(yùn)行。
[0006]目前已有四相、五相電勵磁雙凸極電機(jī)的研宄報道，也有六相永磁電機(jī)、六相感應(yīng)電機(jī)的研宄報道，但至今未檢索到關(guān)于六相雙凸極電機(jī)的研宄報道，這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的方法設(shè)計(jì)的六相雙凸極電機(jī)具有嚴(yán)重的各相不對稱性。因此需要提出一種新的繞組配置方法以實(shí)現(xiàn)各相的對稱。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]所要解決的技術(shù)問題:
本發(fā)明旨在提出一種直驅(qū)電動滾筒用電機(jī)，為負(fù)載提供更可靠的電能輸出。
[0008]技術(shù)方案:
為了實(shí)現(xiàn)以上功能，本發(fā)明提供了一種直驅(qū)電動滾筒用電機(jī)，包括定子、轉(zhuǎn)子、滾筒壁、勵磁繞組、電樞繞組和軸，所述電機(jī)為外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，定子和轉(zhuǎn)子采用凸極式結(jié)構(gòu)；所述轉(zhuǎn)子外側(cè)與滾筒壁固定，定子固定在軸上，其特征在于:
所述電機(jī)定子極數(shù)為6N，N為自然數(shù)；轉(zhuǎn)子極弧系數(shù)為0.5 ;
每個定子極上都設(shè)有電樞線圈和勵磁線圈，所述電樞線圈比勵磁線圈更靠近外圓周；電樞線圈分為A相線圈、B相線圈、C相線圈、D相線圈、E相線圈和G相線圈，每個定子極上依次設(shè)有一相電樞線圈，循環(huán)N次，且相鄰電樞線圈的繞制方向相反；
所述勵磁線圈具有相同的匝數(shù)，且相鄰勵磁線圈的繞制方向相反； 將A相線圈、C相線圈和E相線圈的一端接在一起作為第一中性點(diǎn)，A相線圈、C相線圈和E相線圈的另一端分別接第一橋式變換器的三個橋臂中點(diǎn)；將B相線圈、D相線圈和G相線圈的一端接在一起作為第二中性點(diǎn)，B相線圈、D相線圈和G相線圈的另一端分別接第二橋式變換器的三個橋臂中點(diǎn)，組成兩個獨(dú)立的通道。
[0009]該電機(jī)的定子極數(shù)為6N，定子的極弧系數(shù)為0.333，轉(zhuǎn)子極數(shù)為7N，轉(zhuǎn)子極弧系數(shù)為0.5，N為自然數(shù)；
該電機(jī)的定子極數(shù)為6N，定子的極弧系數(shù)為0.4，轉(zhuǎn)子極數(shù)為5N，轉(zhuǎn)子極弧系數(shù)為0.5，N為自然數(shù)。
[0010]有益效果:
1、本發(fā)明的電機(jī)具有外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其轉(zhuǎn)子外側(cè)與滾筒壁固定，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時直接驅(qū)動滾筒；
2、電勵磁雙凸極電機(jī)轉(zhuǎn)子無繞組和永磁體，因此轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠；
3、本發(fā)明的電機(jī)具有六相繞組，且六相繞組分為了互相隔離的兩個通道，當(dāng)其中一相出現(xiàn)故障時，另外一個通道可以正常運(yùn)行。此時如果將故障相所在的通道利用容錯變換器進(jìn)行容錯控制的話，系統(tǒng)可以有五相繞組繼續(xù)工作，提高了系統(tǒng)的可靠性；
4、本發(fā)明提出的繞組配置方法可以實(shí)現(xiàn)六相電勵磁雙凸極電機(jī)各相繞組的對稱；
5、該電機(jī)在保證反電勢波形的同時，其定子齒較窄，可以放置較多的繞組，以減小電機(jī)的銅耗。
【附圖說明】
[0011]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明:
圖1是本發(fā)明提供的一種直驅(qū)電動滾筒用電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明提供的一種直驅(qū)電動滾筒用高可靠性電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明中電樞線圈和勵磁線圈各繞組繞制方法；
圖4是本發(fā)明中繞組與變換器的電路連接示意圖；
圖5是本發(fā)明電機(jī)米用兩個相差120°電角度的二相無刷直流電機(jī)控制方法。
[0012]其中，1、轉(zhuǎn)子鐵心，2、定子鐵心，3、勵磁線圈，4、A相線圈，5、B相線圈，6、C相線圈，7、D相線圈，8、E相線圈，9、G相線圈，10、滾筒壁；
A、B、C、D、E和G分別代表A相線圈、B相線圈、C相線圈、D相線圈、E相線圈和G相線圈，F(xiàn)代表勵磁繞組。
【具體實(shí)施方式】
[0013]本發(fā)明提供一種直驅(qū)電動滾筒用電機(jī)，為使本發(fā)明的目的，技術(shù)方案及效果更加清楚，明確，以及參照附圖并舉實(shí)例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0014]實(shí)施例1
如圖1所示的一種直驅(qū)電動滾筒用電機(jī)，包括定子鐵心、轉(zhuǎn)子鐵心、滾筒壁、勵磁繞組、電樞繞組和軸等，所述電機(jī)為外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子鐵心外側(cè)與滾筒壁固定；所述電機(jī)定子極數(shù)為6N，定子的極弧系數(shù)為0.333，轉(zhuǎn)子極數(shù)為7N，轉(zhuǎn)子極弧系數(shù)為0.5。
[0015]實(shí)施例2
如圖2所示的定直驅(qū)電動滾筒用電機(jī)，該實(shí)施例提供的電機(jī)與實(shí)施例1的區(qū)別為其定轉(zhuǎn)子極數(shù)為6N/5N，定子的極弧系數(shù)為0.4，轉(zhuǎn)子極弧系數(shù)為0.5。
[0016]如圖3所示的直驅(qū)電動滾筒用高可靠性電機(jī)各繞組繞制方法，每個定子極上都有一個電樞線圈和一個勵磁線圈，沿圓周方向?qū)㈦姌芯€圈依次分為A相線圈、B相線圈、C相線圈、D相線圈、E相線圈和G相線圈，如此循環(huán)N次，且相鄰電樞線圈的繞制方向相反；定子極上的每個勵磁線圈具有相同的匝數(shù)，且相鄰勵磁線圈的繞制方向相反。
[0017]如圖4所示的本發(fā)明電機(jī)繞組與變換器的接法。將A相線圈、C相線圈和E相線圈的一端接在一起作為第一中性點(diǎn)，A相線圈、C相線圈和E相線圈的一端分別接第一橋式變換器(三相)的三個橋臂中點(diǎn)；將B相線圈、D相線圈和G相線圈的一端接在一起作為第二中性點(diǎn)，B相線圈、D相線圈和G相線圈的一端分別接第二橋式變換器(三相)的三個橋臂中點(diǎn)，既可以組成兩個獨(dú)立的通道。
[0018]圖5是本發(fā)明電機(jī)采用兩個相差60°電角度的三相無刷直流電機(jī)控制方法。當(dāng)轉(zhuǎn)子不采用斜極結(jié)構(gòu)時，所述電機(jī)采用兩個相差60°電角度的三相無刷直流電機(jī)控制方法進(jìn)行控制；當(dāng)轉(zhuǎn)子采用斜極結(jié)構(gòu)時，所述電機(jī)采用兩個相差60°電角度的三相永磁同步電機(jī)控制方法進(jìn)行控制。這是因?yàn)殡姍C(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的獨(dú)特性，使得轉(zhuǎn)子采用斜極時，各相反電勢都近似于正弦波；而當(dāng)轉(zhuǎn)子不采用斜極時，各相反電勢都近似于方波。
[0019]其工作原理:
本發(fā)明提供的直驅(qū)電動滾筒用電機(jī)均為電勵磁雙凸極電機(jī)，電勵磁雙凸極電機(jī)的電動運(yùn)行原理為:當(dāng)某相定子極與轉(zhuǎn)子極嚙合時，該相相繞組與勵磁繞組的互感開始上升，此時給該相通以正向電流；當(dāng)某相定子極與轉(zhuǎn)子極脫離時，給該相通以負(fù)向電流，電機(jī)即可對外輸出轉(zhuǎn)矩。
[0020]傳統(tǒng)的六相電勵磁雙凸極電機(jī)每相的電樞線圈相對于勵磁線圈的位置不同，因此每個線圈所形成的磁鏈路徑不一致，即每個線圈的磁阻不同。這會造成各相繞組之間存在著嚴(yán)重的不對稱現(xiàn)象。本申請?zhí)岢龅姆桨该總€定子極上都有一個勵磁線圈和一個電樞線圈，因此，各個電樞線圈之間都是完全圓周對稱的。
[0021]由于上述定子極數(shù)和轉(zhuǎn)子極數(shù)的獨(dú)特性，可以得到各線圈相差60°電角度。經(jīng)研宄發(fā)現(xiàn)，若要使各相繞組電位角相差60°電角度，僅當(dāng)定轉(zhuǎn)子極數(shù)為6N/5N或6N/7N時才能成立。電機(jī)具有六相繞組，且六相繞組分為了互相隔離的兩個通道，當(dāng)其中一相或一個通道出現(xiàn)故障時，另外一個通道可以容錯運(yùn)行，這提高了系統(tǒng)的可靠性。
[0022]可以理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，而所有這些改變或替換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種直驅(qū)電動滾筒用電機(jī)，包括定子、轉(zhuǎn)子、滾筒壁、勵磁繞組、電樞繞組和軸，所述電機(jī)為外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，定子和轉(zhuǎn)子采用凸極式結(jié)構(gòu)；所述轉(zhuǎn)子外側(cè)與滾筒壁固定，定子固定在軸上，其特征在于: 所述電機(jī)定子極數(shù)為6N，N為自然數(shù)；轉(zhuǎn)子極弧系數(shù)為0.5 ; 每個定子極上都設(shè)有電樞線圈和勵磁線圈，所述電樞線圈比勵磁線圈更靠近外圓周； 電樞線圈分為A相線圈、B相線圈、C相線圈、D相線圈、E相線圈和G相線圈，每個定子極上依次設(shè)有一相電樞線圈，循環(huán)N次，且相鄰電樞線圈的繞制方向相反； 所述勵磁線圈具有相同的匝數(shù)，且相鄰勵磁線圈的繞制方向相反； 將A相線圈、C相線圈和E相線圈的一端接在一起作為第一中性點(diǎn)，A相線圈、C相線圈和E相線圈的另一端分別接第一橋式變換器的三個橋臂中點(diǎn)；將B相線圈、D相線圈和G相線圈的一端接在一起作為第二中性點(diǎn)，B相線圈、D相線圈和G相線圈的另一端分別接第二橋式變換器三相的中點(diǎn)，組成兩個獨(dú)立的通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直驅(qū)電動滾筒用電機(jī)，其特征在于:該電機(jī)的定子極數(shù)為6N，定子的極弧系數(shù)為0.333，轉(zhuǎn)子極數(shù)為7N，轉(zhuǎn)子極弧系數(shù)為0.5，N為自然數(shù)； 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直驅(qū)電動滾筒用電機(jī)，其特征在于:該電機(jī)的定子極數(shù)為6N，定子的極弧系數(shù)為0.4，轉(zhuǎn)子極數(shù)為5N，轉(zhuǎn)子極弧系數(shù)為0.5，N為自然數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明提出一種直驅(qū)電動滾筒用電機(jī)，包括定子鐵心、轉(zhuǎn)子鐵心、滾筒壁、勵磁繞組、電樞繞組和軸等；該電機(jī)采用外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子鐵心外側(cè)與滾筒壁固定。當(dāng)該電機(jī)的定子極數(shù)為6N，轉(zhuǎn)子極數(shù)為7N時，其定子的極弧系數(shù)為0.333，轉(zhuǎn)子極弧系數(shù)為0.5；當(dāng)該電機(jī)定子極數(shù)為6N，轉(zhuǎn)子極數(shù)為5N時，其定子的極弧系數(shù)為0.4，轉(zhuǎn)子極弧系數(shù)為0.5。該電機(jī)具有相位角相差60度電角度的六相繞組且六相繞組分為了互相隔離的兩個通道，當(dāng)其中一相或一個通道出現(xiàn)故障時，另外一個通道可以容錯運(yùn)行，這提高了系統(tǒng)的可靠性；該電機(jī)可用于直接驅(qū)動滾筒。
【IPC分類】H02K3-28, H02K1-24, H02K1-14
【公開號】CN104600881
【申請?zhí)枴緾N201510010867
【發(fā)明人】史立偉, 周波, 魏佳丹, 趙星, 甘志偉, 胡豆豆
【申請人】南京航空航天大學(xué)
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年1月9日