本發(fā)明涉及一種電動(dòng)滾筒電機(jī)，屬于特種電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

電動(dòng)滾筒是帶式輸送機(jī)和提升等設(shè)備傳遞動(dòng)力的主要部件，廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、煤炭、建材、電力、化工等行業(yè)。

電動(dòng)滾筒的動(dòng)力來(lái)源于電機(jī)。目前絕大部分電動(dòng)滾筒使用的電機(jī)是內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)，該電機(jī)需要采用齒輪減速器把動(dòng)力傳輸?shù)綕L筒外體上，因此機(jī)械結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，體積龐大。外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)滾筒和電機(jī)外殼一體化，省去了齒輪減速器，利用一根軸即可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)，因此有利于提高傳動(dòng)效率和可靠性，節(jié)約生產(chǎn)成本。

目前，電動(dòng)滾筒廣泛使用的電機(jī)永磁直流電機(jī)和異步電機(jī)。但是直流電機(jī)帶有的碳刷滑環(huán)結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生電火花，不適合在高危的礦井使用；異步電機(jī)起動(dòng)時(shí)電流大且轉(zhuǎn)矩相對(duì)較低。

另外，也有一些相關(guān)專利文獻(xiàn)，例如專利號(hào)為201320170980.0的授權(quán)的專利：一種雙凸極無(wú)刷電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的內(nèi)裝式電動(dòng)滾筒，提出了一種將轉(zhuǎn)子外周壁與滾筒體內(nèi)壁連接為一體的內(nèi)裝式電動(dòng)滾筒。

應(yīng)用于礦山等重要行業(yè)的電動(dòng)滾筒對(duì)可靠性要求越來(lái)越高，如果電動(dòng)滾筒發(fā)生故障，將會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。為了進(jìn)一步提高這種電動(dòng)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(shí)仍能帶故障運(yùn)行。

專利號(hào)為201510010867X的授權(quán)專利：一種直驅(qū)電動(dòng)滾筒用高可靠性電機(jī)，也給出了一種使用雙凸極電機(jī)的電動(dòng)滾筒結(jié)構(gòu)，同時(shí)該發(fā)明還指出使用雙通道技術(shù)可以提高系統(tǒng)的帶故障運(yùn)行能力。

目前已有四相、五相電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)的研究報(bào)道，也有六相永磁電機(jī)、六相感應(yīng)電機(jī)的研究報(bào)道，但至今未檢索到關(guān)于兩相雙通道電機(jī)的研究報(bào)道。同時(shí)現(xiàn)有文獻(xiàn)各相之間并未實(shí)現(xiàn)有效的隔離，因此故障繞組可能會(huì)對(duì)非故障繞組產(chǎn)生負(fù)面影響甚至造成故障的傳播。因此需要提出一種新的兩相繞組互相隔離的新型電動(dòng)滾筒電機(jī)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

所要解決的技術(shù)問(wèn)題：提供一種兩相互相隔離、故障不能傳播的電動(dòng)滾筒電機(jī)。

為了實(shí)現(xiàn)以上功能，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

一種電動(dòng)滾筒電機(jī)，至少包括轉(zhuǎn)子鐵心(1)、軸(2)、定子固定塊(3)、勵(lì)磁繞組(4)、定子鐵心(5)、軸承和電樞繞組，其特征在于：

所述電動(dòng)滾筒電機(jī)為外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子鐵心外圓周面直接驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)皮帶；

定子鐵心(5)共有4X個(gè)，X為正整數(shù)，每個(gè)定子鐵心(5)有兩個(gè)定子極，同一個(gè)定子鐵心(5)上兩個(gè)定子極的極距等于轉(zhuǎn)子極的極距；

轉(zhuǎn)子鐵心(1)有9X個(gè)向內(nèi)凸出的轉(zhuǎn)子極，轉(zhuǎn)子極的極弧系數(shù)為0.5；定子極寬與轉(zhuǎn)子極寬相等；

每個(gè)定子鐵心(5)順時(shí)針方向一側(cè)的定子極上繞有電樞線圈，所有電樞線圈繞制方向相同；

每個(gè)定子鐵心(5)逆時(shí)針方向一側(cè)的定子極上繞有勵(lì)磁繞組(4)，相鄰定子鐵心(5)上的勵(lì)磁繞組(4)繞向相反；每個(gè)勵(lì)磁繞組(4)具有相同的匝數(shù)；

沿圓周方向?qū)㈦姌芯€圈依次分為A相線圈、B相線圈、A相線圈和B相線圈，如此循環(huán)X次；所有的A相線圈串聯(lián)組成A相電樞繞組，所有的B相線圈串聯(lián)組成B相電樞繞組；由于上述定子極數(shù)和轉(zhuǎn)子極數(shù)的獨(dú)特性，可以得到相差90°電角度的兩相繞組。

如上所述的一種電動(dòng)滾筒電機(jī)，其特征在于：所述定子極皆固定有永磁體，相鄰的永磁體充磁方向相反；

如上所述的一種電動(dòng)滾筒電機(jī)，其特征在于：當(dāng)勵(lì)磁繞組(4)中的勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)與永磁磁場(chǎng)相同時(shí)，可以增強(qiáng)電動(dòng)滾筒的輸出轉(zhuǎn)矩；當(dāng)勵(lì)磁繞組(4)中的勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)與永磁磁場(chǎng)相反時(shí)，可以削弱氣隙合成磁場(chǎng)以實(shí)現(xiàn)高速弱磁。

本發(fā)明的有益效果是：

1電機(jī)的兩繞組互相隔離，可以把故障限制在一相內(nèi)，以減小故障相對(duì)其它相造成負(fù)面影響，防止故障傳播；

2電機(jī)具備兩個(gè)獨(dú)立的通道，在一個(gè)通道出現(xiàn)故障后另一個(gè)通道可以繼續(xù)通電運(yùn)行；

3轉(zhuǎn)子無(wú)勵(lì)磁繞組或永磁體，工作可靠；

4總的磁鏈較短，硅鋼片磁阻小，鐵耗少；

5繞組皆為集中式繞組，內(nèi)阻?。ㄣ~耗少），效率高；

6具備外轉(zhuǎn)子，可以直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)滾筒的傳送帶；

7兩相繞組相差90°電角度，可以減少換相引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明X=1的一種電動(dòng)滾筒電機(jī)電勵(lì)磁方案的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1、轉(zhuǎn)子鐵心，2、軸，3、定子固定塊，4、勵(lì)磁繞組，5、定子鐵心， 6、A相繞組，7、B相繞組。

圖2是本發(fā)明X=1的一種電動(dòng)滾筒電機(jī)具有永磁體方案的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1、轉(zhuǎn)子鐵心，2、軸，3、定子固定塊，4、勵(lì)磁繞組，5、定子鐵心， 6、A相繞組，7、B相繞組，8、永磁體。

圖3是本發(fā)明X=1的一種電動(dòng)滾筒電機(jī)繞組繞制方法。其中，上部的序號(hào)1-8表示極數(shù)序號(hào)，F(xiàn)、A和B分別表示勵(lì)磁繞組、A相電樞繞組和B相電樞繞組。

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)兩相繞組反電勢(shì)仿真波形。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供一種直驅(qū)電動(dòng)滾筒用電機(jī)，為使本發(fā)明的技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以及參照附圖并舉實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)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。

如圖1所示的一種電動(dòng)滾筒電機(jī)的實(shí)施例，由轉(zhuǎn)子鐵心(1)、軸(2)、定子固定塊(3)、勵(lì)磁繞組(4)、定子鐵心(5)、軸承和電樞繞組組成。所述電動(dòng)滾筒電機(jī)為外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子鐵心外圓周面直接驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)皮帶。

定子鐵心(5)共有4個(gè)，即X=1，每個(gè)定子鐵心(5)有兩個(gè)定子極，兩個(gè)定子極沿徑向凸出，同一個(gè)定子鐵心(5)上兩個(gè)定子極的極距等于轉(zhuǎn)子極的極距。

轉(zhuǎn)子鐵心(1)有9個(gè)向內(nèi)凸出的轉(zhuǎn)子極，轉(zhuǎn)子極的極弧系數(shù)為0.5；定子極寬與轉(zhuǎn)子極寬相等。

每個(gè)定子鐵心(5)順時(shí)針方向一側(cè)的定子極上繞有電樞線圈，所有電樞線圈繞制方向相同。每個(gè)定子鐵心(5)逆時(shí)針方向一側(cè)的定子極上繞有勵(lì)磁繞組(4)，相鄰定子鐵心(5)上的勵(lì)磁繞組(4)繞向相反；每個(gè)勵(lì)磁繞組(4)具有相同的匝數(shù)。

如圖2所示的一種電動(dòng)滾筒電機(jī)的實(shí)施例，由轉(zhuǎn)子鐵心(1)、軸(2)、定子固定塊(3)、勵(lì)磁繞組(4)、定子鐵心(5)、軸承、電樞繞組和永磁體組成。與圖1不同的是所述定子極皆固定有永磁體，相鄰的永磁體充磁方向相反。

當(dāng)勵(lì)磁繞組(4)中的勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)與永磁磁場(chǎng)相同時(shí)，可以增強(qiáng)電動(dòng)滾筒的輸出轉(zhuǎn)矩；當(dāng)勵(lì)磁繞組(4)中的勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)與永磁磁場(chǎng)相反時(shí)，可以削弱氣隙合成磁場(chǎng)以實(shí)現(xiàn)高速弱磁。

圖3給出了本發(fā)明X=1的一種電動(dòng)滾筒電機(jī)繞組繞制方法。所有電樞線圈繞制方向相同。相鄰定子鐵心上的勵(lì)磁繞組(F)繞向相反；每個(gè)勵(lì)磁繞組(F)具有相同的匝數(shù)。沿圓周方向?qū)㈦姌芯€圈依次分為A相線圈、B相線圈、A相線圈和B相線圈；所有的A相線圈串聯(lián)組成A相電樞繞組，所有的B相線圈串聯(lián)組成B相電樞繞組。

圖4 是本發(fā)明中繞組與變換器的電路連接示意圖。該變換器可以給兩相繞組單獨(dú)通電，以實(shí)現(xiàn)兩相繞組的電隔離。

圖5是本發(fā)明電機(jī)兩相繞組反電勢(shì)仿真波形。由于上述定子極數(shù)和轉(zhuǎn)子極數(shù)的獨(dú)特性，可以得到相差90°電角度的兩相繞組。

本發(fā)明提供的電動(dòng)滾筒電機(jī)工作原理為：勵(lì)磁繞組通電后可提供勵(lì)磁磁鏈。假設(shè)轉(zhuǎn)子極滑入第2定子極，第2定子極上的繞組與勵(lì)磁繞組的互感開始上升，此時(shí)給該繞組通以正向電流，該繞組可產(chǎn)生正的輸出轉(zhuǎn)矩。與此同時(shí)，轉(zhuǎn)子極也會(huì)同時(shí)會(huì)滑出第6定子極，該定子極上的繞組與勵(lì)磁繞組的互感開始上升下降，此時(shí)給該繞組通以負(fù)向電流，該繞組也可產(chǎn)生正的輸出轉(zhuǎn)矩。從圖3可以看出，給第2定子極上的繞組和第6定子極上的繞向相反，串聯(lián)后可通入相反方向的電流。

兩相繞組相差90°電角度，其中一相處于換相狀態(tài)時(shí)，另一相不在換相，因此兩相繞組可以減少電機(jī)換相引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。

可以理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，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。