摘要     本文介紹了開關(guān)硅隊電動滾筒的基本原理、結(jié)構(gòu)特點及其性能優(yōu)勢。作為一種新型的帶式輸送機驅(qū)動裝豆,該產(chǎn)品發(fā)展?jié)摿薮?應(yīng)用前景廣闊。

 l    引言
      固定式和移動式帶式輸送機驅(qū)動裝置的形式有三種,一種形式是電動機和減速器在驅(qū)動滾筒之外的分離式驅(qū)動裝置,一種形式是減速器在滾筒體內(nèi)、電動機在滾筒體外的外裝式驅(qū)動裝置,一種形式是將電動機和減速器共同置于滾筒體內(nèi)的內(nèi)裝式驅(qū)動裝置,該裝置即為我們通常所說的電動滾筒,其英文名稱為“DrumMotor”、“EeletriCRoellr”或“EecltcrialPulley,,。這三種形式的驅(qū)動裝置無論哪一種方式均是由電動機、減速器和驅(qū)動滾筒三部分組成。
        開關(guān)磁阻電動滾筒作為固定式或移動式帶式輸送機驅(qū)動裝置而言,它完全不同于以上三種形式的驅(qū)動裝置.開關(guān)磁阻電動滾筒實質(zhì)上就是一個外轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電動機,開關(guān)磁阻電動機的外轉(zhuǎn)子即為驅(qū)動滾簡,它集電動機與驅(qū)動滾筒于一體,完全省掉了減速器,具有結(jié)構(gòu)緊湊、安裝空間小、維修簡單方便的特點。
        開關(guān)磁阻電動滾筒及其控制器一起構(gòu)成了完整的開關(guān)磁阻電動滾筒驅(qū)動裝置,該驅(qū)動裝置
為典型的機電一體化產(chǎn)品,它完全具有開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)的各種功能。

2   開關(guān)磁阻電動滾簡驅(qū)動裝里
2.1開關(guān)磁阻電動滾筒驅(qū)動裝置組成
      開關(guān)磁阻電動滾筒驅(qū)動裝置由開關(guān)磁阻電動滾筒、功率電路、轉(zhuǎn)子位置檢測器、電流檢側(cè)和控制單元等組成,其框圖如圖1所示。
                        
2.2 開關(guān)磁阻電動滾筒工作原理
      開關(guān)磁阻電動滾筒實質(zhì)上為一個外轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電動機,其定轉(zhuǎn)子均為凸極齒槽結(jié)構(gòu),定子上有若干集中繞組,轉(zhuǎn)子上無繞組無鼠籠.圖2為36/24極開關(guān)磁阻電動滾筒徑向結(jié)構(gòu)剖面。定子有36個齒極,轉(zhuǎn)子有24個齒極,每個定子齒極設(shè)有一個線圈,位于徑向相對的線圈串接成一相繞組,可組成A、B、C三相繞組。當(dāng)某相繞組通電時,將產(chǎn)生一個使領(lǐng)近轉(zhuǎn)子齒與該相繞組軸線相重合的電磁轉(zhuǎn)矩。順序?qū)Ω飨嗬@組通電(如A一B一C一A),則可使轉(zhuǎn)子順時針連續(xù)旋轉(zhuǎn),改變通電次序(如A一C一B一A),可使轉(zhuǎn)子逆時針連續(xù)旋轉(zhuǎn)。
          為了檢測電動滾筒轉(zhuǎn)子的瞬時位置和轉(zhuǎn)速,在滾筒內(nèi)部裝有轉(zhuǎn)子位置檢測器。轉(zhuǎn)子位置檢測
器是開關(guān)磁阻電動滾筒的重要特征部件,它由與轉(zhuǎn)子形狀和齒數(shù)均相同的轉(zhuǎn)子模擬盤和光電傳感器兩部分組成,它實時檢測轉(zhuǎn)子的位置,并過控制單元有序地控制功率電路的工作。光電傳感器采用高性能紅外光電元件,其抗干擾能力強,耐熱性能好,壽命長。
        開關(guān)磁阻電動滾筒內(nèi)部設(shè)有電磁抱閘系統(tǒng),該抱閘系統(tǒng)為斷電抱閘,用于防止帶式翰送機上運物料 時電源突然斷電導(dǎo)致帶式輸送機反向運行情況的發(fā)生。電機定子固定在滾筒軸和安裝座上,轉(zhuǎn)子固定在滾筒內(nèi)表面上。滾筒軸為空心軸,電機功率電纜由空心軸引出到控制器,此外空心軸還兼做定子水冷管路,對電機定子繞組進行冷卻。
2.3  功率電路原理
        功率電路如圖3所示,三相交流電源經(jīng)二極管整流橋V轉(zhuǎn)換為直流電源,6個IGBT功率開關(guān)和續(xù)流二極管組成三相半控橋式逆變電路,分別向電動滾筒三相繞組供電。當(dāng)一相功率開關(guān)(如T,Tl)導(dǎo)通時,經(jīng)端子(A,A’)向電動滾筒繞組(A組)通電。當(dāng)功率開關(guān)關(guān)斷時,該繞組通過續(xù)流二極管(D,口)向電容C續(xù)流和回饋能量,并使電流迅速降至零。這里功率開關(guān)同電動滾筒繞組相串聯(lián),避免了橋式逆變電路(如變頻器)易發(fā)生上下橋臂元件直通短路的危險,故功率電路工作可靠性高,保護電路也隨之簡化。所有功率元件安裝在散熱板上,結(jié)構(gòu)緊湊,散熱效果好。

                           
        
    
2.4  控制電路原理
        開關(guān)磁阻電動滾筒控制器的控制電路由一個單片機及外圍數(shù)字、模擬電路組成,其作用是根據(jù)給定信號和電動滾筒實際運行情況連續(xù)調(diào)節(jié)輸出信號,通過驅(qū)動電路和功率電路改變電動滾筒的通電,使之達到規(guī)定的運行要求.其邏輯框圖如圖4所示。
               
        由圖4可知,開關(guān)磁阻電動滾筒驅(qū)動系統(tǒng)屬速度、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。通過脈沖寬度調(diào)制電路調(diào)節(jié)加于電動滾筒繞組上的電壓和電流,實現(xiàn)調(diào)速和穩(wěn)速的目的,通過邏輯電路改變繞組通電相序以改變電動滾筒的轉(zhuǎn)向,并通過改變換向角度達到電動滾筒的電動或制動工作狀態(tài).電流限幅電路則改善了電動滾筒轉(zhuǎn)動的平穩(wěn)性,且提高了控制器和電動滾筒工作的安全性。此外,控制電路有多種保護和自診斷功能。由于單片機程序的可修改性,所以可方便地滿足機械負載對電動滾筒運行性能的各種特殊要求.
        顯示電路用來顯示各種給定信號和電氣信號,如電動滾筒的起動、停止、方向、轉(zhuǎn)速信號及
故障信號等,操作人員一目了然.顯示一般用數(shù)碼管、發(fā)光管或液晶漢顯來實現(xiàn).
          
3   開關(guān)磁阻電動滾簡在帶式轉(zhuǎn)送機驅(qū)動裝上的應(yīng)用優(yōu)勢
        開關(guān)磁阻電動滾筒作為一種新型驅(qū)動裝置,在帶式輸送機驅(qū)動裝置上的應(yīng)用中具有滾筒結(jié)構(gòu)、性能、應(yīng)用和可靠性方面的優(yōu)勢。
 3.1滾筒結(jié)構(gòu)優(yōu)勢
       開關(guān)磁阻電動滾筒實質(zhì)上為一個外轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電動機,其定子上有若干集中繞組,而轉(zhuǎn)子上無繞組無鼠籠,因此,其轉(zhuǎn)子具有絕緣強度好,各相繞組無重迭,不易發(fā)生相間短路;不怕熱,不會發(fā)生斷條現(xiàn)象;機械強度高,適應(yīng)沖擊負載,適應(yīng)高速運行,轉(zhuǎn)動慣量低,有快速的動態(tài)響應(yīng)。
3.2性能優(yōu)勢
     開關(guān)磁阻電動滾筒起動轉(zhuǎn)矩大電流小,如130%起動電流時150%起動轉(zhuǎn)矩;起動次數(shù)無限制,適應(yīng)頻繁起動制動和正反轉(zhuǎn);綜合效率高,在轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩大范圍變化時均保持較高的效率。易于實現(xiàn)電動和制動運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換,實現(xiàn)四象限運行;自身構(gòu)成自同步系統(tǒng),在過載和堵轉(zhuǎn)時不會失步,并保持穩(wěn)定運行。
3.3應(yīng)用優(yōu)勢
     開關(guān)磁阻電動滾筒可方便實現(xiàn)各種機械特性,可根據(jù)需要改變機械特性的軟硬,能構(gòu)成恒速系統(tǒng)或轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)系統(tǒng),方便實現(xiàn)2臺或多臺開關(guān)磁阻電動滾筒的同步運行,并使之輸出轉(zhuǎn)矩基本一致;可采用不同結(jié)構(gòu)型式,滿足特殊要求.
3.4工作可靠性優(yōu)勢
     開關(guān)磁阻電動滾筒與交流變頻器相比,功率電路采用較少的開關(guān)元件,且開關(guān)元件與電機繞組相串聯(lián),不會發(fā)生直通短路現(xiàn)象。

4   開關(guān)磁阻電動滾筒在帶式軸送機驅(qū)動裝上的應(yīng)用前景
       鑒于開關(guān)磁阻電動滾筒具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動效率高、工作可靠、占據(jù)空間小、安裝維修方便等優(yōu)點,并且適合在各種惡劣環(huán)境條件下工作,所以在帶式翰送機驅(qū)動裝置上它完全可以替代一般電動滾筒而廣泛應(yīng)用于采礦、冶金、煤炭、交通、能源、糧食、煙草、化工、建材、郵電、航空、農(nóng)林、印刷、商業(yè)等各個生產(chǎn)建設(shè)領(lǐng)域。
       總之,隨著開關(guān)磁阻電動滾筒設(shè)計、制造技術(shù)的不斷提高和制造材料的不斷改進以及高新
技術(shù)的引入,開關(guān)磁阻電動滾筒所涉及的應(yīng)用范圍將會越來越廣,開關(guān)磁阻電動滾筒在國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域中的作用也會越來越重要。