本发明属于带式输送机领域，具体涉及一种低能耗自纠偏型磁力支承带式输送机。
背景技术：
带式输送机作为一种常见的散装物料输送的关键设备，广泛应用于煤炭、冶金、矿山、电力等行业中，随着国家“节能减排”战略的提出，高效节能是带式输送机发展的必然趋势。
带式输送机正常做功消耗功率的部件单元主要有用于支承输送带的承载托辊和回程托辊、用于驱动输送带的驱动滚筒、用于输送带改向的改向滚筒。其中，由于托辊数量众多，70％的能耗问题是由托辊的支承问题引起的。目前，诸如气垫式、液垫式、磁垫式等方式常被用于替换机械托辊，但由于结构复杂，维护难度大，一直没有很好解决托辊的支承问题。而磁悬浮托辊的引入，很好解决托辊的支承问题——专利文献201610033432.1提供了一种永磁托辊支承的带式输送系统，弱化甚至克服了传统机械托辊带来的摩擦、噪声、发热以及润滑污染等问题；专利文献201310131106.0提供了一种新型带式输送机托辊系统，将传统的托辊磁悬浮轴承更换为磁悬浮托辊磁悬浮轴承，以此减小活动托辊与皮带之间的摩擦力和托辊轴与磁悬浮轴承之间的摩擦力。
上述改进仅解决了托辊的能耗问题，没有解决驱动滚筒和改向滚筒的支承产生的能耗问题。专利文献201520755297.2公开了一种永磁筒体，采用长方体永磁体，利用同性相斥的原理，使磁性磁悬浮轴承获得悬浮力，对输送带起到无摩擦支承作用，但由于筒体受力较为复杂，采用纯永磁悬浮不稳定，且需要用到磁性轴，导致加工难度增大，也就是说，现有的永磁筒体成本高，悬浮不稳定，关键是没办法在磁悬浮的基础上实现在线纠偏和自纠偏。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种低能耗自纠偏型磁力支承带式输送机，该输送机降低了运行能耗，加工难度小，悬浮稳定，能起到在线纠偏的作用。
本发明所采用的技术方案是：
一种低能耗自纠偏型磁力支承带式输送机，包括控制系统、输送带、用于检测输送带偏移状况并上传至控制系统的第一传感器以及均采用磁悬浮支承的承载托辊、回程托辊、驱动滚筒和改向滚筒，驱动滚筒包括通过弹性联轴器连接至电机的中心轴、与中心轴固定的筒体、分别与中心轴两端配合的磁悬浮轴承，磁悬浮轴承包括固定在中心轴端部的转子铁心、空套在转子铁心上的导磁板和定子铁心、位于定子铁心和导磁板之间的偏置永磁环、缠绕在定子铁心上且由控制系统控制的励磁线圈、用于检测转子铁心偏移状况并上传至控制系统的第二传感器；正常情况下，控制系统根据转子铁心偏移状况，通过控制励磁线圈的电流调整电磁力，使转子铁心维持不偏移，检测到输送带偏移时，通过控制励磁线圈的电流调整电磁力，使转子铁心发生一定偏移，完成输送带的纠偏。
进一步地，筒体内壁贴有一对或多对永磁环，筒体内壁与中心轴之间水平放置有永磁块，永磁块的中心位置与中心轴的中心位置等高。
进一步地，导磁板内壁上的安装辅助支承环，定子铁心与转子铁心间的主气隙比辅助支承环与转子铁心间的副气隙大。
进一步地，第一传感器为分别指向输送带两侧边缘的位移传感器，第二传感器为分别水平指向转子铁心中心和竖直指向转子铁心中心的位移传感器。
进一步地，筒体通过环状的幅板安装在中心轴上。
进一步地，定子铁心的磁极采用四齿两对磁极结构，励磁线圈在各磁极上的线径和匝数均相同。
进一步地，定子铁心和转子铁心均由硅钢片沿轴向冲压叠制而成。
进一步地，偏置永磁环采用高磁能积汝铁硼永磁材料。
本发明的有益效果是：
整个带式输送机主要做功部分均采用磁悬浮支承，最大程度降低了运行能耗；在驱动滚筒的磁悬浮轴承中，偏置永磁环产生偏置磁通，经过导磁板、转子铁心、定子铁心形成闭合偏置磁路，无需设置磁性轴，加工难度小；驱动滚筒联合第一传感器、第二传感器和控制系统，既保证了正常情况下悬浮稳定，又能起到在线纠偏的作用，纠偏时弹性联轴器使得不影响电机动力的输入。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
图2是本发明实施例中驱动滚筒的俯视剖视图。
图3是图2中筒体的受力示意图。
图4是本发明实施例中驱动滚筒的纠偏控制框图。
图中：1-机架；2-输送带；3-承载托辊；4-第一传感器；5-驱动滚筒；6-弹性联轴器；7-电机；8-控制系统；9-永磁环；10-永磁块；11-磁悬浮轴承；12-回程托辊；13-改向滚筒；14-导磁板；15-偏置永磁环；16-定子铁心；17-励磁线圈；18-幅板；19-中心轴；20-筒体；21-辅助支承环；22-转子铁心；23-第二传感器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1和图2所示，一种低能耗自纠偏型磁力支承带式输送机，包括控制系统、输送带2、用于检测输送带2偏移状况并上传至控制系统的第一传感器4以及均采用磁悬浮支承的承载托辊3、回程托辊12、驱动滚筒5和改向滚筒13，驱动滚筒5包括通过弹性联轴器6连接至电机7的中心轴19、与中心轴19固定的筒体20、分别与中心轴19两端配合的磁悬浮轴承11，磁悬浮轴承11包括固定在中心轴19端部的转子铁心22、空套在转子铁心22上的导磁板14和定子铁心16、位于定子铁心16和导磁板14之间的偏置永磁环15、缠绕在定子铁心16上且由控制系统控制的励磁线圈17、用于检测转子铁心22偏移状况并上传至控制系统的第二传感器23。
正常情况下，控制系统根据转子铁心22偏移状况，通过控制励磁线圈17的电流调整电磁力，使转子铁心22维持不偏移，检测到输送带2偏移时，通过控制励磁线圈17的电流调整电磁力，使转子铁心22发生一定偏移，完成输送带2的纠偏。具体来说：如图4所示，第一传感器4和第二传感器23均通过a/d转换电路与控制系统连接，励磁线圈17依次通过功率放大器和d/a转换电路与控制系统连接，第一传感器4检测到输送带2不偏移时，若筒体20受到较小扰动使转子铁心22发生偏移，励磁线圈17中的控制电流由转子铁心22偏移产生，且其大小根据转子铁心22偏移的变化而变化，因此励磁线圈17中的控制电流又反过来控制转子铁心22位移，进而实现调节筒体20回复到平衡位置，若筒体20受到较大扰动使转子铁心22发生偏移，控制系统根据转子铁心22偏移状况，通过控制励磁线圈17的电流调整电磁力，使转子铁心22维持不偏移。第一传感器4检测到输送带2偏移后，向控制系统发送一个偏移信号，控制系统根据纠偏算法产生一个纠偏信号，通过控制励磁线圈17的电流调整电磁力，使中心轴19发生一定角度的偏移(由第二传感器23反馈的转子铁心22偏移状况判断是否偏移到位)，完成输送带2的纠偏，纠偏完成后，控制系统根据转子铁心22偏移状况，通过控制励磁线圈17的电流调整电磁力，使转子铁心22维持不偏移。
在本发明中，整个带式输送机主要做功部分均采用磁悬浮支承，最大程度降低了运行能耗；在驱动滚筒5的磁悬浮轴承11中，偏置永磁环15产生偏置磁通，经过导磁板14、转子铁心22、定子铁心16形成闭合偏置磁路，无需设置磁性轴，加工难度小；驱动滚筒5联合第一传感器4、第二传感器23和控制系统，既保证了正常情况下悬浮稳定，又能起到在线纠偏的作用，纠偏时弹性联轴器6使得不影响电机7动力的输入。
如图2所示，筒体20内壁贴有一对或多对永磁环9，筒体20内壁与中心轴19之间水平放置有永磁块10，永磁块10的中心位置与中心轴19的中心位置等高。根据永磁块10相对永磁环9位置的不同，利用同性相斥异性相吸原理，永磁块10对永磁环9产生水平的吸力或斥力f，以达到对筒体20和磁悬浮轴承11卸载的目的。而且，如图3所示，正常情况下，筒体20的圆周驱动力通过与输送带2间的摩擦传递到输送带2上，筒体20趋入点张力f1和奔离点张力f2共同作用于筒体20，当进行在线纠偏时，永磁块10对永磁环9的作用力f能减小筒体20水平方向上载荷，达到在进行在线纠偏时降低功耗的目的。
如图2所示，在本实施例中，导磁板14内壁(采用过盈配合)上的安装辅助支承环21，定子铁心16与转子铁心22间的主气隙比辅助支承环21与转子铁心22间的副气隙大。辅助支承环21起保护磁悬浮轴承11的作用，在起浮和运转过程中如有碰撞损坏，可随时更换，而且还可以起到进一步导通偏置磁路的作用。
如图1和图4所示，在本实施例中，第一传感器4为分别指向输送带2两侧边缘的位移传感器，第二传感器23为分别水平指向转子铁心22中心和竖直指向转子铁心22中心的位移传感器。第一传感器4通过测量输送带2两侧边缘的偏离程度，可以获得所有类型的偏移状况。第二传感器23通过确定转子铁心22中心在水平和竖直方向的偏移量即可得到整体的偏移状况。
如图2所示，在本实施例中，筒体20通过环状的幅板18安装在中心轴19上。幅板18支承筒体20在实际运输过程中不易变形。
如图4所示，在本实施例中，定子铁心16的磁极采用四齿两对磁极结构，励磁线圈17在各磁极上的线径和匝数均相同。
在本实施例中，定子铁心16和转子铁心22均由硅钢片沿轴向冲压叠制而成，偏置永磁环15采用高磁能积汝铁硼永磁材料。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。