磨粉机驱动组件、磨辊组件及磨粉机的制作方法

1.本发明属于磨粉机技术领域，具体涉及一种磨粉机驱动组件、磨辊组件及磨粉机。


背景技术：

2.磨粉机是面粉厂的主要机械设备之一，能够将小麦、玉米等谷物研磨成面粉。磨粉机上安装有至少一个磨辊组件，每个磨辊组件包括成对设置的两个磨辊，根据磨辊组件的数量不同，磨粉机可分为双辊磨粉机、四辊磨粉机、八辊磨粉机等类型。磨粉机在工作时，每个磨辊组件的两个磨辊相对旋转，二者具有一定的转速差，通过挤压、剪切作用逐渐把小麦、玉米等谷物粉碎成面粉。磨辊组件中转速较快的磨辊成为快辊，转速较慢的磨辊称为慢辊。
3.现有技术中的磨粉机通过交流异步电机驱动磨辊旋转，通过皮带传动的方式将动力传递给磨粉机的快辊，快辊和慢辊之间通过皮带或齿轮传动，通过改变传动比能够获得不同转速比。在面粉厂，谷物需要经过多个工序的研磨，按照生产工艺流程依次经过多个磨粉机，每台磨粉机的设定转速和研磨粒度都不相同，以保证谷物颗粒由粗到细逐渐研磨均匀。
4.现有技术的磨辊组件通过皮带传动或齿轮传动机构驱动旋转，存在以下问题：结构复杂且占用较大空间；由于不同转速比需要配备不同规格的传动轮，为了实现多种速比，需要多种不同轮径的传动轮，带轮规格较多，设备维修、调试时劳动强度大、维修时间长、难度高；电机输出的动能经过至少两次机械传动，损耗了部分能量。


技术实现要素：

5.本发明提供一种磨粉机驱动组件，磨辊组件及磨粉机，旨在解决现有技术的磨辊组件结构复杂且占用较大空间；由于不同转速比需要配备不同规格的传动轮，为了实现多种速比，需要多种不同轮径的传动轮，带轮规格较多，设备维修、调试时劳动强度大、维修时间长、难度高；电机输出的动能经过至少两次机械传动，损耗了部分能量的问题。
6.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
7.在第一方面，本发明提供一种磨粉机驱动组件，包括第一永磁电机、第二永磁电机和变频模组；所述第一永磁电机的旋转轴用于与磨粉机的快辊连接，所述第二永磁电机的旋转轴用于与所述磨粉机的慢辊连接；所述变频模组包括：整流模块，输入端与交流电源连接，用于将交流电整流为直流后输出；以及通过共直流母线并联于所述整流模块的两个逆变模块，所述逆变模块的输入端与所述共直流母线连接，所述第一永磁电机和所述第二永磁电机分别与两个所述逆变模块连接；所述第一永磁电机具有做功状态，所述逆变模块用于将所述共直流母线的直流电逆变为交流电给所述第一永磁电机供电；所述第二永磁电机具有做功和发电两种状态，当处于做功状态时，所述逆变模块用于将所述共直流母线的直流电逆变为交流电给所述第二永磁电机供电，当处于发电状态时，所述逆变模块用于将所述第二永磁电机的交流电转化为直流电回送到所述共直流母线。
8.在一种可能的实现方式中，所述第一永磁电机和所述第二永磁电机均还包括：外壳，具有容纳空间；定子组件，设于所述容纳空间内，用于与所述逆变模块电性连接；以及转子组件，设于所述定子组件内，具有轴孔；所述旋转轴设于所述轴孔，所述旋转轴其中一轴端沿轴向开设有安装孔，所述快辊或所述慢辊与对应的所述安装孔配合。
9.在一种可能的实现方式中，所述外壳包括壳体和连接板，所述壳体形成所述容纳空间，所述连接板盖设于所述壳体朝向所述磨粉机的一端；所述连接板开设有供所述旋转轴穿过的避让孔，以及环绕所述避让孔设置的多个散热孔，所述散热孔与所述转子组件相对应。
10.在一种可能的实现方式中，所述变频模组还包括通过所述共直流母线与两个所述逆变模块同时并联于所述整流模块的保护模块，所述保护模块包括顺次串联的开关单元和保护电阻。
11.与现有技术相比，本发明提供的磨粉机驱动组件的有益效果是：
12.本发明提供的磨粉机驱动组件包括第一永磁电机、第二永磁电机和变频模组，第一永磁电机直接驱动快辊转动，第二永磁电机直接驱动慢辊转动。采用电机直驱的方式控制快辊和慢辊的旋转，从产品结构的方面考量，简化了驱动结构，能够节省安装空间，并且在车间建设时不需要单独为电机设计楼层，降低了建造成本。从传动效率的方面考量，提高了磨粉机的传动效率，降低了传动损耗，提高了能量的利用率。从维修、调试的方面考量，电机直驱更方便控制转速，能够任意设置转速比，满足不同工艺位置的转速比要求，转速比的调整更加方便，能够降低维修、调试难度，同时缩短维修、调试的时间。
13.变频模组能够根据磨粉机的运转状态切换对应的工作状态，当磨粉机空转时为第一状态，变频模组控制第一永磁电机和第二永磁电机同时做功，以维持快辊和慢辊的正常旋转。当研磨物料时为第二状态，第一永磁电机做功，由于第一永磁电机转速大于第二永磁电机，同时由于快辊和慢辊之间物料的存在，快辊会产生带动慢辊旋转的摩擦力，使慢辊转速加快直至和快辊保持相同转速，此时可以通过变频器对第二永磁电机制动，使第二永磁电机和第一永磁电机保持固定的转速差，同时第二永磁电机能够利用制动时的能量发电，产生的电能回馈至共直流母线，达到节能的效果。
14.在第二方面，本发明还提供一种磨辊组件，包括：如上述任一实现方式所述的磨粉机驱动组件；快辊，与所述第一永磁电机的所述旋转轴连接；以及慢辊，平行于所述快辊设置，并与所述第二永磁电机的所述旋转轴连接。
15.在一种可能的实现方式中，所述第一永磁电机位于所述快辊的其中一端，所述第二永磁电机位于所述慢辊的另一端。
16.在一种可能的实现方式中，所述快辊和所述慢辊内均形成有一端开口的冷却腔，所述冷却腔的开口贯通所述快辊或所述慢辊的一轴端；所述磨辊组件还包括分别设于对应的所述快辊或所述慢辊的两个冷却组件，所述冷却组件包括：进水管，设于所述冷却腔，所述进水管与所述冷却腔之间形成冷却通道；以及进出水接头，可转动地设于所述冷却腔的开口端，具有与所述进水管连通的进水口，以及与所述冷却通道连通的出水口。
17.在一种可能的实现方式中，所述旋转轴开设有沿自身轴向贯通的安装孔，所述快辊或所述慢辊形成所述冷却腔开口的轴端插设于所述安装孔内。
18.在一种可能的实现方式中，所述快辊和所述慢辊均包括：辊体，具有沿自身轴向贯
穿两端的第一孔体；第一延长轴，同轴设于所述辊体其中一端，具有与所述第一孔体连通的第二孔体，所述第二孔体为通孔；以及第二延长轴，同轴设于所述辊体其中另一端，具有与所述第一孔体连通的第三孔体，所述第三孔体为盲孔；其中，所述第二孔体、所述第一孔体和所述第三孔体共同形成所述冷却腔。
19.本发明实施例提供的磨辊组件包括如上述任一实现方式中的磨粉机驱动组件，具有与其相同的技术效果，在此不再赘述。
20.在第三方面，本发明提供一种磨粉机，包括一个或多个如上述任一实施例提供的磨辊组件，具有与磨辊组件相同的技术效果，在此不再赘述。
附图说明
21.图1为本发明一实施例中磨辊组件的结构示意图；
22.图2为本发明一实施例中变频模组的工作原理图；
23.图3为本发明一实施例中第一永磁电机的结构示意图；
24.图4为本发明一实施例中第一永磁电机的内部剖视图；
25.图5为本发明一实施例中磨辊组件另一角度的结构示意图；
26.图6为图5中a-a方向的立体图；
27.图7为本发明另一实施例中冷却组件的工作原理图；
28.图8为本发明一实施例磨粉机的结构示意图。
29.附图标记说明：
30.1、磨辊组件；
31.10、磨粉机驱动组件；
32.11、第一永磁电机；111、外壳；1111、壳体；1112、连接板；1113、散热孔；112、定子组件；113、转子组件；1131、永磁体；114、旋转轴；1141、安装孔；
33.12、第二永磁电机；
34.13、变频模组；131、共直流母线；132、整流模块；133、逆变模块；134、保护模块；1341、开关单元；1342、保护电阻；
35.20、快辊；21、辊体；211、第一孔体；22、第一延长轴；221、第二孔体；23、第二延长轴；231、第三孔体；24、冷却腔；
36.30、慢辊；
37.40、冷却组件；41、进水管；42、进出水接头。
具体实施方式
38.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
39.需要说明的是，当元件被称为“固定于”、“固定”、“固设”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中元件。当一个元件被认为是“连接于”、“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。当元件被称为“设置于”、“设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中元件。“多个”指
两个及以上数量。“至少一个”指一个及以上数量。“若干”指一个及以上数量。
40.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。
41.请一并参阅图1至图8，下面对本发明实施例提供的磨粉机驱动组件10、磨辊组件1及磨粉机进行说明。
42.请参阅图1至图3，本发明实施例提供一种磨粉机驱动组件10，包括第一永磁电机11、第二永磁电机12和变频模组13；第一永磁电机11的旋转轴114用于与磨粉机的快辊20连接，第二永磁电机12的旋转轴114用于与磨粉机的慢辊30连接；
43.变频模组13包括：整流模块132，输入端与交流电源连接，用于将交流电整流为直流后输出；以及通过共直流母线131并联于整流模块132的两个逆变模块133，逆变模块133的输入端与共直流母线131连接，第一永磁电机11和第二永磁电机12分别与两个逆变模块133连接；第一永磁电机11具有做功状态，逆变模块133用于将共直流母线131的直流电逆变为交流电给第一永磁电机11供电；第二永磁电机12具有做功和发电(通过变频模组13制动)两种状态，当处于做功状态时，逆变模块133用于将共直流母线131的直流电逆变为交流电给第二永磁电机12供电，当处于发电状态时，逆变模块133用于将第二永磁电机12发电产生的交流电转化为直流电回送到共直流母线131。
44.如图2所示，本发明实施例中变频模组13包括共直流母线131、整流模块132和两个逆变模块133，整流模块132与交流电源电性连接，用于将交流电整流为直流后输送至共直流母线131，两个逆变模块133分别与共直流母线131电性连接，用于将共直流母线131的直流电逆变为交流电，然后为第一永磁电机11或第二永磁电机12供电；变频模组13的工作状态包括同时驱动第一永磁电机11和第二永磁电机12做功的第一状态，以及驱动第一永磁电机11做功，并对第二永磁电机12进行制动的第二状态。
45.本发明实施例提供的磨粉机驱动组件10包括第一永磁电机11、第二永磁电机12和变频模组13，第一永磁电机11直接驱动快辊20转动，第二永磁电机12直接驱动慢辊30转动。采用电机直驱的方式控制快辊20和慢辊30的旋转，从产品结构的方面考量，简化了驱动结构，能够节省安装空间，并且在车间建设时不需要单独为电机设计楼层，降低了建造成本。从传动效率的方面考量，提高了磨粉机的传动效率，降低了传动损耗，提高了能量的利用率。从维修、调试的方面考量，电机直驱更方便控制转速，能够任意设置转速比，满足不同工艺位置的转速比要求，转速比的调整更加方便，能够降低维修、调试难度，同时缩短维修、调试的时间。
46.变频模组13能够根据磨粉机的运转状态切换对应的工作状态，当磨粉机空转时为第一状态，变频模组13控制第一永磁电机11和第二永磁电机12同时做功，以维持快辊20和慢辊30的正常旋转。当研磨物料时为第二状态，第一永磁电机11做功，由于第一永磁电机11转速大于第二永磁电机12，同时由于快辊20和慢辊30之间物料的存在，快辊20会产生带动慢辊30旋转的摩擦力，使慢辊30转速加快直至和快辊20保持相同转速，此时可以通过变频器对第二永磁电机12制动，使第二永磁电机12和第一永磁电机11保持固定的转速差，同时第二永磁电机12能够利用制动时的能量发电，产生的电能回馈至共直流母线131，达到节能的效果。
47.需要说明的是，本发明实施例提供的磨粉机驱动组件10能够针对现有技术中的磨
粉机进行改造，改造后的磨粉机同样具有上述技术效果，改造成本低、改造难度小，改造后获得效益高。
48.本发明实施例中第一永磁电机11和第二永磁电机12属于永磁同步电机，由于第一永磁电机11用于驱动快辊20旋转，输出功率较高，在选型时，第一永磁电机11的额定功率可以大于第二永磁电机12，二者根据实际使用工况选择不同型号。当然，第一永磁电机11和第二永磁电机12可以是结构型号相同的两个电机，本实施例对此不做限制。
49.如图2所示，本发明实施例中变频器通过整流模块132将工频(50hz)的电源先整流为直流电，然后通过逆变模块133将直流电转换成可控频率和电压的电机电源，从而实现对第一永磁电机11和第二永磁电机12的转速和转矩控制。
50.在电机(具体是第一永磁电机11和第二永磁电机12)运转过程中，当电机在做功时(如加速或匀速克服负载摩擦)时会消耗电能，当电机(第二永磁电机12)转速过高需要制动减速时，就变成了一台发电机，对dc共直流母线131进行充电。能够回收部分能量，从电网中获取的电能减少，达到节能的效果。同时共直流母线131也能减少配线和低压器件的使用，简化了电路布置。
51.请参阅图3和图4，在一些可能的实施例中，第一永磁电机11和第二永磁电机12均还包括外壳111、定子组件112和转子组件113。外壳111具有容纳空间；定子组件112，设于容纳空间内，用于与逆变模块133电性连接；转子组件113，设于定子组件112内，具有轴孔；旋转轴114设于轴孔，旋转轴114其中一轴端沿轴向开设有安装孔1141，快辊20或慢辊30与对应的安装孔1141配合。
52.本实施例中定子组件112固设于外壳111内，外壳111形成保护，防止其内部的零部件磕碰损坏。定子组件112具体包定子铁芯和绕组，转子组件113具体包括转子铁芯和设于转子铁芯的永磁体1131，转子铁芯与旋转轴114固定连接，二者同步转动。
53.旋转轴114沿轴向开设有安装孔1141，安装孔1141与用于和快辊20或慢辊30配合，具体可以采用键连接、花键连接、螺栓连接、销钉连接等方式连接，方便安装和拆卸。
54.请参阅图3和图4，在一些可能的实施例中，外壳111包括壳体1111和连接板1112，壳体1111形成容纳空间，连接板1112盖设于壳体1111朝向磨粉机的一端；连接板1112开设有供旋转轴114穿过的避让孔，以及环绕避让孔设置的多个散热孔1113，散热孔1113与转子组件113相对应。
55.本实施例中外壳111包括壳体1111和连接板1112，壳体1111对内部的零部件起到保护作用，连接板1112可以与磨粉机的轴承座法兰连接。通过设置散热孔1113，方便电机内部散热。散热孔1113与转子组件113的外周面的径向位置相对应，转子组件113和定子组件112的热量能够从散热孔1113排出，散热效果更好。
56.请参阅图2，在一些可能的实施例中，变频模组13还包括通过共直流母线131与两个逆变模块133同时并联于整流模块132的保护模块134，保护模块134包括顺次串联的开关单元1341和保护电阻1342。
57.变频模组13还包括保护模块134，保护模块134包括设于共直流母线131的开关单元1341和保护电阻1342。当第二永磁电机12在被拖动(如制动减速)时，就变成了一台发电机，对dc直流母线进行充电，使得dc
+
和dc
－
之间的电压升高。当短时间产生的能量过高，超过了电容的容量，就需要找个地方将其释放掉，否则就会造成共直流母线131过载。
58.本实施例通过设置保护模块134，能够对共直流母线131进行过载保护，当第二永磁电机12发电量过高时，开关单元1341接通dc
+
和dc
－
，利用保护电阻1342消耗掉多余的电能，确保电路的安全。
59.请参阅图1、图5和图6，在第二方面，本发明实施例提供一种磨辊组件1，包括磨粉机驱动组件10、快辊20和慢辊30。快辊20与第一永磁电机11的旋转轴114连接；慢辊30平行于快辊20设置，并与第二永磁电机12的旋转轴114连接。
60.本发明实施例提供的磨辊组件1包括如上述任一实施例中的磨粉机驱动组件10，具有与其相同的技术效果，在此不再赘述。
61.需要说明的是，本实施例中快辊20和慢辊30是依据研磨时的转速来确定的，在实际使用时，二者的位置可以互换。快辊20和慢辊30的直径尺寸可以相同，也可以不同。快辊20和慢辊30之间的间隙可以通过距离调节组件进行调节，以满足不用的研磨需求。
62.如图1所示，在一些可能的实施例中，第一永磁电机11位于快辊20的其中一端，第二永磁电机12位于慢辊30的另一端，能够避免二者干涉。
63.请参阅图6和图7，在一些可能的实施例中，快辊20和慢辊30内均形成有一端开口的冷却腔24，冷却腔24的开口贯通快辊20或慢辊30的一轴端。磨辊组件1还包括冷却组件40，冷却组件40包括进水管41和进出水接头42。进水管41设于冷却腔24内，进水管41的出口端位于远离冷却腔24开口的一端，并与冷却腔24的内壁之间存在供冷却水流出的空间，进水管41的外周壁与冷却腔24的内壁之间形成供冷却水流出的冷却通道；进出水接头42设于快辊20或慢辊30的轴端，具有与进水管41连通的进水口，以及与冷却通道连通的出水口。
64.如图7所示，箭头指示为冷却水的流动方向。冷却组件40在工作时，进出水接头42的进水口连接冷却水管(通常为软管)，冷却水在水泵的作用下从冷却水管经过进水口被泵送入进水管41内，从进水管41的另一端流出，然后经过冷却通道，最后从进出水接头42的出水口流出，出水口可以连接回水箱，实现冷却水的循环。
65.通过设置冷却组件40，能够对磨辊组件1散热，保证其能够长时间运转，提高设备的可靠性。
66.需要说明的是，冷却腔24可以开设于安装第一永磁电机11或第二永磁电机12的一端，也可以开设于远离电机的另一端，本实施例对此不作限制。
67.请参阅图6，在一些可能的实施例中，旋转轴114开设有沿自身轴向贯穿两端的安装孔1141，快辊20或慢辊30形成冷却腔24开口的轴端设于对应的安装孔1141内。
68.如图6所示，本实施例中快辊20或慢辊30形成冷却腔24开口的轴端容置于对应的安装孔1141内，旋转轴114的热量能够传递到与安装孔1141配合的快辊20或慢辊30，冷却组件40在对快辊20和慢辊30冷却的同时，还能够将旋转轴114的热量带走，实现对第一永磁电机11或第二永磁电机12的冷却。
69.请参阅图6和图7，在一些可能的实施例中，快辊20和慢辊30均包括辊体21、第一延长轴22和第二延长轴23。辊体21具有沿自身轴向贯穿两端的第一孔体211；第一延长轴22，同轴设于辊体21其中一端，具有与第一孔体211连通的第二孔体221，第二孔体221为通孔；第二延长轴23，同轴设于辊体21其中另一端，具有与第一孔体211连通的第三孔体231，第三孔体231为盲孔；其中，第二孔体221、第一孔体211和第三孔体231共同形成冷却腔24。
70.本实施例中快辊20和慢辊30由第一延长轴22、辊体21和第二延长轴23连接形成，
加工制作更方便。第一延长轴22与第一孔体211、第二延长轴23和第二孔体221可以采用螺纹或螺钉、花键连接等连接形式，便于组装。
71.第一延长轴22具有贯通自身轴向的第二孔体221，进出水接头42安装在第一延长轴22，第一延长轴22和对应的第一永磁电机11或第二永磁电机12的安装孔1141配合，冷却水流经第二孔体221时，还能够带走旋转轴114的热量，起到对电机进行冷却的效果。
72.在第三方面，本发明实施例提供一种磨粉机，包括一个或多个如上述任一实施例中的磨辊组件1，具有与其相同的技术效果，在此不再赘述。
73.本实施例中磨辊组件1的数量通常为1、2、4等，例如，如图8所示，在一个具体的实施例中，磨粉机包括两个磨辊组件1，为四辊磨粉机。
74.可以理解的是，上述实施例中的各部分可以进行自由地组合或删减以形成不同的组合实施例，在此不再赘述各个组合实施例的具体内容，在此说明之后，可以认为本发明说明书已经记载了各个组合实施例，能够支持不同的组合实施例。
75.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。