一种永磁直驱辊筒及包括该永磁直驱辊筒的皮带输送系统的制作方法

本实用新型涉及机械传动领域，更具体地，其涉及一种永磁直驱辊筒及包括该永磁直驱辊筒的皮带输送系统。

背景技术：

皮带输送机是矿山、冶金、煤炭、电力等行业广泛使用的运输机械。目前国内皮带输送机均采用异步电机与减速装置串联的方式连接，该传动系统主要包括电动机、液力耦合器、减速机、联轴器、辊筒及输送皮带等，这种结构存在一定的缺陷：第一，异步电机的转差损耗以及各次谐波引起的谐波损耗，导致异步电机的效率不高，电机在选型时，往往功率偏大，即存在“大马拉小车”的现象，因此整个传动系统传递效率低，浪费电能。第二，多级机械装备串联模式，传动链长，传动形式落后，不但降低了传动效率，而且系统故障率高，增加了维护成本。第三，多级串联传动，各部件之间需精度对中，否则振动剧烈，安装与运行效率低。

永磁同步电机具有良好的低速性能，在低速及低负载率运行时，具有高效率、高功率因数的特点，并且具有结构简单、体积小、过载能力强等优点，它可以省去减速装置，同时满足皮带输送机对转速和转矩的要求。中国专利CN 101944813 B中记载了一种用于皮带输送机的外转子直驱式永磁同步电动机，包括固定在支架上的转轴；转轴两端有轴承分别连接电机前端盖和电机后端盖，电机前端盖和电机后端盖之间有外转子机壳，外转子机壳内有永磁铁；转轴上有辅铁，辅铁上安装定子，定子由定子铁心和三相定子绕组组成。此专利结构虽然克服了传统皮带输送机传动系统串联部件多、效率低等问题，但也存在一定的缺陷：第一，无柔性传动与缓冲吸振特性，且对于带载长皮带无法实现正常启动；第二，无反向逆止功能，带载有坡度皮带停机时在重力作用下会出现皮带反向倒转或顺滑现象，对正常生产造成影响；第三，无制动功能，当皮带输送机在运行过程中出现紧急状况需要紧急停车时，无法实现紧急停车制动，存在安全隐患。第四，输送皮带布置于外转子机壳，通过轴承直接将径向载荷传递给定子，因无其他辅助支撑，定子轴需承受巨大的弯矩和扭矩组合作用，对于长宽皮带更加不利，会导致永磁电机内部出现“扫膛”现象。

因此，针对目前皮带输送机传动系统串联部件多、效率低、故障率高、振动大等诸多问题，需要一种结构简单紧凑、安装方便、效率高、安全、隔振减振的供皮带输送机使用的永磁直驱辊筒。

技术实现要素：

为了克服现有技术中皮带输送机传动系统传动链长(串联部件多)、效率低、故障率高、振动大等技术问题，本实用新型提供了一种永磁直驱辊筒，以及一种皮带输送系统。

本实用新型提供了方案1.一种永磁直驱辊筒，所述永磁直驱辊筒包括轴承盖、定子轴、定子绕组、内永磁转子、辊筒转子、第一永磁铁、第二永磁铁、第三永磁铁、轴承I、轴承II和支座，其中所述定子绕组位于定子轴中部，所述支座分别位于定子轴两端，所述第一永磁铁布置于内永磁转子内壁，且与所述定子绕组之间具有气隙并形成磁耦合，所述第二永磁铁布置于内永磁转子外壁，且与所述布置于辊筒转子内壁的第三永磁铁之间具有气隙形成磁耦合。通过设置内永磁转子与辊筒转子之间的磁耦合传动结构，解决了大型皮带输送机的柔性启动问题，提高了皮带输送系统的启动特性和遇负载冲击的缓冲吸振特性，同时，可极大的改善直驱辊筒的隔振减振效果，并使系统具有过载保护特性。

方案2.如方案1所述的永磁直驱辊筒，所述第一永磁铁、第二永磁铁和第三永磁铁均为筒式结构。

方案3.如方案1所述的永磁直驱辊筒，在所述定子轴与所述内永磁转子之间设置逆止器，防止有倾角皮带输送机带载停机时皮带发生倒转或顺滑现象，从而不影响正常生产。

方案4.如方案3所述的永磁直驱辊筒，所述逆止器内圈与定子轴通过键链接，所述逆止器外圈法兰与所述内永磁转子端面法兰刚性联接。

方案5.如方案1或2所述的永磁直驱辊筒，所述永磁直驱辊筒还包括制动系统，作为紧急停车制动用，提高系统安全性能。

方案6.如方案5所述的永磁直驱辊筒，所述制动系统为制动轮或制动盘。

方案7.如方案6所述的永磁直驱辊筒，将所述制动轮或制动盘设置在所述辊筒转子的一端。

方案8.如方案1或7所述的永磁直驱辊筒，在所述辊筒转子两端各布置有托辊。托辊能有效减轻皮带对定子轴的载荷冲击，使得定子轴承受的弯矩大大减小，减小了定子轴的弯曲变形，同时减小了直驱辊筒的外径尺寸，也避免了内部出现“扫膛”现象。

方案9.如方案1或2所述的永磁直驱辊筒，所述内永磁转子与所述定子轴之间通过轴承I支撑定位。

方案10.如方案1所述的永磁直驱辊筒，所述内永磁转子与所述辊筒转子之间通过轴承II支撑定位。

方案11.如方案1所述的永磁直驱辊筒，所述支座与所述定子轴之间通过键联接。

方案12.如方案1所述的永磁直驱辊筒，所述定子轴一侧沿轴向均布开有三个槽，三相电源线通过槽从定子轴端部沿轴向穿入与三相定子绕组相连。

方案13.一种皮带输送系统，包括如方案1-12中任一方案所述的永磁直驱辊筒，在所述永磁直驱辊筒的辊筒转子外壁面布置输送皮带。

通过以上技术方案，本实用新型具有如下有益技术效果：

1.该永磁直驱辊筒通过直驱，简化了传统皮带输送机系统，大大减少了部件数量，缩短了传动链的长度，提高了皮带输送机的效率，节约了电能，同时节省了安装空间，提高了系统可靠性。

2.该永磁直驱辊筒通过内永磁转子与辊筒转子的磁耦合传动，解决了大型皮带输送机的柔性启动问题，改善了皮带输送机系统的启动特性和遇负载冲击的缓冲吸振特性，同时，隔振减振效果好，并具有过载保护特性。

3.该永磁直驱辊筒两端带有托辊作为辅助支承来支撑辊筒转子，能有效减轻皮带对定子轴的载荷冲击，使得定子轴承受的弯矩大大减小，减小了定子轴的弯曲变形，同时减小了直驱辊筒的外径尺寸，也避免了内部出现“扫膛”现象。

4.该永磁直驱辊筒定子轴与内永磁转子之间安装有逆止器，可防止有倾角皮带输送机带载停机时皮带发生倒转或顺滑现象，因此不会影响正常生产；同时该永磁直驱辊筒一侧布置有制动轮或转动盘，作为紧急停车制动用，安全性能提高。

附图说明

图1为本实用新型优选的实施例中所述的永磁直驱辊筒结构示意图.

图2为本实用新型优选的实施例中所述的永磁直驱辊筒中托辊支承示意图。

图3为本实用新型优选的实施例中所述的永磁直驱辊筒截面示意图。

附图标记说明

1 轴承盖 2 键

3 定子轴 4 轴承I

5 轴承II 6 支座

7 托辊 8 辊筒转子

9 内永磁转子 10 定子绕组

11 第三永磁铁 12 输送皮带

13 制动轮(或制动盘) 14 逆止器

15 第一永磁铁 16 第二永磁铁

具体实施方式

为使本实用新型的上述及其他目的、特征及优点能更明显易懂，下文结合附图和优选的实施例对本实用新型的结构及使用方法做进一步说明，但实施例不视为对本实用新型的保护范围的限定。

实施例1

本实用新型提供了一种永磁直驱辊筒，如图1所示，该永磁直驱辊筒主要包括轴承盖1、键2、定子轴3、定子绕组10、内永磁转子9、辊筒转子8、第三永磁铁11、第一永磁铁15、第二永磁铁16、轴承I 4、轴承II 5、支座6、托辊7、制动轮(或制动盘)13、逆止器14、输送皮带12。

永磁直驱辊筒定子轴3两端通过支座6进行支撑，两端轴径与支座6通过键2联接，定子轴3中间部位安装有定子三相绕组10，定子轴3一侧沿轴向均布开有三个槽，三相电源线通过该槽从定子轴3端部沿轴向穿入与定子绕组10 相连。定子轴3另一侧安装有逆止器14，逆止器14内圈与定子轴3通过键联接，逆止器14外圈法兰与内永磁转子9端面法兰刚性联接，防止倾斜皮带输送机有载停车时发生倒转或顺滑现象。

内永磁转子9通过轴承Ⅰ4与定子轴3进行支撑定位，内永磁转子9内壁面布置有第一永磁铁15，与定子绕组10具有气隙并形成磁耦合；内永磁转子9外壁面布置有第二永磁铁16，与布置于辊筒转子8内壁面的第三永磁铁11之间具有气隙并构成磁耦合。

如图2所示，辊筒转子8两端设置一定的轴径过渡，此两端轴径处布置有托辊7，托辊7作为辅助支承来支撑辊筒转子8。辊筒转子8作为皮带输送机皮带的驱动辊子，其外壁面中间部位布置输送皮带12，如图3所示。辊筒转子8 内壁面布置有第三永磁铁11，与布置于内永磁转子9外壁面的第二永磁铁16构成磁耦合。辊筒转子8通过轴承Ⅱ5与内永磁转子9进行支撑定位。同时辊筒转子8一侧安装有制动轮(或制动盘)13，用于停车制动用。

工作原理：

工作时，定子轴三相绕组10通交流电，形成感应磁场，与内永磁转子9内壁面的第一永磁铁15发生磁耦合作用，带动内永磁转子9旋转，与此同时内永磁转子9外壁面第二永磁铁16被带动旋转；由于内永磁转子9外壁面永磁铁16 与辊筒转子8内壁面的第三永磁铁11存在永磁耦合作用，两永磁转子之间存在较大的弹性位移角，启动时内永磁转子9先行转动，待两永磁转子之间形成弹性位移角后，带动辊筒转子8转动，因此该永磁直驱辊筒在启动时存在较大的弹性缓冲，同时工作过程中产生的冲击也可靠该弹性位移角进行自动补偿，大大降低了启动和工作过程中的冲击和振动。辊筒转子8两端布置有托辊7，该托辊7随辊筒转子8同步运转，用于辊筒转子8的辅助支撑。当停机后，安装于定子轴3与内永磁转子9之间的逆止器14起作用，阻止了内永磁转子9的反转，由于辊筒转子8和内永磁转子9的磁耦合作用，即限制了辊筒转子8和皮带12 的反转。当遇到需停机制动工况时，通过外部制动器与安装于辊筒转子8一端的制动轮(或制动盘)13配合作用，实现刹车制动。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，不能以此限定本实用新型的保护范围，本领域技术人员在脱离本实用新型的原理的前提下，根据本实用新型权利要求书及实用新型内容所做的简单的等效变化与修改，皆仍属于本实用新型专利申请的保护范围。