CN108284141A - 无框组合式永磁同步电机直驱的卷板机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无框组合式永磁同步电机直驱的卷板机，包含机架、上压辊、下压辊和驱动装置，驱动装置为上压辊和下压辊提供动力；驱动装置为无框组合式永磁同步电机，包括定子组件和转子组件；定子组件固定安装于机架上，转子组件与被驱动部分直接相连；定子组件包含定子绕组绕和定子铁心浇筑为一体成型的扇形块，多个扇形块环布和/或周布在转子组件上。本发明采用一种无框组合式永磁同步电机作为卷板机的直接驱动电机，减少传动部分的中间驱动环节，简化驱动方式及结构，提高驱动效率，实现设备直驱，减少能源的损耗。
Description
技术领域
本发明涉及卷板设备领域，具体涉及一种无框组合式永磁同步电机直驱的卷板机。
背景技术
卷板机是一种利用工作辊使板料弯曲成形的设备，可以成形筒形件、锥形件等不同形状的零件，是非常重要的一种加工设备。卷板机的工作原理是通过液压力、机械力等外力的作用，使工作辊运动，从而使板材压弯或卷弯成形。根据不同形状的工作辊的旋转运动以及位置变化，可以加工出椭圆形件、弧形件、筒形件等零件。现有技术中的卷板机上压辊在两下压辊中央对称位置通过液压缸内的液压油作用于活塞作垂直升降运动，通过主减速机的末级齿轮带动两下辊齿轮啮合作旋转运动，为卷制板材提供扭矩。卷板机的减速机中传递容易能量损失。
因此，上述存在的问题还需进一步加以改善优化。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的问题，提供了一种无框组合式永磁同步电机直驱的卷板机，本发明采用一种无框组合式永磁同步电机作为卷板机的直接驱动电机，定子组件为转子组件提供一个旋转的磁场从而带动轧辊旋转运动，所述无框组合式永磁同步电机的组合方式是指电机定子组件为模块化组合形式，各个模块可分别控制，灵活配置，根据情况，定子可连续组合成圆环形，也可间隔组合成圆弧形，减少传动部分的中间驱动环节，简化驱动方式及结构，提高驱动效率，实现设备的直驱。
本发明的上述目的是通过以下技术方案予以实现的。
一种无框组合式永磁同步电机直驱的卷板机，包含机架、上压辊和下压辊；所述上压辊位于两个所述下压辊之间且与升降装置的上端相连，所述上压辊的两端通过滑动轴承安装在所述机架上，所述卷板机还包含用于与所述上压辊相连的平衡装置；所述上压辊和所述下压辊通过驱动电机提供动力；所述驱动电机与下压辊和升降装置中至少有一根轴直接相连；所述驱动电机为无框组合式永磁同步电机，包括定子组件和转子组件；所述定子组件固设在所述机架上，为所述转子组件提供旋转磁场，所述转子组件与被驱动的轴相连；其中，所述定子组件包括有定子基座、定子铁心和定子绕组，所述定子绕组绕在所述定子铁心内，所述定子铁心为多个一体成型的扇形块，每个所述扇形块为一浇筑整体，所述定子铁心位于所述转子组件的轴向和/或周向；多个所述扇形块绕所述转子组件的轴向和/或周向呈整圆环或均匀间隔分布的环形分布。
优选地，所述下压辊的直径大小大于所述上压辊。对于下压辊来说，没有经过初期的磨合阶段，下压辊扭矩比正常工作磨合，额外增加了不少磨损扭矩，而使综合应力加大而失效，因此适当加粗下压辊，并预先空转，可防患于未然。
优选地，所述下压辊之间还通过齿轮传动组件传递动力。
作为本实施例的一种优选方案，所述上压辊的两端分别安装有所述升降装置，两个所述升降装置的下端分别固连所述无框组合式永磁同步电机。
作为本实施例的一种优选方案，所述上压辊的两端均安装有所述升降装置，两个所述升降装置的下端通过涡轮传动装置相连，其中一个所述升降装置与所述无框组合式永磁同步电机相连。
优选地，所述转子组件包括转子基座和磁钢基板，所述磁钢基板为粘贴或镶嵌在转子基座上的永磁材料；所述转子基座与所述上压辊/下压辊/升降装置的轴固连；所述磁钢基板环布和/或周布于所述转子基座上，且与所述定子绕组相对。
优选地，所述定子组件沿其轴向设有至少一层定子铁心，且每层所述定子铁心均与所述磁钢基板相对分布。
优选地，所述定子基座和所述转子基座之间存在气隙，所述气隙的两端还分别设有至少两层平行设置的密封圈；所述密封圈的外圈和内圈中有一圈呈钩型结构，所述钩型结构与所述密封圈的本体连接处内嵌有呈环形分布的弹性滚珠；所述钩型结构的自由端位于多个所述密封圈形成的空间中，且所述钩型结构依次交错与所述定子基座和所述转子基座自由接触。所述密封圈采用弧面与平面接触形成线接触密封，相较于面面接触而言，所述密封圈在旋转运动中，摩擦较小，且双层的设计，提高了所述密封圈的密封性能；而呈中心对称的钩形结构形如流线型结构，便于将灰尘收集以达到二次隔离达到密封的效果，相较于一般的密封形式密封性能更为优质。
优选地，所述定子组件上还设有冷却装置；所述冷却装置包含有环形布置在所述定子铁心上的冷却水管，和/或所述定子基座上的冷却风道，所述冷却风道的方向与所述转子组件的旋转平面垂直。所述定子组件产生旋转的磁场且带动所述转子组件的转动，会伴随产生大量的热量，影响设备的正常运行，所述冷却水管内的循环水及时将设备产生的热量带出，其次，所述冷却风道还可带走部分热量，辅助加强散热冷却功能，使设备保持一个稳定适宜的温度，冷却效果好，保证设备的运行稳定。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.转子组件直接与设备连接，定子组件环绕在转子组件的周围且固定在机架上，以减少齿轮、减速箱等驱动中间环节，简化驱动方式及结构，提高驱动效率，实现卷板机的直驱。
2.无框式永磁同步电机的定子基座可以配合设备的结构，因此无固定形态，有利于配合所述卷板机的具体结构及性能制作符合要求的永磁同步电机，降低了卷板机的生产制造成本。
3.提高卷板机机器的运行可靠性能，降低制造和使用成本，减少能源的损耗。
4.永磁同步电机具有响应速度快，控制精度高的优点，同时可提供大功率的能量输出。
5.增设电机内部的密封设置，所述密封圈采用弧面与平面接触形成线接触密封，相较于面面接触而言，所述密封圈在旋转运动中，摩擦较小，且双层的设计，提高了所述密封圈的密封性能；而呈中心对称的钩形结构形如流线型结构，便于将灰尘收集以达到二次隔离达到密封的效果，相较于一般的密封形式密封性能更为优质，防止灰尘进入，同时每处的密封圈设有多层，提高密封效果。
附图说明
图1是实施例1的一种无框组合式永磁同步电机直驱的卷板机的示意图。
图2是图1中B向的无框永磁同步电机的端面示意图。
图3是图1中A向的一种无框组合式永磁同步电机直驱的卷板机的左视示意图。
图4是实施例的无框组合式永磁同步电机剖面示意图。
图5是实施例2的一种无框组合式永磁同步电机直驱的卷板机的示意图。
图6是实施例3的密封圈的安装示意图。
图7是实施例3的密封圈结构剖视图。
图8是图7中A-A向图。
图9是实施例4中冷却装置的分布示意图。
图中：1、机架；2、齿轮传动组件；3、滑动轴承；4、上压辊；5、平衡装置；6、气隙；61、密封圈；62、钩型结构；63、弹性滚珠；7、转子组件；71、转子基座；72、磁钢基板；8、定子组件；81、定子基座；82、定子铁心；83、定子绕组；9、无框永磁同步电机；10、下压辊；11、升降装置；12、蜗轮传动装置；13、支撑座；14、离合器； 15、支座；16、传动杆；17、冷却水管；18、冷却风道。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
实施例1
如图1～4所示，本实施例提供了一种无框组合式永磁同步电机直驱的卷板机，包含机架1、一上压辊4、两下压辊10和驱动装置；所述下压辊4的直径大小大于所述上压辊10；所述上压辊4位于两个所述下压辊10之间且与升降装置10的上端相连，所述上压辊4的两端通过滑动轴承3安装在所述机架1上，其中所述上压辊4的一端穿过所述滑动轴承3 还连有一平衡装置5，所述上压辊4的两端均安装有所述升降装置11，两个所述升降装置 11的下端均固连所述驱动装置，两个所述驱动装置同时驱动对应的升降装置11；两个所述下压辊10的一端通过齿轮传动组件2相连，且所述齿轮传动组件2内的齿轮啮合均为外啮合相连；所述下压辊10中的一个的另一端与一所述驱动装置直接相连；所述升降装置11的下端与一所述驱动装置直接相连；所述驱动装置包含有与下压辊10直接相连的无框组合式永磁同步电机9和与升降装置11直接相连的无框组合式永磁同步电机9，无框组合式永磁同步电机9包括定子组件8和转子组件7，所述定子组件8包括有定子基座81、定子铁心82和定子绕组83，所述定子绕组83绕在所述定子铁心82内，所述定子铁心82 为六个一体成型的扇形块，每个所述扇形块为一浇筑整体，所述定子铁心82位于所述转子组件7的轴向和/或周向；六个所述扇形块绕所述转子组件7的轴向和/或周向呈整圆环或均匀间隔分布的环形分布。六个模块化的所述定子组件8均布在所述转子组件7的周向和轴向，每个所述定子组件8均为真空浇筑密封，分块独立集成。所述转子组件7包括转子基座71和磁钢基板72，所述磁钢基板7为粘贴或镶嵌在转子基座72上的永磁材料；所述转子基座71与所述轧辊2通过固定件固连；在本实施例中，所述磁钢基板72环布和周布于所述转子基座71上，且与所述定子绕组83相对；所述定子组件8沿其轴向设有两层定子铁心82，且每层所述定子铁心82均与所述磁钢基板72相对分布。多层所述定子组件 8的设计，通过无框组合式永磁同步电机4直接驱动所述轧辊，提供更高的功率。所述磁钢基板72的安装方式还可以为仅侧面或仅端面的安装方式。
所述无框组合式永磁同步电机的组合方式是指电机定子组件为模块化组合形式，各个模块可分别控制，灵活配置，图示中显示的是扇形块为6个的组合，根据情况，定子可连续组合成圆环形，也可间隔组合成圆弧形，组合数量成对配置，可有各种组合方式，而不仅限于6组，还可以为两组、四组或八组等。本实施例采用的是无框组合式永磁同步电机 (定子绕组环布和/或周布于所述转子基座上)，另外，对单独定子绕组仅环布或周布在所述转子基座上的电机，或它们在本机的组合应用均应落入本发明的保护范围。
本实施例提供了无框组合式永磁同步电机直驱的卷板机，转子组件7直接与转动轴连接，定子组件8环绕在转子组件7的周围或端面且固定在卷板机的机架1上，本发明电机与机械部分融为一体，减少齿轮、减速箱等驱动中间环节，简化驱动方式及结构，提高驱动效率，减少能源的损耗。无框组合式永磁同步电机4的结构无固定框架，便于与所述卷板机相配合安装，具有响应速度快，控制精度高的优点，同时可提供大功率的能量输出。
实施例2
如图5所示，本发明较佳的实施例是提供一种无框组合式永磁同步电机直驱的卷板机，本实施例与实施例1的结构和工作原理类似，而与实施例1的不同之处在于，本实施例所述上压辊4的两端均安装有所述升降装置11，两个所述升降装置11的下端通过涡轮传动装置12相连，其中一个所述升降装置与所述无框组合式永磁同步电机9相连；所述涡轮传动装置12包含有依次相连的支撑座13、离合器14、支座15、传动杆16及支撑座13；通过所述涡轮传动装置12传递动力。
实施例3
如图6～8所示，本发明较佳的实施例是提供一种无框组合式永磁同步电机直驱的卷板机，本实施例与实施例1或2的结构和工作原理类似，而与实施例1或2的不同之处在于，本实施例所述定子基座和所述转子基座之间存在气隙6，所述气隙6的两端还分别设有至少两层平行设置的密封圈61；所述密封圈61的外圈和内圈中有一圈呈钩型结构62，所述钩型结构62与所述密封圈61的本体连接处内嵌有呈环形分布的弹性滚珠63；所述钩型结构62的自由端位于多个所述密封圈61形成的空间中，且所述钩型结构62依次交错与所述定子基座和所述转子基座自由接触。定子组件与转子组件7之间的间隙即气隙6是不应允许有灰尘进入的，驱动电机目前未在旋转的定子组件与转子组件7之间设置密封，因此对使用环境有一定的要求，而增设密封圈可以扩大无框组合式永磁同步电机的使用范围，即可使用在环境较为恶劣的条件下。
实施例4
如图9所示，本发明较佳的实施例是提供一种无框组合式永磁同步电机直驱的卷板机，本实施例与实施例1或2或3的结构和工作原理类似，而与实施例1或2或3的不同之处在于，本实施例所述定子组件8上还设有冷却装置；所述冷却装置包含有环形布置在所述定子铁心上的冷却水管17，和/或所述定子基座上的冷却风道18，所述冷却风道18的方向与所述转子组件7的旋转平面垂直。所述定子组件8产生旋转的磁场且带动所述转子组件 7的转动，会伴随产生大量的热量，影响设备的正常运行，所述冷却水管17内的循环水及时将设备产生的热量带出，其次，所述冷却风道18还可带走部分热量，辅助加强散热冷却功能，使设备保持一个稳定适宜的温度，冷却效果好，保证设备的运行稳定。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点，尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种无框组合式永磁同步电机直驱的卷板机，包含机架、上压辊和下压辊；所述上压辊位于两个所述下压辊之间且与升降装置的上端相连，所述上压辊的两端通过滑动轴承安装在所述机架上；其特征在于，所述卷板机还包含用于与所述上压辊相连的平衡装置；所述上压辊和所述下压辊通过驱动电机提供动力；所述驱动电机与下压辊和升降装置中至少有一根轴直接相连；所述驱动电机为无框组合式永磁同步电机，包括定子组件和转子组件；所述定子组件固设在所述机架上，为所述转子组件提供旋转磁场，所述转子组件与被驱动的轴相连；其中，所述定子组件包括有定子基座、定子铁心和定子绕组，所述定子绕组绕在所述定子铁心内，所述定子铁心为多个一体成型的扇形块，每个所述扇形块为一浇筑整体，所述定子铁心位于所述转子组件的轴向和/或周向；多个所述扇形块绕所述转子组件的轴向和/或周向呈整圆环或均匀间隔分布的环形分布。
2.根据权利要求1所述的无框组合式永磁同步电机直驱的卷板机，其特征在于，所述下压辊的直径大小大于所述上压辊。
3.根据权利要求1所述的无框组合式永磁同步电机直驱的卷板机，其特征在于，所述下压辊之间还通过齿轮传动组件传递动力。
4.根据权利要求1所述的无框组合式永磁同步电机直驱的卷板机，其特征在于，所述上压辊的两端分别安装有所述升降装置，两个所述升降装置的下端分别固连所述无框组合式永磁同步电机。
5.根据权利要求1所述的无框组合式永磁同步电机直驱的卷板机，其特征在于，所述上压辊的两端均安装有所述升降装置，两个所述升降装置的下端通过涡轮传动装置相连，其中一个所述升降装置与所述无框组合式永磁同步电机相连。
6.根据权利要求1所述的无框组合式永磁同步电机直驱的卷板机，其特征在于，所述转子组件包括转子基座和磁钢基板，所述磁钢基板为粘贴或镶嵌在转子基座上的永磁材料；所述转子基座与所述上压辊/下压辊/升降装置的轴固连；所述磁钢基板环布和/或周布于所述转子基座上，且与所述定子绕组相对。
7.根据权利要求6所述的无框组合式永磁同步电机直驱的卷板机，其特征在于，所述定子组件沿其轴向设有至少一层定子铁心，且每层所述定子铁心均与所述磁钢基板相对分布。
8.根据权利要求7所述的无框组合式永磁同步电机直驱的卷板机，其特征在于，所述定子基座和所述转子基座之间存在气隙，所述气隙的两端还分别设有至少两层平行设置的密封圈；所述密封圈的外圈和内圈中有一圈呈钩型结构，所述钩型结构与所述密封圈的本体连接处内嵌有呈环形分布的弹性滚珠；所述钩型结构的自由端位于多个所述密封圈形成的空间中，且所述钩型结构依次交错与所述定子基座和所述转子基座自由接触。
9.根据权利要求1所述的无框组合式永磁同步电机直驱的卷板机，其特征在于，所述定子组件上还设有冷却装置；所述冷却装置包含有环形布置在所述定子铁心上的冷却水管，和/或所述定子基座上的冷却风道，所述冷却风道的方向与所述转子组件的旋转平面垂直。
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