煤矿全永磁电机系统驱动传动关键技术

发布时间：2021-04-13 09:40

　　介绍了全永磁式电机驱动传动系统的主要组成及各部分结构、原理、发展现状及趋势;并针对煤矿细分场景进行了驱动传动系统不同搭配,以永磁耦合器为例进行了磁场、温度场、机械、控制等关键技术分析。主要结论如下:盘径500 mm下磁场转矩传递能力与气隙成反比,铜盘厚度最优为6 mm,占空比0.75时传递转矩最大;散热片最高温度为58.67℃,温度处于安全范围内;齿轮强度、调速沟槽接触应力等满足应力及材料变形量要求;软启动加速度低于0.25 m/s2。 

【文章来源】：煤矿安全. 2020,51(10)北大核心

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

永磁同步电机分类

永磁滚筒是外转子永磁电机，定子与轴安装在转子内部，工作时胶带、绞绳等负载直接连接转子，不再需要额外的连接手段，电机具有更大的转矩密度，可以广泛应用于带式输送机、绞车等设备，市场前景广阔。永磁滚筒运行效率高，全转速范围功率因数高，可靠性高，适应性强；不需要额外的连轴结，节省安装空间，带式输送机的机头可以更加灵活的布置；适当增加转子表面漏磁，吸附煤中的铁器，可起到磁选机的功效。目前，永磁滚筒矿用产品最高输出功率315 k W，额定运行转速60～90 r/min；冷却方式采用水冷结构，设备需要外置变频器及冷却系统。永磁滚筒结构图如图21.3 永磁耦合器

同步型耦合器结构图及传动基本模型图3。同步型永磁耦合器可应用于低速直驱永磁同步电机系统，实现无损传动的同时为永磁电机提供机械保护。耦合器结构对称分布，主动盘与被动盘皆为永磁体盘，两盘永磁体的磁场在气隙中耦合，把磁能转化为机械能，实现转矩传递。当主动极以速度v运动时，主动磁极（主动转子上的永磁体）与从动磁极（从动转子上的永磁体）产生的作用力P1、P2在运动方向上的分量是相叠加的，而垂直于运动方向上的分量则方向相反基本抵消。因此从动磁极在平行于运动方向的力的分量作用下，随主动磁极以同样的速度v运动，实现了运动和力的传递。优点是可实现主动转子与从动转子同步旋转，无转差。当两转子间的传递转矩不能满足负载需求，从动转子会立即停止转动，实现过载保护，但是过载保护时间不可过长，否则永磁体会有烧毁的风险。限矩型永磁耦合器如图4。限矩型永磁耦合器多应用与异步电机系统，高效传动的同时可实现过载保护功能。限矩型永磁耦合器通过滑差来自适应负载变化，具有在负载卡死或其它扭力过大条件下使负载完全脱离电机的能力，当负载卡死或超过限定值的时候，排斥力迫使永磁转子移向远离铜导体的位置，此时离心体不再限制永磁转子位移，气隙将被拉大，从而减小了电机与负载之间的传递转矩，电机得到完全保护。当停止电机或卸掉负载后，其能够自动复位，无需操作员介入。限矩型永磁耦合器安装时允许较大安装误差，安装方便，适应潮湿、粉尘、高低温等恶劣工况，额定传递效率大于97%，明显高于液力耦合器。

【参考文献】：
期刊论文
[1]智能永磁直驱系统在煤矿井下带式输送机上的应用[J]. 张俊飞.  电子技术与软件工程. 2019(12)
[2]低速大转矩永磁直驱电机研究综述与展望[J]. 鲍晓华,刘佶炜,孙跃,吴长江.  电工技术学报. 2019(06)
[3]矿用大功率辅助散热式磁力偶合器温度场[J]. 王雷,贾振元,朱玉芹,刘昊,张黎.  机械工程学报. 2018(18)
[4]智能永磁直驱系统在煤矿井下带式输送机上的应用[J]. 张荣,贾清华,李丽,王郡武,高云峰.  中国煤炭. 2018(08)
[5]永磁同步电机直驱带式输送机在顾桥煤矿的应用[J]. 张永.  科学技术创新. 2017(23)

硕士论文
[1]皮带输送机永磁电机直驱系统关键技术研究[D]. 冯耀东.中国矿业大学 2019
[2]永磁电机半直驱刮板输送机动态特性研究[D]. 舒子龙.中国矿业大学 2019
[3]矿用永磁直驱电机及其冷却系统设计[D]. 王雪斌.沈阳工业大学 2016
[4]磁场调制型永磁减速器基础研究[D]. 肖磊.河南理工大学 2014



本文编号：3135064