基于弧型定子电机设计的新型辊子输送机研究

发布时间：2017-08-31 04:49

  本文关键词：基于弧型定子电机设计的新型辊子输送机研究

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【摘要】：辊子输送机是一种常见的连续输送机械,用来输送成件的货物,因其结构简单,工作效率高,适用性好,性能可靠,被广泛应用于工厂流水线,物流集散中心等场合。传统的动力式辊子输送机,无论使用链传动,带转动,还是齿轮传动,都是使用旋转电机和减速器,再经传动装置,完成对每个辊子的驱动。这些驱动方式很好地满足了现有要求,但同时它们无一不使用了大的外部传动机构,和长长的传递链,并且动力分配方式单一,不易改变。 这几年,市场上流行一种电动辊子,是将外转子电机和行星齿轮减速器置于辊子的内部,实现自动力。这种辊子很好地解决了上述问题,不再有外部动力装置,整机非常简洁,并且动力的配置不再受到限制,可以将自动力辊子,以任意数量和任意方式配置到需要动力的地方。这种辊子的缺点在于,毕竟辊子的直径有限,在有限的内部空间同时配置电动机和减速器,首先技术要求比较高,其次也限制了电机的容量,再就是这种辊子市场价较高(售价约1000～2000元每只)。 为了简化现有辊子输送机的结构,提高动力分配的随意性,同时降低现有电动辊子的技术要求,本文开发了一种新型辊子输送机,其核心技术是使用了一种弧型电机直驱式动力辊作为整机的动力源。这种辊子使用了本文设计的一种弧型定子电机提供动力,电机的初级为弧形,辊子辊皮即是电机的次级,弧型初级贴合在辊皮次级圆柱表面上,提供电磁推力直接推动辊子转动,二者共同组成了完整的弧型定子电机。本质上,弧型定子电机属于直线异步电机的一种,并且,也是用了直线电机惯用的直接驱动完成工作动作的理念。近些年来,直线电机作为一种新的动力方式发展迅速,尤其是在一些旋转电机不能很好完成工作的场合,使用直线电机往往有意想不到的效果。 目前,可查询到的文献资料显示,尚没有使用直线电机直接作为辊子输送机动力源的记载。我们期望,该弧型电机直驱式动力辊能够继承现有电动辊子结构小巧,和动力布置随意性高的优势,并可以突破其技术条件的限制,提升电机容量,降低成本。同时,我们也期望这种新的驱动方式可以继承直线电机,零传递链和大推力的优势。最终实现新机型,简化结构,提升效率,提高动力配置品质的目的。 本文中,我们首先选择了一种合适的辊子输送机作为改型的母机；然后基于母机的要求提炼出了电机的原始设计参数,并利用已有的钢次级直线感应电机设计理论,完成了本辊子用弧型定子电机的设计；在此基础上,根据新的驱动方式的具体要求,我们对选用的改型母机做了适当的改造,并设计了新的电气控制系统,完成了新型辊子输送机样机的整机设计；最后,使用最新的专业电磁模拟软件Ansoft Maxwell完成了弧型定子电机多种工作状态的仿真分析,仿真结果与设计数据吻合良好,证明了设计过程的有效性,和设计的可靠性。数据显示,本设计能够完成大的推力输出,满足实际使用需求。
【关键词】：辊子输送机 弧型定子电机 Ansoft Maxwell 直线感应电机 电动辊子 电磁场仿真
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH223
【目录】：

• 摘要3-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 引言12
• 1.2 课题的研究背景、目的与意义12-16
• 1.2.1 辊子输送机简介12-13
• 1.2.2 直线电机简介及其应用13-15
• 1.2.3 课题的目的与意义15-16
• 1.3 国内外发展动态16-18
• 1.3.1 国外研发前沿17
• 1.3.2 国内研发前沿17-18
• 1.4 课题的主要研究内容18-20
• 1.4.1 样机设计目标18
• 1.4.2 总体方案设计18
• 1.4.3 论文主要内容18-20
• 第二章 直线电机设计基本理论20-44
• 2.1 直线电机的基本工作原理、结构与分类20-24
• 2.1.1 直线电动机的结构与类型20-22
• 2.1.2 直线电动机的分类22
• 2.1.3 直线异步电动机的工作原理22-24
• 2.2 直线电机的品质因数与基本特性24-28
• 2.2.1 直线电机的品质因数24-25
• 2.2.2 直线电机的基本特性25-28
• 2.3 直线电机中几种常用的绕组型式28-29
• 2.4 直线感应电机电磁分析29-36
• 2.4.1 直线电机气隙磁场29-31
• 2.4.2 气隙磁场的电磁分析理论31
• 2.4.3 钢次级直线感应电机单边磁拉力的计算31-32
• 2.4.4 钢次级直线感应电机的等值电路32-36
• 2.5 直线感应电机电磁计算设计程序36-43
• 2.5.1 钢次级直线异步电动机的设计要点36-38
• 2.5.2 钢次级直线异步电动机的电磁计算程序38-39
• 2.5.3 运行点特性计算程序、基于MATLAB的运行点特性计算程序39-43
• 2.6 小结43-44
• 第三章 辊子输送机设计基础44-54
• 3.1 辊子输送机概述44-45
• 3.1.1 辊子输送机工作原理44
• 3.1.2 辊子输送机的结构形式与分类44-45
• 3.2 辊子输送机构造45-47
• 3.2.1 辊子45
• 3.2.2 机架45-46
• 3.2.3 驱动装置46-47
• 3.2.4 辅助装置47
• 3.3 新型辊子输送机的设计计算47-51
• 3.3.1 原始参数48
• 3.3.2 基本参数计算48-50
• 3.3.3 动力式辊子输送机的计算50-51
• 3.4 被改型母机51-52
• 3.4.1 GZT型辊子输送机介绍51
• 3.4.2 被改型母机主要技术参数51-52
• 3.5 小结52-54
• 第四章 辊子用弧型定子电机电磁设计54-70
• 4.1 使用直线电机驱动辊子输送机的具体实现方式54-57
• 4.2 弧型定子电机电磁设计57-65
• 4.3 运行点特性计算65-68
• 4.4 小结68-70
• 第五章 辊子输送机整机设计70-78
• 5.1 辊子输送机机械结构设计70-74
• 5.1.1 辊子的设计71
• 5.1.2 弧型定子电机初级的结构设计71-73
• 5.1.3 辊子输送机机架设计73-74
• 5.2 电气控制系统设计74-76
• 5.3 小结76-78
• 第六章 弧型定子电机电磁有限元仿真分析78-96
• 6.1 ANSOFT MAXWELL简介78-79
• 6.2 电磁有限元仿真分析建模79-85
• 6.3 仿真结果分析85-95
• 6.4 小结95-96
• 第七章 结论与展望96-98
• 7.1 工作总结96
• 7.2 主要结论96-97
• 7.3 进一步工作展望97-98
• 参考文献98-102
• 致谢102-103
• 攻读学位期间发表的学术论文103

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：763554