1、引言
固定式和移動式帶式輸送機(jī)驅(qū)動裝置的形式有三種，一種形式是電動機(jī)和減速器在驅(qū)動滾筒之外的分離式驅(qū)動裝置，一種形式是減速器在滾筒體內(nèi)、電動機(jī)在滾筒體外的外裝式驅(qū)動裝置，一種形式是將電動機(jī)和減速器共同置于滾筒體內(nèi)的內(nèi)裝式驅(qū)動裝置，該裝置即為我們通常所說的電動滾筒，其英文名稱為“Drum Motor”、“Electric Roller”或“Electrical Pulley”。這三種形式的驅(qū)動裝置無論哪一種方式均是由電動機(jī)、減速器和驅(qū)動滾筒三部分組成。
開關(guān)磁阻電動滾筒作為固定式或移動式帶式輸送機(jī)驅(qū)動裝置而言，它完全不同于以上三種形式的驅(qū)動裝置。開關(guān)磁阻電動滾筒實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)外轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電動機(jī)，開關(guān)磁阻電動機(jī)的外轉(zhuǎn)子即為驅(qū)動滾筒，它集電動機(jī)與驅(qū)動滾筒于一體，完全省掉了減速器，具有結(jié)構(gòu)緊湊、安裝空間小、維修簡單方便的特點(diǎn)。
開關(guān)磁阻電動滾筒及其控制器一起構(gòu)成了完整的開關(guān)磁阻電動滾筒驅(qū)動裝置，該驅(qū)動裝置為典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，它完全具有開關(guān)磁阻電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的各種功能。
2、開關(guān)磁阻電動滾筒驅(qū)動裝置
2.1開關(guān)磁阻電動滾筒驅(qū)動裝置組成
開關(guān)磁阻電動滾筒驅(qū)動裝置由開關(guān)磁阻電動滾筒、功率電路、轉(zhuǎn)子位置檢測器、電流檢測和控制單元等組成，其框圖如圖1所示。
2.2開關(guān)磁阻電動滾筒工作原理
開關(guān)磁阻電動滾筒實(shí)質(zhì)上為一個(gè)外轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電動機(jī)，其定轉(zhuǎn)子均為凸極齒槽結(jié)構(gòu)，定子上有若干集中繞組，轉(zhuǎn)子上無繞組無鼠籠。圖2為36/24極開關(guān)磁阻電動滾筒徑向結(jié)構(gòu)剖面。定子有36個(gè)齒極，轉(zhuǎn)子有24個(gè)齒極，每個(gè)定子齒極設(shè)有一個(gè)線圈，位于徑向相對的線圈串接成一相繞組，可組成A、B、C三相繞組。當(dāng)某相繞組通電時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)使領(lǐng)近轉(zhuǎn)子齒與該相繞組軸A -B-C -A)，則可使轉(zhuǎn)子順時(shí)針連續(xù)旋轉(zhuǎn)，改變通電次序(如A-C-B-A)，可使轉(zhuǎn)子逆時(shí)針連續(xù)旋轉(zhuǎn)。
為了檢測電動滾筒轉(zhuǎn)子的瞬時(shí)位置和轉(zhuǎn)速，在滾筒內(nèi)部裝有轉(zhuǎn)子位置檢測器。轉(zhuǎn)子位置檢器是開關(guān)磁阻電動滾筒的重要特征部件，它由與轉(zhuǎn)子形狀和齒數(shù)均相同的轉(zhuǎn)子模擬盤和光電傳感器兩部分組成，它實(shí)時(shí)檢測轉(zhuǎn)子的位置，并通過控制單元有序地控制功率電路的工作。光電傳感器采用高性能紅外光電元件，其抗干擾能力強(qiáng)，耐熱性能好，壽命長。
開關(guān)磁阻電動滾筒內(nèi)部設(shè)有電磁抱閘系統(tǒng)，該抱閘系統(tǒng)為斷電抱閘，用于防止帶式輸送機(jī)上運(yùn)物料時(shí)電源突然斷電導(dǎo)致帶式輸送機(jī)反向運(yùn)行情況的發(fā)生。
電機(jī)定子固定在滾筒軸和安裝座上，轉(zhuǎn)子固定在滾筒內(nèi)表面上。滾筒軸為空心軸，電機(jī)功率電纜由空心軸引出到控制器，此外空心軸還兼做定于水冷管路，對電機(jī)定子繞組進(jìn)行冷卻。
2.3功率電路原理
功率電路如圖3所示，三相交流電源經(jīng)二極管整流橋V轉(zhuǎn)換為直流電源，6個(gè)IGBT功率開關(guān)和續(xù)流二極管組成三相半控橋式逆變電路，分別向電動滾筒三相繞組供電。當(dāng)一相功率開關(guān)(如T，T')導(dǎo)通時(shí)，經(jīng)端子(A，A')向電動滾筒繞組(A組)通電。當(dāng)功率開關(guān)關(guān)斷時(shí)，該繞組通過續(xù)流二極管(D，D')向電容C續(xù)流和回饋能量，并使電流迅速降至零。這里功率開關(guān)同電動滾筒繞組相串聯(lián)，避免了橋式逆變電路（如變頻器）易發(fā)生上下橋臂元件直通短路的危險(xiǎn)，故功率電路工作可靠性高，保護(hù)電路也隨之簡化。所有功率元件安裝在散熱板上，結(jié)構(gòu)緊湊，散熱效果好。
2.4控制電路原理
開關(guān)磁阻電動滾筒控制器的控制電路由一個(gè)單片機(jī)及外圍數(shù)字，模擬電路組成，其作用是根據(jù)給定信號和電動滾筒實(shí)際運(yùn)行情況連續(xù)調(diào)節(jié)輸出信號，通過驅(qū)動電路和功率電路改變電動滾筒的通電，使之達(dá)到規(guī)定的運(yùn)行要求。其邏輯框圖如圖4所示。
由圖4可知，開關(guān)磁阻電動滾筒驅(qū)動系統(tǒng)屬速度、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。通過脈沖寬度調(diào)制電路調(diào)節(jié)加于電動滾筒繞組上的電壓和電流，實(shí)現(xiàn)調(diào)速和穩(wěn)速的目的，通過邏輯電路改變繞組通電相序以改變電動滾筒的轉(zhuǎn)向，并通過改變換向角度達(dá)到電動滾筒的電動或制動工作狀態(tài)。電流限幅電路則改善了電動滾筒轉(zhuǎn)動的平穩(wěn)性，且提高了控制器和電動滾筒工作的安全性。此外，控制電路還有多種保護(hù)和自診斷功能。由于單片機(jī)程序的可修改性，所以可方便地滿足機(jī)械負(fù)載對電動滾筒運(yùn)行性能的各種特殊要求。
顯示電路用來顯示各種給定信號和電氣信號，如電動滾筒的起動、停止、方向、轉(zhuǎn)速信號及故障信號等，操作人員一目了然。顯示一般用數(shù)碼管、發(fā)光管或液晶漢顯來實(shí)現(xiàn)。
3、開關(guān)磁阻電動滾筒在帶式輸送機(jī)驅(qū)動裝置上的應(yīng)用優(yōu)勢
開關(guān)磁阻電動滾筒作為一種新型驅(qū)動裝置，在帶式輸送機(jī)驅(qū)動裝置上的應(yīng)用中具有滾筒結(jié)構(gòu)、性能、應(yīng)用和可靠性方面的優(yōu)勢。
3,1滾筒結(jié)構(gòu)優(yōu)勢
開關(guān)磁阻電動滾筒實(shí)質(zhì)上為一個(gè)外轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電動機(jī)，其定子上有若干集中繞組，而轉(zhuǎn)子上無繞組無鼠籠，因此，其轉(zhuǎn)子具有絕緣強(qiáng)度好，各相繞組無重迭，不易發(fā)生相間短路；不怕熱，不會發(fā)生斷條現(xiàn)象}機(jī)械強(qiáng)度高，適應(yīng)沖擊負(fù)載，適應(yīng)高速運(yùn)行；轉(zhuǎn)動慣量低，有快速的動態(tài)響應(yīng)。
3.2性能優(yōu)勢
開關(guān)磁阻電動滾筒起動轉(zhuǎn)矩大電流小，如30%起動電流時(shí)150%起動轉(zhuǎn)矩I起動次數(shù)無限制，適應(yīng)頻繁起動制動和正反轉(zhuǎn)；綜合效率高，在轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩大范圍變化時(shí)均保持較高的效率。易于實(shí)現(xiàn)電動和制動運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行；自身構(gòu)成自同步系統(tǒng)，在過載和堵轉(zhuǎn)時(shí)不會失步，并保持穩(wěn)定運(yùn)行。
3.3應(yīng)用優(yōu)勢
開關(guān)磁阻電動滾筒可方便實(shí)現(xiàn)各種機(jī)械特性，可根據(jù)需要改變機(jī)械特性的軟硬，能構(gòu)成恒速系統(tǒng)或轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)系統(tǒng)；方便實(shí)現(xiàn)2臺或多臺開關(guān)磁阻電動滾筒的同步運(yùn)行，并使之輸出轉(zhuǎn)矩基本一致；可采用不同結(jié)構(gòu)型式，滿足特殊要求。
3.4工作可靠性優(yōu)勢
開關(guān)磁阻電動滾筒與交流變頻器相比，功率電路采用較少的開關(guān)元件，且開關(guān)元件與電機(jī)繞組相串聯(lián)，不會發(fā)生直通短路現(xiàn)象。
4、開關(guān)磁阻電動滾筒在帶式輸送機(jī)驅(qū)動裝置上的應(yīng)用前景
鑒于開關(guān)磁阻電動滾筒具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動效率高、工作可靠、占據(jù)空間小、安裝維修方便等優(yōu)點(diǎn)，并且適合在各種惡劣環(huán)境條件下工作，所以在帶式輸送機(jī)驅(qū)動裝置上它完全可以替代一般電動滾筒而廣泛應(yīng)用于采礦、冶金、煤炭、交通、能源、糧食、煙草、化工、建材、郵電、航空、農(nóng)林、印刷、商業(yè)等各個(gè)生產(chǎn)建設(shè)領(lǐng)域。
總之，隨著開關(guān)磁阻電動滾筒設(shè)計(jì)、制造技術(shù)的不斷提高和制造材料的不斷改進(jìn)以及高新技術(shù)的引入，開關(guān)磁阻電動滾筒所涉及的應(yīng)用范圍將會越來越廣，開關(guān)磁阻電動滾筒在國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域中的作用也會越來越重要。
