[發(fā)明專利]一種具有高轉(zhuǎn)矩密度電動(dòng)滾筒的設(shè)計(jì)方法

在審

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• 申請日: 2022-10-31
• 公開（公告）號(hào): CN115549334A
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王森;包妍;鮑潔秋;閆鴻魁;孫振東;趙殿哲;王文碩;于宛弘
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽工程學(xué)院
• 主分類號(hào): H02K1/16
• 分類號(hào): H02K1/16;H02K1/2791;H02K7/14;G06F30/20
• 代理公司: 北京中政聯(lián)科專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11489
• 代理人: 熊小青

本發(fā)明提供一種具有高轉(zhuǎn)矩密度電動(dòng)滾筒的設(shè)計(jì)方法，所述電動(dòng)滾筒包括外轉(zhuǎn)子永磁驅(qū)動(dòng)電機(jī)與滾筒，所述外轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)為磁場調(diào)制永磁電機(jī)，所述設(shè)計(jì)方法包括，一、根據(jù)任務(wù)書指標(biāo)確定額定轉(zhuǎn)矩；二、根據(jù)所述電機(jī)的冷卻條件初步選取線負(fù)荷與導(dǎo)線的電流密度，根據(jù)所述電機(jī)的容量等級(jí)初步選取氣隙磁密，定子齒的磁密；三、采用場路解析法初步確定外轉(zhuǎn)子電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子以及磁鋼的結(jié)構(gòu)參數(shù)；四、根據(jù)所初步確定的定子、轉(zhuǎn)子以及磁鋼的結(jié)構(gòu)參數(shù)，在采用有限元軟件進(jìn)行仿真，可以更精確地計(jì)算電機(jī)的磁密與性能參數(shù)，并根據(jù)計(jì)算的結(jié)果微調(diào)相應(yīng)的定子、轉(zhuǎn)子以及磁鋼的結(jié)構(gòu)參數(shù)，可以節(jié)約大量的設(shè)計(jì)時(shí)間同時(shí)具備準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)結(jié)果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有高轉(zhuǎn)矩密度電動(dòng)滾筒的設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

電動(dòng)滾筒屬于一種傳送帶驅(qū)動(dòng)裝置，多工作在低速大轉(zhuǎn)矩狀態(tài)，現(xiàn)有電動(dòng)滾筒多將驅(qū)動(dòng)電機(jī)經(jīng)齒輪減速后驅(qū)動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)，此種電動(dòng)滾筒的體積與重量均較大，轉(zhuǎn)矩密度較低。直驅(qū)式電動(dòng)滾筒的驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子與滾筒固定，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)，具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低的優(yōu)點(diǎn)，但是如何使得直驅(qū)式電動(dòng)滾筒能夠穩(wěn)定工作在低速大轉(zhuǎn)矩狀態(tài)并且具備較高的效率屬于待研究的課題。

磁場調(diào)制電機(jī)具有較高的轉(zhuǎn)矩密度，由于工作原理較為復(fù)雜，目前針對磁場調(diào)制電機(jī)的設(shè)計(jì)一般是通過有限元軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，雖然有限元軟件計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確度較高，但是需要花費(fèi)大量的設(shè)計(jì)時(shí)間，在進(jìn)行電機(jī)的初始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)非常不方便，因此如何降低磁場調(diào)制電機(jī)的設(shè)計(jì)時(shí)間屬于待研究的課題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了克服以上不足，提供一種具有高轉(zhuǎn)矩密度電動(dòng)滾筒的設(shè)計(jì)方法，所述電動(dòng)滾筒包括外轉(zhuǎn)子永磁驅(qū)動(dòng)電機(jī)與滾筒，所述滾筒固定在外轉(zhuǎn)子的外周面上，所述外轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)為磁場調(diào)制永磁電機(jī)，使得電動(dòng)滾筒能夠穩(wěn)定工作在低速大轉(zhuǎn)矩狀態(tài)并且具備較高的效率，所述設(shè)計(jì)方法包括，先根據(jù)任務(wù)書指標(biāo)采用場路解析法初步確定外轉(zhuǎn)子電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子以及磁鋼的結(jié)構(gòu)參數(shù)；再根據(jù)所初步確定的定子、轉(zhuǎn)子以及磁鋼的結(jié)構(gòu)參數(shù)，在采用有限元軟件進(jìn)行仿真，可以更精確地計(jì)算電機(jī)的磁密與性能參數(shù)，并根據(jù)計(jì)算的結(jié)果微調(diào)相應(yīng)的定子、轉(zhuǎn)子以及磁鋼的結(jié)構(gòu)參數(shù)，可以節(jié)約大量的設(shè)計(jì)時(shí)間同時(shí)具備準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)結(jié)果。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種具有高轉(zhuǎn)矩密度電動(dòng)滾筒的設(shè)計(jì)方法，所述電動(dòng)滾筒包括外轉(zhuǎn)子永磁驅(qū)動(dòng)電機(jī)與滾筒，所述滾筒固定在外轉(zhuǎn)子的外周面上，所述外轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)為磁場調(diào)制永磁電機(jī)，所述設(shè)計(jì)方法包括，

(1)、根據(jù)任務(wù)書指標(biāo)確定額定轉(zhuǎn)矩T；

(2)、根據(jù)所述電機(jī)的冷卻條件初步選取線負(fù)荷A與導(dǎo)線的電流密度J，根據(jù)所述電機(jī)的容量等級(jí)初步選取氣隙磁密Bg，定子齒的磁密Bt；

(3)、根據(jù)磁場調(diào)制電機(jī)的尺寸方程確定轉(zhuǎn)子體積V_r，尺寸方程為其中，k₁＝P_r/P_s，P_r為轉(zhuǎn)子極對數(shù)，P_s為定子極對數(shù)，k₁在14-17之間進(jìn)行取值，k_ω為繞組系數(shù)，k_σ為漏磁系數(shù)，k_σ在0.4-0.6之間進(jìn)行取值，α_P為極弧系數(shù)，為功率因數(shù)；

(4)、根據(jù)電機(jī)裂比S_P確定轉(zhuǎn)子內(nèi)徑與轉(zhuǎn)子的軸向長度L_g＝D_g/S_p，S_P在0.6-0.65之間進(jìn)行取值；

(5)、計(jì)算定子齒寬W_t＝1.57D_gB_g/(P_rB_t)；