直驱电机在堆取料机行走机构中的运用

徐玉澎

摘 要：对于堆取料机行走系统的优化，可采用直驱电机技术。提出的系统改造方案，以实现一个同步电动机的控制问题，同时还可以解决原来传统系统中的各种问题，如振过大、容易受损、受不均匀等等。以此可以提高系统的运行，同时还有一个优势，即是在改造中不会对系统造成影响。

关键词：直驱；电机技术；堆取料机

引言

直驱电机的理论，出现于19世纪末，到上个世纪50年代中叶此理论已获得了更大的发展应用。直到大约90年代中期在世界上有许多公司生产的直驱电机驱动器和高速机床，已在进给机构使用。

而我们国家，对于直驱电机研究开始于上世纪的70年代左右，但是仅仅只是在控制技术、冷却方法上有所限制，而且大规模的运用一直以来比较慢。伴随着直驱电机技术的不断发展，其应用领域也在不断扩大，这些年，中国也进入到了制造业以及产业的发展、升级阶段。

1 改造前存在的主要问题

1.1 行走机构振动剧烈

堆取料机原来使用的旧设备已不能满足今天的行为需要，特别是当运行大型的现有设备，传统的电气逻辑控制方法无法实现软起动和停止或去连续对口，导致在行走过程的不连续平均和大型振动机械。并且因为整体机械振动更强烈，造成使用的多次出现的所述驱动传递构件的损坏。更严重的是，一些接缝的关键部位的焊接裂纹发生时，影响整个体系的稳定性。

1.2 行走驱动控制外围元器件经常损坏

行走电机与自耦变压器降压起动，虽然在一定程度上降低了起动电流，但是由于频繁的起动和制动，外部元件（诸如接触器，自耦变压器等）作业时往往烧毁。

2 直驱式直线电机（DDL）的主要特点

DDL电机分成直线感应电机、直线永磁平板电机、音圈电机等等，特点如下：

第一，DDL电机可实现更快、更高的速度。第二，可消除反方向间隙、中间环境所引起的不利情况，同时实现更高精度（可达纳级），对于机构定位而言是非常有利的，这可让机构定位更准，速度更快。第三，对中间传统环节省去，减少结构复杂度。同时也允许更大的行程。第四，平台可用在一个比较清洁的环境当中，如使用比较描述运动的安静滚珠丝杠系统中，因线元件是多滚珠丝杠系统，包括伺服电机驱动齿轮，螺杆，球等，传动链长度，球是一个薄和长的非刚性传输元件，当移动速度较高时，由于大惯性滚珠丝杠驱动转矩低刚度，传输错误，摩擦和磨损引起的一系列非线性的强烈反应出错的问题，从而影响所述运动平台的动态性能。

3 直驱式旋转电机（DDR）的主要特点

DDR的电动机转矩电动机可分为一帧，并无框力矩电机两大类。其主要特点如下：

第一，负载直接安装电机，延长没有直接的机械力传动，而间接的传统无法满足性能目标。第二，该驱动器是不需要维修。无磨损电机部件，也没有维修部件上。第三，具有较高的动力和卓越的驾驶控制质量。

4 直驱电机在堆取料机行走机构中的运用优势

4.1 优势

直驱电机技术在输送材料的垂直传输和处理方面的独特优点，如一个线性马达技术电动升降机在平面传输，如邮政包裹分拣传输线，各种行李分拣传输线，传输线钢生产，电气，材料处理和运输装卸，运输调度车库电器，机械加工生产线，食品生产线，制药生产线等工业加工生产线及各种检测线，以及商场医院等场合，和其他仑库的搬运、汽车库的搬运调度等。

4.2 改造方案

由于堆取料驱动马达的数量较多，若所有都进行升级由成本过高，因此，在直接驱动适用性原始驱动马达变换后进行了研究。为双速电动机原驱动电机，改造后的可以适用于直接驱动控制主要取决于电机的热量能够满足要求。如果连续工作3小时1直接驱动双速驱动电机时，会产生更多的热量在30Hz的情况下低的频率，但电机负载堆取料行走属于间歇工作负荷，电动机低速的变换后值不变，即低堆取料较短启动时间改造后没有改变负荷条件下，并由此直接驱动，并且由于原始系统冷却风扇电机是同轴的，改造后，以满足电机的需求冷却因此原来的驱动马达可以保留。选择的四极模式（17KW的功率）操作改造后的定子直接驱动，电源接线微小的变化，就可以达到控制要求。堆取料重量如何设置为763吨，转换为电动机轴的机械惯性大，其泛涡旋水平轨道上，在工作时的冲击负荷，需要频繁起动和制动，所以对于这样的端口负载，计算直接驱动器的容量，系数应适当选择大。

4.3 直驱技术的发展趋势及展望

4.3.1 直驱电机的国内发展的局限性

直驱电机具有良好运行的性能，但尚未在国内同行业中，特别是在装备制造业广泛使用。直驱电机的普遍应用是高端装备制造业的特点开发的直接驱动限制电流电机的应用，主要是由于以下两个方面：

第一，没有工业规模，成本没有价格优势，直接驱动电动机价格高得多，这是限制直接驱动马达是广泛使用的原因，在系统的定位精度10m，采用直接驱动马达的综合成本大约两倍滚珠丝杠。当然，随着精度和速度要求的提高，使用滚珠丝杠系统成本大幅增加，直接驱动电动机具有明显的优势。

第二，市场和应用的环境有所改善。直驱电机需要普及应用工程师熟悉的技术，很多企业需要一个成熟的应用经验和市场经验，这些条件都尚未公布。

4.3.2 展望

伴随我国产业结构升级、优化，直驱电机运用在堆取料机是非常重要且是一个趋势所在。相应的市场、人才等也会快速发展。在国外很多高端的直驱设备已进入中国。这对国内的生产商起到了制约的作用。我国在这方面仍是刚起步，和国际技术相比有差距，关键技术也多是外国技术，所以我们要加大有关技术的改进，做好旧机改造，实现自主开发。

5 结束语

文章对选择取料机的机行走机构作为研究对象，以使直驱电机改造进行了详细的可行性论证对直驱电机和驱动模式的方式进行了研究，并结合堆取料机的工作特点（轮轨负荷），说明了直驱电机驱动系统的优势；对于堆取料机的牵引负荷建模，完成直驱电机的设计选择。但是，由于一些外部条件的影响，如堆取料机作业现场条件比较差，这就需要保护电机能够在长期稳定的条件下保证直驱电机在恶劣的操作环境下操作，这方面，仍然需要进行分析和系统的实验研究。

参考文献

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