皮帶傳送機和電磁驅動器的制造方法
【專利說明】皮帶傳送機和電磁驅動器
[0001]背景
[0002]本發明總體上涉及動力驅動的傳送機，并且更具體而言，涉及由分開地容納的定子和轉子驅動的皮帶傳送機。
[0003]傳送帶通常由以下各項驅動:鏈輪、滾筒、或安裝在一個驅動軸上的滑輪，該驅動軸通過一個電動機經由一個減速齒輪、一個鏈輪-鏈條系統、或一個皮帶-滑輪系統來旋轉。這些標準部件為碎片和其他污染物提供了許多藏身之處。在食品加工行業中，藏匿污染物和細菌是有問題的。此外，減速齒輪發生磨損并且需要潤滑。
[0004]概述
[0005]體現本發明的特征的一個傳送帶驅動器包括安裝到具有一個軸線的一個驅動軸上的一個轉子。具有一個外周驅動表面的一個驅動元件由該驅動軸支撐。被適配成接合一個傳送帶的該外周驅動表面與該轉子同軸。一個定子跨圍繞該轉子部分地延伸的間隙與該轉子分開。該定子跨間隙產生一個行進磁通波，該行進磁通波與該轉子相互作用并且引起該轉子旋轉該驅動軸以及該外周驅動表面，以便驅動一個接合的傳送帶。
[0006]在另一個方面，體現本發明的特征的一個傳送機包括通過一個驅動軸繞其軸線旋轉的一個驅動表面。一個傳送帶被該驅動表面接合以便使該皮帶前進。密封在一個轉子殼體內的一個轉子聯接到該驅動軸上。跨間隙與該轉子間隔開的一個定子被密封在一個定子殼體中。該轉子殼體和該定子殼體都是由非磁性的且非導電的材料制成的。該定子跨間隙產生一個行進磁通波，該行進磁通波與該轉子相互作用以引起該轉子旋轉該驅動軸以及該驅動表面，以便使該傳送帶前進。
[0007]附圖簡述
[0008]本發明的這些方面和特征以及其優點在以下說明、所附權利要求以及附圖中進行更詳細的描述，在附圖中:
[0009]圖1a是體現本發明的特征的一個傳送帶驅動器中可使用的一個定子的等距視圖；
[0010]圖1b是一個驅動系統的一個版本的等距視圖，該驅動系統使用如圖1a中的一個定子以及一個驅動滾筒中的一個導電條轉子；
[0011]圖1c是圖1b的該驅動系統的一個可替代版本的等距視圖，該驅動系統具有支持該驅動滾筒中的轉子條的鋼反應條；
[0012]圖1d是用端蓋密封的圖1b的該驅動系統的等距視圖；
[0013]圖2是使用如圖1a中的一個定子的一個傳送機系統的等距視圖，該定子被密封在該滾筒下方的一個殼體中并且壓靠在一個傳送帶的外表面上；
[0014]圖3是如圖2中的但具有密封在該滾筒后方的一個殼體中的該定子的一個傳送機系統的等距視圖；
[0015]圖4是如圖3中的具有一個專用位置限制器的一個傳送機系統的等距視圖；
[0016]圖5是一個中心驅動傳送機的等距視圖，該中心驅動傳送機具有如圖1a中的安裝在皮帶返回路徑下方的一個殼體中的一個定子；
[0017]圖6是如圖5中的一個傳送機的等距視圖，其中，該定子殼體設置在返回路徑上方；
[0018]圖7是具有如圖3中的一個驅動系統的一個傳送機的等距視圖；
[0019]圖8a是如圖2中的但具有取代一個滾筒容納該轉子的鏈輪的一個驅動系統的等距視圖；
[0020]圖Sb是如圖8a中的具有該轉子中的永磁體的一個驅動系統的等距視圖；
[0021]圖8c是如圖8b中的一個驅動系統的等距視圖，其中這些永磁體被安排成海爾貝克陣列(Halbach arrays)；
[0022]圖9a是如圖8a中的一個鏈輪驅動系統的等距視圖，其中該轉子和定子與驅動鏈輪軸向間隔開；
[0023]圖9b是如圖9a中的具有完全包圍該轉子的一個定子的一個鏈輪驅動系統的等距視圖；
[0024]圖9c是如圖9a中的一個鏈輪驅動系統的等距視圖，其中該轉子是一個導電圓盤；圖9d是如圖9a中的一個鏈輪驅動系統的等距視圖，其中該轉子是由一個雙面定子驅動的一個導電圓柱體；
[0025]圖9e是圖9b的該鏈輪驅動系統的定子末端的等距視圖，其中出于清潔已從該殼體去除該轉子殼體；并且
[0026]圖9f是如圖9c中的一個鏈輪驅動系統的等距視圖，該鏈輪驅動系統具有一個導電圓盤轉子并且其中一個單面定子容納在一個最小殼體中。
[0027]詳細描述
[0028]圖1a中示出了體現本發明的特征的可用在一個皮帶傳送機驅動器中的一個彎曲的直線感應定子。定子10具有一個芯體12，該芯體可以由一個實心金屬件或金屬層壓件制成。磁極14從該芯體徑向延伸至限定一個圓的弧的外部磁極表面16。纏繞在磁極14周圍的線圈18形成電磁體，這些電磁體通過一個交流電供能，以便產生通過磁極面16的一個磁通波。該磁通波在一個方向或另一個方向上從磁極行進到磁極。(為清楚起見，圖1a中示出了這些磁極的僅一個上的線圈。)
[0029]與大多數電機的定子不同，圖1a中的定子10未構成一個完整的360°圓。替代地，該定子僅在約90°的一個弧上延伸。事實上，與一個常規的電機定子相比，該定子更像是一個彎曲的直線感應定子。
[0030]圖1b示出了圖1a中與一個轉子20相關聯的定子10，該轉子由多個轉子條22組成，該多個轉子條以規則隔開的周向間隔嵌入在一個驅動元件如一個滾筒24的內部中。轉子條22通過圍繞該轉子部分地延伸的一個間隙26與定子磁極面16分開。來自定子磁極的磁通穿過該間隙，并且誘導導電轉子條中的電流，該電流產生與定子場相互作用的一個磁場。合力引起該電機旋轉，并且追蹤(chase)定子的行進磁場。滾筒24具有一個光滑的圓柱形外周表面28。外表面中按規則間距排列的軸向狹槽30形成驅動面32，該驅動面可以驅動一個傳送帶上的驅動接收表面。或者，外部驅動表面可以是光滑的、不被槽中斷的，以用于摩擦地接合并且驅動一個拉緊的扁平皮帶。
[0031]在圖1c中，優選地由鋁或另一種導電材料制成的轉子條22由反扭矩條34支持，以便增大通量密度和驅動力，該反扭矩條可以由一種鐵質材料如鋼制成。(如在整個說明書以及權利要求書中所使用，術語“導電的”以及“非導電的”指代導電性。)如圖1d中所示，該轉子被密封在由外周驅動表面28形成的一個轉子殼體36以及該殼體的每端處的端蓋38中。該轉子殼體被安裝在從這些端蓋向外延伸的一個驅動軸40上。該轉子與該外周驅動表面彼此同軸，并且與該驅動軸的軸線42同軸。該外周驅動表面由一種非磁性的且非導電的材料如塑料制成，以免干擾行進磁場或在該驅動表面中誘導電流。
[0032]圖2示出了具有封裝在如圖1d中的一個轉子殼體36中的一個轉子的一個皮帶驅動器。該定子密封在一個非磁性的且非導電的定子殼體44中。該定子殼體具有大體光滑的容易清潔的外表面。一個傳送帶46具有沿形成在皮帶的內側上的規則隔開的齒50的一側的驅動面48。這些齒接收在滾筒36的外周驅動表面28中的狹槽52中。驅動面32限定該槽與驅動面48嚙合以便使皮帶在帶行進方向54上向前移動。傳送帶46穿過定子殼體44與轉子殼體36之間的間隙26。定子殼體44提供抵靠該傳送帶的一個凹形支承表面47，以便確保皮帶的一個驅動面48恰好在該皮帶從該滾筒離開的退出點56之前的一個位置處被滾筒36的一個驅動面32接合。以此方式，該定子殼體還充當一個低張力、正向驅動的傳送帶的一個位置限制器。
[0033]圖3示出了安裝在轉子滾筒36后方的一個定子殼體58。在這種不同于圖2的構型中，皮帶46不穿過間隙26。為此，該間隙可以是更窄的，這改善了從該定子到該轉子的磁通量的耦合。此外，定子殼體58可以形成為傳送機傳送路徑的一個延伸部。圖2和圖3中的定子殼體44、58各自具有臂60、61，這些臂附接到驅動軸40上以便維持轉子與定子之間的一個固定的間隙寬度。由于圖3中的定子殼體58不接觸皮帶46，它的凹面62無法充當一個位置限制器。圖4中示出了圖3中的該定子殼體的一個修改版本，其中一個位置限制器64附接到定子殼體58的臂61的遠端上。該位置限制器的凹形內表面66抵靠在皮帶46上，并且維持皮帶齒50恰好在皮帶從該滾筒離開的退出點56之前與滾筒36的驅動面32接合。位置限制器64通過支腿68連接到臂61上。
[0034]圖5和圖6示出了由返回路徑中而非如圖2-4中的傳送路徑的一端的一個驅動單元驅動的傳送帶46。在圖5中，定子殼體70安裝在滾筒36下方，其中該皮帶穿過定子-轉子間隙26。在圖6中，定子殼體70’安裝在滾筒36上方，并且皮帶46不前進通過較窄間隙26’。定子殼體70’可以與該傳送路徑一體成型。在該滾筒的入口之前以及出口之后的緩沖輥72增加了纏繞在該滾筒周圍的皮帶的周向范圍。
[0035]圖7示出了一個完整的傳送機系統，其中如圖3中的一個定子殼體58安裝在傳送路徑的一端處。一個電機控制器74通過信號線76向殼體58中的定子發送電機控制信號，以便控制磁通波、轉子和滾筒36的旋轉、以及皮帶速度和方向。電機控制器74’能夠可替代地安裝在定子殼體58中(如圖3中所示)，從而僅需要交流(ac)電力線的連接。可以經由一個無線RF鏈路75或其他遙控裝置來遠程操作和監控該電機控制器。這將進一步地改善傳送機的衛生質量。
[0036]替代使用一個滾筒作為驅動元件和轉子殼體，圖8a_8c中的電磁驅動器使用較窄的鏈輪(sprocket wheels)來容納這些轉子。在圖8a中，該轉子包括一系列導電板78，這些導電板嵌入在安裝在一個驅動