1、引言
固定式和移動式帶式輸送機驅動裝置的形式有三種，一種形式是電動機和減速器在驅動滾筒之外的分離式驅動裝置，一種形式是減速器在滾筒體內、電動機在滾筒體外的外裝式驅動裝置，一種形式是將電動機和減速器共同置于滾筒體內的內裝式驅動裝置，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”。這三種形式的驅動裝置無論哪一種方式均是由電動機、減速器和驅動滾筒三部分組成。
開關磁阻電動滾筒作為固定式或移動式帶式輸送機驅動裝置而言，它完全不同于以上三種形式的驅動裝置。開關磁阻電動滾筒實質上就是一個外轉子開關磁阻電動機，開關磁阻電動機的外轉子即為驅動滾筒，它集電動機與驅動滾筒于一體，完全省掉了減速器，具有結構緊湊、安裝空間小、維修簡單方便的特點。
開關磁阻電動滾筒及其控制器一起構成了完整的開關磁阻電動滾筒驅動裝置，該驅動裝置為典型的機電一體化產品，它完全具有開關磁阻電動機調速系統的各種功能。
2、開關磁阻電動滾筒驅動裝置
2.1開關磁阻電動滾筒驅動裝置組成
開關磁阻電動滾筒驅動裝置由開關磁阻電動滾筒、功率電路、轉子位置檢測器、電流檢測和控制單元等組成，其框圖如圖1所示。
2.2開關磁阻電動滾筒工作原理
開關磁阻電動滾筒實質上為一個外轉子開關磁阻電動機，其定轉子均為凸極齒槽結構，定子上有若干集中繞組，轉子上無繞組無鼠籠。圖2為36/24極開關磁阻電動滾筒徑向結構剖面。定子有36個齒極，轉子有24個齒極，每個定子齒極設有一個線圈，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。當某相繞組通電時，將產生一個使領近轉子齒與該相繞組軸A -B-C -A)，則可使轉子順時針連續旋轉，改變通電次序(如A-C-B-A)，可使轉子逆時針連續旋轉。
為了檢測電動滾筒轉子的瞬時位置和轉速，在滾筒內部裝有轉子位置檢測器。轉子位置檢器是開關磁阻電動滾筒的重要特征部件，它由與轉子形狀和齒數均相同的轉子模擬盤和光電傳感器兩部分組成，它實時檢測轉子的位置，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，耐熱性能好，壽命長。
開關磁阻電動滾筒內部設有電磁抱閘系統，該抱閘系統為斷電抱閘，用于防止帶式輸送機上運物料時電源突然斷電導致帶式輸送機反向運行情況的發生。
電機定子固定在滾筒軸和安裝座上，轉子固定在滾筒內表面上。滾筒軸為空心軸，電機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，對電機定子繞組進行冷卻。
2.3功率電路原理
功率電路如圖3所示，三相交流電源經二極管整流橋V轉換為直流電源，6個IGBT功率開關和續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。當一相功率開關(如T，T')導通時，經端子(A，A')向電動滾筒繞組(A組)通電。當功率開關關斷時，該繞組通過續流二極管(D，D')向電容C續流和回饋能量，并使電流迅速降至零。這里功率開關同電動滾筒繞組相串聯，避免了橋式逆變電路（如變頻器）易發生上下橋臂元件直通短路的危險，故功率電路工作可靠性高，保護電路也隨之簡化。所有功率元件安裝在散熱板上，結構緊湊，散熱效果好。
2.4控制電路原理
開關磁阻電動滾筒控制器的控制電路由一個單片機及外圍數字，模擬電路組成，其作用是根據給定信號和電動滾筒實際運行情況連續調節輸出信號，通過驅動電路和功率電路改變電動滾筒的通電，使之達到規定的運行要求。其邏輯框圖如圖4所示。
由圖4可知，開關磁阻電動滾筒驅動系統屬速度、電流雙閉環調速系統。通過脈沖寬度調制電路調節加于電動滾筒繞組上的電壓和電流，實現調速和穩速的目的，通過邏輯電路改變繞組通電相序以改變電動滾筒的轉向，并通過改變換向角度達到電動滾筒的電動或制動工作狀態。電流限幅電路則改善了電動滾筒轉動的平穩性，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和自診斷功能。由于單片機程序的可修改性，所以可方便地滿足機械負載對電動滾筒運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、轉速信號及故障信號等，操作人員一目了然。顯示一般用數碼管、發光管或液晶漢顯來實現。
3、開關磁阻電動滾筒在帶式輸送機驅動裝置上的應用優勢
開關磁阻電動滾筒作為一種新型驅動裝置，在帶式輸送機驅動裝置上的應用中具有滾筒結構、性能、應用和可靠性方面的優勢。
3,1滾筒結構優勢
開關磁阻電動滾筒實質上為一個外轉子開關磁阻電動機，其定子上有若干集中繞組，而轉子上無繞組無鼠籠，因此，其轉子具有絕緣強度好，各相繞組無重迭，不易發生相間短路；不怕熱，不會發生斷條現象}機械強度高，適應沖擊負載，適應高速運行；轉動慣量低，有快速的動態響應。
3.2性能優勢
開關磁阻電動滾筒起動轉矩大電流小，如30%起動電流時150%起動轉矩I起動次數無限制，適應頻繁起動制動和正反轉；綜合效率高，在轉速和轉矩大范圍變化時均保持較高的效率。易于實現電動和制動運行狀態轉換，實現四象限運行；自身構成自同步系統，在過載和堵轉時不會失步，并保持穩定運行。
3.3應用優勢
開關磁阻電動滾筒可方便實現各種機械特性，可根據需要改變機械特性的軟硬，能構成恒速系統或轉矩調節系統；方便實現2臺或多臺開關磁阻電動滾筒的同步運行，并使之輸出轉矩基本一致；可采用不同結構型式，滿足特殊要求。
3.4工作可靠性優勢
開關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元件，且開關元件與電機繞組相串聯，不會發生直通短路現象。
4、開關磁阻電動滾筒在帶式輸送機驅動裝置上的應用前景
鑒于開關磁阻電動滾筒具有結構簡單、傳動效率高、工作可靠、占據空間小、安裝維修方便等優點，并且適合在各種惡劣環境條件下工作，所以在帶式輸送機驅動裝置上它完全可以替代一般電動滾筒而廣泛應用于采礦、冶金、煤炭、交通、能源、糧食、煙草、化工、建材、郵電、航空、農林、印刷、商業等各個生產建設領域。
總之，隨著開關磁阻電動滾筒設計、制造技術的不斷提高和制造材料的不斷改進以及高新技術的引入，開關磁阻電動滾筒所涉及的應用范圍將會越來越廣，開關磁阻電動滾筒在國民經濟各個領域中的作用也會越來越重要。
