一種交流電子控制永磁電動機的製作方法

2023-06-04 02:07:51 2

本發明涉及一種電動機，尤其是指一種交流電子控制永磁電動機。

背景技術：

罩極電機又叫罩極式電動機，是單相交流電動機中最簡單的一種，通常採用籠型斜槽鑄鋁轉子。它根據定子外形結構的不同，又分為凸極式罩極電動機和隱極式罩極電動機。現有的罩極式電機，效率較低，所用材料較多，因此需要設計一種效率較高，用材較少的電動機。中國專利公開號CN203151265U，公開日2013年8月21日，名稱為「一種罩極式電機」的實用新型專利中公開了一種罩極式電機，包括定子和轉子，所述的轉子安裝在內孔中與定子轉動配合，轉子上設置轉軸，所述的轉軸兩端設置有軸承，軸承固定安裝在端蓋上，端蓋的橫向兩端連接有支撐腳，支架腳一側設有輔助支撐腳，所述的支撐腳、輔助支撐腳與端蓋一體成型，支撐腳和輔助支撐腳上開設有螺孔，所述的端蓋通過螺栓貫穿螺孔與定子連接固定。該專利與現有技術相比，支架腳一側設有第三支撐腳，改變傳統罩極式電機端蓋的兩點固定方式，採用三點固定，符合三角形穩定原理，使電機在重力及長期震動下不容易損壞，延長了罩極電機的使用壽命。不足之處在於，該專利仍然沒有解決罩極式電機效率較低、所用材料較多的問題。

技術實現要素：

本發明的目的是克服現有技術中罩極式電機效率較低、所用材料較多的缺點，提供一種交流電子控制永磁電動機。

本發明的目的是通過下述技術方案予以實現：

一種交流電子控制永磁電動機，包括電源模塊、電子控制電路模塊和永磁電動機本體，電子控制電路模塊包括功率開關模塊、控制模塊和轉子位置傳感器，電源模塊與功率開關模塊相連接，功率開關模塊與永磁電動機本體相連接；永磁電動機本體還與轉子位置傳感器相連接，轉子位置傳感器與控制模塊相連接，控制模塊還與功率開關模塊相連接；電源模塊、電子控制電路模塊和永磁電動機本體成一體化。電源模塊將交流電整流後變成直流電給電子控制電路供電，電子控制電路控制永磁電動機本體進行旋轉，完成電動機基本功能，相比於現有的罩極式電機，交流電子控制永磁電動機的定子的結構類似於罩極式電機的定子的結構，具有不均勻氣隙，但是交流電子控制永磁電動機的定子的結構的定子齒上沒有罩極式電機的銅製短路環。本發明的交流電子控制永磁電動機的電源模塊、電子控制電路模塊和永磁電動機本體組成一體成機電一體化，具有用材料較少，工作效率較高的特點。

作為一種優選方案，電源模塊包括整流模塊，整流模塊和交流輸入之間設置有交流電容。單相交流電壓經過整流模塊後變成直流電壓，交流電容的設置具有恆功率、恆電流的性能，且當電動機發生故障時，可保持電動機在一定的電流範圍內，防止燒壞電動機。交流電容的大小可調，可使電動機的輸入功率輸出功率按實際要求變化。

作為一種優選方案，交流電容的數量至少為2個，交流電容相互之間串聯或並聯在整流模塊和交流輸入之間。交流電容串聯或並聯的設置加上抽頭的設置可以實現電動機的輸出達到2種以上的有調速功能。

作為一種優選方案，控制模塊包括邏輯模塊，轉子位置傳感器與邏輯模塊相連接，邏輯模塊設有第一控制信號輸出埠和第二控制信號輸出埠，第一控制信號輸出埠和第二控制信號輸出埠輪流導通，第一控制信號輸出埠和第二控制信號輸出埠同時與功率開關模塊相連接。第一控制信號輸出埠和第二控制信號輸出埠輪流導通控制電信號，使電動機能持續旋轉。

作為一種優選方案，轉子位置傳感器是霍爾傳感器。

作為一種優選方案，功率開關包括MOS功率開關管Q1、MOS功率開關管Q3、MOS功率開關管Q4、MOS功率開關管Q6、與MOS功率開關管Q1匹配的開關管Q2以及與MOS功率開關管Q4匹配的開關管Q5，電源模塊的輸出正極同時連接MOS功率開關管Q1的漏極和MOS功率開關管Q4的漏極，電源模塊的輸出負極同時連接開關管Q2的發射極、MOS功率開關管Q3的源極、開關管Q5的發射極和MOS功率開關管Q6的源極，第一控制信號輸出埠同時連接開關管Q2的基極以及MOS功率開關管Q6的柵極，第二控制信號輸出埠同時連接MOS功率開關管Q3的柵極以及開關管Q5的基極，MOS功率開關管Q1的源極和MOS功率開關管Q3的漏極相連接，MOS功率開關管Q4的源極和MOS功率開關管Q6的漏極相連接，開關管Q2的集電極與MOS功率開關管Q1的柵極相連接，開關管Q5的集電極與MOS開關管Q4的柵極相連接，MOS功率開關管Q1的源極和MOS功率開關管Q3的漏極之間設有第一接入點，MOS功率開關管Q4的源極和MOS功率開關管Q6的漏極之間設有第二接入點，第一接入點和第二接入點之間設有永磁電動機本體的繞組L。

當第一控制信號輸出埠輸出信號時，電流從電源正極通過MOS功率開關管Q1、第一接入點、繞組L、第二接入點、MOS功率開關管Q6到達電源負極，形成一個迴路，在繞組L內產生一個電磁場，電動機的永磁轉子在此電磁場作用下，旋轉一個轉子磁極。此時變為第二控制信號輸入埠輸出信號，電流從電源正極通過MOS功率開關管Q4、第二接入點、繞組L、第一接入點、MOS功率開關管Q3到達電源負極，形成一個與之前迴路相反的迴路，在繞組L內產生一個與之前電磁場相反的電磁場，永磁電動機的轉子在電磁場的作用下，又旋轉一個轉子磁極，這樣循環的過程，使永磁電動機的轉子不斷旋轉從而持續輸出功率。

在本功率開關電路中，通過開關管Q2匹配MOS功率開關管Q1，通過開關管Q5匹配MOS功率開關管Q4，電路簡單且成本較低。現有技術中與橋式開關電路匹配的電路大多較為複雜，特別是在高壓條件下，需要使用專用的驅動器模塊及降壓模塊等，驅動器模塊的價格往往較高，且驅動器模塊的結構複雜元器件多，故障率也會相應的提高。

本發明的有益效果是，交流電子控制永磁電動機具有節能、省電、溫升低、體積小、重量輕、價格相對較為便宜的特點。且本發明結構簡單、易於實現。

附圖說明

圖1是本發明的一種電路原理框圖；

圖2是本發明的電源模塊的部分電路圖；

圖3是本發明轉子位置傳感器和控制模塊的部分電路圖；

圖4是本發明功率開關模塊的部分電路圖。

其中：1、電源模塊，2、電子控制電路模塊，3、永磁電動機本體，21、功率開關模塊，22、控制模塊，23、轉子位置傳感器，31、第一控制信號輸出口，32、第二控制信號輸出口。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進一步描述。

實施例：一種交流電子控制永磁電動機，其電路原理框圖如圖1所示，包括電源模塊1、電子控制電路模塊2和永磁電動機本體3，電子控制電路模塊包括功率開關模塊21、控制模塊22和轉子位置傳感器23，電源模塊與功率開關模塊相連接，功率開關模塊與永磁電動機本體相連接；永磁電動機本體還與轉子位置傳感器相連接，轉子位置傳感器與控制模塊相連接，控制模塊還與功率開關模塊相連接；電源模塊、電子控制電路模塊和永磁電動機本體成一體化。

電源模塊將交流電整流後變成直流電給電子控制電路供電，電子控制電路控制永磁電動機本體進行旋轉，完成電動機基本功能，相比於現有的罩極式電機，交流電子控制永磁電動機的定子的結構類似於罩極式電機的定子的結構，具有不均勻氣隙，但是交流電子控制永磁電動機的定子的結構的定子齒上沒有罩極式電機的銅製短路環。本發明的交流電子控制永磁電動機的電源模塊、電子控制電路模塊和永磁電動機本體組成一體成機電一體化，具有用料成本較少，工作效率較高的特點。

電源模塊的部分電路圖如圖2所示，電源模塊包括整流模塊W1，整流模塊和交流輸入之間設置有交流電容C。交流電容的數量至少為2個，交流電容相互之間串聯或並聯在整流模塊和交流輸入之間。

單相交流電壓經過整流模塊後變成直流電壓，交流電容的設置具有恆功率、恆電流的性能，且當電動機發生故障時，可保持電動機在一定的電流範圍內，防止燒壞電動機。交流電容的大小可調，可使電動機的輸入功率輸出功率按實際要求變化。交流電容串聯或並聯的設置加上抽頭的設置可以實現電動機的輸出達到2種以上的有節調速功能。

轉子位置傳感器和控制模塊的部分電路圖如圖3所示，控制模塊包括邏輯模塊，所述的轉子位置傳感器H與邏輯模塊W2相連接，邏輯模塊設有第一控制信號輸出埠31和第二控制信號輸出埠32，第一控制信號輸出埠和第二控制信號輸出埠輪流導通，第一控制信號輸出埠和第二控制信號輸出埠同時與功率開關模塊相連接。轉子位置傳感器是霍爾傳感器。

功率開關模塊的部分電路圖如圖4所示，功率開關包括MOS功率開關管Q1、MOS功率開關管Q3、MOS功率開關管Q4、MOS功率開關管Q6、與MOS功率開關管Q1匹配的開關管Q2以及與MOS功率開關管Q4匹配的開關管Q5，電源模塊的輸出正極同時連接MOS功率開關管Q1的漏極和MOS功率開關管Q4的漏極，電源模塊的輸出負極同時連接開關管Q2的發射極、MOS功率開關管Q3的源極、開關管Q5的發射極和MOS功率開關管Q6的源極，第一控制信號輸出埠同時連接開關管Q2的基極以及MOS功率開關管Q6的柵極，第二控制信號輸出埠同時連接MOS功率開關管Q3的柵極以及開關管Q5的基極，MOS功率開關管Q1的源極和MOS功率開關管Q3的漏極相連接，MOS功率開關管Q4的源極和MOS功率開關管Q6的漏極相連接，開關管Q2的集電極與MOS功率開關管Q1的柵極相連接，開關管Q5的集電極與MOS開關管Q4的柵極相連接，MOS功率開關管Q1的源極和MOS功率開關管Q3的漏極之間設有第一接入點，MOS功率開關管Q4的源極和MOS功率開關管Q6的漏極之間設有第二接入點，第一接入點和第二接入點之間設有永磁電動機本體的繞組L。

當第一控制信號輸出埠輸出信號時，電流從電源正極通過MOS功率開關管Q1、第一接入點、繞組L、第二接入點、MOS功率開關管Q6到達電源負極，形成一個迴路，在繞組L內產生一個電磁場，電動機的永磁轉子在此電磁場作用下，旋轉一個轉子磁極。此時變為第二控制信號輸入埠輸出信號，電流從電源正極通過MOS功率開關管Q4、第二接入點、繞組L、第一接入點、MOS功率開關管Q3到達電源負極，形成一個與之前迴路相反的迴路，在繞組L內產生一個與之前電磁場相反的電磁場，永磁電動機的轉子在電磁場的作用下，又旋轉一個轉子磁極，這樣循環的過程，使永磁電動機的轉子不斷旋轉從而持續輸出功率。

在本功率開關電路中，通過開關管Q2匹配MOS功率開關管Q1，通過開關管Q5匹配MOS功率開關管Q4，電路簡單且成本較低。現有技術中與橋式開關電路匹配的電路大多較為複雜，特別是在高壓條件下，需要使用專用的驅動器模塊及降壓模塊，驅動器模塊的價格往往較高，且驅動器模塊的結構複雜元器件多，故障率也會相應的提高。