專利名稱：一種低速大力矩電動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及低速大力矩電動機。
在食品加工、化工、建筑等行業(yè)經(jīng)常需要低速大力矩驅(qū)動，為了得到低速大力矩，以往最常用的是采用齒輪減速裝置，這樣不僅使整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、制造工藝復雜化，增加了體積和重量，而且由于齒輪的齒隙、齒形加工、磨損等因素的影響，使整個系統(tǒng)的精度和可靠性降低，轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，噪聲大且效率低。另外也有采用傳統(tǒng)的電磁減速式電動機，這種電動機定子采用交流分布繞組，制造工藝復雜，耗銅多、成本高，且力能指標不高。
本實用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低、運行安全可靠，可實現(xiàn)無級調(diào)速，力矩大的低速大力矩電動機。
本實用新型提供的低速大力矩電動機是由電動機本體和控制電路二部分組成，其電動機本體包括凸極式定子鐵心，隱極式轉(zhuǎn)子鐵心，轉(zhuǎn)子無繞組，每個定子凸極上具有若干個小齒，設(shè)定子凸極小齒總數(shù)為Z1，轉(zhuǎn)子齒總數(shù)為Z2，則定、轉(zhuǎn)子齒數(shù)滿足Z2＝Z1±Pv，Pv為等效極對數(shù)，在定子每個凸極上裝有集中線圈，將空間互差360°電角度的Pv個定子凸極上的線圈順極性串聯(lián)成為一個線圈組，電動機的每一相繞組是由空間互差180°電角度的兩個線圈組的末端接在一起而構(gòu)成，所說的控制電路包括整流電路，含有功率管T1～T6和續(xù)流二極管DA、DB、DC的橋式逆變電路，控制與環(huán)分電路及驅(qū)動與隔離電路，整流電路輸出接逆變電路，逆變電路的上橋功率管T1、T3、T5的漏極分別與電動機三相繞組的一端A+、B+、C+相連，下橋功率管T4、T6、T2的源極分別與三相繞組的另一端A-、B-、C-相連，續(xù)流二極管DA、DB、DC分別接于同一橋臂的上、下橋功率管之間，其正極接下橋功率管的源極，負極接上橋功率管的漏極，控制與環(huán)分電路輸出的六個環(huán)形脈沖信號經(jīng)驅(qū)動與隔離電路形成觸發(fā)脈沖G1～G6分別輸給功率管T1～T6的柵極。
工作時，由控制與環(huán)分電路產(chǎn)生滿足電機三相繞組導通規(guī)律以及轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)向要求的六個環(huán)形脈沖信號，經(jīng)過驅(qū)動與隔離電路形成六個觸發(fā)脈沖，按電機導通規(guī)律分別觸發(fā)六個功率管，使電機正常運轉(zhuǎn)。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步描述。


圖1是電動機本體的一種定、轉(zhuǎn)子鐵心示意圖；圖2是圖1電動機的相繞組構(gòu)成示意圖3是本實用新型的控制電路圖；圖4是控制與環(huán)分電路的一種具體實例。
本實用新型是由電動機本體和控制電路二部分組成，其電動機本體參見圖1所示實例，此例電動機的等效極對數(shù)Pv＝2，定子鐵心I具有12個凸極，設(shè)每個凸極具有5個小齒IV，定子凸極的小齒總數(shù)為Z1＝60，隱極式轉(zhuǎn)子鐵心II無繞組，轉(zhuǎn)子齒總數(shù)Z2＝Z1＋Pv＝62，在定子各凸極上套置有集中線圈III，將空間互差360°電角度的2個定子凸極上的線圈順極性串聯(lián)成為一個線圈組，該電機在空間360°電角度內(nèi)分別有線圈1#和7#，4#和10#、3#和9#、6#和12#、5#和11#、2#和8#順串組成六個線圈組，其首端標號依次為A+、A-、B+、B-、C+C-，將空間互差180°電角度的兩個線圈組的末端接在一起構(gòu)成一相繞組，如圖2所示得三相繞組，末端分別為A0、B0、C0。
控制電路見圖3所示，它包括整流電路V，逆變電路VI，控制與環(huán)分電路VII及驅(qū)動與隔離電路VIII，這里，整流電路是由二極管D1～D6和濾波電路C1、C2構(gòu)成的三相橋式/單相倍壓電路，工頻交流電經(jīng)整流電路整流成直流Ud輸入逆變電路，逆變電路具有功率管T1～T6構(gòu)成的六個橋臂，功率管可以是MOSFET或IGBT或GTR，其上橋T1、T3、T5的漏極分別接電機三相繞組的A+、B+、C+端，下橋T4、T6、T2的源極分別接電機三相繞組的A-、B-、C-端，通常為改善續(xù)流波形，最好如圖所示，使接于同一橋臂的上橋漏極與下橋源極之間的續(xù)流二極管DA、DB、DC分別串聯(lián)電阻RA、RB、RC，功率管T1～T6的柵極控制信號G1～G6，由控制與環(huán)分電路輸出的環(huán)形脈沖信號g1～g6經(jīng)驅(qū)動與隔離電路形成觸發(fā)脈沖G1～G6一一對應(yīng)提供。其驅(qū)動與隔離電路可以采用集成電路IR2110或IR2130，控制與環(huán)分電路可以采用單片機或者也可以由v/f變換電路，計數(shù)器和存貯器EPROM組成，在圖4所示實例中，v/f變換電路是由集成電路LM331及阻容元件構(gòu)成，計數(shù)器采用集成電路4516，存貯器EPROM采用27C64，v/f變換電路將來自電位器W1的轉(zhuǎn)速給定信號Vin轉(zhuǎn)換成頻率，然后由集成電路4516進行計數(shù)，其輸出作為存貯器EPROM(如27C64)的地址碼，EPROM對應(yīng)存貯單元中存放有三相繞組導通規(guī)律的編碼，其輸出脈沖g1～g6決定了三相繞組的導通狀態(tài)。改變轉(zhuǎn)速給定電位器W1的輸出信號Vin，就可改變v/f電路的輸出頻率f0，而實現(xiàn)變頻無級調(diào)速。當計數(shù)器v/D＝1時為加計數(shù)，v/D＝0時為減計數(shù)，則改變計數(shù)器4516的v/D狀態(tài)，即可改變轉(zhuǎn)向。改變EPROM中的編碼，即可獲得不同的導通規(guī)律。由于電機三相繞組與逆變電路的上述接法特點，使每相繞組中的電流是正向電流從每相繞組的正線圈組A+、B+、C+流通，負向電流從每相繞組的負線圈組A-、B-、C-流通，因此可獲得大的直流分量磁場而輸出大的力矩。圖4中的4516和27C64也可用一片觸發(fā)器74175代替。
本實用新型的低速大力矩電動機可為接三相交流電源的三相電機，或為接單相電源的單相電機，當接三相電源時，將整流電路中E、G連接，H、K連接，N懸空，A、B、C端接三相電源，當接單相電源時，將C、A連接，B、N連接，G、H懸空，A、B端接單相電源。
本實用新型的低速大力矩電動機轉(zhuǎn)子無繞組，定子采用集中繞組，其結(jié)構(gòu)簡單，成本低，通過改變控制電路中的轉(zhuǎn)速給定電位器輸出，即可改變轉(zhuǎn)速，使用很方便，該電機沒有高速轉(zhuǎn)動和容易磨損的部件，運行安全可靠，由于電機繞組與逆變電路的接法特點，能使電機輸出大力矩，試驗表明，該電動機的轉(zhuǎn)速可從每分鐘幾轉(zhuǎn)到幾百轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩從幾個牛米到幾百個牛米。
權(quán)利要求1.一種低速大力矩電動機，其特征在于它是由電動機本體和控制電路二部分組成，其電動機本體包括凸極式定子鐵心[I]，隱極式轉(zhuǎn)子鐵心[II]，轉(zhuǎn)子無繞組，每個定子凸極上具有若干個小齒[IV]，設(shè)定子凸極小齒總數(shù)為Z1，轉(zhuǎn)子齒總數(shù)為Z2，則定、轉(zhuǎn)子齒數(shù)滿足Z2＝Z1±Pv，Pv為等效極對數(shù)，在定子每個凸極上裝有集中線圈[III]，將空間互差360°電角度的Pv個定子凸極上的線圈順極性串聯(lián)成為一個線圈組，電動機的每一相繞組是由空間互差180°電角度的兩個線圈組的末端接在一起而構(gòu)成，所說的控制電路包括整流電路[V]，含有功率管[T1～T6]和續(xù)流二極管[DA、DB、DC]的橋式逆變電路[VI]，控制與環(huán)分電路[VII]及驅(qū)動與隔離電路[VIII]，整流電路輸出接逆變電路，逆變電路的上橋功率管[T1、T3、T5]的漏極分別與電動機三相繞組的一端[A+、B+、C+]相連，下橋功率管[T4、T6、T2]的源極分別與三相繞組的另一端[A-、B-、C-]連，續(xù)流二極管[DA、DB、DC]分別接于同一橋臂的上、下橋功率管之間，其正極接下橋功率管的源極，負極接上橋功率管的漏極，控制與環(huán)分電路輸出的六個環(huán)形脈沖信號經(jīng)驅(qū)動與隔離電路形成觸發(fā)脈沖[G1～G6]分別輸給功率管[T1～T6]的柵極。
2.按權(quán)利要求1所述的低速大力矩電動機，其特征是接于逆變電路同一橋臂的上、下橋功率管之間的續(xù)流二極管[DA、DB、DC]分別串接電阻[R4、RB、RC]。
3.按權(quán)利要求1所述的低速大力矩電動機，其特征是整流電路是三相橋式/單相倍壓整流電路。
4.按權(quán)利要求1所述的低速大力矩電動機，其特征是控制與環(huán)分電路是由v/f變換電路，計數(shù)器和存貯器EPROM組成。
5.按權(quán)利要求1所述的低速大力矩電動機，其特征是驅(qū)動與隔離電路是集成電路IR2110或IR2130。
專利摘要本實用新型是由定子為凸極,轉(zhuǎn)子為隱極無繞組的電機本體和具有整流電路、逆變電路、控制與環(huán)分電路及驅(qū)動與隔離電路的控制電路二部分組成。每相繞組的一端與逆變電路的上橋功率管漏極相連,另一端與下橋功率管的源極相連,工作時,由控制與環(huán)分電路產(chǎn)生滿足電機三相繞組導通規(guī)律以及轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)向要求的六個脈沖信號,經(jīng)驅(qū)動與隔離電路觸發(fā)逆變電路六個功率管,使電機正常運轉(zhuǎn)。它結(jié)構(gòu)簡單、成本低、運行安全可靠,輸出力矩大,可實現(xiàn)無級調(diào)速。
文檔編號H02K19/06GK2469606SQ0120595
公開日2002年1月2日 申請日期2001年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月27日
發(fā)明者林瑞光, 史涔溦, 邱建琪, 陳永校 申請人:浙江大學