专利名称：一种低速大力矩电动机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及低速大力矩电动机。
在食品加工、化工、建筑等行业经常需要低速大力矩驱动，为了得到低速大力矩，以往最常用的是采用齿轮减速装置，这样不仅使整个系统的结构、制造工艺复杂化，增加了体积和重量，而且由于齿轮的齿隙、齿形加工、磨损等因素的影响，使整个系统的精度和可靠性降低，转速不稳定，噪声大且效率低。另外也有采用传统的电磁减速式电动机，这种电动机定子采用交流分布绕组，制造工艺复杂，耗铜多、成本高，且力能指标不高。
本实用新型的目的是提供一种结构简单、成本低、运行安全可靠，可实现无级调速，力矩大的低速大力矩电动机。
本实用新型提供的低速大力矩电动机是由电动机本体和控制电路二部分组成，其电动机本体包括凸极式定子铁心，隐极式转子铁心，转子无绕组，每个定子凸极上具有若干个小齿，设定子凸极小齿总数为Z1，转子齿总数为Z2，则定、转子齿数满足Z2＝Z1±Pv，Pv为等效极对数，在定子每个凸极上装有集中线圈，将空间互差360°电角度的Pv个定子凸极上的线圈顺极性串联成为一个线圈组，电动机的每一相绕组是由空间互差180°电角度的两个线圈组的末端接在一起而构成，所说的控制电路包括整流电路，含有功率管T1～T6和续流二极管DA、DB、DC的桥式逆变电路，控制与环分电路及驱动与隔离电路，整流电路输出接逆变电路，逆变电路的上桥功率管T1、T3、T5的漏极分别与电动机三相绕组的一端A+、B+、C+相连，下桥功率管T4、T6、T2的源极分别与三相绕组的另一端A-、B-、C-相连，续流二极管DA、DB、DC分别接于同一桥臂的上、下桥功率管之间，其正极接下桥功率管的源极，负极接上桥功率管的漏极，控制与环分电路输出的六个环形脉冲信号经驱动与隔离电路形成触发脉冲G1～G6分别输给功率管T1～T6的栅极。
工作时，由控制与环分电路产生满足电机三相绕组导通规律以及转速与转向要求的六个环形脉冲信号，经过驱动与隔离电路形成六个触发脉冲，按电机导通规律分别触发六个功率管，使电机正常运转。
以下结合附图对本实用新型作进一步描述。
图1是电动机本体的一种定、转子铁心示意图；图2是图1电动机的相绕组构成示意图3是本实用新型的控制电路图；图4是控制与环分电路的一种具体实例。
本实用新型是由电动机本体和控制电路二部分组成，其电动机本体参见图1所示实例，此例电动机的等效极对数Pv＝2，定子铁心I具有12个凸极，设每个凸极具有5个小齿IV，定子凸极的小齿总数为Z1＝60，隐极式转子铁心II无绕组，转子齿总数Z2＝Z1＋Pv＝62，在定子各凸极上套置有集中线圈III，将空间互差360°电角度的2个定子凸极上的线圈顺极性串联成为一个线圈组，该电机在空间360°电角度内分别有线圈1#和7#，4#和10#、3#和9#、6#和12#、5#和11#、2#和8#顺串组成六个线圈组，其首端标号依次为A+、A-、B+、B-、C+C-，将空间互差180°电角度的两个线圈组的末端接在一起构成一相绕组，如图2所示得三相绕组，末端分别为A0、B0、C0。
控制电路见图3所示，它包括整流电路V，逆变电路VI，控制与环分电路VII及驱动与隔离电路VIII，这里，整流电路是由二极管D1～D6和滤波电路C1、C2构成的三相桥式/单相倍压电路，工频交流电经整流电路整流成直流Ud输入逆变电路，逆变电路具有功率管T1～T6构成的六个桥臂，功率管可以是MOSFET或IGBT或GTR，其上桥T1、T3、T5的漏极分别接电机三相绕组的A+、B+、C+端，下桥T4、T6、T2的源极分别接电机三相绕组的A-、B-、C-端，通常为改善续流波形，最好如图所示，使接于同一桥臂的上桥漏极与下桥源极之间的续流二极管DA、DB、DC分别串联电阻RA、RB、RC，功率管T1～T6的栅极控制信号G1～G6，由控制与环分电路输出的环形脉冲信号g1～g6经驱动与隔离电路形成触发脉冲G1～G6一一对应提供。其驱动与隔离电路可以采用集成电路IR2110或IR2130，控制与环分电路可以采用单片机或者也可以由v/f变换电路，计数器和存贮器EPROM组成，在图4所示实例中，v/f变换电路是由集成电路LM331及阻容元件构成，计数器采用集成电路4516，存贮器EPROM采用27C64，v/f变换电路将来自电位器W1的转速给定信号Vin转换成频率，然后由集成电路4516进行计数，其输出作为存贮器EPROM(如27C64)的地址码，EPROM对应存贮单元中存放有三相绕组导通规律的编码，其输出脉冲g1～g6决定了三相绕组的导通状态。改变转速给定电位器W1的输出信号Vin，就可改变v/f电路的输出频率f0，而实现变频无级调速。当计数器v/D＝1时为加计数，v/D＝0时为减计数，则改变计数器4516的v/D状态，即可改变转向。改变EPROM中的编码，即可获得不同的导通规律。由于电机三相绕组与逆变电路的上述接法特点，使每相绕组中的电流是正向电流从每相绕组的正线圈组A+、B+、C+流通，负向电流从每相绕组的负线圈组A-、B-、C-流通，因此可获得大的直流分量磁场而输出大的力矩。图4中的4516和27C64也可用一片触发器74175代替。
本实用新型的低速大力矩电动机可为接三相交流电源的三相电机，或为接单相电源的单相电机，当接三相电源时，将整流电路中E、G连接，H、K连接，N悬空，A、B、C端接三相电源，当接单相电源时，将C、A连接，B、N连接，G、H悬空，A、B端接单相电源。
本实用新型的低速大力矩电动机转子无绕组，定子采用集中绕组，其结构简单，成本低，通过改变控制电路中的转速给定电位器输出，即可改变转速，使用很方便，该电机没有高速转动和容易磨损的部件，运行安全可靠，由于电机绕组与逆变电路的接法特点，能使电机输出大力矩，试验表明，该电动机的转速可从每分钟几转到几百转，转矩从几个牛米到几百个牛米。
权利要求1.一种低速大力矩电动机，其特征在于它是由电动机本体和控制电路二部分组成，其电动机本体包括凸极式定子铁心[I]，隐极式转子铁心[II]，转子无绕组，每个定子凸极上具有若干个小齿[IV]，设定子凸极小齿总数为Z1，转子齿总数为Z2，则定、转子齿数满足Z2＝Z1±Pv，Pv为等效极对数，在定子每个凸极上装有集中线圈[III]，将空间互差360°电角度的Pv个定子凸极上的线圈顺极性串联成为一个线圈组，电动机的每一相绕组是由空间互差180°电角度的两个线圈组的末端接在一起而构成，所说的控制电路包括整流电路[V]，含有功率管[T1～T6]和续流二极管[DA、DB、DC]的桥式逆变电路[VI]，控制与环分电路[VII]及驱动与隔离电路[VIII]，整流电路输出接逆变电路，逆变电路的上桥功率管[T1、T3、T5]的漏极分别与电动机三相绕组的一端[A+、B+、C+]相连，下桥功率管[T4、T6、T2]的源极分别与三相绕组的另一端[A-、B-、C-]连，续流二极管[DA、DB、DC]分别接于同一桥臂的上、下桥功率管之间，其正极接下桥功率管的源极，负极接上桥功率管的漏极，控制与环分电路输出的六个环形脉冲信号经驱动与隔离电路形成触发脉冲[G1～G6]分别输给功率管[T1～T6]的栅极。
2.按权利要求1所述的低速大力矩电动机，其特征是接于逆变电路同一桥臂的上、下桥功率管之间的续流二极管[DA、DB、DC]分别串接电阻[R4、RB、RC]。
3.按权利要求1所述的低速大力矩电动机，其特征是整流电路是三相桥式/单相倍压整流电路。
4.按权利要求1所述的低速大力矩电动机，其特征是控制与环分电路是由v/f变换电路，计数器和存贮器EPROM组成。
5.按权利要求1所述的低速大力矩电动机，其特征是驱动与隔离电路是集成电路IR2110或IR2130。
专利摘要本实用新型是由定子为凸极,转子为隐极无绕组的电机本体和具有整流电路、逆变电路、控制与环分电路及驱动与隔离电路的控制电路二部分组成。每相绕组的一端与逆变电路的上桥功率管漏极相连,另一端与下桥功率管的源极相连,工作时,由控制与环分电路产生满足电机三相绕组导通规律以及转速与转向要求的六个脉冲信号,经驱动与隔离电路触发逆变电路六个功率管,使电机正常运转。它结构简单、成本低、运行安全可靠,输出力矩大,可实现无级调速。
文档编号H02K19/06GK2469606SQ0120595
公开日2002年1月2日 申请日期2001年3月27日 优先权日2001年3月27日
发明者林瑞光, 史涔溦, 邱建琪, 陈永校 申请人:浙江大学