一种交流电子控制永磁电动机的制作方法

本发明涉及一种电动机，尤其是指一种交流电子控制永磁电动机。

背景技术：

罩极电机又叫罩极式电动机，是单相交流电动机中最简单的一种，通常采用笼型斜槽铸铝转子。它根据定子外形结构的不同，又分为凸极式罩极电动机和隐极式罩极电动机。现有的罩极式电机，效率较低，所用材料较多，因此需要设计一种效率较高，用材较少的电动机。中国专利公开号CN203151265U，公开日2013年8月21日，名称为“一种罩极式电机”的实用新型专利中公开了一种罩极式电机，包括定子和转子，所述的转子安装在内孔中与定子转动配合，转子上设置转轴，所述的转轴两端设置有轴承，轴承固定安装在端盖上，端盖的横向两端连接有支撑脚，支架脚一侧设有辅助支撑脚，所述的支撑脚、辅助支撑脚与端盖一体成型，支撑脚和辅助支撑脚上开设有螺孔，所述的端盖通过螺栓贯穿螺孔与定子连接固定。该专利与现有技术相比，支架脚一侧设有第三支撑脚，改变传统罩极式电机端盖的两点固定方式，采用三点固定，符合三角形稳定原理，使电机在重力及长期震动下不容易损坏，延长了罩极电机的使用寿命。不足之处在于，该专利仍然没有解决罩极式电机效率较低、所用材料较多的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中罩极式电机效率较低、所用材料较多的缺点，提供一种交流电子控制永磁电动机。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现：

一种交流电子控制永磁电动机，包括电源模块、电子控制电路模块和永磁电动机本体，电子控制电路模块包括功率开关模块、控制模块和转子位置传感器，电源模块与功率开关模块相连接，功率开关模块与永磁电动机本体相连接；永磁电动机本体还与转子位置传感器相连接，转子位置传感器与控制模块相连接，控制模块还与功率开关模块相连接；电源模块、电子控制电路模块和永磁电动机本体成一体化。电源模块将交流电整流后变成直流电给电子控制电路供电，电子控制电路控制永磁电动机本体进行旋转，完成电动机基本功能，相比于现有的罩极式电机，交流电子控制永磁电动机的定子的结构类似于罩极式电机的定子的结构，具有不均匀气隙，但是交流电子控制永磁电动机的定子的结构的定子齿上没有罩极式电机的铜制短路环。本发明的交流电子控制永磁电动机的电源模块、电子控制电路模块和永磁电动机本体组成一体成机电一体化，具有用材料较少，工作效率较高的特点。

作为一种优选方案，电源模块包括整流模块，整流模块和交流输入之间设置有交流电容。单相交流电压经过整流模块后变成直流电压，交流电容的设置具有恒功率、恒电流的性能，且当电动机发生故障时，可保持电动机在一定的电流范围内，防止烧坏电动机。交流电容的大小可调，可使电动机的输入功率输出功率按实际要求变化。

作为一种优选方案，交流电容的数量至少为2个，交流电容相互之间串联或并联在整流模块和交流输入之间。交流电容串联或并联的设置加上抽头的设置可以实现电动机的输出达到2种以上的有调速功能。

作为一种优选方案，控制模块包括逻辑模块，转子位置传感器与逻辑模块相连接，逻辑模块设有第一控制信号输出端口和第二控制信号输出端口，第一控制信号输出端口和第二控制信号输出端口轮流导通，第一控制信号输出端口和第二控制信号输出端口同时与功率开关模块相连接。第一控制信号输出端口和第二控制信号输出端口轮流导通控制电信号，使电动机能持续旋转。

作为一种优选方案，转子位置传感器是霍尔传感器。

作为一种优选方案，功率开关包括MOS功率开关管Q1、MOS功率开关管Q3、MOS功率开关管Q4、MOS功率开关管Q6、与MOS功率开关管Q1匹配的开关管Q2以及与MOS功率开关管Q4匹配的开关管Q5，电源模块的输出正极同时连接MOS功率开关管Q1的漏极和MOS功率开关管Q4的漏极，电源模块的输出负极同时连接开关管Q2的发射极、MOS功率开关管Q3的源极、开关管Q5的发射极和MOS功率开关管Q6的源极，第一控制信号输出端口同时连接开关管Q2的基极以及MOS功率开关管Q6的栅极，第二控制信号输出端口同时连接MOS功率开关管Q3的栅极以及开关管Q5的基极，MOS功率开关管Q1的源极和MOS功率开关管Q3的漏极相连接，MOS功率开关管Q4的源极和MOS功率开关管Q6的漏极相连接，开关管Q2的集电极与MOS功率开关管Q1的栅极相连接，开关管Q5的集电极与MOS开关管Q4的栅极相连接，MOS功率开关管Q1的源极和MOS功率开关管Q3的漏极之间设有第一接入点，MOS功率开关管Q4的源极和MOS功率开关管Q6的漏极之间设有第二接入点，第一接入点和第二接入点之间设有永磁电动机本体的绕组L。

当第一控制信号输出端口输出信号时，电流从电源正极通过MOS功率开关管Q1、第一接入点、绕组L、第二接入点、MOS功率开关管Q6到达电源负极，形成一个回路，在绕组L内产生一个电磁场，电动机的永磁转子在此电磁场作用下，旋转一个转子磁极。此时变为第二控制信号输入端口输出信号，电流从电源正极通过MOS功率开关管Q4、第二接入点、绕组L、第一接入点、MOS功率开关管Q3到达电源负极，形成一个与之前回路相反的回路，在绕组L内产生一个与之前电磁场相反的电磁场，永磁电动机的转子在电磁场的作用下，又旋转一个转子磁极，这样循环的过程，使永磁电动机的转子不断旋转从而持续输出功率。

在本功率开关电路中，通过开关管Q2匹配MOS功率开关管Q1，通过开关管Q5匹配MOS功率开关管Q4，电路简单且成本较低。现有技术中与桥式开关电路匹配的电路大多较为复杂，特别是在高压条件下，需要使用专用的驱动器模块及降压模块等，驱动器模块的价格往往较高，且驱动器模块的结构复杂元器件多，故障率也会相应的提高。

本发明的有益效果是，交流电子控制永磁电动机具有节能、省电、温升低、体积小、重量轻、价格相对较为便宜的特点。且本发明结构简单、易于实现。

附图说明

图1是本发明的一种电路原理框图；

图2是本发明的电源模块的部分电路图；

图3是本发明转子位置传感器和控制模块的部分电路图；

图4是本发明功率开关模块的部分电路图。

其中：1、电源模块，2、电子控制电路模块，3、永磁电动机本体，21、功率开关模块，22、控制模块，23、转子位置传感器，31、第一控制信号输出口，32、第二控制信号输出口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步描述。

实施例：一种交流电子控制永磁电动机，其电路原理框图如图1所示，包括电源模块1、电子控制电路模块2和永磁电动机本体3，电子控制电路模块包括功率开关模块21、控制模块22和转子位置传感器23，电源模块与功率开关模块相连接，功率开关模块与永磁电动机本体相连接；永磁电动机本体还与转子位置传感器相连接，转子位置传感器与控制模块相连接，控制模块还与功率开关模块相连接；电源模块、电子控制电路模块和永磁电动机本体成一体化。

电源模块将交流电整流后变成直流电给电子控制电路供电，电子控制电路控制永磁电动机本体进行旋转，完成电动机基本功能，相比于现有的罩极式电机，交流电子控制永磁电动机的定子的结构类似于罩极式电机的定子的结构，具有不均匀气隙，但是交流电子控制永磁电动机的定子的结构的定子齿上没有罩极式电机的铜制短路环。本发明的交流电子控制永磁电动机的电源模块、电子控制电路模块和永磁电动机本体组成一体成机电一体化，具有用料成本较少，工作效率较高的特点。

电源模块的部分电路图如图2所示，电源模块包括整流模块W1，整流模块和交流输入之间设置有交流电容C。交流电容的数量至少为2个，交流电容相互之间串联或并联在整流模块和交流输入之间。

单相交流电压经过整流模块后变成直流电压，交流电容的设置具有恒功率、恒电流的性能，且当电动机发生故障时，可保持电动机在一定的电流范围内，防止烧坏电动机。交流电容的大小可调，可使电动机的输入功率输出功率按实际要求变化。交流电容串联或并联的设置加上抽头的设置可以实现电动机的输出达到2种以上的有节调速功能。

转子位置传感器和控制模块的部分电路图如图3所示，控制模块包括逻辑模块，所述的转子位置传感器H与逻辑模块W2相连接，逻辑模块设有第一控制信号输出端口31和第二控制信号输出端口32，第一控制信号输出端口和第二控制信号输出端口轮流导通，第一控制信号输出端口和第二控制信号输出端口同时与功率开关模块相连接。转子位置传感器是霍尔传感器。

功率开关模块的部分电路图如图4所示，功率开关包括MOS功率开关管Q1、MOS功率开关管Q3、MOS功率开关管Q4、MOS功率开关管Q6、与MOS功率开关管Q1匹配的开关管Q2以及与MOS功率开关管Q4匹配的开关管Q5，电源模块的输出正极同时连接MOS功率开关管Q1的漏极和MOS功率开关管Q4的漏极，电源模块的输出负极同时连接开关管Q2的发射极、MOS功率开关管Q3的源极、开关管Q5的发射极和MOS功率开关管Q6的源极，第一控制信号输出端口同时连接开关管Q2的基极以及MOS功率开关管Q6的栅极，第二控制信号输出端口同时连接MOS功率开关管Q3的栅极以及开关管Q5的基极，MOS功率开关管Q1的源极和MOS功率开关管Q3的漏极相连接，MOS功率开关管Q4的源极和MOS功率开关管Q6的漏极相连接，开关管Q2的集电极与MOS功率开关管Q1的栅极相连接，开关管Q5的集电极与MOS开关管Q4的栅极相连接，MOS功率开关管Q1的源极和MOS功率开关管Q3的漏极之间设有第一接入点，MOS功率开关管Q4的源极和MOS功率开关管Q6的漏极之间设有第二接入点，第一接入点和第二接入点之间设有永磁电动机本体的绕组L。

当第一控制信号输出端口输出信号时，电流从电源正极通过MOS功率开关管Q1、第一接入点、绕组L、第二接入点、MOS功率开关管Q6到达电源负极，形成一个回路，在绕组L内产生一个电磁场，电动机的永磁转子在此电磁场作用下，旋转一个转子磁极。此时变为第二控制信号输入端口输出信号，电流从电源正极通过MOS功率开关管Q4、第二接入点、绕组L、第一接入点、MOS功率开关管Q3到达电源负极，形成一个与之前回路相反的回路，在绕组L内产生一个与之前电磁场相反的电磁场，永磁电动机的转子在电磁场的作用下，又旋转一个转子磁极，这样循环的过程，使永磁电动机的转子不断旋转从而持续输出功率。

在本功率开关电路中，通过开关管Q2匹配MOS功率开关管Q1，通过开关管Q5匹配MOS功率开关管Q4，电路简单且成本较低。现有技术中与桥式开关电路匹配的电路大多较为复杂，特别是在高压条件下，需要使用专用的驱动器模块及降压模块，驱动器模块的价格往往较高，且驱动器模块的结构复杂元器件多，故障率也会相应的提高。