专利名称：三单相合成型交流变频调速异步电动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电动机，尤其是一种可以将直流电逆变并实现变频调速的异步电动机。
目前，公知的异步电动机均由与壳体相对固定的定子以及可以转动的转子组成。这类电机的转子只有在旋转磁场的驱动下才能连续转动。因此，当电源为直流电时，必须在供电线路中加入逆变装置，将直流电转变成交流电，才能驱动这些现有异步电动机。结果，整套电机体积大、成本高、构成复杂，因而在诸如电动车的驱动等许多应用场合均受到限制。
本发明的目的在于针对上述现有异步电动机应用中存在的问题，提出一种可以将直流电逆变并实现变频调速的三单相合成型交流变频调速异步电动机，该电机应当具有结构紧凑、经济实用的特点。
本发明的三单相合成型交流变频调速异步电动机由电动机和变频运行控制器组成，所述电动机的定子包括三组单相绕组，按120°分布绕制，单独引线，所述变频运行控制器包括微处理器控制电路、译码电路、六组驱动单元构成的驱动电路，其中微处理器控制电路的指令输出端接译码电路的输入端，译码电路的输出端分别接六组驱动单元的受控端，该六组驱动单元的输入端接电源，其输出端分别直接接电动机定子的三组单相绕组。
工作时，变频运行控制器中的微处理器按预先设定的程序向译码电路发出指令串，通过译码电路转变为六组三相正负波形驱动信号，该六组驱动信号分别通过驱动六组驱动单元，向电动机定子内三组互为120°角的单相绕组供电，使之产生旋转磁场，从而驱使电动机转子转动。由于本发明以电动机定子自身作为逆变执行体，因此省去复杂的逆变设施，使本发明具有结构紧凑、成本经济、实用性强等显著优点。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明一个实施例电动机部分的结构示意图。
图2是图1实施例中变频运行器的微处理器控制电路和译码电路图。
图3是图1实施例的驱动电路图。
图4是图2微处理器发出的指令串波形图。
实施例一本实施例为一种应用于电力助动车的三单相合成型交流变频调速异步电动机，主要由图1所示的电动机和图2、图3所示变频运行控制器组成。
图1中，1是定子绕组，2为定子矽片，3为转子矽片，4为转子轴，5、7、10、11组成外壳，8、9为轴承，6为定子绕组引出线(6根)，定子绕组1分为三个单相绕组，按120。沿定子圆周均布绕制，单独引出线6根定子绕组引出线6。
变频运行控制器包括图2所示以微处理器芯片U1为核心的微处理器控制电路、以译码器芯片U2为核心的译码电路，以及图3所示六组驱动单元构成的驱动电路。其中微处理器芯片U1的指令输出端口P1.1、P1.2、P1.3、P1.4、P1.5、P1.6、P1.0、P1.7分别接译码器芯片U2的输入端AF、AFT、BF、BFT、CF、CFT、DIS+、DIS-，译码器芯片U2的输出端13-24脚通过P1-07T三相正负波形驱动信号接口分别接图3六组驱动单元的受控端CL2和CH2、CL1和CH1、BL2和BH2、BL1和BH1、AL2和AH2、AL1和AH1。该六组驱动单元均由一个前置的三极管和后置的二串联场效应管组成，其输入端接电源，输出端分别直接接电动机MD定子的三组单相绕组。
图2中的P1-01T为电池电压接口，P1-02Z为稳压电源接口，P1-03Z为过电流采样接口，P1-04Z为显示器接口，P1-05Z为光电数码控制器接口，P1-06Z为刹车控制接口，分别用于变频运行控制器与外部电路、电源等设施的接插。其中P1-05Z光电数码控制器接口、P1-06Z刹车控制接口均作为信号输入端，分别接微处理器U1的信号输入脚。此外，三极管T1的基极经电阻接P1-06Z刹车控制接口，发射极接地，集电极经电阻接电源，构成掉电执行电路，可以硬件的方式与微处理器U1的软件一起构成对变频运行控制器的掉电双重切断保护。微处理器U1上部的三极管T2等元件构成欠压过流保护电路。
本实施例的三单相合成型交流变频调速异步电动机工作中，若光电数码控制器界定为常态，即未调速，微处理器U1的P1.0、P1.7通过DIS+、DIS-控制译码器芯片U2的输出均为“0”态，此时电动机定子绕组中无激励电流，电动机静止不转。在车辆行进过程中，刹车或撒把时，P1-06Z刹车控制接口也使微处理器U1的P1.0、P1.7通过DIS+、DIS-控制译码器芯片U2的输出为“0”态，此时，电动机掉电，停止转动。
当微处理器U1由P1-05Z光电数码控制器接口接到光电数码调速信号后，其输出端口P1.1、P1.2、P1.3、P1.4、P1.5、P1.6、P1.0、P1.7按图4所示波形，依次发出三相六个指令串，分别为频率A、相位A，频率B、相位B，频率C、相位C，从而经过译码、驱动电路使电动机定子绕组中形成指定频率下的三相交变电流，产生旋转磁场，驱使转子转动。改变光电数码调速信号将改变微处理器U1输出的指令串，从而改变三相交变电流的频率和相位，实现变频调速。
由于本实施例通过微处理器实时控制，将直流转变成三相交流，驱使三单相合成型交流变频调速异步电动机转动，巧妙地利用电动机定子及其绕组实施逆变，使该电动机既是变频执行体，又是旋转执行体，省去了复杂的专用逆变装置，因此具有以下有益效果A.减小了体积，尤为适用于电力助动车等电动车辆；B.降低了成本，有利于电动车的民用化推广普及；C.节省了电能，省去专用逆变装置减少了电磁转换实体的数量，经测试，本实施例的整体转换效率可达70-80％(而采用专用逆变装置后的效率只有50-60％)，结果明显增加了电力助动车的一次充电续驶里程。实施例二本实施例与实施例一的区别是在同一电动机内，绕有二套以上三单相绕组，对其中每套三单相绕组采用同样规格的驱动器驱动，这样可以十分简单的方式组成较大功率的驱动系统，扩大输出功率。
本发明可以适用于其他许多需要变频调速电机应用场合，同样可以降本节电。因此，凡采用等同替换形成的技术方案，仍为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种三单相合成型交流变频调速异步电动机，由电动机和变频运行控制器组成，其特征在于所述电动机的定子包括三组单相绕组，按120°分布绕制，单独引线，所述变频运行控制器包括微处理器控制电路、译码电路、六组驱动单元构成的驱动电路，其中微处理器控制电路的指令输出端接译码电路的输入端，译码电路的输出端分别接六组驱动单元的受控端，该六组驱动单元的输入端接电源，其输出端分别直接接电动机定子的三组单相绕组。
2.根据权利要求1所述的三单相合成型交流变频调速异步电动机，其特征在于所述六组驱动单元均由一个前置的三极管和后置的二串联场效应管组成。
3.根据权利要求1所述的三单相合成型交流变频调速异步电动机，其特征在于所述变频运行控制器包括光电数码控制器接口和刹车控制接口，所述光电数码控制器接口和刹车控制接口均作为信号输入端接微处理器的信号输入脚。
4.根据权利要求3所述的三单相合成型交流变频调速异步电动机，其特征在于所述变频运行控制器包括掉电执行电路，由一只三极管的基极经电阻接刹车控制接口、发射极接地、集电极经电阻接电源构成。
5.根据权利要求1所述的三单相合成型交流变频调速异步电动机，其特征在于所述电动机内绕有二套以上三单相绕组，每套三单相绕组采用同样规格的驱动器驱动。
全文摘要
本发明公开了一种三单相合成型交流变频调速异步电动机,由电动机和变频运行控制器组成。电动机定子的三组单相绕组按120°分布绕制。变频运行控制器包括微处理器控制电路、译码电路、六组驱动单元构成的驱动电路,其中微处理器的指令输出端接译码电路的输入端,译码电路的输出端接六组驱动单元的受控端,该六组驱动单元的输入端接电源,其输出端分别直接接电动机定子的三组单相绕组。由于本发明以电动机定子自身作为逆变执行体,因此省去复杂的逆变设施,具有结构紧凑、成本经济、实用性强等显著优点。
文档编号H02K3/04GK1254976SQ9911455
公开日2000年5月31日 申请日期1999年11月19日 优先权日1999年11月19日
发明者王锡安, 彭道琦, 朱仁祥, 田子剑 申请人:王锡安