专利名称：一种全数控电力拖动装置的制作方法
一种全数控电力拖动装置，它属于原动力机械，用于做各种机械的动力源，特别适用于需要对输出转速、运动方向、扭矩和行程进行控制的系统。如起重机械、运输、无轨电车及各种风机和液泵的动力源。它属于电动机类。
现在已有的电动机，主要有感应电动机和励磁电动机两大类。感应电动机转子磁场的建立是通过定子磁场旋转感应的电流产生，而励磁电动机的转子磁场是通过外电流产生或使用永磁材料产生。感应电动机工作原理简单，制造方便，被广泛采用。但是，现在已有的感应电动机都是不可变工况的，而且它的设计工作点范围很窄，偏离这个范围时，电动机的工作效率大大降低，所以在工况变动较大的场合使用时，能量浪费较大。对主动工况调节也很困难。特别是要求控制电动机的输出转速和扭矩是很困难的。使用外电流励磁的电动机，可以通过调节外电流大小，主动调节电动机的工况，因此适应于变工况工作(很多直流电机就是这样工作的)。现在对外电流大小进行调节的方法是使用外电阻箱变阻(如无轨电车等)。由于电阻箱要消耗一定的能量，产生效率下降，而且还要解决外电阻箱的散热问题，外电阻箱的体积也很庞大。更重要的是，使用改变励磁电流的方法，虽然可以调节电动机的功况，但是它的输出转速与负载有关，随负载的改变而改变，因而对转速的控制精度很低。由于用外电流给转子供电时必须使用电刷(不管是环形电刷还是换向电刷)，这样，一方面的问题是电刷的磨损需要经常维护和更换;另一方面，电刷接触并不可靠，容易产生电火花等，这对在特殊条件下使用电机时的防爆是十分不利的。此外，电刷也是这类电机运行中容易出故障的地方。现在的机械设备都向机电一体化发展，使用计算机进行测量和控制。而上述所说的电动机都是不可直接数控的。
本发明是发明一种全数控电力拖动装置，它包括电力执行部分和数字控制部分。结构原理简单，有较高的效率，而且可以直接使用数字控制，适合于各种变工况场合使用。用于做各种机械的动力源，特别适用于需要对输出转速、运动方向、扭矩和行程进行控制的系统。
本发明的结构如附
图1所示，它包括定子1，定子线圈2，转子3，转子支承4，其特征在于在转子3外缘有稀土材料永磁体5，在稀土材料永磁体5外包有护环6，在定子线圈2外接有可变频逆变电源7，有对可变频逆变电源7进行控制的、并可以和其它设备共有的可编程控制器8。
由定子1，定子线圈2，转子3和转子支承4组成了本发明的电力与机械动力转换部分。由于转子3外缘固定有稀土材料永磁体5，使转子3成为了永磁转子。当在定子线圈2之中通入交变电流时，交变电流产生一个旋转磁场，该旋转磁场与转子的永磁场相互作用，从而带动转子3旋转，产生输出扭矩。转子的转动速度与交变电流产生的旋转磁场旋转速度相同，因而电力与机械动力转换部分的作用与同步电动机相同。本发明使用可变频逆变电源7给定子线圈2供电，可变频逆变电源7把普通定频交流电或直流电变成频率和相位都可变的交流电输出，它不仅可以被控改变输出电流的频率和相位关系，还可以被控改变输出电流的大小。通过控制改变可变频逆变电源7的输出电流频率和相位关系就可控制转子3的输出转动速度和转动方向，通过控制改变可变频逆变电源7的输出电流大小还可以调节转子3的输出扭矩，从而控制它的工况。本发明的可变频逆变电源7由可编程控制器8控制，通过数字控制的方法控制了本发明的输出转速、运动方向和扭矩。由于使用了可编程控制器8进行控制，通过可编程控制器8对被控的可变频逆变电源7输出电流频率进行积分，从而得到对行程的控制。
在本发明中的转子3外缘有稀土材料永磁体5，在稀土材料永磁体5外包有护环6，稀土材料永磁体5可以是分成数块，分别固定。也可以是环形的，套在转子3外。在稀土材料永磁体5外包有护环6，护环6应使用高强度顺磁性材料制造，如碳纤维或玻璃纤维增强塑料、不锈钢等。可以采用缠绕方法，在稀土材料永磁体5固定后，再把护环6缠绕固定在稀土材料永磁体5外。也可以把护环6先加工成筒形，套在稀土材料永磁体5外。护环6的作用是加强转子的强度，使之能承受转子3高速旋转产生的作用力。转子3使用铁磁性材料(如矽钢片、玻莫合金或纯铁)制造，以利于导磁，使稀土材料永磁体5形成的磁场强度较高。由于稀土材料永磁体5有较高的磁能积，因而可以使得转子3的体积较小，起动力矩较大。
本发明使用可编程控制器8对其输出转速、运动方向、扭矩和运动行程进行控制，可编程控制器8根据本发明当时工作的状况和输出要求给出控制可变频逆变电源7控制信号。可编程控制器8的控制策略和要求可以存在它的存储器中，也可以使用其它上层控制计算机通过标准串行通讯接口给可编程控制器8输入要求设定的数字量，由可编程控制器8根据工作状况给出相应的可变频逆变电源7控制信号。
本发明使用由定子，定子线圈，转子与转子支承组成的本发明的电力与机械动力转换部分只完成电力与机械力的转换，由可变频逆变电源与可编程控制器组成的控制部分完成对本发明的输出转速、运动方向、扭矩和运动行程的控制。由于可编程控制器使用数字量进行控制，因而本发明是全数控的。转子使用永磁结构，可以不用使用任何电刷，没有磨损，也不产生任何粉尘，特别是不会产生电火花，因此可以用在有防爆要求的场合。
本发明所用的可调逆变电源7可以使用如专利号为CN90202757和专利号为CN90203323的专利，也可以使用日本富士公司的G7系列逆变器，本发明无特殊要求。本发明中的可编程控制器8可以是普通工业过程控制器，也可以是工业控制计算机，甚至可以是与其它控制部分或其它油井共有的中央控制计算机，通过标准工业控制介面，使用分时分址的方法对各传感器和控制机构进行测量和控制。
权利要求
1.一种全数控电力拖动装置，它包括定子1，定子线圈2，转子3，转子支承4，其特征在于在转子3外缘有稀土材料永磁体5，在稀土材料永磁体5外包有护环6，在定子线圈2外接有可变频逆变电源7，有对可变频逆变电源7进行控制的、并可以和其它设备共有的可编程控制器8。
全文摘要
一种全数控电力拖动装置，它属于原动力机械，用于做各种机械的动力源，特别适用于需要对输出转速、运动方向、扭矩和行程进行控制的系统。它包括定子，定子线圈，转子，转子支承。其特征在于在转子外缘有稀土材料永磁体，在稀土材料永磁体外包有护环，在定子线圈外接有可变频逆变电源，有对可变频逆变电源进行控制的，并可以和其它设备共有的可编程控制器，可使用数字对本发明的输出转速、运动方向、扭矩和运动行程的控制。
文档编号H02K1/27GK1074064SQ9210000
公开日1993年7月7日 申请日期1992年1月3日 优先权日1992年1月3日
发明者石行 申请人:北京市西城区新开通用试验厂