自控电机制造技术

本发明专利技术涉及电动机技术领域，尤其是涉及一种自控电机，包括有定子、转子、电机输出检测模块、主控制系统、转子控制系统，电机输出检测模块检测电机工作参数并输出，主控制系统内置的主控MCU通过定子功率驱动单元控制定子，以及接收来自电机输出检测模块输出的工作参数信号，以此对定子调整控制；转子控制系统依据主控制系统提供的转子状态参数启动，转子控制系统内置的转子控制MCU通过转子功率驱动单元控制转子。本发明专利技术采用电机内部自控式工作，依据转子力矩变化，采用不同的工作频率点，给定子以最佳驱动特性，适用于频段在500Hz‑10KHz工作，频率高，线圈少，导磁截面积小，节省材料，制作成本低，性价比及可靠性突出。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电动机
，尤其是涉及感应电动机

技术介绍
电动机的用途非常广泛，型号和种类也很多，使用最普遍的为笼型感应电动机和绕线转子感应电动机，但这两类电动机都存在一定的缺陷：一是速度、力矩不可调，转换效率低；二是电动机工作在50Hz低频，制作时硅钢片的截面积要求很大，且需要很多线圈绕组，电动机体积大，电阻大，温度高，电动机在启动、过载、断相和堵转时，电流很大，大量的电能转换成热能消耗掉了，浪费大量的电能，加速电机老化，定子易损坏，缩短电机使用寿命；三是工作频率低，定子与转子间隙的磁阻大，消耗电能，功率因素低。现在使用的直流电动机，因为是电刷换向，易产生磨损微粒。交流异步电动机虽然使用方便、运行可靠、价格低廉、结构牢固，但功率因数较低，调速也较困难。变频电动机具有良好的速度控制特性，但价格昂贵。因此，研制一种运转方向、速度、力矩可调、电能消耗小，功率因素高，节能、经济的感应电动机就成为人们研究的重要课题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种自控电机，依据转子力矩变化，采用不同的工作频率点，给定子以最佳驱动特性，实现节能、经济，效率高，且环保、可靠。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：自控电机，包括有定子和转子，还包括有：一电机输出检测模块，该电机输出检测模块检测电机工作参数并输出；一主控制系统，该主控制系统内置的主控MCU通过定子功率驱动单元控制定子；主控制系统接收来自电机输出检测模块输出的工作参数信号并分析处理后转换获得转子转速信号和力矩的变化信号，以此对定子调整控制；一转子控制系统，该转子控制系统依据主控制系统提供的转子状态参数启动，转子控制系统内置的转子控制MCU通过转子功率驱动单元控制转子。所述主控制系统和转子控制系统之间所述采用光电或电磁方法无线输出传送信号，这样主控MCU的控制信号就可以向运动的转子输送控制参数。所述主控制系统中还设有定子检测电路单元，该定子检测电路单元主要是把定子工作的电参数如电流、电压、频率、相位等参数采集并传输给主控MCU，主控MCU分析处理后出指令控制定子。所述主控制系统中还设有交直流供电源或S-PFC模块，藉此电机的工作电源可以来自单或三相交流电，也可以从直流电源获取能量工作；S-PFC模块是在使用交流电情况下，作有源功率因数补偿。所述转子控制系统中还设有转子参数检测单元，此单元电路主要是把转子工作的电参数如电流、电压、频率、相位等参数采集，并将其输送转子控制MCU，转子控制MCU分析处理后出指令控制转子。所述光电或电磁方法无线输出传送信号是连接主控制系统上的红外发射器和连接转子控制系统的接收器件，接收器件通过转子状态参数信号解码连接转子控制系统。所述定子功率驱动单元的中频设计频段在500Hz-10KHz。所述电机输出检测模块是一测速装置，安装在电机输出轴上，用于检测电机转速，并输出速度信号给主控制系统。本专利技术采用电机内部自控式工作，依据转子力矩变化，采用不同的工作频率点，给定子以最佳驱动特性，适用于频段在500Hz-10KHz工作，功率因素高达0.92以上，且频率高，线圈少，导磁截面积小，节省材料，制作成本低，相比同功率同转矩的电动机：材料耗用量少，效率可提高5%-10%，运行可靠及维护方便，具有广阔的市场前景；应用于工业、汽车、民用等领域，性价比及可靠性突出。附图说明：附图1为本专利技术其一实施例方框图；附图2为本专利技术的结构示意图；附图3为本专利技术的加电初始化流程图；附图4为本专利技术的启动到预设转速之前的工作流程图；附图5为本专利技术负载变化工作流程图；附图6为本专利技术闭环自控原理图。具体实施方式：以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。参阅图1~6所示，本专利技术有关一种自控电机，包括有定子1和转子2，定子1和转子2配合组装在电机外壳中，转子2固定连接电机输出轴9；以及还包括一电机输出检测模块5，该电机输出检测模块5检测电机工作参数（如转速、力矩、功率）并输出；一主控制系统3，该主控制系统3内置的主控MCU31通过定子功率驱动单元32控制定子1；主控制系统3接收来自电机输出检测模块5输出的工作参数信号并分析处理后转换获得转子转速信号和力矩的变化信号，以此对定子1调整控制；一转子控制系统4，该转子控制系统4依据主控制系统3提供的转子状态参数启动，转子控制系统4内置的转子控制MCU41通过转子功率驱动单元42控制转子2。本实施例优选主控制MCU采用芯片型号为：STM32F103R8T6，转子控制MCU采用芯片型号为：STM8S103K3，是欧洲意法半导体公司的芯片方案。本专利技术中，优选主控制系统3和转子控制系统4之间所述采用光电或电磁方法无线输出传送信号，这样主控MCU的控制信号就可以向运动的转子输送控制参数。具体是连接主控制系统3上的红外发射器6和连接转子控制系统4的接收器件7，接收器件7通过转子状态参数信号解码8连接转子控制系统4。所述主控制系统3中还设有定子检测电路单元33，交直流供电源34、S-PFC模块35及用户界面，该定子检测电路单元33主要是把定子工作的电参数如电流、电压、频率、相位等参数采集并传输给主控MCU，通过主控MCU出指令。电机的工作电源可以来自单或三相交流电，也可以从直流电源获取能量工作；S-PFC模块35是在使用交流电情况下，作有源功率因数补偿。本实施例中，所述转子控制系统4中还设有转子参数检测单元43，此单元电路主要是把转子工作的电参数如电流、电压、频率、相位等参数采集，并将其输送转子控制MCU41，通过转子控制MCU41出指令。本实施例中，所述电机输出检测模块5优选是一测速装置，安装在电机输出轴9上，用于检测电机转速，并输出速度信号给主控制系统。具体的自控电机系统框图（图1）内各部分单元主要的功能描述如下：1、测速装置：测速装置通过光电的方法，把电机转速作精确检测，同时这个转速信号也给主控制部分提供了转子力矩变化的信号，由主控MCU对转子转速信号和力矩的变化信号作出数字处理。2、交直流供电源：电机的工作电源可以来自交流<单或三相>，也可以从直流电源获取能量工作。3、S-PFC模块：这一模块的工作是，对于使用交流电情况下，作有源功率因数补偿，进一步减小电机的转入电流，使电机系统在交流条件下最大化有效利用交流电能，同时，降低对电机的谐波污染，使电机功率同步提高到>0.92以上，THD<5％。4、定子功率驱动：定子功率驱动单元的中频设计频段在500Hz-10KHz，在电机不同工作状态下，为提高电机机械特性和效率，采用不同的工作频率点，给定子以最佳驱动特性，定子的所有动态参数均按照主控MCU定的指令运作。5、定子参数检测：该检测电路单元，主要是把定子工作的电参数如电流、电压、频率、相位等参数采集并传输给主控MCU，通过主控MCU出指令。6、转子状态参数释放信号：这一单元主要是把由主控MCU传送来的目标转速参数和力矩信号转换为光或磁场信号，以无线的方式传送到转子的控制方法。7、用户界面：用户可通过直接界面将电机的参数转入到电机主控MCU，电机变会按照用户指定的模式运行。还可通过用户数据界面，与客户设备管理交流连接，实现本文档来自技高网...

【技术保护点】
自控电机，包括有定子（1）和转子（2），其特征在于：还包括有：一电机输出检测模块（5），该电机输出检测模块（5）检测电机工作参数并输出；一主控制系统（3），该主控制系统（3）内置的主控MCU（31）通过定子功率驱动单元（32）控制定子（1）；主控制系统（3）接收来自电机输出检测模块（5）输出的工作参数信号并分析处理后转换获得转子转速信号和力矩的变化信号，以此对定子（1）调整控制；一转子控制系统（4），该转子控制系统（4）依据主控制系统（3）提供的转子状态参数启动，转子控制系统（4）内置的转子控制MCU（41）通过转子功率驱动单元（42）控制转子（2）。

【技术特征摘要】
1.自控电机，包括有定子（1）和转子（2），其特征在于：还包括有：一电机输出检测模块（5），该电机输出检测模块（5）检测电机工作参数并输出；一主控制系统（3），该主控制系统（3）内置的主控MCU（31）通过定子功率驱动单元（32）控制定子（1）；主控制系统（3）接收来自电机输出检测模块（5）输出的工作参数信号并分析处理后转换获得转子转速信号和力矩的变化信号，以此对定子（1）调整控制；一转子控制系统（4），该转子控制系统（4）依据主控制系统（3）提供的转子状态参数启动，转子控制系统（4）内置的转子控制MCU（41）通过转子功率驱动单元（42）控制转子（2）。2.根据权利要求1所述的自控电机，其特征在于：主控制系统（3）和转子控制系统（4）之间所述采用光电或电磁方法无线输出传送信号，这样主控MCU的控制信号就可以向运动的转子输送控制参数。3.根据权利要求1或2所述的自控电机，其特征在于：所述主控制系统（3）中还设有定子检测电路单元（33），该定子检测电路单元（33）把定子工作的电参数采集并传输给主控MCU，主控MCU分析处理后出指令控制定子（1）。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志军，张桂斌，金雷，潘国辉，
申请(专利权)人：东莞市能邦节能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44