專利名稱：三單相合成型交流變頻調(diào)速異步電動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動機，尤其是一種可以將直流電逆變并實現(xiàn)變頻調(diào)速的異步電動機。
目前，公知的異步電動機均由與殼體相對固定的定子以及可以轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子組成。這類電機的轉(zhuǎn)子只有在旋轉(zhuǎn)磁場的驅(qū)動下才能連續(xù)轉(zhuǎn)動。因此，當(dāng)電源為直流電時，必須在供電線路中加入逆變裝置，將直流電轉(zhuǎn)變成交流電，才能驅(qū)動這些現(xiàn)有異步電動機。結(jié)果，整套電機體積大、成本高、構(gòu)成復(fù)雜，因而在諸如電動車的驅(qū)動等許多應(yīng)用場合均受到限制。
本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有異步電動機應(yīng)用中存在的問題，提出一種可以將直流電逆變并實現(xiàn)變頻調(diào)速的三單相合成型交流變頻調(diào)速異步電動機，該電機應(yīng)當(dāng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、經(jīng)濟實用的特點。
本發(fā)明的三單相合成型交流變頻調(diào)速異步電動機由電動機和變頻運行控制器組成，所述電動機的定子包括三組單相繞組，按120°分布繞制，單獨引線，所述變頻運行控制器包括微處理器控制電路、譯碼電路、六組驅(qū)動單元構(gòu)成的驅(qū)動電路，其中微處理器控制電路的指令輸出端接譯碼電路的輸入端，譯碼電路的輸出端分別接六組驅(qū)動單元的受控端，該六組驅(qū)動單元的輸入端接電源，其輸出端分別直接接電動機定子的三組單相繞組。
工作時，變頻運行控制器中的微處理器按預(yù)先設(shè)定的程序向譯碼電路發(fā)出指令串，通過譯碼電路轉(zhuǎn)變?yōu)榱M三相正負波形驅(qū)動信號，該六組驅(qū)動信號分別通過驅(qū)動六組驅(qū)動單元，向電動機定子內(nèi)三組互為120°角的單相繞組供電，使之產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，從而驅(qū)使電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。由于本發(fā)明以電動機定子自身作為逆變執(zhí)行體，因此省去復(fù)雜的逆變設(shè)施，使本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)緊湊、成本經(jīng)濟、實用性強等顯著優(yōu)點。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。


圖1是本發(fā)明一個實施例電動機部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1實施例中變頻運行器的微處理器控制電路和譯碼電路圖。
圖3是圖1實施例的驅(qū)動電路圖。
圖4是圖2微處理器發(fā)出的指令串波形圖。
實施例一本實施例為一種應(yīng)用于電力助動車的三單相合成型交流變頻調(diào)速異步電動機，主要由圖1所示的電動機和圖2、圖3所示變頻運行控制器組成。
圖1中，1是定子繞組，2為定子矽片，3為轉(zhuǎn)子矽片，4為轉(zhuǎn)子軸，5、7、10、11組成外殼，8、9為軸承，6為定子繞組引出線(6根)，定子繞組1分為三個單相繞組，按120。沿定子圓周均布繞制，單獨引出線6根定子繞組引出線6。
變頻運行控制器包括圖2所示以微處理器芯片U1為核心的微處理器控制電路、以譯碼器芯片U2為核心的譯碼電路，以及圖3所示六組驅(qū)動單元構(gòu)成的驅(qū)動電路。其中微處理器芯片U1的指令輸出端口P1.1、P1.2、P1.3、P1.4、P1.5、P1.6、P1.0、P1.7分別接譯碼器芯片U2的輸入端AF、AFT、BF、BFT、CF、CFT、DIS+、DIS-，譯碼器芯片U2的輸出端13-24腳通過P1-07T三相正負波形驅(qū)動信號接口分別接圖3六組驅(qū)動單元的受控端CL2和CH2、CL1和CH1、BL2和BH2、BL1和BH1、AL2和AH2、AL1和AH1。該六組驅(qū)動單元均由一個前置的三極管和后置的二串聯(lián)場效應(yīng)管組成，其輸入端接電源，輸出端分別直接接電動機MD定子的三組單相繞組。
圖2中的P1-01T為電池電壓接口，P1-02Z為穩(wěn)壓電源接口，P1-03Z為過電流采樣接口，P1-04Z為顯示器接口，P1-05Z為光電數(shù)碼控制器接口，P1-06Z為剎車控制接口，分別用于變頻運行控制器與外部電路、電源等設(shè)施的接插。其中P1-05Z光電數(shù)碼控制器接口、P1-06Z剎車控制接口均作為信號輸入端，分別接微處理器U1的信號輸入腳。此外，三極管T1的基極經(jīng)電阻接P1-06Z剎車控制接口，發(fā)射極接地，集電極經(jīng)電阻接電源，構(gòu)成掉電執(zhí)行電路，可以硬件的方式與微處理器U1的軟件一起構(gòu)成對變頻運行控制器的掉電雙重切斷保護。微處理器U1上部的三極管T2等元件構(gòu)成欠壓過流保護電路。
本實施例的三單相合成型交流變頻調(diào)速異步電動機工作中，若光電數(shù)碼控制器界定為常態(tài)，即未調(diào)速，微處理器U1的P1.0、P1.7通過DIS+、DIS-控制譯碼器芯片U2的輸出均為“0”態(tài)，此時電動機定子繞組中無激勵電流，電動機靜止不轉(zhuǎn)。在車輛行進過程中，剎車或撒把時，P1-06Z剎車控制接口也使微處理器U1的P1.0、P1.7通過DIS+、DIS-控制譯碼器芯片U2的輸出為“0”態(tài)，此時，電動機掉電，停止轉(zhuǎn)動。
當(dāng)微處理器U1由P1-05Z光電數(shù)碼控制器接口接到光電數(shù)碼調(diào)速信號后，其輸出端口P1.1、P1.2、P1.3、P1.4、P1.5、P1.6、P1.0、P1.7按圖4所示波形，依次發(fā)出三相六個指令串，分別為頻率A、相位A，頻率B、相位B，頻率C、相位C，從而經(jīng)過譯碼、驅(qū)動電路使電動機定子繞組中形成指定頻率下的三相交變電流，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，驅(qū)使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。改變光電數(shù)碼調(diào)速信號將改變微處理器U1輸出的指令串，從而改變?nèi)嘟蛔冸娏鞯念l率和相位，實現(xiàn)變頻調(diào)速。
由于本實施例通過微處理器實時控制，將直流轉(zhuǎn)變成三相交流，驅(qū)使三單相合成型交流變頻調(diào)速異步電動機轉(zhuǎn)動，巧妙地利用電動機定子及其繞組實施逆變，使該電動機既是變頻執(zhí)行體，又是旋轉(zhuǎn)執(zhí)行體，省去了復(fù)雜的專用逆變裝置，因此具有以下有益效果A.減小了體積，尤為適用于電力助動車等電動車輛；B.降低了成本，有利于電動車的民用化推廣普及；C.節(jié)省了電能，省去專用逆變裝置減少了電磁轉(zhuǎn)換實體的數(shù)量，經(jīng)測試，本實施例的整體轉(zhuǎn)換效率可達70-80％(而采用專用逆變裝置后的效率只有50-60％)，結(jié)果明顯增加了電力助動車的一次充電續(xù)駛里程。實施例二本實施例與實施例一的區(qū)別是在同一電動機內(nèi)，繞有二套以上三單相繞組，對其中每套三單相繞組采用同樣規(guī)格的驅(qū)動器驅(qū)動，這樣可以十分簡單的方式組成較大功率的驅(qū)動系統(tǒng)，擴大輸出功率。
本發(fā)明可以適用于其他許多需要變頻調(diào)速電機應(yīng)用場合，同樣可以降本節(jié)電。因此，凡采用等同替換形成的技術(shù)方案，仍為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種三單相合成型交流變頻調(diào)速異步電動機，由電動機和變頻運行控制器組成，其特征在于所述電動機的定子包括三組單相繞組，按120°分布繞制，單獨引線，所述變頻運行控制器包括微處理器控制電路、譯碼電路、六組驅(qū)動單元構(gòu)成的驅(qū)動電路，其中微處理器控制電路的指令輸出端接譯碼電路的輸入端，譯碼電路的輸出端分別接六組驅(qū)動單元的受控端，該六組驅(qū)動單元的輸入端接電源，其輸出端分別直接接電動機定子的三組單相繞組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三單相合成型交流變頻調(diào)速異步電動機，其特征在于所述六組驅(qū)動單元均由一個前置的三極管和后置的二串聯(lián)場效應(yīng)管組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三單相合成型交流變頻調(diào)速異步電動機，其特征在于所述變頻運行控制器包括光電數(shù)碼控制器接口和剎車控制接口，所述光電數(shù)碼控制器接口和剎車控制接口均作為信號輸入端接微處理器的信號輸入腳。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三單相合成型交流變頻調(diào)速異步電動機，其特征在于所述變頻運行控制器包括掉電執(zhí)行電路，由一只三極管的基極經(jīng)電阻接剎車控制接口、發(fā)射極接地、集電極經(jīng)電阻接電源構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三單相合成型交流變頻調(diào)速異步電動機，其特征在于所述電動機內(nèi)繞有二套以上三單相繞組，每套三單相繞組采用同樣規(guī)格的驅(qū)動器驅(qū)動。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三單相合成型交流變頻調(diào)速異步電動機,由電動機和變頻運行控制器組成。電動機定子的三組單相繞組按120°分布繞制。變頻運行控制器包括微處理器控制電路、譯碼電路、六組驅(qū)動單元構(gòu)成的驅(qū)動電路,其中微處理器的指令輸出端接譯碼電路的輸入端,譯碼電路的輸出端接六組驅(qū)動單元的受控端,該六組驅(qū)動單元的輸入端接電源,其輸出端分別直接接電動機定子的三組單相繞組。由于本發(fā)明以電動機定子自身作為逆變執(zhí)行體,因此省去復(fù)雜的逆變設(shè)施,具有結(jié)構(gòu)緊湊、成本經(jīng)濟、實用性強等顯著優(yōu)點。
文檔編號H02K3/04GK1254976SQ9911455
公開日2000年5月31日 申請日期1999年11月19日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月19日
發(fā)明者王錫安, 彭道琦, 朱仁祥, 田子劍 申請人:王錫安