[发明专利]混合电机

说明书

技术领域

本发明涉及电机制造领域，特别是一种利用不同性质的电动机作为共同驱动力的混合电机。

背景技术

现代工业生产如柔性自动生产线、包装、食品、纺织、冲压、塑性成形等众多自动化机械需要可实现无极调速的驱动机构，这类无极调速驱动机构在使用中通常往往仅需要达到有限范围的无极调速即可，但目前通用的技术解决方案是采用矢量调速电机来达到这一目的，通常用技术解决方案主要存在如下问题：

1.矢量调速电机价格高昂；

2.输出转矩脉动值高，运行平稳性不高；

3.电机功率大、能耗高、使用成本高；

4.电机体积大，安装存在一定困难。

发明内容

本发明旨在解决传统有限范围内无极调速技术解决方案中存在的价格高昂、输出转矩脉动值高、功率大、能耗高、使用成本高、调速电机体积大，安装存在一定困难等技术问题，以提供一种采用一体化设计、结构紧凑、体积小易安装、运行平稳、能精确实现预定的速度和扭矩需要、低功耗、价格低廉的有限范围内无极调速的混合电机。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的混合电机，包括交流电机、可控电机，其中交流电机主轴(1)穿过可控电机空芯转子(7)的中空腔与行星齿轮的太阳轮(10)嵌套连接，可控电机空芯转子(7)的尾部与行星齿轮齿圈(13)相齿合。

前述的混合电机，其中可控电机为空芯转子同步电机。

前述的混合电机，其中可控电机为空芯转子步进电机。

前述的混合电机，其中可控电机为永磁空芯转子同步电机。

前述的混合电机，其中可控电机为变磁阻空芯转子电机。

前述的混合电机，其中可控电机为电磁调速空芯转子电机。

本发明的作用原理：采用五杆二自由度行星齿轮作为二自由度闭链机构，交流电机驱动行星齿轮的太阳轮10，可控电机驱动行星齿轮齿圈13，行星架12作为输出，交流电机输出轴与可控电机输出轴嵌套装配，使交流电机、可控电机、行星齿轮集成为一体，并配置速度传感器、可编程控制器PLC构成机电一体化的混合电机，它有两个输入端，一个输出端。

本混合电机采用速度传感器←→光电编码器16←→可控电机←→微处理器DSP←→逆变器构成控制回路，实现对混合电机的整体控制。

参见附图2，其中a代表交流电机，b代表可控电机，c代表输出。

参见附图3，其中ABC粗实线代表混合电机轨迹图，B点表示可控电机转速为零时，混合电机的输出V_混＝V_常/K(V_常为混合电机输出转速，V_常交流电机输出转速，K为行星齿轮特征常数，K的取值范围为0～5.8)。在轨迹图的A点，混合电机输出为零，可控电机必须反转。在轨迹图的C点，可控电机转速等于交流电机转速时，混合电机的转速等于交流电机的转速。

混合电机中可控电机的功率计算：

调速范围为整个范围的一段，即调速范围为整个范围的几分之一或十几分之一，这和机械液压双流传动系统中，液压功率参数计算一致，从运动学观点看两者完全一样，因此可借用机械液压双流传动无极调速，液压功率参数计算及1/2N-1，用于确定可控电机功率。

如调速为700转/分～500转/分，交流电机转速设定为1500转/分，则计算如下：

1.700转/分-500转/分＝200转/分

2.1500转/分÷200转/分＝7.5

3.N＝7.5，取整为7

4.可控电机功率＝交流电机功率+可控电机功率/2×7-1＝总功率×1/13

本混合电机属于机构调速，行星齿轮对于输出转矩有脉动有校正作用，混合电机的输出转矩脉动值仅为矢量调速电机的1/10～1/20，转速平稳，运行稳定性较后者大大提高。

由于混合电机配套使用的逆变器功率仅需矢量调速电机所使用逆变器的5％～10％，价格仅为后者的10％～20％，因此使用混合电机所构成的有限范围内无极调速驱动机构的总造价仅为使用矢量调速电机的驱动机构的造价的50％～60％。

本发明混合电机的有益效果：

1.一体化设计、结构紧凑、体积小易安装；

2.转速平稳，输出转矩脉动值小；

3.能精确实现预定的速度和扭矩需要；

4.价格低廉；

5.低功耗，运行维护成本低。

附图说明

图1为本发明混合电机的结构图

图2为本发明混合电机传动简图

图3为本发明混合电机输出轨迹图

图中标号说明：