[发明专利]一种永磁调速电动机

说明书

技术领域

本发明涉及一种电动机，具体地说是一种集电机与控制器于一体的永磁调速电动机。

背景技术

随着电力电子技术、电机控制技术和超大规模集成电路技术的飞速发展，现代交流传动系统的性能达到了前所未有的高度。通常高性能的交流调速电动机系统使用转子位置检测传感器来测量转子位置和速度，如光电编码器、磁电编码器、旋转变压器等。但是安装位置传感器后，加大了电机转子的空间尺寸和体积，增加了电机与控制系统之间的连接线和接口电路，使系统易受干扰。而受机械传感器使用条件如温度、湿度和振动等的限制，调速系统不能广泛适用于各种场合，整个系统既易损坏，又笨重，而且价格昂贵，同时也减小了它的耐用性和可靠性。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题在于提供一种永磁调速电动机，其具有电机和控制器一体化结构、可靠性高、集成度高、省去昂贵的位置传感器和降低维护费用等优点。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种永磁调速电动机，包括永磁电动机、与永磁电动机连接的控制器和设置在永磁电动机一端的风扇，以及设置在与风扇位置相对应壳体上的透气罩，其特征是，所述控制器包括位置/压力/流量控制模块、速度控制模块、扭矩控制模块、脉宽调制模块、电流检测模块和估计器，所述位置/压力/流量控制模块、速度控制模块、扭矩控制模块和脉宽调制模块的功能均由预设置的程序来实现，依次对控制信号进行调控，用以调控功率模块；所述电流检测模块设置在永磁电动机和功率模块之间，用以采集电流矢量信息并反馈给估计器；所述估计器根据接收到的电流矢量信息进行计算并分别将相关信息发送至位置/压力/流量控制模块、速度控制模块和扭矩控制模块。

所述控制器设置在永磁电动机靠近风扇的一端，节约了电动机伺服控制系统的空间。

所述控制器设置在永磁电动机的一侧，有利于电动机的散热。

本发明的有益效果是，去除了传统的位置传感器，不仅结构简单，故障点减少，而且避免了伺服控制系统的控制精度受到位置传感器精度制约，减少了位置传感器和相关器件的使用，降低了成本；采用一体化结构，避免了信号长距离传输产生的滞后以及可能引入的干扰，不仅响应速度更高，运行更稳定，而且简化了设备的安装和调试工作。本发明灵活设置了控制器的位置，以满足不同应用场合的需求。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明：

图1是本发明的控制系统的原理框图；

图2是本发明一实施例的结构示意图；

图3是本发明另一实施例的结构示意图。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，该种永磁调速电动机，包括永磁电动机、与永磁电动机连接的控制器、设置在永磁电动机一端的风扇，以及设置在与风扇位置相对应壳体上的透气罩；所述控制器包括位置/压力/流量控制模块、速度控制模块、扭矩控制模块、脉宽调制模块、电流检测模块和估计器，所述位置/压力/流量控制模块、速度控制模块、扭矩控制模块和脉宽调制模块的功能均由预设置的程序来实现，依次对控制信号进行调控，用以调控功率模块；所述电流检测模块设置在永磁电动机和功率模块之间，用以采集电流矢量信息并反馈给估计器；所述估计器根据接收到的电流矢量信息进行计算并分别将相关信息发送至位置/压力/流量控制模块、速度控制模块和扭矩控制模块。

如图1所示，永磁电动机开始工作时，首先对和速度控制器输入设定的工作指令，位置/压力/流量控制模块不仅控制永磁电动机的位置，而且还可以根据需要控制所带泵的水压和流量。工作启动后，电流检测模块分别实时检测电流矢量并将电流矢量信息反馈给估计器；估计器根据接收到的电流矢量信息进行估算出永磁电动机的扭矩和角度，并将估算出扭矩和角度信息发送给相应的控制模块；位置/压力/流量控制模块根据估计器传送过来的角度信息进行实时地控制永磁发动机的位置，速度控制器根据将角度信息进行求微分后的数据信息来调控永磁电动机的转速，扭矩控制器根据估计器发送来的扭矩信息实时调控永磁发动机的扭矩。这样，根据永磁同步电机的数学模型，可以通过检测基波反电势来获得转子的位置信息。这种基于基波激励的方法实施简单，在一定转速以上，永磁电动机的转矩、转子位置的转速可以通过电机电流矢量进行观测和估算，从而实现闭环控制。

如图2所示，该种永磁调速电动机的控制器中空，永磁电动机的轴从控制器中空位置穿过并与风扇轴连接，风扇为控制器和电动机散热，这样节约了电动机的空间。

如图3所示，与图2不同的是，该种永磁调速电动机的控制器设置在永磁电动机的一侧，其它与图2相同。控制器可以固定在壳体内永磁电动机的上面或者左右两侧的任意一处，这样风扇可以直接对控制器和电动机进行散热，增强了电动机的散热功能。