一種異步電機(jī)的制作方法
【專利說(shuō)明】
[技術(shù)領(lǐng)域]
[0001]本實(shí)用新型涉及通用廣泛的動(dòng)力控制應(yīng)用領(lǐng)域，具體的說(shuō)是一種結(jié)合柔性傳動(dòng)材料、雙轉(zhuǎn)定子結(jié)構(gòu)、調(diào)速制動(dòng)技術(shù)、閉環(huán)伺服控制和標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品工藝的一體化的交流異步電機(jī)，特別適用于電機(jī)頻繁啟動(dòng)、負(fù)載變量較大、需要進(jìn)行單機(jī)自動(dòng)或集成系統(tǒng)控制的使用場(chǎng)口 O
[【背景技術(shù)】]
[0002]現(xiàn)有的電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品按技術(shù)等級(jí)基本分為兩大類，一類是傳統(tǒng)的交直流電機(jī)，該類產(chǎn)品的歷史悠久和種類繁多，基本采用傳統(tǒng)電氣控制手段來(lái)實(shí)施應(yīng)用；另一類是較為先進(jìn)的步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)，主要應(yīng)用在高精度的技術(shù)領(lǐng)域，如數(shù)控機(jī)床、加工中心設(shè)備、機(jī)器人裝備等使用場(chǎng)合，該類產(chǎn)品基本采用以信號(hào)反饋、集成控制、人機(jī)通訊為核心的控制技術(shù)。
[0003]傳統(tǒng)交流電機(jī)產(chǎn)品技術(shù)成熟，用途廣泛，今已經(jīng)發(fā)展到工藝標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的程度，但由于產(chǎn)品功能簡(jiǎn)單，技術(shù)含量較低，該類電機(jī)只具有將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的簡(jiǎn)單功能，在實(shí)際使用的環(huán)境里，要滿足諸如過(guò)載保護(hù)、負(fù)載啟動(dòng)、時(shí)間控制、離合制動(dòng)、自動(dòng)控制等各種功能需求，還需要通過(guò)設(shè)計(jì)相應(yīng)的外圍電路和配套器件來(lái)實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)電機(jī)存在著產(chǎn)品單機(jī)價(jià)值低、電路配件多、使用維護(hù)復(fù)雜、綜合成本高等諸多問(wèn)題，最大的弱點(diǎn)是產(chǎn)品本身很難進(jìn)行技術(shù)擴(kuò)展和提升，急需進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新來(lái)適應(yīng)新的市場(chǎng)需求。
[0004]隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代高端產(chǎn)品及零部件的精度要求愈來(lái)愈高，步進(jìn)電機(jī)由于采用較為先進(jìn)的電子控制技術(shù)，提高了電機(jī)的運(yùn)行精度和使用性能，與傳統(tǒng)電機(jī)相比有較大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。但該步進(jìn)電機(jī)也存在缺點(diǎn)和局限，如:步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)控制，不對(duì)速度進(jìn)行測(cè)定，分辨率和控制精度相對(duì)較差；輸出功率較小，應(yīng)用面較狹窄，一般只適用于小微型電動(dòng)負(fù)載場(chǎng)合。
[0005]伺服電機(jī)由于采用閉環(huán)控制方式，能容易實(shí)現(xiàn)電機(jī)的調(diào)速、調(diào)矩、高速平穩(wěn)運(yùn)行，還有很高的位置精度，能滿足電機(jī)控制的各種要求。但伺服電機(jī)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及電路復(fù)雜，制造成本很高；由于受到大功率電流的限制，伺服電機(jī)的功率相對(duì)較??；伺服電機(jī)在使用前，需要先解決電機(jī)的散熱、隔磁、自鎖和移動(dòng)部件輕量化等多方面問(wèn)題，因此使用、操作和維護(hù)都比較復(fù)雜；伺服電機(jī)主要用于高精度的工業(yè)裝備(如CNC、機(jī)器人)，不大適用于一般精度的動(dòng)力設(shè)備(如產(chǎn)品流水線、普通工業(yè)設(shè)備)，市場(chǎng)需求最大的往往是一般精度的工業(yè)設(shè)備；伺服電機(jī)由于產(chǎn)品價(jià)格高、操作難度大、適用面較小，推廣應(yīng)用受到限制。
[0006]隨著工業(yè)的發(fā)展，電機(jī)的使用環(huán)境也發(fā)生了很大的變化，市場(chǎng)對(duì)電機(jī)提出了更高的使用要求，用人工操作的生產(chǎn)工藝逐漸被自動(dòng)化工藝所取代，傳統(tǒng)電機(jī)已不能滿足現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的要求，市場(chǎng)需要大量功能先進(jìn)，技術(shù)創(chuàng)新、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、通用面廣和節(jié)能可靠的新型電機(jī)。
[
【發(fā)明內(nèi)容】
]
[0007]本實(shí)用新型是為了滿足現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展市場(chǎng)對(duì)電機(jī)提出的使用要求，設(shè)計(jì)一種能順勢(shì)適應(yīng)工業(yè)發(fā)展的市場(chǎng)需求、能實(shí)現(xiàn)自保護(hù)及閉環(huán)控制等多項(xiàng)功能的異步電機(jī)。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，設(shè)計(jì)一種異步電機(jī)，包括定子和轉(zhuǎn)子，所述的異步電機(jī)采用二組轉(zhuǎn)定子結(jié)構(gòu)同軸安裝，其中一組為動(dòng)力轉(zhuǎn)定子結(jié)構(gòu)，由主定子和主轉(zhuǎn)子構(gòu)成，主轉(zhuǎn)子由主內(nèi)轉(zhuǎn)子嵌入主外轉(zhuǎn)子組成，主內(nèi)轉(zhuǎn)子和主外轉(zhuǎn)子之間設(shè)有空腔，空腔內(nèi)設(shè)有相變磁性材料，主內(nèi)轉(zhuǎn)子連接電機(jī)輸出軸，當(dāng)主定子線圈通電后，交流電機(jī)產(chǎn)生主定子、主外轉(zhuǎn)子和主內(nèi)轉(zhuǎn)子的兩次異步旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，由于內(nèi)外轉(zhuǎn)子間灌裝了流動(dòng)性相變磁性材料，主外轉(zhuǎn)子對(duì)主內(nèi)轉(zhuǎn)子及電機(jī)軸實(shí)現(xiàn)柔性的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)；另一組為控制轉(zhuǎn)定子結(jié)構(gòu)，由副定子和副轉(zhuǎn)子構(gòu)成，副轉(zhuǎn)子與主內(nèi)轉(zhuǎn)子同軸安裝。
[0009]所述的電機(jī)具體結(jié)構(gòu)如下:
[0010]電機(jī)軸穿入主內(nèi)轉(zhuǎn)子固定安裝，主內(nèi)轉(zhuǎn)子嵌入主外轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子軸承和骨架油封裝入轉(zhuǎn)子端蓋，主外轉(zhuǎn)子兩端固定安裝轉(zhuǎn)子端蓋，主內(nèi)外轉(zhuǎn)子的間隙內(nèi)灌裝相變磁性材料，副轉(zhuǎn)子穿裝在電機(jī)軸上，全部零件組成電機(jī)轉(zhuǎn)子部件；
[0011]繞制的主副定子線圈嵌入主副定子鐵芯，組成定子部件；
[0012]強(qiáng)電接線樁、驅(qū)動(dòng)電路板、集成控制板組成控制部件；
[0013]軸承裝入前端蓋和后端蓋，組成電機(jī)殼體端蓋部件；
[0014]屏蔽信號(hào)線連接光柵編碼器和弱電電路板接線端，組成傳感器部件；
[0015]定子部件固定裝入電機(jī)殼，控制部件裝入接線控制盒，屏蔽信號(hào)線穿過(guò)電機(jī)后端蓋和殼體的線孔槽，連接弱電接線端，電機(jī)轉(zhuǎn)子部件穿進(jìn)電機(jī)定子部件，主副定轉(zhuǎn)子各自對(duì)應(yīng)，主定子線圈抽頭連接強(qiáng)電接線樁，副定子線圈抽頭連接驅(qū)動(dòng)電路板，電機(jī)殼體端蓋部件按前后位置套進(jìn)電機(jī)軸、固定于電機(jī)殼體兩端面，光柵編碼器穿過(guò)電機(jī)軸固定于電機(jī)后端蓋，編碼器與屏蔽信號(hào)線連接，風(fēng)葉裝入并固定于電機(jī)軸后部，后風(fēng)罩固定安裝于電機(jī)后端蓋，最后固定接線盒蓋，完成電機(jī)產(chǎn)品整機(jī)裝配。
[0016]所述的控制轉(zhuǎn)定子結(jié)構(gòu)由副定子和副轉(zhuǎn)子構(gòu)成，當(dāng)副定子線圈通電，副轉(zhuǎn)子產(chǎn)生與主轉(zhuǎn)子相同方向的旋轉(zhuǎn)扭矩，如果副轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)頻率高于主轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)頻率，就會(huì)對(duì)電機(jī)軸產(chǎn)生加速度，如果副轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)頻率低于主轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)頻率，就會(huì)對(duì)電機(jī)軸產(chǎn)生減速度；當(dāng)副定子線圈通電后改變線圈驅(qū)動(dòng)電流，將相應(yīng)改變副轉(zhuǎn)子及電機(jī)軸輸出扭矩；當(dāng)副定子線圈通電，與副轉(zhuǎn)子的永磁剛產(chǎn)生S — N極穩(wěn)定磁場(chǎng),這時(shí)主定子線圈如失電，電機(jī)進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)。
[0017]所述的主轉(zhuǎn)子是嵌裝式雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形態(tài)，主轉(zhuǎn)子由主外轉(zhuǎn)子和主內(nèi)轉(zhuǎn)子組成，主內(nèi)轉(zhuǎn)子安裝在主外轉(zhuǎn)子內(nèi)部，主轉(zhuǎn)子兩端封裝轉(zhuǎn)子端蓋，轉(zhuǎn)子端蓋上裝有骨架油封和軸承，主內(nèi)轉(zhuǎn)子、電機(jī)軸與主外轉(zhuǎn)子用軸承連接，雙轉(zhuǎn)子之間的空腔是密閉空間。
[0018]所述的主外轉(zhuǎn)子為鼠籠式主外轉(zhuǎn)子或永磁式主外轉(zhuǎn)子，主內(nèi)轉(zhuǎn)子為鼠籠式主內(nèi)轉(zhuǎn)子，副轉(zhuǎn)子采用永磁式結(jié)構(gòu)。
[0019]本實(shí)用新型電機(jī)同現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)在于:
[0020]I)本實(shí)用新型的外部采用超大接線控制盒的標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)座結(jié)構(gòu)，控制盒內(nèi)分布強(qiáng)電接線樁與弱電電路板及接線端相隔離的功能區(qū)域，其中弱電電路板采用大規(guī)模集成電路、信號(hào)處理器和逆變驅(qū)動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)控制；
[0021]2)內(nèi)部采用二組轉(zhuǎn)定子結(jié)構(gòu)，二組轉(zhuǎn)定子部件同軸安裝，由于內(nèi)外轉(zhuǎn)子間灌裝了流動(dòng)性相變磁性材料，主外轉(zhuǎn)子對(duì)主內(nèi)轉(zhuǎn)子及電機(jī)軸實(shí)現(xiàn)柔性的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，從而使電機(jī)自動(dòng)具有限制電流、軟性傳(啟)動(dòng)、控制溫升、過(guò)載保護(hù)和高效節(jié)能的技術(shù)特征；
[0022]3)本實(shí)用新型中的電機(jī)信號(hào)源采用內(nèi)置式高分辨度光柵編碼器，編碼器安裝在后端蓋外的電機(jī)軸上，電機(jī)信號(hào)處理器能精確儲(chǔ)存、分析和反饋實(shí)時(shí)運(yùn)行動(dòng)態(tài)，通過(guò)電機(jī)自身集成電路操作系統(tǒng)或上位機(jī)的控制，實(shí)現(xiàn)故障報(bào)警、時(shí)間循環(huán)、轉(zhuǎn)速變化、扭矩控制、位移距離、旋轉(zhuǎn)方向等閉環(huán)控制功能。
[【附圖說(shuō)明】]
[0023]圖1是本實(shí)用新型的等角軸視圖；
[0024]圖2是本實(shí)用新型的正視圖；
[0025]圖3是本實(shí)用新型的正視剖圖；
[0026]圖中:1.電機(jī)軸 2.前端蓋 3.主軸承 4.控制線圈 5.副定子6.強(qiáng)電接線樁 7.動(dòng)力線圈 8.主定子 9.驅(qū)動(dòng)電路板 10.集成控制板11.接線控制盒
12.頻蔽電纜 13.后端蓋 14.風(fēng)扇 15.后風(fēng)罩 16.光柵編碼器 17.轉(zhuǎn)子軸承18.轉(zhuǎn)子端蓋 19.相變磁性材料 20.主內(nèi)轉(zhuǎn)子 21.主外轉(zhuǎn)子 22.骨架油封23.永磁條 24.電機(jī)殼 25.副轉(zhuǎn)子；
[0027]指定圖3作為本實(shí)用新型的摘要附圖。
[【具體實(shí)施方式】]
[0028]下面結(jié)合附圖