CN105048720B - 一种复合电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复合电机，包括：壳体、电机和电源电路板，电机和电源电路板均设置在壳体的容置腔内。该复合电机的内部结构简单，安装十分方便。该复合电机中采用的电机和电源电路板造价低、能耗小，增加了复合电机的使用寿命。

Description

一种复合电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体涉及一种能够替代现有的磁滞电机的复合电机。

背景技术

市场上风机盘管电动阀的驱动电机通常使用磁滞电机，如专利号为ZL200610053888.0(授权公告号为CN100555815C)的中国发明专利《磁滞同步电机及其制造工艺》，其中公开的磁滞电机造价和能耗均较高，制造工艺复杂，生产成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种结构简单、质量稳定、生产成本低、容易实现自动化生产的复合电机。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种复合电机，其特征在于包括：

壳体，内设有容置腔；

电机，设置在壳体的容置腔内，用于驱动电动阀；

电源电路板，设置在所述壳体的容置腔内，该电源电路板分别与外界电源和电机相连接，用于为电机提供直流电源并控制电机的通断。

为了方便实现调速，所述电机的驱动轴还驱动连接有用于驱动电动阀的变速齿轮组。

所述电源电路板包括电路安装板、设置在所述电路安装板上的交直流转换电路；

所述交直流转换电路包括一电源芯片、连接在电源芯片输入端和外界电源之间的整流滤波电路、连接在电源芯片和电机之间的电压输出电路和驱动电路，所述电压输出电路和驱动电路相连接。

为了方便安装，所述壳体包括用于安装所述电机和所述电源电路板的第一壳体、用于安装所述变速齿轮组的第二壳体，所述第一壳体相连接且第一壳体和第二壳体上对应设置有能够容许电机的驱动轴通过的开孔。

为了方便电机和电源电路板的安装，提高安装速度，所述第一壳体内匹配设置有用于安装所述电机和所述电源电路板的安装体，所述安装体上具有中心设置的凹槽以及围设在所述凹槽外周的环形槽，所述电机设置在所述凹槽内，所述电机的驱动轴自所述凹槽内伸出，所述电源电路板设置在所述环形槽内；

所述安装体的外周壁上凸设有一线槽，所述第一壳体的外周壁上对应开设一供所述线槽置入的缺口；

优选地，所述第一壳体内还设置有一环形的固定体，所述固定体的下端边缘与所述安装体外周壁的上端匹配扣合，所述固定体的下端边缘凸设有一盖片，所述盖片匹配覆盖在所述线槽上。

所述第一壳体包括第一底壳和匹配盖设在所述第一底壳上的第一盖体；

所述第二壳体包括第二底壳和匹配盖设在所述第二底壳上的第二盖体。

所述整流滤波电路包括第一电阻、第二二极管、第四二极管、第三电容、第四电容和第一电感；所述第一电阻的第一端连接电源的一端，所述第一电阻的第二端连接第二二极管的正极，所述第二二极管的负极分别连接第三电容的正极和第一电感的第一端，所述第一电感的第二端分别连接电源芯片的五号输入管脚和第四电容的正极，所述第三电容和第四电容的负极均与第四二极管的正极相连接，所述第四二极管的负极连接电源的另一端；

所述电压反馈电路包括第一二极管、第一电容、第二电容、第七电容、第二电阻和第三电阻；所述第二电容的两端分别连接在电源芯片一号输出管脚和三号输出管脚之间，所述电源芯片的三号输出管脚和四号输入管脚相连接，所述第七电容和第三电阻并联连接于电源芯片的二号输出管脚和三号输出管脚之间，第二电阻和第一电容串联连接于电源芯片的二号输出管脚和三号输出管脚之间，第二电阻的第二端和第一电容的第一端相连接，第一二极管的负极与第二电阻的第二端相连接，第一二极管的正极电机的一端相连接；

所述电压输出电路包括第三二极管、第二电感、第五电容、第六电容和第七电阻；所述第三二极管的正极与第四电容的负极相连接，第三二极管的负极与电源芯片的三号输出管脚相连接，第五电容的正极通过第二电感与电源芯片的三号输出管脚相连接，第五电容的正极还与第一二极管的正极相连接，第五电容的负极与第三二极管的正极相连接，第六电容和第七电阻并联连接于第五电容的两端；

所述驱动电路包括三极管、第四电阻、第五电阻和第六电阻，第四电阻连接于电机的一端和三极管的基极之间，第五电阻和第六电阻串联连接于电机的另一端和三极管的集电极之间，三极管的发射极与第五电容的负极相连接。

与现有技术相比，本发明的优点在于：该复合电机能够将输入的交流电压通过电路控制实现直流输出以驱动电机，同时该复合电机能够实现长时间堵转且不会烧毁其内部的电机，工作过程中转矩不失步，断电时则无转矩存在。该复合电机能够广泛应用于需频繁堵转、频繁回复的自控电动阀驱动，可替代现有的磁滞同步电动机。同时该复合电机的内部结构简单，安装十分方便。该复合电机中采用的电机和电源电路板造价低、能耗小，增加了复合电机的使用寿命。

附图说明

图1为本发明实施例中复合电机的立体图。

图2为本发明实施例中复合电机的剖视图。

图3为本发明实施例中复合电机的分解图。

图4为本发明实施例中复合电机另一个角度的分解图。

图5为本发明实施例中交直流转换电路的电路图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1～图4所示，本实施例中的复合电机包括壳体1以及设置在壳体1内的电机2、电源电路板3和变速齿轮组6。

其中壳体1包括有第一壳体11和第二壳体12。第一壳体11包括第一底壳111和匹配盖设在第一底壳111上的第一盖体112，第二壳体12包括第二底壳121和匹配盖设在第二底壳121上的第二盖体122。第一底壳111和第二底壳121连接在一起，并且第一底壳111和第二底壳121上对应设置有能够容许电机的驱动轴21通过的开孔100。

电机2安装在第一壳体11的容置腔内，用于驱动电动阀。电源电路板3也安装在第一壳体11的容置腔内，该电源电路板3分别与外界电源和电机2相连接，用于为电机2提供直流电源并控制电机2的通断。

电机2和电源电路板3在第一壳体11内的安装的具体结构为：第一壳体11的第一底壳111内匹配设置有用于安装电机2和电源电路板3的安装体4，该安装体4上具有中心设置的凹槽41以及围设在凹槽41外周的环形槽42，电机2则匹配安装在凹槽41内，并且电机的驱动轴21能够自凹槽41内伸出第一壳体11上的开孔100。本实施例中的电源电路板3为环形电路板，则电源电路板3匹配安装在环形槽42内，安装后，则电路板围设在电机2的外围，同时电源电路板3和电机2电连接。本实施例中环形槽42的外周壁，即安装体4的外周壁与第一底壳111的周壁内面紧密贴合，该安装体4能拆卸的安装在第一底壳111内。

工作时电源电路板3还需要与外界的电源相连接，则电源电路板3上连接有供连接外界电源的导线，为了方便导线的放置，安装体4的外周壁上凸设有一线槽43，第一壳体11中第一底壳111的外周壁上对应开设一供线槽43置入的缺口110，安装时，则将该线槽43部分卡入到缺口110中，从而能够防止安装体4相对于第一壳体11发生滑动。为了固定导线，第一壳体11内还设置有一环形的固定体5，固定体5在第一壳体11内与第一底壳111的周壁内面紧密贴合，同时该固定体5的下端边缘与安装体4外周壁的上端匹配扣合，固定体5的下端边缘径向向外凸设有一盖片51，该盖片51匹配覆盖在线槽43上，如此通过盖片51和线槽43的配合，则能将导线牢固的卡在线槽43内，防止导线经常晃动而损伤。

变速齿轮组6安装在第二壳体12的第二底壳121内，自第一壳体11的开孔100伸出的电机的驱动轴21则与该变速齿轮组6驱动连接，待变速齿轮组6安装后，则将第二壳体12的第二底壳121和第二盖体122固定连接，变速齿轮组6的驱动齿轮61自第二壳体12的第二盖体122伸出，从而与风机盘管电动阀驱动连接以驱动风机盘管电动阀工作。

本实施例中的电源电路板3包括电路安装板、设置在该电路安装板上的交直流转换电路，本实施例中的就直流转换电路无需通过变压器即能实现为电机2提供合适的工作电压和电流。

交直流转换电路具体为：交直流转换电路包括有电源芯片和与电源芯片相连接的外围电路，外围电路具体包括一电源芯片、连接在电源芯片输入端和外界电源之间的整流滤波电路、连接在电源芯片的输出端和输入端之间的电压反馈电路、连接在电源芯片输出端的电压输出电路以及连接在电压输出电路和电机2之间的驱动电路。

电源芯片可以根据需求进行选择。根据选定的电源芯片可对应设置相匹配的外围电路，如图5所示，本实施例中的交直流转换电路具体为：

整流滤波电路包括第一电阻R1、第二二极管D2、第四二极管D4、第三电容C3、第四电容C4和第一电感L1；第一电阻R1的第一端连接电源的一端，第一电阻R1的第二端连接第二二极管D2的正极，第二二极管D2的负极分别连接第三电容C3的正极和第一电感L1的第一端，第一电感L1的第二端分别连接电源芯片的五号输入管脚和第四电容C4的正极，第三电容C3和第四电容C4的负极均与第四二极管D4的正极相连接，第四二极管D4的负极连接电源的另一端；

电压反馈电路包括第一二极管D1、第一电容C1、第二电容C2、第七电容C7、第二电阻R2和第三电阻R3；第二电容C2的两端分别连接在电源芯片一号输出管脚和三号输出管脚之间，电源芯片的三号输出管脚和四号输入管脚相连接，第七电容C7和第三电阻R3并联连接于电源芯片的二号输出管脚和三号输出管脚之间，第二电阻R2和第一电容C1串联连接于电源芯片的二号输出管脚和三号输出管脚之间，第二电阻R2的第二端和第一电容C1的第一端相连接，第一二极管D1的负极与第二电阻R2的第二端相连接，第一二极管D1的正极电机的一端相连接；

电压输出电路包括第三二极管D3、第二电感L2、第五电容C5、第六电容C6和第七电阻R7；第三二极管D3的正极与第四电容C4的负极相连接，第三二极管D3的负极与电源芯片的三号输出管脚相连接，第五电容C5的正极通过第二电感L2与电源芯片的三号输出管脚相连接，第五电容C5的正极还与第一二极管D1的正极相连接，第五电容C5的负极与第三二极管D3的正极相连接，第六电容C6和第七电阻R7并联连接于第五电容C5的两端；

驱动电路包括三极管Q1、第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6，第四电阻R4连接于电机的一端和三极管Q1的基极之间，第五电阻R5和第六电阻R6串联连接于电机2的另一端和三极管Q1的集电极之间，三极管Q1的发射极与第五电容C5的负极相连接。

该复合电机在使用时，交直流转换电路能够实现宽电压输入，输入交流电压范围可以为85V至265V，频率范围为47Hz至63Hz，通常在外界的输入电源为220V/50Hz的条件下使用。同时该交直流转换电路能够输出5v直流电压，输出最大电流可达200mA。

图5中，第一电阻R1为保险电阻，负荷过载或短路时起保护后面电路作用。整流滤波电路中的第二二极管D2、第四二极管D4、第三电容C3、第四电容C4构成的半波整流电路，交流220V电源提供的交流电经过该半波整流电路整流为高压直流电输入到电源芯片的五号输入管脚。

使用过程中电压反馈电路还将电压输出电路输出的电压反馈到电源芯片的四号输入管脚，由电源芯片的内部电路来完成对输出电压的控制及保护。电源芯片的三号输出管脚输出经过电压芯片处理过的直流电，经过电压输出电路最终在第五电容C5的两端输出5V/200mA直流电。

该复合电机使用时，当外界的220V交流电源上电时，驱动电路中三极管Q1的基极通过电流将集电极与发射极导通，驱动电流通过电机2(连接在M+和M-之间)、第五电阻R5、第六电阻R6、三极管Q1的集电极和发射极，从而使得电机2开始转动，第五电阻R5在驱动电路作为限流电阻使用。电机的驱动轴21与变速齿轮组6驱动连接，进而实现该复合电机对外界电动阀的驱动动作。电机2转动时，负载渐渐变大，电流由小逐渐变大，最终外界电动阀完全打开时电机2处于堵转状态。由于不同电机间的力矩差异、变速箱的负载差异等原因，为保持电机2能够驱动电动阀的阀门能处于打开状态，电机2的维持电流通常保证在110-120mA之间。由于该种电机设计时其堵转电流在100mA左右，最大堵转电流能达到130mA。因此设计电路时考虑到外界电动阀结构对电机堵转电流的要求，所以电机的堵转电流设计在110-115mA范围内，以保证在电流尽量小的前提下将电动阀的阀门完全打开。电机的总能耗一部分以力矩方式维持输出，另一部分以热能方式散发。

当外界电源断电时，第五电容C5两端无电压，驱动电路无法驱动电机2，则外界电动阀最终完全关闭。在外界电动阀关闭过程中，电机2一直处于倒转状态，此时的电机相当于一台发电机，对外部输出一组电压，但由于三极管Q1处于截止状态，电机2和电源芯片的外围电路无法形成闭合环路，电流无法流通，直至电机2不转时电机2两端的电压降至0V，弹簧最终将电动阀的阀门位置拉至原始状态，阀门完全关闭。

该复合电机可以应用于多种电动阀的驱动，如可用于风机盘管电动阀的驱动。

Claims (5)

1.一种复合电机，其特征在于包括：

壳体(1)，内设有容置腔；

电机(2)，设置在壳体(1)的容置腔内，用于驱动电动阀；

电源电路板(3)，设置在所述壳体(1)的容置腔内，该电源电路板(3)分别与外界电源和电机(2)相连接，用于为电机(2)提供直流电源并控制电机(2)的通断；

所述电机的驱动轴(21)还驱动连接有用于驱动电动阀的变速齿轮组(6)；

所述壳体(1)包括用于安装所述电机(2)和所述电源电路板(3)的第一壳体(11)、用于安装所述变速齿轮组(6)的第二壳体(12)，所述第一壳体(11)相连接且第一壳体(11)和第二壳体(12)上对应设置有能够容许电机的驱动轴(21)通过的开孔(100)；

所述第一壳体(11)内匹配设置有用于安装所述电机(2)和所述电源电路板(3)的安装体(4)，所述安装体(4)上具有中心设置的凹槽(41)以及围设在所述凹槽(41)外周的环形槽(42)，所述电机(2)设置在所述凹槽(41)内，所述电机的驱动轴(21)自所述凹槽(41)内伸出，所述电源电路板(3)设置在所述环形槽(42)内；

所述安装体(4)的外周壁上凸设有一线槽(43)，所述第一壳体(11)的外周壁上对应开设一供所述线槽(43)置入的缺口(110)。

2.根据权利要求1所述的复合电机，其特征在于：所述第一壳体(11)内还设置有一环形的固定体(5)，所述固定体(5)的下端边缘与所述安装体(4)外周壁的上端匹配扣合，所述固定体(5)的下端边缘凸设有一盖片(51)，所述盖片(51)匹配覆盖在所述线槽(43)上。

3.根据权利要求1所述的复合电机，其特征在于：所述第一壳体(11)包括第一底壳(111)和匹配盖设在所述第一底壳(111)上的第一盖体(112)；

所述第二壳体(12)包括第二底壳(121)和匹配盖设在所述第二底壳(121)上的第二盖体(122)。

4.根据权利要求1所述的复合电机，其特征在于：所述电源电路板(3)包括电路安装板、设置在所述电路安装板上的交直流转换电路；

所述交直流转换电路包括一电源芯片、连接在电源芯片输入端和外界电源之间的整流滤波电路、连接在电源芯片的输出端和输入端之间的电压反馈电路、连接在电源芯片输出端的电压输出电路以及连接在电压输出电路和电机(2)之间的驱动电路。

5.根据权利要求4所述的复合电机，其特征在于：所述整流滤波电路包括第一电阻(R1)、第二二极管(D2)、第四二极管(D4)、第三电容(C3)、第四电容(C4)和第一电感(L1)；所述第一电阻(R1)的第一端连接电源的一端，所述第一电阻(R1)的第二端连接第二二极管(D2)的正极，所述第二二极管(D2)的负极分别连接第三电容(C3)的正极和第一电感(L1)的第一端，所述第一电感(L1)的第二端分别连接电源芯片的五号输入管脚和第四电容(C4)的正极，所述第三电容(C3)和第四电容(C4)的负极均与第四二极管(D4)的正极相连接，所述第四二极管(D4)的负极连接电源的另一端；

所述电压反馈电路包括第一二极管(D1)、第一电容(C1)、第二电容(C2)、第七电容(C7)、第二电阻(R2)和第三电阻(R3)；所述第二电容(C2)的两端分别连接在电源芯片一号输出管脚和三号输出管脚之间，所述电源芯片的三号输出管脚和四号输入管脚相连接，所述第七电容(C7)和第三电阻(R3)并联连接于电源芯片的二号输出管脚和三号输出管脚之间，第二电阻(R2)和第一电容(C1)串联连接于电源芯片的二号输出管脚和三号输出管脚之间，第二电阻(R2)的第二端和第一电容(C1)的第一端相连接，第一二极管(D1)的负极与第二电阻(R2)的第二端相连接，第一二极管(D1)的正极电机的一端相连接；

所述电压输出电路包括第三二极管(D3)、第二电感(L2)、第五电容(C5)、第六电容(C6)和第七电阻(R7)；所述第三二极管(D3)的正极与第四电容(C4)的负极相连接，第三二极管(D3)的负极与电源芯片的三号输出管脚相连接，第五电容(C5)的正极通过第二电感(L2)与电源芯片的三号输出管脚相连接，第五电容(C5)的正极还与第一二极管(D1)的正极相连接，第五电容(C5)的负极与第三二极管(D3)的正极相连接，第六电容(C6)和第七电阻(R7)并联连接于第五电容(C5)的两端；

所述驱动电路包括三极管(Q1)、第四电阻(R4)、第五电阻(R5)和第六电阻(R6)，第四电阻(R4)连接于电机的一端和三极管(Q1)的基极之间，第五电阻(R5)和第六电阻(R6)串联连接于电机的另一端和三极管(Q1)的集电极之间，三极管(Q1)的发射极与第五电容(C5)的负极相连接。