CN105970452A - 专用于圆织机的电机 - Google Patents
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Abstract
一种专用于圆织机的电机，包括永磁无刷直流电机或永磁同步电机、永磁无刷直流电机或永磁同步电机控制器以及电机的传动系统，所述的永磁无刷直流电机或永磁同步电机控制器包括控制模块、角位置测量单元、速度获取反馈模块和初始定位模块，角位置测量单元用于测量永磁无刷直流电机或永磁同步电机定子和转子的角位置信号，速度获取反馈模块用于输出永磁无刷直流电机或永磁同步电机真实速度信号，并反馈至控制模块。由于在圆织机上采用了永磁无刷直流电机或永磁同步电机，其与现采用的交流异步电机相比，具有效率高，功率因素高，能力指标好，体积小，重量轻，温升低。
Description
技术领域
本发明涉及一种编织机械的技术领域，尤其涉及一种专用于圆织机的电机。
背景技术
一般圆织机包括主机、送经系统、收卷装置、机架；所述主机包括主电机、传动系统、经丝开交机构和引纬机构，所述引纬机构包括上门圈、下门圈、连接柱、梭子和推进器；所述传动系统包括带轮、主轴、支座；由主电机带动传动系统。圆织机的好坏之分可以从以下方面评比。一；机器会不会经常出现停机的状况，经常停机会降低生产效率，从而加大成本。二是；机器的节能状况，因为圆织机生产的为编织袋是快消品，所以单个的利润在几分钱，他们靠的是量，靠的是不停的工作。所以电机效率很重要，效率太低的话每个小时消耗的电量就多，袋子的成本价就会有所上升的。且机器的运作时间会比较长，只有节能，才能降低电量，从而降低成本。
现在的圆织机一般采用Y系列三相异步电机，其于交流异步电机的效率和功率因数差及负载率等原因，导致耗能高。其损耗造成效率大致在80％左右，再由于变频非线性失真、不连续状态、斜坡效应等因素实际功效在80％以下，控制精度、圆织机稳定性变差，其效率低、寿命低。
发明内容
本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种高效、精准、节能、体积小的且专用于圆织机的永磁无刷直流电机或永磁同步电机。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：一种专用于圆织机的电机，包括永磁无刷直流电机或永磁同步电机、永磁无刷直流电机或永磁同步电机控制器以及电机的传动系统，所述的永磁无刷直流电机或永磁同步电机控制器包括控制模块、角位置测量单元、速度获取反馈模块和初始定位模块，角位置测量单元用于测量永磁无刷直流电机或永磁同步电机定子和转子的角位置信号，速度获取反馈模块用于输出永磁无刷直流电机或永磁同步电机真实速度信号，并反馈至控制模块：控制模块采用可编程控制器和微处理器进行硬件电路的搭建，所述的初始定位模块包括由控制模块控制产生高频检测脉冲信号的高频脉冲发生器，初始启动时，控制模块控制高频脉冲发生器产生高频检测脉冲信号，高频检测脉冲检测信号传输至永磁无刷直流电机或永磁同步电机各相位的电源线和绕组上，并通过角位置测量单元检测永磁无刷直流电机或永磁同步电机的各相位电感值将其传送至控制模块，控制模块处理并计算出定子和转子的实际角位置信息，并在调整控制模块控制行程数据后控制电机动作，所述的电机经套于电机输出轴上的皮带轮组件传动。
本发明专用于圆织机的永磁无刷直流电机或永磁同步电机与现有技术相比，由于在圆织机上采用了永磁无刷直流电机或永磁同步电机，其与现采用的交流异步电机相比，具有效率高，功率因素高，能力指标好，体积小，重量轻，温升低，技能效果显著等优势，较好地提高了电网的品质因素，充分发挥了现有电网的容量，节省了电网的投资，且较好地解决了用电设备中“大马拉小车”现象。
再者本发明采用了初始高频脉冲电感定位，避免了霍尔电路对电机的影响，无需重新布线，提高了位置信号的准确性和及时性，便于对无刷直流电机的运动进行精确调整，大大提高了电机功效。且将Y系列三相异步变频电机改成了永磁无刷直流电机或永磁同步电机，大大提升了功效，节能环保效果非常明显，且电机装配或改装时无需对圆织机重新布线或改线，兼容性和通用性强。由于永磁无刷直流电机或永磁同步电机和永磁同步电机的高效率，负载率及调速时在很宽的范围内效率依然很高，因此将永磁无刷直流电机或永磁同步电机和永磁同步电机应用在圆织机领域会产生很高的节能效果。
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明一种专用于圆织机的电机的原理方框图。
图2为本发明单向轮组件的结构示意图。
图3为永磁直流无刷电机或永磁同步电机与异步电机的效率曲线图。
图4为永磁直流无刷电机或永磁同步电机与异步电机的功率因数曲线图。
具体实施方式
如图1、图2所示，本发明专用于圆织机电机一种实施例，包括永磁无刷直流电机或永磁同步电机、永磁无刷直流电机或永磁同步电机控制器以及电机的传动系统，所述的永磁无刷直流电机或永磁同步电机控制器包括控制模块、角位置测量单元、速度获取反馈模块和初始定位模块，角位置测量单元用于测量永磁无刷直流电机或永磁同步电机定子和转子的角位置信号，速度获取反馈模块用于输出永磁无刷直流电机或永磁同步电机真实速度信号，并反馈至控制模块：控制模块采用可编程控制器和微处理器进行硬件电路的搭建。为了避免霍尔电路对永磁无刷直流电机或永磁同步电机磁场影响而拉低功率，本发明为采用了初始定位模块，所述的初始定位模块包括由控制模块控制产生高频检测脉冲信号的高频脉冲发生器，初始启动时，控制模块控制高频脉冲发生器产生高频检测脉冲信号，高频检测脉冲检测信号传输至永磁无刷直流电机或永磁同步电机各相位的电源线和绕组上，并通过角位置测量单元检测永磁无刷直流电机或永磁同步电机的各相位电感值将其传送至控制模块，控制模块处理并计算出定子和转子的实际角位置信息，并在调整控制模块控制行程数据后控制电机动作，所述的电机经套于电机输出轴上的皮带轮组件传动。本发明的高频脉冲发生器作为独立的高频检测脉冲信号源，高频检测脉冲信号与电机的驱动电压分频复用电源线，无需重新布线，便于连接装配和改造，在检测位置信号的同时不影响永磁无刷直流电机或永磁同步电机的驱动电压信号，提高位置信号的准确性和及时性。
本实施例为了保证永磁无刷直流电机或永磁同步电机转子跟定子位置和速度的精准度，还设有与控制模块、角位置测量单元相连接的限位补偿装置，在工作中微调补偿由于实际角位置信息与控制模块计算角位置信息的差异。本实施例的控制模块包括位置控制模块和速度控制模块，初始位置信号与所述的实际角位置信息。
为使圆织机在故障时，出现抱死现象，本实施例的电机输出轴上还套有单向轮组件，由单向轮组件皮带单向传动。单向轮组件为棘轮机构式，即由内设单向齿的棘轮2、和由电机输出轴1带动转动的棘爪3组成，所述的棘轮外周开有供皮带嵌入配合传动的皮带槽(图中未标示)。在圆织机正常运转时，单向轮组件的棘爪3啮合与棘轮2单向齿4中，从而带动棘轮2皮带传动。在故障时，由电机输出轴1带动转动的棘爪与棘轮2单向齿4无法啮合，棘轮2与输出轴1之间打滑。经丝开交机构和引纬机构无动力带动，惯性停止。避免了故障经丝开交机构和引纬机构即停抱死现象。
采用本发明专用于圆织机的永磁无刷直流电机或永磁同步电机的圆织机与现有采用异步电机的圆织机相比，具有以下方面的优势：
一、在效率及功率方面，异步电机在工作时，转子绕组要从电网吸收部分电能励磁，消耗了电网电能，这部分电能最终以电流在转子绕组中发热消耗掉，该损耗约占电机总损耗的20～30％，它使电机的效率降低。该转子励磁电流折算到定子绕组后呈感性电流，使进人定子绕组中的电流落后于电网电压一个角度，造成电机的功率因数降低。由于交流异步电机控制器采用变频的方式调速，导致电机的谐波等因素，使得电机的效率进一步降低。而本发明专用于圆织机的永磁直流无刷电机或永磁同步电机在转子上嵌了永磁体后，由永磁体来建立转子磁场，在正常工作时转子与定子磁场同步运行，转子中无感应电流，不存在转子电阻损耗，只此一项可提高电机效率20～30％。由于在专用于圆织机的永磁直流无刷电机或永磁同步电机转子中无感应电流励磁，定子绕组有可能呈纯阻性负载，使电机功率因数几乎为1，较好地提高了电网的品质因素，充分发挥了现有电网的容量。另外，从图3、图4所示的永磁直流无刷电机和永磁同步电机与异步电机的效率及功率因数曲线图，其图中1为永磁直流无刷电机或永磁同步电机的效率以及功率因数曲线，2为异步电动机的效率以及功率因数曲线，从图3、图4可看出，在负载率P2/Pn<50％(P2电机实际功率、Pn电机额定功率)时，其运行效率和运行功率因数大幅度下降，所以一般都要求其在经济区内运行，即负载率在75％-100％之间。而永磁直流无刷电机和永磁同步电机在负载率>20％时，其运行效率和运行功率因数随之变化不大，且运行效率>80％。
二、在起动转矩方面，异步电机起动时，要求电机具有足够大的起动转矩，但又希望起动电流不要太大，以免电网产生过大的电压降落而影响接在电网上的其他电机和电气设备的正常运行。此外，起动电流过大时，将使电机本身受到过大电做力的冲击，如果经常起动，还有使绕组过热的危险。因此，异步电机的起动设计往往面临着两难选择。本发明的永磁直流无刷电机或永磁同步电机采用压频开环方式，由于永磁直流无刷电机或永磁同步电机正常工作时转子绕组不起作用，在设计永磁电机时，可使转子绕组完全满足高起动转矩的要求，例如使起动转矩倍数由异步电机的1.8倍上升到2.5倍，甚至更大，较好地解决了动力设备中“大马拉小车”的现象。
三、在工作温升方面
由于异步电机工作时，转子绕组有电流流动，而这个电流完全以热能的形式消耗掉，所以在转子绕组中将产生大量的热量，使电机的温度升高，影响了电机的使用寿命。
而本发明的永磁直流无刷电机或永磁同步电机效率高，转子绕组中不存在电阻损耗，定子绕组中较少有或几乎不存在无功电流，使电机温升低，延长了电机的使用寿命。
四、在电网运行的影响方面
异步电机的功率因数低，电机要从电网中吸收大量的无功电流，造成电网、用电设备及发电设备中有大量无功电流，进而使电网的品质因数下降，加重了电网及用电设备及发电设备的负荷，同时无功电流在电网、用电设备及发电设备中均要消耗部分电能，造成电力电网效率变低，影晌了电能的有效利用。同样由于异步电机的效率低，要满足输出功率的要求，势必要从电网多吸收电能，进一步增加了电网能量的损失，加重了电网负荷。
本发明专用于圆织机的永磁直流无刷电机或永磁同步电机转子中无感应电流，电机的功率因数高，提高了电网的品质因数，使电网中不再需安装补偿器。同时，因永磁电机的高效率，也节约了电能。
综上所述，由于圆织机现在的状况是使用4极2.2KW或3KW加过桥变速来驱动，而我们将永磁直流无刷电机或永磁同步电机应用在圆织机上可以大大节能还可以省去过桥。整体设备体积更小、更轻，成本又低。圆织机工作稳定，大大提高了圆织机的工作效率、环保节能，且作为配件供给圆织机厂商时，无需对圆织机本身做更改布线，通用性强，同时本发明结构简单、成本低廉，符合圆织机的实际生产环境。
虽然本发明已以具体实施例公开如上，然而其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，仍可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当视所附的权利要求书的范围所界定者为准。
Claims (2)
1.一种专用于圆织机电机，其特征在于：包括永磁无刷直流电机或永磁同步电机、永磁无刷直流电机或永磁同步电机控制器以及电机的传动系统，所述的永磁无刷直流电机或永磁同步电机控制器包括控制模块、角位置测量单元、速度获取反馈模块和初始定位模块，角位置测量单元用于测量永磁无刷直流电机或永磁同步电机定子和转子的角位置信号，速度获取反馈模块用于输出永磁无刷直流电机或永磁同步电机真实速度信号，并反馈至控制模块：控制模块采用可编程控制器和微处理器进行硬件电路的搭建，所述的初始定位模块包括由控制模块控制产生高频检测脉冲信号的高频脉冲发生器，初始启动时，控制模块控制高频脉冲发生器产生高频检测脉冲信号，高频检测脉冲检测信号传输至永磁无刷直流电机或永磁同步电机各相位的电源线和绕组上，并通过角位置测量单元检测永磁无刷直流电机或永磁同步电机的各相位电感值将其传送至控制模块，控制模块处理并计算出定子和转子的实际角位置信息，并在调整控制模块控制行程数据后控制电机动作，所述的电机经套于电机输出轴上的单向轮组件皮带单向传动。
2.根据权利要求1所述的专用于圆织机的电机，其特征在于：所述的单向轮组件为棘轮机构式，即由内设单向齿的棘轮、和由电机输出轴带动转动的棘爪组成，所述的棘轮外周开有供皮带嵌入配合传动的皮带槽。
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