CN110011590A - 单相异步电机及其制动系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种单相异步电机及其制动系统,其中,该单相异步电机包括单相异步电机本体、微控制单元、第一继电器组和第二继电器组;单相异步电机本体正常运行时,第一继电器与外部交流电源连接;如果接收到外部传感器发送的制动信号,微控制单元向第一继电器组发送断开指令,向第二继电器组发送闭合指令;第一继电器组接收到断开指令时,断开与外部交流电源的连接;第二继电器组接收到闭合指令时,接通外部直流电源,以制动单相异步电机本体。本发明通过微控制单元控制第一继电器组和第二继电器组的断开和闭合,以实现单相异步电机本体的制动,该制动结构采用了电子制动的方式,降低了制动结构的成本低,同时提高了制动结构的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域,尤其是涉及一种单相异步电机及其制动系统。
背景技术
单相异步电机作为市场应用十分普遍的电动机,在各个控制领域都发挥着重要的作用,作为不可或缺的电动机类型,随处都有它的身影,也因此对于单相异步电机的控制也存在各种不同的需求;而衍生的电机产品也是花样繁多,在各种需求中制动需求则是其中最为普遍的需求之一。
通常情况下如果存在制动或离合需求的设计或应用场合那么优先使用制动电机(内置电磁离合器),或在单相异步电机出轴处加入电磁制动结构或离合结构;但这都需要在各种设计或应用条件具备的情况下进行,当设计条件不允许或应用条件受约束的情况下将无法更换制动电机,也无法加装离合制动结构,因此导致该制动结构的实用性较差,且该制动结构的成本较大。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种单相异步电机及其制动系统,以降低制动结构的成本低,同时提高制动结构的实用性。
第一方面,本发明实施例提供了一种单相异步电机,该电机包括单相异步电机本体、微控制单元、第一继电器组和第二继电器组;第一继电器组分别与第二继电器组、微控制单元和单相异步电机本体相连;第二继电器组还与微控制单元和单相异步电机本体相连;微控制单元还与外部传感器连接;第一继电器组用于接通单相异步电机本体和外部交流电源,以使单相异步电机本体运行;微控制单元用于如果接收到外部传感器发送的制动信号,向第一继电器组发送断开指令,向第二继电器组发送闭合指令;第一继电器组还用于接收到断开指令时,断开与外部交流电源的连接;第二继电器组用于接收到闭合指令时,接通外部直流电源,以制动单相异步电机本体。
进一步地,上述第一继电器组包括第一继电器、第二继电器和第三继电器;第二继电器组包括第四继电器、第五继电器和第六继电器;第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第五继电器和第六继电器分别包括四个引脚;其中,四个引脚为第一引脚、第二引脚、第三引脚和第四引脚。
进一步地,上述第一继电器的第四引脚与第四继电器的第四引脚相连;第二继电器的第四引脚与第五继电器的第四引脚相连;第三继电器的第四引脚与第六继电器的第四引脚相连。
进一步地,上述第一继电器和第四继电器的第四引脚分别与单相异步电机本体的火线相连;第二继电器和第五继电器的第四引脚分别与单相异步电机本体的零线相连;第三继电器和第六继电器的第四引脚分别与单相异步电机本体的副绕组相连。
进一步地,上述第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第五继电器和第六继电器的第一引脚和第二引脚分别与微控制单元相连。
进一步地,上述第一继电器、第二继电器和第三继电器的第三引脚分别与外部交流电源相连。
进一步地,上述第四继电器、第五继电器和第六继电器的第三引脚分别与外部直流电源相连。
第二方面,本发明实施例还提供一种单相异步电机的制动系统,该系统包括外部直流电源、外部交流电源、外部传感器和第一方面所述的单相异步电机;该单相异步电机分别与外部直流电源、外部交流电源和外部传感器相连。
进一步地,上述外部直流电源的电压值的范围为15V-32V。
进一步地,上述系统还包括直流电压调节器;该直流电压调节器分别与外部直流电源和单相异步电机相连;直流电压调节器用于调节外部直流电源接入单相异步电机时的电压值。
本发明实施例带来了以下有益效果:
本发明提供了一种单相异步电机及其制动系统,当单相异步电机本体正常运行时,第一继电器与外部交流电源连接;如果接收到外部传感器发送的制动信号,微控制单元将向第一继电器组发送断开指令,向第二继电器组发送闭合指令;第一继电器组接收到断开指令时,断开与外部交流电源的连接;第二继电器组接收到闭合指令时,接通外部直流电源,以制动单相异步电机本体。本发明通过微控制单元控制第一继电器组和第二继电器组的断开和闭合,以实现单相异步电机本体的制动,该制动结构采用了电子制动的方式,降低了制动结构的成本低,同时提高了制动结构的实用性。
本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述,或者,部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定,或者通过实施本公开的上述技术即可得知。
为使本公开的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种单相异步电机的结构示意图;
图2为本发明实施例提供的另一种单相异步电机的结构示意图;
图3为本发明实施例提供的单相异步电机的制动电路原理图;
图4为本发明实施例提供的一种单相异步电机的制动系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
现有的单相异步电机本身不具有制动功能,需要添加外部的制动结构来完成制动,但目前的制动结构采用的是机械式制动结构,该结构成本大,且不便于安装、实用性较差,基于此,本发明实施例提供的一种单相异步电机及其制动系统,该技术可以应用于单相异步电机的制动或者减速的场景中。
为便于对本实施例进行理解,首先对本发明实施例所公开的一种单相异步电机进行详细介绍。
参见图1所示的一种单相异步电机的结构示意图,该电机包括单相异步电机本体10、微控制单元11、第一继电器组12和第二继电器组13;
第一继电器组12分别与第二继电器组13、微控制单元11和单相异步电机本体10相连;该第二继电器组13还与微控制单元11和单相异步电机本体10相连;微控制单元11还与外部传感器连接;
第一继电器组12用于接通单相异步电机本体11和外部交流电源,以使单相异步电机本体10运行;
微控制单元11用于如果接收到外部传感器发送的制动信号,向第一继电器组12发送断开指令,向第二继电器组13发送闭合指令;
第一继电器组12还用于接收到断开指令时,断开与外部交流电源的连接;
第二继电器组13用于接收到闭合指令时,接通外部直流电源,以制动单相异步电机本体。
上述单相异步电机本体10通常为单相交流电源供电的小功率单相异步电机,其相交流电源采用AC220V(alternating current 220V,电流电220V)供电,它的功率设计的都是比较小,一般均不会大于2kW;该单相异步电机本体10通常不具有制动功能,需要接通外部制动结构;该单相异步电机本体10包括三根引线,分别为零线、火线和副绕组线,该副绕组线通常是串联一个电容与火线连接。
上述微控制单元11可根据用户预先编好的程序,控制相应的部件;例如,当微控制单元11接收到外部传感器的触发信号时,向相应的部件发出微操作控制信号,以控制相应部件的工作状态。
上述第一继电器组12和第二继电器组13中通常包括多个继电器,该继电器通常是一种点控制器件,当输入量的变化达到规定要求时,在电气输出电路中使被控制量发生预定的阶跃变化的电器;继电器具有控制系统和被控制系统之间的互动关系,通常应用于自动化的控制电路中,它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”,故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
上述第一继电器组12和第二继电器组13中的继电器可采用具有触点组的继电器,该触点组共有三个触点,即中间是动触点,上下各一个静触点;线圈不通电时,动触点和其中一个静触点断开和另一个静触点闭合,线圈通电后,动触点就移动,使原来断开的成闭合,原来闭合的成断开状态,达到转换的目的。
上述单相异步电机本体10正常工作时,第一继电器组12处于闭合状态,以使外部交流电源与单相异步电机本体10接通;根据用户的制动需求,外部传感器向微控制单元10发送制动信号,以触发微控制单元10向第一继电器组12发送断开指令,向第二继电器组13发送闭合指令;第一继电器组12和第二继电器组13接收到后,第一继电器组12断开,第二继电器组13闭合,以使相异步电机本体10断开与外部交流电源的连接,与外部直流电源连接。
通向单相异步电机本体10的交变电流转为直流电流后,直流电流通过电机的线圈后持续耗能,以使原本交变电流形成的动态磁场变为持续的静态磁场,此时磁场相互阻碍,而且单相异步电机本体10达到磁滞损失的作用,从而制动单相异步电机本体10。
本发明实施例提供了一种单相异步电机,该单相异步电机包括单相异步电机本体、微控制单元、第一继电器组和第二继电器组;单相异步电机本体正常运行时,第一继电器与外部交流电源连接;如果接收到外部传感器发送的制动信号,微控制单元向第一继电器组发送断开指令,向第二继电器组发送闭合指令;第一继电器组接收到断开指令时,断开与外部交流电源的连接;第二继电器组接收到闭合指令时,接通外部直流电源,以制动单相异步电机本体。本发明通过微控制单元控制第一继电器组和第二继电器组的断开和闭合,以实现单相异步电机本体的制动,该制动结构采用了电子制动的方式,降低了制动结构的成本低,同时提高了制动结构的实用性。
参见图2所示的另一种单相异步电机的结构示意图;该电机在图1所示电机的基础上实现;该电机包括单相异步电机本体10、微控制单元11、第一继电器组12和第二继电器组13。下面具体描述该电机各个部件之间的连接方式。
上述第一继电器组12包括第一继电器120、第二继电器121和第三继电器122;上述第二继电器组13包括第四继电器130、第五继电器131和第六继电器132;第一继电器120、第二继电器121、第三继电器122、第四继电器130、第五继电器131和第六继电器132分别包括四个引脚;其中,四个引脚为第一引脚、第二引脚、第三引脚和第四引脚。
上述第一继电器120的第四引脚与第四继电器130的第四引脚相连;第二继电器121的第四引脚与第五继电器131的第四引脚相连;第三继电器122的第四引脚与第六继电器132的第四引脚相连。上述第一继电器120和第四继电器130的第四引脚分别与单相异步电机本体10的火线相连;第二继电器121和第五继电器131的第四引脚分别与单相异步电机本体10的零线相连;第三继电器122和第六继电器132的第四引脚分别与单相异步电机本体10的副绕组相连。
上述第一继电器120、第二继电器121、第三继电器122、第四继电器130、第五继电器131和第六继电器132的第一引脚和第二引脚分别与微控制单元11相连。上述第一继电器120、第二继电器121和第三继电器122的第三引脚分别与外部交流电源相连。上述第四继电器130、第五继电器131和第六继电器132的第三引脚分别与外部直流电源相连。
具体地,如图3所示为单相异步电机的制动电路原理图;图3中J1表示第一继电器,J2表示第四继电器,J3表示第二继电器,J4表示第五继电器,J5表示第三继电器,J6表示第六继电器,M表示单相异步电机本体,每个继电器中的1、2、3和4分别表示第一引脚、第二引脚、第三引脚和第四引脚,图3中第一引脚和第二引脚出处的双向箭头表示为控制单元发出的指令;当J1、J3和J5闭合,J2、J4和J6断开时,单相异步电机本体10正常工作,此时单相异步电机本体10接入的是外部交流电源;当外部信号触发该单相异步电机的微控制单元时,微控制单元分别向J1、J2、J3、J4、J5和J6发送控制指令,以使J1、J3和J5断开,J2、J4和J6闭合,此时,单相异步电机本体10与外部直流电源接通,当直流电进入单相异步电机本体10线圈后,直流电流产生的磁场将阻碍电机转动,最终导致制动效果,在制动的情况下直流电流持续耗电。
上述外部直流电源可采用DC24V(direct current 24V,直流电24V)电源;上述外部信号触发可以是外部传感器触发,也可以是DC24V信号触发;通常情况下触点电流可达10A,因此可为2200W的单相异步电机提供制动或离合功能。
上述直流耗能制动所需电压能量为交变电压能量10%~20%,所以本实施例提供的直流耗能电压默认取值DC24V,其对应交变电压220V单相异步电机本体;其中DC24V为默认接入电压,实际可支持DC15V~DC32V电压接入,以调整制动效果,但由于感抗特性,电压升高情况下电流随之升高;根据电机功率应适当调整电压值,以防止电机制动温度过高。
本实施例提供的单相异步电机的制动结构还可以起到的离合效果,该离合效果可由在外接入的外部直流电源的电压能量的大小决定,使用者可根据外部接入的直流电压调节器或直流电流调节器,调节离合效果;其中外部直流电源采用DC24V供电时,电压值可从0V调制24V,由于电压值越大产生的阻尼越强,所以外接的电压值越大单相异步电机的制动效果或者离合效果越好。
本实施例提供的单项异步电机利用直流耗能制动的特点,使没有制动功能的单相异步电机具有了制动及离合双重功能,在无需更换电机或加装外部制动结构的情况下,改变通入电机电能形态,以使单相异步电机自身成为可制动也可阻尼离合的多功能电机。该单相异步电机的制动效果显著,且充分利用了单相异步电机本体的特性进行功能拓展,同时节省了电磁制动结构或磁分离和结构等设计成本,并具有很好的实用性。
对应于上述单相异步电机的实施例,本实施例还提供了一种单相异步电机的制动系统,如图4所示,该系统包括外部直流电源40、外部交流电源41、外部传感器42和单相异步电机43;
单相异步电机43分别与外部直流电源40、外部交流电源41和外部传感器42相连。
进一步地,上述外部直流电源的电压值的范围为15V-32V。
通常DC24V为默认接入电压值,实际可支持DC15V~DC32V电压接入单相异步电机43,以调整制动效果。
进一步地,上述系统还包括直流电压调节器;该直流电压调节器分别与外部直流电源40和单相异步电机43相连;直流电压调节器用于调节外部直流电源接入单相异步电机时的电压值。
单相异步电机外部接入的直流电压值的大小决定了单相异步电机的阻尼效果与制动效果,通常接入的直流电压值越大,制动效果或者阻尼效果越好,因此可以根据用户需求,通过直流电压调节器调节接入直流电压值的大小。
本发明实施例提供的单相异步电机的制动系统,与上述实施例提供的单相异步电机具有相同的技术特征,所以也能解决相同的技术问题,达到相同的技术效果。
而且,相对造价更低的没有制动效果的单相异步电机达到了价格昂贵的制动电机或其它昂贵的制动机构的相同效果。同样也令无法结构改造的情况有了新的解决方法,因此单相异步电机的广泛应用同样令本实施例提供的单相异步电机有更大的利用价值。
另外,在本发明实施例的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
最后应说明的是:以上所述实施例,仅为本发明的具体实施方式,用以说明本发明的技术方案,而非对其限制,本发明的保护范围并不局限于此,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改、变化或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种单相异步电机,其特征在于,所述电机包括单相异步电机本体、微控制单元、第一继电器组和第二继电器组;
所述第一继电器组分别与所述第二继电器组、所述微控制单元和所述单相异步电机本体相连;所述第二继电器组还与所述微控制单元和所述单相异步电机本体相连;所述微控制单元还与外部传感器连接;
所述第一继电器组用于接通所述单相异步电机本体和外部交流电源,以使所述单相异步电机本体运行;
所述微控制单元用于如果接收到所述外部传感器发送的制动信号,向所述第一继电器组发送断开指令,向所述第二继电器组发送闭合指令;
所述第一继电器组还用于接收到所述断开指令时,断开与所述外部交流电源的连接;
所述第二继电器组用于接收到所述闭合指令时,接通外部直流电源,以制动所述单相异步电机本体。
2.根据权利要求1所述的电机,其特征在于,所述第一继电器组包括第一继电器、第二继电器和第三继电器;所述第二继电器组包括第四继电器、第五继电器和第六继电器;
所述第一继电器、所述第二继电器、所述第三继电器、所述第四继电器、所述第五继电器和所述第六继电器分别包括四个引脚;其中,四个所述引脚为第一引脚、第二引脚、第三引脚和第四引脚。
3.根据权利要求2所述的电机,其特征在于,所述第一继电器的第四引脚与所述第三继电器的第四引脚相连;所述第二继电器的第四引脚与所述第五继电器的第四引脚相连;所述第三继电器的第四引脚与所述第六继电器的第四引脚相连。
4.根据权利要求2所述的电机,其特征在于,所述第一继电器和所述第四继电器的第四引脚分别与所述单相异步电机本体的火线相连;所述第二继电器和所述第五继电器的第四引脚分别与所述单相异步电机本体的零线相连;所述第三继电器和所述第六继电器的第四引脚分别与所述单相异步电机本体的副绕组相连。
5.根据权利要求2所述的电机,其特征在于,所述第一继电器、所述第二继电器、所述第三继电器、所述第四继电器、所述第五继电器和所述第六继电器的第一引脚和第二引脚分别与所述微控制单元相连。
6.根据权利要求2所述的电机,其特征在于,所述第一继电器、所述第二继电器和所述第三继电器的第三引脚分别与所述外部交流电源相连。
7.根据权利要求2所述的电机,其特征在于,所述第四继电器、所述第五继电器和所述第六继电器的第三引脚分别与所述外部直流电源相连。
8.一种单相异步电机的制动系统,其特征在于,所述系统包括外部直流电源、外部交流电源、外部传感器和权利要求1-7任一项所述的单相异步电机;
所述单相异步电机分别与所述外部直流电源、所述外部交流电源和所述外部传感器相连。
9.根据权利要求8所述的系统,其特征在于,所述外部直流电源的电压值的范围为15V-32V。
10.根据权利要求9所述的系统,其特征在于,所述系统还包括直流电压调节器;
所述直流电压调节器分别与所述外部直流电源和所述单相异步电机相连;
所述直流电压调节器用于调节所述外部直流电源接入所述单相异步电机时的电压值。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
CB02 | Change of applicant information | ||
CB02 | Change of applicant information |
Address after: No. 3138, Shiji Avenue, Huangdao District, Qingdao, Shandong Province Applicant after: Qingdao zhonggate Electric Co., Ltd Address before: 662 Huangdao District No. 266000 Century Avenue Shandong city of Qingdao Province Applicant before: QINGDAO CCS VFD MOTOR Co.,Ltd. |
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190712 |