CN113992105B - 一种交流电机的正反转调速控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种交流电机的正反转调速控制系统及控制方法，包括交流电机本体，所述交流电机本体的内部转动连接有输出轴，交流电机本体的表面固定连接有测速箱，测速箱的内部设置有测速机构，交流电机本体的内部设置有速度控制机构，测速机构和速度控制机构均通过调速控制系统进行控制本发明涉及交流电机技术领域。该交流电机的正反转调速控制系统及控制方法，通过设置有速度控制机构，利用气缸带动推杆的移动，使得两端的压杆以支杆为中心点进行转动，配合上第一弹簧和第二弹簧的弹性，以及减速板与转动轮的接触，从而可以实现对输出轴的转速调节，以此提高对交流电机的速率控制性，更好的保护交流电机正反转调节的使用。

Description

一种交流电机的正反转调速控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及交流电机技术领域，具体为一种交流电机的正反转调速控制系统及控制方法。

背景技术

交流电动机是一种将交流电的电能转变为机械能的装置。交流电动机主要由一个用以产生磁场的电磁铁绕组或分布的定子绕组和一个旋转电枢或转子组成。电动机利用通电线圈在磁场中受力转动的现象而制成的。交流电动机分为同步交流电动机和感应电动机两种，三相交流电动机的定子绕组基本上是三个相互隔开120度的线圈，作三角形或星形联结；通入三相电流时，在每个线圈中产生磁场，这三个磁场合成得到一个旋转磁场。

参考中国专利，专利名称为：一种直流电机的高精度正反转控制系统及控制方法(专利公开号：CN101951209B，专利公开日：2012.07.04)，由PID控制和主动控制两部分组成，PID控制包括比较器、PID控制器、控制方式切换器、电机和光栅，主动控制包括控制方式切换器、电机和光栅。本发明采用的电机控制方法为：在电机平稳旋转时采用PID控制，在反转前转换为主动控制，使其以较高精度平稳反转，主动控制时间持续几个毫秒，反转后再转换为PID控制。本发明能够有效提高电机反转时的角位置精度，实现电机的平稳反转，并且方法简单，易于实现。

现有的交流电机在进行使用的过程中往往会因为转动的速率过快，致使正反转时的操作时间长，且对电机存在较大的磨损问题，同时无法实现对其直接性的速率调节，致使控制起来的操作较为麻烦，且无法进行测算，为此，本发明提供了一种交流电机的正反转调速控制系统及控制方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种交流电机的正反转调速控制系统及控制方法，解决了现有的交流电机在进行使用的过程中往往会因为转动的速率过快，致使正反转时的操作时间长，且对电机存在较大的磨损问题，同时存在无法控制操作对速率进行测算的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种交流电机的正反转调速控制系统，包括交流电机本体，所述交流电机本体的内部转动连接有输出轴，所述交流电机本体的表面固定连接有测速箱，所述测速箱的内部设置有测速机构，所述交流电机本体的内部设置有速度控制机构，且测速机构和速度控制机构均通过调速控制系统进行控制，所述速度控制机构中包括气缸、压杆和固定安装在输出轴外表面的转动轮，所述压杆的一侧开设有圆弧槽，所述圆弧槽的内部设置有缓冲单元，所述气缸的一侧滑动连接有推杆，所述气缸和推杆互相远离的一侧均固定连接有第一连接块，所述压杆的一端固定连接有第二连接块，所述第一连接块和第二连接块之间转动连接，所述压杆的延伸端转动连接有支杆，所述支杆的一端与交流电机本体的内壁固定连接，所述压杆的表面固定连接有连接杆，两个所述连接杆的相对侧之间固定连接有第一弹簧，所述缓冲单元中包括压动杆和减速板，所述压动杆的一端与减速板的表面固定连接，所述减速板的表面固定连接有缓冲垫，且缓冲垫的表面与转动轮的外表面接触，所述圆弧槽的内部开设有放置槽，且放置槽的内表面固定连接有限位板，所述压动杆的一端与限位板之间贯穿滑动，所述压动杆的外表面套设有第二弹簧，所述第二弹簧的两端分别与限位板和减速板的相对侧固定连接。

优选的，所述测速机构中包括测速齿轮和测速板，所述测速齿轮的外表面与测速箱之间通过转动组件转动，所述测速板的一端固定连接有限位齿，所述输出轴的外表面固定连接有转动块，所述转动块的内部固定连接有转动杆。

优选的，所述转动杆的外表面套设有第三弹簧，所述第三弹簧的两端与转动块的内部固定连接，所述测速板的延伸端与第三弹簧的外表面固定连接，且测速齿轮和限位齿之间相啮合。

优选的，所述转动组件中包括转动环，所述测速齿轮的外表面开设有转动槽，所述测速箱的内表面固定连接有支撑环，所述转动环固定安装在支撑环的内表面，所述转动环的外表面与转动槽的内表面转动连接。

优选的，所述调速控制系统中包括数据采集模块、数据管理终端、数据处理模块、反馈调节模块和速率测算模块，所述数据采集模块的输出端与数据管理终端的输入端连接。

优选的，所述数据管理终端的输出端与数据处理模块的输入端连接，所述数据处理模块的输出端与反馈调节模块的输入端连接，所述速率测算模块的输出端与数据处理模块的输入端连接，且反馈调节模块的输出端与气缸电性连接。

优选的，所述数据处理模块中包括数据接收单元、数据分析单元、数据对比单元、数据输出单元和电机转速数据库，所述数据接收单元的输出端与数据分析单元的输入端连接。

优选的，所述数据分析单元的输出端与数据对比单元的输入端连接，所述数据对比单元的输出端与数据输出单元的输入端连接，所述电机转速数据库的输出端与数据对比单元的输入端连接。

本发明还公开了一种交流电机的正反转调速控制方法，具体包括以下步骤：

S1、系统控制：首先利用数据采集模块对测速箱中的转动速率进行测算，并通过数据管理终端传输到数据处理模块中进行处理，并通过数据分析单元对数据分析后与电机转速数据库的数据进行对比，最后根据所需的速率将数据传输到反馈调节模块进行操作调节；

S2、速率测算：此时交流电机本体中的输出轴进行转动，带动了限位齿在测速齿轮的内部进行转动，并通过第二弹簧的恢复力致使测速板进行不断的恢复；

S3、速率调节：根据所需的速率，启动气缸，利用气缸带动推杆的移动，使得两端的压杆以支杆为中心点进行转动，配合上第一弹簧和第二弹簧的弹性，以及减速板与转动轮的接触，使得输出轴的转动速率进行调节。

优选的，所述S2中限位齿与测速齿轮接触次数为相同时间内不同速率的测算，利用两者之间的接触次数与测速齿轮的齿数比例，当相同时间接触次数越少，则输出轴的转动速率越慢。

有益效果

本发明提供了一种交流电机的正反转调速控制系统及控制方法。与现有技术相比具备以下有益效果：

(1)、该交流电机的正反转调速控制系统及控制方法，通过设置有速度控制机构，利用气缸带动推杆的移动，使得两端的压杆以支杆为中心点进行转动，配合上第一弹簧和第二弹簧的弹性，以及减速板与转动轮的接触，从而可以实现对输出轴的转速调节，以此提高对交流电机的速率控制性，更好的保护交流电机正反转调节的使用。

(2)、该交流电机的正反转调速控制系统及控制方法，通过设置有测速机构，利用输出轴转动时带动转动块的转动，带动了限位齿在测速齿轮的内部进行转动，并通过第二弹簧的恢复力致使测速板进行不断的恢复，通过对相同时间接触次数来测算转动速率，以便于后续根据已知的速率进行调节，使得速率控制更加精准，以保护交流电机的正常运行。

(3)、该交流电机的正反转调速控制系统及控制方法，通过设置有调速控制系统，利用数据采集模块对测速箱中的转动速率进行测算，并通过数据管理终端传输到数据处理模块中进行处理，并通过数据分析单元对数据分析后与电机转速数据库的数据进行对比，最后根据所需的速率将数据传输到反馈调节模块进行操作调节，实现自动化的调速控制，使得反馈速率更快，提高速率控制的效率。

附图说明

图1为本发明的外部立体结构图；

图2为本发明交流电机本体的内部立体结构图；

图3为本发明速度控制机构的立体结构图；

图4为本发明缓冲单元的立体结构分解图；

图5为本发明的图4中A处局部结构放大图；

图6为本发明测速机构的立体结构图；

图7为本发明测速机构的立体结构分解图；

图8为本发明调速控制系统的原理框图；

图9为本发明数据处理模块的原理框图；

图10为本发明调速控制方法的工艺流程图。

图中：1-交流电机本体、2-输出轴、3-测速箱、4-测速机构、41-测速齿轮、42-测速板、43-转动组件、43-1-转动环、43-2-支撑环、43-3-转动槽、44-限位齿、45-转动块、46-转动杆、47-第三弹簧、5-速度控制机构、51-气缸、52-压杆、53-转动轮、54-圆弧槽、55-缓冲单元、55-1-压动杆、55-2-减速板、55-3-缓冲垫、55-4-放置槽、55-5-限位板、55-6-第二弹簧、56-推杆、57-第一连接块、58-第二连接块、59-支杆、510-连接杆、511-第一弹簧、6-调速控制系统、61-数据采集模块、62-数据管理终端、63-数据处理模块、63-1-数据接收单元、63-2-数据分析单元、63-3-数据对比单元、63-4-数据输出单元、63-5-电机转速数据库、64-反馈调节模块、65-速率测算模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种交流电机的正反转调速控制系统，包括交流电机本体1，交流电机本体1为正反转电机，交流电机本体1的内部转动连接有输出轴2，交流电机本体1的表面固定连接有测速箱3，测速箱3的内部设置有速率采集器，用于采集转动的速率，测速箱3的内部设置有测速机构4，交流电机本体1的内部设置有速度控制机构5，且测速机构4和速度控制机构5均通过调速控制系统6进行控制，速度控制机构5中包括气缸51、压杆52和固定安装在输出轴2外表面的转动轮53，气缸51与外部电源电性连接，压杆52的一侧开设有圆弧槽54，圆弧槽54的内部设置有缓冲单元55，气缸51的一侧滑动连接有推杆56，气缸51和推杆56互相远离的一侧均固定连接有第一连接块57，第一连接块57和第二连接块58之间实现转动，且不发生碰撞，压杆52的一端固定连接有第二连接块58，第一连接块57和第二连接块58之间转动连接，压杆52的延伸端转动连接有支杆59，支杆59的一端与交流电机本体1的内壁固定连接，压杆52的表面固定连接有连接杆510，两个连接杆510的相对侧之间固定连接有第一弹簧511，缓冲单元55中包括压动杆55-1和减速板55-2，减速板55-2配合上缓冲垫55-3用于对转动轮53实现减速，压动杆55-1的一端与减速板55-2的表面固定连接，减速板55-2的表面固定连接有缓冲垫55-3，缓冲垫55-3用于增加减速时的摩擦力，且缓冲垫55-3的表面与转动轮53的外表面接触，圆弧槽54的内部开设有放置槽55-4，且放置槽55-4的内表面固定连接有限位板55-5，压动杆55-1的一端与限位板55-5之间贯穿滑动，压动杆55-1的外表面套设有第二弹簧55-6，第二弹簧55-6使得在进行夹紧减速时具有一定的缓冲力，避免直接夹停对电机造成损伤，第二弹簧55-6的两端分别与限位板55-5和减速板55-2的相对侧固定连接，通过设置有速度控制机构5，利用气缸51带动推杆56的移动，使得两端的压杆52以支杆59为中心点进行转动，配合上第一弹簧511和第二弹簧55-6的弹性，以及减速板55-2与转动轮53的接触，从而可以实现对输出轴2的转速调节，以此提高对交流电机的速率控制性，更好的保护交流电机正反转调节的使用。

请参阅图6-7，测速机构4中包括测速齿轮41和测速板42，测速齿轮41的外表面与测速箱3之间通过转动组件43转动，转动组件43中包括转动环43-1，转动环43-1与转动槽43-3之间实现转动卡接，测速齿轮41的外表面开设有转动槽43-3，测速箱3的内表面固定连接有支撑环43-2，转动环43-1固定安装在支撑环43-2的内表面，转动环43-1的外表面与转动槽43-3的内表面转动连接，测速板42的一端固定连接有限位齿44，输出轴2的外表面固定连接有转动块45，转动块45的内部固定连接有转动杆46，转动杆46的外表面套设有第三弹簧47，第三弹簧47使得测速板42上的限位齿44可以不断与测速齿轮41的轮齿实现接触，第三弹簧47的两端与转动块45的内部固定连接，测速板42的延伸端与第三弹簧47的外表面固定连接，且测速齿轮41和限位齿44之间相啮合，通过设置有测速机构4，利用输出轴2转动时带动转动块45的转动，带动了限位齿44在测速齿轮41的内部进行转动，并通过第二弹簧55-6的恢复力致使测速板42进行不断的恢复，通过对相同时间接触次数来测算转动速率，以便于后续根据已知的速率进行调节，使得速率控制更加精准，以保护交流电机的正常运行。

请参阅图8-9，调速控制系统6中包括数据采集模块61、数据管理终端62、数据处理模块63、反馈调节模块64和速率测算模块65，数据采集模块61的输出端与数据管理终端62的输入端连接，数据管理终端62的输出端与数据处理模块63的输入端连接，数据处理模块63的输出端与反馈调节模块64的输入端连接，速率测算模块65的输出端与数据处理模块63的输入端连接，且反馈调节模块64的输出端与气缸51电性连接，数据处理模块63中包括数据接收单元63-1、数据分析单元63-2、数据对比单元63-3、数据输出单元63-4和电机转速数据库63-5，数据接收单元63-1的输出端与数据分析单元63-2的输入端连接，数据分析单元63-2的输出端与数据对比单元63-3的输入端连接，数据对比单元63-3的输出端与数据输出单元63-4的输入端连接，电机转速数据库63-5的输出端与数据对比单元63-3的输入端连接，通过设置有调速控制系统6，利用数据采集模块61对测速箱3中的转动速率进行测算，并通过数据管理终端62传输到数据处理模块63中进行处理，并通过数据分析单元63-2对数据分析后与电机转速数据库63-5的数据进行对比，最后根据所需的速率将数据传输到反馈调节模块64进行操作调节，实现自动化的调速控制，使得反馈速率更快，提高速率控制的效率。

请参阅图10，本发明还公开了一种交流电机的正反转调速控制方法，具体包括以下步骤：

S1、系统控制：首先利用数据采集模块61对测速箱3中的转动速率进行测算，并通过数据管理终端62传输到数据处理模块63中进行处理，并通过数据分析单元63-2对数据分析后与电机转速数据库63-5的数据进行对比，最后根据所需的速率将数据传输到反馈调节模块64进行操作调节；

S2、速率测算：此时交流电机本体1中的输出轴2进行转动，带动了限位齿44在测速齿轮41的内部进行转动，并通过第二弹簧55-6的恢复力致使测速板42进行不断的恢复；

S3、速率调节：根据所需的速率，启动气缸51，利用气缸51带动推杆56的移动，使得两端的压杆52以支杆59为中心点进行转动，配合上第一弹簧511和第二弹簧55-6的弹性，以及减速板55-2与转动轮53的接触，使得输出轴2的转动速率进行调节。

本发明实施中，S2中限位齿44与测速齿轮41接触次数为相同时间内不同速率的测算，利用两者之间的接触次数与测速齿轮41的齿数比例，当相同时间接触次数越少，则输出轴2的转动速率越慢。

同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种交流电机的正反转调速控制方法，其用于交流电机的正反转调速控制系统，其特征在于：具体包括以下步骤：

S1、系统控制：首先利用数据采集模块(61)对测速箱(3)中的转动速率进行测算，并通过数据管理终端(62)传输到数据处理模块(63)中进行处理，并通过数据分析单元(63-2)对数据分析后与电机转速数据库(63-5)的数据进行对比，最后根据所需的速率将数据传输到反馈调节模块(64)进行操作调节；

S2、速率测算：此时交流电机本体(1)中的输出轴(2)进行转动，带动了限位齿(44)在测速齿轮(41)的内部进行转动，并通过第二弹簧(55-6)的恢复力致使测速板(42)进行不断的恢复；

S3、速率调节：根据所需的速率，启动气缸(51)，利用气缸(51)带动推杆(56)的移动，使得两端的压杆(52)以支杆(59)为中心点进行转动，配合上第一弹簧(511)和第二弹簧(55-6)的弹性，以及减速板(55-2)与转动轮(53)的接触，对输出轴(2)的转动速率进行调节；

所述交流电机的正反转调速控制系统中具体包括交流电机本体(1)，所述交流电机本体(1)的内部转动连接有输出轴(2)，所述交流电机本体(1)的表面固定连接有测速箱(3)，所述测速箱(3)的内部设置有测速机构(4)，所述测速机构(4)中包括测速齿轮(41)和测速板(42)，所述测速齿轮(41)的外表面与测速箱(3)之间通过转动组件(43)转动，所述测速板(42)的一端固定连接有限位齿(44)，所述输出轴(2)的外表面固定连接有转动块(45)，所述转动块(45)的内部固定连接有转动杆(46)，所述转动杆(46)的外表面套设有第三弹簧(47)，所述第三弹簧(47)的两端与转动块(45)的内部固定连接，所述测速板(42)的延伸端与第三弹簧(47)的外表面固定连接，且测速齿轮(41)和限位齿(44)之间相啮合，所述转动组件(43)中包括转动环(43-1)，所述测速齿轮(41)的外表面开设有转动槽(43-3)，所述测速箱(3)的内表面固定连接有支撑环(43-2)，所述转动环(43-1)固定安装在支撑环(43-2)的内表面，所述转动环(43-1)的外表面与转动槽(43-3)的内表面转动连接，所述交流电机本体(1)的内部设置有速度控制机构(5)，且测速机构(4)和速度控制机构(5)均通过调速控制系统(6)进行控制；

所述速度控制机构(5)中包括气缸(51)、压杆(52)和固定安装在输出轴(2)外表面的转动轮(53)，所述压杆(52)的一侧开设有圆弧槽(54)，所述圆弧槽(54)的内部设置有缓冲单元(55)，所述气缸(51)的一侧滑动连接有推杆(56)，所述气缸(51)和推杆(56)互相远离的一侧均固定连接有第一连接块(57)，所述压杆(52)的一端固定连接有第二连接块(58)，所述第一连接块(57)和第二连接块(58)之间转动连接，所述压杆(52)的延伸端转动连接有支杆(59)，所述支杆(59)的一端与交流电机本体(1)的内壁固定连接，所述压杆(52)的表面固定连接有连接杆(510)，两个所述连接杆(510)的相对侧之间固定连接有第一弹簧(511)；

所述缓冲单元(55)中包括压动杆(55-1)和减速板(55-2)，所述压动杆(55-1)的一端与减速板(55-2)的凸面固定连接，所述减速板(55-2)的凹面固定连接有缓冲垫(55-3)，且缓冲垫(55-3)的表面与转动轮(53)的外表面接触，所述圆弧槽(54)的内部开设有放置槽(55-4)，且放置槽(55-4)的内表面固定连接有限位板(55-5)，所述压动杆(55-1)的一端与限位板(55-5)之间贯穿滑动，所述压动杆(55-1)的外表面套设有第二弹簧(55-6)，所述第二弹簧(55-6)的两端分别与限位板(55-5)和减速板(55-2)的相对侧固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种交流电机的正反转调速控制方法，其特征在于：所述S2中限位齿(44)与测速齿轮(41)接触次数为相同时间内不同速率的测算，利用两者之间的接触次数与测速齿轮(41)的齿数比例，当相同时间接触次数越少，则输出轴(2)的转动速率越慢。

3.根据权利要求1所述的一种交流电机的正反转调速控制方法，其特征在于：所述调速控制系统(6)中包括数据采集模块(61)、数据管理终端(62)、数据处理模块(63)、反馈调节模块(64)和速率测算模块(65)，所述数据采集模块(61)的输出端与数据管理终端(62)的输入端连接。

4.根据权利要求3所述的一种交流电机的正反转调速控制方法，其特征在于：所述数据管理终端(62)的输出端与数据处理模块(63)的输入端连接，所述数据处理模块(63)的输出端与反馈调节模块(64)的输入端连接，所述速率测算模块(65)的输出端与数据处理模块(63)的输入端连接，且反馈调节模块(64)的输出端与气缸(51)电性连接。

5.根据权利要求3所述的一种交流电机的正反转调速控制方法，其特征在于：所述数据处理模块(63)中包括数据接收单元(63-1)、数据分析单元(63-2)、数据对比单元(63-3)、数据输出单元(63-4)和电机转速数据库(63-5)，所述数据接收单元(63-1)的输出端与数据分析单元(63-2)的输入端连接。

6.根据权利要求5所述的一种交流电机的正反转调速控制方法，其特征在于：所述数据分析单元(63-2)的输出端与数据对比单元(63-3)的输入端连接，所述数据对比单元(63-3)的输出端与数据输出单元(63-4)的输入端连接，所述电机转速数据库(63-5)的输出端与数据对比单元(63-3)的输入端连接。

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