CN114696521B - 一种永磁同步电动机及其控制方法 - Google Patents

一种永磁同步电动机及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电动机技术领域,尤其涉及一种永磁同步电动机及其控制方法,前端盖和后端盖在贯通腔体内部的一侧均设置有槽体,外部的弧面结构上开设铣槽,铣槽底部局部贯穿内部的弧面结构中部,铣槽底部其他部分形成安装面;温感片为形状记忆合金结构,一端相对于安装面固定设置,另一端为自由端,常温下对贯穿位置进行封堵,温度超过设定值时通过形变开启贯穿位置。本发明中通过温感片的设置,使得封闭式的电动机可在温度超过设定值时,通过形状记忆合金的形变而敞开,且此种敞开的行为会在温度下降后而自然的结束,不需要任何额外的控制装置和电子元器件,是一种较为方便的解决高温散热的优化方案,且可在正常情况下减少周围环境对电动机的影响。

Description

一种永磁同步电动机及其控制方法
技术领域
本发明涉及电动机技术领域,尤其涉及一种永磁同步电动机及其控制方法。
背景技术
永磁同步电动机的自扇冷式根据风扇情况分为内部自冷式和外部自冷式。内部自冷式适合于开启式电动机,在端盖内部的转轴上装有内风扇,风扇随转子转动将外冷却风鼓进机内,吹拂电枢表面从轴向和径向的通风槽中通过。外部自冷式适合于封闭式电动机,电动机除了装有内风扇外,端盖外转轴一端上装有外风扇,借助外风扇作用将机壳上的热量发散到周围空气中去,而此时内风扇可以继续加速电动机内部空气循环,使温度分布均匀,热量更易于传到机座上。
在上述分类中,电动机的开启式和封闭式是绝对区分的,而在实际的应用过程中,开启式电动机必然会使得电动机的内部结构因通风槽的设置,而较大程度上的受到外部环境的影响;而封闭式电动机也会因较为封闭的状态,而使得散热效率难以得到较大的提升,尤其在温度快速提升的情况下,难以获得针对异常情况的快速反应。
鉴于上述问题,本设计人积极加以研究创新,以期设计一种永磁同步电动机及其控制方法。
发明内容
本发明中提供了一种永磁同步电动机及其控制方法,可有效解决背景技术中的问题。
为了达到上述目的,本发明所采用的技术方案是:
一种永磁同步电动机,包括机座、转轴、前端盖、后端盖和温感片;
所述机座设置有贯通腔体,所述前端盖和后端盖分别对所述贯通腔体的两端进行封堵,所述转轴两端分别贯穿所述前端盖和后端盖而形成第一引出端和第二引出端,所述第一引出端为电动机动力输出端;
所述前端盖和后端盖在所述贯通腔体内部的一侧均设置有槽体,所述槽体在深度方向的底部转角处内外均为弧面结构,外部的所述弧面结构上开设铣槽,所述铣槽底部局部贯穿内部所述弧面结构,以及,所述铣槽底部其他部分形成安装面;
所述温感片为形状记忆合金结构,与所述铣槽一一对应设置,一端相对于所述安装面固定设置,另一端为自由端,常温下对所述弧面结构上的贯穿位置进行封堵,温度超过设定值时通过形变开启贯穿位置。
进一步地,所述铣槽的深度方向与所述转轴的轴线垂直,在相对于所述贯通腔体从外至内的方向上形成均与所述轴线垂直的第一侧壁和第二侧壁;所述安装面与所述轴线平行。
进一步地,所述温感片升温形变后的状态为平板结构。
进一步地,所述温感片相对于所述安装面的固定设置,包括以下步骤:
对所述温感片进行加热,使得所述温感片达到平板结构;
将所述温感片插入所述铣槽内,对所述温感片进行挤压固定,使得所述温感片分别与所述第一侧壁和安装面贴合;
对所述安装面边缘保留的所述弧面结构进行轴线方向的挤压,通过所述弧面结构的形变实现对所述温感片的固定。
进一步地,对所述温感片进行加热的温度值超过所述设定值,且超过范围为2~3℃。
进一步地,通过定位结构对所述温感片进行挤压固定,且挤压固定位置位于所述温感片在垂直于所述轴线方向上的投影超出第二侧壁的部分上,所述定位结构沿所述轴线方向到达挤压位置。
进一步地,通过挤压模具对所述弧面结构进行挤压形变,所述挤压模具沿所述轴线方向到达挤压位置。
进一步地,所述定位结构和挤压模具之间设置有导向结构。
进一步地,还包括压力感应片,设置于所述第一侧壁上;
所述压力感应片在所述温感片安装完成,且降温而实现贯穿位置的封堵后安装。
进一步地,还包括转子铁芯、定子铁芯和永磁体;
所述转子铁芯、永磁体和定子铁芯对应安装于所述贯通腔体内,所述定子铁芯上设置有若干贯通通道,联通所述贯通腔体两端;
其中,所述转子铁芯与所述第二引出端对应的端部围绕所述转轴均匀凸出有若干内叶片,所述内叶片伴随所述转子铁芯同步转动。
一种如上所述的永磁同步电动机的控制方法,在所述压力感应片所采集的压力值变化幅度超过第一设定阈值时,以及超出第一设定阈值的情况持续设定时间间隔时,均发出预警信号。
通过本发明的技术方案,可实现以下技术效果:
本发明中通过温感片的设置,使得封闭式的电动机可在温度超过设定值时,通过形状记忆合金的形变而敞开,且此种敞开的行为会在温度下降后而自然的结束,不需要任何额外的控制装置和电子元器件,是一种较为方便的解决高温散热的优化方案,且可在正常情况下减少周围环境对电动机的影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例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,下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例,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为永磁同步电动机的结构示意图;
图2为图1的剖视图;
图3为图2中A处的局部放大图;
图4为后端盖的剖视图;
图5为将温感片以平板结构的状态插入铣槽,到温感片降温而实现贯穿位置封堵的过程示意图;
图6为图5中B处和C处局部放大的比对图;
图 7为后端盖的结构示意图;
图8为定位结构和挤压模具的挤压状态示意图;
图9为定位结构和挤压模具相对安装后的结构示意图;
图10为过滤网的设置示意图;
图11为永磁同步电动机省略前后端盖后的示意图;
图12为图11中D处的局部放大图;
图13为风扇的安装示意图;
图14为罩体的安装示意图;
附图标记:1、转子铁芯;11、内叶片;2、定子铁芯; 3、永磁体;4、机座;5、转轴;51、第一引出端;52、第二引出端;6、前端盖;7、后端盖;71、弧面结构;72、槽体;73、安装面;74、铣槽;8、风扇;9、温感片;10、轴承;101、定位结构;102、挤压模具;103、导向条;104、导向槽;105、过滤网;106、罩体。
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。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
一种永磁同步电动机,包括机座4、转轴5、前端盖6、后端盖7和温感片9;机座4设置有贯通腔体,前端盖6和后端盖7分别对贯通腔体的两端进行封堵,转轴5两端分别贯穿前端盖6和后端盖7而形成第一引出端51和第二引出端52,第一引出端51为电动机动力输出端;前端盖6和后端盖7在贯通腔体内部的一侧均设置有槽体72,槽体72在深度方向的底部转角处内外均为弧面结构71,外部的弧面结构71上开设铣槽74,铣槽74底部局部贯穿内部的弧面结构71,以及,铣槽74底部其他部分形成安装面73;温感片9为形状记忆合金结构,与铣槽74一一对应设置,一端相对于安装面73固定设置,另一端为自由端,常温下对弧面结构71上的贯穿位置进行封堵,温度超过设置值时通过形变开启贯穿位置。
如图1~7所示,本发明中通过温感片9的设置,使得封闭式的电动机可在温度超过设定值时,通过形状记忆合金的形变而敞开,且此种敞开的行为会在温度下降后而自然的结束,不需要任何额外的控制装置和电子元器件,是一种较为方便的解决高温散热的优化方案,且可在正常情况下减少周围环境对电动机的影响。
本发明中,在前后端盖的弧面位置设置铣槽74,一方面加工简单,另一方面可借助弧面结构71而通过单次的装夹及铣加工而获得安装面73和贯穿位置。
在实际的生产过程中,前后端盖一般通过铸造的方式获得,且与转轴5之间通过轴承10连接,与机座4之间通过法兰连接,连接过程中所设置的各加工面均需在对前后端盖进行定位装夹后而进行加工,本发明中所涉及的铣槽74加工也可同样在上述装夹工序实现后而进行,从而降低前后端盖的加工成本。
作为一种优选的方案,铣槽74的深度方向与转轴5的轴线垂直,在相对于贯通腔体从外至内的方向上形成均与轴线垂直的第一侧壁和第二侧壁;安装面73与轴线平行,在加工过程中,可通过与轴线垂直的铣刀而进行加工。
为了保证温感片9形变后能够最大程度的敞开贯穿位置,温感片9升温形变后的状态为平板结构,从而使得敞开后的温感片9能够通过与铣槽74的侧壁贴合而实现敞开面积的最大化。
作为上述实施例的优选,温感片9相对于安装面73的固定设置,包括以下步骤:
S1:对温感片9进行加热,使得温感片9达到平板结构;通过此种方式同样可实现温感片9的检验,通过设定温度环境下温感片9是否能够稳定实现形变的情况而检验;
S2:如图5中(a)和(b)所示,将温感片9插入铣槽74内,对温感片9进行挤压固定,使得温感片9分别与第一侧壁和安装面73贴合,上述平板结构的形式,对于本步骤中的挤压动作是极为有利的,可更好的实现温感片9的稳定定位;
S3:如图5中(c)所示,对安装面73边缘保留的弧面结构71进行轴线方向的挤压,通过弧面结构71的形变实现对温感片9的固定;通过本步骤S3中的方式,可在无任何外部连接件的情况下有效的实现温感片9的固定,且同样可在对端盖的一次装夹后完成,有效的降低安装的成本,且获得较高的生产效率。
当然,因为本发明中对于铣槽74开启动作相对于温度变化的精度要求较低,因此在上述实施例的步骤S1中,对温感片9进行加热的温度值超过设定值,且超过范围为2~3℃,从而可降低温感片9的废品率。
作为上述实施例的优选,在步骤S2中,通过定位结构101对温感片9进行挤压固定,且挤压固定位置位于温感片9在垂直于轴线方向上的投影超出第二侧壁的部分上,定位结构101沿轴线方向到达挤压位置。
如图8所示,此方向下的挤压可通过槽体72较大的敞口端而更好的定位,对于定位结构101的结构设计要求也适当降低;当然,除了此种方式外,还可通过自铣槽74的外部端口进入的定位结构101对温感片9进行挤压,也在本发明的保护范围内,但此种方式下,定位结构101需要具有进入铣槽74,以及在铣槽74内靠近温感片9两个方向的运动,动作复杂程度略有提升,且需要在较小的空间内实现,难度也有所提升。
在操作者通过图5中(a)所示的方向插入铣槽74后,可通过靠近铣槽74外部的位置对温感片9进行暂时的定位,避免在定位结构101施压前的位置偏移,从而无论在通过人工或者是工装结构等对温感片9进行挤压固定的情况下,均能够较为安全的实现挤压过程。在本优选方案中,挤压固定的位置靠近最终形变的位置,因此对于温感片9的安装稳定性是有利的。
在具体实施过程中,通过挤压模具102对弧面结构71进行挤压形变,挤压模具102沿轴线方向到达挤压位置。同样如图8所示,挤压模具102采用与定位结构101同样的方式到达挤压位置,二者的动力可为同样的结构,其中,伺服电动机带动丝杆组件所实现的直线动力输出,或者是液压缸所实现的直线动力输出均可应用于本发明中。
在生产的过程中,当前后端盖装夹完成后,优选保留围绕轴线转动的自由度,从而可使得各个铣槽74加工位置通过转动,均可到达相对于铣刀、定位结构101和挤压模具102的加工位置,当然转动后需要进行固定从而进行加工过程,现有的液压卡盘等配合适当的工装即可实现本发明中的技术目的。
作为上述实施例的优选,定位结构101和挤压模具102之间设置有导向结构,从而可通过二者之间的相对位置稳定性而提升加工的稳定性。如图9所示,导向结构优选包括设置于定位结构101上的导向条103,以及设置于挤压模具102上的导向槽104,导向条103沿导向槽104滑动而实现导向。
其中,导向条103优选与整个定位结构101一体成型,可增强定位结构101的稳定性,因为定位结构101为首先施压的结构,因此通过较高的强度可获得良好的对于挤压模具102进行导向的定位基础,而挤压模具102贴合于定位结构101,即便在开设导向槽104的情况下,仍然能够实现精准的工作。
作为上述实施例的优选,还包括压力感应片,设置于第一侧壁上;压力感应片在温感片9安装完成,且降温而实现贯穿位置的封堵后安装。压力感应片的设置可通过压力的变化而实现高温情况的感知,其中,第一侧壁有效的实现其稳定的安装,在工作过程中铣槽74可对其进行适当的保护,通过上述实施例中温感片9的定位方式,可在每次温感片9因高温形变后均可对压力感应片产生有效的挤压,从而在不设置温度感应结构的前提下,通过压力的感知而对高温风险进行判断,当然,也可与温度感应结构同步使用,从而实现两组不同数据的比对及综合分析。
需要说明的是,本发明中温感片9对于贯通位置的封堵是无法实现绝对密封的,但是对于异物的进入具有足够的阻挡功能,当然为了进一步保证贯通腔体内部的清洁性,如图10所示,可在铣槽74的外部设置过滤网105,还可起到提升电动机美观性的作用。
作为上述实施例的优选,如图11和12所示,还包括转子铁芯1、定子铁芯2和永磁体3;转子铁芯1、永磁体3和定子铁芯2对应安装于贯通腔体内,定子铁芯2上设置有若干贯通通道,联通贯通腔体两端;其中,转子铁芯1与第二引出端52对应的端部围绕转轴5均匀凸出有若干内叶片11,内叶片11伴随转子铁芯1同步转动。
在贯通位置敞开前,贯通腔体内相对密封,内叶片11在贯通腔体内可起到对热量的均匀分布作用,从而使得热量更好的从机座4向外通过热传递的方式散发出去;而在贯通位置全部敞开后,在内叶片11的搅动下,会使得前后端盖上的贯通位置分别成为进气孔和出气孔 ,使得气流沿单向经过贯通通道,通过加速空气流通的方式而实现冷却效率的提升。
为了进一步的提升散热的效果,如图13和14所示 ,还可在第二引出端52位于后端盖7外部的部分安装风扇8,风扇8伴随转轴5转动,可进一步提高冷却的效果,当然,为了保证操作的安全性,需要设置部分镂空的罩体106。当前后端盖的贯通位置全部敞开时,风扇8的转动同样可加速贯通腔体内气体的流通,从而提升冷却的效果。
一种如上所述的永磁同步电动机的控制方法,在压力感应片所采集的压力值变化幅度超过第一设定阈值时,以及超出第一设定阈值的情况持续设定时间间隔时,均发出预警信号,从而对于高温情况的发生以及持续进行有效的监控,提示异常情况的有效处理。其中的预警信号可以为声报警、光报警或者信号的传输等。当为声报警时,可通过越发急促或者越发响亮的报警声来提高紧迫性,或者,当为光警报时,可通过更加频繁的闪动或者越发增强的亮度来提高紧迫性。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种永磁同步电动机,其特征在于,包括机座、转轴、前端盖、后端盖和温感片;
所述机座设置有贯通腔体,所述前端盖和后端盖分别对所述贯通腔体的两端进行封堵,所述转轴两端分别贯穿所述前端盖和后端盖而形成第一引出端和第二引出端,所述第一引出端为电动机动力输出端;
所述前端盖和后端盖在所述贯通腔体内部的一侧均设置有槽体,所述槽体在深度方向的底部转角处内外均为弧面结构,外部的所述弧面结构上开设铣槽,所述铣槽底部局部贯穿内部的所述弧面结构,以及,所述铣槽底部其他部分形成安装面;
所述温感片为形状记忆合金结构,与所述铣槽一一对应设置,一端相对于所述安装面固定设置,另一端为自由端,常温下对所述弧面结构上的贯穿位置进行封堵,温度超过设定值时通过形变开启贯穿位置。
2.根据权利要求1所述的永磁同步电动机,其特征在于,所述铣槽的深度方向与所述转轴的轴线垂直,在相对于所述贯通腔体从外至内的方向上,形成均与所述轴线垂直的第一侧壁和第二侧壁;所述安装面与所述轴线平行。
3.根据权利要求2所述的永磁同步电动机,其特征在于,所述温感片升温形变后的状态为平板结构。
4.根据权利要求3所述的永磁同步电动机,其特征在于,所述温感片相对于所述安装面的固定设置,包括以下步骤:
对所述温感片进行加热,使得所述温感片达到平板结构;
将所述温感片插入所述铣槽内,对所述温感片进行挤压固定,使得所述温感片分别与所述第一侧壁和安装面贴合;
对所述安装面边缘保留的所述弧面结构进行轴线方向的挤压,通过所述弧面结构的形变实现对所述温感片的固定。
5.根据权利要求4所述的永磁同步电动机,其特征在于,通过定位结构对所述温感片进行挤压固定,且挤压固定位置位于所述温感片在垂直于所述轴线方向上的投影超出第二侧壁的部分上,所述定位结构沿所述轴线方向到达挤压位置。
6.根据权利要求5所述的永磁同步电动机,其特征在于,通过挤压模具对所述弧面结构进行挤压形变,所述挤压模具沿所述轴线方向到达挤压位置。
7.根据权利要求6所述的永磁同步电动机,其特征在于,所述定位结构和挤压模具之间设置有导向结构。
8.根据权利要求4所述的永磁同步电动机,其特征在于,还包括压力感应片,设置于所述第一侧壁上;
所述压力感应片在所述温感片安装完成,且降温而实现贯穿位置的封堵后安装。
9.根据权利要求1~4任一项所述的永磁同步电动机,其特征在于,还包括转子铁芯、定子铁芯和永磁体;
所述转子铁芯、永磁体和定子铁芯对应安装于所述贯通腔体内,所述定子铁芯上设置有若干贯通通道,联通所述贯通腔体两端;
其中,所述转子铁芯与所述第二引出端对应的端部围绕所述转轴均匀凸出有若干内叶片,所述内叶片伴随所述转子铁芯同步转动。
10.一种如权利要求8所述的永磁同步电动机的控制方法,其特征在于,在所述压力感应片所采集的压力值变化幅度超过第一设定阈值时,以及超出第一设定阈值的情况持续设定时间间隔时,均发出预警信号。
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Denomination of invention: A permanent magnet synchronous motor and its control method

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Pledgor: Changzhou Changhua Motor Co.,Ltd.

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