CN202402247U

CN202402247U - 无轴承永磁同步电机驱动的压缩机

Info

Publication number: CN202402247U
Application number: CN2011204013869U
Authority: CN
Inventors: 钟美鹏; 刘国文
Original assignee: Jiaxing University
Current assignee: Jiaxing University
Priority date: 2011-10-20
Filing date: 2011-10-20
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2021-10-20

Abstract

本实用新型公开了一种无轴承永磁同步电机驱动的压缩机，包括机箱，连接于机箱上的缸体单元和电机驱动单元，缸体单元与储气罐单元连接，机箱内设有主轴、偏心轮和连杆，偏心轮装于主轴上，连杆连接于偏心轮上；缸体单元包括缸体、设于缸体内的活塞和气阀，缸体端部盖有缸盖，活塞与连杆的顶端连接，缸体单元的功能是产生压力气体。本实用新型具有整机效率高，结构紧凑，体积小，重量轻，无机械摩擦，不需润滑、无污染，寿命长，免维护的特点，适用于气动工具和制冷行业。

Description

无轴承永磁同步电机驱动的压缩机

技术领域

本实用新型涉及一种新型压缩机，特别涉及一种高效的无轴承永磁同步电机驱动的压缩机。

技术背景

空气压缩机在国民经济和国防建设的许多部门中应用极广，不仅是许多工业部门工艺流程中的心脏设备，而且还常常用于为气动工具提供动力源。但空气压缩机是高能耗产品，而且量大面广，出于生产成本的考虑，目前的空压机绝大部分采用普通的异步感应电动机驱动，这些电机通常效率低下（65~80%），能源浪费非常严重。为此，针对现有压缩机采取了多种节能方法，包括改善压缩机的冷却和润滑、减少摩擦功耗、变频调速、进气阀控制、余隙控制等。

实用新型内容

本实用新型的目的是设计出一种高效的无轴承永磁同步电机驱动的压缩机。

本实用新型要解决的是现有空压机绝大部分采用普通的异步感应电动机驱动，以致这些电机通常效率低下（65~80%），能源浪费非常严重的问题。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：本实用新型包括机箱，连接于机箱上的缸体单元和电机驱动单元，缸体单元与储气罐单元连接，机箱内设有主轴、偏心轮和连杆，偏心轮装于主轴上，连杆连接于偏心轮上；缸体单元包括缸体、设于缸体内的活塞和气阀，缸体端部盖有缸盖，活塞与连杆的顶端连接，缸体单元的功能是产生压力气体。

电机驱动单元包括同步电机控制模块、电机，电机与控制模块之间通过导线连接；所述电机包括定子、转子、电机后机座、电机前机座；定子装于电机前机座和后机座内，转子套于电机轴上后装于定子内，所述的电机轴与所述的主轴为同轴。

储气罐单元包括储气罐和铜管，缸体内的压力气体通过铜管进入储气罐。

偏心轮通过平键与主轴连接。所述的电机为无轴承永磁同步电机。控制模块的功能是控制电机的运转速度与方向，控制三相电流过零点。

所述的电机转动拖动主轴转动，带动缸体单元工作，电机的运转由控制模块控制，控制模块通过发出控制信号控制电机运转。

本实用新型的有益效果是：本实用新型具有整机效率高，结构紧凑，体积小，重量轻，无机械摩擦，不需润滑、无污染，寿命长，免维护的优点，可用于气动工具和制冷行业。

附图说明

图1为无轴承永磁同步电机驱动的空气压缩机结构示意图。

图2为图1的A-A剖视示意图。

图3为现有异步感应电动机驱动的压缩机和无轴承永磁同步电机驱动的空气压缩机转速波动比较图。

图4为现有异步感应电动机驱动的压缩机和无轴承永磁同步电机驱动的空气压缩机电流比较图。

图5为控制电路一的电路原理图。

图6为控制电路二的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图所示，本实用新型包括机箱10，连接于机箱10上的缸体单元15和电机驱动单元。缸体单元15与储气罐单元连接。机箱10内设有主轴5、偏心轮8和连杆9，偏心轮8装于主轴5上，连杆9连接于偏心轮8上；缸体单元15包括缸体11、设于缸体11内的活塞12和气阀13，缸体11端部盖有缸盖14。活塞12与连杆9的顶端连接，缸体单元15的功能是产生压力气体。压力气体产生过程为：缸体单元15通过偏心轮8旋转带动连杆9摆动，连杆9摆动带动活塞12在缸体11里上下移动，从而产生压力气体（高压气体）。

电机驱动单元包括同步电机控制模块1、电机，电机与控制模块1之间通过导线3连接；所述电机包括定子2、转子4、电机后机座6、电机前机座7；定子2装于电机前机座7和后机座6内，转子4套于电机轴上后装于定子2内，所述的电机轴与所述的主轴5为同轴；储气罐单元包括储气罐17和铜管16，缸体11内的压力气体通过铜管16进入储气罐17。

偏心轮8通过平键与主轴5连接。所述的电机为无轴承永磁同步电机。

控制模块的功能是控制电机的运转速度与方向，控制三相电流过零点。所述的控制模块包括控制电路一和控制电路二，电机的运转速度与方向由控制电路一控制，三相电流过零点由控制电路二控制；所述的控制电路一包括单片机、保护电路和IGBT，单片机输入有控制程序，用于控制IGBT的开关频率和控制电机的电压大小；IGBT的功能是开与关，以实现三相电流的换相。

控制电路二包括分压电阻R56、R57、R58、电容C51、C52 、C53、三只比较器LM393和三个光电耦合器TLP521，分压电阻R56、R57、R58上分别并联有电容C51、C52 、C53，分压电阻R56、R57、R58分别与三只比较器LM393连接，每只比较器LM393均连接有一个光电耦合器TLP521。

控制电路二的工作原理是检测到的端电压信号，经过分压电阻分压和电容滤波，U、V、W三相电压变为正弦波信号，基准信号为中性点电压，U、V、W与基准信号经过比较器LM393变为方波信号，再经光耦TLP521隔离后，输入到单片机的中断端口；所述的电容有使相位滞后的作用，为了软件编程的方便，经实验电容为0.1

Figure DEST_PATH_605129DEST_PATH_IMAGE001

时，反电动势检测到的过零点比实际的过零点滞后

Figure DEST_PATH_522270DEST_PATH_IMAGE002

，因此可以在检测到下降沿时直接跳变。所述的电机采用三相六拍的运行方式，通过测量电机反电动势的过零点，确定换相时机。

本实用新型的压缩机用偏心轮替代曲轴，大大减小了压缩机的体积与重量，时减小了旋转惯性和往复运动的质量，减轻了压缩机的振动，还减小电机的转速波动，从而降低噪音，提高了效率。

Claims

1.一种无轴承永磁同步电机驱动的压缩机，包括机箱，连接于机箱上的缸体单元和电机驱动单元，缸体单元与储气罐单元连接，其特征在于机箱内设有主轴、偏心轮和连杆，偏心轮装于主轴上，连杆连接于偏心轮上；缸体单元包括缸体、设于缸体内的活塞和气阀，缸体端部盖有缸盖，活塞与连杆的顶端连接，缸体单元的功能是产生压力气体；

电机驱动单元包括同步电机控制模块、电机，电机与控制模块之间通过导线连接；所述电机包括定子、转子、电机后机座、电机前机座；定子装于电机前机座和后机座内，转子套于电机轴上后装于定子内，所述的电机轴与所述的主轴为同轴；

2.根据权利要求1所述的无轴承永磁同步电机驱动的压缩机，其特征在于偏心轮通过平键与主轴连接。

3.根据权利要求1所述的无轴承永磁同步电机驱动的压缩机，其特征在于所述的电机为无轴承永磁同步电机。

4.根据权利要求1所述的无轴承永磁同步电机驱动的压缩机，其特征在于控制模块的功能是控制电机的运转速度与方向，控制三相电流过零点。

5.根据权利要求4所述的无轴承永磁同步电机驱动的压缩机，其特征在于所述的控制模块包括控制电路一和控制电路二，电机的运转速度与方向由控制电路一控制，三相电流过零点由控制电路二控制；所述的控制电路一包括单片机、保护电路和IGBT，单片机输入有控制程序，用于控制IGBT的开关频率和控制电机的电压大小；IGBT的功能是开与关，以实现三相电流的换相；控制电路二包括分压电阻R56、R57、R58、电容C51、C52 、C53、三只比较器LM393和三个光电耦合器TLP521，分压电阻R56、R57、R58上分别并联有电容C51、C52 、C53，分压电阻R56、R57、R58分别与三只比较器LM393连接，每只比较器LM393均连接有一个光电耦合器TLP521。