CN205304561U - 用于etc的伺服电动机及其控制系统 - Google Patents
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Abstract
本案为一种用于ETC的伺服电动机及其控制系统，包括电动机主体，电动机主体包括壳体，壳体内设置有转子以及定子，转子具有转轴和固定在转轴上的用于驱动的磁体，定子具有配置在磁体的外周的定子铁芯和用于产生旋转磁场的绕组，所述定子的内径为65-69毫米，定子上开设有定子槽，定子槽的数量为10～14个，定子由定子冲片叠压而成；所述转子为表贴式结构的偏心磁钢转子，转子上开设有转子槽，转子槽的数量为7～9个，转子由转子冲片叠加而成；所述定子冲片的外径为122-128毫米；所述绕组为分数槽集中绕组；磁钢偏心降低了电动机的转矩波动，优化了空载反电动势波形，使得电动机可以持续高效、平稳地工作。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子不停车收费系统领域，尤其涉及用于ETC的伺服电动机及其控制系统。
背景技术
随着人民生活水平的不断提高，私家车数量激增，导致现有高速公路、路桥、车场管理人工收费系统负荷的增加，并造成因等待交费而损失的车时以及燃油浪费不断增加，电子不停车收费系统的收费效率比人工收费系统提升5到10倍，因此电子不停车收费系统在高速公路收费、路桥收费、车场管理收费中得到广泛应用。
现有技术中用于ETC，即电子不停车收费系统的电动机通常为传统三相异步电动机，传统三相异步电动机功率密度以及功率因数均较低，体积大，浪费电能多，电网的投资大，噪音大，振动大且响应慢。采用传统三相异步电动机的电子不停车收费系统的收费效率仍有提升空间。改进电子不停车收费系统的电动机，可以提升电子不停车收费系统的收费效率，提高收费系统单位时间内的机动车通过量，减轻高速公路收费系统、路桥收费系统、车场管理收费系统的负荷。
实用新型内容
本实用新型解决的技术问题是提供了一种功率密度高、功率因数高且响应快的用于ETC的伺服电动机及其控制系统。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：用于ETC的伺服电动机，包括电动机主体，电动机主体包括壳体，壳体内设置有转子以及定子，转子具有转轴和固定在转轴上的用于驱动的磁体，定子具有配置在磁体的外周的定子铁芯和用于产生旋转磁场的绕组，所述定子的内径为65-69毫米，定子上开设有定子槽，定子槽的数量为10～14个，定子由定子冲片叠压而成；所述转子为表贴式结构的偏心磁钢转子，转子上开设有转子槽，转子槽的数量为7～9个，转子由转子冲片叠加而成；所述定子冲片的外径为122-128毫米；所述绕组为分数槽集中绕组。
磁钢偏心使得电动机的每极气隙磁密分布近似正弦波形，谐波含量极少，电动机性能尤其是由于谐波分量引起的振动和噪声很小，可以做到低振动和低噪音以及低转矩波动的效果，有效的降低了电动机的转矩波动，优化了空载反电动势波形，使得电动机可以持续高效、平稳地工作。
进一步的是：还包括行星齿轮减速箱，行星齿轮减速箱的太阳齿轮安装在所述转轴上，行星齿轮的的托架上设置有输出轴。
进一步的是：所述分数槽集中绕组的每个线圈绕制在一个定子齿上，且每个线圈嵌在两个相邻的定子槽中。
进一步的是：所述电动机的输入电压为310V直流电，额定输入电流为4.6A，最大输入电流为10A。
本实用新型还提供了用于ETC的伺服电动机的控制系统，包括电动机，电动机包括电动机主体，电动机主体包括壳体，壳体内设置有转子以及定子，转子具有转轴和固定在转轴上的用于驱动的磁体，定子具有配置在磁体的外周的定子铁芯和用于产生旋转磁场的绕组，所述定子的内径为65-69毫米，定子上开设有定子槽，定子槽的数量为10～14个，定子由定子冲片叠压而成；所述转子为表贴式结构的偏心磁钢转子，转子上开设有转子槽，转子槽的数量为7～9个，转子由转子冲片叠加而成；所述定子冲片的外径为122-128毫米；所述绕组为分数槽集中绕组；所述控制系统包括整流电路以及与整流电路相连的桥式逆变电路，整流电路与电源相连，桥式逆变电路与电动机相连。
进一步的是：还包括行星齿轮减速箱，行星齿轮减速箱的太阳齿轮安装在所述转轴上，行星齿轮的的托架上设置有输出轴。
进一步的是：所述分数槽集中绕组的每个线圈绕制在一个定子齿上，且每个线圈嵌在两个相邻的定子槽中。
进一步的是：所述电动机的输入电压为310V直流电，额定输入电流为4.6A，最大输入电流为10A。
本实用新型有益效果是：磁钢偏心使得电动机的每极气隙磁密分布近似正弦波形，谐波含量极少，电动机性能尤其是由于谐波分量引起的振动和噪声很小，可以做到低振动和低噪音以及低转矩波动的效果，有效的降低了电动机的转矩波动，优化了空载反电动势波形，使得电动机可以持续高效、平稳地工作；行星齿轮减速箱使得的电动机的外形尺寸较小，且传动效率高达95％以上；分数槽集中绕组降低绕组的用铜量，同时降低了电动机的定位转矩，优化了电动机的空载反电动势波形；电动机功率密度高、功率因数高，噪声、振动低，通过驱动器结合行星齿轮减速箱输出大转矩，转矩输出平稳，动态响应特性好，可以频繁正反转运行。
附图说明
图1为用于ETC的伺服电动机主视图示意图；
图2为用于ETC的伺服电动机左视图示意图；
图3为定子冲片示意图；
图4为转子截面示意图；
图5为转子冲片示意图；
图6为分数槽集中绕组展开示意图；
图7为电动机接线示意图；
图中标记为：壳体1，定子冲片2，定子槽21，定子齿22，转子冲片3，转子槽31，偏心磁钢32。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步加以说明。
如图1至图6所示，用于ETC的伺服电动机，包括电动机主体，电动机主体包括壳体1，壳体1内设置有转子以及定子，转子具有转轴和固定在转轴上的用于驱动的磁体，定子具有配置在磁体的外周的定子铁芯和用于产生旋转磁场的绕组，所述定子的内径为65-69毫米，定子上开设有定子槽21，定子槽21的数量为10～14个，定子由定子冲片2叠压而成；所述转子为表贴式结构的偏心磁钢转子，即所述磁体为偏心磁钢32，转子上开设有转子槽31，转子槽31的数量为7～9个，转子由转子冲片3叠加而成；所述定子冲片2的外径为122-128毫米；所述绕组为分数槽集中绕组；磁钢偏心使得电动机的每极气隙磁密分布近似正弦波形，谐波含量极少，电动机性能尤其是由于谐波分量引起的振动和噪声很小，可以做到低振动和低噪音以及低转矩波动的效果，有效的降低了电动机的转矩波动，优化了空载反电动势波形，使得电动机可以持续高效、平稳地工作；具体的，可以是定子槽21的数量为10个，转子槽31的数量为7个，或者是定子槽21的数量为12个，转子槽31的数量为8个，或者是定子槽21的数量为14个，转子槽31的数量为9个；定子的内径为65毫米，定子冲片2的外径为122毫米，或者是定子的内径为67毫米，定子冲片2的外径为125毫米，或者是定子的内径为69毫米，定子冲片2的外径为128毫米。
还包括行星齿轮减速箱，行星齿轮减速箱的太阳齿轮安装在所述转轴上，行星齿轮的的托架上设置有输出轴；行星齿轮减速箱用几个完全相同的行星齿轮均匀的分布在中心轮的周围来共同分担载荷，每个齿轮所受的载荷较小，其外形尺寸也较小，使得电动机整体尺寸较小；由于行星齿轮传动采用了对称的分流传动结构，使作用于中心轮和转臂轴承中的反作用力相互平衡，有利于提高传动效率，效率可达95％以上。
所述分数槽集中绕组的每个线圈绕制在一个定子齿22上，且每个线圈嵌在两个相邻的定子槽21中；分数槽集中绕组该绕组有效地缩短了绕组端部尺寸，降低绕组的用铜量，进而降低电动机的线圈的铜耗，提高了电动机的效率，同时分数槽集中绕组还降低了电动机的定位转矩，优化了电动机的空载反电动势波形。
所述电动机的输入电压为310V直流电，额定输入电流为4.6A，最大输入电流为10A。
如图7所示，用于ETC的伺服电动机的控制系统，包括电动机，电动机包括电动机主体，电动机主体包括壳体1，壳体1内设置有转子以及定子，转子具有转轴和固定在转轴上的用于驱动的磁体，定子具有配置在磁体的外周的定子铁芯和用于产生旋转磁场的绕组，所述定子的内径为65-69毫米，定子上开设有定子槽21，定子槽21的数量为10～14个，定子由定子冲片2叠压而成；所述转子为表贴式结构的偏心磁钢转子，即所述磁体为偏心磁钢32，转子上开设有转子槽31，转子槽31的数量为7～9个，转子由转子冲片3叠加而成；所述定子冲片2的外径为122-128毫米；所述绕组为分数槽集中绕组；如图7所示，所述控制系统包括整流电路41、与整流电路41相连的桥式逆变电路42，整流电路41与电源相连，桥式逆变电路42与电动机相连；所述分数槽集中绕组的每个线圈绕制在一个定子齿22上，且每个线圈嵌在两个相邻的定子槽21中；电动机的输入电压为200-240V交流电，频率为50赫兹或者60赫兹，功率为2千瓦，可以分别实现高速道闸0.6秒、0.3秒的两种起落杆的起落时间要求；整流电路41用于将220V的直流电转化成310V直流电，逆变电路用于将310V直流电转化成交流电；电动机功率密度高、功率因数高，噪声、振动低，通过驱动器结合行星齿轮减速箱输出大转矩，转矩输出平稳，动态响应特性好，可以频繁正反转运行。
本实用新型的用于ETC的伺服电动机，磁钢偏心使得电动机的每极气隙磁密分布近似正弦波形，谐波含量极少，电动机性能尤其是由于谐波分量引起的振动和噪声很小，可以做到低振动和低噪音以及低转矩波动的效果，有效的降低了电动机的转矩波动，优化了空载反电动势波形，使得电动机可以持续高效、平稳地工作；行星齿轮减速箱使得的电动机的外形尺寸较小，且传动效率高达95％以上；分数槽集中绕组降低绕组的用铜量，同时降低了电动机的定位转矩，优化了电动机的空载反电动势波形；电动机功率密度高、功率因数高，噪声、振动低，通过驱动器结合行星齿轮减速箱输出大转矩，转矩输出平稳，动态响应特性好，可以频繁正反转运行。
尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (8)
1.用于ETC的伺服电动机，包括电动机主体，电动机主体包括壳体，壳体内设置有转子以及定子，转子具有转轴和固定在转轴上的用于驱动的磁体，定子具有配置在磁体的外周的定子铁芯和用于产生旋转磁场的绕组，其特征在于：所述定子的内径为65-69毫米，定子上开设有定子槽，定子槽的数量为10~14个，定子由定子冲片叠压而成；所述转子为表贴式结构的偏心磁钢转子，转子上开设有转子槽，转子槽的数量为7~9个，转子由转子冲片叠加而成；所述定子冲片的外径为122-128毫米；所述绕组为分数槽集中绕组。
2.如权利要求1所述的用于ETC的伺服电动机，其特征在于：还包括行星齿轮减速箱，行星齿轮减速箱的太阳齿轮安装在所述转轴上，行星齿轮的的托架上设置有输出轴。
3.如权利要求1或2所述的用于ETC的伺服电动机，其特征在于：所述分数槽集中绕组的每个线圈绕制在一个定子齿上，且每个线圈嵌在两个相邻的定子槽中。
4.如权利要求3所述的用于ETC的伺服电动机，其特征在于：所述电动机的输入电压为310V直流电，额定输入电流为4.6A，最大输入电流为10A。
5.用于ETC的伺服电动机的控制系统，包括电动机，电动机包括电动机主体，电动机主体包括壳体，壳体内设置有转子以及定子，转子具有转轴和固定在转轴上的用于驱动的磁体，定子具有配置在磁体的外周的定子铁芯和用于产生旋转磁场的绕组，其特征在于：所述定子的内径为65-69毫米，定子上开设有定子槽，定子槽的数量为10~14个，定子由定子冲片叠压而成；所述转子为表贴式结构的偏心磁钢转子，转子上开设有转子槽，转子槽的数量为7~9个，转子由转子冲片叠加而成；所述定子冲片的外径为122-128毫米；所述绕组为分数槽集中绕组；所述控制系统包括整流电路以及与整流电路相连的桥式逆变电路，整流电路与电源相连，桥式逆变电路与电动机相连。
6.如权利要求5所述的用于ETC的伺服电动机的控制系统，其特征在于：还包括行星齿轮减速箱，行星齿轮减速箱的太阳齿轮安装在所述转轴上，行星齿轮的的托架上设置有输出轴。
7.如权利要求5或6所述的用于ETC的伺服电动机的控制系统，其特征在于：所述分数槽集中绕组的每个线圈绕制在一个定子齿上，且每个线圈嵌在两个相邻的定子槽中。
8.如权利要求7所述的用于ETC的伺服电动机的控制系统，其特征在于：所述电动机的输入电压为310V直流电，额定输入电流为4.6A，最大输入电流为10A。
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Cited By (1)
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| CN106411091A (zh) * | 2015-12-07 | 2017-02-15 | 苏州斯奥克微电机制造有限公司 | 用于etc的伺服电动机及其控制系统 |
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2015
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