CN215772738U - 一种有线控制的智能集成电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种有线控制的智能集成电机，其技术方案的要点是：包括有壳体，壳体内设有电机组件，电机组件包括有外转子结构和内转子结构两种实施例，还设有用于控制电机组件的、集成化的电气模块，电气模块连通有电源线和信号线且与电机组件之间电连接；本实用新型采用扁平化设计，大大压缩了电机组件占据的空间，在壳体内留出大量空间内置电气模块，而且电气模块集成于壳体内部的电路板上，简化了壳体内部的空间结构，更重要的是保持了与单相交流电机相近的外观尺寸、相同的安装孔位、相同接线方式，从而保证了在不改变原有产品的情况下，将陈旧产品快速更新为节能高效、可以有线输入指令进行调控的智能产品。

Description

一种有线控制的智能集成电机

【技术领域】

本实用新型涉及一种有线控制的智能集成电机。

【背景技术】

单相交流异步电机在小家电中应用广泛，排气扇、风扇、浴霸、空气净化器、冷风机等等各种家电产品中均由单相交流电机担当动力来源。由于家电上使用的小型单相异步交流电机效率极低，普遍在 10-25％之间，且存在噪音大、调速困难等各种缺陷，近年来很多产品改用高效变频电机取代传统单相交流电机。高效变频电机可以把效率轻松做到65％以上，大大提升了能源利用率，符合社会发展和国家要求的节能减排方向，且可以进行各种智能控制，是家电市场电机发展的未来方向。

目前市面上现有的高效变频电机有两种，一种传统的、应用于 380V工业用电的、大功率的交流变频电机，一种可以用于小功率的直流变频电机。由于直流变频电机需要电机驱动电路，需要外置的电源模块、控制面板等，成本大大增加。并且，由于直流变频电机尺寸和安装孔位和传统单相交流电机不同，且需要改变供电方式，所以无法使用直流变频电机直接在产品上取代原有的交流电机，必须针对直流变频电机进行新的结构设计，布置电源、驱动器、控制面板等结构空间。由此限制了直流变频电机在家电上的应用，也大大增加了直流变频电机取代传统交流电机的成本。

而现有的交流变频电机，都是用于工业用电AC380V输入的三相交流电机，无法应用于家庭市电AC220V环境，且均为大功率设计，没有应用于几十瓦功率的民用家电市场(AC为交流电)。

为解决上述问题，提供了一种有线控制的智能集成电机。其采用扁平化设计，大大压缩了电机本体的空间，从而在保持和单相交流电机相近的外观尺寸、相同的安装孔位、相同接线方式的前提下，实现了对电机的智能控制。从而保证了在不改变原有产品的情况下，将原有低效率、难以调速的陈旧产品快速更新为节能高效、可以调控的智能产品。

为适应人们生活需求，家电产品往往需要对电机进行一些调速控制。传统单相交流异步电机，调速困难，需要添加额外的调速控制器，且无法实现低成本低噪音的无级调速方式。

为解决上述问题，本实用新型提供了一种有线控制的智能集成电机。不需要额外的控制器，就可以直接通过普通开关实现对电机的各种调速需求。

【实用新型内容】

为了解决传统单相交流电机的更新问题，在不改变原有产品的情况下，将原有的低效率、难以调速的陈旧产品快速更新为节能高效、可以调控的智能产品，本实用新型提供了一种有线控制的智能集成电机。

为了解决上述问题，本实用新型提供以下技术方案：

一种有线控制的智能集成电机，其特征在于：包括有壳体，所述壳体内设有电机组件，所述壳体内还设有用于控制所述电机组件的、集成化的电气模块，所述壳体下方设有用于封闭所述壳体的盖板，所述电气模块连通有输入交流电的电源线和输入指令信号的信号线且与所述电机组件之间电连接。

如上所述有线控制的智能集成电机，其特征在于：所述电气模块包括有用于将所述电源线输入的交流电转化为直流电并调整电压大小为其他模块供电的电源模块、用于调控所述电机组件运行的主控芯片，所述电气模块还包括有用于驱动所述电机组件运行的电机驱动电路、用于接收信号并处理指令信息的信号处理电路，所述电源模块分别与所述电机驱动电路、所述主控芯片电连接，所述信号处理电路与所述信号线电连接，所述电气模块集成于所述壳体内部的电路板上。

如上所述有线控制的智能集成电机，其特征在于：所述电机驱动电路包括有用于发出指令信号的电机控制芯片、用于调整所述电机驱动电路输出功率的功率器件，所述电机控制芯片分别与所述主控芯片、所述功率器件电连接，所述功率器件与所述电机组件电连接。

如上所述有线控制的智能集成电机，其特征在于：所述信号线为独立的连接线，或者与所述电源线同一根线。

如上所述有线控制的智能集成电机，其特征在于：所述主控芯片为单独的一颗单片机。

如上所述有线控制的智能集成电机，其特征在于：所述主控芯片为所述的电机控制芯片。

如上所述有线控制的智能集成电机，其特征在于：所述电机组件为外转子结构、包括有嵌合于所述壳体内的机壳、所述壳体内设有的支柱，所述机壳内设有转子，所述机壳和所述支柱中间设有贯穿所述机壳和所述支柱且延伸到所述机壳上方的电机轴，所述电机轴上设有定子，所述定子上缠绕有定子线包。

如上所述有线控制的智能集成电机，其特征在于：所述转子为磁环且固定在所述机壳内，所述定子嵌套固定在所述支柱上，所述电机轴的一端和中间设有卡槽，所述电机轴带卡槽的一端由所述支柱下方的卡簧固定，所述电机轴中间的卡槽被所述机壳上方的所述卡簧卡接固定，所述支柱两端的凹槽内均设有轴承，所述轴承的内圈均贴合于所述电机轴，所述轴承的外圈分别嵌合固定在所述支柱两端的凹槽内，所述电路板位于所述电机组件下方且由螺钉固定在所述壳体内，所述功率器件的输出端与所述定子线包电连接。

如上所述有线控制的智能集成电机，其特征在于：所述电机组件为内转子结构、包括有安装固定在所述壳体内的定子，所述定子上缠绕有定子线包，所述定子内设有转子，所述转子内设有贯穿所述转子且延伸到所述壳体上方的电机轴。

如上所述有线控制的智能集成电机，其特征在于：所述转子为永磁体且固定在所述电机轴上，所述定子通过其四角处的弧形通孔嵌套固定在所述壳体内的支柱上，所述电机轴的一端和中间设有卡槽，所述电机轴带卡槽的一端由所述盖板上方的卡簧固定，所述电机轴中间的卡槽被所述壳体上方的所述卡簧卡接固定，所述电机轴上设有两个轴承，所述轴承位于两个所述卡簧之间、所述转子上下两侧，所述转子下方的轴承安装在所述盖板上的凹槽内，所述转子上方的轴承安装在所述壳体上的凹槽内，所述电路板位于所述转子下方且被所述电机轴贯穿，所述功率器件的输出端与所述定子线包电连接。

与现有技术相比，本实用新型有以下优点：

1、本实用新型有线控制的智能集成电机，采用高功率密度的永磁同步电机结构，扁平化设计，大大压缩了电机组件占据的空间，在壳体内留出大量空间内置电气模块。

2、本实用新型有线控制的智能集成电机，所述电气模块集成于壳体内部的电路板上，从而节省了壳体内部的空间，简化了壳体内部的空间结构。

3、本实用新型有线控制的智能集成电机，整体上保持了与单相交流电机相近的外观尺寸、相同的安装孔位、相同接线方式，从而保证了在不改变原有产品的情况下，将原有低效率、难以调速的陈旧产品快速更新为节能高效、可以有线输入指令进行调控的智能产品，大大节省了产品更新的成本。

【附图说明】

图1是所述智能电机的电路结构框图；

图2是所述智能电机的电路原理图；

图3是外转子结构的智能电机整体图；

图4是外转子结构的智能电机爆炸图；

图5是外转子结构的智能电机的剖面图；

图6是内转子结构的智能电机整体图；

图7是内转子结构的智能电机爆炸图；

图8是内转子结构的智能电机的剖面图。

图中：1为壳体；2为电机组件；3为电气模块；4为电源线；5 为电源模块；6为主控芯片；7为信号处理电路；8为电路板；9为盖板；11为电机驱动电路；12为电机控制芯片；13为功率器件；14为信号线；21为机壳；22为支柱；23为转子；24为电机轴；25为定子；26为定子线包；27为卡簧；28为轴承。

【具体实施方式】

下面结合附图对本实用新型技术特征做进一步详细说明以便于所述领域技术人员能够理解。

一种有线控制的智能集成电机，如图1～图8所示，包括有壳体1，所述壳体1内设有电机组件2，所述壳体1内还设有用于控制所述电机组件2的、集成化的电气模块3，所述壳体1下方设有用于封闭所述壳体1的盖板9，所述电气模块3连通有输入交流电的电源线4和输入指令信号的信号线14且与所述电机组件2之间电连接，所述电源线4输入的为普通的家用220V交流电。

具体的，所述电气模块3包括有用于将所述电源线4输入的交流电转化为直流电并调整电压大小为其他模块供电的电源模块5、用于调控所述电机组件2运行的主控芯片6，所述电气模块3还包括有用于驱动所述电机组件2运行的电机驱动电路11、用于接收信号并处理指令信息的信号处理电路7，所述电源模块5分别与所述电机驱动电路11、所述主控芯片6电连接，所述信号处理电路7与所述信号线14电连接，所述电气模块3集成于所述壳体1内部的电路板8上。

具体的，所述电机驱动电路11包括有用于发出指令信号的电机控制芯片12、用于调整所述电机驱动电路11输出功率的功率器件13，所述电机控制芯片12分别与所述主控芯片6、所述功率器件13电连接，所述功率器件13与所述电机组件2电连接。

具体的，所述信号线14为独立的连接线，所述信号线14也可以与所述电源线4为同一根线。

此外，所述主控芯片6为单独的一颗单片机，所述主控芯片6也可以是所述的电机控制芯片12。

具体的，如图3～图5所示，所述电机组件2为外转子结构、包括有嵌合于所述壳体1内的机壳21、所述壳体1内设有的支柱22，所述机壳21内设有转子23，所述机壳21和所述支柱22中间设有贯穿所述机壳21和所述支柱22且延伸到所述机壳21上方的电机轴24，所述电机轴24上设有定子25，所述定子25上缠绕有定子线包26，所述定子线包26的材质为铜。

具体的，所述转子23固定在所述机壳21上，所述定子25嵌套固定在所述支柱22上，所述电机轴24的一端和中间设有卡槽，所述电机轴24带卡槽的一端由所述支柱22下方的卡簧27固定，所述电机轴24中间的卡槽被所述机壳21上方的所述卡簧27卡接固定，所述支柱22两端的凹槽内均设有轴承28，所述轴承28的内圈均贴合于所述电机轴24，所述轴承28的外圈分别嵌合固定在所述支柱22 两端的凹槽内，所述功率器件13的输出端与所述定子线包26电连接。

此外，所述电路板8位于所述电机组件2下方且由螺钉固定在所述壳体内，所述盖板9上设有卡扣，能够直接扣接在所述壳体1下端。

具体的，所述电机组件2为外转子结构，所述支柱22为所述壳体1的一部分或者为单独制作的金属或塑料部件，所述定子25固定在所述支柱22上；若所述机壳21为单独制作的金属或塑料部件，所述转子23固定在机壳21上，所述电机轴24也固定在机壳21上，则所述机壳21和所述电机轴24跟随所述转子23一起转动；若所述电机轴24固定在所述定子25上，则所述机壳21跟随所述转子23一起转动，所述电机轴24不转动，此时外部设备连接在所述机壳21上；

若所述机壳21为所述壳体1的一部分，所述转子23固定于电机轴24上，则所述电机轴24跟随所述转子23一起转动。

具体的，如图6～图8所示，所述电机组件2为内转子结构、包括有安装固定在所述壳体1内的定子25，所述定子25上缠绕有定子线包26，所述定子25内设有转子23，所述转子23内设有贯穿所述转子23且延伸到所述壳体1上方的电机轴24。

此外，所述转子23为永磁体且固定在所述电机轴24上，所述定子25通过其四角处的弧形通孔嵌套固定在所述壳体1内的支柱22 上，所述电机轴24的一端和中间设有卡槽，所述电机轴24带卡槽的一端由所述盖板9上方的卡簧27固定，所述电机轴24中间的卡槽被所述壳体1上方的所述卡簧27卡接固定，所述电机轴24上设有两个轴承28，所述轴承28位于两个所述卡簧27之间、所述转子23上下两侧，所述转子23下方的轴承28安装在所述盖板9上的凹槽内，所述转子23上方的轴承28安装在所述壳体1上的凹槽内，所述电路板8位于所述转子23下方且被所述电机轴24贯穿，所述功率器件13 的输出端与所述定子线包26电连接。

具体的，所述电机组件2为内转子结构，所述支柱22为所述壳体1的一部分或者为单独制作的金属或塑料部件；所述定子25固定于所述壳体1内，所述转子23固定于电机轴24上，所述电机轴24 跟随所述转子23一起转动。

具体的，所述智能电机能够通过所述的信号处理电路7接收并处理所述信号线14传输的控制指令信号，而后，所述信号处理电路7 将初步处理后的指令信息传输到所述的主控芯片6内进行分析判断并形成驱动操作指令，最后，所述主控芯片6将驱动操作指令传输到所述的电机驱动电路11对所述的电机组件2进行驱动，从而完成所述智能电机的启停、正反转和调速等功能的操作。

具体的，所述智能电机的驱动原理如下：普通单相异步交流电机，其主要部件为缠绕于定子铁芯的定子线包和铸铝转子组成；外部接入 AC220V市电后，由于输入电压为交流正弦波，作用在定子线包的主绕组、副绕组上，产生旋转磁场，其转子为鼠笼式铸铝转子，铸铝转子的导线在旋转磁场中切割磁力线，产生洛伦兹力，从而推动转子转动；

本实用新型有线控制的智能集成电机，将铸铝转子更换为永磁体转子，将高压定子线包更换为低压定子线包；其工作原理为：所述电源线4外部接入AC220V市电，首先通过置于所述壳体1内的电气模块3中的电源模块5，将输入的交流电转换成恒定的低压电，然后通过所述的电机驱动电路11产生三相全桥的脉冲电流，从而使所述定子线包26产生旋转磁场，驱动所述转子23转动；由于所述转子23 为永磁体且转子23的励磁磁场由其本身的永磁体产生，本实用新型所述的智能电机其效率可以轻松达到65％以上(AC为交流电)。

本实用新型所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行的描述，并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。并非对实用新型构思和范围进行限定，本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。在不脱离本实用新型设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种有线控制的智能集成电机，其特征在于：包括有壳体(1)，所述壳体(1)内设有电机组件(2)，所述壳体(1)内还设有用于控制所述电机组件(2)的、集成化的电气模块(3)，所述壳体(1)下方设有用于封闭所述壳体(1)的盖板(9)，所述电气模块(3)连通有输入交流电的电源线(4)和输入指令信号的信号线(14)且与所述电机组件(2)之间电连接。

2.根据权利要求1所述有线控制的智能集成电机，其特征在于：所述电气模块(3)包括有用于将所述电源线(4)输入的交流电转化为直流电并调整电压大小为其他模块供电的电源模块(5)、用于调控所述电机组件(2)运行的主控芯片(6)，所述电气模块(3)还包括有用于驱动所述电机组件(2)运行的电机驱动电路(11)、用于接收信号并处理指令信息的信号处理电路(7)，所述电源模块(5)分别与所述电机驱动电路(11)、所述主控芯片(6)电连接，所述信号处理电路(7)与所述信号线(14)电连接，所述电气模块(3)集成于所述壳体(1)内部的电路板(8)上。

3.根据权利要求2所述有线控制的智能集成电机，其特征在于：所述电机驱动电路(11)包括有用于发出指令信号的电机控制芯片(12)、用于调整所述电机驱动电路(11)输出功率的功率器件(13)，所述电机控制芯片(12)分别与所述主控芯片(6)、所述功率器件(13)电连接，所述功率器件(13)与所述电机组件(2)电连接。

4.根据权利要求2所述有线控制的智能集成电机，其特征在于：所述信号线(14)为独立的连接线，或者与所述电源线(4)同一根线。

5.根据权利要求2所述有线控制的智能集成电机，其特征在于：所述主控芯片(6)为单独的一颗单片机。

6.根据权利要求3所述有线控制的智能集成电机，其特征在于：所述主控芯片(6)为所述的电机控制芯片(12)。

7.根据权利要求3所述有线控制的智能集成电机，其特征在于：所述电机组件(2)为外转子结构、包括有嵌合于所述壳体(1)内的机壳(21)、所述壳体(1)内设有的支柱(22)，所述机壳(21)内设有转子(23)，所述机壳(21)和所述支柱(22)中间设有贯穿所述机壳(21)和所述支柱(22)且延伸到所述机壳(21)上方的电机轴(24)，所述电机轴(24)上设有定子(25)，所述定子(25)上缠绕有定子线包(26)。

8.根据权利要求7所述有线控制的智能集成电机，其特征在于：所述转子(23)为磁环且固定在所述机壳(21)内，所述定子(25)嵌套在所述支柱(22)上，所述电机轴(24)的一端和中间设有卡槽，所述电机轴(24)带卡槽的一端由所述支柱(22)下方的卡簧(27)固定，所述电机轴(24)中间的卡槽被所述机壳(21)上方的所述卡簧(27)卡接固定，所述支柱(22)两端的凹槽内均设有轴承(28)，所述轴承(28)的内圈均贴合于所述电机轴(24)，所述轴承(28)的外圈分别嵌合固定在所述支柱(22)两端的凹槽内，所述电路板(8)位于所述电机组件(2)下方且由螺钉固定在所述壳体内，所述功率器件(13)的输出端与所述定子线包(26)电连接。

9.根据权利要求3所述有线控制的智能集成电机，其特征在于：所述电机组件(2)为内转子结构、包括有安装固定在所述壳体(1)内的定子(25)，所述定子(25)上缠绕有定子线包(26)，所述定子(25)内设有转子(23)，所述转子(23)内设有贯穿所述转子(23)且延伸到所述壳体(1)上方的电机轴(24)。

10.根据权利要求9所述有线控制的智能集成电机，其特征在于：所述转子(23)为永磁体且固定在所述电机轴(24)上，所述定子(25)通过其四角处的弧形通孔嵌套固定在所述壳体(1)内的支柱(22)上，所述电机轴(24)的一端和中间设有卡槽，所述电机轴(24)带卡槽的一端由所述盖板(9)上方的卡簧(27)固定，所述电机轴(24)中间的卡槽被所述壳体(1)上方的所述卡簧(27)卡接固定，所述电机轴(24)上设有两个轴承(28)，所述轴承(28)位于两个所述卡簧(27)之间、所述转子(23)上下两侧，所述转子(23)下方的轴承(28)安装在所述盖板(9)上的凹槽内，所述转子(23)上方的轴承(28)安装在所述壳体(1)上的凹槽内，所述电路板(8)位于所述转子(23)下方且被所述电机轴(24)贯穿，所述功率器件(13)的输出端与所述定子线包(26)电连接。

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