專用于圓織機的電機的制作方法
【專利摘要】一種專用于圓織機的電機，包括永磁無刷直流電機或永磁同步電機、永磁無刷直流電機或永磁同步電機控制器以及電機的傳動系統(tǒng)，所述的永磁無刷直流電機或永磁同步電機控制器包括控制模塊、角位置測量單元、速度獲取反饋模塊和初始定位模塊，角位置測量單元用于測量永磁無刷直流電機或永磁同步電機定子和轉(zhuǎn)子的角位置信號，速度獲取反饋模塊用于輸出永磁無刷直流電機或永磁同步電機真實速度信號，并反饋至控制模塊。由于在圓織機上采用了永磁無刷直流電機或永磁同步電機，其與現(xiàn)采用的交流異步電機相比，具有效率高，功率因素高，能力指標(biāo)好，體積小，重量輕，溫升低。
【專利說明】
專用于圓織機的電機
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種編織機械的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種專用于圓織機的電機。
【背景技術(shù)】
[0002]—般圓織機包括主機、送經(jīng)系統(tǒng)、收卷裝置、機架；所述主機包括主電機、傳動系統(tǒng)、經(jīng)絲開交機構(gòu)和引瑋機構(gòu)，所述引瑋機構(gòu)包括上門圈、下門圈、連接柱、梭子和推進(jìn)器；所述傳動系統(tǒng)包括帶輪、主軸、支座；由主電機帶動傳動系統(tǒng)。圓織機的好壞之分可以從以下方面評比。一;機器會不會經(jīng)常出現(xiàn)停機的狀況，經(jīng)常停機會降低生產(chǎn)效率，從而加大成本。二是;機器的節(jié)能狀況，因為圓織機生產(chǎn)的為編織袋是快消品，所以單個的利潤在幾分錢，他們靠的是量，靠的是不停的工作。所以電機效率很重要，效率太低的話每個小時消耗的電量就多，袋子的成本價就會有所上升的。且機器的運作時間會比較長，只有節(jié)能，才能降低電量，從而降低成本。
[0003]現(xiàn)在的圓織機一般米用Y系列二相異步電機，其于交流異步電機的效率和功率因數(shù)差及負(fù)載率等原因，導(dǎo)致耗能高。其損耗造成效率大致在80%左右，再由于變頻非線性失真、不連續(xù)狀態(tài)、斜坡效應(yīng)等因素實際功效在80%以下，控制精度、圓織機穩(wěn)定性變差，其效率低、壽命低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對已有技術(shù)存在的缺陷，提供一種高效、精準(zhǔn)、節(jié)能、體積小的且專用于圓織機的永磁無刷直流電機或永磁同步電機。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:一種專用于圓織機的電機，包括永磁無刷直流電機或永磁同步電機、永磁無刷直流電機或永磁同步電機控制器以及電機的傳動系統(tǒng)，所述的永磁無刷直流電機或永磁同步電機控制器包括控制模塊、角位置測量單元、速度獲取反饋模塊和初始定位模塊，角位置測量單元用于測量永磁無刷直流電機或永磁同步電機定子和轉(zhuǎn)子的角位置信號，速度獲取反饋模塊用于輸出永磁無刷直流電機或永磁同步電機真實速度信號，并反饋至控制模塊:控制模塊采用可編程控制器和微處理器進(jìn)行硬件電路的搭建，所述的初始定位模塊包括由控制模塊控制產(chǎn)生高頻檢測脈沖信號的高頻脈沖發(fā)生器，初始啟動時，控制模塊控制高頻脈沖發(fā)生器產(chǎn)生高頻檢測脈沖信號，高頻檢測脈沖檢測信號傳輸至永磁無刷直流電機或永磁同步電機各相位的電源線和繞組上，并通過角位置測量單元檢測永磁無刷直流電機或永磁同步電機的各相位電感值將其傳送至控制模塊，控制模塊處理并計算出定子和轉(zhuǎn)子的實際角位置信息，并在調(diào)整控制模塊控制行程數(shù)據(jù)后控制電機動作，所述的電機經(jīng)套于電機輸出軸上的皮帶輪組件傳動。
[0006]本發(fā)明專用于圓織機的永磁無刷直流電機或永磁同步電機與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于在圓織機上采用了永磁無刷直流電機或永磁同步電機，其與現(xiàn)采用的交流異步電機相比，具有效率高，功率因素高，能力指標(biāo)好，體積小，重量輕，溫升低，技能效果顯著等優(yōu)勢，較好地提高了電網(wǎng)的品質(zhì)因素，充分發(fā)揮了現(xiàn)有電網(wǎng)的容量，節(jié)省了電網(wǎng)的投資，且較好地解決了用電設(shè)備中“大馬拉小車”現(xiàn)象。
[0007]再者本發(fā)明采用了初始高頻脈沖電感定位，避免了霍爾電路對電機的影響，無需重新布線，提高了位置信號的準(zhǔn)確性和及時性，便于對無刷直流電機的運動進(jìn)行精確調(diào)整，大大提高了電機功效。且將Y系列三相異步變頻電機改成了永磁無刷直流電機或永磁同步電機，大大提升了功效，節(jié)能環(huán)保效果非常明顯，且電機裝配或改裝時無需對圓織機重新布線或改線，兼容性和通用性強。由于永磁無刷直流電機或永磁同步電機和永磁同步電機的高效率，負(fù)載率及調(diào)速時在很寬的范圍內(nèi)效率依然很高，因此將永磁無刷直流電機或永磁同步電機和永磁同步電機應(yīng)用在圓織機領(lǐng)域會產(chǎn)生很高的節(jié)能效果。
[0008]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明一種專用于圓織機的電機的原理方框圖。
[0010]圖2為本發(fā)明單向輪組件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011 ]圖3為永磁直流無刷電機或永磁同步電機與異步電機的效率曲線圖。
[0012 ]圖4為永磁直流無刷電機或永磁同步電機與異步電機的功率因數(shù)曲線圖。
【具體實施方式】
[0013]如圖1、圖2所不，本發(fā)明專用于圓織機電機一種實施例，包括永磁無刷直流電機或永磁同步電機、永磁無刷直流電機或永磁同步電機控制器以及電機的傳動系統(tǒng)，所述的永磁無刷直流電機或永磁同步電機控制器包括控制模塊、角位置測量單元、速度獲取反饋模塊和初始定位模塊，角位置測量單元用于測量永磁無刷直流電機或永磁同步電機定子和轉(zhuǎn)子的角位置信號，速度獲取反饋模塊用于輸出永磁無刷直流電機或永磁同步電機真實速度信號，并反饋至控制模塊:控制模塊采用可編程控制器和微處理器進(jìn)行硬件電路的搭建。為了避免霍爾電路對永磁無刷直流電機或永磁同步電機磁場影響而拉低功率，本發(fā)明為采用了初始定位模塊，所述的初始定位模塊包括由控制模塊控制產(chǎn)生高頻檢測脈沖信號的高頻脈沖發(fā)生器，初始啟動時，控制模塊控制高頻脈沖發(fā)生器產(chǎn)生高頻檢測脈沖信號，高頻檢測脈沖檢測信號傳輸至永磁無刷直流電機或永磁同步電機各相位的電源線和繞組上，并通過角位置測量單元檢測永磁無刷直流電機或永磁同步電機的各相位電感值將其傳送至控制模塊，控制模塊處理并計算出定子和轉(zhuǎn)子的實際角位置信息，并在調(diào)整控制模塊控制行程數(shù)據(jù)后控制電機動作，所述的電機經(jīng)套于電機輸出軸上的皮帶輪組件傳動。本發(fā)明的高頻脈沖發(fā)生器作為獨立的高頻檢測脈沖信號源，高頻檢測脈沖信號與電機的驅(qū)動電壓分頻復(fù)用電源線，無需重新布線，便于連接裝配和改造，在檢測位置信號的同時不影響永磁無刷直流電機或永磁同步電機的驅(qū)動電壓信號，提高位置信號的準(zhǔn)確性和及時性。
[0014]本實施例為了保證永磁無刷直流電機或永磁同步電機轉(zhuǎn)子跟定子位置和速度的精準(zhǔn)度，還設(shè)有與控制模塊、角位置測量單元相連接的限位補償裝置，在工作中微調(diào)補償由于實際角位置信息與控制模塊計算角位置信息的差異。本實施例的控制模塊包括位置控制模塊和速度控制模塊，初始位置信號與所述的實際角位置信息。
[0015]為使圓織機在故障時，出現(xiàn)抱死現(xiàn)象，本實施例的電機輸出軸上還套有單向輪組件，由單向輪組件皮帶單向傳動。單向輪組件為棘輪機構(gòu)式，即由內(nèi)設(shè)單向齒的棘輪2、和由電機輸出軸I帶動轉(zhuǎn)動的棘爪3組成，所述的棘輪外周開有供皮帶嵌入配合傳動的皮帶槽(圖中未標(biāo)示)。在圓織機正常運轉(zhuǎn)時，單向輪組件的棘爪3嚙合與棘輪2單向齒4中，從而帶動棘輪2皮帶傳動。在故障時，由電機輸出軸I帶動轉(zhuǎn)動的棘爪與棘輪2單向齒4無法嚙合，棘輪2與輸出軸I之間打滑。經(jīng)絲開交機構(gòu)和引瑋機構(gòu)無動力帶動，慣性停止。避免了故障經(jīng)絲開交機構(gòu)和弓I瑋機構(gòu)即停抱死現(xiàn)象。
[0016]采用本發(fā)明專用于圓織機的永磁無刷直流電機或永磁同步電機的圓織機與現(xiàn)有采用異步電機的圓織機相比，具有以下方面的優(yōu)勢:
[0017]—、在效率及功率方面，異步電機在工作時，轉(zhuǎn)子繞組要從電網(wǎng)吸收部分電能勵磁，消耗了電網(wǎng)電能，這部分電能最終以電流在轉(zhuǎn)子繞組中發(fā)熱消耗掉，該損耗約占電機總損耗的20?30%，它使電機的效率降低。該轉(zhuǎn)子勵磁電流折算到定子繞組后呈感性電流，使進(jìn)人定子繞組中的電流落后于電網(wǎng)電壓一個角度，造成電機的功率因數(shù)降低。由于交流異步電機控制器采用變頻的方式調(diào)速，導(dǎo)致電機的諧波等因素，使得電機的效率進(jìn)一步降低。而本發(fā)明專用于圓織機的永磁直流無刷電機或永磁同步電機在轉(zhuǎn)子上嵌了永磁體后，由永磁體來建立轉(zhuǎn)子磁場，在正常工作時轉(zhuǎn)子與定子磁場同步運行，轉(zhuǎn)子中無感應(yīng)電流，不存在轉(zhuǎn)子電阻損耗，只此一項可提高電機效率20?30%。由于在專用于圓織機的永磁直流無刷電機或永磁同步電機轉(zhuǎn)子中無感應(yīng)電流勵磁，定子繞組有可能呈純阻性負(fù)載，使電機功率因數(shù)幾乎為1，較好地提高了電網(wǎng)的品質(zhì)因素，充分發(fā)揮了現(xiàn)有電網(wǎng)的容量。另外，從圖3、圖4所示的永磁直流無刷電機和永磁同步電機與異步電機的效率及功率因數(shù)曲線圖，其圖中I為永磁直流無刷電機或永磁同步電機的效率以及功率因數(shù)曲線，2為異步電動機的效率以及功率因數(shù)曲線，從圖3、圖4可看出，在負(fù)載率P2/Pn〈50 % (P2電機實際功率、Pn電機額定功率)時，其運行效率和運行功率因數(shù)大幅度下降，所以一般都要求其在經(jīng)濟區(qū)內(nèi)運行，即負(fù)載率在75 %-100 %之間。而永磁直流無刷電機和永磁同步電機在負(fù)載率>20 %時，其運行效率和運行功率因數(shù)隨之變化不大，且運行效率>80 %。
[0018]二、在起動轉(zhuǎn)矩方面，異步電機起動時，要求電機具有足夠大的起動轉(zhuǎn)矩，但又希望起動電流不要太大，以免電網(wǎng)產(chǎn)生過大的電壓降落而影響接在電網(wǎng)上的其他電機和電氣設(shè)備的正常運行。此外，起動電流過大時，將使電機本身受到過大電做力的沖擊，如果經(jīng)常起動，還有使繞組過熱的危險。因此，異步電機的起動設(shè)計往往面臨著兩難選擇。本發(fā)明的永磁直流無刷電機或永磁同步電機采用壓頻開環(huán)方式，由于永磁直流無刷電機或永磁同步電機正常工作時轉(zhuǎn)子繞組不起作用，在設(shè)計永磁電機時，可使轉(zhuǎn)子繞組完全滿足高起動轉(zhuǎn)矩的要求，例如使起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)由異步電機的1.8倍上升到2.5倍，甚至更大，較好地解決了動力設(shè)備中“大馬拉小車”的現(xiàn)象。
[0019]三、在工作溫升方面
[0020]由于異步電機工作時，轉(zhuǎn)子繞組有電流流動，而這個電流完全以熱能的形式消耗掉，所以在轉(zhuǎn)子繞組中將產(chǎn)生大量的熱量，使電機的溫度升高，影響了電機的使用壽命。
[0021]而本發(fā)明的永磁直流無刷電機或永磁同步電機效率高，轉(zhuǎn)子繞組中不存在電阻損耗，定子繞組中較少有或幾乎不存在無功電流，使電機溫升低，延長了電機的使用壽命。
[0022]四、在電網(wǎng)運行的影響方面
[0023]異步電機的功率因數(shù)低，電機要從電網(wǎng)中吸收大量的無功電流，造成電網(wǎng)、用電設(shè)備及發(fā)電設(shè)備中有大量無功電流，進(jìn)而使電網(wǎng)的品質(zhì)因數(shù)下降，加重了電網(wǎng)及用電設(shè)備及發(fā)電設(shè)備的負(fù)荷，同時無功電流在電網(wǎng)、用電設(shè)備及發(fā)電設(shè)備中均要消耗部分電能，造成電力電網(wǎng)效率變低，影晌了電能的有效利用。同樣由于異步電機的效率低，要滿足輸出功率的要求，勢必要從電網(wǎng)多吸收電能，進(jìn)一步增加了電網(wǎng)能量的損失，加重了電網(wǎng)負(fù)荷。
[0024]本發(fā)明專用于圓織機的永磁直流無刷電機或永磁同步電機轉(zhuǎn)子中無感應(yīng)電流，電機的功率因數(shù)高，提高了電網(wǎng)的品質(zhì)因數(shù)，使電網(wǎng)中不再需安裝補償器。同時，因永磁電機的高效率，也節(jié)約了電能。
[0025]綜上所述，由于圓織機現(xiàn)在的狀況是使用4極2.2KW或3KW加過橋變速來驅(qū)動，而我們將永磁直流無刷電機或永磁同步電機應(yīng)用在圓織機上可以大大節(jié)能還可以省去過橋。整體設(shè)備體積更小、更輕，成本又低。圓織機工作穩(wěn)定，大大提高了圓織機的工作效率、環(huán)保節(jié)能，且作為配件供給圓織機廠商時，無需對圓織機本身做更改布線，通用性強，同時本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，符合圓織機的實際生產(chǎn)環(huán)境。
[0026]雖然本發(fā)明已以具體實施例公開如上，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，仍可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)視所附的權(quán)利要求書的范圍所界定者為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1.一種專用于圓織機電機，其特征在于:包括永磁無刷直流電機或永磁同步電機、永磁無刷直流電機或永磁同步電機控制器以及電機的傳動系統(tǒng)，所述的永磁無刷直流電機或永磁同步電機控制器包括控制模塊、角位置測量單元、速度獲取反饋模塊和初始定位模塊，角位置測量單元用于測量永磁無刷直流電機或永磁同步電機定子和轉(zhuǎn)子的角位置信號，速度獲取反饋模塊用于輸出永磁無刷直流電機或永磁同步電機真實速度信號，并反饋至控制模塊:控制模塊采用可編程控制器和微處理器進(jìn)行硬件電路的搭建，所述的初始定位模塊包括由控制模塊控制產(chǎn)生高頻檢測脈沖信號的高頻脈沖發(fā)生器，初始啟動時，控制模塊控制高頻脈沖發(fā)生器產(chǎn)生高頻檢測脈沖信號，高頻檢測脈沖檢測信號傳輸至永磁無刷直流電機或永磁同步電機各相位的電源線和繞組上，并通過角位置測量單元檢測永磁無刷直流電機或永磁同步電機的各相位電感值將其傳送至控制模塊，控制模塊處理并計算出定子和轉(zhuǎn)子的實際角位置信息，并在調(diào)整控制模塊控制行程數(shù)據(jù)后控制電機動作，所述的電機經(jīng)套于電機輸出軸上的單向輪組件皮帶單向傳動。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的專用于圓織機的電機，其特征在于:所述的單向輪組件為棘輪機構(gòu)式，即由內(nèi)設(shè)單向齒的棘輪、和由電機輸出軸帶動轉(zhuǎn)動的棘爪組成，所述的棘輪外周開有供皮帶嵌入配合傳動的皮帶槽。
【文檔編號】D03D51/02GK105970452SQ201610511748
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月28日
【發(fā)明人】黃君華
【申請人】蒼南縣華仲機電有限公司