能够精准控制输出角度的爪极式永磁同步电机和控制方法与流程

1.本发明涉及爪极式永磁同步电机技术领域，尤其是一种能够精准控制输出角度的爪极式永磁同步电机和控制方法。


背景技术：

2.现有技术中，爪极式永磁同步电机采用交流供电方式进行工作，当爪极式永磁同步电机的a-n线通电时，通过电容分相电机顺时针旋转，b-n线通电时通过电容分相电机逆时针旋转。停电时，由于转子为磁性材料，故电机自带一定的自锁功能，且具备扭矩大、噪音低、堵转也不燃、在同一频率电网中转速固定等诸多优点，但是也存在较难精准控制电机输出轴的转向角度的问题。


技术实现要素：

3.本技术针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种能够精准控制输出角度的爪极式永磁同步电机和控制方法，能够精准控制输出旋转角度，成本较低。
4.本发明所采用的技术方案如下：一种能够精准控制输出角度的爪极式永磁同步电机，包括永磁同步电机和齿轮变速箱，所述永磁同步电机包括电机轴，所述电机轴一端连接在齿轮变速箱输入端，所述齿轮变速箱输出端设置输出轴；所述永磁同步电机的电机轴另一端延伸出永磁同步电机，在所述电机轴的延伸段末端固接传感器安装板，所述传感器安装板上设置n个霍尔传感器，所述n个霍尔传感器沿着圆周方向分布；所述n个霍尔传感器和plc控制器电连接，plc控制器和永磁同步电机电连接。
5.进一步的，电机轴的延伸段末端设置在传感器安装板中心位置。
6.进一步的，n个霍尔传感器沿着圆周方向均匀分布。
7.一种能够精准控制输出角度的爪极式永磁同步电机的控制方法，具体包括如下步骤：（1）.选取速比为b的齿轮变速箱，减速箱出轴转动角度a和齿轮变速箱速比b的关系为：a =360
°
/ b；（2）.永磁同步电机的电机轴一端延伸出永磁同步电机，在电机轴的延伸段末端固接传感器安装板，传感器安装板上设置n个霍尔传感器；（3）. n个霍尔传感器和plc控制器电连接，plc控制器和永磁同步电机电连接；（4）.将永磁同步电机通电运行，永磁同步电机的电机轴带动传感器安装板旋转，传感器安装板上设置的霍尔传感器发出若干脉冲信号，plc控制器通过接收脉冲信号计数、运算后与设定值比对判断出变速箱输出轴的转动角度，从而发出永磁同步电机通断的工作指令，由于永磁同步电机本身的自锁功能，因此停电后永磁同步电机会精准的在停电瞬间的位置以保证输出轴的精确角度输出。
8.进一步的，电机轴的延伸段末端设置在传感器安装板中心位置。
9.进一步的，n个霍尔传感器沿着圆周方向均匀分布。
10.本发明的有益效果如下：本发明的爪极式永磁同步电机和控制方法能够精准控制输出旋转角度，同时制造成本较低，使用方便可靠。
附图说明
11.图1为本发明的爪极式永磁同步电机结构图。
12.图2为本发明的爪极式永磁同步电机控制原理图。
13.其中：1、永磁同步电机；2、齿轮变速箱；3、输出轴；4、电机轴；5、传感器安装板；6、霍尔传感器；a、减速箱出轴转动角度；b、齿轮变速箱速比。
具体实施方式
14.下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
15.实施一：如图1所示，能够精准控制输出角度的爪极式永磁同步电机包括永磁同步电机1和齿轮变速箱2，永磁同步电机1包括电机轴4，电机轴4一端连接在齿轮变速箱2输入端，齿轮变速箱2输出端设置输出轴3。
16.其中，齿轮变速箱2的速比为360：1。
17.如图1所示，永磁同步电机1的电机轴4另一端延伸出永磁同步电机1，在电机轴4的延伸段末端固接传感器安装板5，电机轴4的延伸段末端设置在传感器安装板5中心位置。传感器安装板5上设置n个霍尔传感器6，n个霍尔传感器6沿着圆周方向均匀分布。
18.如图2所示，n个霍尔传感器6和plc控制器电连接，plc控制器和永磁同步电机1电连接。
19.在工作中，永磁同步电机1的电机轴4带动传感器安装板5旋转一圈，n个霍尔传感器6能够各自产生一个脉冲信号传送到plc控制器中，设定plc控制器每接收到n个脉冲信号为一个控制信号，代表永磁同步电机1的电机轴4旋转一圈，同时输出轴3旋转1
°
。n/2为一个控制信号时，则输出轴3旋转0.5
°
；2n为一个信号是，则输出轴旋转2
°
；以此类推。
20.其中，减速箱出轴转动角度a和齿轮变速箱2速比b的关系如下： a =360
°
/ b。
21.能够精准控制输出角度的爪极式永磁同步电机一般适用于旋转类控制要求的应用场合，例如阀门。
22.在应用时，输出轴3连接在阀门上，需要精准控制阀门旋转角度时，将需要阀门旋转的角度输入plc控制器中，然后换算成永磁同步电机1的电机轴4需要旋转的角度，最后换算成需要接收的脉冲信号数量，当plc控制器接收到计算得到的脉冲信号数量时，代表输出轴3旋转到位，此时通过plc控制器控制永磁同步电机1立刻停止工作。停电时，由于转子为磁性材料，故永磁同步电机1自带一定的自锁功能，能够能够精准控制输出角度的爪极式永磁同步电机的控制方法，要求输出轴3转动5
°
，具体包括如下步骤：（1）.选取速比为360：1的齿轮变速箱2，减速箱出轴转动角度a和齿轮变速箱2速比b的关系为： a =360
°
/ b，永磁同步电机1的电机轴4转动360
°
时，输出轴3转动1
°
。
23.（2）.永磁同步电机1的电机轴4一端延伸出永磁同步电机1，在电机轴4的延伸段末端固接传感器安装板5，传感器安装板5上设置n个霍尔传感器6，n个霍尔传感器6沿着圆周方向均匀分布。
24.其中，电机轴4的延伸段末端设置在传感器安装板5中心位置。
25.（3）. n个霍尔传感器6和plc控制器电连接，plc控制器和永磁同步电机1电连接。
26.（4）.根据减速箱出轴转动角度a和齿轮变速箱2速比b的关系： a =360
°
/ b，b为360：1时，a为1
°
，将永磁同步电机1通电运行，永磁同步电机1的电机轴4带动传感器安装板5旋转五圈，plc控制器接收到5n个脉冲信号时，plc控制器控制永磁同步电机1的电机轴4停止旋转，此时输出轴3转动5
°
。
27.实施二：能够精准控制输出角度的爪极式永磁同步电机的控制方法，要求输出轴3转动6
°
，具体包括如下步骤：（1）.选取速比为60：1的齿轮变速箱2，减速箱出轴转动角度a和齿轮变速箱2速比b的关系为： a =360
°
/ b，永磁同步电机1的电机轴4转动360
°
时，输出轴3转动6
°
。
28.（2）.永磁同步电机1的电机轴4一端延伸出永磁同步电机1，在电机轴4的延伸段末端固接传感器安装板5，传感器安装板5上设置n个霍尔传感器6，n个霍尔传感器6沿着圆周方向均匀分布。
29.其中，电机轴4的延伸段末端设置在传感器安装板5中心位置。
30.（3）. n个霍尔传感器6和plc控制器电连接，plc控制器和永磁同步电机1电连接。
31.（4）.根据减速箱出轴转动角度a和齿轮变速箱2速比b的关系： a =360
°
/ b，b为60：1时，a为6
°
，将永磁同步电机1通电运行，永磁同步电机1的电机轴4带动传感器安装板5旋转一圈，plc控制器接收到n个脉冲信号时，plc控制器控制永磁同步电机1的电机轴4停止旋转，此时输出轴3转动6
°
。
32.本发明的工作原理是：当本发明的永磁同步电机1通电后开始运行，永磁同步电机1的电机轴4带动传感器安装板5旋转，传感器安装板5上设置的霍尔传感器6发出若干脉冲信号，plc控制器通过接收脉冲信号计数、运算后与设定值比对判断出变速箱输出轴的转动角度（位置），从而发出永磁同步电机1通断的工作指令，由于永磁同步电机1本身的自锁功能，因此停电后永磁同步电机1会精准的在停电瞬间的位置以保证输出轴3的精确角度输出。
33.以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

技术特征：
1.一种能够精准控制输出角度的爪极式永磁同步电机，包括永磁同步电机（1）和齿轮变速箱（2），其特征在于：所述永磁同步电机（1）包括电机轴（4），所述电机轴（4）一端连接在齿轮变速箱（2）输入端，所述齿轮变速箱（2）输出端设置输出轴（3）；所述永磁同步电机（1）的电机轴（4）另一端延伸出永磁同步电机（1），在所述电机轴（4）的延伸段末端固接传感器安装板（5），所述传感器安装板（5）上设置n个霍尔传感器（6），所述n个霍尔传感器（6）沿着圆周方向分布；所述n个霍尔传感器（6）和plc控制器电连接，plc控制器和永磁同步电机（1）电连接。2.如权利要求1所述的能够精准控制输出角度的爪极式永磁同步电机，其特征在于：所述电机轴（4）的延伸段末端设置在传感器安装板（5）中心位置。3.如权利要求1或2所述的能够精准控制输出角度的爪极式永磁同步电机，其特征在于：所述n个霍尔传感器（6）沿着圆周方向均匀分布。4.一种能够精准控制输出角度的爪极式永磁同步电机的控制方法，其特征在于：具体包括如下步骤：（1）.选取速比为b的齿轮变速箱（2），减速箱出轴转动角度a和齿轮变速箱（2）速比b的关系为：a =360
°
/ b；（2）.永磁同步电机（1）的电机轴（4）一端延伸出永磁同步电机（1），在电机轴（4）的延伸段末端固接传感器安装板（5），传感器安装板（5）上设置n个霍尔传感器（6）；n个霍尔传感器（6）和plc控制器电连接，plc控制器和永磁同步电机（1）电连接；（4）.将永磁同步电机（1）通电运行，永磁同步电机（1）的电机轴（4）带动传感器安装板（5）旋转，传感器安装板（5）上设置的霍尔传感器（6）发出若干脉冲信号，plc控制器通过接收脉冲信号计数、运算后与设定值比对判断出变速箱输出轴的转动角度，从而发出永磁同步电机（1）通断的工作指令，由于永磁同步电机（1）本身的自锁功能，因此停电后永磁同步电机（1）会精准的在停电瞬间的位置以保证输出轴（3）的精确角度输出。5.如权利要求4所述的能够精准控制输出角度的爪极式永磁同步电机的控制方法，其特征在于：所述电机轴（4）的延伸段末端设置在传感器安装板（5）中心位置。6.如权利要求4所述的能够精准控制输出角度的爪极式永磁同步电机的控制方法，其特征在于：所述n个霍尔传感器（6）沿着圆周方向均匀分布。

技术总结
本发明涉及爪极式永磁同步电机技术领域，尤其是一种能够精准控制输出角度的爪极式永磁同步电机和控制方法。其包括永磁同步电机和齿轮变速箱，所述永磁同步电机包括电机轴，所述电机轴一端连接在齿轮变速箱输入端，所述齿轮变速箱输出端设置输出轴；所述永磁同步电机的电机轴另一端延伸出永磁同步电机，在所述电机轴的延伸段末端固接传感器安装板，所述传感器安装板上设置N个霍尔传感器，所述N个霍尔传感器沿着圆周方向分布；所述N个霍尔传感器和PLC控制器电连接，PLC控制器和永磁同步电机电连接。本发明的爪极式永磁同步电机和控制方法能够精准控制输出旋转角度，同时制造成本较低，使用方便可靠。使用方便可靠。使用方便可靠。


技术研发人员：黄杰
受保护的技术使用者：无锡市黄氏电器制造有限公司
技术研发日：2022.02.17
技术公布日：2022/5/25